Окончательное формирование геометрических размеров трубы. Окончательный размер готовой трубы обычно получают в непрерывных калибровочных или редукционных станах продольной прокатки, реже - в станах винтовой прокатки. В трубопрокатных агрегатах с автоматическим станом (стан-тандем) и реечным указанной операции предшествует обкатка трубы (риллингование в стане винтовой прокатки). В отдельных трубопрокатных агрегатах, специализирующихся по производству бесшовных труб большого диаметра, на финишных операциях возможно применение станов расширителей. Операции получения гильз (прошивка) и чистовых труб (калибрование или редуцирование) присущи практически всем способам производства горячедеформированных труб, т.е. их можно сочетать с любым из способов получения черновой трубы (раскаткой гильзы в трубу). Поэтому указанные операции в значительной мере характеризуют технологические особенности и возможности трубопрокатного агрегата.

Наиболее полно процесс производства горячедеформированных труб характеризуется способом получения черновой трубы (способом раскатки гильзы в трубу). По указанному способу агрегаты получают соответствующее название. В практике находят применение трубопрокатные агрегаты с автоматическими, непрерывными, пилигримовыми, раскатными станами винтовой прокатки, реечными, планетарными станами и трубопрофильными прессами.

Анализ позволяет сделать вывод, что агрегаты с автоматическим станом и с пилигримовым обладают наибольшей универсальностью. На них возможно производство тонкостенных и толстостенных труб. Принимая во внимание, что агрегаты с автоматическим станом специализируются по производству труб широкого сортамента из различных сталей и сплавов, их применение нашло широкое распространение в мировой практике. Применение новых технологических схем, непрерывнолитой заготовки в сочетании с пресс-валковой прошивкой и элонгацией в станах делает указанный процесс конкурентоспособным, а в отдельных случаях незаменимым при производстве труб показателем тонкостенности, перекрывающим возможности непрерывных и реечных станов.

Трубопрокатные агрегаты (ТПА) с пилигримовым станом, работающие с применением слитков, в силу недостаточно высокого качества труб и повышенного расходного коэффициента металла находят более ограниченное применение. Использование непрерывно литой предварительно деформи-рованной заготовки в сочетании с прогрессивными способами деформирования, несомненно, повысит область применения станов указанного типа. В настоящее время ТПА с пилигримовым станом специализируется в основном по производству труб нефтяного сортамента (обсадные и бурильные) и труб для нефтепроводов. Последние обычно изготовляют из кованой заготовки.

Агрегаты с непрерывным станом в силу их значительной единичной мощности весьма перспективны для производства труб массового назначения. Применение таких станов в сочетании с непрерывно литой заготовкой и прогрессивной технологией прошивки расширяет их технологические возможности, повышаетщ конкурентоспособность.

То же самое можно отметить в отношении агрегатов с реечным станом. Достоинством таких агрегатов являютсящ металлосберегающая технология и низкие капитальные вложения в осуществление процесса.

Учитывая отмеченные выше достоинства и недостатки различных видов раскатных станов, следует отметить, что на предприятии ПФ ТОО «KSPSteel» для получения заданной толщины стенки трубы в качестве раскатного стана используют непрерывный стан на удерживаемой оправке.

2.5 Технологический процесс производства участка термообработки К-1

Линия К-1 предназначена для термообработки труб диаметром от 60,3 мм до 17,8 мм по стандартам ГОСТ 633-80 и API 5 CT.

Состав линии и краткая характеристика линий. Линии термообработки труб К1 и К2 состоят из следующего оборудования:

- стол загрузки;

- печь закалки;

- гидросбив окалины;

- закалочное устройство со спрейерами;

- печь отпуска;

- правильная машина для правки труб в горячем состоянии;

- цепной холодильник, снабженный цепью обратного вращения для обеспечения равномерного охлаждения и исключения искривления труб;

- стационарный твердомер для контроля поверхностной твердости труб;

- станция маркировки;

- дисковая пила отбора проб;

- ловушки.

Краткая характеристика линий:

- линия снабжена двумя загрузочными столами с приблизительной вместимостью по 60 труб на каждый стол;

- вместимость печи закалки составляет 25 позиций. Длина трубной заготовки составляет 6-13,5 м. Максимальная температура печи составляет 980°С. Система нагрева разделена на две основные зоны: нагрева и выдержки. Каждая из зон разделена на шесть подзон. Каждая подзона оснащена термопарой;

- гидросбив окалины оснащен двумя плунжерными насосами (один резервный) на линии К-1;

- закалочная система разделена на три кольцевые форсунки, оснащена четырьмя центробежными насосами на линии К-1;

- вместимость печи отпуска составляет 42 позиции (трубы) на линии К-1. Максимальная температура печи 800°С. Допустимый типоразмер обрабатываемой трубы на линии К-1 60,3-177,8 мм, толщина трубы 4-16. Система нагрева разделена на две основные зоны управления сгорания: зона нагрева и зона выдержки. Каждая из зон управления сгорания разделена на шесть подзон (итого 12 зон). Каждая под зона оснащена термопарой;

- правильная машина оснащена комплектом из пяти пар роликов (пять нижних и пять верхних);

- одинарный цепной холодильник имеет вместимость 57 позиций на линии К-1 и вместимостью первого холодильника 31 позиций;

- автоматический прибор для определения твердости модель BREAUTS.O.R., оборудование также оснащено фрезеровочным станком для подготовки поверхности;

- обслуживание оборудования проводится производственным персоналом и службами в соответствии с руководствами по эксплуатации.

Описание технологического процесса. Загрузка труб. Работа на линии производится по производственному заданию, предоставляемому БГ1 старшему мастеру. Загрузка труб на линию и передача с линии должна производиться поплавочно.

Пакеты труб, поступающие на стол загрузки, загружаются при помощи крана мостового согласно схеме №3 «Схем строповки на ТПП». Перед принятием пакетов новой партии на стол загрузки производственному персоналу необходимо обеспечить и проверить следующее: отсутствие труб на столе загрузки, исправность оборудования и готовность линии к работе.

Кладовщику линии проверять наличие труб на промежуточном складе для задания ее в работу. Трубы, перед задачей на линию, должны быть проверены на соответствие сопроводительной документации, биркам по типоразмеру, марке стали, количеству.

При соответствии всех вышеперечисленных условий, оператору ПУ необходимо задать в работу не менее трех труб в ручном режиме. При отсутствии каких-либо замечаний перейти в автоматический режим работы. В случае, если какое-либо из вышеперечисленных условий неудовлетворенно, техноло-гическому персоналу необходимо принять меры для устранения проблемы.

Если же таковое является невозможным, сменному мастеру проинформировать БП либо диспетчера о неготовности линии к выполнению запланированного процесса.

Печь закалки. Нагрев труб производиться в печах закалки линий К-1. Выполнение технологической инструкции обеспечит равномерный нагрев труб по длине и сечению. Нагрев труб в печи осуществляется путем последовательного прохождения их через зону нагрева (с первой по шестую зону) и зону выдержки (с седьмой по двенадцатую).

Порядок действий оператора перед термообработкой пакета труб нового производственного заказа, после включения/выключения печи при проведении техобслуживания или в начале каждой смены, оператор должен проверить, что:

- правильно установлена температура каждой зоны печи, и она соответствует той, которая указана в технологической карте.

Печь отпуска. После системы закалки труба поступает в печь отпуска на линии K-1. Выполнение технологической инструкции обеспечит равномерный нагрев труб подлине и сечению. Нагрев труб в печи осуществляется путем последовательного прохождения их через зону нагрева (с первой по шестую зону) и зону выдержки (с седьмой по двенадцатую).

Порядок действий оператора перед термообработкой пакета труб нового производственного заказа, после включения/выключения печи при проведениищ техобслуживания или в начале каждой смены, оператор должен проверить, что:

- правильно установлена температура каждой зоны печи, и она соответствует той, которая указана в технологической карте;

- правильно работают горелки;

- правильно работает система сгорания (регулирование соотношения воздух - топливо и регулирование давления в печи).

Оператор ПУ должен:

- установить температуру по зонам за 30 минут до начала загрузки труб в печь отпуска согласно технологической карте;

- при смене диаметра и толщины стенки трубы выгрузить последнюю трубу предыдущего типоразмера, произвести ввод данных с пульта управления печью нового цикла загрузки/выгрузки согласно технологическим параметрам;

- вручную ввести данные по продукту, который должен быть изготовлен в соответствии с данными, указанными в МОП;

- в начале процесса нагрева в печи отпуска убедиться, что трубы расположены в правильнойпозиции для обеспечения правильного нагрева согласно размерам наружного диаметра;

- после выполнения контроля привести в действие, в автоматическом режиме, линию печи в соответствии с руководством по эксплуатации печи отпуска;

- производить контроль теплового режима печи (температура по зонам, давление в печи) в соответствии с технологическим режимом по данным видеокамер и приборов КИП не реже чем каждые пять минут.

При выявлении несоответствия показаний приборов КИПа с технологическим режимом, оператор ПУ печи должен вызвать персонал службы по ремонту и обслуживанию (электрики, автоматчики, теплотехники и т.д.) для устранения причин расхождения. Все изменения технологических режимов отмечать в журнале приемки/сдачи смены (время остановки/время устранения неполадки).

Нагрев печи осуществляется в автоматическом режиме. Ручное управление необходимо использовать при запуске (розжиге печи), при выходе из строя узлов автоматическогощ управления и при аварийных ситуациях, после устранения снова перевести в автоматический режим.

Оператор должен выполнить следующий контроль на первой обработанной трубе который относится к первому обработанному пакету, используя установленные и предназначенные для этого устройства:

- температура, достигнутая трубой, является той которая требуется в МОП отклонение температуры по длине трубы от требуемого значения должно быть в пределах, определенных соответствующей процедурой по выполняемой термообработке

Если какое-либо из предыдущих условий не удовлетворено, то трубы должны быть обработаны, как несоответствующие трубы. Ответственным за нагрев труб в печи отпуска линий K-l является оператор ПУ.

Горячая правка (Cartacci - K-1). Перед обработкой пакета труб нового производственного заказа, а также после включения / выключения правильной машины для проведения работ по техобслуживанию или в начале каждой смены, оператор станков с ПУ должен проверять что:

- правильная машина готова к работе;

- ни одна труба от предыдущего заказа прокатки/плавки не находится в правильной машине.

С печи отпуска труба в нагретом состоянии (температура 450-550°С) поступает на правильную машину. Показания пирометра, температуру на выходе из печи отпуска оператор правильной машины узнает при помощи селекторной связи у оператора главного пульта. Машина для правки труб в горячем состоянии работает с валками, которые с силой воздействуют на трубу, чтобы выпрямить ее.

Параметры автоматически определяются, как только оператор вводит на сенсорный экран размер наружногощ диаметра трубы, тип конца трубы, толщину стенки и условный предел текучести указанного продукта, эти данные имеются в МОП. После установки всех параметров трубы машину горячей правки необходимо установить в автоматический режим. Ручной режим используется только при калибровкещ машины и аварийных ситуациях. Оператор должен проверять, что труба непрерывно вращается вокруг своей оси в течение операции правки.

Если вышеописанное условие не удовлетворено, то оператор должен сообщить об этом бригадиру или сменному мастеру линии.

Оператор совместно с контролером ОТК должны проверить прямолинейность трубы на первых трубах, согласно требованиям МОП.

Маркировка. На станции маркировки трубы маркируются, согласно данных МОП и складируются на промежуточных складах. На маркировочной станции на линии К-1 трубы маркируются согласно ДП 02-7.5.3-01 «Идентификация и прослеживаемость продукции в процессе производства» для обеспечения однозначной идентификации трубы. При вводе в систему данных указанных в МОП, автоматически происходит определение маркировки применяемой к данному типу трубы.

В начале каждой смены, при проведении технического осмотра, оператору станка с программным управлением станции маркировки (далее оператор станции маркировки), необходимо:

- убедится в исправности состояния оборудования в целом;

- проверить функциональность системы нанесения маркировки (четкость и разборчивость чтения);

- проверить уровень краски;

Перед началом нанесения маркировки на каждой новой плавке, оператору станции маркировки необходимо внести в систему данные о номере плавки и наружном диаметре трубы.

После формирования труб в пакете оператору необходимо:

- произвести пересчет труб в пакете;

- сообщить контролеру ОТК о формировании пакета;

- контролеру ОТК лично убедится в соответствии достоверности данных указанных на бирке с фактическим содержимым пакета;

- произвести закрепление заполненной бирки, содержащей в себе данные по пакету и заверенной печатью ОТК;

- передать готовый пакет на промежуточный склад временного хранения.

Резка дисковой пилой. Перед началом работы резчику на пилах, ножовках и станках необходимо:

- убедится в исправностисостояния оборудования в целом;

- проверить работоспособность системы охлаждения диска пилы (уровень СОЖ);

- проконтролировать состояние диска пилы (при необходимости заменить его новым);

- убедится в наличии и исправности инструмента, необходимого для проведения работ;

- проверить степень заполнения тары для обрезки.

Обрезке подвергаются трубы необходимые для отбора проб на анализ в лабораторию ТИП для проведения физико-механические испытания, прокаливаемость. После обрезки дефектного участка трубы, резчику необходимо убедится в удовлетворительном качестве реза.

Не допускается наличие заусенцев, сколов, завышенной косины реза и других несоответствий качества реза. Контроль косины реза производится при помощи угольника в соответствии с требованиями МВИ 03-18.04-01 «Методика выполнения измерений геометрических параметров труб, муфт и муфтовых заготовок».

Максимально допустимое отклонение от перпендикулярности составляет для труб диаметром до 114 мм - 2 мм, для труб диаметром от 127-273 мм - 3 мм. Периодичность контроля качества косины реза составляет каждый раз. Контролеру ОТК производить периодический контроль качества реза после обрезки дефектных участков дисковой пилой не реже трех раз в смену, а также после каждой замены диска пилы.

Внеплановую замену диска пилы производить в следующих случаях:

- визуально определимое повреждение напаек или зубьев;

- некачественный рез (завышенная косина реза, ступенчатый рез, заусенцы);

- образование большого количества искр во время процесса резания.

После замены дисковой пилы оператору необходимо оповестить контролера ОТК о замене диска пилы.

Складирование. После выполнения действий на линии К-1 трубы складируются на промежуточных складах для последующей передачи на следующую линию.

Перед складированием трубы должны быть упакованы вручную, затем транспортируются с использованием подъемного крана в соответствии с требованиями ШК 03-72.07-02 «По упаковке, распаковке, подъему и перемещению пакетов труб в хомутах на участках чистовых линий ТПП»

Перед складированием пакетов с трубами, кладовщику линии К-1 убедится в однозначной идентификации биркой каждого пакета труб. Складирование труб несоответствующих требованиям производить согласно ДГ1 02-8.3-01 «Управление несоответствующей продукцией».

2.6 Контроль качества труб после термической и термомеханической обработки

Контроль прямолинейности труб производится на столе визуального осмотра.В начале смены, после замены какого-либо инструмента или изменения параметров настроек машиныщ правки, оператор на обработанной трубе должен выполнить визуальный осмотр на предмет выявления дефектов правки (повреждение концов, вдавы от валков и т.д.) и измерение прямолинейности (кривизны), на соответствие требованиям МОП и ВД.

Периодичность контроля прямолинейности труб оператором правильной машины составляет 100%. Все результаты замеров заносятся в журнал замеров прямолинейности.В случае визуально определимой кривизны трубы произвести внеочередную проверку прямолинейности. Если кривизна превышает допустимую норму, то необходимо проверить не менее трех труб подряд до и после трубы, на которой обнаружено несоответствие. Если хотя бы одна труба не будет соответствовать нормам прямолинейности, проверять следующие три до и после, и так до тех пор, пока кривизна не окажется в норме. По всем кривым трубам сменному мастеру принять решение о проведении повторной правки или отбраковки.При выявлении трубы с превышением по кривизне, замятием концов или другими дефектами правки оператор правильной машины производит действия по настройке оборудования.

После внесения корректировок в настройки правильной машины оператору, при помощи струны (лески), линейки, щупа или штангенциркуля необходимо проверить прямолинейность (общую и концевую кривизну) трубы на столе контроля прямолинейности на первой выпущенной трубе.

В случае, если по причине концевой кривизны или дефекта конца остающаяся длина трубы выходит за пределы минимально допустимой длины, т.е. образуется немерная труба, то данная труба, без проведения реза, отбраковывается.

С целью обеспечения высоких эксплуатационных свойств труб нефтяногосортамента при их изготовлении осуществляется тщательный пооперационныйконтроль геометрических размеров, механических свойств и состояния внутреннейи наружной поверхностей.

Заключительной операцией технологического контроля труб являетсяиспытание внутренним гидравлическим давлением. Цель гидравлического испытания- проверка прочности тела трубы и герметичности резьбового соединения.

Применение закалки и отпуска в некоторых случаях вызывает появлениедополнительных дефектов, обусловленных термической обработкой (закалочныетрещины и др.). Поэтому в технологии производства высокопрочных труб особуюважность, кроме гидравлических испытаний, приобретает контроль качестваповерхностей трубы и особенно резьбовых концов. Наружные и внутренние дефектызначительно снижают сопротивление трубы действующим нагрузкам и могут служитьпричиной аварий.

Наиболее распространёнными видами контроля труб на отечественных и зарубежныхзаводах являются визуальный осмотр, а также контроль с помощью магнитного,ультразвукового методов и гамма-дефектоскопии.

3. Конструкторская часть

3.1 Устройство закалки. Технические характеристики

Характеристики печи. Самые важные эксплуатационные рабочие циклы печи:

- К1.01 - печь закалки труб;

- тип - шагающий под с системой «короткого высокоскоростного пламени»;

- диапазон температуры обработки - 850-980єС;

- температура обработки - 900єС для трубопроводов и ASTM;

-900єС для насосно-компрессорных и обсадных труб;

- температура на входе - окружающая;

- период выдержки - 1 мин (min.)

- 5 мин (спр.)

- допуск на температуру продукции ±10єС, по всей длине трубы.

Конфигурация установки:

- загрузочный рольганг;

- устройство загрузки;

- печь;

- устройство разгрузки;

- разгрузочный рольганг;

Таблица 3.1 - Главные номинальные размеры зоны печи.

Внутренняя длина от ролика к ролику	4300 мм
Внутренняя ширина от стенки к стенке	14400 мм
Высота туннели над линией проката	1800 мм
Высота нижней линии проката	600 мм
Высота дымохода	+20500 мм

Топливо. Система сгорания рассчитана на сжигание топлива сжиженного газа (смесь пропана и бутана), имеющего следующие характеристики:

- низшая теплотворная способность23000 ккал/Нм3.

- качество стали - углеродистая низколегированная сталь для API;

- бесшовная труба, трубопроводная труба и OCTG (обсадные и насосно-компрессорные);

- температура разгрузки - 900єC спр. (980єCmax) (цикл закалки);

- температура загрузки - окружающая;

- однородность температуры ±10єC по длине трубы.

Таблица 3.2 - Номинальный размер и вес трубных заготовок

Размер	Единица измерения	Минимальное	Максимальное
Внешний диаметр	мм/дюйм	60,3/(2.3/8)	177,8/(7)
Толщина	мм	3,9	12,7 (возможно 16)
Длина	м	6	13,5
Вес	кг	32,5	914

Схема загрузки. Длина трубной заготовки 6-13,5 м (один ряд).

Пропускная способность. Пропускные способности печи для цикла закалки: 10 т/ч.

Система нагрева состоит из:

- системы сгорания воздуха;

- вентилятора;

- системы топлива;

- горелок;

- системы сжатого газа;

- системы отработанного газа;

- дымохода.

Система нагрева разделена на две основные зоны управления сгорания:

- первая - зона нагрева;

- вторая - зона выдержки.

Каждая зона разделена на шесть подзон, от одной до шестой для основной зоны нагрева №1 и от седьмой до двенадцатой для основной зоны выдержки №2. Система сгорания воздуха. Для воздуха горения предусмотрен один радиальный вентилятор с зубчатой муфтой и цельной рамой. Вал вентилятора расположен на двух опорных подшипниках консистентной смазки.

Таблица 3.3 - Главные характеристики вентилятора

Расход	Нм3/ч	7.000
Давление	Па	900
Скорость	об/мин	3.000
Установленная мощность	кВт	30
Давление и регулирование расхода		клапан на входе
Шум на удалении 1,0 м	дБ	85

Вентилятор воздуха горения обеспечивает также поток необходимого холодного воздуха для охлаждения вала клапана управления давления печи и датчика давления, контролирующего давление воздуха горения радиальным клапаном пневматического привода со стороны вентилятора, где происходит всасывание воздуха. Предусмотрен один вытяжной вентилятор отработанного газа с прямой муфтой и цельной рамойдля вытяжки отработанного газа через дымоход.

Таблица 3.4 - Главные характеристики вентилятора

Расход	Нм3/ч	7.000
Давление подачи	Па	100
Рабочая температура	єС	600 макс.
Скорость	об/мин	1.500
Установленная мощность	кВт	11
Питание двигателя		от VVVF
Шум на удалении 1,0 м	дБ	85

3.2 Системы топлива

Система топлива и все соответствующее управление, приборы защиты рассчитаны на сжигание сжиженного газа.

Станция сжиженного газа: станция оборудована ручным отсечным клапаном, индикатором давления и реле давления на стороне подачи газа, двумя безопасными клапанами управления, датчиком давления, одним датчиком расхода и клапаном регулировки расхода.

3.3 Горелки

Установлены горелки бокового типа. Воздух горения подается к воздушной форсунке, которая создает вихревое движение пламени. Более того, опыт DCC (DanieliCentroCombustion) в конструировании горелок и непосредственная информация от потребителя о нашем поле деятельности позволило произвести оптимизацию конструкции горелок с точки зрения надежности и обслуживания.

Горелки рассчитаны на сжигание сжиженного газа и холодного воздуха. Специальная конструкция этих горелок позволяет работать в широком рабочем диапазоне (1-10).

Горелка состоит:

- корпуса горелки;

- воздушной форсунки;

- топливной пики (фурмы);

- огнеупорного блока;

- ручных клапанов.

4. Специальная часть

4.1 Термическая обработка. Способы и устройства

К основному оборудованию термических отделений трубных цехов относится оборудование термических печей проходного и камерного типа с механизмами загрузки и выгрузки, оборудование отделки труб, устанавливаемое в потоке. К вспомогательному оборудованию относятся системы утилизации тепла продуктов сгорания, дымососы и дымовые трубы, установки контроля и регулирования технологического процесса.

Печи камерного типаприменяются для обработки труб по режимам, требующим длительной выдержки при заданной температуре или требующих замедленного охлаждения. В массовом производстве труб наибольшее распространение получили печи проходного типа: секционные, роликовые, с шагающими балками. Секционные печи применяются при режимах термической обработки, не требующихщ выдержки. Все эти агрегаты являются высоко-механизированными с автоматическим управлением теплового режима, обеспечивают равномерный нагрев труб по сечению и длине, имеют высокую производительность. Для нагрева труб под закалку и отпуск применяется индукционный нагрев токами высокой частоты.

Секционные печисостоят из секций (до 25), в зависимости от требуемой производительности и температуры нагрева труб. В разрыве между секциями (тамбурах), которые предназначены для отвода продуктов горения из секций в общий дымоход, расположены косо расположенные ролики, колесные пары или кольцевые рольганги для поддержания, вращения и перемещения труб.Вращение труб с частотой 20-180 об/мин при скорости продольного перемещения в пределах 4-16 м/мин обеспечивает стабильный нагрев и минимальное искривление. На транспортных и загрузочных рольгангах применяют электродвигатели постоянного тока, что обеспечивает регулировку скорости продвижения трубы через печь в широких пределах и реверс. Скорость задающего рольганга несколько больше скорости внутри печного рольганга, что обеспечивает плотное прохождение труб через печь и исключает перегрев концов. Большая скорость нагрева труб в секционных печах создается за счет превышения температуры печи в сравнениис температурой нагрева металла. Так, при нагреве труб до 800-900єС температура в секциях до 1300-1400єС.

Регулирование температуры нагрева металла достигается изменением температуры в рабочем пространстве, числом работающих секций, скоростью движения трубы через печь. Удельное время нагрева в секционных печах под закалку или нормализацию составляет 3 - 6 мин на 1 см толщины стенки, средняя скорость нагрева 2-10єС/с. Недостатком секционных печей являются сложности с нагревом труб с утолщенными концами, что требует предварительного подогрева в индукторах или пламенных печах, а также невозможность обеспечения технологической выдержки. Последнее не позволяет использовать секционные печи для отпуска труб из коррозионностойких сталей.

Проходные печис роликовым подом обычно используются для нагрева под нормализацию (800-900єС), под отпуск (600-850єС) или отжиг (900-950єС). Сортамент обрабатываемых труб по диаметру 86-325 мм и толщине стенки 5-57 мм. Эти печи широко используются для отжига труб из шарико-подшипниковых сталей. Проходные роликовые печи - универсальные агрегаты, так как могут работать по сложному режиму (нагрев, выдержка, охлаждение) или простому (непрерывному движению труб через печь). Удельное время нагрева при нормализации и отпуске закаленных труб составляет 8-10 мин на 1 см толщины стенки (при отпуске с выдержкой 15 мин). При отпускелегированных сталей удельное время такое же, но 50 % времени затрачивается на нагрев и 50% на выдержку. Производительность проходных роликовых печей в зависимости от сортамента составляет при нормализации 17-35 т/ч и при отпуске 4-24 т/ч. Основным недостатком этих печей является пакетная загрузка, что затрудняет их применение в потокещ производства, и отсутствие вращения трубы.

Печь с шагающими балками предназначена для выравнивания температуры по сечению и длине трубы, а также для обеспечения технологической выдержки при отпуске. Печи с шагающим подом нашли широкое применение для термической обработки труб нефтяного сортамента. Они работают как отпускные в сочетании с секционными печами для закалки или как закалочныеи отпускные. Преимущество печей с шагающим подом - равномерный нагрев труб, к том числе и с утолщенными концами, возможность осуществления технологической выдержки, предотвращение искривления труб в процессе нагрева за счет их вращения. Другим достоинством ПШБ является возможность варьирования длительностью выдержки и обеспечения поштучной выдачи труб, что удобно для компоновки с агрегатами, предназначенными для исправления размеров труб после термического упрочнения (калибровочными и правильными станами). Недостатком печей с шагающими балками является то, что они обеспечивают качественный нагрев труб только при ритмичной работе. В случаях снижения темпа, вынужденных остановок трубы начинают вращаться медленнее или полностью останавливаются, что приводит к искривлению труб и ухудшению равномерности нагрева.

Печи индукционного нагрева, обеспечивают более гибкое регулирование (без опасности перегрева тела трубы), а также, позволяющий, легко обрабатывать трубы разной длины. Индукционный нагрев имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с печным:

- более высокие скорости нагрева (возможность получения более мелкого зерна аустенита);

- ограниченное образование окалины;

- низкое потребление энергии;

- возможность высокой степени автоматизации;

- облегчение условий труда.

К недостаткам этого способа нагрева относятся:

- влияние точности размеров труб, особенно разностенности, на точность нагрева;

- трудность обеспечения равномерного нагрева по длине трубы из-за эффекта перегрева концов труб.

Устройства охлаждения труб. При создании агрегатов для термической обработки труб много внимания уделяется конструкциям охлаждающих устройств труб после закалки, нормализации, отжига и отпуска по заданному режиму.

При термообработке в печах с защитной атмосферой трубы охлаждаются в камерах, являющихся элементом конструкции печи. При термической обработке труб в печах без защитной атмосферы, трубы охлаждают на рольганге за печью на охладительных столах разных конструкций, в ванных с водой, маслом или другими жидкостями.

Для охлаждения труб на воздухе используют удлиненные рольганги. При необходимости ускоренногоохлаждения применяют обдувку труб воздухом или водовоздушной смесью.

Толстостенные трубы после нагрева под закалку охлаждают в ваннах. Ванны часто снабжают устройствами принудительной продувки внутреннего канала воздухом, чтобы освободить их от пара и обеспечить бесперебойное прохождение воды или другой жидкости, а также механизмами вращения труб при погружении их в ванну для предотвращения искривления. Толстостенные трубы, нагретые под закалку, охлаждают в водяных или воздушных спрейерах.

Оборудование для закалки труб. Закалка - распространенный процесс термической обработки стальных деталей. Она осуществляется путем нагрева деталей выше критической точки Ас3 (доэвтектоидной стали) или Ас1 (заэвтектоидной стали) на 30-50єС, выдержки при этой температуре и быстрого охлаждения.

Основная цель закалки стали - получение высокой твердости, износостойкости и физико-механических свойств. Резкое увеличение твердостищ и прочности в процессе закалки происходит из-за фазовых превращений структуры в процессе нагрева и охлаждения, и образования неравновесных твердых структур мартенсита, троостита и сорбита.

Качество закалки зависит от правильного выбора режима закалки (температуры нагрева, времени выдержки и скорости охлаждения). Температура нагрева под закалку зависит от химического состава стали. Для углеродистых сталей ее выбирают, пользуясь диаграммой состояния сплавов.

Нагрев деталейдолжен быть достаточно медленным, чтобы не возникли напряжения и трещины. Время нагрева зависит от химического состава стали, от формы и размеров деталей. Если, нагрев производится в соляных ваннах, то скорость нагрева рекомендуется 0,5 минут на 1 мм сечения, если деталь нагревают в электрическихпечах, то время нагрева рекомендуется 15-20 минутна 1 мм сечения образца. Время выдержки должно быть достаточным, чтобы весь процесс превращения перлита в аустенит завершился полностью. Продолжительность выдержки обычно рекомендуют 25% общего времени нагрева.

Охлаждение детали является наиболее ответственным этапом операции. Скорость охлаждения должна быть такой, чтобы обеспечить получение нужной структуры - мартенсита, троостита или сорбита, т. е. обеспечить необходимые механические свойства обрабатываемой детали.

Критической скоростью закалки называется скорость охлаждения, обеспечивающая получение структуры - мартенсит или мартенсит и остаточный аустенит.

При скорости охлаждения меньше критической в структуре, закаленной стали, наряду с мартенситом, будет находиться троостит, а при дальнейшем уменьшении скорости получаются структуры троостита или сорбита без мартенсита. Для получения структуры мартенсита требуется переохладить аустенит до температуры начала мартенситного превращения данной стали путем быстрого охлаждения стали (температура наименьшей устойчивости аустенита 550-650єС).

В зоне температур мартенситного превращения, т. е. ниже 300єС, наоборот, выгоднее применять замедленное охлаждение, так как структурные напряжения успевают выравниваться, а твердость образовавшегося мартенсита при выдержке ниже точки Мк практически не снижается.

Для успешного проведения термической обработки правильный выбор закалочный среды имеет большое значение.

Для закалки среднеуглеродистых сталей можно рекомендовать воду с температурой 18єС, а для большинства остальных сталей - масло.

Способность стали закаливатьсяна определенную глубину называется прокаливаемостью. За глубину закалки принимают расстояние от поверхности закаленной детали до слоя с полумартенентной структурой (50 % мартенсита и 50 % троостита).

При охлаждении в процессе закалки в стали возникают внутренние напряжения - термические и структурные. Термические напряжения возникают в результате неравномерного охлаждения, а структурные напряжения - при превращении аустенита в мартенсит, что сопровождается значительным увеличением объема. В результате создания таких напряжений, при закалке может возникать брак, следующих видов: трещины, коробление, бочкообразность, изменение объема. Дефектами закалки являются также мягкие пятна, пониженные твердость и прочность стали, обезуглероживание, окисление, перегрев, пережог и др.

Правильное погружение деталей в закалочную среду помогает избежать образования некоторых дефектов (поводки, коробления, трещин и др.).

В зависимости от толщины закаленного слоя в деталях различают объемную и поверхностную закалку. В зависимости от скорости охлаждения различают закалку ступенчатую и изотермическую, а в зависимости от метода нагрева - закалку с нагревом в печах, токами высокой частоты, газовым пламенем и в электрических печах. Объемная закалка (полная) с непрерывным охлаждением применяется для углеродистых сталей (охлаждение в воде) и для легированных сталей (охлаждение в масле). Этот способ заключается в том, что нагретую деталь погружают в закалочную среду и держат до полного охлаждения. Недостатком этого способа является возникновение больших термических напряжений из-за резкой разности температур нагретой детали и охлаждающей среды.

Ступенчатая закалка производится путем быстрого охлаждения последовательно в двух различных охлаждающих средах. Первой охлаждающей средой являютсящ расплавленные соли или масло с температурой на 20-30єС выше температуры начала мартенситного превращения (точка Мн) для данной стали. В горячей среде деталям дают кратковременную выдержку. Выдержка в расплавленных солях или масле должна обеспечить выравнивание температуры по сечению детали, но не вызывать распада аустенита. Второй охлаждающей средой является воздух. При этом аустенит переходит в мартенсит. Достоинством такого способа закалки является уменьшение термических напряжений, а следовательно, трещин, поводки и коробления, а такжещ хорошее сочетание высокой вязкости с прочностью. Ступенчатую закалку применяют для мелких деталей (сечением 8 - 10 мм) из углеродистой стали и для деталей (сечением до 30 мм) из легированной стали.

Закалка с самоотпуском имеет широкое применение в инструментальном производстве. Процесс состоит в том, что детали выдерживаются в охлаждающей среде не до полного охлаждения, а в определенный момент извлекаются из нее с целью сохранения в сердцевине детали некоторого количества тепла, за счет которого производится последующий отпуск.

Печь закалки. Нагрев труб производиться в печах закалки линий К-1. Выполнение данной технологической инструкции обеспечит равномерный нагрев труб по длине и сечению.

Нагрев труб в печи осуществляется путем последовательного прохождения их через зону нагрева (с первой по шестую зоны) и зону выдержки (с седьмой по двенадцатую зоны).

Перед обработкой пакета труб нового производственного заказа, после включения/выключения печи при проведении техобслуживания или в начале каждой смены, оператор должен проверить, что:

- правильно установлена температура каждой зоны печи, и она соответствует той, которая указана в МОП (допуск ±10 єС);

- правильно работают горелки;

- правильно работает система сгорания.

Оператор ПУ печи закалки должен:

- установить температуру по зонам за 30 минут до начала загрузки труб в печь закалки согласно МОП;

- при смене диаметра и толщины стенки трубы выгрузить последнюю трубу предыдущего диаметра и толщины стенки, произвести ввод данных с пульта управления печью нового цикла загрузки/выгрузки и скорость закалки согласно технологическим параметрам и МОП;

- вручную ввести данные по продукту, который должен быть изготовлен в соответствии с данными, указанными в МОП;

- в начале процесса нагрева в печи закалке убедиться, что трубы расположены в правильной позиции для обеспечения правильного нагрева согласно размерам наружного диаметра (двойной или одинарный шаг подачи);

- после выполнения контролей привести в действие, в автоматическом режиме, линию печи в соответствии с «Руководством по эксплуатации печи»;

- производить контроль теплового режима печи (температура по зонам, давление в печи) в соответствии с технологическим режимом по данным видеокамер и приборов КИП не реже чем каждые пять минут.

При выявлении несоответствия показаний приборов КИПа с технологическим режимом, оператор ПУ печи должен вызвать персонал службы по ремонту и обслуживанию (электрики, автоматчики, теплотехники и т.д.) для устранения причин расхождения. Все изменения технологических режимов отмечать в журнале приемки/сдачи смены (время остановки/ время устранения неполадки). бесшовный труба обработка горелка

Нагрев печи осуществляется в автоматическом режиме. Ручное управление необходимо использовать при запуске (розжиге печи), при выходе из строя узлов автоматического управления и при аварийных ситуациях, после устранения снова перевести в автоматический режим.

Скорость уменьшения/увеличения температуры при изменении температурного режима, а также при розжиге / тушениипечи не должна превышать 50 єС/час до 600 єС и 100 єС/час после 600 єС.

Оператор должен выполнить следующие контроли на первой обработанной трубе, которая относитсящ к первому обработанному пакету, используя установленные и предназначенные для этого устройства:

- температура, достигнутая трубой, является той, которая требуется в МОП;

- отклонение температурыщ по длине трубы от требуемого значения должно быть в пределах, определенных соответствующей процедурой по выполняемой термообработке.

Если какое-либо из предыдущих условий не удовлетворено, то трубы должны быть обработаны, какщ несоответствующие трубы.

Ответственным за нагрев труб в печи закалки линий К-1 является оператор ПУ печи закалки.

Система гидравлического сбива окалины и закалки. Процесс закалки включает следующие рабочие станции:

- удаления окалины;

- закалочные головки, наружная закалка.

Перед термообработкой пакета труб новым производственного заказа, после выключения/включения вышеупомянутого оборудования для проведения работ по техобслуживанию или в начале каждой смены, оператор ПУ или термист должен проверять, что:

- ни одна труба от предыдущейплавки не находится на этом участке;

- распылительная система воды высокого давления для кольца удаления окалины правильно работает в соответствии с «Руководством по эксплуатации»;

- правильно работает распылительная система воды высокого давления закалочной головки и все необходимыемодули и установленные значения параметров равны тем, которые необходимы согласно МОП;

- циркуляция воды в отстойнике системы закалки работает в нормальном режиме;

- правильно работает система отвода сбрасываемой воды.

Рисунок 4.1 - Печь закалки труб

Ответственным за выдачу трубы с печи закалки в закалочную машину является оператор ПУ печи закалки и термист. В соответствии с данными, указанными в МОП, оператор должен вручную ввести данные по продукту, который должен быть термически обработан:

- скорость валков закалочноймашины (скорость закалки);

- правильное положение распыляющих форсунок (угол форсунок), чтобы распылять всегда под углом к поверхности трубы согласно ее размеру внешнего диаметра;

- правильное расположение колец закалки по высоте (высота подъема форсунок).

В соответствии с данными, указанными в МОП, термист должен:

- обеспечить циркуляцию воды в отстойнике системы закалки, открыв подачу воды в отстойник и запустив насос для откачивания воды из него;

- запустить насосы для подачи воды в систему закалки и гидравлического сбива окалины;

- установить вручную давление на каждое кольцо системы закалки и давление гидравлического сбива;

- визуально проверить правильность установки угла наклона форсунок и высоты подъема форсунок.

Контроль за выдачей трубы производится: с пульта управления оператором ПУ по средствам монитора телевизионной камеры, и непосредственно с участка закалки визуально термистом.

Термист должен контролировать температуру трубы на выходе из системы закалки с помощьюпирометра. Если температура не соответствует установленной по технологии термисту необходимо произвести корректировку давления воды в системе закалки или сообщить оператору, чтобы тот изменил скорость закалки.

Если конечная температура не соответствует требованию, то трубы должны быть обработаны, как несоответствующие.

После проведения контролей оператор должен привести в действие, в автоматическом режиме, систему закалки согласно соответствующему руководству по эксплуатации.

Оборудование для отпуска труб. Отпуск -технологический процесс, заключающийся в термической обработкезакалённогона мартенситсплаваили металла, при которой основными процессамиявляются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация.

Отпуск проводят с целью получения более высокойпластичностии сниженияхрупкостиматериалапри сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150-260°C до 370-650°C с последующим медленным остыванием.

Низкотемпературный отпуск - проводят при температурах до 250°C. Закалённая сталь сохраняет высокую износостойкость, однако такое изделие (если оно не имеет вязкой сердцевины) не выдержит высоких динамических нагрузок. Такому отпуску подвергают режущие и измерительные инструменты из углеродистых и низколегированных сталей.

Среднетемпературный отпуск - проводят при температурах 350-500°C и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Ускоряются диффузионные процессы, происходит выделение избыточныхатомовуглеродав видецементита, то естьмартенситраспадается на феррито-цементитную смесь. После среднего отпуска структура состоит из равновесногоферритаи дисперсных включений цементита, такая структура называется зернистый троостит отпуска. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости, а также релаксационнуюстойкость. Охлаждение после отпуска проводят при температурах 400-500°C в воде, после чего возникают сжимающиеостаточные напряжения, которые увеличивают предел выносливости пружин.

Высокотемпературный отпуск - проводят при температурах 500-680°C. При этом остается высокая прочность и пластичность, а также максимальная вязкость. Высокому отпуску подвергают детали, воспринимающие ударные нагрузки (зубчатые колеса, валы).

Печь отпуска. После системы закалки труба заходит в печь отпуска. В отпускной печи температура устанавливаетсясогласно технологической режимной карте, темп шагания должен быть идентичен темпу шагания печи закалки. Выполнение технологической инструкции обеспечит равномерный нагрев труб по длине и сечению. Нагрев труб в печи осуществляетсящ путем последовательного прохождения их через зону нагрева (с первой по шестую зону) и зону выдержки (с седьмой по двенадцатую зону).

После включение / выключения печи при проведении техобслуживания или в начале каждой смены, оператор должен проверить, что:

- правильно установлена температура каждой зоны печи, и она соответствует той, которая указана в МОП (допуск ±10 єС);

- правильно работают горелки;

- правильно работает система сгорания.

Оператор ПУ печи отпуска должен:

- установить температуру по зонам за 30 минут до начала загрузки труб в печь закалки согласно МОП;

- при смене диаметра и толщины стенки трубы выгрузить последнюю трубу предыдущего диаметра и толщины стенки, произвести ввод данных с пульта управления печью нового цикла загрузки/выгрузки и скорость закалки согласно технологическим параметрам МОП;

- вручную ввести данные по продукту, который должен быть изготовлен в соответствии с данными, указанными в МОП;

- в начале процесса нагрева в печи закалке убедиться, что трубы расположены в правильной позиции для обеспечения правильного нагрева согласно размерам наружного диаметра (двойной или одинарный шаг подачи);

- после выполнения контролей привести в действие, в автоматическом режиме, линию печи в соответствии с руководством по эксплуатации печи;

- производить контроль теплового режима печи (температура по зонам, давление в печи) в соответствии с технологическим режимом по данным видеокамер и приборов КИП не реже чем каждые пять минут.

При выявлении несоответствия показаний приборов КИПа с технологическим режимом, оператор ПУ печи должен вызвать персонал службы по ремонту и обслуживанию (электрики, автоматчики, теплотехники и т.д.) для устранения причин расхождения. Все изменения технологических режимов отмечать в журнале приемки/сдачи смены (время остановки/время устранения неполадки).

Нагрев печи осуществляется в автоматическом режиме. Ручное управление необходимо использовать при запуске (розжиге печи), при выходе из строя узлов автоматического управления и при аварийных ситуациях, после устранения снова перевести в автоматический режим.

Скорость уменьшения/увеличения температуры при изменении темпера-турного режима, а также при розжиге/тушении печи не должна превышать 50єС/час до 600єС и 100єС/час после 600єС.

Оператор должен выполнить следующие контроли на первой обработанной трубе, которая относитсяк первому обработанному пакету, используя установленные и предназначенные для этого устройства:

- температура, достигнутая трубой, является той, которая требуется в МОП;

- отклонение температуры по длине трубы от требуемого значения должно быть в пределах, определенных соответствующей процедурой по выполняемой термообработке.

Если какое-либо из предыдущих условий не удовлетворено, то трубы должны быть обработаны, как несоответствующиещ трубы.

Ответственным за нагрев труб в печи отпуска линий К1 является оператор ПУ печи отпуска.

Рисунок 4.2 - Печь отпуска труб

Оборудование для нормализации труб. Нормализация состоит в нагреве стали до температуры выше верхней критической точки Ас3на 30-50°, т.е. до температуры, немного превышающей температуруполного отжига, небольшой выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.

Продолжительность выдержки тем больше, чем толще обрабатываемое изделие и чем грубее структура стали.

Отпуск от отжига отличается теми превращениями, которые происходят в стали при более быстром охлаждении. В результате этих превращений зерна перлита и феррита получаются более мелкими, чем при отжиге; сами зерна перлита, который имеет в этом случае форму тонкопластинчатого или сорбитообразного перлита, получают тонкое внутреннее строение; сталь получает более равномерную структуру. После нормализации сталь приобретает большую твердость и прочность по сравнению со сталью, медленно охлажденной после отжига. Это различие в механических качествах у нормализованной и у отожженной сталей тем больше, чем выше содержание углерода (по структуре - больше перлита). Тонкие изделия, остывая на воздухе быстрее толстых, приобретают и большую твердость.

Охлаждение изделий на воздухе, а не в печи, повышает производительность печей и удешевляет продукцию, если при охлаждении на воздухе в изделиях не появятся внутренние напряжения и после нормализации не потребуется дополнительного отпуска. Нормализацией мягкой стали достигается повышение главным образом ударной вязкости. Помимо этого, нормализация облегчает механическую обработку резанием. Мягкая сталь во избежание появления структурно-свободного цементита обязательно должна быть нормализована.

Изделия сложной конфигурации с различной толщиной стенок, особенно изготовляемые из легированной стали, после нормализации должны подвергаться отпуску. Такая термическая обработка обеспечивает не только размельчение зерна с улучшением механических качеств стали, но и освобождает изделия от внутренних напряжений. Так обрабатывают, например, валы для турбин и двигателей внутреннего сгорания, турбинные диски, некоторые стальные отливки ответственного назначения и пр. Часто обе операции - нормализацияи отпуск - производятся с одного нагрева в одной и той же специальной печи. Дополнительного отпуска после нормализации не требуют изделия из мягкой стали с содержанием до 0,25 % С.

4.2 Способ охлаждения труб

Для повышения эффективности охлаждения труб осуществляют их продольное перемещение и подачу охладителя под углом к оси перемещения парами встречных друг относительно друга струйных потоков, при этом струи в парах встречных струйных потоков истекают относительно друг друга не пересекаясь, а углы подачи струй, совпадающих с направлением перемещения трубы, последовательно, от пары к паре встречных струйных потоков, увеличивают в этом направлении, а углы подачи струй встречного перемещению трубы направления последовательно, от пары к паре встречных струйных потоков, уменьшают в направлении перемещения трубы. Кроме того, в момент прохождения каждым из торцов трубы встречного из пар струйного потока расход охладителя в нем уменьшают на 70-90% с одновременным увеличением расхода охладителя в струйном потоке противоположного направления на 60-80%. Трубы соответствуют требуемым комплексам свойств и требуемым значениям геометрических параметров.

Известен способ ускоренного охлаждения проката, включающий струйную подачу хладагента на движущийся прокат через секции охлаждающей установки, последовательно установленные вдоль оси транспортировки проката, при этом все подлежащие включению секции включают одновременно после прохождения передним концом проката последней из них по ходу прокатки и выключают также одновременно при подходе заднего конца проката под первую включенную секцию.

...