Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Описательная часть
• 1.1 Описание свойств обрабатываемого материала или сплава
• 1.2 Требования стандартов, предъявляемые к готовой продукции
• 1.3 Описание и анализ существующей технологии производства
• 1.4 Выбор и характеристика проектируемой технологии производства
• 1.5. Описание основного и вспомогательного оборудования
• 1.6 Виды несоответствующей продукции и мероприятия по их устранению
• 1.7 Инструмент и смазка
• 2. Расчётно-технологическая част
• 2.1 Обоснование выбора вида и размера заготовки
• 2.1.1 Расчет таблицы прокатки
• 2.2 Расчет калибров прокатного инструмента
• 2.2.1 Расчет калибровки инструмента прошивного стан
• 2.2.2 Расчет калибровки инструмента непрерывного стана
• 2.2.3 Расчет калибровки инструмента редукционного стана
• 2.3 Расчет энергосиловых параметров
• 2.3.1 Расчет усилия прокатки на обжимном стане
• 2.3.2 Расчет усилия прокатки на прошивном стане
• 2.3.3 Расчет усилия прокатки на непрерывном стане
• 2.3.4 Расчет усилий при редуцировании
• 2.4 Расчет и заполнение нормативно-технологических карт
• 2.4.1 Расчет длины трубы
• 2.4.2 Расчет веса трубы
• 2.4.3 Расчет заправочного коэффициента
• 3. Экономическая часть
• 3.1 Расчет количества единиц основного и вспомогательного оборудования. Норматив периодичности и продолжительности ремонтов
• 3.2 Расчет стоимости активной части основных фондов
• 3.2.1 Рассчитываем первоначальную стоимость оборудования
• 3.2.2 Расчет суммы амортизационных отчислений по активной части основных фондов
• 3.3 Расчет занимаемых площадей и стоимости пассивной части основных фондов
• 3.4 Расчет суммы материальных затрат на основные материалы
• 3.5 Расчет численности основных вспомогательных рабочих и категории РРС (руководители, специалисты, служащие)
• 3.5.1 Расчет баланса рабочего времени
• 3.5.2 Расчет численности рабочих (график 8 часов)
• 3.5.2.1 Расчет численности основных рабочих
• 3.5.2.2 Расчет численности вспомогательных рабочих
• 3.6.1 Расчет ФОТ основных рабочих
• 3.6.2 Расчет ФОТ вспомогательных рабочих
• 3.6.3 Расчет ФОТ РСС
• 3.7 Расчет сметы расходов на содержание и эксплуатацию оборудован (РСЭО)
• 3.8 Расчет общепроизводственных расходов
• 3.9 Расчет себестоимости объёма и одной тонны продукции
• 3.10 Расчет цены единицы продукции
• 3.11 Расчет суммы капитальных вложений
• 4. Охрана труда, промышленная безопасность, гражданская оборона, экология
• 4.1 Организация охраны труда и техники безопасности в проектируемом цехе
• 4.1.1 Защита от шума
• 4.1.2 Защита от вибрации
• 4.1.3 Освещение
• 4.1.4 Метеорологические условия и вентиляция
• 4.1.5 Электробезопасность
• 4.1.6 Пожарная безопасность
• 4.1.7 Защита от механического травмирования
• 4.2 Мероприятия по гражданской обороне
• 4.3 Охрана окружающей среды
• Заключение
• Список используемой литературы
• калибровка обжимный стан редукционный


Введение

Публичное акционерное общество “СИНАРСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД” является одним из крупнейших производителей трубной продукции в нашей стране. Его продукция успешно продается как внутри страны, так и за рубежом. Выпускаемая на заводе продукция соответствует требованиям отечественных и зарубежных стандартов. Международные сертификаты качества выданы такими организациями, как американский нефтяной институт (API), немецкий сертификационный центр TUV - Рейленд.

Цех Т-3 является одним из основных цехов предприятия; в цехе производятся трубы из углеродистых, легированных и высоко легированных марок сталей диаметром D=28-89мм и толщиной стенки S=2,5-13мм.

В основном цех специализируется на выпуске насосно-компрессорных труб, труб общего назначения и труб, предназначенных для последующего холодного передела. Одним из самых наиболее часто выполняемых цехом заказов является выпуск насосно-компрессорных труб размером 73х5,5 мм.

Трубы изготавливаются из катанной и непрерывнолитой заготовки. Производство труб из непрерывнолитой заготовки на ТПА 80 является новым направлением развития технологии на данном агрегате.

Цель работы:

Усовершенствовать технологический процесс производства труб на ТПА - 80 путем установки обжимного стана, что позволит сократить время на производство продукции, повысить выпуск труб с более качественной обработанной наружной и внутренней поверхностями труб.

Задачи:

· Изучить сортамент и требования НТД;

· исследовать старую и новую технологию по производству труб;

· рассчитать технологические расчеты и составить нормативно технологические карты;

· рассчитать экономические расчеты и технико-экономические показатели.



1. Описательная часть

1.1 Описание свойств обрабатываемого материала или сплава

Сталь это сплав (твёрдый раствор) железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в стали не более 2,14 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

Сплав макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большегочисла химических элементов с преобладанием металлических компонентов.

Сталь 30ХМА - высококачественная жаропрочная релаксационностойкая с содержанием углерода 0,30%, 0,1% хлора и молибдена.

Рисунок 1 - Диаграмма железо-углерод

Сталь 30ХМА применяется: для производства поковок общего назначения, роторов и дисков паровых турбин, фланцев, шестерен, валов, цапф, шпилек, гаек, болтов и различных других деталей, работающих при температуре до 450-500°С; деталей трубопроводной арматуры с проведением термообработки; труб для установок химических и нефтехимических производств с условным давлением Р =19,6-98 МПа (200-1000 кгс/см²); труб, предназначенных для трубопроводов в установках по производству аммиака с рабочим давлением P =31 МПа (320 кгс/см²); бесшовных труб для изготовления деталей и конструкций в мото-велостроении; проволоки, предназначенной для изготовления заклепок и болтов методом холодной высадки

Химический состав в % материала 30ХМА.

Таблица 1 - химический состав

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Mo	Cu
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0.26-0.33	0.17-0.37	0.4-0.7	до 0.3	до 0.025	до 0.025	0.8-1.1	0.15-0.25	до 0.3

Углерод (C) является одним из основных элементов, которые определяют свойства стали. От количества углерода в стали зависят её твёрдость и прочность. Также он положительно влияет на стойкость (сохранность) режущей кромки, устойчивость к износу и истиранию. Из отрицательных сторон высокого содержания углерода стоит отметить повышение склонности стали к коррозии

Кремний (Si) в небольших количествах он не оказывает серьезного влияния на свойства стали. Однако, при повышении содержания кремния, повышаются упругость и коррозионная стойкость.

Марганец (Mn)увеличивает твердость и устойчивость стали к износу. Содержание в больших количествах повышает хрупкость.

Никель (Ni) повышает коррозионную стойкость стали. Кроме того, он незначительно повышает прочность.

Хром (Cr) увеличивает стойкость стали к коррозии и износу.

Молибден (Mo) представляет собой легирующую добавку, которая повышает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах. Также он делает состав стали более равномерным.

Медь (Cu) несколько повышает прочность стали и увеличивает стойкость ее против коррозии.

Вредные примеси:

Сера (S) достаточно вредный элемент. Она понижает коррозионную стойкость стали и её механические свойства, но специально добавлена в сталь для того, чтобы, повысить её обрабатываемость. Это явление называют красноломкость.

Фосфор (P) снижает механические свойства стали и повышает её хрупкость. По возможности, фосфор стараются полностью удалить. Явление повышенной хрупкости при низких температурах называется хладноломкостью.

1.2 Требования стандартов, предъявляемые к готовой продукции

Гост 8731-74, 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные

Трубы стальные бесшовные горячедеформированные ГОСТ 8731-74 и ГОСТ 8732-78

Сортамент.

1. Настоящий стандарт распространяется на горячедеформированные бесшовные стальные трубы общего назначения, изготовляемые по наружному диаметру, толщине стенки и длине.

2. По длине трубы должны изготовляться: немерной длины - в пределах от 4 до 12,5 м; мерной длины - в пределах немерной; длины, кратной мерной, - в преднемерной длины с припуском на каждый рез по 5 мм; приблизительной длины - в пределах немерной длины.

3. По соглашению изготовителя с потребителем трубы могут изготовляться с комбинированными предельными отклонениями, например,: по наружному диаметру повышенной точности по ГОСТ 9567, а по толщине стенки - обычной точности и т. д.

4. Овальность и разностенность труб не должны выводить размер труб за предельные отклонения по диаметру и толщине стенки.

5. Кривизна любого участка трубы на 1 м длины не должна превышать: 1,5 мм - для труб с толщиной стенки до 20 мм; 2,0 мм - для труб с толщиной стенки свыше 20 до 30 мм; 4,0 мм - для труб с толщиной стенки свыше 30 мм.

6. По требованию потребителя трубы должны поставляться по внутреннему диаметру и по толщине стенки, а также по наружному и внутреннему диаметрам и по разностенности.

Технические требования

1. Размеры труб и предельные отклонения должны соответствовать указанным в ГОСТ 8732и ГОСТ 9567.

2. В зависимости от показателей качества трубы должны изготовляться с нормированием механических свойств.

3. По требованию потребителя трубы должны изготовляться термически обработанными. Режим термической обработки и нормы механических свойств устанавливаются по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

4. На поверхности труб не допускаются трещины, плены, рванины и закаты. Допускаются отдельные незначительные забоины, вмятины, риски, тонкий слой окалины, следы зачистки дефектов и мелкие плены, если они не выводят толщину стенки за пределы минусовых отклонений.

5. Концы труб должны быть обрезаны под прямым углом, при этом допускается образование фаски под углом не менее 70° к оси трубы. Концы труб должны быть зачищены от заусенцев; допускается образование фаски при их удалении.

6. Допускается обрезать концы труб с толщиной стенки 20 мм и более автогеном, плазменной резкой или пилой.

При обрезке труб автогеном или плазменной резкой припуск по длине труб должен быть не менее 20 мм на каждый рез.

7. По требованию потребителя допускается изготовлять трубы с толщиной стенки 20 мм и более, изготовляемые из катаной или кованой заготовки, без обрезки концов. При этом необрезанная часть трубы отмечается краской и в длину трубы при поставке не включается.

8. По требованию потребителя на концах труб, подлежащих сварке, с толщиной стенки от 5 до 20 мм должны быть сняты фаски под углом 35° - 40° к торцу трубы. При этом должно быть оставлено торцовое кольцо шириной 1-3 мм.

9. Трубы всех видов, работающие под давлением (условия работы труб оговариваются в заказе), должны выдерживать испытательное гидравлическое давление, вычисляемое по формуле, приведенной в ГОСТ 3845.

10. По требованию потребителя трубы из стали марок 10, Ст2сп, 20, Ст4сп и 15ХМ в зависимости от назначения и условий работы должны выдерживать одно или несколько технологических испытаний.

11. Трубы должны выдерживать испытание на загиб.

12. Испытание на раздачу должны выдерживать трубы диаметром не более 159 мм с толщиной стенки не более 8 мм на оправке с конусностью 1:10 до увеличения наружного диаметра.

13. Испытанию на сплющивание подвергают трубы со стенкой толщиной не более 10 мм до получения между сплющивающими поверхностями расстояния в миллиметрах

14. Испытание на бортование должны выдерживать трубы наружным диаметром не менее 30 мм и не более 160 мм

15. По требованию потребителя трубы с толщиной стенки 12 мм и более проверяют на макроструктуру. При этом не должны быть обнаружены следы усадочной раковины, пустоты, трещины, пузыри и другие пороки, видимые без специальных приборов.

Правила приёмки

1. Трубы принимают партиями. Партия должна состоять из труб одного размера по диаметру и толщине стенки, одной марки стали, одного вида термообработки (для термообработанных труб) и сопровождаться одним документом о качестве в соответствии с ГОСТ 10692, с дополнением: химический состав стали - в соответствии с документом о качестве заготовки.

2. Количество труб в партии должно быть, шт., не более:

400 - для труб диаметром не более 76 мм;

200 - для труб прочих размеров. Допускается увеличивать размер партии до 600 шт. для труб диаметром не более 76 мм и с толщиной стенки не более 2,5 мм.

3. По требованию потребителя партия должна состоять из труб, изготовленных из стали одной плавки.

4. Каждую трубу должны подвергать осмотру и обмеру.

5. Химический состав стали труб принимается по документу о качестве изготовления заготовки

6. Для контроля макроструктуры, механических свойств, на загиб, на раздачу, сплющивание и бортование отбирают две трубы от партии. Для проверки твердости отбирают 2% труб (но не менее двух труб) от партии. Испытанию гидравлическим давлением в соответствии с п.1.9а подвергают каждую трубу.Для проверки химического состава отбирают одну трубу от партии.

7. Предел текучести и твердость по Бринеллю стали труб определяют по требованию потребителя.

8. При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей по нему проводят повторные испытания на удвоенной выборке от той же партии.Результаты повторных испытаний являются окончательными и распространяются на всю партию.

Методы испытаний

1. Для каждого вида испытаний (за исключением проверки макроструктуры и определения твердости) от каждой отобранной трубы вырезают по одному образцу.Для контроля макроструктуры отбирают образцы от обоих концов трубы.Для определения количества образцов допускается применение статистических методов контроля.

2. Осмотр труб производится без применения увеличительных приборов. Глубину дефектов проверяют надпиловкой или иным способом. Допускается проводить контроль геометрических размеров и качества поверхности труб специальными приборами.

3. При возникновении разногласий в качестве металла химический состав определяют по ГОСТ 22536.0, ГОСТ 22536.1-ГОСТ 22536.6, ГОСТ 12344-ГОСТ 12365, ГОСТ 28473.

4. Для определения химического состава стали пробы отбирают по ГОСТ 7565.

5. Испытание на растяжение проводят по ГОСТ 10006 на продольном пропорциональном коротком образце.

6. Испытание на твердость проводят по ГОСТ 9012 на обоих концах трубы.

7. Испытание труб на сплющивание проводят по ГОСТ 8695.

8. При обнаружении на сплющенных образцах мельчайших надрывов или других мелких дефектов разрешается повторное испытание на сплющивание другого образца, взятого от той же трубы.

9. Гидравлическое испытание труб проводят по ГОСТ 3845 с выдержкой под давлением не менее 10 с.

10. Испытание труб на загиб проводят по ГОСТ 3728.

11. Испытание труб на раздачу проводят по ГОСТ 8694.

12 Испытание труб на бортование проводят по ГОСТ 8693.

13. Макроструктуру металла труб проверяют на протравленном кольцевом поперечном образце.

1.3 Описание и анализ существующей технологии производства

Заготовка поступает на завод в виде штанг, раздельно по маркам стали, плавкам и размерам. Трубная заготовка Ш150(156) мм по состоянию поверхности, макро- и микроструктуре, геометрическим размерам и кривизне должна соответствовать требованиям нормативной документации на поставку, утвержденной в установленном порядке.

Заготовки со склада мостовым краном подаются на загрузочную решётку перед печью и загружаются в нагревательную печь с шагающим подом в соответствии с графиком и темпом проката.

Температура нагрева заготовки колеблется в пределах 1120-1270 ⁰С для углеродистых и легированных марок стали. После нагрева заготовки выдаются на линию горячей резки заготовки.

Ножницы горячей резки усилием 50 т и производительностью - n=300 шт/час, обеспечивают резку металла на необходимые длины.

Заготовка, нагретая в печи с шагающим подом и раскроенная на мерные длины, транспортируется рольгангом. И далее заготовка попадает в желоб обжимного стана, где вталкивателем задается в стан.

Обжатая до необходимого диаметра, заготовка из рабочей клети выдается на выходную сторону, где выдающими роликами, а затем рольгангом транспортируются до упора стационарного.

Вталкивателем по желобу стола заготовка задается в валки прошивного стана.

В процессе прошивки в прошивном стане создаётся закрытый калибр, для чего между валками устанавливают специальные линейки, ограничивающие поперечную деформацию (овализацию) гильзы.

Далее происходит передача гильзы на входную сторону непрерывного стана. Конструкция выходной стороны прошивного стана обеспечивает надёжное центрирование гильзы и стержня с помощью центрователей.

Прошитая заготовка (гильза) поступает по рольгангу, цепному транспортёру, наклонной решётке в приёмный жёлоб непрерывного стана.

В непрерывном стане труба прокатывается одновременно в 8 клетях на длинной (l=19,5 м) свободно плавающей оправке, которая перемещается вместе с трубой под действием контактных сил трения (на контактной поверхности валки-металл и металл-оправка).

После прокатки в непрерывном стане труба с оправкой передаётся транспортёром на входную сторону сдвоенного извлекателя оправок. Прокатанные трубы с оправками попеременно попадают на ось одного из оправкоизвлекателей.

При движении цепи оправка выходит из трубы и попадает на цепной транспортёр, который передаёт её на сдвоенный рольганг, транспортирующий оправки от обоих извлекателей в ванну для охлаждения.

Охлажденные оправки, проходя смазывающее устройство, транспортируются рольгангом на входную сторону непрерывного стана и вновь используются для прокатки

После извлечения оправки черновая труба транспортируется к пиле, обрезающей задний черновой конец. После обрезки труба транспортируется к индукционным нагревателям.

Труба тянущими роликами транспортируется через индукционные нагреватели и задается в редукционный стан. После выхода из последней клети редукционного стана труба передается подводящими роликами в сторону клапанного сбрасывателя и передается в приемный желоб, там труба охлаждается. В дальнейшем трубы поступают на инспекционные столы для контроля качества, проводят неразрушающий контроль.

После всех операций осуществляют приёмочный и окончательный контроль труб. Измеряют вес и длину годных труб, маркируют, пакетируют и передают на склад готовой продукции. Трубы, не соответствующие требованиям, подвергают ремонту и вновь контролю качества.

1.4 Выбор и характеристика проектируемой технологии производства

Целью реконструкции ТПА-80 являлся переход на использование более дешевой непрерывнолитой трубной заготовки при сохранении действующей технологии производства труб. Для этого между ножницами горячей резки и прошивным станом в линии ТПА-80 был установлен обжимной стан для обжатия непрерывнолитой заготовки Ш150-156мм до Ш120мм (в соответствии с существующей схемой производства труб).

Обжимной стан состоит из трехвалковой клети винтовой прокатки, входной и выходной сторон. Для проведения перевалки верхний валок с крышкой откидывается, открывая доступ к двум нижним валкам. Калибровка валков обжимного стана - чашевидная.

Использование непрерывно литой заготовки для производства труб является наиболее эффективным при способах деформации и технологических процессах, позволяющих устранить литую структуру металла и достигать требуемого уровня физикомеханических свойств продукции. Наличие в непрерывно литой заготовке несплошностей материала (микрополостей, микропор) и структурных дефектов литья в виде дендритов, крупных фаз, макро- и микросегрегаций обусловливает необходимость использования больших интенсивных деформаций для их устранения и лучшей проработки литой структуры.

Основной деформационный эффект проработки структуры металла достигается за счет макросдвиговых процессов в обжимаемой заготовке. Чем значительнее их развитие, тем при меньшей вытяжке металл может достичь необходимого уровня механических свойств. Угол подачи влияет на траекторию тангенциального сдвига и глубину проникновения сдвиговой деформации во внутренние объемы металла заготовки. С увеличением углов подачи глубина проникновения сдвиговой деформации и крутизна траектории сдвига возрастают, то есть имеется возможность влияния на величину проработки структуры металла по сечению заготовки.

Так будет выглядеть производственный процесс на ТПА - 80 с обжимным станом



Рисунок 2 - Производственный процесс на ТПА - 80

1.5 Описание основного и вспомогательного оборудования

Основное оборудование цеха Т-3.

Нагревательная печь

Печь предназначена для нагрева перед прошивкой заготовок Ш 120 мм из углеродистых (10, 20, 35, 45), низколегированных и нержавеющих марок стали до t = 1120 - 1270 ⁰C.

Рисунок 3 - Схема печи с шагающим подом

1 - окно загрузки; 2 - подвижная балка; 3 - неподвижная балка;4 - механизм вертикального перемещения балок;5 - механизм горизонтального перемещения балок;6 - ролик рольганга выдачи заготовок из печи.

Линия горячей резки заготовок

После нагрева заготовка попадает на линию горячей резки заготовки. В состав оборудования линии горячей резки входят ножницы для резки заготовки, передвижной упор, транспортный рольганг, защитный экран для предохранения оборудования от теплового излучения из окна выгрузки ПШП. Ножницы рассчитаны на безотходный раскрой металла, однако если в результате каких - либо аварийных причин образуется остаточная обрезь, то для ее сбора установлен желоб и короб в приямке около ножниц.

В состав оборудования линии горячей резки входят сами ножницы для резки заготовки, передвижной упор, транспортный рольганг, защитный экран для предохранения оборудования от теплового излучения из окна выгрузки

печи с шагающим подом. Линия горячей резкизаготовки предназначена для задачи нагретой штанги в ножницы, резки заготовки на необходимые длины, отвод резаной заготовки от ножниц.

Обжимная клеть

Обжимной стан предназначен для обжатия непрерывнолитой заготовки Ш150-156мм до Ш120мм (в соответствии с существующей схемой производства труб).

Обжимной стан состоит из трехвалковой клети винтовой прокатки, входной и выходной сторон. Для проведения перевалки верхний валок с крышкой откидывается открывая доступ к двум нижним валкам. Калибровка валков обжимного стана - чашевидная.



Рисунок 4 - Клеть обжимного стана

1 - станина; 2 - крышка; 3 - валок; 4 - барабан; 5 - расточка под барабан; 6 - нажимное устройство; 7 - шлицевой конец нажимного винта; 8 - шлицевой конец нажимного винта; 9 - синхронизирующий вал нажимного устройства; 10 - регулировочная гайка; 11 - гидроцилиндр; 12 - шток гидроцилиндра; 13 - центральное осевое отверстие нажимного винта; 14 - нажимной винт; 15 - пята нажимного винта; 16 - тяга

Прошивной стан

Рабочая клеть стана предназначена для прошивки заготовки в гильзу и состоит из следующих узлов и механизмов: двух барабанов с установленными в них валками с подушками; двух механизмов установки валков (нажимное и уравновешивающее устройство); двух механизмов поворота барабанов; механизмов установки линеек; механизма исчезающих линеек; механизма исчезающего упора; механизма подъема крыши клети; механизма перехвата стержня; узла станины.



Рисунок 5 - Рабочая клеть прошивного стана

1 - барабан; 2 - валок; 3 - крышка; 4 - станина; 5 - гидроцилиндр; 6 - нажимной винт; 7 - гайка; 8 - червячный редуктор; 9 - шестерня; 10 - направляющая колонна; 11 - траверса; 12 -линейкодержатель.

Непрерывный стан

Непрерывный стан является ступенью, определяющей производительность всего трубопрокатного агрегата.

Рисунок 6 - Схема участка непрерывного стана

1 - транспортёр перед непрерывным станом; 2 - входная сторона непрерывного стана; 3 - непрерывный 8 - клетевой трубопрокатный стан; 4 - привод клетей; 5 - выходная сторона непрерывного стана; 6 - транспортёр за непрерывным станом; 7 - входная сторона извлекателя оправок; 8 - сдвоенный извлекатель оправок; 9 - рольганг за извлекателем оправок; 10 - решётка передаточная перед ванной; 11 - ванна для охлаждения оправок; 12 - упор стационарный; 13 - решётка передаточная за ванной; 14 - рольганг за ванной; 15 - печь для подогрева оправок; 16 - установка для смазки оправок; 17 - рольганг перед непрерывным станом.



Редукционный стан

На ТПА - 80 установлен 24 - клетьевой редукционный стан с 3-х валковыми клетями. Преимущество 3-х валковых клетей заключается в том, что они обеспечивают более высокую точность труб по толщине стенки. Оборудование данного участка предназначено для индукционного нагрева, проката ее в редукционном стане, охлаждения и дальнейшей транспортировки к участку пил холодной резки.

В состав данного оборудования входят следующие механизмы: ролики тянущие; индукционная установка; стенд для прокрутки скоб; стенд для кантовки скоб; редукционный стан; рольганг за редукционным станом; рольганг с клапанным сбрасывателем; клапанный сбрасыватель; рейки подвижные; рольганг выравнивающий; рольганг отводной.

Рисунок 7 - Трёхвалковая рабочая клеть редукционного стана

Вспомогательное оборудование цеха Т-3

Все механизмы применяемые в прокатных цехах для выполнения различных вспомогательных операций, сопровождающих процесс обработки прокатных изделий, полуфабрикатов и исходных материалов можно разделить на 2 группы:

1)транспортирующие. Обеспечивающие перемещение исходных материалов, полупродукта и готовых изделий (подачу слитков, блюмов, слябов);

2)Обрабатывающие, работа которых связана с проведением операций, не относящихся непосредственно к деформации металла, но технологически необходимых для последующей обработки его.

К первой группе относят: рольганги; транспортеры, конвейеры, шлепперы.

Ко второй группе относят механизмы, предназначенные для резки металла (ножницы с параллельными ножами, гильотионные, дисковые, летучие); правильные машины (роликово-правильные, растяжные машины); машины для обработки и отделки поверхности (травильные агрегаты непрерывного и периодического действия, агрегаты нанесения технологического покрытия, например термостойкого покрытия, цинкования, лужения. К этой группе также могут быть отнесены механизмы, обеспечивающие сматывание и свертывание полос в рулоны (моталки, свертывающие машины, захлестыватели), разматыватели и машины для распушивания рулонов перед, высокотемпературным отжигом.

1.6 Виды несоответствующей продукции и мероприятия по их устранению

Осмотр наружной и внутренней поверхности труб производится визуально.

Глубина залегания дефектов должна проверяться надпиловкой или другим способом в одном - трех местах.

Проверка геометрических размеров и параметров труб должна осуществляться с помощью универсальных измерительных средств или специальных приборов, обеспечивающих необходимую точность измерения, в соответствии с технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

Изогнутость на концевых участках трубы определяется, исходя из величины стрелы прогиба, и вычисляется как частное от деления стрелы прогиба в миллиметрах на расстояние от места - измерения до ближайшего конца трубы в метрах.

Таблица 2 - Виды дефектов на обжатой заготовки

Виды дефектов на обжатой заготовке
Виды дефектов	Причины	Способы устранения
1	2	3
Отсутствие захвата	Малое обжатие заготовки в пережиме	Настроить стан в соответствии с инструкцией
	Задача заготовки в валки с ударом заготовки	Отрегулировать подачу воздуха к толкателю
	Заполировка входного конуса, конуса прокатки валков	Произвести располировку валков
	Повышенный износ валков	Заменить валки
	Большая овальность, смятие переднего торца заготовки	Проверить износ ножей ножниц горячей резки, при большом износе ножи заменить, отрегулировать прокладками зазор между ножами
	Большие обороты валков	Понизить обороты при захвате
Плены на поверхности	Некачественная заготовка, наличие на поверхности заготовок дефектов	Не запускать в производство некачественную заготовку
	Неудовлетворительное качество ремонта поверхности заготовки
Риски и царапины на поверхности заготовок	Плохое состояние рабочей поверхности валков, вводной или выводной проводок	Заменить или зачистить валки, проводки

Проверка труб по массе должна производиться на специальных средствах для взвешивания c точностью, обеспечивающей требования настоящего стандарта.

Испытание на растяжение должно проводиться по DIN 50 140 на коротких продольных образцах.

Для проверки механических свойств металла от каждой отобранной трубы вырезают по одному образцу. Образцы должны вырезаться вдоль любого конца трубы методом, не вызывающим изменения структуры и механических свойств металла. Допускается выпрямлять концы образца для захвата зажимами испытательной машины.

Продолжительность испытания гидравлическим давлением должны быть не менее 10 с. При испытании в стенке трубы не должно обнаруживаться течи.

Таблица 3 - Виды дефектов после прошивного стана

Виды дефектов при прошивке
Виды дефектов	Причины
1	2
Плены и трещины на внутренней поверхности гильзы	Плохая зацентровка заготовки
	Износ инструмента (валков, оправки, линеек)
	Низкое качество металла (низкая пластичность, металлические включения)
	Обжатие в сечении носка оправки больше критического
	Нестабильный вторичный захват заготовки
Расслоение в поперечном сечении гильзы (кольцевое разрушение)	Низкое качество металла (наличие малопластичных неметаллические включений)
	Неблагоприятное напряженно-деформированное состояние
Плены и трещины на наружной поверхности гильзы	Низкое качество заготовки (дефекты литейного и прокатного производства)
	Налипание металла на поверхность инструмента
Прекращение вращения заготовки	Неправильная настройка стана
Прекращение поступательного движения заготовки	Низкий коэффициент трения на валках
	Неправильная настройка стана
Общая разностенность	Неравномерный нагрев заготовки
	Циклическая неравномерность скорости вращения валков
	Косина реза заготовки
	Неправильная настройка стана
Продольнаякривизна гильзы	Смещение вводной и/или выводной проводок относительно оси стана
	Неравномерность нагрева по длине заготовки
	Несоосность оси прошивки с осью стержня
Скручивание гильзы валками	Чрезмерно высокая температура нагрева заготовки
	Малый угол подачи
	Высокий коэффициент вытяжки
	Завышенный эксцентриситет
Закат оправки в середине гильзы	Приварка к оправке
	Чрезмерно большой раскатной участок оправки
1	2
Порезы на наружной поверхности гильзы	Острые кромки линеек
	Износ и налипание металла на линейки и валки
Порезы и спираль на внутренней поверхности гильзы	Острые кромки оправки
	Овальность оправки и гильзы в поперечном сечении
Лента (“стружка”)	Низкое качество поверхности заготовки
	Разрушение краев линеек
	Неплотное прилегание линеек к валкам

Таблица 4 - Виды дефектов после непрерывного стана

Виды дефектов на непрерывном стане
Виды дефектов	Причины
1	2
Поперечная разностенность	Износ валков
	Неправильная настройка валков или клетей
	Высокая разностенность гильзы
	Неравномерность нагрева заготовки по сечению
Продольная разностенность	Несоответствие частоты вращения валков по клетям
	Износ оправки стана
	Неравномерность нагрева заготовки по сечению
Наружные трещины (“скворечники”)	Неравномерность напряженно-деформированного состояния
Риски, порезы, закаты на наружной поверхности труб	Налипание металла на ручей
	Износ поверхности рабочих валков
	Чрезмерное обжатие, переполнение калибров отдельных клетей стана, связанное с этим затекание металла между ребордами валков
Раковины и отпечатки на наружной поверхности трубы	Выкрашивание наплавленного слоя на ручьях калибра
	Налипание металла на ручьях валков



Таблица 5 - Виды дефектов после редукционного стана

Виды дефектов при прокатке на редукционном стане
Виды дефектов	Причины
1	2
Подрезы и ужимы	Частное обжатие в клети больше критического
“Шейка”	Нестабильность скоростного режима
“Елочка”	Повышенное налипание металла на валки
“Раковины”	Вкатывание окалины на поверхности трубы
“Гармошка”	Чрезмерный подпор на межклетьевых участках
Продольные риски на наружной поверхности труб	Налипание металла на валки

1.7 Инструмент и смазка

Смазку можно наносить как на полосу, так и на прокатные валки. При нанесении на полосу смазка должна быть негорючей (соли, силикатные расплавы), ее наносят или перед прокатной клетью или на заготовку перед нагревом в печи, однако, как уже говорилось, данные способы не нашли широкого применения.

Поэтому основным является способ нанесения смазки на прокатные валки. Существуют различные способы подачи технологических смазок на валки:

1. Ввод вместе с охлаждающей жидкостью через коллекторы охлаждения;

2. Разбрызгивание с помощью форсунок;

3. Нанесение контактными устройствами;

4. Распыление воздухом или паром.

Выбор способа зависит от конкретных условий применения: типа стана, температуры прокатки, прокатываемого металла, скорости прокатки. Рассмотрим вышеперечисленные способы.

Смазки, которые используются при горячей прокатке по агрегатному состоянию можно разделить на: твердые, пластичные (консистентные) и жидкие. По происхождению выделяют смазки, основывающиеся на применении неорганических(графит, тальк и др.), органических (минеральные масла, жиры и др.) материалов, и синтетические смазки (например, использование растворимых в воде полимеров). На рисунке 8. представлена классификация технологических смазочных средств, применяемых при горячей прокатке.

Рисунок8 - Классификация технологических смазок для горячей прокатки стали

В целом, преимущества применения смазок при горячей прокатке следующие:

· увеличение стойкости валков по износу на 50…70%, за счет чего снижаются потери времени на перевалку валков и повышается производительность на 1,5…2%;

· снижение силы прокатки на 10…20 %, за счет чего обеспечивается экономия электроэнергии на 6…10%, уменьшается прогиб валков и повышается точность прокатки;

· снижение теплопередачи от раската к валкам, за счет чего снижается пиковое значение температуры поверхности валков на 50…100 єС, снижается уровень термических напряжений в валке и повышается его стойкость, а также уменьшаются потери тепла раскатом;

· более “мягкие” условия работы валков способствуют уменьшению числа валков, которые списываются из-за выкрашивания поверхности, в несколько раз;

· улучшается качество поверхности листов за счет чистоты поверхности валков;

· изменяется фазовый состав окалины - снижается ее твердость, что облегчает ее удаление. Количество окалины уменьшается в 1,5…2 раза.



2. Расчётно-технологическая част

2.1 Обоснование выбора вида и размера заготовки

Расчет труб размером 60,3^х6,5мм из стали марки 30ХМА.

Диаметр заготовки для производства горячедеформированных труб на ТПА-80 принимаем 156мм, так как это обусловлено низкой себестоимостью непрерывнолитой заготовки.

2.1.1 Расчет таблицы прокатки

Наружный диаметр и толщина стенки готовой трубы в горячем состоянии рассчитывается по формулам:

где D,S - наружный диаметр и толщина стенки готовой трубы в холодном состоянии;

Обжатие на редукционном стане равно:

где - число клетей на редукционном стане;

= 0,043 - средняя величина относительного обжатия в клети.

Таким образом:

Наружный диаметр трубы после непрерывного стана равен:

Поскольку после непрерывного стана выходит труба одного диаметра, то принимаем

Утонение стенки трубы при редуцировании :

Таким образом:

Вытяжка в редукционном стане:

В непрерывных станах калибровка валков обеспечивает получение в последних парах валков внутреннего диаметра трубы больше диаметра оправки на 1 - 3 мм, так что диаметр оправки будет равен:

Внутренний диаметр гильзы должен обеспечивать свободное введение оправки и берется на 5 - 10 мм больше диаметра оправки.

Тогда стенки гильзы:

Наружный диаметр гильзы определяется исходя из величины внутреннего диаметра трубы и толщины стенки.

Принимаем: Вытяжка в непрерывном стане находится по формуле:

Диаметр заготовки перед прошивкой должен быть равен:

Диаметр оправки прошивного стана выбирается с учетом величины раскатки, т.е. подъема внутреннего диаметра гильзы, составляемого 3-7% от внутреннего диаметра.

Принимаем Диаметр стержня оправки:

Вытяжка на прошивном стане находится по формуле:

Вытяжка на обжимном стане будет равна:

Суммарный коэффициент вытяжки:

Длина заготовки рассчитывается по формуле:

где: - коэффициент угара металла в печи.

длина трубы

Длина заготовки после обжимного стана:

Длина гильзы:

Длина трубы после непрерывного стана:

Длина трубы после редукционного стана:

Проектируемый маршрут прокатки трубы представлен в таблице 6.

Длину заготовки считаем в зависимости от длины готовой трубы, которая равна 30800 мм.

После охладительного стола, труба режется на мерные длины на пилах пакетной резки и там же обрезается передний и задний утолщенные концы трубы. Труба режется на четыре равных частей длиной 7700 мм, обрезается задний конец равный 600 мм и передний конец трубы длиной 800 мм.

Длина трубы на охладительном столе равна:

Перед редукционным станом на пиле обрезки заднего конца черновой трубы отрезается еще мм, значит длина трубы будет равна:

Общий коэффициент вытяжки по агрегату на данном размере трубы равен:

Поэтому длина одной части заготовки после резки на ножницах горячей резки будет равна:

Так как после печи штанга режется на три равные части, то длина штанги будет равна:

Принимаем длину заготовки (L_з) равную 6000 мм.



2.2 Расчет калибров прокатного инструмента

2.2.1 Расчет калибровки инструмента прошивного стан

На основании теоретических данных угол наклона образующей входного конуса валков (конус прошивки) обычно принимают равным ц₁ = 2 ч 4⁰. Принимаем ц₁ =4⁰. угол наклона образующей выходного конуса (конус попречной раскатки) выбирают равным ц₂ = 3⁰30' ч 5⁰. Принимаем ц₂ = 5⁰.

Диаметр бочки валков выбираем из эмпирической зависимости:

D_б = D₀ + (400 ч 900),

где D₀ - диаметр обжатой заготовки

D_б = 9,8 + 800 = 920,0 мм

Длина бочки валка определяется:

L_б = (0,5 ч 0,7) * D_б,

L_б = 0,67*920 = 616,4 мм

с = р = ,

где р - длина поперечной раскатки

с = р = мм

Определим диаметр цилиндрического пояска:

д_ц = D_г - R,

где D_г - диаметр гильзы (9,85 мм);

R - величина раскатки. R = 6 ч 15 мм.



R = D_г - 2*S_г - д_н,

где S_г - стенка гильзы (17,2 мм)

д_н - диаметр оправки (84,0 мм)

R = 9,85 - 2*17,2 - 84 = 7 мм

д_ц = 9,85 - 7 = 118 мм

Длину цилиндрического участка принимают равной l_ц=15 мм.

Определяем диаметр оправки в конце раскатного участка:

д_р = д_ц - 2*l_р*tgц₂

где l_р- длина раскатного участка

l_р = (0,5ч1,5)* ,

где - величина винтовой линии гильзы.

= *D_г*tgв**Е_г,

Где в - угол подачи валков - 9,8⁰;

з₀ - коэффициент осевого скольжения - 0,73;

з_в - коэффициент скольжения при вращении - 0,102;

Е_г - коэффициент овальности гильзы на выходе - 1,02.

= 3,14 * 9,85 * 0,2 * 0,77 * 1,02 = 63,9 мм

l_р =0,5 * 63,9 = 31,95 мм

д_р = 118 - 2*31,95- 0,07 = 54,03 мм

Определяем величину выдвижения пояска оправки за пережим:



К = l₁ - 0,5* l_ц- ,

где l₁ - длина рабочей части оправки;

в - расстояние между валками, равное 115мм;

ц₁ - угол конуса прошивки, равный - 3⁰.

l₁ = д_р + (20 - 30),

l₁ = 54,03 + 30= 84,03 мм

К = 84,03 - 0,5*15 - = 9,8,24 мм

Определяем расстояние от края бочки валка до носка оправки:

y = р + К ,

y = 300 + 9,8,24 = 39,8,24 мм

Определяем обжатие перед носком оправки:

е_н = *100%,

е_н = *100% = 7,8%

Определяем расстояние между линейками в пережиме:

),

е= ,



е =

A_n = 109*(1+0,75*0,13*) = 9,80,07 мм

Определяем угол наклона образующей гребня линейки с входной стороны:

,

где l - длина конуса прошивки.

l = 0.5*(L_б - l_ц)

l = 0.5*(616,4-15) = 300,7мм

щ₁ = 4⁰58'

Определяем угол наклона образующей гребня линейки с выходной стороны:

,

щ₂ = 9⁰17'

2.2.2 Расчет калибровки инструмента непрерывного стана

Идеальный диаметр валков непрерывного стана определяем по формуле:



,

D_i = 4,0 *95,0 = 380 мм

Диаметр бочек валков находим по формуле:

D_б = D_i -_в,

где _в - зазор между ребордами валков.

D_б = 380 - 5 = 375 мм

Принимаем D_б = 400,0 мм

Длина бочки рассчитывается по формуле:

L_б = (0,65 - 0,85)* D_б,

L_б = 0,75*400 = 300,0 мм

Суммарное обжатие стенки в непрерывном стане:

S = S_г - S_н,

S = 17,0 - 7,2 = 9,8 мм

Распределение обжатия по толщине стенки в клетях со второй по седьмую определяем, пользуясь следующей эмпирической зависимостью параболического типа:

S_i = (0,0417 + )*S,

где i - порядковый номер клети

S₂ = (0,0417 + )*9,8 = 4,33 мм;

S₃ = (0,0417 + )*9,8 = 2,61 мм;

S₄ = (0,0417 + )*9,8 = 1,39 мм;

S₅ = (0,0417 + )*9,8 = 0,65 мм;

S₆ = (0,0417 + )*9,8 = 0,41 мм;

При этом условно полагают, что толщина стенки в выпусках рассматриваемого калибра приближенно равна толщине стенки в вершине предыдущего. Тогда:

S₂ + S₄ + S₆ = S,

S₁ + S₃ + S₅ = S,

Поэтому обжатие в первой клети определяется разностью:

S₁ = S - (S₃ + S₅),

S₁ = 9,8 - (2,61 + 0,65) = 6,54 мм

Находим толщину стенки трубы по вершинам калибров:

S = S_т = S₆ = S₅ = S_н = 7,2мм,

S₄ = S_н +S₆ = 7,2 + 0,41 = 7,61 мм

S₃ = S_н +S₅ = 7,2 + 0,65 = 7,85 мм

S₂ = S_н +S₆ + S₄ = 7,2 + 0,41 + 1,39 = 9 мм

S₁ = S_н +S₅ + S₃ = 7,2 + 0,65 + 2,61 = 10,46 мм

Определим высоту калибров для клетей:

h₁ = д_н + 2*S₁ = 84 + 2*10,46 = 104,92 мм

h₂ = д_н + 2*S₂ = 84 + 2*9= 102 мм

h₃ = д_н + 2*S₃ = 84 + 2*7,85=99,7 мм

h₄ = д_н + 2*S₄ = 84 + 2*7,61 =99,22 мм

h₅ = д_н + 2*S₅ = 84 + 2*7,2 = 98,4 мм

h₆ = д_н + 2*S₆ = 84 + 2*7,2 =98,4 мм

h₇ = h₈= 98,4 мм

В непрерывных станах применяют следующий принцип построения калибровок. В первых клетях, где труба толстостенная и охват оправки трубой не имеет значения, чаще всего применяют калибры с овальностью 1,20-1,25. В клетях с третьей по пятую используют калибры с овальностью

1,24-1,25, а в двух последних, округляющих - 1,02-1,06 ( иногда до 1,09).

Ширину калибров определяем исходя из соотношения:

b_i = _i * h_i,

где _i - коэффициент овализации калибров.

b₁ = ₁ * h₁ =1,22* 104,92 = 128 мм

b₂ = ₂ * h₂ = 124,44 мм

b₃ = ₃ * h₃ = 123,63 мм

b₄ = ₄ * h₄ = 123,03 мм

b₅ = ₅ * h₅ = 120,02 мм

b₆ = ₆ * h₆ = 120,02 мм

b₇ = ₇ * h₇ = 101,35 мм

b₈ = ₈ * h₈ = 101,35 мм

Находим радиусы выпусков по формуле:

r_i = Ѕ*(1,6 - 1,8)*h_i,

r₁ = 89,18 мм

r₂ = 86,7 мм

r₃ = 84,75 мм

r₄ = 84,34 мм

r₅ = 83,64 мм

r₆ = 83,64 мм

Эксцентриситет калибров для седьмой и восьмой клетей находим

по формуле:

мм,

мм,

Аналогично проводим расчет для труб размером 60,3х6,5мм.

Результаты расчетов калибровки валков непрерывного стана сведем в таблице 7.

Таблица 7 - Калибровка валков непрерывного стана

Трубы размером 73,0x5,5
№ клети, i	S, мм	S, мм	h, мм	b, мм	r, мм	е, мм
1	2	3	4	5	6	7
1	6,54	10,46	104,96	128	89,18	12,81
2	4,33	9	102	124,44	86,7	-
3	2,61	7,85	99,7	123,63	84,75	-
4	1,39	7,61	99,2	123,03	84,34	-
5	0,65	7,2	98,4	120,02	83,64	-
6	0,41	7,2	98,4	120,02	83,64	-
7	-	7,2	98,4	101,35	-	-
8	-	7,2	98,4	101,35	-	1,5



2.2.3 Расчет калибровки инструмента редукционного стана

Расчет производим для труб размером 63,3x6,5 мм. Идеальный диаметр валков редукционного стана определяется из зависимости:

,

D_i = 3,5*95,0 = 333,0 мм

Диаметр бочки валка находим по формуле:

D_б = D_i - ,

где = 1,8 мм - зазор между ребордами валков

D_б = 333 - 1,8 = 331,2 мм,

Ширина реборды валков редукционного стана принята равной b_p =80,0 мм

Длина бочки валка находиться по формуле:

,

мм

По характеру изменения частных деформаций клетей редукционного стана могут быть разделены на три группы:

- головную в начале стана, в которой обжатие интенсивно увеличивается по ходу прокатки;

- калибрующую в конце стана, в которой деформация уменьшается до минимального значения;

- группу клетей между ними (среднюю), в которых частные деформации максимальны или близки к ним.



Величина общей деформации трубы по диаметру:

е_общ= ,

е_общ =

Средняя (по клетям) деформация трубы по диаметру:

* 100,

где N - количество клетей.

Средние диаметры калибров рассчитывают по формуле:

d_i = d_i-1*(1 - е_cp),

d₁ =102мм

d₂ = 98,2 мм

d₃ = 94,5 мм

d₄ = 90,98 мм

d₅ = 87,6 мм

d₆ = 84,3 мм

d_7-8 = 81,2 мм

Высота калибров клетей:

,



Коэффициент овализации калибров _i = 1,01.

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

Ширину калибров клетей находим по формуле:

,

b₁ = 102,5 мм

b₂ = 98,7 мм

b₃ = 94,9мм

b₄ = 91,4 мм

b₅ = 88,1 мм

b₆ = 84,7 мм

b_7-8 = 81,6 мм

Определим эксцентриситет калибров:

,

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

Определяем радиусы калибров по формуле:

,

мм

мм

мм

мм

мм

мм

мм

Таблица 8 - Калибровки валков редукционного стана

Трубы размером 60,3x6,5 мм
№ клети	d, мм	h, мм	b, мм	e, мм	r, мм
1	2	3	4	5	6
1	102,0	101,5	102,5	0,51	51,26
2	98,2	97,7	98,7	0,5	49,35
3	94,5	94	94,9	0,46	47,46
4	90,98	90,5	91,4	0,45	45,7
5	87,6	87,2	88,1	0,44	44,04
6	84,3	83,9	84,7	0,41	42,36
7-8	81,2	80,8	81,6	0,4	40,8



2.3 Расчет энергосиловых параметров

2.3.1 Расчет усилия прокатки на обжимном стане

Для определения усилий, действующих на валки при поперечно-винтовой прокатке, необходимо знать площадь контактной поверхности металла с валком.

Длина контактной поверхности определяется наклоном образующей конуса валка и величиной изменения диаметра заготовки на участке этого конуса.

Рассчитаем длину очага деформации по формуле:

где - диаметр заготовки при входе в конус, мм;

- диаметр заготовки при выходе из конуса, мм;

<...