технология производства труб

sever

Администратор
Команда форума
Сообщения
2,463
Решения
1
Реакции
1,386
Адрес
Каменск-Уральский
ПНТЗ, Стан ТПА 30-102, технология производства труб.
Журавлев В.Л.
Содержание:

Проходная секционная печь, резка заготовки.
Прошивной стан.
Зона деформации.
Вскрытие внутренней полости.
Чашевидные валки.
Выходной участок прошивного стана.
Оправка.

Непрерывный стан.
Калибры.
Гидроутонение.
Распределение температуры по телу черновой трубы.
Извлечение оправки.
Подготовка оправок.

Участок индукционного нагрева.
Редукционный и калибровочный станы.
Редукционный стан.
Калибровочный стан.
Маркировка стали.

Литература
Проходная секционная печь, резка заготовки.
Первый этап производственного процесса, - разогрев заготовки в газовой проходной секционной печи. Печь работает на смеси газа и воздуха. Заготовки имеют сплошную цилиндрическую форму, диаметром около 150 см, и длиной от 3-х до 12-ти метров.
Печь имеет три параллельных линии подачи. На каждую из линий заготовки подаются с общего накопителя. Каждая линия имеет собственный подъемный укладыватель, а накопитель снабжен поворотным дозатором, обеспечивающий сброс одной заготовки из накопителя на один из укладывателей. Система управления механизмами не имеет системы автоматического управления и укладка труб осуществляется оператором вручную. Оператор поднимает укладыватель свободной линии, осуществляет с помощью дозатора сброс трубы на укладыватель из общего накопителя, а затем опускает укладыватель и труба помещается на роликовую линию на входе в печь.
Печь разделена на 8-мь зон, каждая из которых имеет собственную систему регулирования температуры. Разогрев заготовки происходит постепенно и температурная уставка каждой последующей зоны выше уставки предыдущей зоны, что обеспечивает равномерность нагрева заготовки по объему в процессе прохождения печи. Система регулирования поддерживает заданную температурную уставку за счет изменения расхода газа и воздуха, причем соотношение объемов подачи воздуха и газа поддерживаются постоянными, на уровне заданной уставки.
Заготовки подаются в печь на медленной скорости (2…2,2 м/мин). В печи заготовка передвигается на охлаждаемых транспортных роликах. Заготовка постоянно находится в движении. Остановка заготовки в печи является аварийной ситуацией, - при этом происходит перегрев металла в межроликовых зонах и изменение геометрии (провисание) между точками контакта с охлаждаемыми опорными роликами.
При необходимости остановки выдачи заготовки оператор может перевести печь в режим ‘качания’. В данном режиме заготовка перемещается на 3…4 метра вперед/назад, а температура нагрева снижается до уставки “температура качания”. Оператор на входе печи при этом поднимает укладыватели всех трех линий, чтобы заготовки на входе не мешали перемещению находящихся в печи заготовок в обратном направлении.
На выходе печи производится обрезание заготовки на мерную длину (1,5…2,85м) гильотинными ножницами с максимальным усилием 60 тонн. Ранее была предусмотрена система зацентровки: точно по центру торца наносился удар, для облегчения последующего входа оправки в прошивном стане. Однако при обрезании гильотинными ножницами происходит некоторое смещение, 'закусывание' металла срезаемой поверхности, что приводит к неточности удара зацентровщика. В существующей на настоящий момент технологии зацентровки заготовки не производится.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 1, эскиз механизмов входной стороны печи


Прошивной стан.
После разогрева заготовки в газовой секционной проходной печи и разрезания, заготовка подается на прошивной стан с поперечно-винтовой прокаткой.
Объемный эскиз очага деформации приведен на рисунке 2. Валки прошивного стана придают заготовке вращательно-поступательное движение, а линейки удерживают заготовку на оси проката, таким образом заготовка ‘навинчивается’ на оправку и в результате прошивки получается полая гильза.


Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений


рисунок 2, эскиз очага деформации в изометрии

Агрегат ТПА 30-102 содержит прошивной стан винтовой прокатки с двумя чашевидными валками. Валки станов винтовой прокатки имеют специальную форму, обеспечивающую захват металла валками, плавное нарастание обжатия µ по длине очага деформации и снятие обжатия µ =0 после входа в зону контакта с оправкой. Форма основных участков очага деформации (входной и выходной конусы) станов винтовой прокатки всех типов валков (бочковидными, грибовидными, чашевидными и дисковыми валками, - см. рис.3) – одинакова.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

рисунок 3, формы валков прошивного стана

Винтовое движение заготовки обеспечивается разворотом рабочих осей валков в вертикальной плоскости на угол подачи β, и в горизонтальной плоскости на угол раскатки φ (~8º) (рисунок 4). Усилия валка можно разложить на три составляющие: осевую, что придает заготовке поступательно движение по оси проката, тангенциальную (по касательной), что придает заготовке вращательное движение, и радиальное, что создает обжатие.


Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

рисунок 4, разворот валков прошивного стана.

Горизонтальный разрез очага деформации приведен на рисунке 5.




Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 5, эскиз очага деформации в изометрии

Сечение А, до момента входа гильзы в тело заготовки, представлено на рисунке 5а.

Рисунок 5а, очаг деформации, сечение А

Сечение Б, на участве раскатки на оправке, представлено на рисунке 5б.
Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 5б, очаг деформации, сечение Б

Сечение В, на участве после схода с оправки и раскатке на линейках, представлено на рисунке 5в.
Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 5в, очаг деформации, сечение B


Зона деформации.
В продольном сечении очага деформации выделяется четыре зоны:
зона I - захват заготовки валками;
зона II - раскатка сплошной заготовки;
зона III - раскатка на оправке;
зона IV - выпуск прошитой заготовки.

В зоне II заготовка обжимается с внешней стороны валками и получает удлинение в направлении вращения валков и уширение в направлении основного перемещения. При этом происходит овализация заготовки, степень овализации определяется коэффициентом, определяемым как отношение ξ=b/a., где b – расстояние между линейками, a – расстояние между валками. Этот коэффициент увеличивается по длине очага деформации и всегда ξ>1.
Оправка вводится в металл несколько раньше, чем снимается внешнее обжатие, для исключения самопроизвольного вкрытия внутренней полости.
На участке раскатки на оправке в месте контакта заготовки с линейкой происходит редуцирование стенки трубы, которое тем больше, чем меньше расстояние между линейками.
В зоне III внешнее обжатие валками постепенно снимается, а изнутри оправка создает давление, обеспечивающее формирование внутреннего отверстия и ‘ввинчивающее надевание’ заготовки на оправку.
Зона, в которой валки захватывают заготовку называется зоной ‘первичного’ захвата, а зона, в которой заготовка соприкасается с оправкой, называется зоной ‘вторичного’ захвата.
В зоне очага деформации заготовка приобретает овальную форму, но после образования отверстия, в зоне IV, форма заготовки выправляется линейками и вновь приобретает округлую форму.


Вскрытие внутренней полости.
Характерная особенность поперечно-винтовой прокатки – это разрушение сердцевины металла и образование полой области, которое происходит, если обжатие заготовки превышает некоторую критическую величину. Эта особенность и лежит в основе процесса прошивки. Если оправку изъять из прошивного стана, то внутренняя полая полость в гильзе все равно будет получена, только она не будет прокатана, а стенка будет иметь произвольную толщину. Следует отметить, что преждевременное вскрытие внутренней полости при прошивке является основной причиной дефектов внутренней поверхности.
На настоящий момент не существует единой точки зрения на физику процесса вскрытия внутренней полости. По разному трактуются эпюры осевых, радиальных и тангенциальных (раскручивающих, направленных по касательной) напряжений. Согласно одной теории в основе лежит твердое (хрупкое) разрушение внутреннего слоя давлением внешних слоев, согласно другой теории в основе физики процесса лежит пластическая деформация.
Упрощенно, причинами образования внутренней полости является возникновение растягивающих напряжений, действующих в направлениях перпендикулярных сжимающим усилиям валков. Внешние слои, удлиняясь под обжимающим действием валков (овализация), ‘утягивают’ за собой и внутренний центральный слой, а вращение заготовки приводит к тому, что напряжения в сердцевине металла становятся знакопеременными, что и приводит в конечном счете к разрушению сердцевины. Согласно одной из теорий, разрушение происходит тогда, когда нормальные растягивающие усилия достигают предела хрупкой прочности, согласно другой теории, разрушение возникает тогда, когда в осевой зоне разность растягивающих напряжений превышает предел текучести. При прошивке заготовки обжатие должно быть меньшим критического, для предотвращения самопроизвольного вскрытия полости перед оправкой.


Чашевидные валки.
В прошивном стане агрегата ТПА 30-102 используются чашевидные валки. Как видно из рисунка 2, чашевидные и грибовидные валки, по своей сути одинаковые и различаются лишь какая часть (длинная с большим радиусом или короткая с малым), является входной а какая выходной, что, однако, серьезно сказывается на технологических характеристиках.

Так как выходной диаметр грибовидных валков больше, это позволяет получать ‘подъем’ (увеличение) выходного диаметра гильзы, по сравнению с диаметром входной заготовки, что расширяет сортамент прокатываемых туб. Очевидно, что из большего диаметра гильзы всегда можно прокатать меньший, и диаметр гильзы является принципиальным ограничением диаметра прокатываемых труб.

Условия захвата заготовки в грибовидных и чашевидных валках так же различные. В чашевидном валке входной диаметр валка наибольший с уменьшением диаметра по оси проката. Так как угловая скорость валка одинакова то линейная скорость вдоль очага деформации будет постоянно уменьшаться, что создает подпор (т.е. противодействие продвижению металла по оси проката), что предотвращает преждевременное вскрытие внутренней полости.

Хотя чашевидные валки не предназначены, для получения 'подъема', при освоении в 2004-ом году труб, диаметром Ø114мм (ранее выпускались только Ø108мм), с помощью варьирования углов валков технологам цеха удалось получить небольшой подъем: была получена прошитая гильза Ø152мм при диаметре заготовки Ø148мм. Трубы большего диаметра прокатать на стане ТПА 30-102 не возможно из-за технологических ограничений редукционного и калибровочного станов.


Выходной участок прошивного стана.
При входе заготовки в прошивной стан стержень оправки удерживается упорной головкой и тремя роликовыми зажимами, каждый из которых состоит из трех роликов расположенных под углом 120°, позволяющими стержню оправки вращаться вокруг своей оси, но удерживающие стержень на оси проката. При прошивке выходная часть гильзы ‘бьется’ вокруг оси проката и раскачивает оправку, которая удерживается роликовыми захватами. По мере подхода прошитой заготовки к очередному роликовому захвату, он открывается и пропускает прошитую заготовку через себя. На момент выхода заднего конца заготовки из валков, все роликовые захваты открыты, как только задний конец выходит из прошивного стана, стержень оправки перехватывается зажимами у линеек, а удерживающий упор открывается и полученная прошитая заголовка, – гильза, ‘уходит’ с линии прошивного стана. При прокате оправка удерживается неподвижной, поочередно, упорной головкой (при прокатке), или захватом у линеек, после завершения прошивки и снятия гильзы с оправки. Эскиз выходного участка прошивного стана приведен на рисунке 6.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 6, эскиз выходного участка прошивного стана.



Оправка.
Вид оправки приведен на рисунке 7. На стержень устанавливается патрон, на который насаживается коническая оправка.
По центру стержня оправки расположена дополнительная труба для подвода воды системы охлаждения. Через данную трубу вода поступает в оправку и затем сливается во внутреннюю полость стержня, имеющего отверстия для слива. Для охлаждения ‘носика’ оправки в нем расположены 3 небольших отверстия для подачи воды которая сливается внутрь гильзы.
Вода в стержень оправки подается через упорную головку. Когда головка отводится в верх клапан подачи воды механически перекрывается. Подача воды осуществляется только тогда, когда стержень уперт в упорную головку. Длина гильзы после прошивки составляет около 5 метров.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 7, оправка прошивного стана


Непрерывный стан.
После прошивки на прошивном стане полученная гильза поступает на входной участок непрерывного стана, где в нее вставляется оправка. Далее, гильза на оправке поступает на непрерывный 9-ти клетевой стан. Прокатка осуществляется на длинной цилиндрической, свободно плавающей (не удерживаемой) оправке.
Стан состоит из 9-ти 2-х валковых клетей, смещенных по отношению друг к другу на 90º.




Калибры.
Калибр валков имеет овальную форму в клетях, осуществляющих обжатие (µ > 0). Если бы калибры этих клетей имели абсолютно круглую круглую форму без выпуска, то, во-первых, при обжатии металл затекал бы в раствор валков, а последующая клеть, расположенная перпендикулярно текущей, закатывала бы получившийся выпуск металла с образованием шва, а во-вторых, линейная скорость пропорциональна радиусу, линейная скорость у выпусков валков выше скорости в вершине калибра, и при больших изменениях радиуса среднюю часть трубы начало бы разрывать. Таким образом, валки, осуществляющие обжатие, должны обеспечить свободное вытекание металла (см. рисунок 8).

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 8, зоны выпуска металла

Калибр валка строится следующим образом: от центра оси проката делают отступ и устанавливают точку, называемую эксцентриситетом. От нее проводится окружность, называемая радиусом калибра. Под углом выпуска Ψ=20…45º проводятся две прямые, на которых откладывается радиус выпуска калибра (см. рисунок 9).

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 9, калибр непрерывного стана.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 9а, калибры 2-х валковой и 3-х валковой клети

Так или иначе, окружная скорость в круглых и овальных калибрах не одинакова по ширине калибра. В вершине валка скорость минимальна, а в местах разъема валков максимальна. Катающим диаметром называется совокупность точек контактной поверхности, в которой скорость заготовки совпадает со скоростью валков. Точки катающей поверхности, для которых диаметр валка больше катающего диаметра, образуют зону отставания металла, а для которых меньше, - зону опережения.


Расчет формы валков осуществляется исходя из необходимого обжатия и геометрии заготовки. Обжатие в 9-ти клетевом непрерывном стане осуществляется только в первых 7 клетях.
Распределение относительного обжатия по стенке трубы ∆S/S приведено на рисунке 10.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 10, распределение относительного обжатия.


Первая клеть имеет не большое обжатие, что связано с условиями свободного захвата металла валками на входе стана. Далее, в клетях 2…4 осуществляется грубое обжатие. В клетях 5…7 (‘гладильные’ клети) осуществляется более формирование стенки, а в клетях 8 и 9 вообще отсутствует обжатие и формируется необходимая геометрия черновой трубы, - калибры не содержат зону выпуска (хотя имеют некоторый эксцентриситет). Клеть 9 имеет скорость ниже скорости 8-ой клети, для создания подпора и формирования ровного зазора между стенкой и поверхностью оправки с целью облегчения последующего извлечения оправки из черновой трубы. Привод 9 настраивается на мягкую характеристику и черновая труба в следствии подпора раскручивает валки на скорость, совпадающую со скоростью 8-ой клети.
В процессе проката в непрерывном стане скорость прокатываемой черновой трубы и оправки различны. В клетях 1…6 скорость оправки выше, чем скорость черновой трубы, в клети 7 скорости равны а в клетях 8 и 9 скорость оправки становится меньше скорости черновой трубы и труба ‘опережает’ оправку.

Гидроутонение.
В процессе проката на непрерывном стане стенки трубы на входе (по длине около 0,6м от переднего конца) и выходе (около 1,5м от заднего конца) прокатываются более тонкими, что достигается включением дополнительного гидравлического прижима валков клетей. Это предпринимается для результирующего выравнивания стенки готовой трубы, так как при дальнейшем редуцировании стенки концов прокатываются заведомо утолщенными (см. далее).

Распределение температуры по телу черновой трубы.
Как следствие технологии проката в непрерывном стане черновая труба имеет характерные участки распределения температуры по длине и радиусу. По длине труба имеет три характерные зоны: так как труба раскатывается на длину, превышающую длину оправки, передний конец трубы (около 10-ти метров) имеет повышенную температуру (на 80…150 ºС), в следствии отсутствия контакта с оправкой на момент выхода из стана. Хвост трубы (около 1,5 метров) имеет самую низкую температуру, так как, во-первых, на этом участве в процессе проката оправка неподвижно соприкасается с оправкой и даже имеет некоторый подпор, а во-вторых, в следствии включения режима ‘гидроутонения’ на данном участке трубы гильза имеет максимальное давление на оправку и, соответственно, максимально передает ей свою температуру. Передний конец трубы, так же имеющий максимальное обжатие, но на более чем вдвое меньшей длине, за время проката успевает разогреться за счет теплопроводности, так как не контактирует с оправкой большую часть времени. График распределения температуры по длине трубы приведен на рисунке 11.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 11, график распределения температуры по длине трубы.

Разброс температуры по радиусу обусловлен максимальным остыванием металла в вершинах калибров, где осуществляется максимальное давление на металл. Так как валки соседних клетей расположены перпендикулярно друг другу, то вдоль трубы идут «темные» полосы строго под углом 90º.

Извлечение оправки.
После непрерывного стана черновая труба поступает на участок извлечения оправки.
Черновая труба подается на рольганг извлекателя и подводится к упорному конусу. Далее включается цепное устройство извлекателя, на цепи которого имеется механическое устройство захвата оправки. Устройство механизма извлекателя приведено на рисунке 12.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 12, эскиз установки извлечения оправки.

При движении цепи захват скользит по оправке, прижимаемый к ней пружинами. При проходе мимо головки оправки, захват соскальзывает в паз и далее цепь начинает извлекать оправку из трубы.
Извлечение оправки производится в обратном прокату направлении. Поэтому кромки переднего конца трубы при извлечении оправки увлекаются внутрь трубы, а кромки заднего конца увлекаются наружу, что дополнительно усиливается давящим конусным упором (см. рис. 13).

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 13, загиб кромок трубы.


Задний конец трубы обрезается всегда, для предотвращения повреждения футеровки индукторов на участке индукционного нагрева. Передний конец обрезается лишь на малых диаметрах (Ø32, Ø42), что связано с выдавливанием ‘донышка’ при прошивке гильзы: задний конец после прошивки подается на непрерывный стан вперед (направление проката и прошивки противоположные).

Подготовка оправок.
Диаметр оправки различен для различных сортов труб. Большая длина оправки позволяет прокатывать трубы большой длины. Поверхность оправки должна быть абсолютно гладкой: допуск по диаметру 0,0… 0,3 мм, чистота поверхности 0,4…0,8 мкм. Для полировки оправок их прокатывают на обкатном стане. Стан имеет собственную газовую секционную проходную печь а сам стан аналогичен прошивному, за исключением меньших размеров и отсутствия внутренней прошивной оправки.

Циркуляция оправок.
После извлечения оправки, они транспортируются по рольгангу и помещаются для охлаждения в водную ванну на 10..15 секунд. После извлечения остуженной оправки они проходят через распылитель в котором они покрываются фосфатной смазкой и, далее, вновь подаются на входной участок непрерывного стана.


Участок индукционного нагрева.
По выходу черновой трубы из участка извлечения оправки и обрезания концов труб, труба через калибрующие клети, предназначенные для выравнивания наружного диаметра по длине, поступает на участок индукционного нагрева, в котором черновая труба нагревается до необходимой температуры с выравниванием температуры по длине и радиусу.

Нагрев и выравнивание температуры необходимы для обеспечения необходимой пластичности металла по всему объему заготовки. Различие пластичности сказывается на разнотолщинности готовой трубы: при однои и том же усилии проката части трубы, имеющие более высокую температуру, получают большую вытяжку, чем части трубы, имеющие низкую температуру, вследствие большей пластичности.

Необходимый общий нагрев заготовки определяется потерями тепла при редуцировании. Для большинства марок сталей температура заготовки при обработке давлением должна быть в диапазоне 850…1050ºС. На практике заготовку стараются нагреть до максимально возможной температуры. При температурах близких к температуре плавления (для стали 1250ºС), зерна металла начинают увеличиваться в размерах, а связи между ними ослабевать, что приводит к ухудшению прочностных характеристик готовой продукции (повышение хрупкости).

Участок индукционного нагрев перед редуцированием в конечном итоге предназначен для повышения и равномерного распределения пластичности металла по всему объему заготовки.

Редукционный и калибровочный станы.
Окончательная прокатка труб в стане ТПА 30-102 производится в 24-х клетевом редукционном или 12-ти клетевом калибровочном стане. Клети станов имеют по 3 валка. Расположение валков в 2-х и 3-х валковых клетях приведено на рисунке 14.
Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 14, расположение валков в клети.

Принципиальное различие между калибровочным станом и редукционным, является то, что калибровочный прокатывает трубу без натяжения, не изменяя внешний диаметр трубы, а лишь ‘калибруя’, выравнивая его с утолщением стенки (в предельном случае, толщина стенки может остаться без изменений).
‘Калибровка’, – в широком смысле этого слова, - это обработка уже готового изделия с целью подгонки тех или иных его параметров в диапазон допустимых значений.
‘Редуцирование’ – от немецкого reduzieren – что в широком смысле этого слова означает ‘уменьшение’. Например: редуцирование страховой суммы (экономика), редуцирование опухоли (медицина) и т.д. В технологии трубного проката этот термин означает уменьшение внешнего диаметра при прокате с натяжением. В редукционном стане диаметр готовой трубы всегда меньше диаметра исходной черновой трубы, а толщина стенки всегда меньше.
На редукционном стане прокатывают трубы диаметром от 45 до 114 мм, на калибровочном - от 73 до 108 мм.
На сегодняшний день, редукционный стан позволяет прокатывать весь сортамент выпускаемой цехом продукции. Однако до 2004 года, когда ввели в эксплуатацию новую летучую пилу фирмы KOCKS, стан мог катать трубы диаметром до 74 мм, так как летучие ножницы не могли обрезать трубу большего диаметра. С установкой пилы KOCKS это ограничение было снято и на редукционном стане стали катать трубы диаметром до 108мм. Принципиально редукционный стан позволял прокатывать трубы и больщего диаметра, но дмиаметр гильзы, получаемой на прошивном стане был для этого недостаточен. Чашевидные валки не предназначены для проката гильзы с подъемом диаметра, но технологическая группа цеха смогла подобрать необходимые параметры калибров с тем, чтобы осуществить незначительный подъем диаметра при прошивки, необходимый для выпуска труб большего диаметра. С 2005-го года цех выпускает трубы максимальным диаметром до 114 мм. Еще более расширить сортамент в сторону увеличения диаметра выпускаемых труб не представляется возможным из-за технических ограничений редукционного и калибровочного станов.

На сегодняшний день необходимость в калибровочном стане отпала и его используют крайне редко с целью в основном, для сокращения времени перевалки (замены валков и клетей): калибровочный стан подготавливают заранее, во время работы редукционного, а переход с сортамента на сортамент занимает не более нескольких минут.
С целью устранения кривизны и уменьшения овальности поперечного сечения трубы после остывания подвергаются правке на косовалковом правильном стане. После правки, как правило, трубы подвергаются порезке на меру и отделке. Отделка труб производится на поточных линиях, в состав которых входят: трубообрезные станки, станки для торцовки труб, продувочная камера для удаления стружки и окалины, инспекционный стол ОТК.

Редукционный стан.
Формоизменение металла при прокатке трубы в круглом калибре без оправки сопровождается неравномерным распределением внутреннего напряжения металла по сечению трубы и вдоль очага деформации.
При малых обжатиях трубы по диаметру (степень редуцирования), сопротивление продольному истечению металла оказывается бòльшим сопротивления истечения внутрь трубы, что вызывает утолщение стенки. С увеличением обжатия по диаметру сопротивление истечения металла внутрь возрастает пропорционально утолщению стенки, утолщение достигает максимума, и, далее, с увеличением обжатия возрастает продольная вытяжка. При этом толщина стенки уже остается почти без изменения, а с увеличением обжатия далее возрастает лишь продольная вытяжка. Данный факт является эмпирическим и не имеет единого теоретического обоснования.
Результирующий диаметр после редуцирования определяется лишь размерами калибра, в то время как результирующая толщина стенки зависит от многих факторов: степени обжатия µ, исходной толщины стенки So и диаметра трубы Do.
Опытным путем было установлено, что при редуцировании без натяжения тонкостенных труб с соотношением Sо/Dо < 0,1, всегда происходит утолщение стенки, а при Sо/Dо < 0,35 – утоньшение. При этом существует такая критическая степень деформации, при которой сопротивление истечению металла внутрь настолько велико, что деформация по диаметру приводит исключительно к осевой деформации (вытяжке), а толщина стенки при этом вообще не меняется.
Как правило при прокате всегда Sо/Dо < 0,1, и при прокате без натяжения толщина стенки всегда утолщается. При прокате с натяжением уменьшение толщины стенки без нарушения сплошности ограничивается параметрами пластичности металла.

Редукционный стан имеет 24-е 3-х валковых клети. Большее количество валков в клети усложняет конструкцию, но благоприятно сказывается на равномерности деформации и, как следствие, на повышении точности толщины стенки. Валки клетей имеют круглую форму, так как прокат идет без оправки и металл имеет возможность течь внутрь. Причем каждый валок в клети имеет свой собственный водной вал, в отличии от калибровочного, клеть которого имеют только одну тяговую передачу, транслирующую вращающий момент на все три валка через внутренний редуктор.

Тянущие клети редукционного стана имеют два привода: основной и вспомогательный. Привод валков клетей имеет механическую дифференциальную передачу, обеспечивающую сложение вращающих моментов основного и вспомогательного двигателей. Основная идея механического сложения (или вычитания) моментов двух различных двигателей пояснена на сцеплении солнечных и сателлитных (спутниковых) шестерен на рисунке 15.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 15, принцип работы механического дифференциала.

Если к ведущей шестерне приложить вращающий момент, то при неподвижных осях сателлитных шестерней вращение на ведомый вал будет передаваться ‘один в один’ (для простоты предположим, что коэффициент передачи равен единице). Если же механически связанные между собой оси сателлитов привести в движение от другого привода, то результирующая скорость вращения центрального вала будет определяться сложением или вычитанием скоростей двух двигателей, в зависимости от направления вращения осей сателлитов.

Коэффициенты редуктора основного двигателя одинаковы у всех клетей и равны единице. Вспомогательный привод обеспечивает создание клина скоростей, для обеспечения необходимой вытяжки. Две последние клети являются ‘чистовыми’ и проиводятся в движение отдельным двигателем.

Характерной особенностью редукционного стана является утолщение стенки трубы на концах, что связано с неустановившимися, переходными, режимами в период заполнения и опорожнения стана. Длина утолщения стенки зависит от длины стана (количества и ширины клетей, а так же межклетеовго расстояния). На характеристики утолщений сказываются жесткость привода, коэффициент вытяжки (чем больше натяжение, тем больше утолщение).
Упрощенно эффект утолщения можно пояснить следующим образом: во время входа трубы в стан (заполнение) передний конец не испытывает вытяжки, так как его ‘нечему спереди тянуть’, а задний, в момент выхода трубы из стана (опорожнение), не испытывает натяжения, так как его ‘ничто не тянет назад’ и он свободно перемещается по оси проката. Ранее передний и задний конец обрезали, позже установили систему ‘гидроутонения’ на непрерывном стане, в которой заведомо утоньшают трубу с концов с помощью большего обжатия.

Калибровочный стан.
Калибровочный стан имеет 12-ть 3-х валковых клетей. Первоначально было 11-ть клетей, после одной из реконструкции была добавлена 12-я клеть. Валки клетей так же имеют круглую форму. Клеть имеет один вводной приводной вал, валки клети приводятся в движение через внутренний редуктор. Стан предназначен исключительно для проката без вытяжки. Стенка при прокате на калибровочном стане утолщается, либо, в крайнем случае, остается без изменения.
Не смотря на то, что калибровочный стан предназначен для проката крупного сорта, максимально возможный прокатываемый диаметр готовой трубы, тем не менее, меньше, чем у редукционного стана (у калибровочного Dmax=108мм, у редукционного Dmax=114мм). Это ограничение связано с конструкцией клетей стана. Так как клеть имеет только один внешний приводной вал, внутренняя механическая передача занимает больший объем внутри клети и оставляя меньшее место для бочки (рабочего пространства) самого валка. Максимальный размер валка, который помещается в клеть и определяет максимальный прокатываемый диаметр. Конструкция клети показана на рисунке 16.

Зарегистрируйтесь или войдите для просмотра изображений

Рисунок 16, конструкция клети калибровочного стана.

Маркировка стали.
В России принята следующая маркировка стали:

Цифра указывает содержание углерода в сотых долях процента. Затем следуют буквы русского алфавита, обозначающие наличие лигирующей добавки. Если за буквой следует цифра, - это указывает содержание данного элемента в процентах, если цифры нет, значит содержание данной добавки менее одного процента. Легированная сталь, - то есть сталь, содержащая какие-либо добавки для изменения химических или механических характеристик материала.

Примеры обозначений:
сталь 36 Г2С – легированная сталь
36 – 0,36% углерода;
Г – марганец 2%,
С – кремний, менее 1%

сталь 10 – чистая сталь, 0,1 % углерода;

В нижеприведенной таблице приведены обозначения легирующих добавок. Обозначения в скобках соответствуют принятым обозначениям элементов по таблице Менделеева.

[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]А[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Азот (N)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Ви[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Висмут (Bi)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Г[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Марганец (Mn)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Ю[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Алюминий (Al)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]В[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Вольфрам (W)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]АС[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Свинец (Pb)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Л[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Бериллий (Be)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]К[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Кобальт (Co)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Д[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Медь (Cu)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Р[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Бор (B)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]С[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Кремний (Si)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]М[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Молибден (Mo)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Ф[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Ванадий (V)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Ш[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Магний (Mg)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Н[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Никель (Ni)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Б[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Ниобий (Nb)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Т[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Титан (Ti)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]У[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Углерод (С)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]П[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Фосфор (Р)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Х[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Хром (Cr)[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Ц[/FONT]
[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]Цирконий (Zr)[/FONT]
Наиболее распространенные марки стали для производства труб:
СТ-10, СТ-20, СТ-35, СТ-45, СТ-36Г2С, СТ-37Г2С, СТ-38Г2С, СТ-30ХМ.


Влияние элементов на свойства стали:

Хром – повышает твердость, стойкость к коррозии;
Никель - повышает прочность, пластичность, стойкость к коррозии;
Вольфрам - повышает твердость и свойства сохранять износостойкость при высоких температурах;
Ванадий – повышает плотность, прочность, сопротивление удару и истиранию;
Кобальт – повышает жаропрочность и магнитную проницаемость;
Молибден – повышает прочность и свойства сохранять износостойкость при высоких температурах, повышает стойкость к коррозии при высоких температурах;
Марганец – при содержании свыше 1% увеличивает твердость, стойкость к износу, стойкость к ударным нагрузкам;
Титан – повышает прочность, сопротивление коррозии;
Алюминий – снижает образование окалины;
Ниобий – повышает стойкость к кислотным воздействиям;
Медь – уменьшает коррозию.


Литература:

1.Тетерин П.К. «Технологический процесс в трубном производстве», издательство ‘Металлургия’, 1965 г.
2.Ваткин Я.Л., Ваткин Ю.Я., «Трубное производство», Металлургия, Москва, 1970 г.
3.Ф.А. Данилов, А.Э. Глейберг, И.Г. Балакин «Горячая прокатка и прессование труб», издательство Металлургия, Москва, 1972 г.
4.Виноградов А.Г. «Трубное производство», издательство ‘Металлургия’, 1981 г.
5.Вердеревский В.А., Глейдберг А.З., Никитин А.С. «Трубопрокатные станы», издательство ‘Металлургия’, 1992 г.
6.Матвеев Б.Н. «Горячая прокатка труб», издательство ‘Интермет-инженеринг’, 2000
7.В.Ф. Зотов «Производство проката», издательство ‘Интермет-инженеринг’, 2000
8.Грудев А.П., «Теория прокатки», издательство ‘Интермет-инженеринг’, 2001
9.М.А. Зайков, В.П. Полухин, А.М. Зайков, Л.Н. Смирнов «Процесс прокатки», издательство ‘Миссис’, 2004
10.Ю.Ф. Шевакин, А.П. Коликов, Ю.Н. Райков «Производство труб», издательство ‘Интермет-инженеринг’, 2005
11.Ю.Ф. Шевакин, В.Н. Чернышев, Р.Л. Шаталов, Н.А. Мочалов «Обработка металлов давлением», издательство ‘Интермет-инженеринг’, 2005

источник
 

balu736

Пользователь
Сообщения
49
Реакции
0
Я сейчас к вам придираться буду. Не обижайтесь.

Цитата: «Первый этап производственного процесса, - разогрев заготовки в газовой проходной секционной печи». Скажите, зачем запятую поставили?
Цитата: «Печь работает на смеси газа и воздуха». Это не печь работает. Это техпроцессом предусмотрен нагрев металлических заготовок пламенем газа окисляемого кислородом воздуха. А ещё могут добавлять кислород. И вообще, у вас какой газ жгут в печи?

Цитата: «Заготовки имеют сплошную цилиндрическую форму». Что вы этим хотели сказать? Что значит «сплошную»?

Цитата: «Остановка заготовки в печи является аварийной ситуацией». Для меня, как энергетика стало интересно, каким образом технологи подстраховались? Ведь печь использует электроэнергию.
 
Яндекс.Метрика
Сверху