Сравнительный анализ способов производства бесшовных труб. Характеристика оборудования и конструкция раскатных станов винтовой прокатки. Математическая постановка задачи расчета температурного поля оправки, программное решение. Расчет прокатки для труб.
Аннотация к работе
Одной из наиболее важных операций при производстве бесшовных труб является раскатка полой гильзы в черновую трубу. Раскатку производят на трубопрокатных агрегатах с автоматическими (станами тандем), непрерывными, пилигримовыми, раскатными станами винтовой прокатки, реечными, планетарными станами. Существующий технологический процесс производства труб на ТПА с трехвалковым раскатным станом отличается разнообразием оборудования, технологическими режимами. Однако существующие ограничения по сортаменту (D/S 12) на них не удается, так как при прокатке концов труб (особенно задних) в трехвалковых станах развивается интенсивная поперечная деформация и образуются треугольные концевые раструбы, не позволяющие стабильно осуществлять раскатку. Раскатные станы характеризуются малой производительностью (7-8% от общего производства труб). В настоящее время известны две схемы агрегатов, в которых раскатка гильзы выполняется на станах винтовой прокатки. Технологическая схема производства труб на ТПА с трехвалковым раскатным станом (рисунок 1) состоит из следующих операций: подготовка заготовки к прокатки; нагрев заготовки в кольцевой печи; прошивка заготовки; раскатка гильзы в трубу на длинной оправке в раскатном стане; извлечение оправки; подогрев труб в специальной печи; калибрование труб в двух- или трехвалковом стане. Рисунок 1 - Схема технологического производства на ТПА с трехвалковом раскатном стане бесшовный труба прокатка оправка В мировой практике агрегаты с реечным станом получили достаточно широкое распространение для производства труб конструкционных, котельных, трубопроводных в основном малых диаметров от 21 до 133 мм с толщиной стенки 2,5-8,0 мм. Трубы, полученные на агрегатах с реечным станом, используют в качестве заготовок для производства прецизионных и холоднотянутых труб, так как они имеют качественную наружную и внутреннюю поверхности и сравнительно тонкие стенки[1-7]. Значительную сложность представляет операция прошивки на прессе, которая определяет длину и массу получаемой гильзы и трубы[8]. Планетарно-косоволковые станы отличаются от традиционных станов винтовой прокатки тем, что в них вращается сама рабочая клеть с валками грибовидной формы, обкатывающимися вокруг трубы. На таких агрегатах производят трубы как тонко-, так и толстостенные с отношением D/S равным 3-30 диаметром до 450 мм и разностенностью 5 мм. Тем не менее агрегаты с планетарными станами не получили распространения из-за сложности конструкции и технологии раскатки, малой износостойкости валков по сравнению с валковыми станами винтовой прокатки. 1.2 Общая характеристика оборудования и конструкция раскатных станов винтовой прокатки Главная линия трехвалкового раскатного стана может располагаться как со стороны входа, так и со стороны выхода трубы. Этот способ широко применяют при прокатке толстостенных труб с отношением наружного диаметра к толщине стенки 7,5...12. Таблица 1 - Техническая характеристика оборудования на ТПА 160 Параметры ТПА 160 Размер прокатываемых труб, мм: максимальный минимальный толщина стенки длина (максимальная), м 160 114 3,75…18 15 Диаметр валков в пережиме, мм 650 Угол подачи, град 0…14 Угол раскатки, град 7 Привод вращения валков индивидуальный Частота вращения валков, мин-1 135…270 Мощность, кВт 3*250 Скорость выдачи труб, м/c: пониженная повышенная 3,5 7,0 Расчетное давление, кН: на валок на оправку 400 180 Расчетный крутящий момент на валке, кНм 20 Таблица 2 - Техническая характеристика оборудования на ТПА 200 Параметры ТПА 200 Диаметр валков 420,470, 490 мм Длина бочки 375 мм Валки: марка стали 45 Марка стали оправок 15Х5М Угол раскатки 4 град Тип привода групповой Мощность двигателя 2800 кВт Угол подачи 0-14 град Частота вращения двигателя 315-500 мин -1 Передаточное число редуктора шестеренной клети 1,95 Ход нажимных винтов 200 мм Скорость перемещения валков при настройке 0,008-1,58 мм/с Максимальный ход гидромеханизма быстрого отвода верхнего валка под нагрузкой 20 мм Скорость быстрого отвода верхнего валка 50 мм/с Длина применяемых оправок 10-11,5 м Масса клети 46980 кг Масса оправки до 2430 кг Усилие прокатки 8400 кгс Размеры труб: диаметр толщина стенки 75-250 мм 6-55 мм 4,5-10 м 1.3 Совершенствование технологического процесса производства бесшовных труб на ТПА с трехвалковым раскатным станом Технологический процесс производства труб на ТПА 200 до реконструкции. По извлечении оправки трубы поступают в печь с шагающими балками для подогрева и выравнивания температуры перед чистовыми операциями (в зависимости от сортамента последняя операция формирования наружного диаметра осуществляется либо в трехвалковом калибровочном стане винтовой прокатки, либо в 12-клетевом двухвалковом редукционно-калибровочном стане продольной прокатки). Для этих сталей необходимы высокие скорости охлаждения в диапазоне 900-600 оС то есть температур окончания прокатки. введение смазки внутрь гильзы перед раскатными станами производиться на установке дезоксидации гильз фирмы «Бемере» - раскатка гильзы на модернизированных