Закономірності взаємодії металу, що деформується, з технологічним інструментом та підвищення ефективності виробництва труб на агрегатах зі станами подовжньої оправочної прокатки - Автореферат

Попередній аналіз виявив, що розширення марочного сортаменту та інтенсифікація процесу прошивки обмежуються, як правило, працездатністю прошивної оправки, термін служби якої частіше за все повязаний зі зміною форми її носка; при розширенні розмірного ряду труб, що виробляються, спостерігається зниження точності товщини стінки, що повязано з сумісною дією кантування перед другим проходом короткооправочної прокатки, тангенціальною стійкістю при захоплені труби валками і скручуванням її при прокатці. Адже саме сталий мастильний шар забезпечує високу працездатність оправки, якість внутрішньої поверхні труби та оптимальні енергосилові параметри прокатки. Отже, робота, яка спрямована на дослідження і визначення закономірностей взаємодії металу, що деформується, з технологічним інструментом та підвищення ефективності виробництва труб на агрегатах зі станами подовжньої оправочної прокатки за рахунок розширення сортаменту, підвищення точності труб та зменшення енергетичних та матеріальних витрат, є актуальною. Метою дослідження є визначення закономірностей взаємодії металу, що деформується, з технологічним інструментом та підвищення ефективності виробництва труб на агрегатах зі станами подовжньої оправочної прокатки за рахунок розширення сортаменту, підвищення точності труб та зменшення енергетичних та матеріальних витрат. Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні задачі: дослідити пластичний плин приконтактних шарів носка оправки в умовах інтенсивного силового і теплового впливу з боку металу, що деформується, при прошиванні заготовки в стані гвинтової прокатки та сформулювати критерій, що визначає граничні умови працездатності оправок;Вивчення зносу оправок дозволяє зробити висновок, що основним механізмом, за яким відбувається зміна форми носка оправки, є пластичний плин її поверхневих шарів, що виникає при досягненні визначеної критичної величини q контактного тиску. Було встановлено, що фактори інтенсифікації процесу прошивки, такі, як збільшення кута подачі та обтиснення металу в пережимі валків, зменшення коефіцієнту овалізації калібру та ін. викликають більш інтенсивне (1,25...1,75 разів) збільшення тиску на носок оправки в порівнянні з середніми значеннями тиску на оправку в осьовому напрямку. ?атеріал оправки в цьому шарі характеризували змінною величиною напруження плинності: де sc - напруження плинності металу оправки при температурі прошивання; Rн - радіус торцевої поверхні носка оправки; r - радіальна координата; k - усереднений градієнт поля напруження плинності, що залежить від розподілу температури в поверхневому шарі оправки; ? - час. Порівняння величини q з відомим робочим тиском р0 та застосування зазначеного раніше критерію дає можливість визначити, чи забезпечують даний матеріал носка оправки та технологічні параметри прошивки граничні умови працездатності оправки. Орієнтація діаметрально розташованих стовщень стінки труби (“лампасів”), сформованих при першому проході, відносно вершини калібру в другому проході визначається двома основними факторами: точністю кантування труби кантувачем та стійкістю труби в тангенціальному напрямку при захопленні і прокатці в круглому калібрі.У дисертації приведені теоретичні узагальнення і нові рішення науково-технічної задачі, що виявляються у визначенні закономірностей взаємодії металу, що деформується, з технологічним інструментом при виробництві гарячекатаних труб на агрегатах зі станами подовжньої оправочної прокатки та підвищенні ефективності технології за рахунок розширення сортаменту, підвищення точності труб, зменшення енергетичних і матеріальних витрат. Аналіз літературних джерел показав, що дослідження, спрямовані на визначення закономірностей взаємодії металу, що деформується, з технологічним інструментом та виробництві труб на агрегатах зі станами подовжньої прокатки та підвищення на цій основі ефективності технології за рахунок розширення сортаменту, підвищення точності труб, зменшення енергетичних і матеріальних затрат, є актуальними. Вперше отримані закономірності впливу факторів прошивки на критичний тиск металу на носок оправки, що ініціює пластичний плин поверхневих шарів носка оправки і втрату його форми. Одержало подальший розвиток визначення закономірностей силової і кінематичної взаємодії труби і роликів фрикційного кантувача з урахуванням їх калібровки. Одержав подальший розвиток метод аналізу умов тангенціальної стійкості недокантованої труби при захопленні валками і прокатці на оправці в круглому калібрі з урахуванням впливу неточностей установки валків, кутових і лінійних зсувів їх одне відносно одного.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНИЙ У РОБОТАХ

1. Мазур С. В. Проблемы повышения надежности технологических процессов производства и качества труб // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001. - № 2. - С. 33-36.

2. Мазур С. В. Постановка задачи и закономерности течения смазки в очаге деформации при прокатке труб // В сб. Сучасні проблеми металургії. Наукові вісті. Том 8. Пластична деформація металів. - Дніпропетровськ: “Системні технології”. - 2005. - С. 447-452.

3. Мазур С. В. Закономерности поступления смазки в очаг деформации при прокатке труб // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2005. - № 4. - С. 59-65.

4. Касьян В. Х., Мазур С. В. Влияние температурно-силовых условий деформации на стойкость прошивных оправок // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2003. - № 2. - С. 57-61.

5. Мазур С. В., Касьян В. Х., Дрожжа П. В. Влияние неточности установки валков в клети на устойчивость при продольной прокатке труб // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні: Тематич. сб. наук. пр. - ДДМА, Краматорськ, 2004. - С. 562-566.

6. Касьян В. Х., Мазур С. В. Прогнозирование выхода годного при производстве труб нефтяного сортамента // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2003. - № 4. - С. 58-61.

7. Влияние условий трения на оправке на энергосиловые параметры непрерывной прокатки труб / В. Н. Данченко, П. В. Дрожжа, С. В. Мазур, С. А. Гордиенко // Технологические системы. Серия “Научные разработки и результаты исследований”, вып. 1. - 2002. - № 2 (13). - С. 36-40.

8. Данченко В. Н., Дрожжа П. В., Мазур С. В. Горячая непрерывная прокатка труб на длинной оправке с применением солевой смазки // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 8-9. - С. 433-437.

9. Касьян В. Х., Мазур С. В. Пути снижения энергозатрат при производстве горячекатаных труб // Вестник Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”. - Машиностроение, 2003. - № 44 - С. 75-77.

10. Условия кантовки труб на роликовых кантователях и скручивание труб при продольной прокатке / В. Н. Данченко, П. В. Дрожжа, С. В. Мазур, В. Х. Касьян // В сб. Сучасні проблеми металургії. Наукові вісті. Том 7. Дніпропетровськ: “Системні технології”. - 2004. - С. 107-117.

Размещено на .ru

У дисертації приведені теоретичні узагальнення і нові рішення науково-технічної задачі, що виявляються у визначенні закономірностей взаємодії металу, що деформується, з технологічним інструментом при виробництві гарячекатаних труб на агрегатах зі станами подовжньої оправочної прокатки та підвищенні ефективності технології за рахунок розширення сортаменту, підвищення точності труб, зменшення енергетичних і матеріальних витрат.

1. Аналіз літературних джерел показав, що дослідження, спрямовані на визначення закономірностей взаємодії металу, що деформується, з технологічним інструментом та виробництві труб на агрегатах зі станами подовжньої прокатки та підвищення на цій основі ефективності технології за рахунок розширення сортаменту, підвищення точності труб, зменшення енергетичних і матеріальних затрат, є актуальними.

2. Вперше отримані закономірності впливу факторів прошивки на критичний тиск металу на носок оправки, що ініціює пластичний плин поверхневих шарів носка оправки і втрату його форми.

Розроблений критерій дозволяє визначати граничні умови, при яких відбувається втрата форми носка оправки, що є основною причиною закінчення терміну її служби, а також прогнозувати можливість одержання гільз із нових сталей і сплавів.

3. Одержало подальший розвиток визначення закономірностей силової і кінематичної взаємодії труби і роликів фрикційного кантувача з урахуванням їх калібровки.

Це дозволило поліпшити кантовку труб при задачі їх при другому проході прокатки, оптимізувати калібровку роликів кантувача та його конструктивні параметри, що важливо при розширенні розмірного ряду за діаметром труб, що прокатуються. Впровадження нової калібровки дозволило зменшити кількість труб, забракованих по товщині стінки в 1,5...1,8 рази, а кінцеву обрізь - на 2...2,5%.

4. Одержав подальший розвиток метод аналізу умов тангенціальної стійкості недокантованої труби при захопленні валками і прокатці на оправці в круглому калібрі з урахуванням впливу неточностей установки валків, кутових і лінійних зсувів їх одне відносно одного. Виконано аналіз процесу скручування труби у зоні деформації.

Використання удосконаленого методу розрахунку в комплексі з впровадженням нової калібровки роликів кантувача дозволяє визначати умови, при яких підсилюється тенденція докантовки, що забезпечує зниження різностінності труб. Статистичний аналіз обмірів товщини стінки труб показав зменшення величини середнього квадратичного відхилення на 8...10%.

5. Одержав подальший розвиток метод визначення закономірностей, що описує надходження технологічного мастила у зону деформації між внутрішньою поверхнею труби і оправкою з урахуванням впливу зміни товщини стінки при прокатці труби в зоні редукування, а також розкиду величин вхідних факторів.

Отримані рішення дозволяють підвищити точність визначення товщини шару мастила на контакті труби з оправкою на 15...20%.

6. Обґрунтовано шляхи зниження енерговитрат при виробництві гарячекатаних труб. Показано, що при короткооправочній прокатці, особливо, при каскадному розташуванні устаткування за рахунок застосування комплексу заходів для скорочення терміну перебування труби на прокатному полі і зменшення витрат тепла за рахунок використання тепловідбиваючих поверхонь можливе підвищення температури кінця прокатки тонкостінних труб до 100ОС.

7. Розроблено методику визначення прогнозної оцінки ймовірності виходу придатного при виробництві труб на основі статистичних даних про якість труб загального призначення.

8. Результати роботи використані на ВАТ “ДТЗ” при розробці технології виробництва нових видів труб (акт від 26.06.2005 р.) та на кафедрі ОМТ НМЕТАУ при виконанні студентами дипломних проектів та магістерських робіт (довідка від 22.12.2005 р.).