Використання за призначенням прошивного табору. Технологія та обладнання для виробництва безшовних труб. Пекти з кроком підом

Усі трубопрокатні стани можна поділити на три групи:

Прошивні стани бувають з бочкоподібними, грибоподібними та дисковими валками. Агрегат з бочкоподібними валками має два робочих валки з подвійною конусністю діаметром від 450 до 1000 мм. Обидва валка розташовані в горизонтальній площині, причому їх осі вертикальної площини нахилені один до одного на кут, який можна регулювати від 5 до 18° і більше (кут подачі) .

При прошивці круглої заготовки обидва валка обертаються в одному напрямку. Для утримання металу в осередку деформації є дві напрямні лінійки, розташовані у вертикальній площині, або два непривідні ролики.

Заготівля, що надходить у валки, робить складний, обертальний та поступальний рух (внаслідок наявності кута подачі).

При гвинтовій прокатці у валках з подвійним конусом в металі виникають розтягувальні і дотичні напруги, причому радіальні напруги, що розтягують, досягають значних величин і викликають утворення порожнини порівняно невеликого діаметру, з нерівними стінками. Для отримання внутрішнього отвору потрібного діаметра з рівною поверхнею прокатку проводять на оправці - конусоподібному інструменті, встановленому на кінці стрижня між валками на шляху заготівлі.Стрижень із оправкою встановлюють у спеціальному упорі. При русі вперед заготівля насувається на оправлення - прошивається, при цьому відбувається розширення та вирівнювання прошитого отвору.

На рис. 4.1 наведена схема розташування вузлів прошивного стану, який складається з двох робочих валків 1, з'єднаних з шестерінною кліттю 2 та електродвигуном 3 за допомогою сполучних шпинделів 4. Між шпинделями встановлюються штовхач 5 і напрямний жолоб 6. У спеціальному упорі із замком 8 кріплять стрижень 7 з оправкою на кінці. Для прийому прошитий гільзи встановлено рольганг 9.

Заготівлю для такого трубопрокатного стану, звичайно круглого перерізу, нагрівають у методичних печах, звідки її видають на рольганг. З рольгангу заготівля надходить у приймальний жолоб, яким за допомогою штовхача подається у валки прошивного агрегату. При виході з валків гільза знаходиться на стрижні і знімається з боку заднього кінця після відкриття замка.

Товстостінні гільзи, отримані на різних прошивних агрегатах, прокочують в тонкостінні труби в гарячому стані на станах розкочування:

• пілігримових;
• автоматичних;
• безперервних;
• тривалкові.

Назва трубопрокатного агрегату визначається типом розкочування.

Пілігримовий станскладається з двовалкової кліті та подавального механізму. Напрямок обертання валків у цьому агрегаті протилежний руху заготовки. обтискається в калібрі змінного перерізу лише за напівобіг валків. У наступний півобіг заготівля проходить між валками без обтиснення.

Робочий процес прокатки труб на пілігримовому стані (рис. 4.2) полягає в наступному: в товстостінну гільзу 1, яка надходить з прошивного агрегату, пропускають оправлення 2 механізму, що подає, причому довжина оправки більше довжини гільзи. Гільза разом з оправкою повільно переміщається механізмом, що подає до валків. Як тільки метал досягає валків, калібр 3 захоплює частину гільзи (рис. 4.2 а) і обтискає її своєю робочою частиною (рис. 4.2 б) . Під час прокатки, валки прагнуть виштовхнути гільзу з оправкою назад, проте цьому перешкоджає механізм, що подає.

Більше того, сам механізм із малою швидкістю безперервно рухається вперед. Кінець оправлення пов'язаний із поршнем пневматичного циліндра. Після напівобороту валків гільза виходить із робочої частини калібру і стає вільним. Протягом наступного напівоберта приведений у рух поршень швидко штовхає вперед оправлення з гільзою, які при цьому русі повертаються по їхній поздовжній осі на 90 ° (рис. 4.2 б), і потім валки захоплюють нову частину гільзи. Механізм, що подає, протягом одного обороту валків переміщається вперед на відстань від 8 до 25 мм.

Процес триває доти, доки не буде прокачана вся гільза. Після закінчення прокатки валки розводять і механізм, що подає зворотним ходом, витягує оправку з труби. Звільнений виріб відводиться заднім рольгангом до гарячої пилки, де відрізають так звану пільгерну головку.

Внутрішній діаметр розкочаного виробу практично дорівнює діаметру оправлення, а її зовнішній діаметр - діаметру калібру. На періодичних станах можна отримувати труби із найменшим зовнішнім діаметром 45 мм. Для отримання виробів менших розмірів напівпродукт з періодичного агрегату передають на редукційний або волочильний стани.

Автоматичні розкатні стани є найбільш поширеними для прокатки безшовних труб; вони забезпечують витяжку, що дорівнює 1,2-2 залежно від розмірів виробів. Автоматичний агрегат складається з двовалкової кліті з валками діаметром до 1000 мм та спеціальних роликів зворотної подачі.

Валки агрегату мають низку круглих калібрів різних діаметрів. У калібр вставляють оправки, що утримується дома стрижнем, нерухомо закріпленим в завзятій станині. При прокатуванні на автоматичному агрегаті відбувається зменшення діаметра та товщини стінки труби, яка визначається просвітом між калібром та оправкою. Зазвичай прокатка проходить у два-три перепустки з поворотом виробу після кожного перепустки на 90°.

Схему прокатки на автоматичному стані наведено на рис. 4.3. Труба, пройшовши через валки 1 агрегату, виявляється на стрижні із заднього боку агрегату. Передача труби на передню сторону здійснюється парою роликів зворотної 2 подачі: нижній ролик піднімається і притискається до виробу, яка силою тертя скується зі стрижня і передається на передню сторону агрегату. Верхній робочий валок табору в цей час піднімається, щоб пропустити трубу. Після передачі на передню сторону валок знову опускається у робоче положення. Висота робочого валка та зближення роликів зворотної подачі повністю автоматизовані.

Трубу на автоматичному агрегаті звично прокочують по дві пробіли з поворотом на 90° і заміною оправки після кожного пропуску. Після прокатки на автоматичному стані труба виходить трохи овальною, різностінною і з недостатньо гладкою поверхнею. Для надання круглої форми, зменшення різниць та полірування зовнішньої та внутрішньої поверхонь, виріб після прокатки по рольгангу подають в обкатувальні машини, а потім, для отримання остаточних розмірів по діаметру, - калібрувальний агрегат.

Безперервні гуркітні станиподіляють на два типи. Безперервний агрегат старого типу складається із семи пар валків: чотирьох - горизонтальних та трьох - вертикальних. Привід всіх валків здійснюється від одного двигуна через складну систему шестеренних передач.

Безперервний агрегат нового типу складається з дев'яти клітей, причому осі валків цих клітей розташовані під кутом 90° один до одного і під кутом 45° до горизонтальної площини (рис. 4.4). Привід валків кожної кліті здійснюється від індивідуального двигуна, який забезпечує більш просте налаштування та регулювання стану. Прокатку на безперервних агрегатах ведуть із застосуванням рухомої циліндричної оправки, яку надівається гільза, яка надходить з прошивного стану. Після прокатки оправки витягають із труб на спеціальній машині, охолоджують і знову використовують..

Різновидом розкочувальних агрегатів є також тривалкові агрегати для прокатки головним чином труб з легованих сталей. Їхня відмінна риса полягає в тому, що на них можна отримувати вироби дуже точних розмірів.

на рейкових станах(Рис. 4.5) труби отримують протягуванням. Первинний матеріал - квадратна катана заготовка, яка розрізана на шматки необхідної довжини, нагрівається в методичній печі і прошивається на пресі в гільзу з дном або склянку, що потім надходять на рейковий агрегат. У склянку вводиться оправлення і він простягається крізь ряд кілець із діаметрами отворів, що зменшуються, при цьому товщина стінки виробу поступово зменшується.

Після протягування на рейковому агрегаті, труба разом з оправкою надходить на обкатувальну машину, в якій діаметр виробу дещо збільшується, що полегшує вилучення з неї оправлення. Останніми роками рейкові агрегати не встановлюють, оскільки цей спосіб виробництва вважається застарілим.

Після прокатки на станах розкочування труби надходять на оздоблювальні агрегати. До таких агрегатів відносять:

• обкатувальні;
• калібрувальні;
• редукційні.

Як було зазначено, обкатальні прокатні агрегати встановлюють зазвичай за автоматичними, а іноді й за рейковими.

За своєю конструкцією обкатальні двовалкові стани подібні до прошивних, косої прокатки. Їхні валки нахилені один до одного під кутом ~ 6,5° і обертаються в один бік. Прокатку труб проводять на оправці, закріпленій на стрижні. Виріб, просуваючись уперед, одночасно обертається разом із стрижнем. Обкатальний агрегат призначений для розкочування стінки труби та полірування зовнішньої та внутрішньої поверхонь для отримання рівномірної товщини стінки та однакового діаметра виробу по довжині.

Калібрувальні станивстановлюють за обкатувальними і призначені для усунення овальності та отримання труб заданого діаметру. Калібрувальні агрегати можуть мати від однієї до дванадцяти клітей. У кожній кліті встановлюють одну пару валків, розташованих горизонтально, вертикально або похило. Найбільш широко застосовують багатоклітьові калібрувальні стани, В яких осі кожної пари валків нахилені до горизонту під кутом 45° і відносно сусідньої пари валків під кутом 90°. Валки цих агрегатів обертаються від одного для всіх клітей двигуна або можуть мати індивідуальний привід.

У багатоклітьових калібрувальних агрегатах одночасно з калібруванням здійснюється виправлення труб, та необхідність у станах для гарячого виправлення виробів відпадає.

Редукційні станиє безперервними агрегатами для гарячої прокатки труб без оправлення з метою зменшення їхнього діаметра. За кількістю валків, які утворюють калібр у кожній кліті, розрізняють дво-, три- та чотиривалкові редукційні агрегати. Валки в клітях розташовані горизонтально, вертикально і під кутом 45°. Конструкція двовалкових редукційних станів аналогічна калібрувальним багатоклітинним агрегатам. Відмінності у розмірах та кількості клітей (У редукційних їх буває до 24 і більше).

Остаточна обробка безшовних тонкостінних сталевих труб. у холодній прокатці, холодному волочении чи поєднанні цих способів.Внаслідок особливих умов холодного волочіння виробів через вічко коефіцієнт витяжки за один прохід зазвичай не перевищує 1,5-1,8.

При холодному прокочуванні труб на агрегатах, які працюють за принципом пілігримових станів, можна повніше використовувати пластичність металу, отримуючи коефіцієнти витяжки в середньому 4-6 і в окремих випадках навіть 6-8. Хоча спосіб холодної прокатки ефективніший у порівнянні з холодним волочінням, проте при холодній прокатці необхідно часто здійснювати перевалку валків, займає 3-4 год, а при холодному волочении зміна інструменту займає всього кілька хвилин. Тому в сучасних цехах для виробництва застосовують обидва процеси обробки.

Волочення труб проводять трьома способами:

• 1) без оправлення;
• 2) на короткій;
• 3) на довгій оправці (рис. 4.6) .

Якщо необхідно зменшити лише діаметр труби, застосовують волочіння без оправки через волочильне кільце, нерухомо закріплене в люнети волочильного табору. Якщо потрібно одночасно зменшити діаметр та товщину стінки, можливо волочіння як на короткій, так і на довгій оправках.

При волочении на короткій циліндричній оправці через кільце волочильне оправку утримується в певному положенні за допомогою стрижня . Труба при проходженні через кільцеву щілину між оправкою і кільцем обжимається діаметром і товщиною стінки, що забезпечує її витяжку. Волочення на довгій оправці відрізняється тим, що оправлення, що знаходиться всередині труби, не закріплюється, а переміщається разом із виробом. При цьому сили тертя між виробом та інструментом менші, ніж при волочении на короткій оправці, що дозволяє робити великі обтискання за один прохід.

Зварні труби виготовляють на трубозварювальних агрегатаху різний спосіб, з яких найбільш поширені:

• безперервне пічне зварювання;
• контактне електрозварювання методом опору;
• електрозварювання з індукційним нагріванням;
• дугове електрозварювання під шаром флюсу або серед захисних газів і т.д.

Процес отримання виробів, як зазначалося вище, складається з отримання заготовки у вигляді згорнутої смуги та зварювання її в трубу.

Трубозварювальний агрегат - комплекс машин та механізмів, призначених для виготовлення труб, їх транспортування, обробки, нанесення покриттів, складування та пакування.У такий агрегат зазвичай входить кілька багатоклітьових станів:

• формувальний
• редукційний
• калібрувальний.

На рис. 4.7 наведено схему безперервного процесу пічного зварювання виробів, який здійснюється в наступному порядку.

Малюнок. 4.7. Схема процесу пічного зварювання труб

Гарячекатаний штрипс 1 (з низьковуглецевої сталі) безперервно рухається через піч, в якій за допомогою газових пальників 2, його кромки нагріваються до 1450° С (температура зварювання), а середина штрипсу-до 1350° С. При виході з печі кромки штрипсу повітря з сопла 3, чим забезпечується видалення окалини з кромок штрипсу та підвищення температури їх нагріву на 50-80°. Перша приводна пара валків 4 звертає штрипс трубну заготовку без з'єднання кромок. Друга приводна пара валків 5 зводить крайки заготовки і, стискаючи їх, змушує зварюватися в трубу 6.

Зварювання кромок заготовки, що склалася, представляє процес ковальського зварювання, який полягає у використанні здатності до молекулярному зчепленню поверхонь металів, нагріті до високої температури.

В останні роки розвинувся і набув поширення спосіб виробництва труб електрозварюванням.

Первинним матеріалом служить холоднокатана стрічка в рулонах, а для великих діаметрів труб - листова заготівля. Отримання виробів зі смуги-заготівлі здійснюється у шести парах валків безперервного формувального стану (рис. 4.8). У нього четверта пара валків розташована вертикально. Заготовка, що склалася в холодному стані після виходу з останньої кліті, зварюється в стик у спеціальних електрозварювальних машинах. У цих машинах нагрівання може здійснюватися через контакти по яких підводиться струм (кондукційне нагрівання)та за допомогою індукторів (індукційне нагрівання)та іншими методами. Індукційним методом електрозварювання виготовляють труби діаметром від 4 до 1400 мм із товщиною стінки від 0,15 до 20 мм.

Зрештою, особливе місце посідають стани спірального зварювання труб. На цих станах вироби отримують завивкою смуги по спіралі на циліндричній оправці та безперервним зварюванням спірального шва автоматичною головкою зварювальної. Цей спосіб має суттєві переваги перед виготовленням виробів із поздовжнім швом:

• 1) діаметр труб, не залежить безпосередньо від ширини вихідної смуги, оскільки величина діаметра визначається як шириною смуги, а й кутом підйому спіралі. Це дозволяє з порівняно вузької смуги отримувати труби великого діаметра,
• 2) спіральний шов додає виробу більшої твердості. Внаслідок спірального розташування шва останній навантажений на 20-25% менше, порівняно з поздовжнім,
• 3) спірально-зварні труби мають більш точні розміри і не вимагають після зварювання калібрування їх кінців.

Однак, крім переваг, є й недоліки такого процесу, а саме:

• низька продуктивність
• неможливість отримання якісного шва за значної серповидності смуги.

Винахід відноситься до трубного виробництва, а саме до робочого інструменту прошивних станів поперечно-гвинтової прокатки, і може бути використане при виготовленні труб на трубопрокатних агрегатах, наприклад з пілігримовими станами. Завдання винаходу - виключення кривизни гільзи та зменшення її рознесення. Частина валка прошивного стану на вихідній стороні після шийки для підшипника має консольно розташовану додаткову робочу ділянку діаметром 0,97-1,0 від найменшого діаметра вихідного конуса бочки валка протяжністю 0,2-0,3 довжини вихідного конуса з профілем, що виключає гальмування гільзи осьовому напрямку. Технічним результатом винаходу є виключення нерівномірності деформації зливка за перерізом. 1 іл.

Винахід відноситься до трубного виробництва, а саме до робочого інструменту прошивних станів поперечно-гвинтової прокатки, і може бути використане при виготовленні труб на трубопрокатних агрегатах, наприклад з пілігримовими станами. Відомий класичний валок прошивного табору, який має ділянку для з'єднання з приводом, дві опорні шийки для підшипників (з боку входу злитка-заготівлі в табір і виходу гільзи з табору) і скалібрована робоча ділянка, що складається з вхідного та вихідного конусів (див. Ст. Я. Осадчий та ін Технологія обладнання трубного виробництва - М.: ІНТЕРНЕТ ІНЖИНІРИНГ, 2001, с.94-95). Недоліком використання даних валків є те, що при прошивці злитка-заготівлі, особливо великого діаметру, що нагріваються в методичних та кільцевих печах, має місце нерівномірний прогрів по перерізу, внаслідок чого відбувається викривлення гільзи і відповідно утворення рознесення, тобто. Найбільш пластична частина металу деформується переважно. Завданням винаходу є виключення кривизни гільзи та зменшення її рознесення. Вказана мета досягається тим, що частина валка прошивного стану на вихідній стороні після шийки для підшипника має консольно розташовану додаткову робочу ділянку діаметром 0,97-1,0 від найменшого діаметра вихідного конуса бочки валка протяжністю 0,2-0,3 довжини вихідного конуса з профілем, що виключає гальмування гільзи в осьовому напрямку. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що валок, що заявляється, відрізняється наявністю додаткової робочої ділянки, розташованого за шийкою для підшипника з вихідного боку, тобто. виконаний консольно, забезпечує центрування гільзи по осі прокатки. Таким чином, пристрій відповідає критерію винаходу "Новизна". Ознаки, що відрізняють технічне рішення, що заявляється від прототипу, не виявлені в інших технічних рішеннях при вивченні даної та суміжних областей техніки і, отже, забезпечують заявленому рішенню відповідність критерію "Суттєві відмінності". Винахід пояснюється кресленням, на якому представлений бочкоподібний валок прошивного табору. Валок по ходу прошивки містить ділянку для з'єднання з приводом 1, шийку для підшипника 2, робочу бочку з калібруванням, що складається з вхідного та вихідного конусів 3, шийку для підшипників за вихідним конусом 4, додаткову робочу бочку, розташовану консольно 5. Пропонований валок наприклад, шляхом кування заготівлі великої вагу, після чого механічно обробляється як звичайний валок, але консольна частина довжиною 0,2-0,3 довжини вихідного конуса виконується діаметром 0,97-1,0 мінімального діаметра вихідного конуса з профілем, що виключає гальмування гільзи в осьовому напрямку. Процес прошивки злитка-заготівлі на стані поперечно-гвинтової прокатки із застосуванням запропонованого валка здійснюється в такий спосіб. При прошивці злитка-заготівлі з боку найбільш нагрітої частини утворює відбувається підвищена витяжка, в результаті чого виникає викривлення гільзи. Після проходження переднього кінця гільзи через ділянку шийки валка гільза захоплюється додатковою робочою частиною валків, розташованих консольно, які центрують її щодо осі прокатки. В результаті утримання гільзи по осі витяжка на найбільш нагрітій частині зливка-заготівлі не може, збільшується тиск на валки. Відбувається перерозподіл обтискання, що призводить до вирівнювання стінки перетину. Додаткова робоча ділянка валка на виході зі стану дозволить виключити викривлення гільзи, що виникає в результаті нерівномірної деформації зливка по перетину в осередку деформації, утруднити деформацію більш пластичної частини, зменшити розбіжність гільзи і, як наслідок, забезпечити вільне вдягання гільзи на дорн, зменшити .

формула винаходу

Валок прошивного стану поперечно-гвинтової прокатки, що включає по ходу прошивки ділянку для з'єднання з приводом, шийку для підшипника, робочу ділянку валка, що складається з вхідного та вихідного конусів, шийку для підшипника, який відрізняється тим, що валок прошивного стану на вихідній стороні після шийки підшипника має консольно розташовану додаткову робочу ділянку діаметром 0,97-1,0 від найменшого діаметра вихідного конуса бочки валка довжиною 0,2-0,3 довжини вихідного конуса з профілем, що виключає гальмування гільзи в осьовому напрямку.

Анотація

1. Обґрунтування реконструкції ТПА 2003

1.1 Загальна характеристика заводу, склад основних виробничих цехів, структура виробництва ВТ

1.1.2 Трубопресовий цех

1.1.3 Трубопрокатний цех із ТПА 159-426

1.1.4 Трубоелектрозварювальний цех (ТЕСЦ)

1.1.5 Трубопрокатний цех з ТПА 200

1.2 Короткий опис стану ТПА-200

1.3 Обґрунтування розширення сортаменту вироблених труб

2. Техніка виробництва

2.1 Початкова заготівля

2.2 Сортамент до та після реконструкції

2.3 Устаткування для виробництва труб на ТПА 200

2.3.1 Прес холодної ламки

2.3.2 Кільцева піч

2.3.3 Прошивний стан гвинтової прокатки

2.3.4 Устаткування вхідної сторони

2.3.5 Кліть прошивного табору

2.3.6 Устаткування вихідної сторони

2.3.7 Робоча кліть тривалкового розкочування1

2.3.8 Редукційно-калібрувальний стан

2.4.1 Розкочування гільз на безперервному стані PQF

2.5.1 Прокатна кліть

2.5.2 Контейнер прокатної кліті

2.5.3 Приводи валків

2.5.4 Перевалка прокатних клітей

2.5.5 Технологічний інструмент стану PQF

3. Спеціальна частина

3.1 Розрахунок таблиці прокатки

3.2 Розрахунок зусилля металу на валок

3.3 Розрахунок валкового вузла на міцність

3.4 Розрахунок дискової пилки

труба тонкостінна стан перевалка

Анотація

У представленому дипломному проекті наведено результати розробки технологічного процесу виробництва тонкостінних безшовних труб на ТПА 50-200 з безперервним тривалковим PQF станом в умовах ТПЦ-1 ВАТ «ВТЗ».

У розділі 2 наведені таблиці сортаменту продукції, що випускається.

У спеціальній частині дипломного проекту виконані розрахунки таблиці прокатки, також здійснено розрахунок зусилля металу на валки безперервного стану PQF, розрахунок валка на міцність.

У розділі 4 проведено розрахунок електродвигуна головного приводу та

перевірочний розрахунок його потужності.

У розділі 5 зроблено розрахунки річного обсягу випуску продукції,

штатів робітників, керівників та службовців та їх заробітної плати.

У розділі 6 представлені розрахунки капітальних витрат за виробництво, собівартість продукції, а як і розраховуються показники економічної ефективності.

У розділах 7 та 8 запропоновані необхідні заходи щодо охорони праці та навколишнього середовища.

Пояснювальна записка викладена на 175 сторінках, містить 43

малюнків, 40 таблиць та 222 формули. При складанні пояснювальної

записки використано 19 джерел.

1. Обґрунтування реконструкції ТПА 200

1 Загальна характеристика заводу, склад основних виробничих цехів, структура виробництва ВТЗ

Волзький Трубний Завод (ВАТ «ВТЗ») одна із найбільших підприємств Південного Федерального округу Російської Федерації. На заводі працює близько 12000 осіб, що дозволяє вважати «ВТЗ» великим містоутворюючим підприємством міста.

ВТЗ розташований у промисловій зоні міста Волзького, що знаходиться на лівому березі річки Ахтуби в 20 кілометрах на північний схід від центру Волгограда. Позитивним фактором розміщення є перебування на перетині транспортних шляхів Південно-Європейської частини Росії. Поруч із ВТЗ знаходяться залізнична станція та автомобільна федеральна траса, що знижує витрати при відвантаженні споживачам готової продукції всередині країни. За 10 кілометрів від заводу знаходиться вантажний річковий порт на річці Волга. За системою каналів річка Волга пов'язує місто з портами Каспійського, Чорного, Балтійського, Північного та Азовського морів. Це дозволяє здійснювати доставку продукції економічним водним шляхом. Зручне географічне розташування «ВТЗ» дозволяє здійснювати доставку сировини, допоміжних матеріалів та інших вантажів, необхідних для виробництва труб.

Основними споживачами ВАТ ВТЗ є такі компанії, як ВАТ «Газпром», АК «Транснефть», до складу яких входять безліч дочірніх підприємств, яких налічується кілька десятків. Крім того, це провідні компанії з видобутку нафти: "Тюменська нафтова компанія", "LUKOIL", "Сибнефть", "Роснефть", які є монополістами з видобутку та переробки "чорного золота". Також партнерами заводу є нафтогазові компанії країн Перської затоки Ірак, Бахрейн, Катар та Єгипет, де активно ведуться розробки прибережних шельфових та сухопутних родовищ нафти та газу.

З квітня 2001р. Волзький трубний завод входить до Трубної Металургійної Компанії (ТМК). Трубна Металургійна Компанія – найбільший у російській трубній галузі холдинг, що об'єднав провідні російські трубні підприємства – Волзький (Волгоградська обл.), Сіверський, Синарський (Свердловська обл.) трубні заводи Таганрозький металургійний завод (Ростовська обл.).

Завод виробляє понад 800 типорозмірів труб:

зварні спіральношовні труби великого діаметра, у тому числі з покриттям;

труби загального призначення;

безшовні нафтогазопровідні труби;

обсадні труби та муфти до них;

труби для парових котлів та паропроводів;

труби для нафтопереробної та хімічної промисловості

труби з корозійностійкої сталі (нержавіючі);

труби для виготовлення підшипників;

сталеву заготовку круглого та квадратного перерізу.

Споживачами продукції ВТЗ є машинобудівні, хімічні, нафтопереробні, будівельні та підприємства інших галузей як вітчизняні, і зарубіжні.

На ВТЗ знаходяться п'ять цехів основного виробництва: трубопрокатний цех №1 (ТПЦ-1), трубопресовий цех №2 (ТПЦ-2), трубопрокатний цех №3 (ТПЦ-3), трубоелектрозварювальний цех (ТЕСЦ), електросталеплавильний цех (ЕСПЦ).

1.1.1 Електросталеплавильний цех (ЕСПЦ)

Потужність – 900 тис. тонн сталі на рік.

Основне обладнання:

електродугова сталеплавильна піч, маса плавки 150 тонн

установка «піч-ківш»

установка вакуум-кисневого рафінування сталі

установки безперервного лиття заготовок криволінійного типу

ЕСПЦ виробляє сталеву безперервнолиту заготівлю:

круглого перерізу діаметрів 150мм, 156мм, 190мм, 196мм, 228мм,

мм, 360мм та 410мм для виробництва труб та сортового прокату за ТУ 14-1-4992-2003 /33/, СТОТМК 566010560008-2006 та ін;

квадратного перерізу розмірів 240мм, 300мм та 360мм для виробництва труб та сортового прокату за ТУ 14-1-4944-2003.

Основною сировиною для виробництва сталі в ЕСПЦ є металобрухт, що надходить у переробленому вигляді у копровому цеху (КЦ).

Для здійснення міжцехових транспортних операцій використовується

автомобільний транспорт автотранспортного цеху (АТЦ) та рухомий

склад залізничного цеху (ЖДЦ)

Волзький трубний завод є сучасним підприємством зорієнтоване на споживачів труб практично всіх галузей, у тому

кількості споживачів труб нафтогазової галузі.

1.2 Трубопресовий цех

Потужність – 68 тис. тонн гарячепресованих труб на рік.

У складі цеху: ділянка підготовки заготівлі до пресування; лінія пресування з горизонтальним пресом зусиллям 55МН для труб труб розмірами 133 - 245х6-30мм, а при використанні редукційного стану труб діаметром 42 - 114 мм; лінія пресування з горизонтальним пресом зусиллям 20МН для виробництва труб розмірами 60-114x4-10 мм та відділення обробки труб.

Склад обладнання лінії з пресом зусиллям 20 МН має деякі зміни порівняно з пресовою лінією 55 МН: відсутня кільцева піч, а нагрів перед прошивкою здійснюється в індукційних установках; замість редукційного встановлено правильний стан, а також відсутня підігрівальна піч із крокуючими балками.

Гарячий переділ труб закінчується ділянкою хімічної обробки, що складається з двох відділень - для обробки труб із вуглецевих сталей та для обробки труб із корозійностійких сталей.

У цеху встановлені три потокові лінії обробки та контролю якості труб: дві лінії для обробки труб діаметром 43 – 133 мм та одна лінія для обробки труб діаметром 50 – 245 мм. У складі кожної лінії є наступне обладнання: правильний шестивалковий стан, два трубовідрізні верстати для обрізання кінців труб; установка для зняття зовнішньої фаски та торцювання кінців; встановлення продування труб від окалини; лінія неруйнівного контролю якості труб виявлення поперечних зовнішніх дефектів і перевірки відповідності марки стали; ультразвукова установка для виявлення поздовжніх та поперечних дефектів; встановлення візуального контролю якості поверхні, геометричних розмірів труб та стилоскопування; встановлення для вимірювання довжини труб.

ТПЦ-2 виробляє гарячепресовані труби, призначені для: загального призначення, машинобудування з подальшою механічною обробкою, нафтохімічної промисловості, парових котлів та трубопроводів, роботи в сірководневому середовищі, газопроводів газліфтних систем та облаштування газових родовищ, атомних електростанцій, роботи в корозійних високих температурах та ін. Для виробництва труб у ТПЦ-2 використовується заготівля круглого перерізу діаметром від 145мм до 360мм виробництва ЕСПЦ та покупна заготівля виробництва ВАТ «Волгоградського металургійного заводу «Червоний Жовтень», Северсталь, Запорізький завод спеціальних сталей та інших виробників.

Малюнок 2. Технологічна схема виробництва труб лінії пресування з горизонтальним пресом зусиллям 55МН.

Малюнок 3. Технологічна схема виробництва труб лінії пресування з горизонтальним пресом зусиллям 20МН.

1.3 Трубопрокатний цех із ТПА 159-426

Технологія та обладнання дозволяє виробляти до 1,2 млн. тонн гарячекатаних труб на рік.

Малюнок 4. Технологічна схема виробництва труб ТПЦ-3.

Основне обладнання:

піч з крокуючими балками для нагрівання заготівлі

стан прес-валкової прошивки

стан-елонгатор

безперервний стан ТПА159-426 з безперервно утримуваною оправкою

калібрувальний стан

лінії обробки обсадних та нафтопровідних труб

Після прокатки труб на ТПА 159-426, охолодження, обрізки та правки

труби проходять неруйнівний контроль геометричних розмірів. Далі труби поплавочно - магнітним краном укладаються в контейнери та

надходять на проміжний склад, звідки в залежності від призначення,

надходять у відділення обробки. ТПЦ-3 виробляє сталеві гарячекатані труби діаметром від 159мм до 426мм із товщиною від 8мм до 35мм. Труби призначені для загального призначення, що застосовуються як обсадні та насосно-компресорні труби для свердловин, газопроводів газліфтних систем та облаштування газових родовищ, котельних установок і трубопроводів, будівництва, капітального ремонту та реконструкції підводних переходів.

Для виробництва труб у ТПЦ-3 використовується заготівля квадратного.

перерізу розмірів від 240мм до 360мм виробництва ЕСПЦ.

1.4 Трубоелектрозварювальний цех (ТЕСЦ)

Досягнута потужність – 500 тис. тонн зварних труб з антикорозійним покриттям на рік.

Основне обладнання:

трубоелектрозварювальні стани автоматичного зварювання труб під шаром

флюсу, для виробництва труб діаметром 530-1420 мм

трубоелектрозварювальний стан автоматичного зварювання труб під шаром

флюсу, для виробництва труб діаметром 1420-2520 мм

ділянка об'ємної термообробки труб

піч для нагрівання труб під загартування,

відпускна піч

лінія оздоблення труб.

Потужність – 100 тис. тонн покритих труб діаметром 102-1020 мм.

У 1976р. у цеху вперше в країні було освоєно випуск труб для будівництва газо-, нафтопроводів з антикорозійним покриттям на основі епоксидних порошків. Технологічний потік виробництва цих труб складається з наступних операцій: очищення поверхні щітками та голкофрезами від окалини; дробоструминної обробки; нагрівання труб до температури 400°С у газовій секційній печі, нанесення на поверхню

антикорозійного покриття з епоксидного порошку завтовшки 300 - 500

мкм; 30-хвилин витримки в термостаті з ланцюговим транспортером для забезпечення полімеризації при температурі 150 - 200°С; контролю діелектричної суцільності покриття; контролю адгезії та товщини покриття; ремонту дефектних ділянок труб

Після цього на готові труби наносять додаткове маркування та

надягають захисні гумові кільця для запобігання пошкодженню

покриття під час транспортування. Термін служби труб з антикорозійним

покриттям у 2 - 3 рази вище звичайних.

ТЕСЦ виготовляє спіральношовні сталеві труби діаметром від

530мм до 2520мм із товщиною від 6мм до 25мм. У цеху є ділянка термічної обробки труб та ділянка дві ділянки нанесення на трубу

антикорозійного покриття. Труби великого діаметру призначені для:

загального призначення, магістральних газонафтопроводів, трубопроводів

атомних електростанцій.

Для виробництва труб у ТЕСЦ використовується штрипс шириною від 1050мм до 1660мм та лист шириною 2650мм. Постачальниками металу є

Магнітогорський металургійний комбінат, металургійний комбінат Азовсталь, металургійний комбінат Северсталь, Новолипецький металургійний комбінат та інші виробники. Крім того, метал

Рисунок 5. Технологічна схема зварювання труб діаметром 530-1420мм

із рулонного прокату.

Малюнок 6. Технологічна схема зварювання труб діаметром 1420-2520мм із листової сталі.

1.1.5 Трубопрокатний цех з ТПА 200

Потужність – 225,5 тис. тонн гарячекатаних труб на рік.

Основне обладнання:

дві кільцеві печі для нагрівання заготівлі;

прошивний стан;

два тривалкові розкочувальні стани ТПА-200 з довгою плаваючою оправкою;

дві печі з крокуючими балками для підігріву труб;

два тривалкові калібрувальні стани;

лінії обробки підшипникових труб та труб загального призначення.

ТПЦ-1 виробляє сталеві гарячекатані труби діаметром від 57мм до 245мм з товщиною від 6мм до 50мм, призначених для: загального призначення, підшипникової галузі, машинобудування з подальшою механічною обробкою, авіаційної техніки, котельних установок і трубопроводів, газопроводів газлі

Для виробництва труб у ТПЦ-1 використовується заготівля круглого перерізу діаметром від 90мм до 260мм виробництва ЕСПЦ та покупна заготівля виробництва ВАТ «Волгоградського металургійного заводу «Червоний Жовтень», Оскольського металургійного комбінату та інших виробників.

Малюнок 7. Технологічна схема виробництва труб ТПЦ-1.

2 Короткий опис стану ТПА-200

Трубопрокатний агрегат 200 Волзького трубного заводу перед призначений для випуску безшовних гарячекатаних труб підвищеної точності розмірами DTхST = 70...203x9...50 мм наступного сорту мента: загального призначення DTxST = 73...203x9...50 мм з вуглецю тих та середньолегованих марок сталі, підшипникові труби DTxST = 70,4...171x7...21 мм зі сталі марок ШХ15, ШХ15СГ, ШХ15Ш, ШХ15В.

До складу цеху входять трубопрокатний агрегат 70-200 з тривалом. ковим станом, лінія обробки труб загального призначення, ділянка від делки підшипникових труб, чотири роликові печі для проведення ня сфероїдизуючого відпалу підшипникових труб, ділянка з готування технологічного інструменту.

Основне обладнання:

кільцеві печі для нагрівання заготівлі;

прошивний стан;

трубопрокатний агрегат Асселя з тривалковим станом ТПА-200 з довгою плаваючою оправкою;

піч із крокуючими балками для підігріву труб;

тривалковий калібрувальний стан;

Ти клітьової редукційно-калібровочний стан;

роликові печі для відпустки та відпалу труб;

лінії обробки підшипникових труб та труб загального призначення;

ділянку консерваційного покриття труб.

Валки; 2-Оправлення; 3-Труба,

Ступінь тонкостінності сортаменту труб, що виробляється на установках даного типу, визначає тривалковий розкотний стан. Тому останнім часом у технічно розвинених країнах велика увага приділялася та приділяється вдосконаленню технології прокатки та конструкцій традиційних тривалкових розкочувальних станів, а також створенню нових процесів із забезпеченням можливості виробництва високоточних тонкостінних гарячекатаних труб.

3 Обґрунтування розширення сортаменту вироблених труб

Потужності трубних заводів з випуску безшовних труб для нафтогазової промисловості та машинобудування в даний час задіяні не на повне та подальше збільшення обсягів їх виробництва, можливе за умови додаткового введення обладнання або модернізації існуючого обладнання.

ТПА-200 - трубопрокатний агрегат з тривалковим станом розкочування. Відмінною особливістю даного агрегату є наявність двох ліній розкочування гільз, які отримують на прошивному стані. Це дозволяє значно збільшити продуктивність стану. Трубопрокатний стан ТПА-200 знаходиться в ТВЦ-1 ВАТ «ВТЗ».

ТПЦ-1 виробляє сталеві гарячекатані труби діаметром від 70мм до 203мм з товщиною від 9мм до 50мм, призначених для: загального призначення, підшипникової галузі, машинобудування з подальшою механічною обробкою, авіаційної техніки, котельних установок і трубопроводів, газопроводів газліфт.

Обладнання цеху дозволяє проводити труби нестандартних розмірів, труби зі зміщеними допусками за геометричними розмірами, особливо товстостінні труби, труби з підвищеною точністю по товщині стінки. Є можливість обточування труб із зовнішньої поверхні.

ТПА з тривалковим станом розкочують застосовують для виробництва товстостінних труб, що використовуються в машинобудуванні з відношенням діаметра до товщини стінки (D/S) менше 12.

Незважаючи на різні спроби розширення можливостей станів ТПА 200 і аналогічних вітчизняних трубопрокатних агрегатах отримувати тонкостінні труби на них не вдавалося, так як при прокатці кінців труб (особливо задніх) в тривалкових станах розвивається інтенсивна поперечна деформація і утворюються трикутні кінцеві розтруби, не дозволяючи труб із ставленням діаметра до товщини стінки понад 12.

Основна особливість ТПА з тривалковим раскатним станом - отримання необхідної товщини стінки готових труб в основному на розкочному стані, а зовнішнього діаметра на редукційному та калібрувальному. Кожен із цих розмірів може незалежно змінюватися, забезпечуючи необхідне поєднання діаметра та товщини стінки.

Рисунок 8. Освіта розтрубу під час прокатування

Малюнок 9. Затікання металу між валками. - Конус захвату; II-гребінь; III-Розкатна ділянка; Вихідна ділянка;

Валки; 2-Оправлення; 3-Труба,

Ступінь тонкостінності сортаменту труб, що виробляється на установках даного типу, визначає тривалковий розкотний стан. Тому останнім часом у технічно розвинених країнах велика увага приділялася та приділяється вдосконаленню технології прокатки та конструкцій традиційних тривалкових розкочувальних станів, а також створенню нових процесів із забезпеченням можливості виробництва високоточних тонкостінних гарячекатаних труб.

Застосування в агрегатах тривалкових розкочувальних станів вносить певні обмеження в сортамент - на цих агрегатах можна отримувати тільки товстостінні труби з ставленням діаметра до товщини стінки D/S ≤ 12. І хоча робляться різні спроби розширити їх можливості в тому відношенні, все ж таки отримувати тонкостінні труби поки що не вдається, оскільки в цьому випадку при прокатці кінців труб розвивається поперечна деформація і утворюються кінцеві кінцеві розтруби, що не дозволяють нормально здійснювати прокатку. Можливі різні шляхи вирішення проблеми кінцевих розтрубів: розкочування гільз на малих кутах подачі, застосування спеціальних калібрування валків розкочного стану, зменшення товщини стінки гільзи та інші. На практиці потонання стінки гільзи проводиться за рахунок зведення валків при прокатуванні заготовки або за рахунок зміни положення оправлення в осередку деформації. Переміщення валків у процесі прокатки є менш переважним через конструктивну складність і підвищений зношування поверхонь, що сполучаються, ліжка кліті і барабана з валком.

Для прокатки тонкостінних труб з використанням вільно плаваючої довгої оправки французька фірма «Dujardin-Montbard-Somcnor» розробила конструкцію кліті тривалкового розкочування (кліть «Трансваль»), обладнаної спеціальними механізмами для здійснення процесу зі змінним кутом подачі та зміною вихідних розмірів калі. Прокатка кінцевих ділянок тонкостінних труб у кліті даної конструкції здійснюється за технологією, що передбачає зміну кутів подачі до мінімальних значень з одночасним розведенням валків для утворення кінцевих потовщень.

В даний час за кордоном працює кілька трубопрокатних агрегатів з тривалковими станами типу «Трансваль». Один із них експлуатується на заводі фірми "Babcock and Wilcox Co." у м. Емпріджі (США).

Тривалковий розкатний стан типу «Трансваль» встановлений паралельно безперервному довгооправочному стану та призначений для виробництва високоточних труб з D/S від 4,5 до 15. При цьому для здійснення прокатки найбільш тонкостінної частини сортаменту передбачено автоматичну зміну кутів подачі, а також розмірів калібру, щоб при формуванні передньої кінцевої ділянки труби відношення D/S на ньому не перевищувало 10, а задньої кінцевої ділянки - 8.

На заводі фірми «Falck» у м. Мілані (Італія) введено в експлуатацію трубопрокатний агрегат з тривалковим станом «Трансваль» для виробництва труб з підшипникових і легованих марок сталей діаметром 60-70 мм з D/S =4-17.

На заводі фірми «Tubesex» в Більбао (Іспанія) експлуатується трубопрокатний агрегат з тривалковим станом «Трансваль», призначений для виробництва редукованих гарячекатаних труб діаметром 21-64 з товщиною стінки 2,2-10 мм. При цьому безпосередньо після тривалкового розкочування прокатують труби діаметром 72 мм, довжиною до 14 м і ставленням D/S<18.

На тривалкових розкочувальних станах «Трансваль» стійко отримують труби з відношенням розмірів діаметра до стінки не більше 15, використовують в основному вільно плаваючу оправку.

У зарубіжній практиці застосовують ТПА, в яких розкочування відбувається у двовалкових станах гвинтової прокатки з напрямними дисками (стани Дішера). Однак застосування станів Дішера обмежено насамперед через складність конструкції робочої кліті, схема робочої кліті зображена на малюнку 8. Крім того, знижується маневреність агрегату, так як для прокатки труб різного діаметра потрібен певний профіль дисків, що призводить до додаткових витрат часу на перевалку .

Малюнок 10 - Схема робочої кліті розкатного стану з дисковими проводками

Робочі валки; 2 – приводні диски; 3 - привод дисків

Конструкція розкочувального стану Дишера не відрізняється від конструкції прошивного стану з дисковими проводками. На вхідній стороні табору розташований жолоб та виштовхувач для завдання довгої оправки в гільзу та подачі гільзи з оправкою в робочі валки. На вихідному боці табору є рольганг для приймання труби на оправці.

У стані Дишера розкочування труби здійснюється на довгій оправці, що рухається разом з трубою вздовж осі прокатки. Дискові проводки 2 сприяють прискоренню процесу прокатки, більшої витяжки, більш тонкої стінки, підвищенню точності труб. Потужність головного приводу при прокатуванні труб діаметром до 200 мм становить 1470 кВт, а двигуна для обертання дисків – 650 кВт. Цей стан більш енергоємний, ніж тривалковий розкатний стан.

Основна перевага агрегатів зі станами Дішера – можливість розкочування труб із ставленням діаметра до товщини стінки D0/S0 до 35.

Коефіцієнт витяжки в стані Дішера дещо менше, ніж у тривалковому стані розкоту: μ= 1,2-1,5 при розкочуванні товстостінних і μ = 2,2-2,8 при розкочуванні тонкостінних труб.

Пропонується провести реконструкцію однієї з ліній, замінивши тривалковий розкатний стан безперервними клітями PQF, які будуть виробляти тонкостінні труби загального призначення.

Метод безперервної прокатки в тривалковій кліті послідовно просувався фірмою SMS Demag Innse ринку вже з початку 90-х років XX століття. Переваги процесу були очевидними, оскільки вже на редукційно-розтяжній ділянці заміна двовалкових клітей на тривалкові призвела до суттєвого покращення якості безшовних труб. Устаткування PQF розташоване дуже компактно, що істотно скорочує час прокатки від прошивного стану до прокатки на оправці, що призводить до мінімальної втрати температури на порожнистій заготовці. У той же час, завдяки попередньому встановленню заготівлі на основну лінію прокатки, пустотілу заготівлю можна катати за дуже максимально короткий час, який скорочує час контактного охолодження внутрішньої поверхні гільзи та поверхні оправлення. При тривалковій конструкції кліті нерівномірна деформація перерізу зводиться до мінімуму при одночасному забезпеченні точності геометричного розміру труби, що призводить до зниження втрат при обрізанні кінця труби, усунення дефектів якості, що викликаються загальноприйнятими станами для прокатки на оправці, скорочення коефіцієнта отвору, увігнутості і нерівності. Також при використанні тривалкової конструкції кліті у поєднанні з одним приводом, гідравлічним натискним пристроєм та автономним пристроєм для калібрування калібру для контролю точності калібру на прокатному стані завжди можна підтримувати високу точність введення та регулювання заданих значень, що забезпечує стабільність контролю всього процесу прокатки та якості продукції. Стан складається з п'яти тривалкових клітей та є компактним станом для прокатки на оправці. Для кожної кліті є окремий натискний гідравлічний пристрій, який діє на центральну лінію валка і позиціонує його. Валки з'єднуються з кліттю за допомогою хитної консолі, який у порівнянні з тривалковими клітями іншої конструкції простіший за конструкцією та в експлуатації, більш зручний для регулювання, а регулювання більш ефективне. Порівняно з поширеною двовалковою конструкцією, тривалковий калібр більш круглий, що відіграє велику роль у деформації труби. Стан для прокатки на оправці з тривалковими клітками оснащений системами HCCS та PSS для контролю технологічного процесу. Система HCCS використовується для контролю дій натискного гідравлічного пристрою стану, щоб проконтролювати зазор між валками. Крім того, контроль та розрахунок технологічних даних допомагає здійснити такі функції як компенсація температури, контролю удару при врізанні, відкидання переднього та заднього кінця. За допомогою системи PSS здійснюється розрахунок технологічних значень, в той же час завдяки отриманню та візуалізації сигналів про прокатне зусилля, є можливість спостереження, аналізу та архівування даних по кожній трубі під час процесу прокатки. Вся лінія гарячої прокатки оснащена численними вбудованими пристроями для контролю всього виробничого процесу, особливо спеціальними приладами для вимірювання температури, товщини стінки, зовнішнього діаметра та довжини, встановленими на виході з витяжного та редукційного стану. Результати таких вимірів відправляються назад через систему на головний комп'ютер стану PQF та редукційного стану для регулювання натискної системи та швидкості прокатки, щоб отримати оптимальну якість труби.

Прокатку труб на безперервному стані ведуть на плаваючій оправці, хоча відомі агрегати, в яких застосовують оправку, що утримується, але так як максимальна довжина готових труб не перевищує 12 м через особливості холодильної камери, то застосовується плаваюча оправлення. Така оправка значно коротша, але стійкість її нижча. У зв'язку з тим, що продуктивність агрегату при використанні утримуваної оправки помітно нижче, вона не отримала розповсюдження, не дивлячись на те, що не потребує виправодавця.

Редукційно-калібрувальний 12-ти клітьовий стан дозволяє суттєво розширити сортамент. Редукування відбувається без підпору і без натягу, за рахунок зусилля, що тягне, створюваного обертовими валками клітей. Величина обтискання залежить від кількості клітей, встановлених у таборі. Одночасно в таборі може бути встановлено 12 клітей, Редукційно-калібрувальний стан дозволяє працювати з високою продуктивністю при прокаті труб одного діаметра, однак при переході на інший розмір діаметра потрібна перевалка групи клітей, або всіх клітей, що знижує продуктивність ТПА 50 ÷ 200. мінімальна кількість клітей - 6. Сумарний обтиск в РКС зазвичай не перевищує 20%, приватне обтиснення в одній кліті становить 2,8%. При редукуванні тонкостінних труб спостерігається збільшення їхньої рознесеності, при редукуванні товстостінних труб відбувається гранення внутрішнього діаметра, що прагне формою до квадрата. Останній дефект можна усунути, знизивши приватне обтискання до 1,5%. Загальне сумарне обтиснення в редукційно-калібрувальному стані зазвичай не перевищує 20%. Останні два калібру валків призначені для отримання зовнішнього профілю труби, що відповідає готовому розміру, а невелика овальність труб усувається в калібрувальному стані гвинтової прокатки.

2. Техніка виробництва

1 Вихідна заготівля

На Волзькому трубному заводі використовується гарячекатана заготовка квадратного та круглого перерізу з вуглецевих та легованих сталей зі спеціальними властивостями, призначена для виготовлення труб, сортового прокату та спеціальних виробів.

Трубна заготівля повинна мати точні розміри. Недотримання розмірів викликає збільшення шлюбу під час виробництва труб. Значне відхилення зовнішнього діаметра заготовки в порівнянні з номінальним значенням або велика овальність призводять до погіршення умов захоплення заготовки валками прошивного стану. Відхилення по діаметру, що допускаються для круглої заготівлі, коливаються від 1,8% для виробництва труб діаметром менше 90 мм і до 3% для труб діаметром Dт< 220 мм.

Трубну заготівлю, що надходить у трубопрокатний цех довжиною від 5м до 9м, укладають у штабелі з поділом по марках сталі, розмірам та плавкам.

Таблиця 1.Марки сталі для трубних заготовок

Марка сталиДіаметрРозміри, ммДокументаціяДопустимі відхиленняДовжина10,20,30,40,45 ГОСТ 1050-88 36Г2С, Д.ОСТ14-21-77 20Х, 35Х, 40Х, 40ХН, 30ХГСА, 5 +1,2 - 22000-6000ОСТ 14-21-77 Заготовка трубна з вуглецевих, низьколегованих та легованих сталей. Технічні вимоги.160 170 180 190+1,5 -2,5200 210±2,5230 250 270±1,5

Таблиця 2. Хімічний склад стали

Марка сталиМасова частка елементів, %вуглецьокремніюмарганцюхрому, не більше350,32-0,400,17-0,370,50-0,800,25400,37-0,450,17-0,370,50-0,800,25450,00-00 ,25500,47-0,550,17-0,370,50-0,800,2555 15Х 15ХА 20Х 30ХРА 40Х 45Х0,52-0,60 0,12-0,18 0,12-0,17 0,1 ,27-0,33 0,36-,44 0,41-0,490,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0,37 0,17-0, 37 0,17-0,37 0,17-0,370,50-0,80 0,40-0,70 0,40-0,70 0,50-0,80 0,50-0,80 0,50 -0,80 0,50-0,800,25 1 1 1 1,3 1,1 1,1

2 Сортамент до та після реконструкції

Таблиця 3. Сортамент труб до реконструкції

Зовнішній діаметр, мм. 1-70,070,1-80,080,1-90,090,1-100,0100,1-110,0110,1-120,0120,1-130,0130,0-140,0140,1-150,0150,1- 160,0160,1-170,0170,1-180,0

В результаті заміни тривалкового розкочного стану на безперервні кліті PQF у поєднанні з редукційно-калібрувальним станом розширився сортамент продукції, що випускається.

Таблиця 4. Сортамент труб після реконструкції

Зовнішній діаметр, мм. 140,0140,1-150,0150,1-160,0160,1-170,0170,1-180,0180,1-190,0190,1-200,0200,1-210,0

До реконструкціїПісля реконструкції

Таблиця 4. Технічні вимоги міжнародних стандартів щодо точності труб по зовнішньому діаметру

Діапазон сортаменту, дюйм API 5CT API 5DAPI 5LASTM A53ASTM A106DIN 17121DIN 1629DIN 1630DIN 17175 2⅜ - 4½ ±0,79мм±0,75%±1%±0,79мм±1%±1%±1%±0,75% 4½ - 8 +1/-0,5%±0,75%±1%+1,59/-0,79мм±1%±1%±1%±0,9%>8->12+1/-0, 5%±0,75%±1%+2,38/-0,79мм±1%±1%±1%±0,9%12 - 18+1/-0,5%±0,75%± 1%+2,38/-0,79мм± 1%± 1%± 1%± 1%

Таблиця 5. Граничні відхилення по зовнішньому діаметру та товщині стінки труб

Зовнішній діаметр, мм Граничні відхилення для труб точності виготовлення Підвищеної звичайної До 50 включ.±0,5 мм±0,5 ммСв. 50 до 219 ±0,8%±1,0%219±1,0%±1,25%

Таблиця 6. Граничні відхилення товщини стінки

Зовнішній діаметр, мм Товщина стінки, мм Граничні відхилення по товщині стінки труб точності виготовлення, % підвищеної звичайної До 219До 15 включ.±12,5 +12,5 -15,0Св. 15 до 30+10,0 -12,5±12,530 та вище ±10,0+10,0 -12,5

3 Устаткування для виробництва труб на ТПА 200

3.1 Прес холодної ламки

На заготівлі, що задається в прес, плазмотрон робиться надріз шириною 4 -10 мм і глибиною до 20 мм, з подальшим охолодженням водою вогнища ломки. Надріз повинен бути на боці протилежної призмі.

Контроль надрізу проводиться візуально.

Таблиця 7. Технічна характеристика преса поділу штанг

ТипГоризонтальний, гідравлічний, чотириколоннийНомінальне зусилля630 тПродуктивність пресаДо 230 зламів на годинуРозміри використовуваних заготовокДіаметр90-260 ммДовжина штангОт 3300 мм до 12000 ммДовжина одержуваних заготовок після 10 00 кгМежа міцності використовуваного металуВід 50 кгс/мм2 до 100 кгс/мм2

Після розкрою заготівля по напрямних рольгангам надходить на

пристрій завантаження заготовок у піч.

3.2 Кільцева піч

Кільцева піч - це промислова піч, у якій нагрівання виробів

відбувається на кільцевому обертовому поді. Кільцеві печі застосовують

головним чином для нагрівання заготовок при прокатуванні труб та для термічної

обробки металевих виробів

Перед прошивкою вихідна заготовка нагріваються в кільцевих печах з

обертовим подом. У цих печах завдяки всебічному нагріванню

заготовок дещо знижується питома тривалість процесу нагрівання та порівняння з методичними печами, де нагрівання заготовок йде в

переважно з боку склепіння печі. Продуктивність кільцевих печей

досягає 75 т/год. Максимальна температура нагріву 1250-1300°.

Пекти має форму замкнутого порожнистого кільця, що утворюється внутрішньою і зовнішньою стінками, склепінням і подом.

Пекти розділена на чотири зони: підігрівальну, нагрівальну,

зварювальну та томильну. У деяких випадках третю зону поділяють ще на дві

частини. Завдяки обертанню пода заготовка переміщається від вікна завантаження до

вікно видачі. Вона проходить шлях, що відповідає повороту подини на кут 330 ... 340 °, так як вікна завантаження і розвантаження розташовані близько один до одного.

Швидкість обертання подини, температурний режим по зонах печі та

температура нагріву заготовки встановлюються відповідно до вимог технологічної інструкції з нагрівання.

Завантаження і вивантаження заготовки здійснюється двома спеціальними машинами (шаржир-машинами) однакової конструкції, вони є візком, що несе довгий «хобот» з кліщами на передньому кінці.

Таблиця 8. Технічна характеристика кільцевої печі.

Тип печіКільцева з обертовим подомЗовнішній діаметр, мм25450Внутрішній діаметр, мм14550Ширина пода, мм4180Висота робочого простору, мм1740Продуктивність, шт/год10-30Одночасне завантаження, штНе менше 84 (1 ряд)2 5Потужність печі, Гкал/ ч4,549-13,965ККД печі, %35,87-45,5Максимальна маса садки250тКут між осями завантаження та вивантаження24 град

прошивки.

2.3.3 Прошивний стан гвинтової прокатки

Прошивний стан - це трубопрокатний стан, призначений для

отримання із суцільної заготовки або зливка товстостінної порожнистої гільзи

методом поперечно-гвинтової прокатки. Прошивка заготовки на прошивному

таборі - це перший етап отримання безшовних труб.

Устаткування для зацентрування трубної заготовки:

Для зменшення рознесеності переднього кінця гільзи та поліпшення умов захоплення заготовки валками прошивного стану застосовується центрування заготовки. Центрівка переднього торця заготівлі здійснюється у гарячому стані пневматичним зацентровщиком. Центрівка заготовки здійснюється одним ударом бойка з великою швидкістю, що забезпечує отримання отвору в торці заготовки діаметром до 30 мм і глибиною до 35 мм.

Така конструкція дозволяє при широкому сортаменті заготовок діаметром точно і автоматично поєднувати їх вісь з поздовжньою віссю пневматичної гармати, так як центрувальник при захопленні чергової заготовки своїми кулачками здійснює одночасно підйом важелів викидувача, а ці важелі піднімають з роликів заготовку, виводячи. Після операції зацентрування заготовка виштовхується з важільного центрувальника штовхачем, закріпленим на стовбурі пневмогармати, завдяки чому повністю виключається застрягання бойка пневмогармати в металі заготовки. Все це забезпечує високу точність зацентрування, достатню швидкодію механізму та дозволяє скоротити час при переходах на прокатку заготовок іншого діаметра.

Таблиця 9. Технічна характеристика зацентровика заготівлі

Діаметр заготовки90-250 ммХід ударника3.2 МЗусилля зацентровки800кНЧас операції зацентровки7 сШвидкість подачі заготовки до зацентровщика0,5 м/сТиск охолоджувальної води0,2-0,3 МПаГідроциліндри затискача заготовки 100х2 1001 шт

Пристрій для зацентрування заготовок містить підвідний рольганг 1, викидач 2 з вбудованими важелями 3 між роликами рольганга і пневматичну1 гармату 4. Між рольгангом і 62 пневматичною гарматою розміщений триважільний центрувальник з консольними роликами 5. На осі 6 . під ближнім до центрувальника важелем 8 викидачі. На стволі 9 пневмогармати 4 паралельно осі закріплений штовхач 10, що представляє собою пневмоциліндр 11, на штоку якого встановлений упор 12, цей упор розміщений в прорізі шайби 13 ствола 9 пневмогармати. Особливістю конструкції центрувальника полягає в тому, що центруючі ролики 5 виконані консольно із зовнішнього боку корпусу 14. Це дозволяє затискати заготовку безпосередньо біля її торця, завдяки чому досягається висока точність центрування.

Робота зацентрувальника даної конструкції здійснюється в такий спосіб. Заготівля по рольгангу 1 подається до пневматичної гармати 4 до упору шайбу 13. При включенні пневмоциліндра 15 важелі 16 центрувальника зводяться для затискання заготовки. Одночасно з рухом важелів 16 центрувальника, повертається кулачок 7, який, впливаючи на один з важелів 5 викидувача 2, піднімає їх разом з заготівлею над роликами рольганга 1 до суміщення осі заготівлі з віссю бойка 17. При включенні пневмоп вибивається отвір. У той же час подається повітря в пневмоциліндр 11. Як тільки відбудеться зацентрування заготовки, розкриваються важелі 16 центрувальника і заготовка штовхачем 10 викидається за його межі на рольганг 1. Потім зацентрована заготовка викидається до прошивного стану, а механізм подається чергова заготовка і цикл.

2.3.4 Устаткування вхідної сторони

Основним обладнанням вхідної сторони прошивного стану є передній стіл, на який під час прокатки впливає температура, вода, окалина і знакозмінні ударні навантаження, що виникають в результаті ударів заднього кінця заготовки, що швидко обертається. Конструкція столу ТПА 50-200 має такі особливості: підйом та опускання приймального жолоба для суміщення осі заготівлі з віссю прошивки здійснюється шляхом його повороту щодо осі, розташованої на певній відстані від осі прокатки; опорою ринви служать вісь гойдання ринви та подушки ексцентрикового механізму; стіл забезпечений механізмом викидання заготовок із жолоба, які з якихось причин не прокатали на таборі.

На малюнку 11 показана така конструкція столу, який складається з масивного жолоба зі змінними чавунними вставками 2, осі гойдання, механізму регулювання ринви по висоті, механізму відкривання проводок та механізму викидання заготовок. Жолоб спирається на подушки 4, закріплені на ексцентриках 5, які вільно повертаються щодо подушок. Ексцентрики розміщені на валу б, що спирається через втулки і підшипники ковзання на стійку 8, що є опорою і для осі 3 гойдання жолоба 1. Обертання ексцентриків при зміні висоти жолоба здійснюється через опорний вал 6 від приводу, що складається з конічно-циліндричного редуктора . Для усунення вібрацій жолоба при роботі стану подушка знизу притискається до жолоба за допомогою планок 12, а для полегшення переміщення жолоба щодо подушок при повороті ексцентрика до подушок прикріплені бронзові прокладки 13. Механізми відкривання проводок і викидання непрокатаних жолобі. Приводом цих механізмів є пневмоциліндри. Перевагою розробленої конструкції є її висока жорсткість та компактність.

Малюнок 11. Передній стіл з ексцентриковим механізмом та опорними

подушками прошивного табору ТПА 50-200.

3.5 Кліть прошивного стану

Основним деформуючим інструментом прошивного стану

оправлення та валки, що обертаються в підшипниках, встановлених у станині робочої кліті. Як допоміжний (напрямний) інструмент використовують нерухомі лінійки.

Робочі валки прошивних станів наводяться в обертання електродвигунів постійного або змінного струму. Останнім часом все частіше застосовують двигуни постійного струму, що дозволяють регулювати швидкість прошивки в межах.

Робоча кліть включає два вузли барабанів з валками, вузол станини, механізм відкидання кришки, два механізми встановлення валків, два механізми повороту барабанів, механізм встановлення верхньої лінійки, механізм перехоплення стрижня. Барабани 1 одночасно є і касетами, так як безпосередньо в їх розточках встановлюються і жорстко кріпляться вузли валків 2. Для відкидання кришки 3 станини 4 при перевалці валків 2 в станині встановлені два гідроциліїдра 5, штоки яких шарнірно з'єднані з кришкою для захисту вузол і полегшити поворот і переміщення барабанів, у станині та кришці передбачені напрямні планки, розташовані під кутом 45°. Кожен барабан має механізм осьового переміщення для зміни розчину між валками і механізмом повороту валків на кут подачі. Механізм осьового переміщення включає натискний гвинт 6 з гайкою 7 та привід. У свою чергу, привід виконаний з редуктора черв'ячного 8 і електродвигуна (вони кріпляться до торця станини). Механізм повороту барабана складається з шестерні 9 та механічного приводу, встановленого окремо від кліті. Механізм установки верхньої лінійки, він складається з двох

циліндричних направляючих колон 10, встановлених через втулки в розточках кришки станини. Між собою колони жорстко з'єднані у верхній частині траверсою 11, а нижньою - лінійкотримачем 12. Для переміщення лінійкотримача з колонами і траверсою передбачені два гвинти натискні з гайками. Обертання натискних гвинтів здійснюється колесами черв'ячних редукторів, що мають з гвинтами шліцеве з'єднання. У свою чергу приводом черв'ячних редукторів служить електродвигун.

Таблиця 10. Параметри налаштування прошивного стану

Діаметр заготовки, ммКут подачі валків, град.Окружна швидкість валків, м/cДо 15011,5-135,3-5,6До 16011,5-135,1-5,317011,54,9-5,018011,04,9190 ,54,3-4,62609,53,2-3,6

Рисунок 12. Робоча кліть прошивного табору.

Таблиця 11. Технічна характеристика прошивного табору.

3.6 Обладнання вихідної сторони

На вихідному боці табору проходить велика кількість складних операцій: центрування швидкообертового (більше 1000 об/хв) завзятого стрижня, центрування гільзи, що має під час прокатки обертальний і поступальний рух, сприйняття осьових зусиль прокатки, видача прокатаних гільз зі стану і т.д. На виконання цих операцій встановлюється комплекс устаткування.

Принцип дії вихідної сторони з осьовою видачею гільз полягає в наступному: після закінчення процесу прокатки перша пара роликів видавального пристрою у робочій кліті зводиться на гільзу і переміщає її на невеликій швидкості (до 1,7 м/с) за перший центрувальник. Звільнений таким чином стрижень із оправкою затискається роликами першого центрувальника. Після цього відкривається замок упорно-регулювального механізму і завзята головка швидко відводиться вгору, забезпечуючи вільне переміщення гільзи, яка видатним пристроєм на великій швидкості транспортується в ході прокатки за вихідну сторону. Як тільки закінчиться видача гільзи зі стану, повертається і замикається наполеглива головка, закриваються всі центрувальники і в стан подається чергова заготовка.

Важливе значення має центрування завзятого стрижня. При неправильному центруванні стрижня оправка безперервно переміщається

під час прокатки, внаслідок чого гільза виходить із підвищеною рознесеністю. Крім того, вібрація стрижня посилює вібрацію стану,

що збільшує різниця гільзи, а також ковзання металу і, отже знижує продуктивність стану.

Двоважільний центрувальник містить основу (корпус), шарнірно.

змонтований на підставі нижній з двома роликами та верхній з роликом, тягу шарнірно з'єднуючу нижній та верхній гарчать

забезпечення кінематичного зв'язку всіх трьох центруючих роликів, опору з рамою для закріплення шарнірного пневмоциліндра.

Викидання гільзи здійснюється за допомогою фрикційних роликів, встановлених із двох сторін центрувальників; при цьому кожен ролик наводиться в рух окремим електродвигуном, встановленим на рамі. Для синхронного хитання роликів застосована важільна шарнірна система з тягою. Привід хитання роликів пневматичний і встановлюється на центрователі (вище осі прокатки).

Пристрій для видачі гільз складається з фрикційних роликів, механізму качання роликів та приводу. Механізм хитання роликів має важелі, осі хитання, важільну шарнірну систему, до складу якої входять два важелі, жорстко з'єднані з осями, і тяга. Система важелів і тяги вибираються та встановлюються так, що вісь гільз при їх викиданні роликами практично не зміщується від осі прокатки незалежно від розміру гільз (зміщення не перевищує 1 мм навіть при прокатуванні граничних граничних розмірів). Осі хитання роликів знаходяться в нероз'ємних корпусах, які прикріплені до спеціальних бокових майданчиків центру. Пневмоциліндр качання роликів встановлений на центрователе. Шток пневмоциліндра шарнірно з'єднаний з важелем, жорстко пов'язаним з однією з осей качання роликів.

Конструкція упорно-регулювального механізму має такі особливості:

каретка з наполегливою головкою спирається безпосередньо на станину на

рівні осі прокатки; це дозволяє зробити конструкцію механізму жорсткою та надійною в роботі;

упорна головка забезпечена підшипниковим вузлом, що складається з потужного вбудованого радіально-упорного підшипника;

механізм має невелику кількість рухомих з'єднань, виконаних на підшипниках кочення, що забезпечує високу точність

установки механізму та центрування головки по осі прокатки;

просто та надійно забезпечено захист підшипникового вузла від води.

Осьові зусилля прокатки сприймають натискні гвинти з наполегливими.

гайками. Осьове регулювання каретки з наполегливою головкою також здійснюється через натискні гвинти спеціальним механізмом, який переміщає каретку в направляючі станини.

Механізм переміщення каретки з наполегливою головкою встановлений на

хвостової частини станини.

Каретка в упорно-регулювальному механізмі призначена для

переміщення вздовж осі прокатки завзятої головки з механізмом відмикання

та замикання. Вона виконана литою, має жорстку, коробчатого типу,

конструкцію. До станини каретка притискається через напрямні.

спеціальними планками.

3.7 Робоча кліть тривалкового розкочування

Рисунок 13. Робоча кліть тривалкового стану гвинтової прокатки

Кліть складається з корпусу 1, кришки 2, 3 барабанів, касет з валками 4,

натискних гвинтів 5, натискної гайки та приводів барабана від гідроциліндрів.

Дана кліть оснащена трьома пристроями для розвороту барабанів із робочими валками (рис. 23). Кожен пристрій розвороту барабана має встановлені на станині кліті силові циліндри, що впливають на обмежувачі 3 і 4 і регульовані упори 7 і 8 для обмеження ходу відповідних силових циліндрів 1 і 2. Обмежувальний упор включає натискний гвинт 9 з упорною гайкою 1. Привід натискного гвинта - електромеханічний, що включає черв'ячний редуктор, з'єднаний з зубчастою муфтою електродвигуном. Порожнини силових циліндрів з'єднані з гідросистемою (насосною станцією з гідроакумулятором, трьома розподільниками, трубопроводами високого тиску, що зв'язують порожнини циліндрів системою живлення).

Робочий валок тривалкового розкочувального стану складається з бочки, насадженої на опорний вал 2, цапфи якого встановлені в підшипниках, розміщених попарно в подушках 3 і 4. Між торцями подушок і зовнішніми обоймами опорних підшипників передбачені зазори для вільного переміщення підшипника які кріпляться у барабані. В одній з подушок за радіальними підшипниками встановлена ​​різьбова втулка 5 з внутрішнім буртом, з обох боків якої розміщені наполегливі підшипники, зафіксовані на цапфі гайкою. Втулка фіксується щодо подушки контргайкою. Обидві подушки по глухій посадці без можливості переміщення та повороту встановлюються у розточках барабана. Налаштування гребеня здійснюється різьбовою втулкою – переміщенням її щодо подушки.

Рисунок 14. Робочий валок тривалкового розкочування.

Під час підготовки кліті до роботи упори пристрою для розвороту барабанів необхідно налаштувати наступним чином: одна - на малий кут подачі робочих валків, при якому здійснюється початок та закінчення процесу прокатки труб; другий – на більший, для прокатки основної частини труби. Після налаштування упорів подають рідину гідроциліндр, який розвертає барабан з валком на малий кут подачі. Далі за допомогою механізмів переміщення робочих валків налаштовують калібр валків на потрібний діаметр труб. При цьому гребені робочих валків повинні бути в одній площині.

Як тільки робочі валки захоплять гільзу та прокатають її передній кінець, барабани з робочими валками розгортаються найбільший кут подачі, при якому прокочується основна частина труби.

Закінчення прокатки проводиться на малому куті подачі, навіщо барабан з валками повертають у вихідне положення. Зміна кута подачі в процесі прокатки однієї труби може здійснюватись у ручному та автоматичному режимах.

3.8 Редукційно-калібрувальний стан

Калібрування труб проводиться для остаточного формування

зовнішнього діаметра труб після прокату

Багатоклітьовий безперервний трубопрокатний стан поздовжньої прокатки труб без оправки, призначений для зменшення діаметра труб без зміни або зі зміною товщини стінки та підвищення точності розмірів по діаметру.

Таблиця 12. Технічна характеристика редукційно-калібрувального стану

Діаметр валків450 ммМіжклітинна відстань600 ммПривід валківІндивідуальнийЕлектродвигуни потужністю12 х 250 кВтЧастота обертання електродвигунів0-500-1000 хв-1Передавне число редуктора7,06Кількість працюючих клітей6,макс. робочий крутний момент під час прокатки на кліть230 МН*м

2.4 Обладнання для труб після реконструкції

4.1 Розкочування гільз на безперервному стані PQF

Після видалення окалини готова до прокатки гільза подається маніпулятором на вхідну ділянку безперервного розкатного стану. Процес розкочування чорнової труби на безперервному стані PQF заснований на принципі безперервної прокатки в п'яти 3-х валкових клітях, розташованих під кутом 60 відносно один одного, і циліндричної плаваючої оправки. Рейка штовхає оправлення через порожню заготовку, яка утримується валком і вилкою центрування до початку прокатки в першій кліті безперервного стану.

На початку, гільза подається в чорнову кліть, де відбувається її посадка на оправлення, що необхідно для вирівнювання зовнішнього діаметра та зменшення зазору між її внутрішньою поверхнею та оправкою. Обтискання в першій кліті трохи менше, ніж у другій. При проходженні гільзи з оправленням через кожну наступну кліть безперервного стану відбувається зменшення зовнішнього діаметра і товщини стінки гільзи внаслідок комбінованої дії прокатних валків та оправлення. У другій - забезпечується максимальне обтискання, а в 4 - 5 кліті виконується калібрування чорнової труби.

Малюнок 15. Схема процесу розкочування.

Встановлення валків здійснюється гідравлічними пристроями, що дозволяє здійснювати повний контроль над процесом та регулювання товщини стінки під час прокатки з метою досягнення вищої якості продукції.

Рисунок 16. Поперечний розріз кліті розкочного стану PQF.

Введення гільзи в безперервний стан PQF здійснюється верхнім роликом, що тягне. У процесі розкочування оправка працює на постійній швидкості. Після цього стрижень оправки повертається на вхідну сторону та подається звідти в систему циркуляції.

1. Підготовка заготівлі, візуальний контроль2. Ломка заготовки3. Нагрівання заготовки 4. Центрівка заготівлі5. Прошивка заготовки6. Розкочування гільз на PQF стані 7. Вилучення оправки8. Обрізання кінців9. Підігрів труб у печі 10.Редукування труб11.Охолодження труб12. Термообробка 13. Виправлення труб14. Обрізка кінців15. Контроль якості 16. Різання труб на мірні довжини17. Складування Рисунок 17. Технологічна схема виробництва труб у ТПЦ-1 після реконструкції.

2.5 Особливості конструкції безперервного стану PQF

Агрегат PQF є безперервним станом, що складається з п'яти тривалкових клітей.

Стан PQF включає наступні подружжя ре основних елементів:

прокатні кліті

контейнер прокатних блоків

приводи валків

систему перевалки валків

5.1 Прокатна кліть

Прокатна кліть складається із трьох приводних валків, встановлених у касеті.

Рисунок 18. Загальний вигляд прокатної кліті безперервного стану PQF.

Кожен валок спирається на подушки, закріплені на важільному утримувачі. Важіль повертається на штифті, кріпленому в касеті. Для перевалки змонтована система повертається поза касетою, де подушки від'єднуються від важелів. Тому важелі залишаються завжди встановленими на штифті у касеті.

Малюнок 19. Схема розгорнутих важелів.

Штифтова система дозволяє регулювати зазор між валками та визначає вісь вогнища деформації розкочування. Тому штифт має ту ж функцію, що і система затискання подушок у традиційній двовалковій кліті. Поворот валкового блоку на штифті дозволяє регулювати проміжок між валками на різну товщину труб. Варіант із поворотом валкового блоку на штифтах дозволяє використовувати лише один гідровузол для кожного валка.

Установка осі валків після переточування досягається заміною шайб між подушками валків та важелем для забезпечення правильної радіальної позиції.

Єдиною функцією касети є сприйняття осьових навантажень, у той час як ляющие зусилля підтримуються гідрокапсулами, розміщеними поза касетами в розточках кліті.

Під час прокатки подушки притискаються до стінки касет. Стінка реагує на ці навантаження та передає їх контейнеру через зовнішні кільця контейнера. На вихідному боці кожної касети подушки прослизають до задньої частини стінки суміжної касети.

Малюнок 21. Схема тунельного контейнера.

5.2 Контейнер прокатної кліті

Контейнер має подвійну функцію підтримки та розміщення прокатних клітей та опор оправок та сприйняття зусиль прокатки.

Малюнок 22. Схема контейнера тунельного прокатної кліті.

Прокатна кліть та опорні вузли оправок вводяться у контейнер у вигляді пакета. Валкові вузли з'єднуються один з одним і з плитою, що замикає, скобами. Пакет штовхається до вхідної сторони контейнера за допомогою замикаючої плити.

Структура контейнера складається з кількох плоских кілець, з'єднаних один з одним зварними балками, на яких встановлені гідравлічні вузли з відповідними сервоклапанами для регулювання валків. Контейнер закріплений на фундаменті у вигляді черевиків.

Прокатні вузли затиснуті на опорах усередині контейнера під час прокатки, у той час як вони переміщаються напрямними під час перевалки.

Крім того, у контейнері встановлені такі вузли:

вузли блокування прокатних клітей;

вузли гідравлічного врівноважування подушок валків;

вузли роз'єднання гвинтів та відповідних опор.

Після введення прокатних вузлів у контейнер та їх блокування три валка з'єднуються з приводами через шпинделі. Кожен валок перевіряється в позиції за допомогою гідровузлів через пристрій противаги.

5.3 Приводи валків

Кожен валок прокатних клітей має привід двигуна трифазного струму. До складу приводу входять: двигун, редуктор та шпиндель. Три двигуни трифазного струму однієї прокатної кліті мають регульовану швидкість.

Малюнок 23.

Г ГГТТгГг гт ІХШТГГГГ /ЦК

3 (62), 2011 I IIU

У цій статті є описані різні типи секційних валків, їхні вказівки і невдачі, характерні умови, що є сильним-відновленим умовою в ланцюжку центру, що в результаті висування на валки різних типів є результатом. Besides, в матеріалі directing tool sewing camps is described. Порівнянна характеристика Disher's disks and directing rulers is resulted.

В. В. КЛУБОВИЧ, В. А. ТОМИЛО, БНТУ, В. Е. ІБРАГІМОВ, О. М. МАСЮТІНА, РУП «БМЗ»

УДК 621.774.35

КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ІНСТРУМЕНТА ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ БЕЗШОВНИХ ТРУБНИХ ЗАГОТОВОК

Широкий сортамент труб визначив безліч способів, агрегатів та станів, на яких він реалізується. Причому кожен із способів характеризується найбільш ефективним діапазоном одержуваних труб. Крім того, специфічні вимоги до труб, визначають вибір способу їх виробництва.

Трубне виробництво безперервно вдосконалюється та розвивається, для нього характерні не лише якісне зростання, а й суттєві якісні зміни відповідно до потреб замовників. Розширюється сортамент труб за розмірами і матеріалами, зростає випуск труб зі спеціально обробленими зовнішньою і внутрішньою поверхнями (труби для атомної енергетики, приладобудування), із захисними і гладкими покриттями для магістральних газо- і нафтопроводів і т. д. Для того щоб отримати готову трубу з належними властивостями та якістю, необхідно, щоб було правильно підібрано та розраховано систему калібрів, що забезпечують отримання труби заданого розміру. У свою чергу, калібрування інструменту прошивних станів полягає в правильній побудові профілю валків, оправок і направляючого інструменту та визначенні їх розмірів.

У цій статті надано різні види валків прошивних станів та напрямного.

інструменту, а також наведено їхню порівняльну характеристику.

У прошивних станах використовуються валки наступних типів: бочкоподібні; дискові; грибоподібні та валки з подвійним пережимом.

I. Бочкоподібні валки прошивних станів являють собою два усічені конуси, складені разом великими основами (рис. 1). На таких валках розрізняють три ділянки: вхідний конус І; пережим т; вихідний конус р.

На вхідній ділянці відбувається підготовка металу до прошивки. Пережим призначений для згладжування переходу від конуса вхідного до вихідного. Вихідний конус виконує поперечне розкочування вже прошитої труби.

Бочкоподібні валки класифікуються залежно від довжини вхідного та вихідного конусів.

1. Валки першого типу мають однакову довжину вхідного та вихідного конуса (рис. 2). Якщо довжина вхідного конуса не забезпечує необхідної якості та розмірів гільз, то застосовують валки другого типу.

2. У валках другого типу вхідний конус коротший від вихідного (рис. 3).

3. У валках третього типу є два вхідні конуси, перший відповідає за покращення умов захоплення, другий скорочує довжину вогнища деформації, що призводить до зниження дефектів на зовнішній

Мал. 1. Бочкоподібний валок прошивного табору

Мал. 2. Бочкоподібний валок прошивного стану першого типу

юті г міміігггг:гт

Мал. 3. Бочкоподібний валок прошивного стану другого типу

Мал. 4. Бочкоподібний валок прошивного стану третього типу

і внутрішній поверхнях гільзи, тому такі валки застосовують при прокатці заготовок, які відрізняються діаметром незначно (рис. 4).

Розглядаючи осьову зону металу в осередку деформації при прошивці, слід зазначити, що схема напружено-деформованого стану тут різноіменна, так як з боку валків діють сили стиснення, а з боку дисків Ді-шера або напрямних лінійок, а також з боку прошивки - сили розтягування . Така схема не є бажаною, оскільки може викликати руйнування металу, якщо буде досягнуто критичного обтискання. Зрештою, відбудеться повне використання запасу пластичності, і утворюються макроруйнування, а це призводить до утворення дефектів на внутрішній стороні труби. Тому важлива умова прошивки не лише створення сприятливої ​​схеми напружено-деформованого стану при деформації металу та оптимальне співвідношення поперечної та поздовжньої деформації, що значно впливає на можливість руйнування у центральній зоні заготівлі, а також підвищення значення критичного обтиснення.

Підвищити критичне обтискання можна за рахунок зміни звичайної схеми напружено-деформованого стану (по двох осях - розтягування і по одній осі - стиск) на нову (по двох осях - стиск та по одній осі - розтяг). Така зміна схеми напруженого стану може бути отримана, якщо змінити ковзання і створити додаткові сили, що підпирають. Це можна втілити, якщо на шляху перебігу металу в осередку деформації на валках виконати гребені, кото-

Мал. 5. Пазове калібрування валків

ри будуть створювати додатковий опір течії металу, а це у свою чергу призведе до зміни схеми напруженого стану металу в осередку деформації.

Зроблені висновки лягли в основу нових типів калібрування валків прошивних станів.

1. Пазове калібрування (рис. 5) характеризується тим, що на валках створюють гребені змінної висоти та пази змінної ширини. Кут нахилу гребеня до осі валка дорівнює 0 °. Гребені розташовані по всій утворюючій валка, що призводить до зменшення розтягуючої напруги і в результаті схема стає близькою до схеми з двома напругою, що стискає і одним розтягує, а це в свою чергу призводить до підвищення величини критичного обтискання. У пазового калібрування є один істотний недолік, який полягає у важкому його виготовленні.

2. Кільцеве калібрування (рис. 6). Кут нахилу гребеня до осі валка дорівнює 900. Тут гребені мають аналогічну дію, як і в пазовому калібруванні, покращуючи тим самим напружено-деформований стан.

3. Гвинтове калібрування (рис. 7). Кут нахилу гребенів до осі валка знаходиться в межах 0-90 °. Цей вид калібрування дозволяє покращити схему напружено-деформованого стану як у осьовому, і у тангенціальному напрямі.

Якщо при прошивці використовуються заготовки діаметром до 140 мм, застосовують прошивні стани з дисковими та грибоподібними валками. На прокатних станах з грибоподібними та дисковими валками отримують довші гільзи.

Мал. 6. Кільцеве калібрування валків

/¡Гтге Г КтПГЛРГУЯ /117

Незважаючи на технологічні переваги прошивних станів з грибоподібними валками, вони не отримували останнім часом розвитку через низку конструктивних недоліків:

1) нерегульовані кути розкочування та подачі, що зменшує продуктивність та знижує гнучкість у роботі стану;

2) громіздка, незручна в експлуатації кліть, що поєднує в собі шестеренну та робочу кліті в одній станині;

3) консольне кріплення робочих валків, що сильно знижує жорсткість кліті.

У сучасному виробництві безшовних горячедеформованих труб застосовують такий тип валка, як валок з подвійним пережимом. Профіль цього валка показано на рис. 10. В основу калібрування такого валка покладено принцип дроблення деформації. У цьому випадку валок розбивається на ділянки, в яких здійснюються обтискання, значно менші за критичні, з подальшим проходженням ділянок, де обтискання не проводиться. В результаті застосування валків такого типу дозволяє покращити стійкість заготівлі у валках, а також зменшити різниця.

Мал. 8. Профіль дискового валка прошивного стану

Мал. 7. Гвинтове калібрування валків

ІІ. Профіль дискових валків прошивних станів показано на рис. 8.

Дискові валки дозволяють отримувати профілі з різкими переходами, крім того, застосування двох-опорних валків дає можливість суттєво спростити конструкцію робочої кліті, що обумовлює застосування конічних валків у станах малих типорозмірів, а дискових валків - у більш тяжко-навантажених станах великих типорозмірів.

ІІІ. Профіль грибоподібних валків прошивних станів показаний на рис. 9.

На таких валках розрізняють дві ділянки: 1п вхідний і вихідний (/р) конуси.

Мал. 9. Профіль грибоподібного валка прошивного табору

Мал. 10. Профіль валка прошивного стану з подвійним перетисканням

При розрахунку системи калібрів, що забезпечують отримання труби заданого розміру, особливу увагу необхідно приділити напрямному інструменту, який утворює в осередку деформації разом з валками закритий калібр, що дозволяє вести процес прошивки з підвищеними коефіцієнтами витяжки і більш тонкостінні гільзи. У прошивних станах як напрямний інструмент можуть використовуватися напрямні лінійки та диски Дішера.

Лінійки прошивного стану мають досить складну форму, яка обумовлена ​​видом деформації, величиною обтискань та підйомом діаметра гільзи порівняно з діаметром заготовки. Лінійки в прошивних станах беруть участь у процесі деформації заготовок, тому їхня форма повинна відповідати профілю валка таким чином, щоб між бічними поверхнями валків і лінійок не було зазорів. Також лінійки впливають поперечну деформацію металу, сприяючи овалізації гільзи.

На рис. 11 наведено профіль лінійки прошивного стану.

Плюси напрямних лінійок у тому, що вони перекривають все вогнище деформації, проте є й мінуси:

1) вони нагріваються і швидко псуються через високе тертя із заготівлею;

2) заміну лінійок роблять у ручну, що підвищує травмонебезпечність та фізичне навантаження робочого персоналу;

3) витрати на виготовлення лінійок більші, ніж на виготовлення дисків.

Для усунення всіх перерахованих недоліків на сучасному виробництві все частіше використовують як напрямний інструмент диски Дішера. Профіль дисків Дішера показано на рис. 12.

Перевага напрямних дисків над напрямними лінійками наступного:

1) скорочується час виробництва продукції, оскільки треба витрачати стільки часу заміну лінійок;

2) диски роблять оберти, завдяки чому встигають охолоджуватися;

3) тертя значно менше, ніж у лінійок, що підвищує їхню зносостійкість;

4) заготівля легше витягується після прокатки завдяки тому, що диски відводяться в різні боки.

Мал. 11. Лінійка прошивного стану

Мал. 12. Диск Дішера

Мінус дисків полягає в тому, що вони захоплюють не все вогнище деформації на відміну від лінійок.

Заміна напрямних лінійок напрямними дисками необхідна заводам, оскільки завдяки напрямним дискам витрати виробництва скоротяться і збільшиться випускати продукцію. В результаті застосування напрямних дисків зросте обсяг виробництва, зменшаться травмонебезпека та фізичне навантаження персоналу. Ремонт та заміна напрямних дисків обходяться дешевше, ніж заміна напрямних лінійок. Їхній ресурс також помітно вищий.

Необхідно відзначити, що для правильного підбору та розрахунку системи калібрів, що забезпечують отримання труби заданого розміру, слід виходити з конкретних умов виробництва, враховувати специфічність виробництва, механізацію та автоматизацію виробництва, розміри та форму деформуючого інструменту, фізичні та механічні властивості сталі.

При цьому калібрування має відповідати спеціальним вимогам, забезпечуючи:

1) отримання гільз з необхідними геометричними розмірами та висока якість зовнішньої та особливо внутрішньої поверхонь;

2) нормальний і стабільний перебіг процесу прошивки, не порушуючи умов первинного та вторинного захоплення;

3) високу продуктивність стану при мінімальному витраті енергії на прошивку;

4) високу стійкість інструменту, що скорочує кількість перевалок та подовжує термін його служби;

5) можливість здійснення процесу прошивки для гільз широкого сортаменту без додаткових перевалок.

Література

1. Матвій Ю. М., В а т к ин Я. Л. Калібрування інструменту прокатних станів. М: Металургія, 1970.

2. Технологія прокатного виробництва/А. П. Грудєв, Л. Ф. Машкін, М. І. Ханін М.: Металургія, 1994.