Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Науково-технічний прогрес висуває перед народом України й господарством задачі по подальшому вдосконаленню виробництва. Розвиток "техніки, створення нових вдосконалень, машин й приладів, відповідно вимогам світових стандартів, супроводжується все більш широким й різноманітним використанням у конструкціях різних видів труб.

Холодна прокатка труб дозволяє отримувати високоякісні, товсто та тонкостінні, перемінного перерізу, підшипникові, котельні біметалічні та ін. труби з вуглецевих, легованих, високолегованих сталей, кольорових металів і сплавів.

Виробництво труб на станах холодної прокатки має слідуючи переваги:

- можливість отримання великого обтиснення по діаметру;

- можливість отримання великого обтиснення по стінці 50-60%;

- великий коефіцієнт витягання =2...5,5;

- можливість прокатування біметалічних труб.

Виробництво труб на станах холодної прокатки має слідуючи недоліки:

- низька продуктивність в порівнянні з волочінням;

- багато підготовчих та допоміжних операцій.

Значний технічний прогрес в області виробництва труб був досягнутий у нашій країні завдяки найбільш влаштованим схемам розподілу деформації між основними агрегатами, застосування раціональних калібровок валків, використання обчислювальної техніки для розрахунків технологічних процесів й маршрутів виробництва, втілення заходів, які забезпечують комплексну автоматизацію і механізацію процесів.

Дільниця для виробництва холоднокатаних труб та трубопрокатного стану з об'ємом виробництва 12 млн. м на рік.



1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА

1.1 Аналіз сортаменту трубоволочильного цеху

У ТВЦ виготовляють труби зі сталей аустенітного, аустенітно-феритного, полуферитного, мартенситно - феритного і феритного класів, а також зі сплавів, в основному на нікелевої основі. Кожен клас сталей і сплавів включаючи цілий ряд марок сталей. За розмірами труби виготовляють цілий ряд марок. За видами труби загального призначення, за технічними умовами. Застосовуються в різних галузях народного господарства. Котельні труби, призначені для парових котлів і трубопроводів по ТУ 14-3р-55-2001[10] зі сталі 12Х18Н12Т, за ТУ 14-3-796-80 [11] зі сталі ДИ 50 і ДИ 59, за ТУ 14-3-460-75[3] зі сталі ЕИ 756.Труби з низькопластичних сталей виготовляються в основному з сталей 12Х13, 08Х23Н18, ЕИ 732, ЕП 53 за ГОСТ 9941-81 і ЕИ 811 по ТУ 14-3-1327-85 [4], застосовуються як жаростійкі і кислостійкі. Електрополіровані труби в основному із сталі 08Х18Н10Т із зовнішньої й внутрішньої Електрополіровка, застосовуються в основному в атомній промисловості та суднобудуванні. Безрисочні труби зі сталі 08Х18Н10Т, ГОСТ 19277-73 [5] застосовуються в авіабудуванні. Труби з вимогами за зарубіжними стандартами, в основному із сталі ТР 304/304L, ТР 316/316L, ТР 321 по ASTM A213[6] і ASTM A312 [7], а також із сталей 1.4404, 1.4306 за DIN 17458-85[8], та інші.

Труби виготовляються по зовнішньому діаметру і товщині стінки розмірами:

- зовнішній діаметр 6-117мм;

- товщина стінки 0,3 -14мм.

Допустимі відхилення по зовнішньому діаметру товщині стінки не повинні перевищувати вказаних в таблиці 1.1.

Хімічний склад сталі в таблиці 1.2.

Труби поставляються в правленому стані. Механічні властивості труб повинні задовольняти вимоги, наведеним у таблиці 1.3.

Таблиця 1.1 - Допустимі відхилення по зовнішньому діаметру і товщині стінки згідно ГОСТ 9941-81[9]

Зовнішній діаметр, мм	Допуск на зовнішній діаметр, мм	Товщина сінки, мм	Допуск на товщину стінки, %
13	±0.2	1.5	±12.5
14	±0.2	1.8	+12.5 -10.0
18	±0.2	2.5	±12.5
19	±0.2	1.5	±12.5
21	±0.2	1.5	+12.5-10.0
40	±1.0	3.0	±12.5
76	±1.25	12.0	±10.0
89	±1.25	4.5	±12.5
96	±1.25	5.0	±12.5
108	±1.25	11.0	+12.5 -10.0

Величина зерна металу труб у стані постачання повинно бути: для труб діаметром до 76 мм включно - не крупніше бали 5; для труб діаметром більше 76 мм - не крупніше бали 4.Труби в стані поставки повинні витримувати випробування на схильність до міжкристалітної корозії.

Труби з товщиною стінки не більше 10 мм в стані поставки повинні витримувати випробування на сплющування.

Випробування проводитимуться до отримання між сплющувати поверхнями відстані (Н) в міліметрах, обчислюваного за формулою:

(1.1)

S - номінальна стінка труби в мм;

ДН - номінальний, діаметр в мм;

а - константа, що дорівнює 0,09.

холоднодеформований труба калібровка силовий



Таблиця 1.2 - Хімічний склад сталі

Марка сталі	Хімічний склад, %
	вуглець	марганець	кремній	хром	нікель	сірка	фосфор	титан	Азот
	Не більш			Не більш		Не більш
08Х18Н12Т	0.08	1.5	0.8	17.0-19.0	11.0-13.0	0.020	0.035	5C-0.6	0.05
08Х18Н10Т	0.08	1.5	0.8	17.0-19.0	10.0-11.0	0.020	0.035	5C-0.6	0.05

Таблиця 1.3 - Механічні властивості труб

Діаметр труб, мм	Механічні властивості в стані правлення	Механічні властивості після аустенізації
	Тимчасова опора розриву при 20?C МПа (кгс/мм2)не менш	Відносне подовження при 20?C % не менш	Межа текучості при 350 ? C МПа (кгс/мм2) в межах	Межа текучості при 350 ? C МПа (кгс/мм2) в межах
До 76 мм вкл.	549(56)	37	196-343 (20-35)	(18-33) 176-323
Більш 76 мм	549(56)	37	186-333 (19-34)

1.2 Характеристика устаткування цеху

Основною продукцією трубоволочильного цеху ПрАТ «СЕНТРАВІС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН» є безшовні холодно-теплодеформовані труби з нержавіючих сталей і сплавів, які поділяються на види:

- труби загального призначення застосовуються в багатьох галузях народного господарства;

- котельні застосовуються для виготовлення парових котлів і трубопроводів;

- безрисочні - застосовуються в авіабудуванні;

- електрополіровані - застосовуються в основному в кораблебудуванні і для атомних електростанцій

- труби зі сплавів на основі нікелю - застосовуються при роботі у вузлах з високою температурою. Вся продукція відповідає вимогам ГОСТу або технічним умовам і застосовується в багатьох галузях народного господарства України, ближнього і далекого зарубіжжя з вимогами зарубіжних стандартів з DIN, ASTM ASME і NF. Цех холодної прокатки виробляє труби діаметром 3-114мм з товщиною стінки 0,2-12,0 мм із сталей аустенітного, аустенітно-феритного, полуферрітного, мартенситних-феритного і феритного класів, а також зі сплавів на нікелевої основі, табл. 1.4.

Таблиця 1.4 - Класифікація марок сталей і сплавів

Аустенітного класу	Аустенитно-феритні Мартенситно-феритні полуферитного класу	Феритного класу	Сплави на нікелевій основі
08Х18Н10, 03ХН28МДТ /ЭП516/, 12Х18Н9, 09Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 08Х17Н13М2Т /ЭИ 448/, 10Х23Н18, 06ХН28МДТ 03Х13Г12АС2Н2 /ДИ50/, ТР304, ТР304L, ТР316, ТР316L, ТР321	08Х12Х21Н5Т /ЭП811/, 15Х18Н12С4ТЮ /ЭИ654/, 08Х22Н6Т /ЭП53/, 09Х16Н4Б /ЭП56/	08Х13, 12Х13, 08Х17Т, 15Х25Т	0Х17Н4ОБ /ЭП337/, Н70МФ /ЭП496/, ХН78Т /ЭИ435/, Х20Н36Г2Б /ЭП756/, 03Х20Н45М4Б4 /ЧС-42П/, ХН65М16В /ЭП760/, 05ХН4МВБ4 /ДИ65/, ВЖ98

Все устаткування цеху поділяється на основне і допоміжне. До основного устаткування відносяться стани ХПТ, стани ХПТР і волочильні ланцюги ВЦ.

У ТВЦ 2 установлено 36 станів ХПТ і ХПТР із них: ХПТ-32-7шт.; ХПТ-55-6шт.; ХПТ-55-4в-2шт.; ХПТ-75-3шт.; ХПТ-90-2шт.; ХПТ-90-4в-1шт.; ХПТР-14шт.

У цеху встановлені три діючі волочильні ланцюги типу ОЦ 3т.с. Безоправочне волочіння труб застосовується тільки для зменшення діаметра. При зменшенні діаметра D у процесі волочіння товщина стінки S змінюється в залежності від відношення S/D.

Все основне устаткування цеху в основному розташовано на ділянці станів ХПТ (2-3 прольоти) і на ділянці станів ХПТР і ВЦ (10-11 прольоти).

Термічна обробка труб здійснюється в газових і електропечах з роликовим подом у захищеному азотному середовищі . Устаткування термічної ділянки цеху містить у собі такі діючі печі:

- дві газові прохідні роликові печі;

- дві електричні прохідні роликові печі ОКБ-584;

- прохідну муфельну електропіч;

- колпакову 3х стендову електропіч ОКБ-4020;

- електроконтактну установку ОКБ-2027;

- три щілинних печі для нагрівання кінців труб перед забиванням голівок на РКМ, ОКБ-3022.

Для зняття окалини після термообробки труби піддаються хімічній обробці труб, що здійснюється в травильних відділеннях цеху.

Як ремонтні операції виконується піскоструминна і дрібоструминна обробка внутрішньої поверхні, і здійснюється за допомогою абразивів, які подаються повітрям під тиском 294 - 490 кПа (3-5 кг/см2). Ці установки встановлені в 5, 8, 14 прольотах цеху.

Для додання прямолінійності труби правляться на правильних роликових і косовалковых машинах.

Косовалкові трубоправильні машини призначені для усунення кривизни й овальності труб, і прутків круглого перетину в холодному стані. Виправлення труб виробляється за допомогою багаторазового пружнопластичного вигину, що здійснюється пропуском прокату, що виправляється, через валки розташовані під кутом до осі виправлення.

Для видалення дефектів гарячої прокатки і пресування на внутрішній поверхні трубної заготівлі, і забезпечення якісної внутрішньої поверхні готових труб з підвищеними вимогами після прокатки на станах ХПТ і ХПТР, застосовують розточення труб, що виробляється на спеціальних розточувальних верстатах: модель 43С і модель 60301

Обточування зовнішньої поверхні труби призначені для видалення дефектного шару металу й одержання заданої шорсткості обробленої поверхні - застосовують безцентрово-обточні верстати, моделі 9330 і 9340Ж

Операція шліфування зовнішньої поверхні товарних і передільних труб має на меті видалення вад металу й одержання якісної поверхні. Для цієї операції застосовують безцентрово-шліфувальні верстати типу: ЗМ-185, ВМ-149М, ЗА-184, ВШ-46, ВШ-177.

Як ріжучий інструмент для зовнішнього шліфування труб на безцентрово-шліфувальних верстатах застосовуються абразивні кола за ДЕСТ 2424-83, електрокорундові, форми ПП, ступеня твердості /СТ/ на вулконітовій і керамічній зв'язках. Опорою для труби, що шліфується, є направляюча лінійка (опорний ніж), що знаходиться між шліфуючими і ведучими колами.

Стани абразивної порізки призначені для порізки абразивними колами без охолодження труб діаметром 6-89 мм, товщиною стінки 0,25-9 мм. Розрізка виконується тільки під прямим кутом до утворюючого труби, що розрізається. Для цієї мети в цеху працюють абразивно-відрізні верстати 6МП329 і 8242, для розрізування абразивними колами з охолодженням і без охолодження, прокату різних марок сталей і важко оброблюваних сплавів під кутом 90° до осі заготівки.

Усе допоміжне устаткування цеху знаходиться на ділянці підготовки виробництва і на ділянці обробки.

Для контролю якості труб у цеху застосовують такі установки і прилади: УДТ-Н, ИДЦ-8М, ИДЦ-8, ИДН-50, УПВ призначені для контролю труб ультразвуковим ехо-імпульсним методом на наявність дефектів.

Прилад ДСК-1 призначений для ультразвукового контролю величини зерна ехо-імпульсним методом. Для емісійного візуального якісного і напів якісного спектрального аналізу сталей, кольорових металів і сплавів у видимій частині спектра.



1.3 Технологічний процес виробництва холоднодеформованих труб ТВЦ

На підставі проведеного аналізу технічних та технологічних особливостей заводу, розмірного та марочного ряду цеха, можна зробити висновок, що є можливість виробництва труб розміром 25х3,5мм в умовах ТВЦ-2. У якості вхідної заготовки можна запропонувати гарячепресовані труби відповідного розміру 70х8,0мм. Маршрут прокатки буде розрахованно в два деформаційні проходи: перший прохід на стані ХПТ-75 проміжні розміри з 70х8,0мм на 45х6,1мм. Другий прохід на якому буде формуватися остаточні розміри можна запропонувати стані ХПТ-55. Початкова довжина заготовки складає 5м.

В цеху є все необхідне устаткування для виконання необхідних підготовчих операцій та операцій обробки. Все обладнання постійно модернізується встановлюються нові стани по розкрою заготовки, шліфовки, обточки і тд. Нижче приведений технологічний процес виробництва даного виду труб (рис. 1.1 ):

Приймання заготовки.

Задача заготівлі у виробництво.

Прокатка труб на стані ХПТ-75.

Порізка та торцювання.

Видалення змащень і покрить.

Термічна обробка.

Видалення окалини.

Виправлення.

Прокатка труб на стані ХПТ-55.

Порізка та торцювання.

Видалення змащень і покрить.

Термічна обробка.

Видалення окалини.

Виправлення.

Розкочування труб на стелажах і продувка стисненим повітрям.

Огляд ВТК внутрішньої поверхні з підсвічуванням на лампочку.

Огляд ВТК зовнішньої поверхні візуально.

Обрізка кінців.

Добір зразків для іспиту.

Вимір ВТК геометричних розмірів труб.

Ультрозвуковий контроль

Стилоскопіювання.

Пасивування

Оформлення документації.

Видача труб у збут.

Труби - заготівлі, що надходять у цех, повинні відповідати вимогам діючих СТП. Кожен пакет повинний мати пред`явку і ярлик, у якому вказується номер пред`явки, номер СТП, умовний номер пакета, марка стали, номер плавки, розмір, кількість труб ( штук, метрів), вага.

У кожнім пакеті повинні бути труби тільки однієї марки.

Для виготовлення нержавіючих труб загального призначення застосовують горячекатану або горячепрессовану заготовку, що відповідає вимогам СТП 1-01[10]. І перед задачею у виробництво піддають 100% оглядові ОТК і стилоскопюванні.



Рисунок 1.1 - Технологічний процес виробництва труб холодною деформацією

Заготовку для труб загального значення перед задачею у виробництво піддають огляду ВТК і стілоскопіруванню. Заготівку з різностінністю менш 25% для виготовлення цих труб задають у виробництво для виготовлення труб, а заготівку з різностінністю більш 25% комплектують окремими пакетами та задають у виробництво відповідно між ГЕРБ і ВТК цеху.

Стан холодної прокатки труб являє собою двухвалковий стан з періодичним режимом роботи, робочої кліті якого повідомляється зворотно-поступальний рух за допомогою кривошипно-шатунного механізму. Проводиться прокатка труб.

Порізку труб на всіх переділах (крім відділу підготовки) роблять абразивними колами діаметром 300-500 мм на пилках типу “Радіак” до термічної обробки. Різ повинний бути рівної, перпендикулярним осі труби і не мати уступів.

Торцовка труб загального призначення проміжних труб загального призначення проміжних розмірів діаметром 48 мм і менш із товщиною стінки до 5 мм включно, вироблятися на шарошках на станах ХПТ. Труби діаметром 48 мм і менш із товщиною стінки більш 5 мм, а так само діаметром більш 48 мм усіх товщин стінок - після міднення на торцевальных верстатах. Необрізані кінці не торцуються.

Знежиренню піддаються всі труби перед термічною обробкою після прокатки на станах ХПТ. Труби нержавіючого аустенітного класу на проміжних розмірах після холодної прокатки знежирюють у лужному розплаві (20-30 хвилин), після чого промиваються у ванні з холодною водою. Потім обробляються сірчанокислим розчином (5-10 хвилин) і промиваються водою з брандспойта. Далі обробляються азотно-плавиковим розчином (30-40 хвилин), після - промивання водою з брандспойта. Після цього труби обробляються азотнокислим розчином (до 5 хвилин). Завершується операція сушінням гарячим очищеним повітрям і піскоструминною обробкою.

При обробці труб у розчині, що знежирює, через кожні 15-20 хвилин роблять зміну розчину усередині труб шляхом підйому й опускання пакета труб мостовим краном. Перед термічною обробкою всі труби повинні бути чистими по зовнішній і внутрішній поверхні. Для додання необхідних механічних властивостей, величини зерна, корозійної стійкості, проводиться термообробка труб готового розміру 25 х 3,5 мм у газовій печі «Південної» з роликовим подом. Режими термообробки представлені в табл. 1,5.

Таблиця 1.5- Режим термообробки

Марка сталі	Переділ	Діаметр	Температура нагріву при товщині стінки, мм
08Х18Н10Т	Проміжна	Усі	1080°С±20°С

швидкість проходження труб у печі - 1,1 м/хв;

температура в печі по зонах: I - 1100 +/- 200C, II - 1050 +/- 200C;

температура в металу - 1050 +/- 200C;

охолодження на повітрі.

На травлення надходять остиглі до потемніння труби. Травлення роблять до повного видалення окалини з поверхні труб таблиці 1.6.

Таблиця 1.6- Схема травлення труб

Характеристика	Найменування операцій	Тип	Час,
	Травлення у сірчаному кислотному розчині Промивка з брандспойта	IV	15...30
	Азотнокислий розчин Промивка з брандспойта	III	3...5
Нержавіючі аустенітного класу	Сушка гарячим повітрям Обробка у розплаві Заключна ванна	І	15...40
	Сірчанокислий розчин Промивка з брандспойта	IV	10...20
	Азотнокислий розчин Промивка з брандспойта	III	3...5

Характеристика розчинів:

1 - Лужний розплав: їдкий натрій ГОСТ 2263-71[11] 70% або 700 кг на 1 т розплаву, натрієва селітра ГОСТ 828-68[12] 30% або 300 кг на 1 т розплаву, поварена сіль ГОСТ 13830-68[13] 5% або 50 кг на 1 т розплаву;

3 - Азотнокислий розчин: азотна кислота ГОСТ 6-03-270-70[14] 20% або 270 л, вода 730 л;

4 - Сіркокислий розчин: сірчана кислота контактна покращена марок А або Б ГОСТ 2184-67[15] 22% або 140 л, вода.

Труби на виправлення подавати чистими, із заторцьованими кінцями. Виправлення труб з розкуйовдженими кінцями забороняються. На правильний стан 10-60 задаються труби з кривизною не більш 20 мм на 1 м довжини. При виправленні даного розміру величина сплющування складає 0,24-0,5 мм, прогин - 4-5 мм.

Операції: прокатки, знежирення, термообробки, травлення та правки повторюються. При необхідності труби продуваються стисненим повітрям і потім розкочуються на стелажах для огляду ВТК.

На огляд подають рівні заторцьовані труби з чистою поверхнею. Огляд ВТК внутрішньої поверхні виробляється перископом і візуально. Огляд зовнішньої поверхні труб роблять візуально або, зі збільшенням за вимогою, відповідно до ДСТ шляхом перекочуванням труб на стелажах. Труби можуть бути з необрізаними кінцями з метою наступної вирізки дефектів при обрізку кінців.

Обрізка голівок, порізка труб готових розмірів і проміжних труб, що йдуть на подальший перекат, виробляється на пилках «Радиак». Для труб діаметром 38 мм, прокачаних на станах ХПТ, обрізка виробляється на відстані до 30 мм від кінця труби.

Порізка труб діаметром 25 мм виробляється поштучно.

Після порізки й обрізки торців труб не повинне бути заусенців.

При обробці готових труб діаметром 25 мм, довжина обрізаних кінців повинна бути не більш 30-50 мм.

Кількість зразків на усі види іспитів передбачаються відповідними Дст.

Зразки на іспити відбираються від рівних труб і згідно стандарту в наступній послідовності:

маркірування труб і зразків;

порізка на пилці “Радиак”, продувка повітрям;

торцовка труб і зразків;

стилоскопирование зразків;

оформлення документів.

Поріка труб здійснюється відповідно до технічних умов і замовленням, труби повинні бути заторцьовані і не мати задирок.

Після чого ВТК вимірює мікрометрами зовнішній діаметр і товщину стінки, щоб вони не виходили за межі.

Ультро-звуковому контролю підлягають всі труби з пакету.

Стилоскопіюють кожну трубу на відстані 5 мм від кінця труби. На стилоскопирование подаються тільки рівні, заторцьовані труби. Ділянка труби, що піддається стилоскопированию, повинний бути очищений від бруду, жиру й окалини.

Пасивування поверхні. Для придання товарного виду трубам, які йдуть на експорт та трубам спецпризначення, вони підвергаються травленню в азотно-плавиковому розчині (тип розчину 2) до однорідної світлої поверхні з послідуючою промивкою з брандспойту.

Характеристика розчину:

Азотно-плавиковий розчин: плавикова кислота ГОСТ 2567-73[16] 4% або 130 л, азотна кислота ГОСТ 6-03-270-70[17] 12% або 170 л, вода 700 л.

Оформляють предьявки і супровідні документи.

Упаковують труби в шухляди, по закінченню упакування на кришці шухляди повинна бути чітко і ясно нанесена маркірування, де обов'язково потрібно указати відправника, одержувача, державний стандарт, розміри, марку стали, номера партії і номера предьявок.

Видають на збут.

1.4 Аналіз устаткування, технології і якості продукції

Для виготовлення труб холодною прокаткою у ТВЦ використовується заготівка, отримана пресуванням на горизонтальному пресі зусиллям 3150 у трубопресовому цеху (ТПЦ).

Якість поверхні, геометричні розміри і механічні властивості пресованої заготівки повинні відповідати вимогам СТП 1-01[10]. Кожен пакет заготівок повинний бути оснащений ярликом із указівкою марки сталі, номера плавки, номера пакета і розміру труб. Трубна заготовка не повинна мати плівок, тріщин, великих раковин і інших великих дефектів. Торці труб повинні бути обрізані перпендикулярно осі труб без задирів, труби повинні бути прямими.

Труби зовнішнім діаметром до 40 мм включно повинні витримувати випробування на роздачу на величину, рівну 10% первісного діаметра оправкою з кутом конусності 30?. Усі готові труби повинні бути піддані ультразвуковому контролю. Налаштування апаратури здійснюється на штучну ризику, нанесену на внутрішню і зовнішню поверхню тест зразка і має глибину 5 - 10% від товщини стінки.

Труби повинні постачатись по зовнішньому діаметру і товщині стінки. Граничні відхилення по зовнішньому діаметру і товщині стінки неповинні перевищувати вказаному у ГОСТ 9941-81[9].

Овальність та разностіність не повинні виводити їх розміри за граничні відхилення відповідно за зовнішнім діаметром та товщини стінки.

Кривизна любої частини труби на їм довжини не повинно перевищувати:

1 мм - для труб діаметром 5 мм та більше, з товщиною стінки 0,5 мм та більше

2 мм - для труб діаметром більш 15 мм, з товщиною стінки не менш 0,5 мм.

Для труб діаметром менш 15мм, з товщиною стінки менш 0,5мм кривизна не регламентується, але труби не повинні мати різких перегинів.

Зовнішня та внутрішня поверхня труб повинні бути без пльонів, рванин, закатів, щілин та глибоких рисок. Допускається вилучення дефектів шляхом місцевої зачистки загального або місцевого шліфування, розточки, обточки, якщо не виводить діаметр та товщину стінки за межі мінусових відхилень.

Кінці труб повинні бути обрізані під прямим кутом і зачищені від задирок. За вимогами споживача на кінцях труб з товщиною більше 5 мм повинна бути фаска для зварювання.

Труби повинні поставлятися у термічно-обробленому стані, освітленні.

Поверхня труб повинна бути світлою. Допускається матова поверхня із сірим відтінком, обумовлена способом виробництва і маркою сталі. Труби марок сталей 10Х17Н13М2Т, 08Х22Н6Т, 04Х18Н10, 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9 і сплави 06ХН28МДТ не повинні мати схильність до міжкристалічної корозії.

Для прокатки труб зарубіжних стандартів з меншим допуском по діаметру та товщині стінки перед підприємством постає задача у модернізації та покращенню станів холодної прокатки труб.

Середньостатистичні простої стану холодної прокатки труб (ХПТ) випуску 50-70 р. становлять у середньому 15-20% до його номінального часу роботи. Із загального числа простоїв на ремонт устаткування припадає 20-30%, у тому числі 5-7% простоїв, віднесених до номінального часу роботи стану, становлять простої з механічної частини. Одним з основних недоліків таких станів є недосконалий поворотно-подаючий механізм шестерневого типу (МШ).

В якості приводу МШ використовується головний привід стана, безперервний обертальний рух приводного вала якого перетворюється в кроковий рух подачі і повороту за допомогою муфт вільного ходу (МВХ) або обгонних муфт. Причому, зусилля, необхідне на заклинювання роликів МВХ, на порядок більше зусилля, необхідного на здійснення безпосередньо подачі і повороту, що визначає більш ніж десятикратне перевищення енерговитрат на подачу і поворот.

Наявність зазорів в кінематичному ланцюзі МШ призводить до ударних навантажень, погіршує динамічні характеристики механізму, змушує збільшувати розрахункові параметри деталей і вузлів механізму, збільшувати махові маси, що також призводить до зростання енерговитрат на подачу і поворот. Величина подачі в МШ регулюється вручну при зупиненому стані, величина кута повороту не регулюється і становить близько 30°. Розкид величини подачі в МШ досягає плюс-мінус 50 %. Зазначене вище обумовлює, крім частих ремонтів стана, низьку якість прокатуємих труб. Значне поліпшення технічних характеристик і можливостей діючих станів ХПТ можливо шляхом заміни МШ на епіциклічний поворотно-подаючий пристрій (МЕ) типу ПППЕ.

В якості приводу МЕ використовуються автономні приводи подачі і повороту, безперервний обертальний рух приводних валів яких перетворюється в кроковий рух подачі і повороту за допомогою гальмівних пристроїв з пневмоприводом. Автономні приводи подачі і повороту працюють в режимі піднагруження, яке здійснюється гальмівними пристроями з пневмоприводом, в результаті чого забезпечується плавність навантаження елементів МЕ, беззазорна лінія в кінематичному ланцюзі, відсутність ударних навантажень. Споживана потужність приводів подачі і повороту практично відповідає необхідній для здійснення подачі і повороту. Махові маси МЕ в 6 разів менше, ніж у МШ. Регулювання величини подачі в межах від 2 до 40 мм і величини кута повороту в межах від 20 до 320° здійснюється з пульта управління, у тому числі, безпосередньо в процесі прокатки, без зупинки стана. Розкид величини подачі в МЕ не перевищує плюс-мінус 15 %, що дозволяє, при інших рівних умовах, підвищити продуктивність стану ХПТ, якість прокатуємих труб. Можливість регулювання величини кута повороту в широкому діапазоні дозволяє повністю виключити брак по «хвилі». При прокатці тонкостінних труб для виключення кидків подачі, стикування, врізання і розтріскування кінців труб є можливість робити прокатку стиків двох послідовно прокатуємих труб в особливому, оптимальному для даного типорозміру труб, режимі подачі і повороту, з подальшим перемиканням величин подачі і кута повороту на раніше заданий робочий режим. Енерговитрати МЕ на здійснення подачі і повороту більш ніж на порядок менше, а витрати на утримання МЕ в сотні разів менше, ніж на МШ.

Особливістю холодної прокатки труб на валкових станах є можливість досягти за цикл прокатки зменшення перетину заготовки на 75 - 85%, тому що в цьому випадку умови деформації металу більш сприятливі, чим при волочінні. Застосування холодної прокатки для виробництва тонкостінних безшовних труб дозволило різко скоротити кількість основних допоміжних операцій, значно зменшити витрати металу, палива, електроенергії, допоміжних матеріалів, скоротити і поліпшити вантажопотоки. Особливо ефективне застосування холодної прокатки при виготовленні труб з високолегованих і малопластичних сталей і сплавів[1].



2. ОСНОВНА ЧАСТИНА

2.1 Обґрунтування доцільності запропонованих проектних рішень

В останні роки фірмами SMS Мееr Німеччина і ВАТ Інститут Цветметобробка, виготовлені стани ХПТ, що працюють з подвійними подачею і поворотом заготовки за хід кліті, підтвердивши ефективність цього процесу.

Для зазначеного процесу головне питання - раціональне співвідношення подач в крайніх положеннях кліті, визначається з урахуванням таких основних чинників:

- величини зусилля зриву труби з оправлення при здійсненні подачі; при подвійний подачі вона збільшується на 5-15% і залежить від коефіцієнта тертя між прокатуваною трубою і оправкою співвідношення товщини стінки до діаметра;

- величини осьових зусиль при прямому і зворотному ходах кліті, що залежать від величини розбіжності радіуса початкової окружності провідних валкових шестерень і змінного природного катає радіуса; в маршрутах з великою деформацією по діаметру це розбіжність збільшується, що приводить до зростання осьових зусиль, що досягають 20-30% від тиску металу на валки, і часто перешкоджають нормальному протіканню процесу прокатки (стискають осьові зусилля при зворотному ході кліті збільшують зусилля зриву труби з оправлення перед прямим ходом).

На ПрАТ «СПЮ» модернізація станів ХПТ з заміною РПМ на пристрої поворотно - подаючі епіциклічні (УППЕ) дозволила здійснити процес прокатки з подвійними подачею і поворотом заготовки за повний хід кліті при незначній реконструкції УППЕ.

Відомо, що однією з переваг прокатки з подвійними подачею і поворотом заготовки є підвищення точності геометричних розмірів прокатаних труб. У роботі були проведені дослідження точності труб, прокатаних обома способами з аналогічних маршрутами.

На малюнку 1.2 наводяться статистично оброблені дані по точності зовнішнього діаметра труб, прокатаних холодним способом на стані ХПТ-55 за маршрутом 45х6.1-25х3, 5мм сталь 08Х18Н10Т з одинарною m = 7 мм і з подвійною подачею m = (4 +4) мм труб-заготовок. Кут повороту при одинарної подачі становив 50-60 ?, при подвійний - 45-50 ?.

Аналіз даних показує, що овальність діаметра труб, прокатаних з подвійною подачею і поворотом заготовки в 1,3 рази менше овальності труб, прокатаних з одинарною подачею і поворотом, при меншій, на 15% продуктивності. Величина овальності становить, відповідно, 0,04-0,43% і 0.16-0,55% від величини середнього діаметра. Таке зменшення овалізації є наслідком збільшення в 1,75 рази коефіцієнта полірування труб в калібрує ділянці струмка калібрів і наявністю додаткового повороту труб в порівнянні із звичайною прокаткою. При цьому коливання середніх діаметрів труб, прокатаних двома способами, практично однакові й становлять ± 0.13%. а коливання діаметрів труб урахуванням овалізалії, прокатаних з одинарною подачею заготовки, в 1,7 рази більше ніж у труб прокатаних з подвійною подачею заготовки і складають відповідно ± 0,5% і ± 0,3%. Збільшення частки коливань середніх діаметрів в загальному розсіюванні до 45% проти 29%, переважно за рахунок менших коливань діаметра з урахуванням овалізаціі, вказує па високу точність прокатаних труб способом подвійної подачі і поворотом заготовки.

Отже прокатка з подвійною подачею та поворотом покращує геометричні параметрі готових труб, збільшується лінійне зміщення за рахунок суми подач за один цикл а також зменшує простої стану на ремонт старого обладнання.



Рисунок 2.1 - Зміна овальності поперечного перерізу (?D) по довжині труб (L) при різних способах прокатки на стані ХПТ-55

(-о-) - теплим способом m = 4мм;

(-о-) - холодним способом m = 4мм;

(-?-) - при подвійній подачі і подвійному повороті заготовки m = (4 +4) мм.

2.2 Розрахунок маршруту прокатки

Вихідні дані:

Розміри заготовки: DзSз=70 8,0 мм

Розміри готової труби: DтSт=25 3,5 мм

Марка сталі: 08Х18Н10Т

Розрахунок

Визначаємо площу поперечного перетину заготовки:

Fз=·Sз·(Dз-Sз)

де - відношення довжини кола по діаметру;

Dз - зовнішній діаметр заготівки, мм;

Sз - товщина стінки заготівки, мм.

Fз=3,14·8,0·(70-8,0)= 1557,4 мм2

Визначаємо площу поперечного перерізу готової труби:

Fт=·Sт·(Dт-Sт)

Dт - зовнішній діаметр готової труби, мм;

Sт - товщина стінки готової труби, мм.

Fт=3,14·3,5·(25-3,5)=236,2 мм2

Визначаємо необхідну кількість прокатувань

де сер - середній коефіцієнт витягання;

Приймаємо сер=3,5

Визначаємо сумарний коефіцієнт витягання:

де Fз - площа поперечного перерізу заготівки, мм2;

Fт - площа поперечного перерізу готової труби, мм2.

Вибираємо стани на яких виготовляється труба та розподіляємо коефіцієнти витягання:

1й прохід ХПТ 75

2й прохід ХПТ 55

Вибираємо зовнішні діаметри труб на які буде прокатуватися труба:

стан ХПТ 75 : 70 45 мм;

стан ХПТ 55: 4525 мм;

Перевіримо чи допустиме зменшення діаметру труби (мм) по технічним характеристикам станів [1],

b=Дз-Дз

b=70-45=25 мм

b=Дз-Дт

b=45-25=20 мм

Зменшення труби такого діаметру допустиме.

Остаточно уточнюємо площу поперечного перерізу труби:

F1 =

мм2

мм2

Визначаємо товщину стінки труби по проходам після стану ХПТ 75:

мм



мм

мм

мм

Розрахунок довжини труби:

Перший прохід

Задаємося довжиною заготовки lз=5 м з даних технічної характеристики стана

Задаємося втратою металу після першого проходу. [2],

Термообробка 0,75%

Травлення 1,5%

Брак при прокатуванні 1,0%

Обрізання кінців труб 1,0%

1=4,25%

Визначаємо масу однієї заготівки:

Рз=0,0246·Sз·(Dз-Sз)·lз

де lз - довжина заготівки, м .

Рз=0,0246·8·(70-8,0)·5=61 кг

Визначаємо масу втрат:

кг

Визначаємо масу труби за відрахуванням втрат:

Р1=Рз-Рвт1

Р1=61-2,6=58,4 кг

Визначаємо лінійну густину труби після першого проходу:

g1=0,0246·Sт1·(Dт1-Sт1)

g1=0,0246·6,1·(45-6,1)=5,83 кг/м

Визначаємо довжину труби після першого проходу:

м

Ріжемо трубу на 4 частини:

Другий прохід

Визначаємо масу однієї труби перед другим проходом:

P1=g1·l1

де g1 - лінійка густина труби після першого проходу, кг/м;

11 - довжина труби після першого проходу, м.

Р1=5,83·5,23=30,5 кг

Визначаємо масу втрат:

де Р1 - маса однієї труби, кг;

2 - втрата металу, %.

кг

Визначаємо масу труби за відрахуванням втрат:

Р2=Р1-Рвт2

Р2=30,5-1,3=29,2 кг

Визначаємо лінійну густину труби після другого проходу:

g2=0,0246·Sт2·(Dт2-Sт2)

де D2 - зовнішній діаметр труби після другого проходу, мм;

S2 - товщина стінки готової труби після другого проходу, мм.

g 2=0,0246·3,5·(25-3,5)=1,85 кг/м

Визначаємо довжину труби після другого проходу:



Ріжемо трубу на дві частини

За вимогами діючих ГОСТ, доведення готової труби.

Термообробка 0,75%

Обрізання кінців 2,5%

Брак 1,0%

Травлення 1,5%

Відбір зразків для випробувань 1,5%

гот=7,25%

Визначаємо масу труби перед доведенням:

Р гот=g2·lт кг

де 1т - довжина труби, м;

gт - лінійна густина труби після другого проходу, кг/м.

Ргот=1,85·7,9=14,6м

Визначаємо масу готової труби:

де Р гот - маса труби перед доведенням, кг;

гот - втрата металу, %.

Визначаємо довжину готової труби:

де Ргот - маса готової труби, кг/м;

gт - лінійна густина труби, кг/м.

м

Отримані дані зводимо до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Технологічна карта холодної прокатки труб розміром 25х3,5мм марки сталі 08Х18Н10Т в умовах ТВЦ 2 ПрАТ "Сентравіс Продакшн Юкрейн "

№	Розмір труби	Довжина труби	Коефіцієнт витягання	Тип стану	Проміжні операції	Кількість труб	Вага, кг	Втрати по масі
	Д1,	S1,	F1,
									1 м	1 труба	усіх	%
О	70	8,0	1557,4	5	-	-	Задача заготовки, розрізка, огляд ВКК	1	12,2	61	61	-
1	45	6,1	236,2	5,2	2,09	ХПТ 75	Прокатка, розрізка, обезжирювання, відпалювання, обрізання кінців, травлення, промивка, правлення	2	5,6	29,2	58,4	4,2
гот	25	3,5	120,1	7,9	3,15	ХПТ 55	Обрізка, відпалювання, травлення, відбір зразків	2	1	7,8	15,7	7,2

2.3 Розрахунок калібровки робочого інструменту стана ХПТ-55

Вихідні дані:

Розміри заготівки: ДзхSз=45х6,1 мм

Розміри готової труби: ДтхSт=25х3,5 мм

Марка сталі: 08Х18Н10Т

Тип стану: ХПТ 55

Характеристика калібровки

Сумарний коефіцієнт витягання:

Відносне обтиснення по площі:

Відносне обтиснення стінки труби:

Абсолютне обтиснення діаметра:

Д=Дз-Дт, мм

Д=45-25=20 мм

Розрахунок

Визначаємо конусність оправки табл. 2.2:

Таблиця 2.2- Конусність оправки

Стан	Різниця Дз-Дт, мм	Конусність оправки
ХПТ 55	Більше 20	0,02

Приймаємо Д=<14...18 мм

2tg?=0,02...0,3

де 2tg? - конусність оправки

Приймаємо 2tg?=0,02

Визначаємо діаметр оправки у перетисканні:

dn=Дт-2·Sт

dn=25-2·3,5=18 мм

Рисунок 2.2 - Оправка стану ХПТ

Визначаємо довжину калібруючої частини:

lкал=m·?·K

де m - величина подавання, мм;

? - коефіцієнт витягання;

m·? - величина лінійного зміщювання труб, мм;

m·?=25 мм

К - коефіцієнт калібровки;

К=2…3,5 - для холодної прокатки;

Приймаємо К=2

lкал=25·(2…3,5)=50…87,5 мм

Приймаємо lкал=70 мм

Рисунок 2.3 - Розгорнення гребня рівчака

Визначаємо діаметр циліндричної частини оправки:

dц=dп+2tg?·lроб

де lроб - довжина робочої частини оправки, мм

lроб=400 мм

dц=18+0,02*400=26 мм

Визначаємо довжину частини редукування:



де 2tg8p - конусність калібра у зоні редукування для холодної прокатки;

Р - зазор між заготівкою та оправкою, мм

Р=(Дз-2Sз)-dц

Р=(45-2·6,1)-26=6,8 мм

2tg8p=0,18…035

Приймаємо lред=40 мм

Визначаємо довжину обтискаючої частини:

lобт= lроб- lред- lкал, мм

де lроб - довжина робочої частини руч'я калібру, мм

Приймаємо lроб=400 мм

lобт=400-40-70=290 мм

Довжина обтискання частини розбиваємо на сім однакових частин:

Визначаємо приростання діаметру у кожному перерізі:

?1…7=l1…7·2tg

?1…7=41,4·0,02=0,82 мм

Визначаємо діаметри окружностей у контрольних перерізах та заносимо до таблиці 2.3:

d0=dn=18 мм

d1=d0+?, мм

Таблиця 2.3 - Діаметри окружностей у контрольних перерізах

	0	1	2	3	4	5	6	7
d	18	18,82	19,64	20,46	21,28	22,1	22,92	23,74

Визначаємо товщину стінки заготовок за урахуванням її потовщення при редукуванні у 7 перерізі:

S7=Sз+S

де S=(0,05...0,07) - по цеховим даним

S7= Sз+(0,05...0,07)·(dз-d7)

S7=6,1+(0,05...0,07)·(32,8-23,74)=6,55...6,40 мм

де dз - внутрішній діаметр заготівки, мм

Приймаємо S7=6,5 мм

Визначаємо сумарне витягнення по стінці:

Визначаємо часткові коефіцієнти витягання в контрольних перерізах по номограмі таблиця2.4:



Таблиця 2.4 - Часткові коефіцієнти витягання у контрольних перерізах

	0	1	2	3	4	5	6	7
?х	1,00	1,15	1,26	1,385	1,502	1,68	1,803	2,03

Визначаємо товщину стінки у контрольних перерізах та заносимо до таблиці 2.5:

Sx=Sт·?х,

Таблиця 2.5 - Товщину стінки у контрольних перерізах

	1	2	3	4	5	6	7
S	4,02	4,41	4,84	5,25	5,88	6,31	6,5

Діаметри руч'я калібрів у початку і кінці калібруючої частини приймаємо однаковим зовнішньому діаметру труби на мінусовому допуску:

Дкал=До=Дт=25 мм

Діаметр руч'я у початку частини редукування дорівнюється зовнішньому діаметру заготівки:

Дред=Дз=45 мм

Визначаємо діаметри руч'я калібру у контрольних перерізах таблиця 2,6:

Дx=dx+2Sx

Таблиця 2.6 - Діаметри руч'я калібру у контрольних перерізах

	1	2	3	4	5	6	7
Д	26,86	28,46	30,14	31,78	33,86	35,54	36,74

Визначаємо глибину калібрів у контрольних перерізах таблиця 2.7:

2hx=Дх-?



де ? - значення величини зазору між калібрами, мм

?=0,05...1,2 мм

Приймаємо ?=0,5 мм

2hкал=Дкал-?=25-0,5=24,5 мм

2h0=Д0-?, мм

Таблиця 2.6 - Глибина калібрів у контрольних перерізах

2hред=Дред-?=45-0,5=44,5 мм

Визначаємо ширину калібрів за допомогою емпіричних коефіцієнтів:

Вкал=Дкал+(0,3...0,5)=25+0,3=25,3

В0=Д0·1,012=25·1,012=25,3 мм

В1=Д1·1,015=26,86·1,015=27,26 мм

В2=Д2·1,018=28,46·1,018=28,97 мм

В3=Д3·1,023=30,14·1,023=30,83 мм

В4=Д4·1,028=31,78·1,028=32,66 мм

В5=Д5·1,035=33,86·1,035=35,04 мм

В6=Д6·1,043=35,54·1,043=37,06 мм

В7=Д7·1,054=36,74·1,054=38,72 мм

Вред=Дред·1,10=45·1,10=49,5 мм

За наведеною методикою розраховано параметри калібровки і результати розрахунку зводимо до таблиці 2.7.



Таблиця 2.7 - Параметри розгорнення рівчака калібру

	Кал.	1	2	3	4	5	6	7	Ред
lx, мм	40	290	290	290	290	290	290	290	90
Дх, мм	25,3	26,86	28,46	30,14	31,78	33,86	35,54	36,74	45
dx, мм	12,8	18,82	19,64	20,46	21,28	22,1	22,97	23,74	18,82
Вх, мм	19,3	27,26	28,97	30,83	32,66	35,04	37,06	38,72	49,5
2hx, мм	24,5	26,36	27,96	29,64	31,28	33,36	35,04	36,24	44,5

2.4 Розрахунок енергосилових параметрів

Величинами відносних деформацій (витяжки, обтиснення й ін.) визначаються найважливіші характеристики процесу прокатки: тиск металу на валки і його розподіл по довжині осередку деформації, геометрія рівчака калібру, режими роботи стану і т.д. Побудова раціонального калібрування профілю рівчака калібру можливо лише при відомому розподілі відносних деформацій по довжині рівчака.

Особливість процесу холодної прокатки труб - змінна величина абсолютних і відносних деформацій у кожний даний момент прокатки. У цьому полягає одне з основних відмінностей цього процесу від процесу звичайної поздовжньої прокатки.

Геометричні розміри осередку деформації при процесі, що встановився, поздовжньої прокатки залишаються постійними. Тому кожний поперечний переріз заготовки, проходячи через осередок деформації, послідовно ухвалює всі його розміри від площини входу до площини виходу. Різниця між висотою дермуємої заготовки у двох довільно обраних перетинах осередку деформації являє собою величину обтиснення металу при його безперервному переміщенні між даними перетинами.

У процесі холодної прокатки труб кожний перетин деформується в миттєвому осередку деформації, що постійно змінює свої розміри. У загальному випадку різниця між товщинами стінок у двох перетинах не являє собою абсолютного обтиснення по стінці, оскільки за час одного ходу кліті перше із цих перетинів у процесі обтиснення не деформується до розмірів другого перетину.

В основу висновку формул для визначення відносних деформацій покладене правило П. Т. Емельяненко [1], згідно з яким "величина обтиснення в періодичній частині профілю пілігримової голівки рівняється різниці між висотою даного перетину й висотою перетину, що відстоїть від першого на такій відстані, при якому обсяг металу, ув'язнений між цими перетинами, дорівнює обсягу металу подачі".

Висновок розрахункових формул стосовно до конічних калібрувань гребеня рівчака зроблений Я. Ю. Осада [2].

При проектуванні нових маршрутів прокатки труб на станах ХПТ великий інтерес представляє залежність повного тиску металу на валки від основних характеристик процесу.

Численні дослідження, проведені Ю. Ф. Шевакиним, В. И. Соколовским, О. А. Семенов, Д. И. Пирязевим і ін., дозволяють зробити деякі висновки про вплив технологічних параметрів прокатки на величину повного тиску.

Залежність тиску металу на валки від величини подачі можна представити рівнянням прямої лінії. Кут нахилу цієї прямої залежить від товщини стінки труби, що прокочується, її матеріалу, зміни обтиснення і випуску рівчак. Збільшення тиску прямо пропорційно збільшенню сумарної витяжки.

Зміна подачі витяжки приводить до зміни обтиснення стінки труби, а ця величина визначає повний тиск металу на валки. Формули, запропоновані Ю. Ф. Шевакіним, з достатнім ступенем точності характеризують залежність тиску від основних технологічних параметрів процесу.

Розрахунок середнього контактного тиску і сили прокатки за методикою Ю.Ф. Шевакіна[3]:

Розрахунок абсолютного обтиснення по стінці

Абсолютне обтиснення по стінці розраховуємо в кожнім перетині по формулі:

Де ?x - кут конусності рівчака калібру в перетині х;

tx - товщина стінки в перетині х;

Rx - радіус рівчак калібру в перетині х;

dtz - стовщення стінки труби у випусках у перетині х, що розраховується по формулі:

де Vy - питомий обсяг подачі;

?x - кут конусності оправки в перетині х.

Розрахунок напруги текучості

Напругу текучості розраховуємо по наступній формулі:

де ?t0 - значення напруги текучості металу у відпаленому стані при температурі 20 0С, для сталі 08Х18Н10Т ?t0 = 275 Н/мм2;

а = 30,2- емпіричний коефіцієнт;

m = 0,86 - коефіцієнт, що враховує наклеп металу, а також його розігрівши в результаті пластичної деформації;

?x - відносне обтиснення в перетині х, %.

Коефіцієнти а і m різні для кожної марки сталі і температури, при якій здійснюється деформація.

Тоді повне зусилля прокатки буде дорівнює:



де ?з = 1,28 - коефіцієнт форми контактної поверхні;

Rгх - радіус гребеня робочого конуса (катаючий діаметр) у перетині х.

Перший множник у дужках являє собою площу контактної поверхні. Другий доданок - зусилля від редукування.

Результати розрахунків по формам (2.52), (2.53), (2.54), (2.55) і (2.56) заносимо у таблицю 2.8.

Таблиця 2.8 - Результати розрахунку енергосилових параметрів при прокатці труби 25?3,5 мм із заготовки 45,0?6,1 мм.

dtz, мм	dtx, мм	Сумарні витяжки ?х	Сумарні деформації ?x,	Напруження текучості ?t, Н/мм2	Середній тиск pср, Н/мм2	Повна сила прокатки P, кН
0,000	0,000	1,000	0,000	275,000	297,00	0,00
0,781	0,695	1,062	0,058	412,372	441,56	226,10
0,652	0,590	1,315	0,240	739,166	823,40	385,36
0,574	0,523	1,586	0,369	948,076	1098,36	464,35
0,518	0,475	1,877	0,467	1098,976	1322,61	507,75
0,478	0,439	2,196	0,545	1214,900	1516,63	530,44
0,448	0,413	2,550	0,608	1307,822	1690,84	539,63
0,326	0,393	2,947	0,661	1384,754	1851,48	539,30
0,310	0,378	3,404	0,706	1450,117	2002,78	531,81
0,373	0,371	3,581	0,721	1470,968	2096,28	480,49
0,000	0,000	3,581	0,721	1470,968	1588,65	0,00
0,000	0,000	3,581	0,721	1470,968	1588,65	0,00

По результатам розрахунків побудовано графік розподілу повної сили прокатки по довжині робочого конусу (рисунок 2.4).

Розрахунок потужності приводного двигуна стану.

Потужність двигуна розраховуємо по відомій формулі:

де Мпр - момент прокатки;

n - число подвійних ходів за хвилину.

Момент прокатки розраховуємо по формулі

де Рmax - максимальна сила прокатки;

Rx - радіус гребня калібру в перетині, який відповідає максимальній силі прокатки;

dtx - обтиснення по стінці в перетині, який відповідає максимальній силі прокатки.

Рисунок 2.4 - Розподіл повної сили прокатки по довжині робочого конусу при прямому і зворотному ході кліті

Момент прокатки розраховуємо по формулі:

де Рmax - максимальна сила прокатки;

Rx - радіус гребня калібру в перетині, який відповідає максимальній силі прокатки;

dtx - обтиснення по стінці в перетині, який відповідає максимальній силі прокатки.

Розрахунок калібровки та енергосилових параметрів показує, що максимальна сила прокатки склала 539,63 кН. Для цього перетину радіус гребня калібру має значення - Rx = 171,07 мм, а обтиснення по стінці - dtx = 0,313 мм.

Момент прокатки тоді за формулою (2.59) буде дорівнювати:

2,75 кН·м

Тоді потужність двигуна за формулою і буде дорівнювати:

кВт

2.5 Розрахунок на міцність валка стану ХПТ-55

Вихідні дані:

Матеріал, з якого виготовлені валки - сталь 30ХГСА.

Силові параметри прокатки стана ХПТ-55 приведені в таблиці 2.9.

Таблиця 2.9 - Силові параметри прокатки

Зусилля прокатки P, кН	Момент прокатки Мпр., кНм
539,63	2,75

Діаметр початкової окружності ведучої шестірні Дв.ш.=336мм.

Розрахункові схеми робочого валка і перетину 3-3 бочки зображені відповідно на рисунку 2.5

Основні геометричні розміри робочого валка стана ХПТ-55 представлені в таблиці 2.10.

Основні геометричні розміри перетину 3-3 робочого валка стана ХПТ-55 приведені в таблиці 2.11.

Таблиця 2.10 - Основні геометричні розміри робочого валка стану ХПТ-55

l1	317.5
l2	337.5
l3	202.5
l4	135
l5	100
d	364
d1	180
d2	205
d3	195
d4	220

Таблиця 2.10 - Основні геометричні розміри перетину 3-3 робочих валків стана ХПТ-55

r	182
у2	140
у3	80
h	160
у	33

Розрахунок:

На робочий валок діють: вертикальне зусилля прокатки, окружні і розпірні зусилля ведучих шестірень, а також оборотний момент.

Схема дії цих сил на робочий валок, а також епюри згинаючих і моментів, що крутять, показані на малюнку 2.5.

Окружне зусилля на ведучій шестірні:



Розпірне зусилля

де: - кут прямозубого зачеплення, приймаємо рівним 20°.

Рисунок - 2.5 Схема дії цих сил на робочий валок

Опорні реакції в горизонтальній площині:

Визначення напруг у перетині 1-1:

Згинальний момент у вертикальній площині:

Згинальний момент у горизонтальній площині

Сумарний згинальний момент

Напруга вигину

Напруга крутіння

Сумарна напруга в перетині 1-1

де: - напруга вигину, що допускається, для матеріалу валка



, - межа текучості матеріалу валка. Для сталі 30ХГСА =850 МПа.

n - коефіцієнт запасу міцності , з огляду на роботу валка при великих нагружениях, приймаємо n=2,5.

Тоді

Умова міцності дотримується.

Визначаємо напругу в перетині 2-2:

Згинальний момент у вертикальній площині:

Згинальний момент у горизонтальній площині:

Сумарний згинальний момент:

Напруга вигину:



Напруга крутіння

Сумарна напруга крутіння в перетині 2-2

Умова міцності дотримується.

Визначаємо напругу в перетині 3-3:

Перетин 3-3 валка (мал.3.2) являє собою півколо, ослаблений у середині отвором для центрового болта і з країв - зевами.

Момент інерції перетину щодо осі Х-Х

де:I/xx - момент інерції півкола,

I//xx - момент інерції трикутника,

I///хх - момент інерції прямокутника.

де: r- радіус півкола перетину

,

d - діаметр бочки валка.

Момент інерції трикутника заміняє момент інерції фігури, що утворить зев. Цей трикутник має висоту h і площу, рівну площі фігури, що утворить зев. З умови рівності цих площ визначається величина підстави d1 трикутника:

де:

? - положення центра ваги перетину,

Тоді:

Момент опору перетину щодо осі Х-Х:

Момент інерції перетину щодо осі Y-Y:

Момент опору перетину щодо осі Y-Y:

Максимальне зусилля прокатки P діє на валок, коли перетин валка 3-3 повернено на кут приблизно 70-80 градусів.

При розрахунку цього перетину на максимальне зусилля прокатки, можна з достатнім ступенем точності прийняти, що максимальне зусилля прокатки діє перпендикулярно осі Y-Y, а окружне зусилля - перпендикулярне осі Х-Х. Згинальний момент у вертикальній площині:

Згинальний момент у горизонтальній площині:

Напруга вигину в перетині 3-3 від моменту, що діє у вертикальній площині

Умова міцності дотримується.

Напруга вигину в перетині 3-3 від моменту, що діє в горизонтальній площині

Умова міцності дотримується.



2.6 Розрахунок годинної продуктивності

Вихідні дані:

Розміри готової труби: Dт ? Sт = 25 ?3,5 мм

Розрахунок

Визначаємо годинну продуктивність стану ХПТ 55:

де m - величина подавання, мм;

? - коефіцієнт витягання

Приймаємо m · ? = 25 мм

n - кількість двійних ходів кліті у хвилину

Приймаємо n = 80 ход/хв с. 367, табл. 160

k - коефіцієнт використання стану

За цеховими даними k = 0,8

Визначаємо годину продуктивність стану в тоннах:

де m - маса труби на 1 метр кг;

m= 0,0246 · Sт · (Dт-Sт)

m = 0,0246 · 3,5· (25 - 3,5) = 1,85 кг



2.7 Дослідження параметрів процесу

Для порівняння двох схем проведемо порівняльний аналіз силових та енергетичних параметрів. У якості вихідних даних було використано параметри стану ХПТ 55 з числом подвійних ходів 78, для труби із марки сталі 08Х18Н10Т, яка прокатана по маршруту 45?6,1>25?3,5. Результати розрахунку повної сили при прямому ході кліті при існуючій і новій схемі представлено на рис. 2.6.

Рисунок 2.6 - Розподіл повної сили по довжині робочого конусу

Як видно з рис. 2.6 для нового режиму подачі і повороту характерна менша сила прокатки за рахунок зменшення подачі при прямому ході. Результати аналізу розподілу повної сили при зворотному ході кліті представлено на рис. 2.7.



Рисунок 2.7 - Розподіл повної сили при зворотному ході кліті

Як видно з рисунків 2.6 і 2.7 при використанні подвійної подачі і повороту при прямому ході кліті величина повної сили менша у порівнянні з існуючою схемою. А при зворотному ході протилежна картина - при існуючій схемі прокатки сила при зворотному ході менша у порівнянні зі схемою подвійної подачі і повороту.

Для більш докладного аналізу енергосилових параметрів процесу розглянемо розподіл потужності прокатки при одному подвійному ході для обох схем подачі і повороту труби.

Результати розрахунків потужності прокатки при подвійному ході кліті представлено на рис 2.8.

Як видно з рисунка 2.8 зміна потужності прокатки за подвійний хід при новій схемі подачі і повороту менша на 5 - 20% у порівнянні з існуючою схемою.

Таким чином, по результатам розрахунків видна ефективність пропонованих рішень. Тобто при впровадженні подвійної подачі і повороту не відбудеться підвищення енергетичних затрат на виробництво.



Рисунок 2.8 - Розподіл потужності прокатки при подвійному ході кліті

Впровадження проектних рішень дозволить підвищити сумарну подачу за прохід до 8 мм. За рахунок цього продуктивність стану підвищиться на 14% у порівнянні з існуючим режимом.

3. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

3.1 Коротка характеристика об'єкта дослідження

Трубо волочильний цех ПрАТ «Сентравіс Продакшн Юкрейн» має у своєму складі стани ХПТ, ХПТР, волочильні стані та багато іншого обладнання для виробництва труб розміром від 3мм до 114мм, загальній обсяг труб у рік складає понад 11млн. метрів. Основний сортамент цеху: холодно катані нержавіючі труби загального призначення, авіобудування, насосно-компресорні, труби для автомобілебудування, харчової хімічної промисловості та ін.

В 2013 р. долі продаж на основні ринки Європи і СНГ склали 51,2% и 41,7% відповідно 4,6% продукції було відгруженно на ринок США и 2,5% - на інші ринки.

Метою економічної частини є визначення економічної ефективності від вдосконалення технології виробництва труб за рахунок застосування подвійних подачі і повороту труби на стані ХПТ-55 в умовах ПрАТ «СЕНТРАВІС ПРОДАКШН ЮКРЕЙН», що дозволить знизити витратний коефіцієнт металу за рахунок зменшення браку по геометричним розмірам, збільшити вихід якісної продукції, підвищити продуктивність а також зменшити простої на ремонт старого обладнання.