Производство труб на трубопрокатном агрегате с автомат станом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика и порядок расчета курсового проекта по теме «Производство труб на трубопрокатном агрегате с автомат станом»

по специальной дисциплине «Трубное производство»



1. Обоснование выбора заготовки

В данном курсовом проекте выбрана заготовка диаметром 150,0 мм, т.е. непрерывнолитая заготовка, которая значительно дешевле катанной.

Длина обрезаемых утолщенных концов:

где е - расстояние между клетями стана

Поэтому длина заготовки L3 определяется:

где lобр - длина взятой пробы.

Прошивные станы позволяют изготавливать гильзы одних и тех же размеров из заготовки различных диаметров. Практикой установлено, что прошивка рациональна, когда диаметры гильзы и заготовки примерно равны. Для тонкостенных труб можно применять заготовку с диаметром на 510% меньше диаметра гильзы. Использование заготовки большего диаметра, как показывает практика, несколько увеличивает производительность, однако чрезмерное увеличение диаметра неблагоприятно складывается на качестве труб, вызывая ухудшение внутренней поверхности.



2. Расчет таблицы прокатки

Таблицу прокатки рассчитывают против хода, начиная с заданных размеров готовой трубы.

1. Наружный диаметр трубы после редукционно-растяжного стана:

,

где б-- коэффициент линейного расширения; Т -- температура конца прокатки в редукционно-растяжном стане, °С; Do -- диаметр готовой трубы в холодном состоянии, мм.

Термический коэффициент принимаем равным:

Толщина стенки трубы после редукционно-растяжного стана равна толщине стенки готовой трубы (для этого необходимо выбрать соответствующее натяжение), т.е. .

2. Наружный диаметр трубы после обкатного стана Dоб определим, предварительно задавшись :

Величина обжатия трубы в редукционно-растяжном стане Dред:



Толщина стенки трубы после обкатки изменяется незначительно. Учитывая незначительное утонение стенки на обкатном стане, а затем ее утолщение в редукционно-растяжном стане, принимаем .

3. Диаметр оправки для обкатки доб определяют с учетом подъема трубы над оправкой об:

Оправка обкатного стана должна быть больше внутреннего диаметра трубы, приходящей с автомат-стана, на величину а, причем выбираем

а = 3 мм. Тогда:

,

Оправка обкатного стана равна:

Суммарная величина подъема диаметра на обкатном стане:

На автомат-стане получают трубы с толщиной стенки готовой трубы, т.е.

.

Таким образом, диаметр трубы, выходящей из автоматического стана:

4. Деформацию труб на станах-тандем ведут в калибрах постоянной высоты, но с разными диаметрами оправок.

Диаметр оправки СПП-1:

Диаметр оправки СПП-2 принимаем на 2,0 мм больше диаметра оправки СПП-1:

Суммарное обжатие стенки гильзы в автомат-стане мм.

Внутренний диаметр гильзы должен быть больше диаметра оправки СПП-1 на величину , которую принимаем равной .

Толщина стенки гильзы:



Наружный диаметр гильзы:

5. Диаметр оправки прошивного стана выбирается по величине «раскатки». Для ее определения для валковых станов рекомендуется зависимость:

Диаметр оправки прошивного стана:

На практике при необходимости варьирования толщины стенки труб принимают диаметр заготовки:

6. Для определения длины заготовки рассчитываем коэффициенты вытяжки.

Коэффициент вытяжки в прошивном стане:



в СПП №1:

,

в СПП №2:

,

где -- коэффициент, учитывающий разностенность и овальность трубы . Принимаем . Тогда:

Коэффициент вытяжки при раскатке трубы на обкатном стане:

Коэффициент вытяжки в редукционно-растяжном стане равен .

Общий коэффициент вытяжки:

7. Длина заготовки L3 определяется:

Принимаем коэффициент угара равный .

Длина обрезаемых утолщенных концов:

,

где е - расстояние между клетями стана.

Тогда:

Длина трубы после нагрева в кольцевой печи:

Длина гильзы:



Длина трубы после стана продольной прокатки №1:

Длина трубы после стана продольной прокатки №2:

Длина трубы после обкатного стана:

Длина трубы после редукционно-растяжного стана:

Длина трубы после обрезки концов:

Длина трубы после отбора проб для проведения испытаний составила:

Перед сдачей на склад длина готовой трубы составляет .

Таблица 1 - Таблица прокатки труб размером 101,6Ч6,5 мм

Размер заготовки, мм	Прошивной стан	Автоматический стан-тандем	Обкатной стан	Редукционно-растяжной стан	Суммарный коэффициент вытяжки	Размер готовых труб, мм
	Размер гильзы, мм	Диаметр оправки, мм	Коэффициент вытяжки	СПП №1	СПП №2	Размеры труб, мм	Диаметр оправки, мм	Коэффициент вытяжки	Размеры труб, мм	Коэффициент вытяжки
Диаметр	Длина	Диаметр	Толщина стенки	Длина			Диаметр трубы, мм	Толщина стенки трубы, мм	Длина трубы, мм	Диаметр оправки, мм	Коэффициент вытяжки	Диаметр трубы, мм	Толщина стенки трубы, мм	Длина трубы, мм	Диаметр оправки	Коэффициент вытяжки	Диаметр	Толщина стенки	Длина			Диаметр	Толщина стенки	Длина			Наружный диаметр	Толщина стенки	Длина
150,0	2806,0	166,67	9,5	10528,0	137,31	3,77	156,67	8,5	11371,0	143,67	1,39	156,67	6,5	14668,0	145,67	1,08	168,0	6,5	14961,0	146,67	1,02	102,62	6,5	25135,0	1,68	9,0	101,6	6,5	12000,0

3. Расчет калибров прокатного инструмента

3.1 Прошивного стана

Калибровка валков

Габаритные размеры грибовидных валков определяют по формулам:

Длина конуса прошивки и конуса раскатки связаны отношением:

Отсюда:

Из технической характеристики прошивного стана: угол подачи ; углы наклона образующих входного и выходного конусов , ; угол раскатки . Угол конуса прошивки и конуса раскатки определяются:



Минимальный диаметр конуса прошивки и максимальный диаметр валка :

Калибровка валков прошивного стана сведена в таблицу 15.

Таблица 2 - Калибровка валков прошивного стана

Dб, мм	, мм	. мм	Lб, мм	L1, мм	L2, мм	в, град	б1, град	б1, град	Ш, град	ц1, град	ц2, град
850,0	860,0	824,0	425,0	204,0	221,0	7	5	2	17	4	1,5

Калибровка оправок

Оправки состоят из четырех участков: носик оправки, рабочий конус, конус поперечной раскатки и цилиндрический поясок.

Диаметр оправки - из таблицы прокатки.

Размеры носика оправки выбирают из практических данных:

Рабочий конус оправки l2 - конический. Длина рабочего конуса принимается .

Третий участок оправки l3, на котором раскатывается стенка гильзы, называется калибрующим. Угол наклона образующей этого участка равен углу выходного конуса деформации , т.е. . При больше 100 мм .

Длина цилиндрического пояска равна 10,0 мм.

Общая длина оправки L:

Калибровка оправок прошивного стана сведена в таблицу 3.

Таблица 3 - Калибровка оправок прошивного стана

дп, мм	д'''оп, мм	Lоп, мм	l1, мм	l2, мм	l3, мм	l4, мм	б'2, град
137,31	30,0	253,0	30,0	168,0	45,0	10,0	2

Калибровка линеек

Линейки прошивных станов служат направляющим и ограничивающим овализацию инструментом.

Уклон рабочей поверхности на входной стороне несколько больше угла входного конуса деформации: . Угол наклона рабочей поверхности линейки на выходной стороне обычно равен углу выходного конуса очага деформации , т.е. .

Обычно вершина линейки находится от пережима на расстоянии N. Но с целью уменьшения овализации гильзы в конусе принимают .

Сл -- глубина выемки на рабочей поверхности линейки равна .

Калибровка линеек прошивного стана сведена в таблицу 4.

Таблица 4 - Калибровка линеек прошивного стана

щ1, град	щ2, град	N, мм	Сл, мм
7	2	0	10,0

Стана продольной прокатки

Калибровка валков

Основными размерами валка СПП являются: идеальный диаметр, диаметр и длина бочки. Идеальный диаметр определяется по формуле:

где -- диаметр труб, прокатываемых на данной установке. Идеальные диаметры СПП №1 и СПП №2 равны между собой ():

Диаметр бочки валка и идеальный диаметр связаны зависимостью:

где -- зазор между валками; . Тогда:

Длина бочки валка L6 определяется:



где: Н - высота калибра, - коэффициент ширины калибра:

где В - ширина калибра с учетом выпуска.

Для прокатки применяют круглые калибры с выпуском по дуге. Угол выпуска принимаем 30°.

Так как трубы тонкостенные принимаем , . Ширина крайних буртов равна 80,0 мм. Тогда:

Параметр выпуска с для круглого калибра с выпуском по дуге:

Коэффициент формы калибра:



где n -- число валков, ручьи которых образуют калибр.

Острые кромки ручья скругляют радиусом .

Калибровка валков СПП №1 сведена в таблицу 5.

Таблица 5 - Калибровка валков СПП №1

Dид, мм	Dб, мм	Lб, мм	Lбурта, мм	B, мм	вк	kф	c	цв, град	r, град
615,0	610,0	329,0	80,0	169,0	1,08	3,28	2,33	30	7

Калибровка валков СПП №2 сведена в таблицу 6.

Таблица 6 - Калибровка валков СПП №2

Dид, мм	Dб, мм	Lб, мм	Lбурта, мм	B, мм	вк	kф	c	цв, град	r, град
615,0	610,0	326,0	80,0	166,0	1,06	3,17	1,77	30	7



Калибровка оправок

В настоящее время на всех отечественных станах используются конические оправки с цилиндрическим пояском.

Оправка состоит из рабочего конического участка длиной и цилиндрического пояска длиной . Торец оправки скругляют радиусом, переход от конической части к цилиндрической выполняют радиусом:

,

а переход к торцу радиусом . Длина рабочей части оправки:

где -- максимальная величина обжатия стенки; -- угол конусности оправки, который определяется условиями трения при прокатке:

где -- коэффициент трения металла по оправке; при наличии смазки f = 0,25. Тогда:



Для оправок диаметром 139,0ч150,0 мм, , , .

Калибровка оправок СПП №1, СПП№2 сведена в таблицу 7.

Таблица 7 - Калибровка оправок СПП №1, СПП№2

да, мм	Lоп, мм	l1, мм	l2, мм	r, мм	r1, мм	r2, мм	ца, град
СПП №1	СПП №2					СПП №1	СПП №2
143,67	145,67	97,0	72,0	25,0	30,0	71	72	5,0	14

3.2 Обкатных станов

Калибровка валков

На большинстве трубных заводов нашей страны принята коническая калибровка.

Диаметр валков определяют по эмпирической формуле:

.

Тогда:

Диаметр одного валка в комплекте делают на 2,0 мм больше диаметра другого, т.е. диаметр одного из валков равен 590,0 мм.

Длина бочки валка:



Пережим валков смещен в сторону входа трубы. Длина участков:

Для первого валка:

Для второго валка:

Угол входного конуса ; угол выходного конуса .

Калибровка валков обкатного стана сведена в таблицу 8.

Таблица 8 - Калибровка валков обкатного стана

Dб1, мм	Dб2, мм	Lб1, мм	Lб2, мм	L'1, мм	L''1, мм	L'2, мм	L''2, мм	б1, град	б2, град
588,0	590,0	529,0	531,0	212,0	212,0	317,0	319,0	2	1,5

Калибровка оправок

Оправки конической формы имеют три участка: направляющий (l1), рабочий (l2) и калибрующий (l3).

Из таблицы прокатки известно , для оправок большого диаметра [Виноградов] калибровка приведена в таблице 9.



Таблица 9 - Калибровка оправок обкатного стана

доб, мм	L, мм	l1, мм	l2, мм	l3, мм	r, мм	в, град
146,67	290,0	80,0	180,0	25,0	75,0	23,5,0

Редукционно-растяжного стана

Распределение частных деформаций

Коэффициент общего пластического натяжения можно определить по формуле:

,

где - осевая и тангенциальная деформации, взятые в логарифмическом виде; Т- величина определяемая в случае трехвалкового калибра по формуле:

Т=,

где k - коэффициент, учитывающий изменение степени толстостенности трубы; (S/D)cp- среднее отношение толщины стенки к диаметру за период деформации трубы в стане:

,

где ?- величина общей деформации трубы по диаметру:

Величина критического частного обжатия при таком коэффициенте пластического натяжения может достигать 6% во второй клети, 7,5% в третьей клети и 10% в четвертой клети. Среднее относительное обжатие при работе с натяжением в средних клетях трехвалкового редукционно-растяжного стана составляет еср = 7,0%. Относительное обжатие в первой и двух последних клетях:

При расчете калибровки валков, был принят равномерный режим обжатий.

Необходимое число клетей определяется по формуле:

,

где - конечный диаметр трубы;

- начальный диаметр трубы.

Рассчитанное число клетей округляется до целого в сторону увеличения, таким образом .

Величины частных деформаций приведены в таблице 10 и рис. 1.

Таблица 10 - Распределение обжатий по клетям стана

Номер клети, m	1	2	3	4	5	6	7	8	9
е,%	3,500	5,777	5,075	7,275	7,327	7,125	6,128	3,500	0,000

Рис. 1 - Распределение обжатий по клетям стана

Частные вытяжки равны:

Величины частных вытяжек приведены в таблице 24 и рис. 2.



Таблица 11 - Распределение вытяжек по клетям стана

Номер клети, m	1	2	3	4	5	6	7	8	9
л,%	1,027	1,064	1,087	1,091	1,092	1,083	1,065	1,028	1,000

Рис. 2 - Распределение вытяжек по клетям стана

Исходя из принятых величин частных деформаций средние диаметры калибров можно рассчитать по формуле:

Для первой клети стана () , тогда:

Для остальных клетей расчет производится аналогичным образом. Рассчитанные по данной формуле средние диаметры калибров, приведены в таблице 12 и рис.3.

Таблица 12 - Средние диаметры калибров

m	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d,мм	162,12	152,75	141,95	131,62	121,98	113,29	106,34	102,62	102,62



Рис. 3 - Средние диаметры калибров

Определение размеров калибров валков

Овальный калибр получают очерчивая его радиусом r с центром, смещенным относительно оси прокатки на величину эксцентриситета e. Значения радиусов и эксцентриситета калибров определяют по ширине (а) и высоте (b) калибров по формулам:

Величину овальности калибра равна:

Для определения овальности калибра можно использовать формулу:



Степенной показатель q характеризует возможную величину уширения в калибре. При редуцировании в трехвалковых клетях принимают q=1,2.

Величины полуосей калибра определяются зависимостями:

где f - поправочный коэффициент, который можно рассчитать по приближенной формуле:

Произведем расчет размеров калибра для первой клети:

Для остальных клетей расчет производится аналогичным образом. Калибровка валков РРС сведена в таблицу 13, рассчитанные величины приведены на рис.4, 5, 6, 7.

Таблица 13 - Калибровка валков РРС

Номер клети	d, мм	?,%	a, мм	b, мм	r, мм	e, мм
1	162,12	3,500	82,25	78,81	86,17	7,36
2	151,10	5,777	78,23	72,84	84,92	12,08
3	140,82	7,075	73,09	66,93	81,12	14,19
4	131,25	7,275	67,83	61,95	75,55	13,60
5	122,32	7,327	62,87	57,38	70,10	12,71
6	114,00	7,125	58,34	53,39	64,81	11,42
7	106,25	6,128	54,54	50,56	59,55	9,00
8	102,62	3,420	52,07	49,89	54,54	4,66
9	102,62	0,000	51,31	51,31	51,31	0

Рис. 4 - Ширина калибров РСС

Рис. 5 - Высота калибров РСС

Рис. 6 - Радиусы, образующие овальные калибры РСС

Рис. 7 - Эксцентриситеты калибров РСС валков

Расчет скоростного режима

Расчет скоростного режима работы стана заключается в определении чисел оборотов валков рабочих клетей и по ним чисел оборотов двигателей.

Расчет zобщ приведен в п.2.3.4.1: Zобщ=0,466

Далее определяется максимально возможное переднее натяжение в первой клети - zп1 по формуле:

,



где - коэффициент учитывающий влияние внеконтактных зон деформации:

li - длина дуги захвата:

- угол захвата:

f - коэффициент трения, принимаем f =0,5; а - число валков в клети, а=3.

В первой рабочей клети zз1=0. В последующих клетях можно принять zп i-1= zз i.. Далее определяем толщину стенки трубы после первой клети по формуле:

,

где Аi - коэффициент, определяемый по формуле:



;

где zi - средний коэффициент пластического натяжения:

Подставляя в выше приведенные формулы данные для первой клети получим:

мм

;



Проведя аналогичные расчеты для второй клети получили результаты: zп2 = 0,728, S2 = 6,456 мм. На этом расчет zпi по ходу прокатки прекращаем, т.к. выполняется условие zп2zобщ.

Определяем максимально возможное натяжение zз в последней деформирующей клети, т.е. zз8. При этом принимаем, что zп8 =0.

мм

Толщину стенки перед 8-й клетью, т.е. S7, можно определить по формуле:



Проведя аналогичные расчеты получили следующие результаты: для 7-й клети zз7=0,436, S6=6,402мм; для 6-й клети zз6=0,468, S5=6,390мм На этом расчет прекращаем, т.к. выполняется условие zз6zобщ.

Определяем коэффициент общего пластического натяжения для средних клетей - zcp, в которых имеет место равенство zпi = zзi = const.

Расчет zcp производим по методике, приведенной в п.3.1, принимая D0=D2, S0=S2, Dk=D6, Sk=S6. В результате расчета получили zcp=0,492, т.е. в средней группе клетей выполняется равенство zпi = zзi =0,492.

Рассчитав изменение толщины стенки в средней группе по ходу прокатки при zпi = zзi =0,492 получили S*6=6,544мм, что не соответствует рассчитанному ранее значению S6=6,402мм. Это связано с тем, что были изменены значения натяжения во второй и шестой клетях. Для того, чтобы добиться равенства S*6= S6, методом подбора уточнили значение zcp. В результате получили zcp=0,535.

Рассчитанные значения толщины стенки по клетям стана приведены в табл. 14 и на рис. 8. Рассчитанные значения переднего натяжения по клетям стана приведены в табл. 15 и на рис.9.



Рис. 8 - Изменение толщины стенки трубы

Рис. 9 - Изменение переднего натяжения

Для определения катающих диаметров можно использовать формулы:

где Dвi - диаметр валка по вершине



Если , то расчет катающего диаметра валков следует вести по первому уравнению, если это условие не выполняется, то надо использовать уравнение второе.

Величина характеризует положение нейтральной линии:

,

где

Рассчитанные значения катающего диаметра по клетям стана приведены в табл. 14 и на рис.10.

Рис. 10 - Изменение катающего диаметра

Задавшись входной скоростью прокатки Vвх=1,0 м/с, рассчитали число оборотов валков первой клети:



Обороты в остальных клетях нашли по формуле:

Рассчитанные значения оборотов валков по клетям стана приведены в табл. 14 и на рис. 11.

Результаты расчета скоростного режима приведены в таблице 14.

Таблица 14 - Результаты расчета скоростного режима

Номер клети	Zп	S, мм	Dкат, мм	n, об/мин
1	0,425	6,571	258,302	75,974
2	0,535	6,569	261,759	80,710
3	0,535	6,522	267,348	83,901
4	0,535	6,469	271,934	91,378
5	0,535	6,415	276,122	97,699
6	0,535	6,402	280,850	103,681
7	0,396	6,428	285,476	109,501
8	0	6,5	290,320	110,583
9	0	6,5	290,320	110,583

Рис. 11 - Изменение оборотов валков



4. Расчет энергосиловых параметров

4.1 Энергосиловые параметры прошивки

На валки прошивного стана действуют усилия нормального давления Р, как результат сопротивления деформации, и осевые усилия Т и Е со стороны оправки и линеек, препятствующих продвижению гильзы.

Общая площадь контактной поверхности:

Ширину контактной поверхности с учетом овализации можно определить по формуле А.3.Глейберга:

где Rx -- радиус валка в рассматриваемом сечении очага деформации, мм; rх -- радиус заготовки в том же сечении, мм; -- радиальное обжатие заготовки, мм. Значения Rx и rx могут быть определены следующим образом:

где lx -- расстояние от пережима до рассматриваемого сечения на участках конуса прошивки и конуса раскатки.

При lx1 = 102 мм, lx2 = 110,5 мм:



При прокатке в конусе прошивки без оправки (до носика оправки):

а в конусе раскатки:

где - угол наклона образующей оправки.

Тогда ширина контактной поверхности равна:

Общая площадь контактной поверхности:



Ориентировочное значение площади поверхности контакта может быть определено по следующим формулам: в конусе прошивки:

в конусе раскатки:

где bП -- ширина контактной поверхности в пережиме.

l1; l2 - соответственно длина контактной поверхности на участках конусов прошивки и раскатки:

,

Значение площади поверхности контакта в конусе прошивки:

в конусе раскатки:

Для определения удельного давления для зоны деформации сплошной заготовки рекомендуется пользоваться формулой А.И. Целикова:

Для зоны раскатки можно пользоваться формулой Прандтля:

где -- предел текучести металла при заданной температуре, степени и скорости деформации (17,0 МПа).

uх -- скорость деформации, рад/с;

щв -- угловая скорость валка, рад/с:



Тогда:

Усилие прошивки можно определить по формуле

Ориентировочно:

где рп -- среднее удельное давление в пережиме:

Тогда:

Осевое усилие на оправку U по результатам экспериментальных исследований составляет (0,32 ч 0,40)Р при прошивке заготовки:



Сопротивление перемещению гильзы от сил трения металла по линейке составит:

где f -- коэффициент трения.

Крутящий момент определяется зависимостью:

где Bср -- средняя ширина площади контакта:

и -- угол наклона равнодействующей сил сопротивления R деформации в пережиме:

i -- передаточное отношение:



.

4.2 Энергосиловые параметры продольной прокатки

Усилия прокатки определяют для зоны редуцирования и обжатия стенки.

Полное давление металла на валки, МН:

где и -- среднее удельное давление и горизонтальная проекция контактной поверхности для зоны редуцирования; и -- для зоны обжатия стенки. Среднее удельное давление для зоны редуцирования определяют по формуле В.П. Анисифорова:

,

где -- сопротивление деформации, МПа; -- коэффициент, учитывающий увеличение среднего удельного давления вследствие влияния внешних зон:



где -- средний диаметр труб в зоне редуцирования:

где Н-- высота входящей в калибр трубы; l2 -- длина зоны обжатия стенки; l1 -- длина зоны редуцирования; (l -- общая длина очага деформации).

Рис. 12



Сопротивление деформации определяется по формуле:

где u -- скорость деформации, 1/с; n -- частота вращения валков, об/мин.

Среднее удельное давление p2 в зоне обжатия стенки рекомендуется рассчитывать по методике А. И. Целикова:

где в -- коэффициент, учитывающий влияние среднего главного напряжения, при прокатке труб в принимают 1,15.

Скорость деформации:

Относительное обжатие:

nу -- коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния, определяется по номограмме [Виноградов] и расчетному параметру д:

где f -- коэффициент трения между металлом и валком с учетом температуры и скорости прокатки:

где kм -- коэффициент, учитывающий материал валков, для стальных

kм = 1,0.



где Dк -- катающий диаметр, определяемый по формуле:

nу = 4,9; nу = 4,9

Горизонтальная проекция контактной поверхности металла:

- для зоны обжатия стенки:

- для зоны редуцирования:



Момент прокатки (кН•м) определяется по формуле:

Осевое усилие (кН), действующее на оправку, определяется по формуле:

,

где ца -- угол наклона образующей оправки; fo - коэффициент трения металла по оправке, fo = 0,15ч0,25.

Энергосиловые параметры редуцирования

Усилие прокатки на один валок Р является геометрической суммой вертикальной Рв и горизонтальной Рг составляющих:

Вертикальная составляющая давления металла на валки определяется:

,

где р - среднее удельное давление металла на валок; l - длина зоны деформации; d - диаметр калибра; а - число валков в клети. Горизонтальная составляющая Рг равна:

,

где zп, zз - коэффициенты переднего и заднего пластического натяжений; Fп, Fз - площадь поперечного сечения переднего и заднего концов трубы; S - сопротивление деформации. Для определения средних удельных давлений рекомендуется пользоваться формулой В.П. Анисифорова:

Момент прокатки определяют по формуле:

Сопротивление деформации определяется по формуле:

,

Где Т - температура прокатки,С; Н - интенсивность скоростей деформации сдвига, 1/с; - относительное обжатие; К1, К2, К3, К4, К5 - эмпирические коэффициенты, для стали: К1=0,885, К2=7,79, К3=0,134, К4=0,164, К5=(-2,8). Интенсивность скоростей деформации определяется по формуле:

,

где л - степень деформации сдвига:

;

- время деформации:

В табл. 15 приведены результаты расчета силовых параметров прокатки по приведенным выше формулам.

Таблица 15 - Силовые параметры прокатки

Номер клети	S, МПа	р, кН/м2	Р, кН	М,кНм
1	17,073	1,523	4,275	1,770
2	20,345	1,854	4,904	3,621
3	21,885	1,989	4,889	5,737
4	22,342	1,967	4,483	5,997
5	22,595	1,832	3,869	6,161
6	22,451	1,750	3,433	6,157
7	21,478	1,612	2,968	6,136
8	17,949	1,307	2,322	6,322
9	17,949	1,307	2,322	6,651



По данным табл. 15 построены графики изменения силовых параметров прокатки по клетям стана (рис. 13, 14, 15).

Рис. 13 - Изменение среднего удельного давления

Рис. 14 - Изменение усилия металла на валок РРС

Рис.15 - Изменение момента прокатки



5. Расчет и заполнение нормативно-технологических карт

5.1 По производству горячекатаных труб размером 101,6х6,5х12000,0мм по новой технологии

прокатка металл технологический карта

Расчет изменения длины

Длина заготовки равна 11245,0 мм.

После раскроя трубной заготовки ее длина составила 2806,0 мм (толщина реза равна 7,0 мм).

Длина трубы после нагрева в кольцевой печи:

Lпечь = 2806 • 0,995 = 2792,0 мм

Учитывая коэффициент вытяжки прошивного стана (мп= 3,77), длина гильзы составила:

Lп = 2792 • 3,77 = 10528,0 мм

Учитывая коэффициент вытяжки СПП №1 (м'а= 1,08), длина трубы составила:

L'а = 10528 • 1,08 = 11371,0 мм

Учитывая коэффициент вытяжки СПП №2 (м''а= 1,29), длина трубы составила:

L''а = 11371 • 1,29 = 14668,0 мм



Учитывая коэффициент вытяжки обкатного стана (моб= 1,02), длина трубы составила:

Lоб = 14668 • 1,02 = 14961,0 мм

Учитывая коэффициент вытяжки редукционного стана (мред= 1,68), длина трубы составила:

Lред = 14961 • 1,68 = 25135,0 мм

Длина трубы после обрезки концов (передний конец - 504 мм, задний - 504 мм) составила:

Lтр = 25135- 1008 = 24127,0 мм

Длина трубы после отбора проб для проведения испытаний (с каждого конца по 50(+5) мм) составила:

Lпроб= 24127- 60•2 = 24007,0 мм

Перед сдачей на склад, длина готовой трубы составляет Lтр=12000 мм (толщина реза равна 7,0 мм).

Расчет изменения массы:

Определяем массу 1 трубы.

Найдём массу 1м заготовки:

m1м = Vс = рR2Lзс

m1м = 3,14•7,52•100•0,00785 = 138,65 кг



Тогда масса заготовки равна:

m1 = 11,245•138,65 = 1559,12 кг

После раскроя заготовки на мерные длины получили четыре заготовки длиной 2806 мм.

Масса заготовки длиной 2806 мм:

m 2= 2,806•138,65 = 389,05 кг

Масса трубы после прошивного стана считаем с учётом безвозвратных потерь при нагреве в кольцевой печи - 0,5%:

m3 = m2 - (m2•0,005)

m3 = 389,05 - (389,05•0,005) = 387,10 кг

Масса трубы после СПП №1, СПП №2, обкатного и редукционно-растяжного стана остаётся неизменной:

m4 = m5 = m6 = m7 = m3 = 387,10 кг

Масса трубы после обрезки концов:

m8 = m7 - mобр.к

mобр.к = кг

m8 = 387,10 - 15,52 = 371,58 кг

Определяем процент на обрезку:



%обр =

%обр = = 4,01 %

Масса трубы после обрезки концов для контрольных испытаний:

m9 = m8 - mобр.к

mобр.к = кг

m9 = 371,58 - 1,85 = 369,73 кг

Определяем процент на обрезку:

%обр =

%обр = = 0,5 %

Масса всех труб после резки в меру:

m10 = m9 - mобр.к

mрез = кг

m10 = 369,73 - 0,11 = 369,62 кг

Определяем процент на резку:

%рез = 

%рез = = 0,03 %

Расчет заправочного коэффициента:

Рассчитываем заправочный коэффициент с учетом всех потерь:

Кзп.i = Кзп.i-1 + Кзп.i-1·%потерь

Кзп.18 = Кзп.17 = Кзп.16 = 1000 кг

Кзп.15 = 1000 + 1000•0,0003= 1000,3 кг

Кзп.14 = 1000,3 + 1000,3•0,005= 1005,30 кг

Кзп.13 = Кзп.12 = Кзп.11 = Кзп.10 = Кзп.9 = Кзп.8 = Кзп.7 = Кзп.6 = Кзп.5 = 1005,30 + 1005,30•0,0401= 1045,61 кг

Кзп.4 = 1045,61 + 1045,61•0,005= 1050,84 кг

Кзп.3 = 1050,84 + 1050,84•0,0019= 1052,84 кг

Определяем выход годного по заправочному коэффициенту:

В.Г. =

В.Г. = %



Библиографический список

1. Осадчий В.Я., Вавилин А.С., Зимовец В.Г., Коликов А.П. «Технология и оборудование трубного производства». М: «Интермет Инжиниринг», 2007г.

2. Друян В.М., Крупман Ю.Г., Ляховецкий Л.С. и др. «Производство стальных труб». М.: «Металлургия», 1989г.

3. Вердеровский В.А., Глейберг А.З., Никитин А.С. «Трубопрокатные станы». М.: «Металлургия», 1983г.

4. Шевакин Ю.Ф., Глейберг А.З. «Производство труб». М.: «Металлургия», 1968г.

5.ОАО «СинТЗ». Технологическая инструкция ТИ 161-Т2-1501.

6. ОАО «СинТЗ». Технологическая инструкция ТИ 161-Т2-1502.

7. ОАО «СинТЗ». Технологическая инструкция ТИ 161-Т2-1507.

8. ОАО «СинТЗ». Технологическая инструкция ТИ 161-Т2-1518.

9. ОАО «СинТЗ». Технологическая инструкция ТИ 161-Т2-1524.

10. ОАО «СинТЗ». Технологическая инструкция ТИ 161-Т2-1542.

11. ОАО «СинТЗ». Технологическая инструкция ТИ 161-Т2-1612.

Приложения

Нормативно-технологическая карта № 1

Сплав 32Г2 по ГОСТ 4543-71 Изделие трубы по ГОСТ 633-80

Размер 101,6х6,5х12000,0 мм. Подгруппа______________

Размер слитка или заготовки 150,0х11245,0 мм.

Вес слитка или заготовки 1559,12 кг.

№ пп.	Наименование операции	Наименование оборудования	Технологическая характеристика операции	Размеры после операции, мм	Норма отходов и потерь металла, %	Масса 1 шт. после операции, кг	Количес-тво штук после операции	Заправоч-ный коэффици-ент на 1 тонну годного
			Режим работы	Вытяжка	Диаметр	Толщина стенки	Длина	Геометричес-кие отходы	Безвозврат-ные потери
1	Подвоз заготовки	Автотранспорт	-	-	150,0	-	11245,0	-	-	1559,12	1	1052,84
2	Прием ОТК	Визуальный осмотр	-	-	150,0	-	11245,0	-	-	1559,12	1	1052,84
3	Раскрой заготовки	Пресс-ножницы «Эрфурт»	Толщина реза 7,0 мм	-	150,0	-	2806,0	0,19	-	389,05	4	1052,84
4	Нагрев заготовки	Кольцевая печь	tн = 1250?С	-	149,3	-	2792,0	-	0,5	387,10	4	1050,61
5	Прошивка заготовки в гильзу	Прошивной стан	С осевой выдачей гильзы	3,77	166,67	9,5	10528,0	-	-	387,10	4	1050,61
6	Раскатка гильзы в трубу	СПП №1	2-валковый	1,08	156,67	8,5	11371,0	-	-	387,10	4	1050,61
7	Раскатка трубы	СПП №2	2-валковый	1,29	156,67	6,5	14668,0	-	-	387,10	4	1050,61
8	Обкатка трубы	Риллинг-стан	3-валковый	1,02	168,0	6,5	14961,0	-	-	387,10	4	1050,61
9	Подогрев трубы	Проходная индукционная печь	tн = 900-1000?С	-	168,0	6,5	14961,0	-	-	387,10	4	1050,61
10	Редуцирование трубы	Редукционно-растяжной стан	С натяжением (Zобщ = 0,466)	1,68	102,62	6,5	25135,0	-	-	387,10	4	1050,61
11	Охлаждение трубы	Холодильник	Длина 72,0 м, ширина 35,0 м	-	101,6	6,5	25135,0	-	-	387,10	4	1050,61
12	Правка трубы	Правильная машина РВК 600х3	Скорость правки 0,7ч3,26 м/с	-	101,6	6,5	25135,0	-	-	387,10	4	1050,61
13	Обрезка концов	Трубоотрезной станок	Обрезка заднего и переднего конца по 504 мм	-	101,6	6,5	24127,0	4,01	-	371,58	4	1050,61
14	Отбор проб для испытаний	Трубоотрезной станок	С каждого конца по 50(+5) мм	-	101,6	6,5	24007,0	0,5	-	369,73	4	1005,3
15	Резка в меру	Трубоотрезной станок	Толщина реза 7 мм	-	101,6	6,5	12000,0	0,03	-	184,55	8	1000,3
16	Продувка труб	Давление 6 атм	-	-	101,6	6,5	12000,0	-	-	184,55	8	1000
17	Нагрев концов труб перед высадкой	Индукционная установка	-	-	101,6	6,5	12000,0	-	-	184,55	8	1000
18	Высадка концов труб	Горизонтально-ковочная машина	-	-	101,6	6,5	12000,0	-	-	184,55	8	1000

Выход годного = 94,98 %

Нормативно-технологическая карта №__2__

Сплав 32Г2 по ГОСТ 4543-71 Изделие трубы по ГОСТ 633-80

Размер 101,6х6,5х12000,0 мм. Подгруппа______________

Размер слитка или заготовки 120,0х11353,0 мм.

Вес слитка или заготовки 1007,47 кг.

№ пп.	Наименование операции	Наименование оборудования	Технологическая характеристика операции	Размеры после операции, мм	Норма отходов и потерь металла, %	Масса 1 шт. после операции, кг	Количес-тво штук после операции	Заправоч-ный коэффици-ент на 1 тонну годного
			Режим работы	Вытяжка	Диаметр	Толщина стенки	Длина	Геометричес-кие отходы	Безвозврат-ные потери
1	Подвоз заготовки	Автотранспорт	-	-	120,0	-	11353,0	-	-	1007,47	1	1110,73
2	Прием ОТК	Визуальный осмотр	-	-	120,0	-	11353,0	-	-	1007,47	1	1110,73
3	Раскрой заготовки	Пресс-ножницы «Эрфурт»	Толщина реза 7 мм	-	120,0	-	2265,0	2,47	-	1201,0	5	1110,73
4	Нагрев заготовки	Кольцевая печь	tн = 1250?С	-	119,4	-	2254,0	-	0,5	200,0	5	1083,96
5	Прошивка заготовки в гильзу	Прошивной стан	С осевой выдачей гильзы	3,06	133,33	9,5	6897,0	-	-	200,0	5	1078,57
6	Раскатка гильзы в трубу	СПП №1	2-валковый	1,08	125,33	8,5	7448,0	-	-	200,0	5	1078,57
7	Раскатка трубы	СПП №2	2-валковый	1,29	125,33	6,5	9608,0	-	-	200,0	5	1078,57
8	Обкатка трубы	Обкатной стан	3-валковый	1,01	135,33	6,5	9707,0	-	-	200,0	5	1078,57
9	Подогрев трубы	Проходная индукционная печь	tн = 900-1000?С	-	135,33	6,5	9707,0	-	-	200,0	5	1078,57
10	Редуцирование трубы	Редукционный стан	Без натяжения	1,34	102,62	6,5	13004,0	-	-	200,0	5	1078,57
11	Охлаждение трубы	Холодильник	Длина 72,0 м, ширина 35,0 м	-	101,6	6,5	13004,0	-	-	200,0	5	1078,57
12	Правка трубы	Правильная машина РВК 600х3	Скорость правки 0,7ч3,26 м/с	-	101,6	6,5	13004,0	-	-	200,0	5	1078,57
13	Обрезка концов	Трубоотрезной станок	Обрезка заднего и переднего конца по 442,0 мм	-	101,6	6,5	12120,0	6,8	-	186,4	5	1078,57
14	Отбор проб для испытаний	Трубоотрезной станок	С каждого конца по 50(+5) мм	-	101,6	6,5	12000,0	0,99	-	184,55	5	1009,9
15	Продувка труб	Давление 6 атм	-	-	101,6	6,5	12000,0	-	-	184,55	5	1000
16	Нагрев концов труб перед высадкой	Индукционная установка	-	-	101,6	6,5	12000,0	-	-	184,55	5	1000
17	Высадка концов труб	Горизонтально-ковочная машина	-	-	101,6	6,5	12000,0	-	-	184,55	5	1000

Выход годного = 90,03 %

Размещено на Allbest.ru