Материал: Технологія виробництва холодної прокатки труб

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

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 розчинів:

- 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;

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

- 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 30º. 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

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.