Методы испытаний
1. Для каждого вида испытаний (за исключением проверки макроструктуры и определения твердости) от каждой отобранной трубы вырезают по одному образцу.Для контроля макроструктуры отбирают образцы от обоих концов трубы.Для определения количества образцов допускается применение статистических методов контроля.
2. Осмотр труб производится без применения увеличительных приборов. Глубину дефектов проверяют надпиловкой или иным способом. Допускается проводить контроль геометрических размеров и качества поверхности труб специальными приборами.
3. При возникновении разногласий в качестве металла химический состав определяют по ГОСТ 22536.0, ГОСТ 22536.1-ГОСТ 22536.6, ГОСТ 12344-ГОСТ 12365, ГОСТ 28473.
4. Для определения химического состава стали пробы отбирают по ГОСТ 7565.
5. Испытание на растяжение проводят по ГОСТ 10006 на продольном пропорциональном коротком образце.
6. Испытание на твердость проводят по ГОСТ 9012 на обоих концах трубы.
7. Испытание труб на сплющивание проводят по ГОСТ 8695.
8. При обнаружении на сплющенных образцах мельчайших надрывов или других мелких дефектов разрешается повторное испытание на сплющивание другого образца, взятого от той же трубы.
9. Гидравлическое испытание труб проводят по ГОСТ 3845 с выдержкой под давлением не менее 10 с.
10. Испытание труб на загиб проводят по ГОСТ 3728.
11. Испытание труб на раздачу проводят по ГОСТ 8694.
12 Испытание труб на бортование проводят по ГОСТ 8693.
13. Макроструктуру металла труб проверяют на протравленном кольцевом поперечном образце.
1.3 Описание и анализ существующей технологии производства
Заготовка поступает на завод в виде штанг, раздельно по маркам стали, плавкам и размерам. Трубная заготовка Ш150(156) мм по состоянию поверхности, макро- и микроструктуре, геометрическим размерам и кривизне должна соответствовать требованиям нормативной документации на поставку, утвержденной в установленном порядке.
Заготовки со склада мостовым краном подаются на загрузочную решётку перед печью и загружаются в нагревательную печь с шагающим подом в соответствии с графиком и темпом проката.
Температура нагрева заготовки колеблется в пределах 1120-1270 0С для углеродистых и легированных марок стали. После нагрева заготовки выдаются на линию горячей резки заготовки.
Ножницы горячей резки усилием 50 т и производительностью - n=300 шт/час, обеспечивают резку металла на необходимые длины.
Заготовка, нагретая в печи с шагающим подом и раскроенная на мерные длины, транспортируется рольгангом. И далее заготовка попадает в желоб обжимного стана, где вталкивателем задается в стан.
Обжатая до необходимого диаметра, заготовка из рабочей клети выдается на выходную сторону, где выдающими роликами, а затем рольгангом транспортируются до упора стационарного.
Вталкивателем по желобу стола заготовка задается в валки прошивного стана.
В процессе прошивки в прошивном стане создаётся закрытый калибр, для чего между валками устанавливают специальные линейки, ограничивающие поперечную деформацию (овализацию) гильзы.
Далее происходит передача гильзы на входную сторону непрерывного стана. Конструкция выходной стороны прошивного стана обеспечивает надёжное центрирование гильзы и стержня с помощью центрователей.
Прошитая заготовка (гильза) поступает по рольгангу, цепному транспортёру, наклонной решётке в приёмный жёлоб непрерывного стана.
В непрерывном стане труба прокатывается одновременно в 8 клетях на длинной (l=19,5 м) свободно плавающей оправке, которая перемещается вместе с трубой под действием контактных сил трения (на контактной поверхности валки-металл и металл-оправка).
После прокатки в непрерывном стане труба с оправкой передаётся транспортёром на входную сторону сдвоенного извлекателя оправок. Прокатанные трубы с оправками попеременно попадают на ось одного из оправкоизвлекателей.
При движении цепи оправка выходит из трубы и попадает на цепной транспортёр, который передаёт её на сдвоенный рольганг, транспортирующий оправки от обоих извлекателей в ванну для охлаждения.
Охлажденные оправки, проходя смазывающее устройство, транспортируются рольгангом на входную сторону непрерывного стана и вновь используются для прокатки
После извлечения оправки черновая труба транспортируется к пиле, обрезающей задний черновой конец. После обрезки труба транспортируется к индукционным нагревателям.
Труба тянущими роликами транспортируется через индукционные нагреватели и задается в редукционный стан. После выхода из последней клети редукционного стана труба передается подводящими роликами в сторону клапанного сбрасывателя и передается в приемный желоб, там труба охлаждается. В дальнейшем трубы поступают на инспекционные столы для контроля качества, проводят неразрушающий контроль.
После всех операций осуществляют приёмочный и окончательный контроль труб. Измеряют вес и длину годных труб, маркируют, пакетируют и передают на склад готовой продукции. Трубы, не соответствующие требованиям, подвергают ремонту и вновь контролю качества.
1.4 Выбор и характеристика проектируемой технологии производства
Целью реконструкции ТПА-80 являлся переход на использование более дешевой непрерывнолитой трубной заготовки при сохранении действующей технологии производства труб. Для этого между ножницами горячей резки и прошивным станом в линии ТПА-80 был установлен обжимной стан для обжатия непрерывнолитой заготовки Ш150-156мм до Ш120мм (в соответствии с существующей схемой производства труб).
Обжимной стан состоит из трехвалковой клети винтовой прокатки, входной и выходной сторон. Для проведения перевалки верхний валок с крышкой откидывается, открывая доступ к двум нижним валкам. Калибровка валков обжимного стана - чашевидная.
Использование непрерывно литой заготовки для производства труб является наиболее эффективным при способах деформации и технологических процессах, позволяющих устранить литую структуру металла и достигать требуемого уровня физикомеханических свойств продукции. Наличие в непрерывно литой заготовке несплошностей материала (микрополостей, микропор) и структурных дефектов литья в виде дендритов, крупных фаз, макро- и микросегрегаций обусловливает необходимость использования больших интенсивных деформаций для их устранения и лучшей проработки литой структуры.
Основной деформационный эффект проработки структуры металла достигается за счет макросдвиговых процессов в обжимаемой заготовке. Чем значительнее их развитие, тем при меньшей вытяжке металл может достичь необходимого уровня механических свойств. Угол подачи влияет на траекторию тангенциального сдвига и глубину проникновения сдвиговой деформации во внутренние объемы металла заготовки. С увеличением углов подачи глубина проникновения сдвиговой деформации и крутизна траектории сдвига возрастают, то есть имеется возможность влияния на величину проработки структуры металла по сечению заготовки.
Так будет выглядеть производственный процесс на ТПА - 80 с обжимным станом
Рисунок 2 - Производственный процесс на ТПА - 80
1.5 Описание основного и вспомогательного оборудования
Основное оборудование цеха Т-3.
Нагревательная печь
Печь предназначена для нагрева перед прошивкой заготовок Ш 120 мм из углеродистых (10, 20, 35, 45), низколегированных и нержавеющих марок стали до t = 1120 - 1270 0C.
Рисунок 3 - Схема печи с шагающим подом
1 - окно загрузки; 2 - подвижная балка; 3 - неподвижная балка;4 - механизм вертикального перемещения балок;5 - механизм горизонтального перемещения балок;6 - ролик рольганга выдачи заготовок из печи.
Линия горячей резки заготовок
После нагрева заготовка попадает на линию горячей резки заготовки. В состав оборудования линии горячей резки входят ножницы для резки заготовки, передвижной упор, транспортный рольганг, защитный экран для предохранения оборудования от теплового излучения из окна выгрузки ПШП. Ножницы рассчитаны на безотходный раскрой металла, однако если в результате каких - либо аварийных причин образуется остаточная обрезь, то для ее сбора установлен желоб и короб в приямке около ножниц.
В состав оборудования линии горячей резки входят сами ножницы для резки заготовки, передвижной упор, транспортный рольганг, защитный экран для предохранения оборудования от теплового излучения из окна выгрузки
печи с шагающим подом. Линия горячей резкизаготовки предназначена для задачи нагретой штанги в ножницы, резки заготовки на необходимые длины, отвод резаной заготовки от ножниц.
Обжимная клеть
Обжимной стан предназначен для обжатия непрерывнолитой заготовки Ш150-156мм до Ш120мм (в соответствии с существующей схемой производства труб).
Обжимной стан состоит из трехвалковой клети винтовой прокатки, входной и выходной сторон. Для проведения перевалки верхний валок с крышкой откидывается открывая доступ к двум нижним валкам. Калибровка валков обжимного стана - чашевидная.
Рисунок 4 - Клеть обжимного стана
1 - станина; 2 - крышка; 3 - валок; 4 - барабан; 5 - расточка под барабан; 6 - нажимное устройство; 7 - шлицевой конец нажимного винта; 8 - шлицевой конец нажимного винта; 9 - синхронизирующий вал нажимного устройства; 10 - регулировочная гайка; 11 - гидроцилиндр; 12 - шток гидроцилиндра; 13 - центральное осевое отверстие нажимного винта; 14 - нажимной винт; 15 - пята нажимного винта; 16 - тяга
Прошивной стан
Рабочая клеть стана предназначена для прошивки заготовки в гильзу и состоит из следующих узлов и механизмов: двух барабанов с установленными в них валками с подушками; двух механизмов установки валков (нажимное и уравновешивающее устройство); двух механизмов поворота барабанов; механизмов установки линеек; механизма исчезающих линеек; механизма исчезающего упора; механизма подъема крыши клети; механизма перехвата стержня; узла станины.
Рисунок 5 - Рабочая клеть прошивного стана
1 - барабан; 2 - валок; 3 - крышка; 4 - станина; 5 - гидроцилиндр; 6 - нажимной винт; 7 - гайка; 8 - червячный редуктор; 9 - шестерня; 10 - направляющая колонна; 11 - траверса; 12 -линейкодержатель.
Непрерывный стан
Непрерывный стан является ступенью, определяющей производительность всего трубопрокатного агрегата.
Рисунок 6 - Схема участка непрерывного стана
1 - транспортёр перед непрерывным станом; 2 - входная сторона непрерывного стана; 3 - непрерывный 8 - клетевой трубопрокатный стан; 4 - привод клетей; 5 - выходная сторона непрерывного стана; 6 - транспортёр за непрерывным станом; 7 - входная сторона извлекателя оправок; 8 - сдвоенный извлекатель оправок; 9 - рольганг за извлекателем оправок; 10 - решётка передаточная перед ванной; 11 - ванна для охлаждения оправок; 12 - упор стационарный; 13 - решётка передаточная за ванной; 14 - рольганг за ванной; 15 - печь для подогрева оправок; 16 - установка для смазки оправок; 17 - рольганг перед непрерывным станом.
Редукционный стан
На ТПА - 80 установлен 24 - клетьевой редукционный стан с 3-х валковыми клетями. Преимущество 3-х валковых клетей заключается в том, что они обеспечивают более высокую точность труб по толщине стенки. Оборудование данного участка предназначено для индукционного нагрева, проката ее в редукционном стане, охлаждения и дальнейшей транспортировки к участку пил холодной резки.
В состав данного оборудования входят следующие механизмы: ролики тянущие; индукционная установка; стенд для прокрутки скоб; стенд для кантовки скоб; редукционный стан; рольганг за редукционным станом; рольганг с клапанным сбрасывателем; клапанный сбрасыватель; рейки подвижные; рольганг выравнивающий; рольганг отводной.
Рисунок 7 - Трёхвалковая рабочая клеть редукционного стана
Вспомогательное оборудование цеха Т-3
Все механизмы применяемые в прокатных цехах для выполнения различных вспомогательных операций, сопровождающих процесс обработки прокатных изделий, полуфабрикатов и исходных материалов можно разделить на 2 группы:
1)транспортирующие. Обеспечивающие перемещение исходных материалов, полупродукта и готовых изделий (подачу слитков, блюмов, слябов);
2)Обрабатывающие, работа которых связана с проведением операций, не относящихся непосредственно к деформации металла, но технологически необходимых для последующей обработки его.
К первой группе относят: рольганги; транспортеры, конвейеры, шлепперы.
Ко второй группе относят механизмы, предназначенные для резки металла (ножницы с параллельными ножами, гильотионные, дисковые, летучие); правильные машины (роликово-правильные, растяжные машины); машины для обработки и отделки поверхности (травильные агрегаты непрерывного и периодического действия, агрегаты нанесения технологического покрытия, например термостойкого покрытия, цинкования, лужения. К этой группе также могут быть отнесены механизмы, обеспечивающие сматывание и свертывание полос в рулоны (моталки, свертывающие машины, захлестыватели), разматыватели и машины для распушивания рулонов перед, высокотемпературным отжигом.