Совершенствование скоростного режима редуцирования труб в условиях цеха Т-3 Кунгурский Завод

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА НА ТЕМУ Совершенствование скоростного режима редуцирования труб в условиях цеха Т-3 Кунгурский Завод

СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТ

1. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕДУЦИРОВАНИЯ ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБ

1.1 Анализ существующих методов расчета средней толщины стенки трубы

1.2 Новая методика расчета изменения средней толщины стенки трубы

1.3 Анализ влияния натяжения на толщину стенки

1.4 Исследование влияния основных факторов на величину утолщенных концов

2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ НА ТПА-80 КУНГУРСКИЙ ЗАВОД

2.1 Требования нормативной документации

2.1.1. Требования стандартов, сортамент труб

2.1.2 Технические требования

2.1.3 Правила приемки

2.1.4 Методы испытаний

2.1.5 Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

2.2.Описание основного оборудования цеха Т-3

2.2.1 Описание и краткая техническая характеристика печи с шагающим подом (ПШП)

2.2.2 Краткая техническая характеристика линии горячей резки

2.2.3 Устройство и техническая характеристика основного и вспомогательного оборудования участка прошивного стана

2.2.4 Устройство и техническая характеристика основного и вспомогательного оборудования участка непрерывного стана

2.2.5 Принцип действия основного и вспомогательного оборудования участка редукционного стана и холодильника

2.2.6 Оборудование для порезки труб на мерные длины

2.2.7 Оборудование для правки труб

2.3 Существующая технология производства труб на ТПА-80 Кунгурский Завод

2.4 Расчет таблицы прокатки

3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Распределение частных деформаций

3.2 Определение размеров калибров валков

3.3 Расчет скоростного режима

4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Силовые параметры прокатки

4.2 Расчет валка редукционного стана на прочность

4.3 Расчет рабочего валка на жесткость

4.4 Расчет станины на прочность

4.5 Упругая деформация станины

5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

5.1 Производственная мощность цеха Т-3

5.2 Капитальные вложения. Амортизация

5.3 Численность работающих и фонд оплаты труда (ФОТ)

5.3.1 Баланс рабочего времени

5.3.2. Организация и планирование заработной платы

5.3.2.1 Фонд оплаты труда рабочих

5.3.2.2 Фонд оплаты труда руководителей, специалистов и служащих

5.4 Расчет накладных расходов

5.4.1 Расчет расходов по обслуживанию производства

5.4.2 Расчет расходов по управлению цехом (ЦР)

5.4.3 Общезаводские расходы (ОЗР)

5.5 Фининсово-экономическая оценка проекта

5.6 Расчет проектных показателей

6. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРИВОДОВ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

6.1 Предпосылки автоматизации редукционного стана

6.2 Описание системы автоматизированного управления

6.3 АСУТП редукционного стана

6.3.1 Назначение системы

6.3.2 Перечень подсистем системы УЗС-Р

6.3.3 Техническая реализация и структура технических средств системы УЗС Р

6.3.4 Особенности эксплуатации

6.4 Автоматическое управление скоростным режимом редукционного стана

6.4.1 Характеристика главного электропривода редукционного стана

6.4.2 Система подчиненного регулирования

7. ТЕХНОЛОГИЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛА

7.1 Тип печи, характеристика и режим работы

7.2Расчет горения топлива

7.3 Расчет нагрева заготовок

7.3.1 Конструирование печи с учетом процессов горения и движения газов

7.3.2 Расчет температур, тепловых потоков и теплоемкостей

7.4 Тепловой баланс

7.5 Выбор рекуператора

8. СЕРТИФИКАЦИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И МЕТРОЛОГИЯ

9. ЭНЕГРОСБЕРЕЖЕНИЕ

9.1 Энергоиспользование по цеху и анализ структуры затрат в переделе металла

9.2 Основные направления энергосбережения

9.3 Определение потенциала энергосбережения по цеху

10. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

10.1 Общие сведения

10.2 Обеспечение безопасности рабочих

10.3.1 Характеристика условий труда.

10.3.2 Санитарно бытовые помещения

10.3.3 Анализ производственного травматизма

10.3.4 Обеспечение безопасности труда и жизнедеятельности

10.3.5 Расчет заземления

10.3 Экологичность проекта

10.4 Чрезвычайные ситуации

10.4.1 Прогнозирование возможных чрезвычайных ситуаций и их причины

10.4.2 Управление объектом в чрезвычайных ситуациях

10.4.3 Мероприятия по защите населения и работающих

10.4.4 Ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций

10.4.5 Определение остаточных последствий

11. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ ЦЕХА Т-3 КУНГУРСКИЙ ЗАВОД

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

РЕФЕРАТ

В данном дипломном проекте рассмотрен вопрос о возможности совершенствования скоростного режима редуцирования труб в условиях цеха Т-3 Кунгурский Завод.

Изложен обзор существующих методов расчета скоростных режимов редуцирования. Выбран оптимальный. Приведен анализ влияния натяжения на толщину стенки, причин появления утолщенных концов и путей их уменьшения.

Рассчитана таблица прокатки и калибровка валков, выбран оптимальный режим обжатия и параметры скоростной настройки стана для проката толстостенных труб при помощи электронных таблиц Excel.

Приведена оценка качества труб после применения новой технологии. Представлены технико-экономические показатели и построен финансовый профиль проекта.

Проект включает расчет энергосиловых параметров, расчет прочности и жесткости станины и валка. Произведен расчет нагревательного устройства.

В разделе «Сертификация, стандартизация и метрология» указаны основные стандарты, используемые при изготовлении труб, а также перечень средств измерения.

В разделе «Безопасность и экологичность» отражены вопросы безопасности производства, его влияние на окружающую природную среду и организм человека, а также прогнозирование и разработка мероприятий по предотвращению и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕДУЦИРОВАНИЯ ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБ На редуцируемых трубах, особенно при больших значениях отношения толщины стенки к диаметру, наблюдается поперечная разностенность, которая проявляется в виде граненности на внутренней поверхности труб. Причем при прокатке в двухвалковых клетях в сечении трубы образуется квадрат, трехвалковых клетях — шестигранник.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что образование этого дефекта присуще процессу редуцирования толстостенных труб.

При прохождении трубы через овальные калибры имеет место неравномерное истечение металла в радиальном и тангенциальном направлениях, так как труба попеременно обращена одними и теми же местами к его вершинам или зазорам. Таким образом, по мере обжатия трубы максимальное утолщения стенки образуются в сечениях, находящихся у реборд или вершин калибра, а минимальные — в середине его дуги.

Из практики редуцирования известно, что прокатанные толстостенные трубы не всегда имеют явно выраженную граненность. Это обстоятельство приводит к противоречивым выводам относительно ориентации сторон квадрата или шестигранника к осям калибров.

Авторы ряда работ по вопросу редуцирования труб считают, что стороны квадрата и шестигранника должны быть ориентированы перпендикулярно к осям калибров. Другие ориентируют стороны квадрата под углом 45⁰ к линии разъема калибров и, наконец, некоторые исследователи считают, что ориентация граней в калибре может меняться в зависимости от технологических факторов (калибровки валков, режимов натяжений, исходной разностенности труб).

В производственных условиях толстостенные трубы при отношении толщины стенки к диаметру S₀/D₀>0,08 или S_к/D_к>0,12, как правило, редуцируют без натяжения или с малым натяжением. Это объясняется тем, что при прокатке толстостенных труб с натяжением возникают большие нагрузки на привод стана. В то же время отмечается, что при прокатке толстостенных труб с натяжением можно не только уменьшить внутреннюю граненность, но и при определенных оптимальных величинах натяжения полностью исключить ее образование.

Проведенные эксперименты показали, что при редуцировании толстостенных труб с натяжением внутренняя граненность несколько уменьшается, но полностью исключить ее образование не удается.

Как показали замеры, граненность в виде шестигранника имеет место на трубах, прокатанных на всех режимах натяжения. На утолщенных передних и задних концах она проявляется больше, так как концы труб прокатываются практически без натяжения.

При прокатке с натяжением z до 0,5 граненность средней части труб значительно меньше и шестигранник имеет скругленные вершины.

1.1 Анализ существующих методов расчета изменения средней толщины стенки трубы Изменение средней толщины стенки является одним из основных вопросов теории и практики редуцирования и калибрования труб. От правильного ответа на него зависит точность всех технологических расчетов. Поэтому в технической литературе ему уделено значительное внимание.

Все существующие методы расчета изменения толщины стенки можно разделить на две большие группы:

1) эмпирические методы расчета, которые предназначены только

для условий прокатки труб без натяжения;

2) методы расчета, в основу которых положены теоретические

выводы.

Основным недостатком эмпирических методов расчета является узкий диапазон их применимости либо значительное отклонение расчетных данных от полученных экспериментальным путем. Формулы же, обеспечивающие хорошие результаты расчета, совпадающие с опытными данными в широком диапазоне толщин стенок, очень громоздки и поэтому неудобны для практического применения.

Несмотря на указанные недостатки, некоторые эмпирические формулы в силу привычки все еще применяют на ряде трубопрокатных заводов.

Наибольшую ценность на настоящем этапе развития процесса редуцирования представляют методы расчета, полученные теоретическим путем. Эти методы предназначены как для условий редуцирования с натяжением, так и без него.

Методики расчета изменения толщины стенки трубы должны обеспечить:

1) возможность расчета как частного изменения толщины стенки

в одной клети стана, так и общего изменения стенки трубы в целом

по стану;

широкий диапазон условий редуцирования, при которых

данную методику можно применять;

соответствие расчета суммарного изменения стенки в целом

по стану последовательному суммированию расчетов частного

изменения стенки в каждой клети стана;

точность и простоту расчета.

Проведенный анализ различных методик расчета изменения толщины стенки показывает, что далеко не каждая методика удовлетворяет всем поставленным условиям. Из существующих в настоящее время методик только пять выполняют первое условие. Второе и третье условия также выполняются не всеми методиками.

Рассмотрим подробнее ряд методик.

Методика А. А. Шевченко и В. А. Юргеленаса с поправкой Г. И. Гуляева

Для расчета конечной толщины стенки

и

Значения ц_t и Т определяются по формулам (1.23) и (1.24) с предварительной заменой S_к на S₀ при расчете конечной толщины стенки и S₀ на S_к при расчете начальной толщины стенки трубы.

Указанные формулы могут быть использованы как для расчетов частного, так и общего изменения толщины стенки. При расчетах общего по стану изменения толщины стенки в этой и других рассматриваемых методиках необходимо подставлять z = z_общ. Для частного изменения стенки z = z_i, а S₀ и D₀ заменяют на S_i-1 и D_i-1 S_к и D_к на S_i и D_i.

Методика А. А. Шевченко и В. А. Юргеланса с поправкой Г. И. Гуляева применима как для тонкостенных, так и для толстостенных и особо толстостенных труб.

Введение

в формулы (1.21) и (1.22) уточненных значений величины Т повышает точность расчета при редуцировании в трехвалковых калибрах.

Т=

Методика В. П. Анисифорова и др.

Для расчета частного изменения толщины стенки

где; ;

В формулах (1.28) и (1.29) n_уґ, n_уґґ - коэффициенты, учитывающие влияние внешнего трения и внеконтактной деформации на величину удельного давления.

Для удобства и быстроты определения коэффициента в принимается n_уґn_уґґ=1,3.

Методика В. П. Анисифорова и др. дает хорошие результаты в широком диапазоне толщин стенок для условий редуцирования с большим и средним натяжением.

При редуцировании с малым натяжением и без натяжения хорошие результаты получаются применительно к трубам с S_i/D_i < 0,18ч0,20.

Методика В. В. Швейкина и Г. Я. Гуна

где

Данная методика предназначена для расчетов изменения стенки при редуцировании тонкостенных труб.

Методика В.Л. Колмогорова

Включает в себя две методики:

1) графическую для редуцирования труб без натяжения с любой степенью толстостенности S/D при обжатии от 0 до 80%;

2) аналитическую для редуцирования тонкостенных труб с натяжением.

При деформации в одной клети

При деформации в группе клетей

где

Здесь zґ - коэффициент частного (z_iґ) или общего (zґ_общ) пластического натяжения, взятый в виде

Методики Г. Я. Гуна

Одна из методик идентична методике В. Л. Колмогорова для тонкостенных труб. Другая методика Г. Я. Гуна может быть использована при расчетах изменения любой толщины как при прокате в одной клети, так и целом по стану.

где, ,

Методика предназначенная для прокатки труб в одной клети, простая и дает хорошие расчетные данные при любом отношении S_i-1/D_i-1 и любом натяжении. Методика, предназначенная для прокатки труб в группе клетей (в стане), громоздкая и неудобна для практического использования.

Методика В. В. Швейкина и П.Н. Ившина

Данная методика предназначена для расчета изменения толщины стенки только в одной клети стана

где l_i — длина контактной поверхности металла с валком.

Эта методика дает хорошие расчетные данные во всем диапазоне натяжений при S_i-1 / D_i-1 = 0ч0,3.

Методика В. Н. Выдрина и Ю.И. Блинова

Данная методика так же, как три предыдущих методики, получена на основе вариационных методов механики сплошных сред. При этом вариационное уравнение было решено численным методом для частных условий редуцирования. Поэтому данную методику можно применять для расчета изменения толщины стенки в одной клети стана. При величинах натяжения, не указанных на графиках, эта методика требует применения интерполяции и не совсем удобна для практического применения.

Проведенный анализ различных методик для расчета изменения толщины стенки показал, что в настоящее время отсутствует простая универсальная методика, которая была бы одинаково хороша при больших и малых деформациях, для тонкостенных и толстостенных труб, при прокатке с любым натяжением. Наибольшей универсальностью отличаются методика А. А. Шевченко и В. А. Юргеланса с поправкой Г. И. Гуляева, а наибольшей простотой — методика В. П. Анисифорова и др.

1.2 Новая методика расчета изменения средней толщины стенки трубы Данная методика получена Г. И. Гуляевым и П. Н. Ившиным на основе известных зависимостей механики сплошных сред где у_и — интенсивность напряжений (истинный предел текучести);

е_и — интенсивность

Из условия несжимаемости материала имеем е_r + е_и + е_x = 0.

В механике сплошных сред известны также соотношения

и

Подставляя (1.19) в (1.20), получим В результате решения данного дифференциального уравнения с использованием граничных условий, после приближенного интегрирования и преобразования получаем для группы клетей (стана) где

Для определения при малых и средних обжатиях (до 50ч60%), а также при любых обжатиях в условиях, когда z_общ?0,4ч0,6, можно использовать соотношение, которое употребляется в работах при расчете S_к

и

при расчете S₀.

Формулы (1.22) и (1.23) можно применять и при расчете частного изменения толщины стенки трубы. Однако, целесообразнее получить отдельную формулу При расчете коэффициента, А по формуле (1.24) для одной клети следует принимать

z? z_i и ,

где z_i — средний (эквивалентный) коэффициент пластического натяжения для одной клети.

Полученная методика расчета изменения толщины стенки справедлива для всего теоретического диапазона толщин стенок (от S/D = 0 до S/D = 0,5), всего диапазона натяжений (от z = 0 до z = 1) и степеней деформации от 0 до 90ч95%.

Анализ показывает, что методика Г. И. Гуляева и П. Н. Ившина наиболее проста и имеет высокую степень точности. Поэтому ее можно рекомендовать для расчетов.

1.3 Анализ влияния натяжения на толщину стенки При поштучном редуцировании с натяжением негативным следствием является наличие существенной продольной разностенности труб. Увеличение толщины стенки на концевых участках, превосходящее допустимые ГОСТом отклонения, делает необходимым удаление в обрезь определенной части трубы.

Наличие утолщенных концов неизбежно связано с тем, что концевые участки редуцируются в условиях значительно меньших продольных растягивающих напряжений, чем основная (средняя) часть трубы. Смысл этого явления можно объяснить самой сутью непрерывной прокатки, т. е. взаимосвязью между клетями через прокатываемый металл.

В общем виде механизм образования продольной разностенности впервые был описан в работе А. А. Шевченко.

Допуская, что изменение параметра в рассматриваемой рабочей клети происходит мгновенно при подключении к работе последующей клети, то есть пренебрегая размерами очага деформации, упругостью привода и инерционными массами трубы, в идеальном случае характер изменения стенки утолщенного конца можно представить в виде ступенчатой линии с числом ступеней, равным где n — число рабочих клетей стана.

1.4 Исследование влияния основных факторов на величину утолщенных концов Основные факторы, влияющие на величину утолщенных концов

1) Расстояние между осями рабочих клетей.

Особенностью является то, что при небольшой общей деформации (когда коэффициент вытяжки передней части трубы не превышает 2) и равных межклетевых расстояниях за момент времени t_r — t_r-1 любая имеющаяся точка обязательно пройдет не более, чем через одну клеть.

Очевидно пропорциональное влияние межклетевого расстояния на длину утолщенного конца, а также то, что увеличение расстояния между первыми клетями в большей степени влияет на величину полного утолщенного конца, чем между последующими. Здесь следует отметить, что в производственных условиях расстояние между клетями не является варьируемым параметром, однако такой анализ необходим прежде всего для оценки проектируемых или действующих станов с различным идеальным диаметром валков, а следовательно, и межклетевым расстоянием.

Однако из сказанного выше еще не следует, что при одинаковом измерении, например первого и последнего межклетевых расстояний, длина отрезаемого утолщенного конца L_ут в первом случае будет больше, чем во втором. И вообще всегда ли изменяется L_ут при измерении межклетевого расстояния W_i.

В общем случае функция L_ут = ц (?W_i) не является непрерывной и нельзя без специальных расчетов однозначно ответить на вопрос, в какой степени изменение того или иного межклетевого расстояния приведет к изменению величины обрези. Ясно только, что максимальное ее изменение может достичь величин, определяющихся следующим уравнением Во всех случаях длина отрезаемого заднего конца существенно больше длины переднего, что подтверждается и экспериментальными данными.

2) Число рабочих клетей Некоторые исследователи при рекомендации формул приняли, что величина отрезаемых утолщенных концов прямо пропорциональна длине стана, а следовательно, числу работающих клетей.

Анализ, проведенный учеными, показывает, что при прочих равных условиях изменение числа работающих клетей не влияет существенно на величину обрезаемого металла. Так, при редуцировании труб с большим натяжением и общей деформацией около 50% увеличение числа клетей с 10 (частная деформация m_i? 8%) до 22 (m_i? 3%) приводит в среднем к увеличению переднего отрезаемого утолщенного конца примерно на 12%, а заднего — на 21%.

3) Величина натяжения Говоря о влиянии этого фактора, следует рассмотреть только количественную сторону явления, ибо хорошо известно, что с увеличением натяжения длина утолщенных концов возрастает. Вместе с тем в принципе невозможно рассматривать лишь зависимость [L_ут] = ц (z_общ), так как эта связь будет определяться и величиной общей деформации. Так, если при определенных малых величинах натяжения и общей деформации толщина стенки по всей длине трубы может укладываться в пределы допусков, то есть [L_ут] = 0, то при том же значении z_общ, но с увеличением общей деформации [L_ут]? 0.

При редуцировании со средними величинами натяжения прокатка переднего конца трубы происходит в условиях полной пробуксовки валков последней в данный момент клети. По мере увеличения z_общ число клетей, работающих в режиме буксования, увеличивается. Следовательно, величина продольных растягивающих напряжений на расстоянии одного-трех межклетевых промежутков от переднего торца трубы с ростом z_общ может увеличиваться только до определенного предела. В то же время при освобождении трубы из стана не наблюдается полного проволакивания заднего конца через передние клети. Поэтому с ростом z_общ возрастает натяжение на всей длине заднего конца трубы, что сдерживает его рост.

4) Общая деформация При прочих равных условиях влияние этого фактора на величину утолщенных концов зависит и от величины натяжения. При редуцировании с сохранением исходной толщины стенки при ?'_{ф к} =5ч10% (значение ?'_{ф к} характеризует фактическую поперечную разностенность и положение средней толщины стенки относительно номинальной) с изменением общей деформации относительное изменение длины отрезаемых переднего и заднего утолщенных концов примерно одинаково и может быть описано линейной зависимостью где — коэффициент, отражающий изменение величины утолщенных концов (по сравнению с [L_ут] при m_общ? 50%) в зависимости от общей деформации (m_общ, %).

Так, с ростом m_общ от 40 до 70% длина отрезаемых утолщенных концов увеличивается примерно в два раза.

5) Поперечная разностенность Величина поперечной разностенности является одним из основных факторов, определяющих расходный коэффициент металла при непрерывной безоправочной прокатке. Величины натяжения и общей деформации, которые также в значительной степени определяют отходы металла, в некоторых случаях выбирают вполне однозначно и их не варьируют, то есть они определяют суть самого процесса редуцирования с натяжением.

В научно-исследовательских работах ВНИТИ Г. И. Гуляевым и В. П. Рукобратским было аналитически установлено, что относительное изменение величины обрези с изменением ?'_{ф к} зависит только от натяжения и не зависит от общей деформации. Причем эта зависимость примерно одинакова как для передних, так и для задних концов.

6) Наличие натяжения перед станом при неустановившемся процессе Имеется в виду поштучное редуцирование при создании с помощью какого-либо устройства натяжения перед станом в период прокатки переднего конца трубы в первой группе клетей. Уменьшение массы переднего отрезаемого утолщенного конца достигает 22%.

7) Распределение обжатий по клетям стана Ф. Нойман считает, что с точки зрения получения минимальной обрези не следует иметь большие частные деформации в первых клетях, так как хотя при значительных обжатиях и возможно достичь больших величин натяжения, в конечном итоге это не компенсирует повышения утолщения стенки переднего конца трубы в первых клетях.

Анализ показывает, что, действительно, с уменьшением частной деформации в первых клетях происходит снижение величины переднего утолщенного конца, достигающее 10ч20%.

Вместе с тем условия прокатки заднего конца в том случае таковы, что величина обрези возрастает, притом в несколько большей степени, чем уменьшается передний утолщенный конец. Это связано с тем, что практически вся деформация по диаметру задней части трубы (по выходе из первых клетей с малыми частными обжатиями) протекает при меньших величинах натяжения, так как отношение чисел оборотов валков будет ниже, чем при обычной калибровке.

8) Коэффициент трения Коэффициент контактного трения — один из основных параметров, который во многом определяет характер протекания процессов обработки металлов давлением. В то же время величина его, к сожалению, трудно поддается контролю и измерению и зависит от очень многих факторов.

Вполне очевидно, что при неизменной настройке редукционно-растяжного стана с увеличением коэффициента трения суммарная вытяжка возрастет, хотя и незначительно. Так, при изменении коэффициента трения на 15% общая вытяжка, равная примерно 2,2 изменяется на 2,5%. Вместе с тем следует ожидать, что указанное изменение коэффициента вытяжки должно приводить к существенному изменению величины обрези, потому что при неустановившемся режиме крайние клети работают в условиях наличия одной зоны скольжения (отставания или опережения). Поэтому изменение коэффициента трения приведет примерно в равной степени к изменению величины натяжения. Расчеты показали, что при прокатке труб диаметром 110 57 мм увеличение коэффициента трения от 0,48 до 0,55 (то есть на 14,6%) приводит к уменьшению переднего и заднего отрезаемых утолщенных концов на 15ч17%.

2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ НА ТПА-80 Кунгурский Завод

2.1 Требования нормативной документации к трубам

2.1.1 Требования стандартов, сортамент труб ОАО «Кунгурский Завод» является одним из крупнейших производителей трубной продукции в нашей стране. Его продукция успешно продается как внутри страны так и за рубежом. Выпускаемая на заводе продукция соответствует требованиям отечественных и зарубежных стандартов. Международные сертификаты качества выданы такими организациями как: американский нефтяной институт (API), немецкий сертификационный центр TUV — Рейленд.

Цех Т-3 является одним из основных цехов предприятия, выпускаемая им продукция соответствует стандартам представленным в табл.2.1.

Таблица 2.1

Стандарты на изготовление труб

В цехе производятся трубы из углеродистых, легированных и высоко легированных марок сталей диаметром D=28ч89мм и толщиной стенки S=2,5ч13мм.

Цех, в основном, специализируется на выпуске насосно-компрессорных труб, труб общего назначения и труб предназначенных для последующего холодного передела.

2.1.2. Технические требования Трубы должны изготовляться в соответствии с требованиями стандарта и по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.

На наружной и внутренней поверхности труб и муфт не

должно быть плен, раковин, закатов, расслоений, трещин и песочин.

Допускается вырубка и зачистка указанных дефектов при условии, что их глубина не превышает предельного минусового отклонения по толщине стенки. Заварка, зачеканка или заделка дефектных мест не допускается.

В местах, где толщина стенки может быть измерена непосредственно, глубина дефектных мест может превышать указанную величину при условии сохранения минимальной толщины стенки, определяемой как разность между номинальной толщиной стенки трубы и предельным для нее минусовым отклонением.

Допускаются отдельные незначительные забоины, вмятины, риски, тонкий слой окалины и другие дефекты, обусловленные способом производства, если они не выводят толщину стенки за пределы минусовых отклонений.

Механические свойства (предел текучести, предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве) должны соответствовать значениям приведенным в табл.2.2.

Таблица 2.2

Механические свойства

2.1.3. Правила приемки

Трубы предъявляются к приемке партиями.

Партия должна состоять из труб одного условного диаметра, одной толщины стенки и группы прочности, одного типа и одного исполнения и сопровождаться единым документом, удостоверяющим соответствие их качества требованиям стандарта и содержащим:

наименование предприятия-изготовителя;

условный диаметр труб и толщину стенки в миллиметрах, длину труб в метрах;

тип труб;

группу прочности, номер плавки, массовую долю серы и фосфора для всех входящих в партию плавок;

номера труб (от/до для каждой плавки);

результаты испытаний;

обозначение стандарта.

Проверке внешнего вида, величины дефектов и геометрических размеров и параметров должна быть подвергнута каждая труба партии.

Массовая доля серы и фосфора должна проверяться с каждой плавки. Для труб, изготовляемых из металла другого предприятия, массовая доля серы и фосфора должна удостоверяться документом о качестве предприятия изготовителя металла.

Для проверки механических свойств металла отбирают по одной трубе каждого размера от каждой плавки.

Для проверки на сплющивание отбирают по одной трубе от каждой плавки.

Испытанию на герметичность внутренним гидравлическим давлением должна быть подвергнута каждая труба.

При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей по нему проводят повторные испытания на удвоенной выборке от той же партии. Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.

2.1.4. Методы испытаний Осмотр наружной и внутренней поверхности труб и муфт производится визуально.

Глубина залегания дефектов должна проверяться надпиловкой или другим способом в одном-трех местах.

Проверка геометрических размеров и параметров труб и муфт должна осуществляться с помощью универсальных измерительных средств или специальных приборов, обеспечивающих необходимую точность измерения, в соответствии с технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

Изогнутость на концевых участках трубы определяется, исходя из величины стрелы прогиба, и вычисляется как частное от деления стрелы прогиба в миллиметрах на расстояние от места — измерения до ближайшего конца трубы в метрах.

Проверка труб по массе должна производиться на специальных средствах для взвешивания c точностью, обеспечивающей требования настоящего стандарта.

Испытание на растяжение должно проводиться по DIN 50 140 на коротких продольных образцах.

Для проверки механических свойств металла от каждой отобранной трубы вырезают по одному образцу. Образцы должны вырезаться вдоль любого конца трубы методом, не вызывающим изменения структуры и механических свойств металла. Допускается выпрямлять концы образца для захвата зажимами испытательной машины.

Продолжительность испытания гидравлическим давлением должны быть не менее 10с. При испытании в стенке трубы не должно обнаруживаться течи.

2.1.5 Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение Маркировка труб должна проводиться в следующем объёме:

На каждой трубе на расстоянии 0,4—0,6 м от ее конца должна быть четко нанесена маркировка ударным способом или накаткой:

условный диаметр трубы в миллиметрах;

номер трубы;

толщина стенки в миллиметрах;

товарный знак предприятия-изготовителя;

месяц и год выпуска.

Место нанесения маркировки должно быть обведено или подчеркнуто устойчивой светлой краской.

Высота знаков маркировки должна быть 5—8 мм.

При механическом способе нанесения маркировки труб допускается расположение ее в один ряд. Допускается на каждой трубе маркировать номер плавки.

Рядом с маркировкой ударным способом или накаткой на каждой трубе должна быть нанесена маркировка устойчивой светлой краской:

условный диаметр трубы в миллиметрах;

толщина стенки в миллиметрах;

вид исполнения;

наименование или товарный знак предприятия-изготовителя.

Высота знаков маркировки должна быть 20—50 мм.

Все знаки маркировки должны быть нанесены вдоль образующей трубы. Допускается наносить знаки маркировки перпендикулярно образующей способом накатки.

При погрузке в одном вагоне должны быть трубы только одной партии. Трубы транспортируют в пакетах, прочно увязанных не менее чем в двух местах.

Масса пакета не должна превышать 5 т, а по требованию потребителя 3 т.

Допускается отгрузка в одном вагоне пакетов труб разных партий, при условии их разделения.

2.2 Описание основного оборудования цеха Т-3 Кунгурский Завод В состав агрегата входит следующее оборудование: загрузочная решетка перед печью; нагревательная печь с шагающим подом; ножницы горячей резки; прошивной стан; восьмиклетевой непрерывный стан; сдвоенный оправкоизвлекатель; ванна для охлаждения оправок; пила для обрезки заднего разлохмаченного конца черновой трубы; индукционные нагреватели; редукционный стан; холодильник; пила резки труб на мерные длины; правильные машины.

2.2.1. Описание и краткая техническая характеристика печи с шагающим подом (ПШП) Печь с шагающим подом предназначена для нагрева круглых заготовок диаметром от 90 до 120 мм, длиной от 3 до 10 м из углеродистых, низкоуглеродистых и нержавеющих марок стали до температуры 1120ч1280°С с последующей резкой ножницами на мерные длины в горячем состоянии перед прошивкой на стане ТПА-80. Печь с шагающим подом представляет собой жесткую сварную металлическую конструкцию с кожухом, зафутерованную изнутри огнеупорными и теплоизоляционными материалами.

Под печи выполнен в виде неподвижных и подвижных балок, с помощью которых заготовки транспортируются через печь. Балки зафутерованы изоляционными и огнеупорными материалами, которые обрамлены специальной гарнитурой из жаропрочного литья. Верхняя плоскостная часть балок выполнена из набивной мулитокорундовой массы МК-90. Для исключения подсосов воздуха между подвижными и неподвижными балками установлены гидрозатворы.

Свод печи выполнен подвесным из фасонных огнеупорных материалов и изолирован теплоизоляционными материалами.

Для обслуживания печи и ведения технологического процесса стены оборудованы рабочими окнами, окном загрузки и окном выгрузки металла. Все окна снабжены заслонками.

Отопление печи осуществляется природным газом, сжигаемым с помощью горелок, установленных на своде. Печь разделена на 5 топочных зон, в каждой зоне по 12 горелок типа ГР.

Нагрев металла в печи с шагающим подом обеспечивается конвективно-радиационным способом от горелок типа ГР-350; 750; 1050. Воздух и газ после смешения раскручиваются и на выходе из тоннеля горелочного камня под действием центробежной силы растекаются веером по внутренней поверхности свода, образуя вокруг горелочного камня плоский факел. Закручивание смеси осуществляется тангенциальным подводом воздуха в горелку. Для обслуживания горелок и газопроводной арматуры свод печи оборудован рабочими площадками.

Воздух для горения подается двумя вентиляторами ВМ-18А-4, один из которых является резервным.

Дымовые газы удаляются через дымосборник по системе металлических футерованных дымопроводов и боровов и с помощью двух дымососов ВГДДН-19 выбрасываются через дымовую трубу в окружающую атмосферу. На дымопроводе установлен петлевой двухходовой трубчатый рекуператор для подогрева воздуха, подаваемого на горение. Для полнейшей утилизации тепла отходящих газов система дымоудаления оборудована печью для подогрева оправок.

Водоохлаждение оборудования печи осуществляется очищенной водой оборотного цикла.

Выдача нагретой заготовки из печи осуществляется с помощью внутреннего водоохлаждаемого рольганга.

Печь оборудована установкой промышленного телевидения. Между пультами управления и щитком КИПиА предусмотрена громкоговорящая связь.

Подлежащие нагреву заготовки со стола загрузки по рольгангу транспортируются к загрузочному окну печи, где с помощью передвижного упора фиксируются относительно балок передвижного пода в зависимости от длины заготовок.

Консольными направляющими подвижных балок заготовки снимаются с рольганга загрузки, транспортируются через печь и укладываются на внутрипечной рольганг выгрузки, которым выдаются из печи на рольганг транспортировки нагретых заготовок к ножницам. Транспортировка заготовки в печь осуществляется с помощью механизмов горизонтального и вертикального перемещения подвижных балок.

Для возможной выгрузки заготовки из печи при длительных остановках стана предусмотрен со стороны загрузки разгрузочный стол, на который по рольгангу перед печью транспортируется выгруженная обратным порядком заготовка.

Основной режим работы всех механизмов печи — автоматический. На период наладки, пуска и возможных сбоев в процессе транспортировки заготовки через печь предусмотрено ручное управление всеми механизмами в отдельности.

Окалина, образовавшаяся в процессе нагрева и оставшаяся на подине в печи, убирается через зазоры между балками и между внутренними роликами в бункера, откуда гидросмывом убирается от печи.

2.2.2. Краткая техническая характеристика линии горячей резки Линия горячей резки заготовки предназначена для задачи нагретой штанги в ножницы, резки заготовки на необходимые длины, отвод резаной заготовки от 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 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 любом случае работа линии горячей резки заготовки должна быть организована так, чтобы исключить образование обрези.

2.2.3. Устройство и техническая характеристика основного и вспомогательного оборудования участка прошивного стана Прошивной стан предназначен для прошивки сплошной заготовки в полую гильзу. На ТПА-80 установлен 2-х валковый прошивной стан с бочковидными или чашевидными валками и направляющими линейками.

Стан оборудован выходной стороной с осевой выдачей гильзы, позволяющей вести прошивку на несменяемой оправке без вывода стержня и оправки из валков.

Назначение входной стороны заключается в приеме заготовки с линии горячей резки, совмещении ее оси с осью стана, задачи этой заготовки в рабочую клеть стана и ограничении биения заготовки в процессе прошивки.

Водоохлаждаемый рольганг перед прошивным станом предназначен для приема заготовки с линии горячей резки и транспортирования ее. Рольганг состоит из 14-ти водоохлаждаемых роликов с индивидуальным приводом.

Решетка перед прошивным станом предназначена для приема нагретой заготовки с водоохлаждаемого рольганга (после зацентровки) и передачи ее в желоб переднего стола прошивного стана. Решетка состоит из рельсов, опирающихся на стойки, одновременно являющихся опорой для валов, выбрасывателя рычажного типа, снабженных электроприводом. На решетке также установлен задержник с пневматическим приводом, предназначенный для остановки и выравнивания оси заготовки параллельно оси прокатки. Перед задержником имеется настил для доступа вальцовщика к остановленной по какой-либо причине заготовке или заготовке аварийно выброшенной на решетку из приемного желоба.

Передний стол предназначен для приема нагретой заготовки, скатывающейся по решетке, совмещения оси заготовки с осью прошивки и удерживания ее во время прошивки. Передний стол состоит из литой рамы с чугунными желобами, которая установлена на двух стойках. При прошивке заготовок разного диаметра положение рамы регулируется прокладками. На раме смонтирован механизм закрывания желобов, имеющий также пневмопривод.

В раме установлены сменные центрующие желоба проводки. При поднятом механизме закрывания желоба заготовка свободно скатывается с решетки в желоб переднего стола. Внутренняя поверхность рычагов механизма закрывания выполняют функцию крыши-проводок, которые при опущенных рычагах образуют с проводками замкнутый контур, хорошо обеспечивающий центрирование заготовок. Нижнее положение рычагов устанавливается в зависимости от диаметра заготовок.

Вталкиватель предназначен для перемещения заготовки по желобу переднего стола стана к рабочим валкам и задачи ее в валки и представляет из себя пневматический цилиндр двухстороннего действия, который монтируется перед желобом переднего стола. Ход толкателя 4100 мм. На штоке вталкивателя закрепляется наконечник, который скользит по направляющим и соприкасается с горячей заготовкой. Наконечник является сменной частью и может иметь разную длину и диаметр, в зависимости от длины и диаметра заготовки. Вталкиватель управляется с помощью двух вентилей.

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 крышки клети; механизма перехвата стержня; узел станины. Барабаны предназначены для изменения углов подачи, а также для установки валков. Корпус устанавливается в расточку станины, на хвостовой его части имеется кольцевая выточка, в которой крепится зубчатый венец, входящий в зацепление с вал-шестерней механизма поворота барабана и одновременно являющийся фиксатором.

Механизмы поворота барабанов служат для установки угла подачи. В расточках барабанов устанавливаются валки. Барабаны могут поворачиваться на угол от 0⁰ до15⁰ с помощью электропривода через редукторы. Для ограничения крайних положений при повороте на максимальный угол предусмотрены конечные выключатели. Ограждение поворота барабана при подходе к рабочему положению не предусматривается. Управление механизмом поворота барабана — ручное. Стопорение барабана производится от гидроцилиндра управляемого ручным распределителем. Установленное положение барабанов фиксируется механизмом запирания крышки, состоящего из двух механизмов перемещения засова и двух механизмов эксцентрика. Приводы механизмов перемещения засовов и эксцентриков — пневматические.

Бочка рабочего валка насаживается по горячей посадке на вал, на который также с двух сторон устанавливаются подушки с вмонтированными в них четырехрядными подшипниками качения. Уплотнения подшипников со стороны бочки — лабиринтные бесконтактные, в процессе прокатки к ним периодически подается густая смазка от централизованной системы смазки. Перемещение валков осуществляется при помощи нажимного винта от электродвигателя через коническо-червячные редукторы. Для указания величины раствора рабочих валков служат сельсин-датчики и сельсин — приемники. С торцов станины установлены два механизма стопорения барабана, которые соответственно состоят из механизма замка крышки и механизма замка крышки. Оба механизма получают перемещение от пневмоцилиндров. Механизмы установки линеек, перехвата стержня и исчезающего упора состоят из нижнего стула с линейкодержателем и нижней линейкой, вводной проводки, которая устанавливается на выступ стула и крепится к нему с помощью крюка и тяги. Узел верхней линейки служит для удержания заготовки по центру прошивки в очаге деформации. Конструктивно узел верхней линейки представляет собой Т-образную траверсу, к нижней части которой крепится линейка. Траверса вместе с линейкой могут перемещаться в вертикальном направлении с помощью двух винтов с упорной резьбой от электродвигателя через червячные редукторы. Второй конец вала двигателя соединен через редуктор с сельсин-датчиком, один оборот которого соответствует 1 мм перемещения верхней линейки. Крепление верхней линейки, так же как и нижней осуществляется с помощью шарнирного механизма.

Механизм перехвата стержня с оправкой предназначен для сокращения вспомогательного времени прошивки и удержания стержня с оправкой в момент открывания упорно-регулировочного механизма и транспортирования гильзы через выходную сторону прошивного стана. Механизм исчезающего упора крепится на вводной проводке клети и предназначен путем удержания заготовки перед рабочими валками в вводной проводке сократить вспомогательное время задачи заготовки в валки прошивного стана. Механизм состоит из рычага, упорная часть которого входит в отверстие вводной проводки, преграждая путь заготовке. Вторым концом рычаг шарнирно соединен с пневмоцилиндром, установленным на крышке клети.

2.2.4. Устройство и техническая характеристика основного и вспомогательного оборудования участка непрерывного стана Непрерывный стан предназначен для прокатки черновых труб диаметром от 66 до 96 мм с толщиной стенки 3 ч13 мм. Прокатка ведётся на длинной плавающей оправке длиной 19,5 м. Непрерывный оправочный стан является ступенью, определяющей производительность всего трубопрокатного агрегата. Краткая техническая характеристика непрерывного стана приведена в табл.2.3.

Таблица 2.3

Краткая техническая характеристика непрерывного стана

Стан состоит из восьми клетей. Рабочая клеть включает в себя станину, узел валков, верхний и нижний нажимные механизмы и механизм осевой регулировки. Станина рабочей клети закрытого типа. Опоры валков — четырехрядные подшипники качения, подушки валков — литые.

Верхние подушки имеют встроенное в них пружинное устройство, благодаря которому обеспечивается постоянное прижатие подушек к нижним и верхним нажимным винтами выборка зазоров в системе подушка — стакан — винт.

Верхний нажимной механизм предназначен для регулирования раствора между верхним и нижним валками. Сближение с помощью нажимных винтов, которые приводятся во вращение от электродвигателя через червячные редукторы, соединенные между собой зубчатой муфтой. Привод нижнего нажимного устройства — ручной.

Валки приводятся во вращение наклонно расположенными под углом 45⁰ спаренными двигателями мощностью 2×500 кВт через промежуточные редукторы.

При прокатке непрерывный стан работает следующим образом: рольгангом за прошивным станом гильза транспортируется со скоростью 3 м/с к передвижному упору и, после остановки, с помощью цепного транспортера передаётся на решетку перед непрерывным станом и откатывается на рычаги дозатора.

Если на гильзе имеются дефекты, оператор ручным включением перекрывателя и сталкивателей направляет ее в карман.

Годная гильза при спущенных рычагах дозатора скатывается в желоб, прижимается рычагами прижима, после чего в гильзу с помощью задающих роликов вводится оправка. По достижении передним концом оправки переднего обреза гильзы прижим отпускается и гильза с помощью вталкивающих роликов задается в непрерывный стан. При этом скорость вращения тянущих роликов оправки и гильзы задаётся таким образом, чтобы к моменту захвата гильзы первой клетью непрерывного стана передний конец оправки был выдвинут на 2,5ч 3 м.

После прокатки на непрерывном стане черновая труба с оправкой поступает на сдвоенный извлекатель оправок.

После чего труба рольгангом транспортируется в район обрезки заднего конца и подходит к стационарному упору на участке обрезки заднего конца трубы. Достигнув упора труба сбрасывается шнековым выбрасывателем на решетку перед выравнивающим рольгангом. Далее труба скатывается по решетке на выравнивающий рольганг, подходит к упору, определяющему длину обрезки, и поштучно укладывателем передается с выравнивающего рольганга на решетку перед отводящим рольгангом, при этом во время перемещения происходит обрезка заднего конца трубы.

Обрезанный конец трубы передаётся транспортером для уборки обрезков в контейнер для металлического лома, расположенный вне цеха.

2.2.5. Принцип действия основного и вспомогательного оборудования участка редукционного стана и холодильника Оборудование данного участка предназначено для транспортирования черновой трубы через установку индукционного нагрева, прокатки на редукционном стане, охлаждения и дальнейшей транспортировки ее к участку пил холодной резки.

Подогрев черновых труб перед редукционным станом осуществляется в нагревательной установке ИНЗ — 9000/2,4, состоящей из 6-и нагревательных блоков (12 индукторов) размещенных непосредственно перед редукционным станом. Трубы поступают в индукционную установку одна за другой непрерывным потоком. При отсутствии поступления труб с непрерывного стана (при остановке) проката разрешается подача в индукционную установку отложенных «холодных» труб поштучно. Длина задаваемых в установку труб не должна быть более 17,5 м.

На ТПА-80 установлен 24-х клетевой редукционный стан с трехвалковыми клетями, 22 клети с нерегулируемым положением валков, две последние — с регулируемым.

Установка 24-х клетевого редукционного стана состоит из следующих основных узлов и механизмов:

— клетей черновых;

— клетей чистовых;

— скобы в сборе;

— перевалочного устройства;

— дифференциального редуктора;

— раздаточного редуктора, редуктора вспомогательного привода и редуктора клетей № 1−3;

— соединительных устройств;

— установки плитовин;

— проводок;

— привода 2-х чистовых клетей.

Краткая техническая характеристика редукционного стана представлена в табл.2.4.

Таблица 2.4

Техническая характеристика редукционного стана

Рабочая клеть чистовая предназначена для придания сечению трубы правильной геометрической формы и окончательного размера по наружному диаметру. Чистовая клеть трехвалковая. Валки в клети расположены под углом 120⁰. Клеть имеет три приводных валка с круглым калибром, расточка которых производится в собранной клети на специальном станке.

Клеть чистовая подобно черновой состоит из литого стального корпуса, имеющего проемы для валков, а также шесть расточек для крепления букс узлов валков. Буксы фиксируются на корпусе тремя литыми крышками по средством девяти болтов, шесть из которых чистые. Осевая фиксация валка на корпусе производится буксой, в которой смонтированы два конических подшипников, вторая букса с роликовым сферическим подшипником — плавающая.