7.5. Технологические линии и компоновка оборудования для производства холоднодеформированных труб

В последнее время в отечественной и мировой практике большое внимание уделяют созданию комплексных автоматизированных поточных линий производства холоднодеформированных труб, включающих оборудование для деформации, термической обработки, отделки и приборы для контроля качества по всему технологическому переделу. Состав оборудования поточных линий определяется технологией изготовления.

Современные технологические линии для производства холоднокатаных труб. При компоновке оборудования в поточные линии обработки холоднодеформированных труб большинство технологических операций выполняется в одну нитку, поштучно, что позволяет достичь максимально возможной непрерывности технологического процесса при сокращении количества транспортных операций.

Современные автоматизированные поточные технологические линии включают системы управления каждым агрегатом и корректировки технологических режимов, управления раскроем труб и транспортным потоком.

На рис. 7..4 показана автоматизированная поточная линия для холодной и теплой прокатки на станах ХПТ труб из высоколегированных сталей и сплавов цветных металлов. На данной линии производят трубы наружным диаметром D_т^max = 30 мм и D_т^min = 8,0 мм с толщиной стенки S_т^min = 7 мм из заготовки размером D_з^max × S_з^max × L_т^max = 57×5×8000 мм Основные показатели качества труб: допускаемые отклонения по толщине стенки ± 10% и менее; шероховатость наружной и внутренней поверхности R_а ≤ 0,4; механические свойства и структура металла соответствуют марке стали или сплава.

В состав линии входит основное оборудование: длинноходовой стан ХПТ8-45 со стационарной или подвижной валковой кассетой и числом двойных ходов 80…250 мин^–1 и температурой нагрева заготовки 50…250ºС; применяемая смазка – на основе минеральных или синтетических масел; установка для очистки труб от смазки; проходная муфельная печь для термической обработки в водороде; косовалковый правильный стан с 10 парами гиперболических валков; шлифовально-полировочный станок; установка неразрушающего контроля ультразвуковым методом для контроля трубы по всей длине; оборудование для механической обработки труб: станки для разрезки труб на мерные длины и торцовки концов труб.

Данная линия снабжена системами управления транспортным потоком, корректировки режимами технологических режимов прокатки и контроля качества с применением неразрушающего метода и безотходного раскроя заготовки и готовых труб; работа всех систем осуществляется с применением ЭВМ на каждом агрегате.

На рис. 7.5 представлена автоматизированная поточная линия для производства холоднодеформированных труб из КС-стали. Поточная линия состоит из 1 – стана ХПТ, агрегата 2 для предварительной очистки наружной поверхности труб, установки 3 для обработки концов труб, устройства 4 для передачи труб на стол загрузки 5, агрегата 6 для окончательной очистки наружной поверхности труб, стола 7 выгрузки, устройства 8 для формирования садок печи и многослойного их накопления, загрузочного рольганга 9, печи 10 для термообработки труб в среде особо чистого водорода, выгрузочного рольганга 11 печи, устройства 12 для приема садок печи и многослойного их накопления, установки 13 принудительного извлечения и одновременной предварительной правки труб по одной, загрузочного стола 14, правильной машины 15 и ее выгрузочного стола 16, оборудования отделки и контроля труб.

Компоновка оборудования на участках и в цехах для производства холоднодеформированных труб. Холоднодеформированные трубы из углеродистых и легированных сталей производят в цехах для изготовления труб широкого сортамента по размерам, материалу и назначению или в специализированных цехах и отделениях для выпуска труб определенного вида (котельных, паропроводных и др.).

Как отмечалось, технологические процессы производства холоднодеформированных труб многооперационны и, как правило, многоцикличны. Трубы одних и тех же видов и размеров могут быть получены по разным технологическим схемам из заготовок разных диаметров и толщин стенки за разное число циклов деформации. Поэтому цехи для изготовления одних и тех же труб в одинаковых количествах могут значительно разниться по составу и компоновке технологического оборудования. Общим является то, что однотипное оборудование в этих цехах устанавливают на специализированных участках для определенных групп операций. Обычно в цехах для производства углеродистых и легированных труб есть участки складирования и подготовки заготовок, прокатки и волочения (или один из них), термической и химической обработки, промежуточных отделки и контроля труб. В цехах с широким сортаментом создают самостоятельные участки отделки и контроля труб.

Расположение оборудования в пролетах цеха: продольное, поперечное и комбинированное (рис. 7.6). Выбор расположения оборудования зависит от многих факторов, основными из которых являются рациональная организация грузопотоков, минимальная площадь застройки и обеспечение условий безопасной работы обслуживающего персонала.

Широкое распространение получили продольное и комбинированное расположения оборудования в пролетах цеха, что позволяет усовершенствовать и сократить грузопотоки. При поперечной схеме расположения оборудования станы размещены компактно, однако транспортировка трубных заготовок и труб осуществляется над технологическим оборудованием, кроме этого усложняются условия ремонта станов и производство труб большой длины.

На рис. 7.7 показана схема планировки цеха с комбинированным расположением оборудования для производства холоднодеформированных труб. В составе цеха склад заготовок 1, участок подготовки 2 с отделением химической обработки заготовок 3, станы холодной прокатки 4, волочильные станы 5, участок термической обработки 6, участок отделки труб промежуточных размеров 7, участок производства труб малых диаметров 8, участок окончательной обработки, осмотра и сдачи готовых труб 9, склад готовой продукции 10.

Работники УралНИТИ и Уралгипромеза провели оценку разных вариантов планировки оборудования цехов по производству холоднодеформированных труб, взяв за основу суммарную минимальную протяженнность грузопотоков, и показали, что комбинированное расположение оборудования более предпочтительно по сравнению с продольным и поперечным расположением оборудования.

Расположение оборудования в пролетах цеха . . . . . . . . .	Поперечное	Продольное	Комбинированное
Суммарная протяженность всех транспортных путей, тыс. км . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	132,9	110,7	77,8
Суммарное число пакетоопераций, тыс. . . . . . . . . . . . . . .	3234	3255	2903
Суммарная продолжительность загрузки всех транспортных средств, ч . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1171,50	101696	81622

В Германии построен завод по производству труб диаметром 9,0…13,0 мм с толщиной стенки 0,6…0,9 мм для оболочек ТВЭЛ водоохлаждаемых энергетических реакторов. Исходную горячепрессованную заготовку прокатывают за три–четыре перехода на стане ХПТ с промежуточной термической обработкой в вакуумной камерной печи и операциями травления и механической обработки. На завершающем этапе технологического процесса проводится окончательная термическая обработка, комплексный контроль качества и испытание труб. Тщательный контроль процесса изготовления труб ответственного назначения по всему технологическому переделу обеспечивает изготовление труб высокого качества с допустимыми отклонениями геометрических размеров ± 0,04 мм по диаметру и ± 10% по толщине стенки.