
книги из ГПНТБ / Производство труб на установках с пилигримовыми станами
..pdfРис. 58. Зоны опережения и отставания при пплигрнмовой прокатке
где Ri — идеальный |
радиус |
валка, |
равный |
RB+ Д/2 |
|
(здесь RB— радиус валка по бочке, |
А — зазор |
||||
между валкаіміи); |
|
|
|
||
rK— радиус калибра. |
|
условия |
равенст |
||
Угол ß определен Емельяненко из |
|||||
ва сил трения в зонах опережения и отставания: |
|
||||
Р = |
Фо Rt ~ |
r K s i n Ф о + 0 ,32 гк |
|
(114) |
|
2 Rt +1,38гк |
|
||||
|
|
|
|||
фо— угол соприкосновения металла |
с валком іпо пе |
||||
риметру калибра (четверть сечения). |
|
||||
Максимальную величину имеет опережение .в верши |
|||||
не калибра. Коэффициент опережения |
|
|
|||
ш |
|
= 1 |
---- (l-C O Sß) = -^ -------. (115) |
||
|
|
R |
|
|
-—1 |
|
|
|
|
|
Коэффициент опережения в любой точке калибра
(116)
где R — радиус валка в точке, определяемой углам ф. Коэффициенты опережения переменны в процессе прокатки. На рис. 59 показано изменение коэффициен та опережения .по вер шине калибра в зависимости от угла поворота валка. Кривые имеют резко выраженный
максимум в начале бойка (■Ѳл;»і2,50),
Рнс, 59. |
Изменение |
коэффи |
и |
|
|
у |
s' '— - |
|
г |
|||
! < * |
|
|
^ |
і |
___ |
|||||||
циента |
опережения |
по |
вер |
/ |
|
|
|
|||||
шине калибра |
в |
зависимо |
|
|
|
г " Ч. Vч. |
||||||
сти от |
угла |
поворота |
вал |
§ 12 |
f |
|
|
|
|
|
||
ков при прокатке труб раз |
|
|
|
|
|
|
||||||
мерами |
168X8 |
(/) |
и |
273Х |
|
|
|
|
|
|
||
Х9 мм (2) |
|
|
|
|
t ~ о |
|
/О |
|
20 20 |
W 50 SO, 70 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
§Угол поворота доллоё, град-
Вначале полирующего участка коэффициент опере жения убывает по линейной зависимости. В конце поли рующего участка, где отсутствует раскатка металла, ве
личина коэффициента опережения постоянна и равна шп = 1,06 ч- 1,10.
•Положение критического сечения по гребню валка
Уо = arccos- |
&іх + 7?o+j/ (Si д+Яо)2 -4 RKS1X |
. (H7) |
||
|
|
|||
где Sis — толщина стенки на выходе |
из мгновенного |
|||
очага деформации; |
|
|
|
|
Ro — радиус валка на выходе по вершине калибра; |
||||
Ru —катающий радиус для мгновенного очага |
де |
|||
формации. |
|
подающего |
|
ап |
Вследствие сил подпора со стороны |
|
парата критические сечения при пилигримовой прокатке смещены в сторону входа в мгновенный очаг деформации.
Давления и моменты при пилигримовой прокатке труб
Горизонтальная проекция |
площади |
контакта |
в мгновенном -очаге деформации |
|
|
Л - - Ч Ц , 1/2 « „ Л S,, |
|
(118) |
где ід = 0,96 4-1,13—коэффициент |
формы |
контактной |
поверхности; |
мгновенного ■очага |
|
d0p—средний диаметр калибра |
||
деформации; |
|
калибра в |
Rxcp— средний радиус валка по вершине |
мгновенном очаге;
AS* — обжатие по стенке в мгновенном очаге дефор мации.
Полную .поверхность мгновенного очага деформации определяют по формуле
^=(т_!)Л' <1|9)
. |
Л |
0,58 \ |
у |
[Щ Г |
где о = |
al 1---------- I |
-------- угол, характеризующий |
степень заполнения калибра; а — угол выпуска.
В зависимости от обжатия в мгновенном очаге сред нее удельное давление
( |
т/ 2 R r гп Д Sr \ |
|
Р ср = « астн (^1,06 + |
0,22 L---- ^ |
* ■], (120) |
где «а = 1,07ч -1,08 —коэффициент напряженного состоя ния;
о« — истинный предел текучести в данных условиях. Для малоуглеродистых сталей рекомендуется ои оп
ределять по формуле
о„ = 31,5 — 0,0217/°, |
(121) |
где t° — температура прокатки, °С. |
.мгновенном |
Полное давление металла на валки в |
|
очаге деформации |
|
Р = РсрРг- |
(122) |
Полное максимальное давление при пильгеровании ■можно также рассчитывать по эмпирической формуле
Пляцковского
/
Лнах = ^ |
(82,7-0,0512T - 2 S t+ |
|
|
<*s |
|
|
|
+ 0,0107 т р2) я п Шп sin ѳз |
, |
(123) |
|
где Т — температура прокатки, °С; |
|
|
|
crs— истинный |
предел текучести |
стали, Мн/.и2 |
|
(кГ/мм2) ; |
|
Ст. 4, |
Мн!м2 |
Os—истинный предел текучести |
|||
(кГ/мм2) ; |
|
|
|
Si — толщина стенки трубы, мм; m — величина подачи, мм;
Рх —суммарный коэффициент вытяжки;
Ra— радиус нал«a mo вершине калибра в полирую щем участке, мм;
гк — радиус калибра в полирующем участке, мм; а —угол выпуска в .полирующем участке;
соп — средний коэффициент опережения |
в полирую |
|||||
щем участке, равный 1,18—1,20; |
|
|
участка, |
|||
Оз —угол заквата в начале |
полирующего |
|||||
равный 14—20°. |
|
|
|
|
|
|
Среднеквадратичное давление Рсѵ=>(0,57-у0,65)Ртах. |
||||||
М о щ н о с т ь прокатки Nmax |
и |
момент |
Мт ах«а одном |
|||
валке |
|
|
|
|
|
|
^тах |
ш Мтах, |
|
|
|
|
(124 |
м„ |
= ' [р, + р, |
1 / ( ^ ) - |
' р |
’ |
, (125) |
где со — угловая скорость валка, сект1; l=RiSinQ3x— длина очага деформации;
Р—вертикальная составляющая сил нормального давления;
Ф — коэффициент, определяемый |
по графику |
||
|
(рис. 60); |
|
|
D |
^ср + Qn |
горизонтальная |
составляющая |
Рх = |
------о---------- |
сил нормального давления и трения;
Угол лоВорота Валка 8, град.
Рис. 60. Зависимость коэффициента ф от угла поворота валка 0
Qop — усилия противодавления |
подающего |
аппарата; |
|||||||
Qа—.инерционные |
силы системы |
валок—гильза— |
|||||||
подвижные части подающего аппарата; |
|
|
|||||||
Ri — идеальный радиус валка; |
|
очага |
деформации; |
||||||
Ѳзх — угол захвата |
мгновенного |
||||||||
Rxср— катающий радиус. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«Среднеквадрэтичный момент: |
|
|
|
|
|
|
|
||
УИср = (0,55-0,70) Мпіах. |
|
|
|
|
|
|
(126) |
||
Как показывают теоретические и экспериментальные |
|||||||||
данные, на энергосиловые параметры процесса |
пильге- |
||||||||
рования наибольшее влияние |
оказывает |
температура |
|||||||
прокатки. С увеличением обжатия возрастает |
удельное |
||||||||
давление, однако вследствие сокращения времени |
про |
||||||||
катки растет средняя температура |
металла и в |
общем |
|||||||
расход энергии падает. |
расход энергии |
оказывает |
ка |
||||||
Большое влияние на |
|||||||||
либровка валков. Чем меньше |
угол |
переднего |
конуса |
(бойка), тем меньше расход энергии за счет увеличения подачи.
Глава IV
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ НА УСТАНОВКАХ С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ
1. ОСОБЕННОСТИ СТАРЫХ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
Установки с пилигримовыми станами получа ют в настоящее время широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом. Удельный вес труб, про изводимых в СССР на этих установках, составляет око ло 20% всего объема производства бесшовных труб.
Основные преимущества пиліигримового способа:
1)возможность получения труб из слитков;
2)возможность производства особо толстостенных труб и профильных труб специального назначения (квадратных, шестигранных, конических, ступенчатых, плавниковых и др.) ;
3)возможность производства труб значительной ДоТИ-
ны;
4)высокая степень механизации и автоматизации процесса;
5)дешевизна труб.
На установках с пилигримовыми станами изготовля
ют трубы бурильные, |
обсадные, |
нефтепроводные, |
ко |
||||||
тельные и др. |
|
|
|
|
|
|
|
пи- |
|
В зависимости от размеров прокатываемых труб |
|||||||||
лигріимовые установки подразделяются |
на |
следующие |
|||||||
типы: |
малые—для производства труб диаметром от22 до |
||||||||
а) |
|||||||||
140 мм из катаной заготовки или слитков; минимальная |
|||||||||
толщина стенки труб 2,25—4,0 мм, длина 8—50 м; |
от |
||||||||
6) |
средние— для .производства |
труб |
диаметром |
||||||
140 до 325 мм из слитков; минимальная толщина стенки |
|||||||||
4,5—8,0 мм, длина труб 12—40 м\ |
|
|
|
|
|
|
|||
в) |
большие — для производства труб диаметром от |
||||||||
325 до 700 мм из слитков; минимальная толщина стенки |
|||||||||
6—13 мм, длина труб 12—36 м. |
|
|
|
|
|
|
|
||
По |
характеру технологического |
процесса |
установки |
||||||
с .пилигримовыми станами можно разделить на немодер- |
|||||||||
низированные и модернизированные. |
|
|
|
|
|
||||
Нѳмодернизированная установка |
(рис. 61) |
имеет в |
|||||||
своем составе следующее основное оборудование: |
|
|
|||||||
нагревательные методические печи 2, прошивной |
|||||||||
валковый стан 8, два пилигримовых |
стана 10 с |
приво |
|||||||
дом валков от общего двигателя 11\ |
іподогревательную |
||||||||
камерную печь 19\ одноклетевой калибровочный стан 22, |
|||||||||
стаи горячей правки |
23. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Первые такие установки в России были построены в |
|||||||||
1913 г. на Нижнеднепровоком |
заводе |
(ныне |
трубопро |
||||||
катный завод имени К- Дибкнехта). |
|
|
|
|
СССР |
||||
Начиная с 1930 г. трубная |
промышленность |
начала оснащаться новыми установками с пилигримовыми станами. Были (построены: большая установка на за воде им. Ильича, средние— на заводах им. Ильича и ■им. К- Либкнехта и малая — на Таганрогском (металлур гическом заводе.
^ В настоящее время производительность этих устано вок значительно превышает проектную и намного пере крывает мощности аналогичных зарубежных уста новок.
Техническая характеристика немодернизированных остановок приведена в табл. 2.
Рис. 61. Схема расположения оборудования немодерннзкрованной трубопро катной установки с пилнгрнмовым станом:
/ — загрузочный стол: 2 — нагревательная методическая |
печь; 3 — наро/іьные |
||||||||||||
машины |
для |
кантовки; |
4 — выталкиватели; |
5 — подающий рольганг; 6 — по |
|||||||||
воротный |
стол; 7 —двигатель |
прошивного |
стана; |
8 — прошивной |
стан; |
9 — |
|||||||
радиальная тележка |
для |
гильз; |
10 — пнлнгрнмовые |
станы; 11 — двигатель |
пн- |
||||||||
лигрнмового |
стана; |
12— маховик; |
13— подающие |
аппараты; |
14— ванны |
для |
|||||||
охлаждения |
дорнов; |
15 — выводной желоб; |
16 — салазковые |
пилы; |
17 — стел |
||||||||
лажи: |
18 — отводящий рольганг; |
19 — подогревательная |
печь; |
20 — выталкива |
|||||||||
тель; |
21 — рольганг; |
22 — калибровочный стан; 23 — стан |
горячей правки; |
24— |
инспекционный стеллаж; 25 — рольганг; 26 — правильный пресс
Рис. 62. Схема расположения оборудования модернизированной трубопрокат ной установки с пилнгрнмовым станом:
/ — загрузочное устройство; |
2 —рольганги; 3 —поворотные |
устройства; |
4 — |
|||
загрузочные машины; 5 — кольцевые |
нагревательные печи; |
6 — выгрузочные |
||||
машины; |
7 — устройство для |
гндроебнва |
окалины; 8 — прошивной пресс; Р —* |
|||
кольцевая |
подогревательная |
печь; |
10 — стан-удлинитель |
(элонгатор), |
11 — |
|
устройство для внестановой зарядки дорна; 12—охладитель дорнов; |
13 — |
|||||
манипулятор; 14—подающие аппараты; |
15 — пнлнгрнмовые станы; 16 — вы |
|||||
водные рольганги; 17 — машины огневой |
резки; 18 — подогревательная |
печь; |
19—І2-клетевой калибровочный стан; 20 — холодильник
|
|
Т а б л и ц а |
2 |
|
|
|
||
|
|
Техническая |
характеристика |
трубопрокатных установок |
||||
|
|
с пилигримовыми станами |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Установки |
|
|
Показатели |
|
|
|
малая |
средняя |
большая |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Диаметр |
прокатываемых |
|
|
|
||||
труб, м м : |
|
|
. . |
. |
|
|
|
|
номинальный . |
1 4 0 - 2 7 3 |
1 6 8 - 3 2 5 |
2 1 9 - 4 2 6 |
|||||
фактический.................... |
|
|
|
1 4 1 - 1 6 8 |
1 6 8 - 3 5 1 |
3 2 5 - 5 5 0 |
||
Диаметр слитков, м м : |
. . |
|
|
|
||||
по |
донной части |
. |
345 |
3 8 5 - 4 5 0 |
4 9 0 - 6 2 5 |
|||
по |
головной части |
|
320 |
3 7 0 - 4 3 5 |
4 7 5 - 6 1 0 |
|||
П р о ш и в н о й стан |
|
|
|
|
||||
Диаметр |
рабочих |
|
валков, |
7 0 0 - 6 2 0 |
650 |
7 4 0 - 6 6 0 |
||
м м ......................................... |
бочки, м м |
|
. . |
. |
||||
Длина |
|
950 |
927 |
948 |
||||
Скорость |
вращения |
вал |
|
|
|
|||
ков, о б / м |
и н ......................... |
|
|
|
60 |
3 1 - 6 2 |
3 0 - 4 8 |
|
Мощность |
электродвига |
|
|
|
||||
теля, |
кет |
......................... |
|
|
|
1428 |
2280 |
2570 |
Л и л и г р и м о в ы й |
стан |
|
|
|
|
|||
Число |
к л е т е й ...................... |
|
валков, |
2 |
2 |
2 |
||
Диаметр |
рабочих |
|
7 4 0 - 7 0 0 |
8 4 0 - 7 5 0 |
|
|||
м м ......................................... |
бочки валка, |
|
|
1 0 5 0 - 1 0 3 5 |
||||
Длина |
м м |
. |
520 |
650 |
750 |
|||
Скорость |
вращения |
валков, |
4 5 - 1 0 0 |
4 5 - 9 5 |
3 6 - 7 2 |
|||
о б / м и н .................................. |
электродвигате |
|||||||
Мощность |
|
|
|
|||||
ля, к |
е т |
............................... |
|
|
|
1942 |
2200 |
2570 |
К а л и б р о в о ч н ы й |
стан |
|
|
|
|
|||
Число |
к л е т е й .................... |
|
валков, |
1 |
1 |
|
||
Диаметр рабочих |
|
7 1 8 - 6 9 0 |
|
|
||||
м м ......................................... |
|
электродвигате |
7 9 0 - 6 5 0 |
|
||||
Мощность |
|
|
|
|||||
ля, кет |
.............................. |
|
|
|
120 |
147 |
— |
|
Ст ан г о р я ч е й п р а в к и |
|
|
|
|
||||
с г и п е р б о л о и д н ы м и в а л к а м и |
|
|
|
|||||
Мощность |
электродвигате |
|
|
|
||||
ля, к |
е т |
............................... |
|
|
|
80 |
2 X 4 5 |
— |
Современные модернизированные установки с пилигримовыми станами созданы с учетом последних дости жений отечественной и зарубежной науки и техники в трубном производстве п обеспечивают получение гото вых труб высокого качества при большой производи тельности.
Эти установки имеют следующие технологические особенности:
1)использование современной технологической схе мы производства, предусматривающей предварительную прошивку слитков на прессе в толстостенный стакан и последующую его раскатку на стане-удлинителе (элонгаторе);
2)применение в качестве исходной заготовки десяти гранного слитка;
3)установка в технологической линии многоклетевых
калибровочных и редукционных станов для расширения сортамента установки;
4)замена пил горячей резки труб после прокатки на аппараты газовой резки;
5)установка в цехе специализированных поточных
'линий для термической обработки и отделки труб.
В состав модернизированной установки с пилигримовыми станами входит следующее основное оборудование (рис. 62):
1)две кольцевые печи 5 для нагрева слитков;
2)прошивной горизонтальный или вертикальный
пресс <5;
3)подогревательная кольцевая печь 9\
4)стан-удлинитель (эловгатор) 10;
5)две лилитримовые клети 15 с индивидуальными
приводами;
6)оборудование для огневой резки 17 и уборки пильгерных отходов;
7)подогревательная печь 18\
8)двенадцатиклетевой калибровочный стан 19\
9)участок правки, инспекции, ремонта и обрезки
труб.
Для отделки выпускаемых труб в цехе имеются сле дующие специализированные участки:
. — участок отделки |
нефтепроводных труб; |
— участок отделки |
обсадных труб обычной прочно |
сти; |
|
—отделение термической обработки труб 'нефтяного сортамента;
—участок отделки термически обработанных обсад ных труб;
—участок отделки обсадных труб для сварных ко
лонн;
—участок отделки котельных труб с отделениями термической обработки, химической обработки и от делки;
—муфтовое отделение.
Оборудование собственно трубопрокатной установки и участки отделки нефтепроводных труб скомпонованы в единой технологической линии. Все остальные производ ственные участки получают трубы с промежуточных складов. При этом на всех участках отделки обсадных труб оборудование скомпоновано в виде поточных линий, а на участке отделки котельных труб — в виде отдельно стоящих агрегатов.
Все оборудование цеха расположено в здании, имею щем производственную площадь 237 500 м2 и состоящем из пяти поперечных и семи продольных пролетов. В поперечных пролетах цеха размещены склады слитков, оборудование для производства труб, вальцетокарная и ремонтно-механическая мастерские. В продольных про летах размещено оборудование для горячей и холодной отделки труб, термические средства и оклады готовой продукции.
Производство труб 'практически всех видов и разме ров осуществляется на трубопрокатной установке с пилигримовым станом. При этом независимо от назначения трубы исходный материал подвергается ряду общих тех нологических операций.
В дальнейшем трубы передаются на специализиро ванные отделочные участки, на которых осуществляется окончательная отделка в соответствии с требованиями, предъявляемыми государственными стандартами и тех ническими условиями.
. Оібщая технологическая схема производства труб в цехе приведена на рис. 63.
Техническая хар актер«стика модернизированных ус тановок приведена в табл. 3.
На современных модернизированных установках можно изготовлять трубы высокого качества, технологи-