1.3. Виробництво труб на тпа 140
1.3.1. Літературний огляд
1.3.1.1. Технологічний процес виробництва труб на тпа
Послідовність технологічних операцій і розташування обладнання при виробництві труб на агрегатах з автоматичними станами представлені на малюнках 4.1, 4.2. Оглянуту і підготовлену круглу катану заготовку подають до нагрівальної печі і нагрівають до необхідної температури, після чого зацентровують і передають до прошивному стану гвинтової прокатки. На більшості установок застосовуються прошивні стани валкового типу. Після завершення прошивки гільзу передають до автоматичного стану для розкочування в трубу. При про ¬ ізводстве труб великих розмірів перед розкочуванням в автоматичному стані гільза може бути піддана подовженню на стані-елонгаторе (так звана «друга прошивка») і підігріта в підігрівальні печі. В автоматичному стані гільзи прокочують в круглому калібрі на короткій оправці в 2-3 проходу, перед кожним з яких здійснюється контовка гільзи на 90 °. Повернення труби після першого проходу на вхідну сторону стану проводять за допомогою фрикційних роликів зворотної подачі. Основну деформацію гільзи при прокатці в трубу здійснюють при першому проході, зменшуючи зовнішній діаметр труби і товщину стінки.
Рис. 4.1. Схема технологічного процесу виробництва труб на установках з автоматичними станами (з двома прошивками): 1 - нагрів заготовок; 2 - зацентровка заготовок; 3 - прошивка заготовок; 4 - підігрів гільз; 5 - друга прошивка гільз; 6 - прокатка гільзи в трубу на автоматичному стані, 7 - розкочування труб; 8 - калібрування труб; 9 - проміжний підігрів труб; 10 - редукування труб; 11 - охолодження труб; 12 - правка труб
Рис. 4.2. Трубопрокатний установка 140 з автоматичним станом: 1 - ваги; 2 - похила решітка; 3 - завантажувальна машина, 4 - кільцева нагрівальна піч; 5 - завантажувальна машина; 6 - зацентровщік; 7 - прошивний стан; 8 - ав-Автоматичний стан; 9 - раскатні стани; 10 - калібрувальний стан; 11 - по-догревательная піч; 12 - редукційний стан;
13 - охолоджувальний стіл; 14 - правильна машина; 15 - інспекційний стелаж
Робочий цикл одного проходу на автоматичному стані складається з наступних основних операцій:
Подача гільзи на вхідний жолоб;
Завдання гільзи в стан штовхачем;
Прокатка гільзи на оправці;
Підйом верхнього робочого валка;
Витяг оправки з вогнища деформації;
Підйом нижнього ролика зворотного подачі до зіткнення з тру-бой;
Повернення труби роликами зворотної подачі на вхідну сторону ста-ну з трубою;
Установка оправки в осередку деформації для другого проходу;
Опускання верхнього валка в робоче положення і нижнього ролику зворотної подачі в холосте положення.
Підйом і опускання верхнього робочого валка автоматичного стану здійснюється за допомогою клинового пристрою, що приводиться в рух пневмоциліндром. Товщина стінки труби змінюється від проходу до проходу за рахунок збільшення діаметра оправки на 1-2 мм.
Процес деформації в калібрі автоматичного стану на нерухомій оправці характеризується додатковими зсувами металу, зміною головного напрямку течії і появою розтягующих напружень у випусках калібрів. Тому в автоматичному стані коефіцієнти витяжки невеликі і складають за один прохід величину не більше = 1,4-1,6. Малі коефіцієнти деформації, зворотно-поступальний рух труби, поява рисок на її внутрішній поверхні при виносі оправок негативно позначаються на ефективності процесу прокатці труб в автоматичному стані.
У 70-х роках минулого століття в практику експлуатації трубопрокатних установок впроваджений двухклітьовий стан «тандем» з послідовним росположенням клітей . Тут розкочування гільз на оправках роблять у двох послідовно розташованих клітях з одноручьевими валками. Цим конструкція клітей значно спрощується і усувається необхідність повертання труби, що підвищує продуктивність установки.
Після прокатки в автоматичному стані потрібна додаткова обробка труби, у зв'язку з тим, що вона має неправильну геометричну форму, потовщення стінки у випусках. Для поліпшення розмірів труби по діаметру і товщиною стінки її прокочують на двох-або трьохвалковому стані гвинтової прокатки. При розкатці труби в цьому стані її діаметр збільшується, а товщина стінки зменшується, знижується різностінність і поліпшується якість зовнішньої і внутрішньої поверхні. Обкатних машин являє собою стан гвинтової прокатки з похилими валками. Зазвичай обкатку виконують на короткій оправці, утримуваної між двома валками наполегливою стержнем-ньому. В цілому головна лінія і робоча кліть розкатного стану не відрізняються від головної лінії і робочої кліті косоволкового прошивного стану. Робочі валки розкатного стану аналогічні бочкообразним валянням прошивного стану. Продуктивність двовалкової обкатних машин відносно невелика. Останнім часом почали застосовувати тривалкові обкатані стани, що мають у 1,5-2,0 рази більшу продуктивність, ніж двовалкової. Застосування цих станів також дозволяє підвищити точність труб.В дальнейшем трубы направляются в калибровочный или редукционный станы для расширения сортамента установки, проходят правку в горячем состоянии и поступают на отделку.
Обладнання агрегатів старих типів має каскадне розташування, при якому кожний наступний стан знаходиться на більш низькою позначці, ніж попередній, а переміщення труби від одного табору до іншого здійснюва-ються перекочування по похилим стелажам.
В трубопрокатних цехах, обладнаних малими трубопрокатними агрегатами з автоматичним станом, на ділянках горячої прокатки розташовані нагрівальна (кільцева) піч, прошивний стан, підігрівальні піч, автоматичний стан, два гуркотів стану, підігрівальні піч, калібрувальний та редукційний стани, охолоджувальний стіл і правильні стани. Зазвичай два гуркотів стану встановлені паралельно. Це викликано тим, що продуктивність кожного з них нижче продуктивності прошивного і автоматичного станів.
На великих (а, іноді, і середніх) агрегатах, на відміну від малих станів встановлюють дві нагрівальні печі і два прошивних стану, рабо-тануть послідовно. По конструкції обидва прошивних стану однакові, але за характером деформації різні: якщо перший прошиває заготовку в товстостінну гільзу, то другий виконує функцію розкатну стану-елонгатора. Завдяки такій схемі розташування обладнання на великих агрегатах отримують тон ¬ Костенів гільзи, забезпечуючи одночасно високу продуктивність установки і високу точність прокатуваних труб. Схема забезпечує також можливість використання будь-якого прошивного стану при здійсненні прошивки в одну операцію (для труб діаметром менше 200 мм). При цьому шлях заготовки від кожної печі до прошивного стану виходить однаковим, що забезпечує стабільність температури при прошивці. До складу цього агрегату також входять підігрівальні піч, автоматичний стан, два розкатних стана, калібрувальний стан, охолоджувальний стіл і два правильних стану.
У цехах з трубопрокатними агрегатами 140 типу «тандем» (Нижньо-дніпровського трубопрокатного заводу і Синарського трубного заводу) все обладнання на ділянці гарячої прокатки розположенні в технологічній лінії один за одним по ходу руху труби в такій послідовності (рис. 4.3) : нагрівальна (кільцева) піч 1, прошивний стан 2, перша і друга 3 кліті автоматитичного стану, два розкатних стана 4, індукційний підігрівач печі, калібрувальний 5 і редукційний 6 стани, охолоджувальний стіл і правильні стани. Така схема дозволяє виключити непроходимість дворазової обробки труб в одній кліті автоматичного стану та скоротити поперечні передачі металу. В результаті продуктивність агрегату зросла в два рази (але, як з'ясувалося в ході експлуатації цих агрегатів, погіршилися умови захоплення і підвищилися поздовжня різностінність).
Рис. 4.3. Схема трубопрокатної установки 140 зі станами подовжньої про-катки «тандем»:
1 - кільцева піч, 2 - прошивний стан, 3 - стани поздовжньої прокатки, 4 - раскатні стани, 5 - калібрувальний стан; 6 - редукційний стан
Порівняно з діючими ТПА 140 з автоматичними станами при проектуванні і будівництві ТПА 140 з країнами «тандем» використано ряд нових технологічних і конструктивних рішень:
Прошивка заготовки передбачена в прошивному стані з двохопорними грибоподібними валками, що забезпечує зменшення різностінності по перетину і довжині гільзи;
Передбачається застосування водоохолоджувальної незмінюваної оправки в прошивному стані;
Розкочування труб здійснюється на Трьохвалкова гуркотів станах, що теоретично повинно забезпечувати зменшення поперечної різностінності труб;
До складу агрегату включений редукційно-розтяжної стан (для виробництва труб діаметром менше 83 мм), на якому встановлена автоматична система регулювання швидкості прокатки від кліті до кліті для зменшення довжини потовщених кінців;
Підігрів труб перед редукуванням і калібруванням здійснюється в прохідних індукційних печах, що зменшує утворення окаліни і покращує якість зовнішньої поверхні труб;
Передбаченні автоматизована система управління технологічним процесом і автоматизована система управління виробництвом з використанням ЕОМ.
Спочатку ТПА 140 з країнами «тандем» планувалися для випуску обсадних, насосно-компресорних труб і труб загального призначення діаметром від 32 до 146 мм з товщиною стінки 2,8-24 мм з заготовки діаметром 100-150 мм (на сьогоднішній день сортамент значно змінився).