Экспериментальные исследования различных вариантов химической обработки поверхности при холодной пилигримовой прокатке углеродистых труб на стане ХПТ-90.

19/03/2015 11:32am

Автор: В.Ф. Балакин, Д.Ю. Гармашев, А. Ю. Салей, Т.В. Невилько

Категории: трубное производство

В работе представлена оценка эффективности различных схем смазочных композиций, применяющихся при производстве холоднокатаных труб из углеродистых и легированных марок сталей. Установлено, что применение соответствующей химической обработки позволяет снизить коэффициент трения в очаге деформации и увеличить производительность стана ХПТ на 30%.
Ключевые слова: холодная деформация, подсмазочное покрытие, смазка, пилигримовая прокатка, маршрут прокатки.

Экспериментальные исследования различных вариантов химической обработки поверхности при холодной пилигримовой прокатке углеродистых труб на стане ХПТ-90.

В.Ф. Балакин, Д.Ю. Гармашев, А. Ю. Салей, Т.Н. Невилько

 

Введение

Одним из важнейших аспектов технологии холодной обработки металлов является выбор подсмазочных покрытий и смазки. Удачное решение этой проблемы предопределяет успех в достижении на­дежности технологического процесса и высокого качества поверхности изделия. От правильного вы­бора смазки зависит производительность оборудования, значение разовых деформаций и цикличность процесса, следовательно, и величина производственных затрат.
При выборе смазки руководствуются [1], прежде всего, удовлетворением основных функциональ­ных требований: снижение контактных напряже­ний и уменьшение энергозатрат, связанных с пре­одолением трения; повышение стойкости инстру­мента и повышение чистоты поверхности изде­лий; предотвращение схватывания и налипания металла на инструмент; охлаждение инструмен­та. Кроме того, смазка должна удовлетворять требованиям технического, экономического и са­нитарно-гигиенического характера; стабиль­ность ее состава и физико-химических свойств при эксплуатации; удобство подачи ее на инстру­мент и заготовку; простота изготовления смазки; ее очистка и регенерация в процессе эксплуата­ции; легкость удаления смазки с поверхности из­делий; отсутствие вредного воздействия на ме­талл и оборудование; нетоксичность и отсутствие неприятного запаха; минимальное загрязнение рабочего места и окружающей среды; экономи­ческая целесообразность применения и недефицитность. Смазки и смазочные композиции для конкретных процессов обработки металлов дав­лением выбираются эвристически с использова­нием сведений об аналогах. Важным является материаловедческие сведения о строении смазоч­ных материалов и присадок к ним,  также результаты исследования их физико-химического взаимодействия с поверхностью заготовки и об­разования пластифицированного слоя. Развитие механики контактного взаимодействия в системе инструмент—смазка—деформируемый металл. Это помогает сформулировать требования к физико-механическим свойствам смазочных композиций. При этом важен правильный выбор механичес­ких испытаний для изучения вязкости, адгезии и антифрикционных свойств смазок.
Оценка основных функций технологических смазок для холодного передала, является актуальной задачей и приводит к снижению величины сил трения: уменьшению коэффициента трения к увеличению величины  подачи и соответственно часовой производительности стана.
Целью данной работы являлось:

  • оценка эффективности основных функций имеющихся в ТПЦ-3 ПАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» схем обработки смазочных композиций;
  • повышение производительности станов ХПТ при выполнении заказов на холоднокатаные трубы по гост 8733/8734 из углеродистых и легированных марок сталей;
  • повышение стойкости прокатного инструмента станов ХПТ;
  • улучшение качества наружной и внутренней поверхности и точности прокатанных труб;
  • снижение нагрузки на главный привод стана ХПТ-90.

Методика исследований

Маршрут прокатки был выбран следующий: 73×5,0×5300→42×3,0×10000 мм.
Горячедеформированные трубы, размером 73×5,0×5300 мм, марки стали 20 были прокатаны на трубопрокатной установке «ТПА 30-102»  ЗАО «ИНТЕРПАЙП НИКО ТЬЮБ».
Прокат труб размером 42×3,0×10000 мм проводился в ТПЦ-3 ПАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» на стане ХПТ (стан третьей модели, конструкции «ЭЗТМ») оснащенным эпициклическим распределительно-подающим механизмом (конструкции «НКМЗ»).
После проката на стане ХПТ был произведен обмер геометрических параметров труб.
Химическая обработка труб-заготовок производилась по четырем технологическим маршрутам:
– 1-й маршрут – традиционная технология, в соответствии с  технологическими инструкциями по прокату и химической обработки поверхности (ТИ НТЗ-Тр3-03-2007, ТИ НТЗ-Тр3-04-2007);
– маршруты № 2, 3 – усовершенствованные (см. схему последовательности операций);
– 4-й маршрут – маршрут, применяемый в ТПЦ-3 для химической обработки труб перед волочением при производстве труб повышенной точности для ПЭД и ПЭН, в соответствии с технологической инструкцией по химической обработки поверхности (ТИ НТЗ-Тр3-04-2009).
В процессе прокатки оценивалась стабильность подачи (броски) и при их отсутствии производилось плавное повышение подачи с шагом 5%. При этом оценивалось качество поверхности прокатываемых труб и изменение технологических параметров работы стана.
Последовательность операции в применяемых технологиях приведены на схемах 1-4:

СХЕМА ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК:

 

 

МАРШРУТ №1, №2

МАРШРУТ  №3, №4

Результаты замеров технологических параметров процесса холодной деформации и точность геометрии труб приведены в таблицах 1-4.

  • Вариант 1.

Таблица № 1 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по первому варианту.


Величина подачи, мм

28

30

28

35

Количество двойных ходов в мин.

58

58

60

58

Поворот трубы, град.

102

98

95

102

Диаметр, мм

макс.

57,20

57,25

57,20

57,20

мин.

57,05

57,05

57,05

57,05

Толщина стенки, мм

макс.

3,60

3,65

3,60

3,60

мин.

3,35

3,40

3,40

3,40

Овальность, мм

0,15

0,20

0,15

0,15

Разностенность, мм

0,25

0,25

0,20

0,20

 

При  данном режиме химической подготовки необходимо отметить нестабильную работу стана (число двойных ходов колеблется от  58 до 60 в минуту).
Внешний вид поверхности труб и точность геометрических параметров (диаметр; толщина стенки) соответствуют требованиям  ГОСТ 8733/8734.

  • Вариант 2.

Таблица № 2 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по второму варианту.


Величина подачи, мм

37,5

40

43

45

Количество двойных ходов в мин.

58

60

63

61

Поворот трубы, град.

92

97

102

102

Диаметр, мм

макс.

57,30

57,25

57,30

57,30

мин.

57,05

57,05

57,05

57,05

Толщина стенки, мм

макс.

3,50

3,50

3,60

3,60

мин.

3,40

3,35

3,40

3,40

Овальность, мм

0,25

0,20

0,25

0,25

Разностенность, мм

0,1

0,15

0,2

0,2

Второй маршрут химической подготовки заготовок позволил повысить величину осевой подачи при деформации в стане ХПТ-90 на 34÷45%. Нагрузка на двигатель стана была в пределах нормы.
При этом качество наружной поверхности готовых труб было удовлетворительным. Овальность диаметра и поперечная разностенность соответствовали требованиям нормативной документации, требованиям ГОСТ 8733/8734.
Необходимо отметить нестабильную работу стана по числу двойных ходов от 58 до 63 в минуту.

  • Вариант 3.

Таблица № 3 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по третьему варианту.


Величина подачи, мм

31

31

35

35

Количество двойных ходов в мин.

60

62

63

63

Поворот трубы, град.

100

120

120

110

Диаметр, мм

макс.

57,20

57,20

57,20

57,25

мин.

57,05

57,05

57,05

57,05

Толщина стенки, мм

макс.

3,50

3,55

3,55

3,60

мин.

3,35

3,35

3,35

3,35

Овальность, мм

0,15

0,15

0,15

0,20

Разностенность, мм

0,15

0,2

0,2

0,25

Процесс прокатки протекал стабильно, бросков подачи не наблюдалось. В этом варианте химической подготовки заготовок при прокатке производилось плавное повышение подачи на стане ХПТ 90 на 20%. Нагрузка на двигатель стана была в пределах нормы.
При повышении величины подачи на величину более 20% на наружной поверхности труб появлялись мелкие царапины. В связи с этим,  дальнейшее повышение величины подачи было приостановлено.
Качество наружной поверхности труб удовлетворительное. Геометрические параметры труб соответствовали требованиям ГОСТ 8733/8734.

  • Вариант 4.

 

Таблица № 4 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по четвертому варианту.


Величина подачи, мм

35

34

42

45

Количество двойных ходов в мин.

59

62

63

60

Поворот трубы, град.

100

110

110

100

Диаметр, мм

макс.

57,20

57,25

57,30

57,30

мин.

57,05

57,05

57,05

57,05

Толщина стенки, мм

макс.

3,50

3,50

3,60

3,60

мин.

3,35

3,35

3,40

3,35

Овальность, мм

0,15

0,15

0,25

0,25

Разностенность, мм

0,15

0,15

0,2

0,25

При этом маршруте производства холоднодеформированных труб также удалось повысить величину подачи на 30÷45%. Нагрузка на двигатель стана была в пределах нормы.
Качество наружной поверхности труб удовлетворительное. Геометрические параметры труб соответствовали требованиям ГОСТ 8733/8734.

Выводы и рекомендации

  1. По сравнению с традиционной технологией обработки труб-заготовок перед холодной деформацией применение химической обработки по вариантам 2-4 позволяет снизить коэффициент трения в очаге деформации  и увеличить производительность стана ХПТ до 30%. При этом не происходит ухудшения качества и точности геометрических характеристик прокатываемых труб.
  2. По результатам замеров токов нагрузки электродвигателя стана ХПТ при прокате труб – заготовок с разными режимами обработки отклонений тока нагрузки не зафиксировано.
  3. При контроле геометрических параметров отклонений геометрических параметров от стандарта  не установлено.
  4. В связи с положительным результатом влияния химической подготовки труб-заготовок на повышение производительности станов ХПТ-90, целесообразно осуществление процесса химической подготовки поверхности углеродистых труб перед холодной деформацией в соответствии с режимом (схемой) №4 -  фосфатирование с последующим нанесением стеарата натрия.
  5. При выборе технологии нанесение химической обработки перед прокатом труб на ХПТ необходимо учитывать:

– марку стали, группу прочности;
– техническое состояние стана;
– сортамент, отношение диаметра к толщине стенки.

Литература

  1. Ходерны Б., Корек З. Стальные трубы. Технология производства и применение. – М.: Металлургия,1979. – 280 с.

 


Презентация

Контакты

 

 

Контакты

НАШІ КОНТАКТИ:

[email protected]

[email protected]

м. Дніпро

тел. +38 (056) 794-36-74, +38 (056) 794-36-75

моб. +38 (050) 320 69 72

ISSN 20760507

Керівник проекту - Гриньов Володимир Анатолійович

Партнеры