Трубное производство (часть II)

23/12/2013 11:20am

Автор: редакционная статья

Категории: трубное производство

Классификация способов производств горячедеформированных бесшовных труб. Технология раскатки гильз в черновые трубы.

 

Трубное производство

Краткий обзор способов изготовления труб. Установки с автоматическим станом.

Первая операция — прошивка катаной заготовки в полую гильзу осуществляется в прошивных станах косой прокатки трех типов: с бочкообразными валками, с грибовидными валками  и с дисками (в последнее время почти не применяются).
Валки вращаются в одну сторону и наклонены к оси про­катки. Благодаря этому задаваемая в стан заготовка получает вращательное и поступательное движение.

 

 

Схема прокатки в автоматическом стане      

   Схема обкатки труб стане на короткой оправке

Заготовка, двигаясь вперед по оси прокатки, встречается оправкой — пробкой, устанавливаемой между валками, на которой  и осуществляется процесс прошивки катаной заготовки сплошного сечения в полую гильзу.
Вторая операция — прокатка гильзы в тонкостенную трубу происходит  на двухвалковом стане с круглыми ручьями — автоматическом стане или дуо- стане типа «тандем». Прокатка трубы производится на короткой оправке в два-три прохода в одном ручье. Труба возвращается на переднюю сторону стана роликами обратной подачи, вращающимися в сторону, обратную вращению рабочих
валков,

Дальнейшая обработка трубы на обкатных машинах, конструкция которых аналогична конструкции прошивных станов, имеет целью раскатку рисок, а также наружных и внутренних неровностей трубы.

Горячая прокатка трубы заканчивается калибровкой наруж­ного диаметра, осуществляемой в двухвалковых многоклетьевых непрерывных станах с одноручьевыми валками.
С целью расширения сортамента и изготовления труб мень­ших диаметров и большей длины в технологическом потоке  устанавливают многоклетьевые непрерывные редукционные и калибровочные станы.
Характерной особенностью производства труб на установках с автоматическими станами является получение с прошивного стана гильзы с размерами, близкими к размерам готовой трубы. Таким образом, основная деформация осуществляется при про­шивке.
Этот способ имеет ряд преимуществ и получил распространение в трубной промышленности.

Диапазон размеров труб, изготовляемых этим способом весьма широк и охватывает основные размеры бесшовных горя­чекатаных труб. На станах прокатываются трубы диаметром 60… 400 мм с толщиной стенки от 3,0 до 60 мм и длиной до 15 м. Трубы прокатываются из ста­лей различных марок в том числе легированных и высоколеги­рованных — нержавеющих и других.
Производительность установок с автоматическим станом достаточно высокая, а простои (несмотря на сложность оборудования) из-за различных производственных неполадок, а также простои, связанные с переходом с одного размера труб на другой значи­тельно ниже, чем на установках с пилигримовыми или непрерыв­ными станами.
Качество труб, как по чистоте наружной поверхности, так и по точности размеров высокое. Удельный расход металла, топлива и электроэнергии на тонну прокатываемых труб сравни­тельно небольшой. Выход труб первых сортов из углеродистой стали достигает 97—99%.
На установках с автоматическими станами можно прокаты­вать трубы из весьма разнообразных сталей, что выгодно отли­чает этот способ производства от других.
К недостаткам установок с автоматическим станом относится наличие большого количества машин, входящих в состав основ­ного оборудования установок, и их сложность. Кроме того, внут­ренняя поверхность труб иногда имеет не полностью раскатан­ные риски и шероховатость, что несколько снижает качество труб.

В 70-е годы прошлого столетия в СССР была осуществлена попытка устранить традиционные недостатки способа получения бесшовных труб на установках с автоматическими станами. В основе инновации лежало стремление существенно повысить производительность таких установок за счет разделения двух проходов черновой трубы в автомат-стане на отдельные опрерациии продольной прокатки на короткой оправке в двух последовательно расположенных дуо-клетях. Специалистами ВНИИМЕТМАШ совместно с инженерами ЭЗТМ и ВНИТИ были разработаны и установлены три полунепрерывные агрегата с так называемыми станами типа «тандем», все три стана обозначались как ТПА-140, имели приблизительный годовой объем производства 200 тыс тонн  и были построены в Днепропетровске, Украина, на Днепропетровском трубном заводе и Нижнеднепровском трубопрокатном заводе, один стан был построен на Синарском трубном заводе (Каменск-Уральский). Это технологическая модернизация не получила дальнейшего распространения, поскольку, не смотря на некоторое увеличение производительности установки, существенно сузила сортамент, как и по типам размеров, так и по маркам стали.

Установки с пилигримовыми станами

Прошивка толстостенной гильзы осуществляется на прошив­ных станах с бочкообразными валками; гильзы, как правило, прошиваются из литого круглого слитка, причем трубы размером менее 4—5 дюймов изготовляются из катаной заготовки.
Прокатка гильзы в трубу производится на пилигримовом стане в калибре переменного сечения, образуемом двумя валками, которые вращаются в разные стороны противоположно направлению прокатываемой трубы.

 

                                                                           Схема пилигримовой прокатки

 

Гильза задается в валки кольцевыми участками в момент максимального раствора калибров.
При дальнейшем вращении валков вследствие уменьшения сечения калибра кольцевой участок толстостенной гильзы раскатывается на оправке — дорне до заданной толщины стенки. После полного оборота валков гильза кантуется, в валки по­дается новый кольцевой участок, и цикл повторяется.
Прокаткой в пилигримовом стане могут заканчиваться основ­ные операции по изготовлению труб на пилигримо-вых установ­ках. Имеются также установки с обкатными машинами и калиб­ровочными станами.
Пилигримовые установки ранее были широко распространены. Основным достоинством этого способа является возможность прокатки труб непосредственно из слитка, благодаря чему устра­няется передел слитка на блумингах и трубозаготовочных ста­нах и себестоимость труб получается более низкой.
Сортамент изготовляемых труб по количеству размеров более узок, чем на установках с автоматическими станами.
На пилигримовых установках прокатывают главным образом трубы из углеродистых и малоуглеродистых сталей диаметром 5—24 дюйма с толщиной стенки 5—60 мм и более, длиной до 36 м и более. На малых пилигримовых установках изготовляются трубы с минимальными диаметрами — до 40—50 мм и толщи­ной стенки до 2,25 мм. Длина изготовляемых труб практически лимитируется условиями их транспортировки. Пилигримовые ста­ны позволяют получить такие толщину стенки трубы и длину, каких нельзя получить на других станах.
Качество изготовляемых этим способом труб в отношении точности диаметра, толщины стенки и состояния поверхности ниже, чем качество труб, полученных на установках с автома­тическими станами. На трубах имеет место волнистость поверх­ности, присущая данному способу изготовления. Дефекты на­ружной поверхности в большой мере свойственны этим трубам, так как мелкие плены и трещины на поверхности слитка не всег­да обнаруживаются под окалиной и, следовательно, удалить их перед прокаткой не всегда удается.
Выход первых сортов достигает 95—97%.
Производительность пилигримовых станов при прокатке угле­родистых труб нефтяного сортамента составляет 14—18 т/час, а на установках с автоматическими станаїми при производстве труб аналогичных размеров — 30 т/час и более.

Установки с непрерывными станами

При этом способе гильза прошивается на станах валкового типа и прокатывается на длинной оправке через ряд последова­тельно расположенных двухвалковых клетей непрерывного стана с уменьшающимися размерами калибров. Труба одновременно находится в нескольких клетях (рис. 9). Оси валков клетей обыч но расположены под углом 90° одна к другой. Имеются конструкции станов, где клети расположены под углом 22°30' одна отно­сительно другой.
После прокатки труба поступает на стержнеизвлекатель и затем на калибровочный или редукционный стан.
На установках с непрерывными станами изготовляется отно­сительно узкий сортамент труб с наружным диаметром до 4 дюй­мов и толщиной стенки 3,0—8 мм из углеродистых, легирован­ных сталей (в том числе нержавеющих).

 

                                                                  Схема прокатки в непрерывном стане

 

В связи с тем, что прокатка труб осуществляется на длинной оправке, качество внутренней поверхности труб высокое, что является большим достоинством этого способа, которым полу­чают главным образом заготовку для последующего холодного волочения и холодной прокатки. Выход годного при прокатке труб из углеродистых сталей достигает 98%.
В настоящее время установки с непрерывными станами различной конструкции имеют приоритет в развитии по сравнению с другими способами производства горячедеформированных труб. Постоянно ведутся работы по совершенствованию непрерывной прокатки, расширению сортамента по типам размеров и маркам сталей изготовляемых труб.
Получают широкое распространение установки с непрерывным станом, в которых раскатка гильзы осуществляется на удерживаемой оправке.

Установки с трехвалковыми раскатными станами

В этих установках гильза прошивается на станах валкового типа и раскатывается на длинной оправке в трехвалковом стане.
Валки раскатного стана находятся на одинаковом расстоя­нии от оси прокатки, так что их центры являются как бы верши­нами равностороннего треугольника. Валки вращаются в одну сторону, и оси их наклонены к оси прокатки в двух разных пло­скостях: в вертикальной плоскости (если рассматривать верхний валок) и в плоскости ей перпендикулярной. Угол наклона в пер­вой плоскости называют углом раскатки, а угол перекоса во вто­рой плоскости — углом подачи, который обеспечивает при вра­щении трубы ее поступательное движение.

 

Прокатанная труба после извлечения оправки .проходит через калибровочный трехвалковый стан, конструкция которого ана­логична конструкции раскатного стана, или через обычный многоклетьевой калибровочный стан.

На таких установках прокатывается широкий сортамент тол­стостенных труб диаметром 40—219 мм из углеродистых и леги­рованных сталей.
Основной особенностью и достоинством установок с трехвал­ковыми раскатными станами является возможность получения весьма высокой точности размеров труб по наружному и внут­реннему диаметрам и толщине стенки. На этих станах произво­дятся главным образом трубы, подвергающиеся последующей механической обработке (например, шарикоподшипниковые), при которой в этом случае получаются минимальные потери металла в стружку. Станы имеют достаточно высокую производительность. Затраты времени при переходе на другой сорт невелики.
После раскатки и извлечения оправки труба калибруется по наружному диаметру.

 На стане изготовляются трубы главным образом из углеродистой и наружным диаметром 50—150 мм с минимальной толщиной стенки 2,5—3,0 мм и длиной до 10 м. Внутренняя поверхность труб вследствие применения длинных оправок получается гладкой, без рисок.
Производительность стана при прокатке углеродистых труб диаметром 4 дюйма длиной 5—6" м достигает 12—14 т/час, т.е значительно меньше, чем на установках е автоматическими станами при аналогичном сортаменте.
Вследствие высокого расхода дорогостоящего инструмента — дисков и длинных оправок, малого срока службы дисков (в среднем до 2 суток), сложной и длительной настройки стана и других недостатков, станы с дисковыми проводками не получи­ли распространения в трубном производстве и являются экзотикой.

Общие сведения о производстве труб

Нагретая катаная заготовка квадратного сечения поступает
на вертикальный гидравлический пресс, где прошивается в на-
персткообразную гильзу-стакан.

Прошитая гильза подается на реечный стан, представляющий собой горизонтальную станину корытообразного сечения, по длине которой установлен ряд колец с уменьшающимся диаметром. В гильзу-стакан задается дорн, проталкивающий
ее через ряд колец, в которых происходит
обжатие гильзы, уменьшение толщины ее стенки и удлинение на дорне до заданного
размера, определяемого последним кольцом.
С реечного стана труба задается в обкатную машину, где ее диаметр в процессе обкатки несколько увеличивается, вследствие

                                                                  Схема прокатки на реечном стане

чего на дорноизвлекателе труба свободно снимается с дорна. Затем на пиле обрезается передний конец трубы — донышко, и она калибруется по наружному диаметру на калибровочном

На стане обычно изготовляются трубы диаметром 60—140 мм с толщиной стенки 3,5—8 мм m длиной до 7,5 м главным обра­зом из углеродистых сталей. Возможно изготовление труб диа­метром до 219 мм,
По характеру деформации трубы из легированных и особенно высоколегированных сталей было бы целесообразно изготовлять на этом стане, но быстрый отвод тепла от металла к массивному лорну значительно увеличивает сопротивление металла деформа­ции, что неизбежно вызывает продольный изгиб дорна или по- ломку деталей стана. Кроме того, прочность деталей стана обычно* не выдерживает больших нагрузок при прокатке легированных сталей вследствие их высокого сопротивления деформации.
Производительность реечных станов сравнительно невелика и практически составляет 140 шт/час при прокатке труб диа­метром 102 мм.
Качество наружной и особенно внутренней поверхности труб, изготовленных на таких станах, хорошее: на них нет плен, рисок и других дефектов. Однако выход годного низок вследствие большой разностенности труб, а расходный коэффициент металла очень высок. Поэтому реечные станы широкого распространения не получили.

Установки для производства труб методом выдавливания —прессования

При этом методе труба получается из заготовки за одну операцию, что является характерной особенностью процесса.
Круглый слиток-заготовка с предварительно просверленным по центру отверстием нагревается и подается в матрицу гидравлического или гидромеханического пресса, в нижней части которого имеется отверстие с диаметром, соответствующим диаметру готовой грубы. В отверстие заготовки вставляется игла-пуансон, входящая в отверстие матрицы и образующая кольцевую щель. В процессе
прессования металл выдавливается в кольцевую щель, которая
образует сечение готовой трубы.
Метод прессования широко распространен при изготовлении труб из цветных металлов и сплавов, имеющих меньшее сопротивление деформации, чем сталь.
Простого и надежность работы оборудования, а также наиболее выгодная схема напряженного состояния, приближающаяся к схеме всестороннего сжатия, делают этот метод весьма целесообразным для производства тонкостенных труб из специальных малопластичных сталей. Недостатком метода является очень быстрый износ инструмента — матриц, игл и др., неболь­шая производительность установки, невысокое качество внутрен­ней и наружной поверхности труб.

 

В 70-е годы прошлого столетия популярными были установки с планетарно – косовалковыми станами (фирма SMS, Германия). Трубопрокатные агрегаты с такими станами были установлены в Германии, Швеции, Японии, США, и др.
У этого способа производства есть ряд преимуществ: высокая точность, производительность, качество, поверхности. Однако есть и особенности другого характера: высокая стоимость оборудования и инструмента, сложность оборудования.

 

Пилигримовый стан

Пилигримовый стан

Пилигримовый стан

Трубопрокатный агрегат с автоматическим станом

ТПА-140 со станами типа "тандем"

ТПА с трехвалковым раскатным станом


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