скрыть подразделы

Главная страница » Прошивка сплошных квадратных заготовок на пресс-валковых станах


Прошивка сплошных квадратных заготовок на пресс-валковых станах

В отечественной и мировой практике основным агрегатом для получения гильз из сплошной заготовки остается стан винтовой прокатки. Однако эффективность процесса прошивки на станах винтовой прокатки снижается из-за высокой стоимости катаной заготовки; использование непрерывнолитой круглой заготовки взамен катаной в 70 - 80-х годах было ограничено из-за больших трудностей получения поверхности исходной круглой заготовки удовлетворительного качества, что было связано с особенностями кристаллизации металла при охлаждении.

В последние 10-15 лет за рубежом в качестве исходного материала при производстве стальных бесшовных труб начали применять непрерывнолитую заготовку квадратного сечения, что наиболее эффективно благодаря ее сравнительно низкой стоимости и более высокому качеству, обусловленному технологическими особенностями разливки и кристаллизации стали. Применение непрерыв- нолитого металла квадратного сечения стало возможным главным образом в результате разработки и внедрения в производство процесса пресс-валковой прошивки.

В 70-х годах в Италии был создан способ пресс-валковой пробивки ("Press Piercing Mill-PPM") для получения гильз из квадратной непрерывнолитой заготовки. Этот процесс содержит элементы пресс-валковой прошивки и продольной прокатки в круглом калибре.

По мнению авторов данного способа прошивки квадратной РУоной заготовки, преимущества данного способа заключаются в следующем.

  1. использовании при производстве бесшовных труб более дешевой квадратной непрерывнолитой заготовки;
  2. применении заготовки большой длины и массы; наличии заполняющей прошивки, характеризующейся схемой всестороннего сжатия заготовки, что позволяет получить высокое качество внутренней поверхности изделий, а также осуществлять деформацию сталей с низкими пластическими свойствами;
  3. низком расходе энергии на прошивку по сравнению с традиционными схемами;
  4. возможности прошивки заготовок из труднодеформируемых высоколегированных марок сталей с 5 и 13% Сr.

К числу недостатков рассматриваемого процесса относятся:

  1. повышенная разностенность стаканов, устраняемая в стане-элонгаторе;
  2. узкий диапазон параметров, регулирующий устойчивое течение процесса;
  3. небольшая степень деформации (коэффициент вытяжки μ ≤ 1,2).

При пресс-валковой прошивке заготовки квадратного сечения в металле возникают в основном сжимающие напряжения, что в сочетании с незначительной вытяжкой (не более 1,2) благоприятно сказывается на ведении процесса и качестве гильзы.

В результате проведенных за рубежом экспериментальных исследований было установлено, что в процессе пресс-валковой прошивки пластическое течение металла направлено не только вдоль заготовки, оно осуществляется также и в поперечном сечении. На рис. 1 показаны схемы напряженно-деформированного состояния металла перед очагом (а), в очаге деформации (б) и после него (в), поясняющие характер течения металла в поперечном сечении заготовки.

Рис. 1. Схема пластического течения металла в поперечном сечении заготовки при пресс-валковой прошивке

По мере продвижения металла в очаге деформации происходит обжатие углов квадрата калибром валка и образование отверстия в заготовке из-за внедрения в нее оправки. При этом наружные слои металла (стрелки 1) интенсивно перемещаются к выпускам калибра, а затем (стрелки 3) перемещаются к центру заготовки. На участках вблизи внутренней поверхности заготовки пластическое течение металла (стрелки 2) имеет противоположное направление.

После прошивки заготовок внутренний диаметр гильзы становится несколько больше диаметра оправки за счет образования зазора (стрелки 4) между гильзой и оправкой, который достигает 1 мм и более.

Таким образом, деформация металла при прошивке квадратной заготовки в круглом калибре наиболее интенсивно осуществляется вблизи от внутренних слоев. Это способствует интенсивной проработке литой структуры, особенно в осевой зоне, а также обеспечивает существенное снижение количества дефектов (трещин, плен) на внутренней поверхности.

фирма "Dalmine" (Италия) провела исследования характера течения металла и распределения коэффициента вытяжки по длине очага деформации в стане пресс-валковой прошивки. В качестве исходного материала использовали квадратную непрерывнолитую заготовку со стороной 245 мм. Полученная гильза имела наружный диаметр 298 мм и внутренний - 146 мм. Используя заторможенные в процессе деформации заготовки и гильзы, определяли параметры очага деформации и построили график изменения поперечного сечения 5, а также изменения коэффициента вытяжки по длине очага деформации (рис. 2).

Рис. 2. Изменение коэффициентов вытяжки по длине очага деформации пресс-валкового прошивного стана

На рис. 2 видно, что в начальной фазе процесса перед носком оправки происходит высадка металла и увеличение площади поперечного сечения на 5,7%. Затем это сечение уменьшается на 20,6%. При этом фактическая деформация на 12,7% больше, чем это установлено при сравнении сечения исходной заготовки и полученной гильзы.

Металлографические исследования полученных гильз на пресс- валковом прошивном стане позволили установить, что наиболее значительная деформация металла происходит на внутренней и наружной поверхностях, где имеется измельченное зерно, а в центре стенки заготовки структура остается крупнозернистой. Гильзы, полученные на этом стане, имеют овальность менее 15%.

Пресс-валковый прошивной стан относится к высокопроизводительному оборудованию. Повышая скорость прокатки на последующем оборудовании и уменьшая длительность транспортировки между операциями, можно осуществлять процесс производства от исходного непрерывнолитого металла до готовой трубы при одном нагреве заготовки перед прошивкой.

На станах пресс-валковой прошивки получают толстостенные стаканы с отношением D/S = 4 - 5 с последующей раскаткой стенки и дошивкой донышка в стане-элонгаторе. По данным фирмы "Dalmine" (Италия), пресс-валковая прошивка (РРМ) позволяет использовать заготовки большей длины и массы и обеспечить, таким образом, большую производительность, улучшить качество передельных и готовых труб, увеличить выход годного на 4% (сопоставление производилось на ТПА с пилигримовым станом и получением гильз как по схеме РРМ, так и по схеме Кальмеса (прошивка на прессе и последующее элонгирование), уменьшить износ инструмента, значительно сократить расход энергии на прошивку. Пресс-валковая прошивка внедрена на трубопрокатных агрегатах в Японии на заводе фирмы "Син ниппон сэйтэцу" в Явате (1977 г.), в Испании на заводе фирмы "Tubos Rennidos" (1976 г.), в Италии на заводе фирмы "Dalmine'' в Бергамо (1979 г.), на заводе фирмы "United States Steel" в Ферфилде (США).

Двухвалковый пресс-валковый прошивной стан фирмы "Dalmine" (Италия) имеет валки диаметром 1280 мм с приводом от электродвигателя постоянного тока мощностью 500 кВт. Стержень с оправкой устанавливается при помощи гидроцилиндра. Подача заготовки в валки осуществляется гидравлическим толкателем с усилием 2000 кН. Прошивка квадратной заготовки происходит с вытяжкой μ = 1,1 — 1,15 и максимальной скоростью 0,4 м/с. Пресс-валковый стан оснащен специальным устройством для перевалки рабочих валков.

Пресс-валковый прошивной стан фирмы "United States Steel" в ферфилде имеет двухвалковую клеть с диаметром валков 1300 мм, мощностью привода 950 кВт, максимальной скоростью прошивки 0,5 м/мин.

Механизмы с реечно-зуочатои передачей управляют работой толкателя заготовки и возвратно-поступательным перемещением стержня оправки. Стан оснащен замкнутой системой смены стержней оправок, в которой осуществляется охлаждение, смазка и осмотр стержней и оправок. В этой системе осуществляется также извлечение стержня оправки из гильзы. Перед станом расположено устройство для гидросбива окалины водой под давлением 18 МПа.

В 1990 г. итальянской фирмой "Италимпьянти" на Волжском трубном заводе был введен в эксплуатацию ТПА 159-426 с непрерывным станом для производства труб из непрерывнолитой заготовки квадратного сечения и пресс-валковой прошивкой. Двухвалковый стан пресс-валковой прошивки имеет диаметр валков 1430 мм (мощность привода каждого валка 1100 кВт) и снабжен реечно-зубчатым механизмом, который приводит в движение толкатель заготовок и контролирует ход стержня оправки прошивного стана.

Просмотров: 4835    Создан: 2012-10-04    Источник: Технология и оборудования трубного производства

Оцените статью: 1 2 3 4 5


Система Orphus