автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Совершенствование процессов винтовой раскатки труб на основе определения рациональных режимов деформации и применения технологических смазок



- 7 М

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - ТЛИ

/

На правах рувописи

Ь

ХАРИТОНОВ Валаятпн Валентинович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВИНТОВОЙ РАШТКИ ТРУБ НА ОСНОВЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫ! РИИМОВ ДШВШЩ И ПРИМЕНЕНИЯ ШШЮШ32Щ С-1ЩСН

Спвцаальность 05.16.05 - Обработка металлов давланген

Автореферат дассзртацяя на ссасзаняа ученой степени зоддвдата технячесдпх наук

Егагзркабурт 1994

Рабога наполнена, ва .кафедре "Обработка металлов давлением" Уральского государственного технического университета - УШ, г. Екатеринбург. «

Научный руководитель - довтор технических наук,

профессор БОГАТОВ A.A.

Официальные оппоненты:. .

доктор технических наук БЛИНОВ D.H. кандидат технических наук БОРОДИН А.И.

Ведущее предприятие - АО Первоуральский новотрубный завод.

... Защита, диссертации. состоится "20 " и/он А - 1994 г. в 15. ч 00 мин ; на заседании специализированного совета К .063.14.02-по присуждению ученых степеней кандидата технячес-еих наук- металлургического - факультета Уральского государственного технического университета - УШ (третий учвбнкй корпус, ауд.Мт$).,. ... .. .. . ........ -.....

С диссертацией могшоозкак смяться в библиотеке - УГТГ-УПИг -.. Ваш стгкв на автореферат, заверенный печать» организации, прост ~выЬдагь по адресу:-620002, г. Екатеринбург, К-2, . . . 5ТЗУ-УШ, Ученсму секретаре совета вястдтута, телефон 44-64-37.

Автореферат разослан * 199 nasi 1994 г.

Ученый секретарь ■ специализированного совета.К ,063.14.02, к.т.н.. доцент . У ЛОПШОВ D.H.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы, В настоящее время приоритетное развн-! получает выпуск экономичных и специальных ввдов труд, в том 1ле прецизионных заготовок для машиностроения. Одной аз ос-1ных операций при юс производстве является винтовая раскатка, >спечнвавщая высокую точность размеров а качество поверхности гб, возможность быстрой перенастройки инструмента в т.д. Од-:о технологические ограничения традиционных процессов расаат-не позволяют получать высококачественные тонкостенные £>Ш, а также особотолстостенные (^^6) трубы с наружным ветром иенее 30 мм. Несмотря на большое число теоретических •ксперяментальных работ, выполненных ноллектзвами ясследова-[ей под руководством В.М.Друяна, В.Я.Осадчего, О.А.Пдяцковско-И.Н.Поталова, П.К.Тотерина я др., актуальной задачей остает-расширение технологических возможностей действугзгах а проек->уемых раскатных станов винтовой прокатка труб. Представлен-[ работа является часты) исследований,, проводимых в УПИ з рам: мезвузовсяой целевой научно-технической програ'&ы "Иеталя" 13делы 09.08; 14.04.05), а таляе программы ГННТ 036.02 (зада-I 04.11.Т) и Академия акхенерных пауз РФ.

Цель я задачи работы. Цель работы - разработка новых элв-гаов технологии винтовой раскатал тонкостенных в особотодсто-¡яных труб, обеспечязащнх эозыаетость расшарення нх сорта-га и повышения качества на основе применения рациональных д-мов деформация, калябровок инструмента, высокоэффективных .зоз п устройств их подачи, а такхе путем созериенотаозанзя :струкцяй оборудования раскатных станоз а создания спецналя-юзакных участков (цехов) для производства цроцгааснинх горя-• я холоднодеформярованных труб.

Научная позязна. Получен.;; завасгыостл для определения :залковсго зазора я коэффициента заполнения яалябра, а тзязе дельных значений параметров каллброэяи а настройка рабочих зсов прз прокатку тонко- а толстостенных труб за трохзаляо-: станах различной конструкции. Изучено ^влияние основннх торов настройки я калибровки инструмента, а тангэ различных ;тавоз а способов подачл технологических смааск на силсзно, ¡ростннз параметры а аачестзо труб от 4 до 26) прз рас-■ке на короткой неподвижной я перемекаег'ой оправке. Пр-э-ло-

2ска ыатедана расчета марарутсэ производства оооЗотодстостенных труб дяаметрси 20., АО т, основанная ка рациональном (о учетом уточненных в рабе,те ограничений на новраздонность металла, ааер гооялоБыа 2 друтаэ параметр") распределения деформация ыезду горячпа а ход од; ¿им переделали, включающими винтовую прошивку, раслатяу и ¡шш) редуцирование заготовка я ее последующее одао-ала многопроходное оправочное и (иди) безоправочное волочение на готовый размер.

. Практическая ценность. Полученные аналитические зависимости реяшендуется использовать при расчете предельных параметров настройка станов с >0 и Цс(<0 для прокатки тонко- и осо-ботолстостешшх труб. Определены рациональнее параметры■ настрой ки и калибровки валков а оправки, а танха режимы ее перемещения обеспечлзаэдаэ устойчивую раскатку тонкостенных труб (Ц/^ до 15 с утол ранними концами на повышенных углах подачи, иа основе атих исследований разработали и внедрены в учеоно-зкоперамек-тальную практику новые конструкции оборудования трехвалковых отаноз о расширенными технологическими B03M0XH0ciw.ii. Показана целесообразность применения профильной короткой опразки для интенсификации раскатки труб о Раарг.оотаны и опробованы в прсмыалекннх условиях новые режимы деформации особотолстостен них труб малого диаметра, ойвепечаьизггде повыаение произзодагел кости ~ улучшение качества передельных и готовых груб. Опреде лена рапкепэлыше составы гадких к порошкообразных смазса, разработаны новые. способа и устройства г.-: подачи при раскатке труб

Реализация в промышленности. По разработанным режимам на агрегате 450-3 металлургического завода "Красный Октябрь" (ЗКО, г. Волгоград) и Первоуральском нозотрубнш заводе изготовлены опытные и опытко-прогящлекчые партии оссботолстостещшх передел ных и товарных труб малого диаметра для маалнсстроеция. Ка оснсзе этих исследований совместно с Шй, УрадГШРШЗЗом л ШСиС подготовлена технические предложения по создания нового трубопрокатного агрегате ТПА-50. Разработанная технология ис-польаезг-.ча при цроактирез-тняг- к создании з 1993 г. на Сггуткин-сксд; ыеталлургзчесхсм заводе (СаЭ) нового участка со производству передельной заготовка и холоднодеформирсванных труб диа-метреи. 20...50 ьэд дзя автохракгорной промышленности.

Предлскеагае состава технологических смазок, а такзе реламы г.

- s

я-рсИстза для нд подача стробосадп ва рэсаатиал СШЛ-450-3, •0) и сбзатяои (ТПА-140, СгзТЗ). сг-звах. До'резульгатам яоолэ-»ваагй ПО ззготоз.-;еыа сгштнаа установка, а тetso sa-

>лненн техяачесяяз л рабочие прозкгы прсйггяеянкх установок ¡л подача жздхях 2 аорсгнообразкых смазок на сганах СанТЗ, ЗКО

Публ-'кадпя и апробар.аяц работы. Оспсзкие результаты асодв-jb.'íK42 соублгхсвшш в 22 работах, получено 5 авторских озадв-зльстз на ззоэрвгвная. Содерзаазз работы доло~ено на 9 рогао-зльвя:, В BceccBSEia: 2 i ."<з:гдулг родной научно-твхнгчвсзсп гаферендаа. Разработаннкз техчолсггчесааа а npoexrffiíe рэкевяя олуклг пслогнтальнуз одзаку па зовегияеях спецналкстоз трубой про?.с»йленносга.

Рбъеи работы. Дассергеиая азлсосеаа на 165 страницах кааа-осаского тез era а состсгг азеденая, 5 х'лав о 47 рлсунзамз, ó гасл;-::;:.;/;-:, сС-зд: доводов, йгблгографачесьсго спзсяа, дкдзча-•зего 173 нагиеаоззнзз, л 5 прилехенга.

<яшшсшшв расчета режшз битовой раскати

TCSOCTSü&X И ОСОБОТОЕСТОСТШНЫХ ТРУБ

Пса ароеягярозакяа a эзсплуагадаа грехзадховых раеаатше. >-caaos необходимо знать шшшаяышй диаметр аадабта Zzt а.

л

ссотгзтствуюдаз ©от казегкальные*значекая углов подала/>,

)S5itaTx?.cí, a T¡?í-..T.e радиуса Rna угла конусности Ф задке. По йггаригу П.К. ууазкеяля созер;-:кос?а.скеязшх валкез з г«кукем х-чсаид с .»¿есказЕа X ~ZamQü? skv. л

С.-,,« ,о(,/3, Rn,«р, ; = о (Т)

r-Uo,у,хп)=0 » -(2)

„дределяр; у к Z с учогс:« связи коордяяа? и ?sasíf-

ypjsjicssc аопладд обеги вагкги (-ч:'.сл:'Д! яооодизатя пересечения последней с ^ехх 20íí V "получила £ = 5 - (Я/и)и=0. " О) .

гекая (1-3) соимесгао с ураанакгем прямой з отрезках, надла зеорджата к 5г к ддулу окстрсмаяа Д . Используя

дакнул месодзау," гсследсзгшг" зазасвглость иехзаякоэого зазора Л от 00Н05КУХ гаргмотроэ кад'дЗрозкд а каотройгя задков. При

~ Ргочгх! гстелнеяа для рабочей клетд ко а.с. Л 409743.

прочих равных уелов&ях зазор з выходном ионусо валков о Цо(> меньше, чеа ва стане с 1$с(<0. В области углов 0(«Ю° при Тдо(<о зазор увеличивается, а прв1^о( >0 - уменьшатся с рос тшХ. Однаво пра больших углах 0( вид зависимости ыеняется на противоположный. Пра фиксированном углеувеличение угла О» вызывает уменьшение щежвалдового зазора. Интенсивность этой з васшоста возрастает с увеличением угла уЗ и расстояния X . Й ыенение угла (Ф-с() от-1°40' до 0° вызывает уыаньаенае, а а д апазоне 0°...1°40 - увеличение Л к выходу из валков. Пра больших углах О( &р увеличение радиуса {^приводит с уменьи ккв Л .

Далее чнелеашаш кетода«н рассчигавагтся экстремальные значения о,Сл.уЗ, , а тайге коэффициент заполнения яалпб где Р-г - текучая площадь калибра н трубы. Сра ненке ^ для ткпичазд: лалибровок валков раскатных я обкатках станов показало, что наибольшее влияние на него оказызшзт утл 2 уЗ ,..Лхя традиционного значения с(»7° изменение угла пода в диапазоне 0*..15° практически ке влияет на размеры калнбра 1 рагяатнек участие валка. В то ге время аналогичное изменение угла р делает калибр более "тесным" при Ы >4° или более "св! боднш* ггря с( < 7°. Лоэгогу целесообразно устанавливать разлв1 нке диапазоны изменения агих параметров пра прокатке тонко- и толстостенных труб, используя, например, предлегеннуа конструз дню рабочей клега с раздельной регулировкой углов С( е р . Сре; параметров иалибровдя наибольшее, влияние оказкзавт угол <р а радиус Яп, увеличение которих приводит к ЕСЕЫпегЕз иоэффйшег та £ .

Для расчета исктавтнкх нормальных- давлений в зоне расиатг на справЕс с яспользозадиеа Енкезеслого метода получено уравне

П - Гс^-О^

(г'-К)г

а

где 2|К05Ц>/1§ (Ч>+4»'-); Ц) - угол поворота силы треяяя; ум - коэффициент; треная;

- углы меридиональных.сечений валка и труби;

- радиусы оправки и трубы па выходе аз залвевг

О,- коеффзпгзнт, учитававций подпор ыегвеляозкх участиов трубь

Для анализа напряханно-деформарованиого оостоязяя а зоне Зазояравочной прокатка использовала азввотаов решение," адаптя-редаазоа для случая локального охлаждения гильзы при распылива-зяа э нэ9 технологической сказки.

Указанные математические подели процесса винтовой расзатяя золохеяя. например,в основу программы для автоматизированного расчета параметров перспективной технологии производства особо-гмсгостекшх груб малого диаметра. Исходная информация включает данные о размерах и материале готовых труб, предельной величине поверхностных дефектов а т.д. С помощь» разработанной на •.'.гфадре СМД УПй программы аз альтернативных вариантов, включав-г?.х различные аоыбинация- способов волочения и (или) ХПТ, выбирается риаонзльЕШв маршруты холодного передела. При этш ис-золяэувтся полученное автором зависимости для расчета изменения толщины станки яра безопрааочяоа волочении труб диаметром 30... 40 '«и ( раскатанных на ТПА-450-3. В отличав от зз-

.застиых ска дополнительно учитывает влияние геометрия волоке ;; ¡¿вханзчзсяих свойств металла'. На основании расчетов выбиршзт-размеры горячэяатшых труб, при последующей холодной дефор-*ааая которых аозрезденаость металла, садовые а другие параметру ®в будут нревызать допускаемых значений. Далее рассчитываются режахы гинтозой раскатки (редуцирования) я проиавха перетруб на агрегате типа 450-3,- При этш анализ напрязенно-дзфоригровгазого состояния а предельных условий раскатай провз-йодзтея о использованием указанных зыяз алгоритмов, ргзлизозан-$1¡х.з зада программ 3SM. Предлагаемая расчетная методиза позволяет рационально распределить дефор-мациэ труб с мезду и-грзделгаа.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСКАТКИ И ОБКАЛИ .ТРУБ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ОПРАВОК

Исследование раезатяи труб с отнесением ^ =5...26 проводи-£5 на трахзаякозем стане ЦЗЛ ШСГЗ, на входной стороне которого установила механизмы для прокатки труб на'длинной псдзагной, ио-рс-гксй неаодаазяой, удерзиваемой а програмяо-переае!цаеиой оправках.- Скорость а направление движения оправки изменяли с псио-шз гидравлического регулятора скорости УРС-IO: Перед прокатной гильза из стали 20, 35 и 45 длиной 300...450 ш с наружны» диа-

- в -

метрса 95...102 ш а толяазоЗ стенки 9...12 од нагревали в электропечи-. до тадпоратури И50°С. Силовые а скоростные параметры раскатка факсаровала с помощь» тенэоаппаратуры. Скольжение измеряла иетодоа корнов. На первом этапе исследований были получены регрессионные модели силовых в скоростных параметров раскатки толстостенных труб (^=6... 8) на неподвижной и подвижной оправ-вах. Показано, что прарааенае усилия, момента прокатки и коэффициента осевого отставания металла >1) с повышением утла J3 при раскатке трубы на короткой неподвижной оправке соответстван-но в 1,2; 1,5 и 2,7 раза оольпе, чем на длинной подвихной оправке. Снизение силовых параметров с ростсы оолез интенсивно происходит при прокатке на неподвижной оправке. Цель» второго этапа работы явилось исследование силовых а скоростных параметров раскатки тонкостенных труб (II) на повышенных углах &. я р . Раскатку проводили на короткой ступенчатой оправке, перемещаемой в очаге деформация для формирования на концах трубы толстостенных участков с отношением II, обеспечивав®« ее

устойчивость во время нестационарных стадий процесса. Таким способов были прокатаны трубы с отношением от 12 до 26, в том числе трубы с наружным диаметром 80,. .102 им а толсто Г. стенки 3...6 tas. Дра атом в соответствии с планом эксперимента -изменяла углы подача (6; 8°) и отношение - (12; 20). Ре-

зультаты статистической обработки приведены в таблице.

Сункцая Коэф£ацп ент уравнения регрессии

ОТКЛИКЕ So 6, Ьа 1 Ьц 1 65 Ьб

¿ М'Ю ,кКм 605,24 37,87 39,41 -41,32 -34,82 -

Р»10~А,кН 10,54 0,368 1,185 -0,448 -0,480 -. -

а*Ю-1,кН 4,210 0,53o - -0,373 -0,141.-0,196 0,123 0,109

Давление на валок <Р/2Г5) 1,464 0,051 0,165 -0,062 -0,067 -

&Ф- низ тоубк (0sJi<p> 1,220 0,535 0,020 -0,013 0,012 0,190 -0,011

92,350 6,950 -1,530 5,110 1,580 -2,580 0,791

_ о „

Аншшэ уравнаявй рзгрэсслд вкда -

а ¿Л + й ¿-Д ^ о Р-Р п~п

5 «7* ^ Зд* + Ь V

шал, что давление 2 ишзнт прокатка возрастая? прз увеяаче-

утлоз Сл вуЗ • С увеявчензеа ¿^уменьшается усндаер, но »стает ыеиент прокатка. Усвлие на оправку 0. также возраота-; увеличением а уменьшается с ростш^у^аМ, но прантячо-не зависит от угла раскатив. Осевое отставание увеличивает-а тангенциальное - укзньашется с ростом & , з зследив более интенсивного поперечного течения металла в калибра, асиыость коэффициента ^ от указавшее ^ааторов является нэ-ейной, причем наиболее сально на ^ а ц вдигет угол подачв ков. При изменении уЗ от 6 до 8° осеваядгроэкцгя онругяой рости валка ¿^возрастает з 1,3 раза, а з 1,15 раза. Та-образсг.% процесс раскатка тонкостенных труб на короткой пе-еяаеиой оправке наиболее рационально проводить пра повшгек-; углах подачи (до 8°). Однако врп этап необходимо обеспечить ■ойчязость труб с >II, тал над для традиционных каднбро-: валков водьеы дваыетра ^^/д^остигпл II...19$, что внзкза-сгльнув ВЕНТовув граненость. Для ее устранения бала разрабо-га калибровка выходного участка галка, которая обзспечгга по-1г.-!ае труб с%=11..Л5, с разкостекносгьв в пределах 5..„10£. мазано, что оскознуз стаддз расхагкя тонкостенной частя грубы. гесообразно проводить на переиеяаеуой "вперед" оправке. Двгает э последней со сзорогтьэ 0,5 И0позволяет укеньгить вреася "за-" та труба ваякакз в 1,45 раза, а ^соответственно на 20 6%. Затек в течение (0,2...0,3)ТПр справку вовлекала "назад" скоростью 0,2 И , а для прокатки утдлцеяяого конца ее ско-сть увеличивали до 0,4 Последнее позволило снизить пнко-е усилие 0. в 1,4 раза я устранить граненость переходного летка труби. ( 0/$ 4 15).

Процесс раскатка на короткой програшао-переиесаемог опра-т ;е можно применять для производства труб с"/5 от II до 15. яойчввая прокатка более тонкостенных труб (¿^до 25) возиежна использованием неподвигной профильной справка, испытания8 коброй на трехвалковсм обкатнен стане ТПА-140 СанТЗ показала

Совместно с Э.А.Дерзоедск.

возможность увеличения обкатий с 15 до 252. Зафавсироэаа

ные при этом рост нагрузок на цргшод става и скитание скорооп прокатан находилась а допустимых пределах, а увеличение подъев диаметра «е привело в ухудшению качества черновых и го-

товых труб. >

При производстве горячекатаных особотолстостезных труб ( 6) диачетрш 32...60 мм перспективной является технолог! ШСяС, внедренная на ТПА-450-3 ЗКО. До последнего времена не было данных о возможности ее использования для производства sa готовка для холодного волочения труб малого диЕыетра. Отработк элементов новой технологической схеш, вклычаггаей винтовув прошивку Е раскатку передельной заготовки е ее последующее одно- ß (или) многопроходное коротко- и (или) безоправочное воло чадие, проводила на ТПА-450-3 ЗКО е в цехах В 3 и 14 ПНТЗ. Мара руты прокатки z волочения рассчитывала по описанной вьше метод ке, обеспечивающей региональное распределение деформации между переделами. Были опробованы31 различные варианты прокатки пера дельной заготовка: ..трубы размерена 47x8,5 ми получали проаивко. а 35х(8,2...9) км - цроикакой и раскаткой Еа короткой перемеза мо£ оправке на .дзухзаляозш erase направляющими кеприводнымс дасягид. Дг_-; повцЕеагя стойкости оправок s качества труб раек а1 ку осуществляла с применением опытных солевых смазои. Статисти-чесхне всследозанкя показали зысокуа точность а качество повер: ЕостЕ прокатанных,труб..Например, средняя поперечная ргзксстен-кость 95Í труб.после раскатка не врезывала 6,65^, а глубина дефектов иа внутренней поверхасстд 97Í труб - 0,33 мм, что кеньги значений, допусгаемкх ГОСТом 8732-78. Несколько повысенная раз-Еостенность передних концов труб вполне допустима, поскольку этот участок в.дальвейгем переходит-в вслочилънув головку. Кс~ рсткосправочнсе зелочег* s гильз е труб на цепных станах усиди©, соответственно 450 и 250 дБ о получением готовых труб размерам: 38x8; 30x7,5 к 28x7,3...7,8 ки показало, что процесс вдет белее

устойчиво при еспользовзнли раекатаяккх заготовок, имез'дих мек сую по сразнегйгэ с ггльза-и краздзну н разностенность. Последа в партиях холоднотянутых труб (после обрезки концов) не превыса да прЕ допускпо ГОСТу 8734-75. Точность готовых труб пс внутреннему диаметру примерно в 2 pasa sbsic, а средняя глубина

й Совместно с В.Й.ШамЕнаевым.

дефектов аа ss внутренней поверхности в 1,5...2 раза меньше, чей во обычной технологии ШТЭ.

совшшствование втащат технологических смазсй В ПРОЦЕССАХ ВИНТОВОЙ РАСКАТКИ и ОБКАТКИ труб

Эффективность расзатза тонко- а толстостенных труб на яо-ротной справке иожет быть повышена за счет использования технологических сказок. При этш необходимо рэеить дскшяеясну» задачу nonets, рационального состава, способа а устроЁстза для занесения сааззз на гильзу и (ила) опразиу раскатного стана. Ыоде-лярование режимов пнек/лтаческой подачи смазоз в гильзу проводили на разработанных лабораторных стендах.

В серии опытов с жздаики состава-га (растзоргка) получена характеристик распределения смазки по длине гильза з зависимости от соотнесения давлений (расходов) фаз з фореунзз, a tes-q параметров ее осевой и угловой настройся. Наиболее разномерный слоЗ сиазнп в труба обеспечивается при ее массовой концентрация около I игДг^. Используя эта результаты, mosho определить настройку форсунки, а тайге рассчитать ср-здкш толднну слоя смазяа h-см, шпавпей в либсм саюнии глльзн га определапасс-время или, наоборот, при заданной величине 1г'са на£гл зреггя.ез подачи. При распиливании дзухфазкоЗ. смазав а гальзу знутрез-няя поверхность интенсивно охлаждается, з результате чего изменяется напргхекяо-дефор^ировадзое- состояние расаетазаемой труб;:. С гепользеваниеп укагезного выез рэгания-изучено влияние градиента таягературы металла з концентрации. распиливаемой сиазкг- ка-, изменение (утсляеиао) стенки О5 дефоргзруемеЗ гдльзп. Полазала S03KC3H0кгь унеЕьаения 55 на 20... 502 с цадьэ поэигекяя точзс-сти и аачества внутренней поверхности труЗк. - .•...■

Распиливание порошкообразных смазсх сризеди? -к гхехьсагу охлахденив расиаткваетой трубы, одкаио дл£ ях исполлзозсягя необходимо определить рациональкно рехиин пне^ззсгранспор-га, напыления я рециркуляции твердых частя. 3.работе.заполнено кс- -следование влияния концентрации к спорости потозз аэроскеса, а танхо химического а гранулометрического состава, перста па количественное хараитеристикд слоя смазки,. формируемого в трубе, нагретой до Т=890..Л2Ю С. Наиболее равнекемое поарнтие -получено при концентрациях'с^азни 0,5...1,0 гг/и . 2 осетоИ гао-роста погона Fz>30. Установлен поладгсперсный состав сказан,

обеспечаваадйй высокое качоство покрытия. Турбулизацяя спутного воздушного потока повышает равномерность, но замедляет осазде-кие смазки в гильзе, что объясняется снижением ее температуры.

Полученные данные были использованы при создании опытных устройств для подачи различных видов технологических сыазок. На обкатном станз ТПА-140 СвнТЗ опробовано разработанное автором устройство для подачи растворимых солевых сказок, включао-щее пневматическую форсунку, винтовой насос, бак с рециркудяцв-онньша трубопроводами, а также оборудование для контроля в управления расходом фаз. Кроме хидкнх фосфато-боратной в фосфато-ыагниевой смазок, использовали порошкообразные - MaCf, B^Oj, бо-росвликатнув и силикатную смазки, которые подавали в гильзу пнвшодозаторон. Трубы готового размера 114x9 ш к 73x5,5 т из стали марка Б прокатывали по существующему маршруту. Установлено, что наиболее эффективной является фосфато-боратная сказка, при прокатке с которой токовая нагрузка на привод трехвалкового стана уменьшалась в средней на 14 ,&%. Эффективность гадких смазок резко скитается с ростом ^/5 . Порошкообразные составы ыекь-BS охдаздавт заготовку, однако ех применение сдергивается из-за отсутствия оборудования, обеспечивавшего равномерный слог смазка в ггльзо. Б.работе предложено устройство для равномерного на-несенгя зацитно-саазочного.катериала на внутреннюю поверхность гяльзы во врайя ее транспортировки s раскатному стану. Устройство представляет собой проходнув камеру о азродинакичесхиы затворе« ангег,торного типа, пкеааокаыарный насос с форсункой, а танке сястеага рециркуляции в аспзрации аэросыеси. Равномерная концен-трааия сказка обеспечивается благодаря ее пседдооисгекию. В исследованиях на 15 од ели описанного устройства определены регикы его работы, обеспечивавшие требуемое разрегзние в полости движущейся гдльгы а-искличекаге потери сказки. Далее эти результаты использованы при проектировании опытно-прешяцеяккх устройств для подачи гадких-д твердых сказок.

- Известные способы нанесения сказка непригодны для процессов раскатки на короткой оправке, ras нак обычные солевые н графитовые саазяа почти пагностьо смывается с ее поверхности водой,

оашздааеей рабочие валкз.^На^аыштнсм с'гане ТПА-450-З были_____

опробованы графитовая, графигофосфаткая, фосфатоборатная и по-двфосфатная сыазкд, которые напаляжа на схаахденнуэ до определенной температуры oapaasy перед прокаткой очередной трубы.

йзноо оправок noose прокатка прсашаленншс партий труб из отала 2ЁХГНЗМА размераии 37,5x9 т аэ гильз 49,5x9,9 ш измеряла о помощью профалографа-профялшатра 150 1101 ОРТОМ.Наиболеа эффективной оказалась полифоофатная смазка, состав и технология нанесения которой разработаны автором совместно о Л.П.Михайло-зой. Зафиксировано уиеньвение износа оправки раскатного стана з 2...7 раз по сравнении о известными графитовыми а фосфатными саазксая. Для сравнения ггглсзмальяоз повысезае стойзостн оггра-зок в результате дх детонационного напыления, азотирования я борарозанкя по различным резинам составило 1,5...1,8 раза.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ Ш ЕИНТОВОЯ РАСКАТКИ ТРУБ

Проведенные исследования послужили осзовоа для создания усовершенствованных вариантов технологии а оборудования для эинтозой раскатки тонкостенных и особотолстостенных труб. По ■ зздаазз ПНТЗ была подготовлены технические предложения по реконструкция входной сторона трехваяяового стана TGA-IS0 с установкой на аеЗ справочной каратка для раскатка труб а = II...15 на короткой ступенчатой оправяэ, паремоцаемоЗ а заяяаг по разработанному скоростному регшау. Для йятеасяфяиаааз деформации тонкостенных труб предложена конструкция ааратяа,' обеспэчавсгсая осевую загрузку гильза за оправку, еэ принудительное вращеказ а перемещение so время прсяаткя. Разработаны новые конструкции рабочей вдета я привода раскатного стана, обесаечазахете плавна я независимую установку валков на углы подача а раскатки з соотзетстзиз с указанию.« зызз резцами прокатка тонко- я толстостенных труб. Данные техническиэ реяе-кпя получила палозителькуэ оценку ведустх специалистов ПНТЗ, ВТЗ и ПО "аяектростаг.тязмаэ" з реализована на универсальном лабораторном стане, который внедрен в учебную и исследовательскую» практику на кафедре ОЗД ТЛИ.

Работа по распарена» сортамента и повышении качества готовых л передельных осеботолстоставных труб палого диаметра проводила на ШТЗ, ЗКО а ШЗ. По разработанным о использованием предложенных методик марзрутгы изготовлены опытзо-пргагыа-ленные партии горячекатаных я холодаодефориарованных труб для

заводов автотракторной проммвшеяноста, ПО Ижевский механический завод в ФТИ УрО РАН. Передельные трубы размерена 38x8 км я 36x7 ш аз стали 45 я 4 ОХ; 37*11,5 мм яз стада 30ХН2ЫФА; 36x7,5 ш в 46x9 мы аз стала 50РА прокатывали на ТПА-450-3 ЗКО При 8тш винтовую раскатку труб на короткой перемещаемой оправ ке проводили с использованием разработанной пляфосфатной смаз вв. Далее прокатанные трубы подвергали холодной деформация в цехе № 3 ПНТЗ. В зависимости от размеров труб и технических ус ловий поставки били приняты следующие иариртты деформации. Тру бы 30x7 ш из стали 45 получала однопроходным короткооправочна волочением из заготовки 38x8 км. Поперечная разностевность катаных и тянутых труб не превышала соответственно 10 и 6,5? при допусках +12,5 и 8%. Готовые трубы в количестве 870 м сдаяы заказчику по ГОСТ 8734-75. Трубы 31,3 вн 17,3*о'о из CT£Uta 50РА изготавливала из гильз сечением 48x9 и 37,3x7,5 мм соответственно способами ХПТ и короткооправочного волочения. По данным ПО-Ижевский механический завод, высокая точность указанных трус позволяет использовать ах в качестве экономичных заготовок для радиальной ковки оружейных стволов. Пра изготовлении опытных партий особотодстостекных труб диаметром 27...56 км из стали 50РА а 30ХН2МФА были опробованы различные технологические мара-руты: прошивка я (пли) винтовая раскатка - ХПТ дли одно- ила многопроходное коротко- s (или) безоправочное волочение. Наиболее высокую точность имели трубы, полученные по схеме: прошивка - раскатка - коротко я (нлг) безоправочкое волочение.

Для реализации- данной технологии совместно с ПНТЗ ж УЛСяС разработано техническое предложение по созданию нового агрегата ТПА-50 для производства особотолстостенных труб малого диаметра. УралГИПРШЕЗои пра участии автора выполнены предпроектные проработки варлантоз планировка цеха с ТПА-50 для изготовления товарных к передельных труб с-наружным диамзтрсм 25...48 ia¡ к толщиной стенки 4...13 км нз углеродистых и легированных сталей в c6sewe около 30 тыс.т в год. В состав ГОА-50 входят: нагревательные устройства, пила горячей резки, прошивной, раскатной а редукционный станы винтовой прокатки 6-клетевой калибровочный стан, холодильник, а также оборудование дяя отделка и контроля качества труб.

Рассчитанные ксшглексные маршруты горячей а холодной деформации использованы УраяПШРСМЕЗем при разработке проекта

релсшотрузцаи участха одного лз цехов. ШЗ е целы?- оевседля . производства особотолстсстепншс труб диаметром 20...50 ш для автотракторной пршшшгенноотя. Предлагаемая технология квлюад-ет коротко- и (гля) безоправочвов волочение труб ва эаготоваа, полученной винтовой лрокатйой на агрегате,. включающем прошивной, раскатной а редукционный станы нонструдцпи ВНИШЕШАШ.• Для проверка проектной техвологда на ПНТЗ была изготовлена, и сдана заказчику промышленная партия (более 3 тас. и) труб аз стали марка 4ОХ размерами 23x6 *з* доротко- а безопразочнки волочение« заготовки 36х? мм, 'прокатанной по опытным, регимам на. ША-450-3 ЗКО. В 1992-1993 гг. на ШЗ проведена .реконструкпдя,-з ходе которой установлено дополнительное оборудование: охладительный стол, правильная навгяа, волочильный стан, нагревательные устройства, оборуцсзаяие для зановзи л рззнл труб. В настоящее время участок сдан з эксплуатация - на нем заготовлены партия труб по ГОСТ 8734-75 размерами 23хб га, 30д5,5 иг и т.д.

В указанных проектах предусмотрено использование разработанной технологической сказка- Выполнен технический л рабочий проекты устройств для ее подача.на раскатных станах ТПА НКО л СМЗ. Опытный- образец тазого устройства ..изготовлен а спробоган . ПО УРАЛМАШ пра пластической обработав сплавов, с применением ся-лияатншс задатно-*смазочкых покрытий^ По результатам испытаний -опытного устройства для подача дядклл технологкчесн:<х смазсн на обкатном стане.СднТЗ разработано техническое задание каогштна-пргалжлеквуа-установку. Огадаемнй ззсисдлчослйЗ эффект от внедрения результатов работа составляет свыае 1602 тно. руб.з год . (доля автора - 305 тно. руф.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана иетодака .расчета кегваляовсго зазора, минимального диаметра а коэффициента заполнения калибра для различные тепоз трахвалковых расдатккх (обкатных) станов. Установлено, что .калибры станов с > 0 а < о ииеат различяув ферму а размеры, .которые зависят от параметров кастро2га. а.каЛябровга рабочих, валков. Создана а внедрена з учебно-исследозательскув практику новая, конструкция рабочей клети трехвалкозего стана о раздельной регулировкой углов подача и раскатки.

2. С использованием -разработанных л усовершенствованных математических моделей предложена комплексная кетодика расчета режимов горячей а холодной деформации особотолстостенвнх труб

малого даввогр'л по перспективной технслогачоской схема, вкляча-адц-jii яинтовул прокатку, раскатку а (ели) редуцирование зщ'оюз-ки малого сечения и ос поедздувдеб коротко- и {нд:-:) сезоаравоч-иог волочение.

3. цр рассчитанным с прнг.!сиеиЕб!4 указанных методик иарзру-тим деформации на ЭК0 к JffiTS получены опытные и опытыo-nwxiiu-леыыые партии горяче- а холоднодофосыировашшх труб диаметром 23...4Ь згм аз различных карсх стыщ, кмесцае ио&пзодну» точность размеров и качество поверхности.

4. Зксзгрпшептальпо исследованы скоростные .л силовые пира-кетры трехвадковой раскатки труо с отношением от о до 2о ¡¡а подзшшой, неподвижной и перемещаемой оправке, в том числе при повышенных углах подачи п раскатки. Определены калибровки вал-кеш и оправки, а такие.скоростные режн-мы ее перемещения, повышавшие устойчивость прокатки тонкостенных труб при повышенных частных обжатиях. Предложены варианты реализации указанных технических решений па ТДА-160 ПЫТЗ и ТДА-200 ВГЗ с целью расширения сортамента тонкостенных труб повышенной точности.

5. С использованием разработанных устройств в лабораторных и поокнпленнцх условно; определены рациональные составы а рв&п-ик подачи гвдех в тззрдых технологических сыазок. Их испытания ка трех- п двухвалковых раскатных станах ТПА-450-3 (3X0) а ТДА-140 (СпнТЗ) показали возможность еннхэния износа опразок в 1,5...2 раза.

6. Разработаны технические задания л пооакгная документация на устройства подачи аидхих и твердых сказок на раскатных стали: ЗКО, ШЗ л СинТЗ. Результаты работы использованы ПО УРАЛ-"Л!Е ера создали:: опытного обсазца установки для нанесения пороа-посбразкой смазки. Продхссгоиз новая конструкция устройства для нанесения сг.:азкп па глутрйшэз поверхность двоущзйся гильзы перед ее раската ой «х справке.

7« Указанные гехяодогвч-эсхие решения использованы в проект-zvx р&зрабстаах УрааШРСШЗа по хгозску агрегату 1Ж-50, а так-кра ргкокструиш участка одного гз цехов 0",;3 с цель» освоения производства особотолстостенгшх горяче- 2 хододцодефорглпго-вапвнх труб калого диаметра для автотракторной промышленности. Ь настоящее время данная реконструкция завершена и начат выпуск лореда.'зной заготовки а холоднотянутых труб размером 23x6 км, ЗСхо,5 га а т.д.

Основное соедржаняе диссертации опубликовано в работах:

1. Прокатка труб на трехвалковом стане поперечно-винтовой рокатни на оправках различной формы/ Миронов Ю.Г., Чикалов Г.В., ¡зеЯяин З.В., Харитонов В.В.//Тез. докл. Ш науч.-техн. кояф.

,'ервоуральск, 1972. С. 22-23.

2. Применение статистических методов для исследования лро-ecca раскатки труб в трехвалковом стане винтовой прокатки/ ¡вейкин 3.3., Богатов A.A., Харитонов В.В. и др. //Об работа а металлов давлением: .'¿етсвуз. сб. Свердловск :ЛШ, 1973.Вып. I. С.94 -98.

3. Харитонов В.В., Миронов Ю.Г. Рациональная калибровка я.ч-¡трумента для производства тонкостенных труб з трехвалковом рас-¡атном стане//Тез. докл. I региональной науч.-техн. конф.Сверд-ювск, 1974. С.55-63.

4. Исследование прокатки тонкостенных труб ка копоткой пе->емей;аймоЯ оправке в трехгалковеч стане/ Швейкин В.В., Миронов Ю.Г.,

Харитонов З.В., Чикалов Г.В.//Изв. вузоз. Черная металлургия. 1976. И 6. С. 81-85.

5. Совершенствование технологии прокатки труб на агрегате [40 с раскатны») стан ом тандем/Острен ко З.Я., Леавоех Э.А., Харитонов В.В. и др.// Сталь. 1982. Ä II. С.45-46.

6. Повышение эффективности применения технологических смазок на агрегате с автоматическим раскатшз-! стансм/Харитоноз В.Б., Ивейкпн В.В., Богатов A.A. я др.//Трение и смазка з маяинах: Газ. докл. Всесоюзной конф. Челябинск, 1983. С. 194.

7. Повышение эффективности применения технологических ема-зон на обкатных станах ТПА-140/Харитенсз В.З., Богатоз A.A., 2Ьс,1клн В.В. и др.//Обработка металлоз дгзланлем: Мзжэуз. сб. Свердловск: УТИ, 1983. Вып. Ю. С. 84-88.

8. Харитонов В.З., Бадер В.'Л., Гснчарснчо O.E. Влгпх'.о параметров пневматического распыллвапая на формирование слоя тех-ьологячесяой смазка в трубе//Изв. вузоз. Черная металлургия. 1986. .'I 6. С. 74-78.

9. Харитонов В.В.. Шзейкиа В.В. Определение коэффициента заполнения калибра трехэаляового стана винтовой прокатки труб/ УТИ!. Свердловск, 1984. 17 с. Деп. в ин-те Черметинформеяия 23.11.84, № 2643.

10. Харитонов В.З., Швейкин В.В. Зависимость величины маг-валкового зазора от параметров настройки стана винтовой прокат-

ки труб/ ТЛИ. Свердловск, 1985. II с. Деп. в ая-те Черметинфор-мация 16.11.85,16 3165.

11. Харитонов В.В., Дроздов B.C., Серебряков A.B. Исследование режимов напыления порошка стеклосмазки на поверхность деформируемой заготовки//Тез, докл. X7I Всесоюзной конференции по порошковой металлургии. Свердловск: УрО РАН, 1989Л.1У. C.40-4I.

12. Разработка я исследование новых технологических процессов и оборудования для винтовой раскатки труб/Харитонов В.В., Шзейнин В.В., Богатов A.A. и др.//Новые технологические процессы прокатки:Тез. докл. Всесоюзной науч.-техн. конф. Челябинск, 1984. Ч. Ш. С.14-16.

13. Усовершенствование технология изготовления особотолсто-стенных труб малого диаметра/Голстиков P.M./ Богатов A.A., Клемперт Е.Д., Харитонов В.В.//Бюл. науч.-техн. информации Черная металлургия. 1988. № II. С. 34-35.

14. Богатов A.A., Харитонов В.В., Клемперт Е.Д. Методика расчета рациональных технологических маршрутов производства особотслстостенных труб малого даа,метра//Теоретические проблемы прокатаого производства: Тез. докл. 1У Всесоюзной науч.-техн. конф. Днепропетровск, 1983. Ч.П. C.I80.

15. Исследование новой технологии производства толстостенных труб малого диаметра/ Клемперт Е.Д., Толстикоз P.M., Алешин В.В., Харитонов В.В. и др.//Тез. докл. Всесоюзного отраслевого совещания. Днепропетровск: Черме¿информация, 1990. С.42-43.

16. Харитонов В.В. Определение рациональных технологических маршрутов производства особотолстостенных труб малого сече-нгя//Исгорая и будущее стальных бесшовных труб: Тез. докл. 7-й международной конф. Карловы Вары (ЧИР), 1990. С.503.

17. Исследование козой технология производства особотолстостенных труб малого диаметра/Харитонов Б.В., Богатов A.A., Клемперт Б.Д. и др.//Обработка металлов давлением: Можьуз. сб. Свердловск: УПИ, I99C. Вып. 17. C.38-I03.

18. A.c. 409743. Рабочая клеть трехаалкового стана винтовой прокатка труб/ Шзейкля В.В., Виноградов А.Г., Харитонов В.В.

и др. £ 1697235/22-2; Заявя. I0.G9.7I; Опубл.-10.02.74;Бкзя.К:.С.22.

19. A.c. 59866Э. Привод валка стана винтовой прокатки/Шзей-кян В.В., Кряяицын В.А.» Харитонов В.В. К 2375479/22-02; Заявл. 28.06.76; Опубл. 25.03.78; Бал. Я II. С.25.

20. A.c. 820940. Упорная головка оправочного стержня трубопрокатного стана/ Швейкин В.В., Харитонов В.В., Виноградов А.Г. № 2777611/22-02; Заявл. 06.09.79; Опубл. 15.04.81; Бол. й 14.

С. 46.

21. A.c. 1409363. Устройство для нанесения покрытий на движущуюся гильзу/Харитонов В.В., Дроздов Б.С», Серебряков A.B.

Ji 4012155/31-02; Заявл. 15.07.88; Опубл. 15.07.88; Бш. № 26. С. 48.

22. A.c. 1480888. Устройство для нанесения защитных покрытий на внутреннюю поверхность труб/ Дроздов Б.С., Харитонов В.В., Серебряков A.B. и др. S 4262995/31-05; Заяал. 23.05.89; Опубл. 25.05.89; Бил. » 19. С. 25.

«писано в печать 5.05.94 Формат 60x84 I/I6

тга Плоская печать Усд.п.л. 1,06

£.-изд.л. 1,06 Тараа 100 Заказ 288 Бесплатно

Редакционно-издателъпкп Й отдел ЗТТУ-УШ 620002, Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 8-й учебный корпус галринт 7Ш-7Ш. 620002, Екатеринбург, УГТУ-УПИ» 8-й уч.корпус