автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства нержавеющих труб на станах ХПТ посредством специальной обработки инструмента, разработки и внедрения эффективных технологических смазок

ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

На правах рукописи

МАКЕДОНОВ Сергей Иванович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА НЕРЖАВЕЮЩИХ ТРУБ НА СТАНАХ ХПТ ПОСРЕДСТВОМ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИНСТРУМЕНТА, РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СМАЗОК

Специальность 05.03.05 «Процессы и машины обработки давлением»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск 1996

Работа выполнена в Государственной металлургической академии .Украины и на Никопольском Южнотрубном заводе .

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Грудев Л.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Кузнецов Е.Д.

Кандидат технических наук Король H.H.

Ведущее предприятие: ОАО Нижнедвелровский трубопрокатный

завод

Защита состоится "Д "с^есо^я 1996г. в 42L часов на заседании специализированного Совета Д 03.II.01 при Государственной металлургической академии Украины по адресу: 320635,г.Днепропетровск, пр.Гагарина,4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной металлургической академии Украины.

Автореферат разослан "HOR^ft 1996г.

Ученый секретарь специализированного Совета лЛ/

доктор технических наук,профессор UiJj* ( U.M.Сафьян

Актуальность работы. Успешное выполнение планов развития экономики страны, развитие многих отраслей проишзлепности требует значительного количества нерж.авешпх труб.

Получение таких труб, как правило, возможно только способом холодно:'! дрокаткя на станах ОТ и ШТР.

Вопрос качества поверхности труб ео глюгоу заноет от качества поверхности оправок станов ХПТ, а также ЭгТюк^ивности технологпческо;" смазки.

Применяющиеся в настоящее врогет оправки станов УЛ'Г обрабатываются па ^внасв абразтгашш материалами (шлифование, полирование). 3 результате пзмэшшгоя фпзл."о-иехан!геэскпо, прочностные и др. ьво''ствэ поверхностного слоя, а остающиеся на поверхности мелкие риски не обеспечивают чистота внутренне" поверхности труб • и являются пнтщпзтораг"! налипания металла на поверхность оправок.

3 то те врз-я остается низко"?. - производительность станов УНТ, нто связано с их $;;з:пвв:гаи износом, а тагке свойством пер-ткавейщих стале:Ч интенсивно наклёпываться в процессе деформации при температурах холодно" прокатки...

Повнаензв производительности станов ХПТ воз:.;отао применением безэмульспонно!) и теплой прокатки труб, что требует допол- . нительнмх затрат на модернизацию станов ]ДТ, а тан--.: ,/^зрэботки специальных технологических смазок.

3 связи с ввгвкзлохевшгг, исследования, направленные на по-гы'аение качества поверхности и эксплуатационной сто'!кос?и оправок станов 7ЛТ, разработку элективных технологически о.мззоя, работающих при температурах безэг,;ульсиопноД и тепло'' прокатки, а также повыпение качества поверхности нержэвещих труб и про-изводптельпостн станов "ТТ, являются актуальны:®.

'Тель работы. Повыгоднпе качеотва поверхности нержавеющих труб, и производительности станов ХПТ путем изменения условий де^орма-шз применением электрох'илп'есгого потгровапчя-окопгшрованпя. поверхности оправок в сочетании с элективно'! технологической ог:аз ко".

Гяуп:ая новизна. Впервые сформулирована и -рассмотрена задача прокатг'п труб холо.щшл, безэмулъсиопным и таплн?.» опосо<5ог? с применением ои^яво" со оглч^тпиг! г-и;сроретьет:ог.? поверхности без хро-•ловэго "ог-игся. Лредта^ечо проводить труб с пт^-'зпвипои

^.-.'•ктроугггс«''•'ого по ирс?эя'!!т инструмента с цатеясего пкеи-

длровашшм в качестве покрытия.

Показано, что в результате применения при прокатке оправок, подвергнутых электрохимическому полировании о послодувднм нанесением окисноЧ пленки, обеспечивается улучшение условий трвпия и деформации-, снижение энергосиловых параметров процесса прокатки.

' В результате теоретических и экспериментальных исследований показано, что повышения эксплуатационно5*: стойкости- прокатных оп- • равок и качества внутренне!! поверхности труб мокно добиться, применяя электрохимически;'] способ полирования и оксидирования инструмента . -

Изучен механизм формирования оксидного покрытия на прокатных оправках, химический состав покрытия и дако объяснение-его повц-иенной стойкости.

'Разработана и исследована новая безграфптовая технологическая смазка для безэмульсиошюЗ и теплол прокатки нергавеюгп'х труб на станах УПТ.

Исследована возможность безэмульспоцно" и тепло'1 прокатки нержавеющих труб па станах ХИТ без г.тедног!о 'лодошзочиого покрытия.. ,

Показана возможность получения особфачоствеггшх труб с вяоо/.та ко!? ("0-Ю класс) чистотой поверхности сочетанием обработки нпст- . ру.мента, специально:: обработки заготовки и йрпмопенля высокоо'^ск-т.;вно.'5 смазкп. . . :

Практическая ценность. Разработан новш'! технологически.'! процесс подготовки поверхности.оправок станов ХПТ пород прокатко", заключающиеся в электрохимическом полировании с одновременный нанесенном износостойко! окисно" пленки на поверхность оправка. Это обеспечивает улучшение эксплуатационно:": стойкости оправок при холодной прокатке в 2-3 раза; при безэмульсионпоп и тепло'; прокатко нержавеющих труб в 4-5 раз. Качество внутренней поверхности улучшается на 1-2 класса.

Предложена и внедрена элективная технологическая смазка па основе соле<" п водорастворимого полимера для безэмульснонпо" ц . тепло?! прокатки нертавещих," электрополированных и др. труб. . Отработана технология её панесефш па трубы и режимы суга-г:. Исследованы физико-химические свойства сиазки и определен температурный интервал её эффективности при прокатке. •

. Опробована и внедрена технология бозэмульсионноЛ прокатки не • ржавеющих труб без модного додсмззочного покрытия. «

Применение данной смазки позволило усовершенствовать технологию безэмульси'оннок прокатки труб на. отанах ХПТ-9П-43 (таилем).

'Доотигиуто сниление брака по можкристаллитно:! коррозии на 4-5/2, повышение стойкости прокатных калибров в 2-3 раза и повышение производительности станов ЛЛТ на .13-20$.

Реализация работы в промышленности.Дпедлотен п внедрен ионы!? опооос^ подготовки поверхности оправок, станов ХПТ в условиям Никопольского Ккн отрубного завода.

Создана установка электрохимического полярования-оксиднрова-ния оправок станов ХПТ.

Впервне в отечественной практике на EV.H отруби ом заводе освоена технология безэглульоионноЯ и тепло:'; прокатки нер'-.эвещпх труб на станах ШТ с применением солево:! смазки на основе солеи п водорастворимого полимера.

Внедрение данноЯ смазки обеспечило возможность производства ■ элэктрополпрованных труб для атомной энергетики из нсрг.авещих марок сталей.

Применение оолево* безгра^итово.Ч сиазки с водорастворимым полимером позволяло освоить работу 4-х валкового прокатного стана ХПТ-90 1-В ("тандем").

Внедрение разработок в производство позволило получить эко-номачеокпЗ о$$ехт по'Никопольского Глиотрубиому зав о,ну ( ГТЗ ) более I млн. рубле" в "еазх I9G9-I99C г.г.

Аттсобзтня. Материалы дассертатпп дотоженн на: .-оэсоЪзноЛ научно-технической конфереч^"'- "Новые технологические процессы прокатки, как средство интенсификации производства и повипопня качества продукции" (г.Челябинск, 1982 г.), Всесоюзно;'? встрече " "Опыт производства нерт.аве:о'дпх труб ,для атоиной энергетики" ( г.Москва,ISS9 ), ПсесоизЯоЗ конференции колодых ученых "Проблемы трубного производства" (г. Днепропетровск,1990 г.), из научно- . технических семинарах НТО ( 1588,1380,1990 г.г. ), ка' научно-техническом семинаре "Трение, износ и смазки" при 0Г.Щ каредрн О'Щ ' ' Д'.'щтИ ( 1989,1990 г.г.),-а также объединенной ое'лншре кафедры О'Щ ДМетП и 1ГСЛ (г.Днепропетровск, январь. 1991г., шрт 1992г., март 1993г., июнь 1995г.).

Публикации. Основное содеряанпе работы опубликовано в 10 печатных трудах, в том числе защищено .? авторскими сзндете.ггЛтпа-ш. ... '

- с -

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из С5 наименований, I приложения и содержит 140 страниц основного машинописного текста, 26 .рисунков и 17 таблиц.

Экспериментальная часть работы выполнена при учаотии: С.В.Ма-цюры, Л.В.Гречаник, С.Н.Кекуха, 3 глава диссертации выполнена под научным руководством д.х.н., профессора В.М.Козлова, научный консультант к.т.н. Штанько В.М.

СОДЕЖАНИЕ РАБОТЫ.

Как следует из анализа отечественной и зарубежной литературы, улучшение условий деформации и качества поверхности нержавеющих труб при прокатке на отанах ХПТ требует применения специального вида поверхноотной обработки инструмента (оправок), разработки эффективных технологичеоких омазок.

'* На трубных заводах страны для прокатки нержавеющих труб на отанах ХПТ применяются оправки, подвергающиеся перед прокаткой механической обработке абразивными материалами (шлифование, полирование). Образующийся при этом микрорельеф поверхности, а также изиенения физико-ыеханических, прочноотных и других свойств по- ' верхноотного олоя, способствуют повышению коэффициента трения, энергосиловых параметров, а также молекулярному схватыванию трущихся поверхностей. Это обуславливает онижение эксплуатационной стойкости прокатных оправок и качеотва внутренней поверхности труб.

До настоящего времени применение других способов поверхноотной обработки оправок (напыление износостойкого материала, поверх-ноотно-искровая обработка, нанесение гальванических и др. покрытий) не получили широкого применения.

В работе предложено улучшить эксплуатационные характеристики прокатного инструмента применением электрохимического полирования, а также нанесением на поверхность износостойкого окисного слоя. Применение, данных процесоов сдерживалось: во-первых, отсутствием конкретных электролитов полирования инструментальных сталей, во-вторых,отсутствием технологии одновременного полирования и оксидирования, а также оборудования, необходимого для этих целей.

Наряду о проблемой качества труб, стоит вопрос увеличения „

выпуска нержавеющих труб о улучшенным качеотвом поверхности. Его решение еозможно применением теплой и безэмульсионной прокатки (прокатки труб на станах ШГ без охлаждения очага деформации). . Однако вопроо не решался из-за отсутствия эффективной технологической смазки. Применение технологической омазки на графитовой оонове стало невозможным для производства электрополированных труб из-за»значительного брака по межкристаллитной коррозии, трудности удаления смазки и других технологических затруднений.

Получение труб повышенной чистоты поверхности также требует особой технологии при комплексном сочетании специальных технологических смазок, специальной обработки поверхности инструмента и оообой подготовки поверхности труб перед прокаткой, особенно перед выходом на готовый размер.

В связи о вышеизложенным, решение поставленных задач осуществлялось, прежде всего, путем теоретических и экспериментальных доследований влияния электрохимического полирования и оксидирования на эксплуатационные характеристики оправок станов ХПТ, энергооило-вые параметры прокатки и качество нержавеющих труб. Одновременно о разработкой технологии подготовки -поверхности прокатного инструмента разрабатывалась новая эффективная смазка для безэмульоион-ной и теплой прокатки труб. В качестве направления разработки соо-тава смазки выбрано применение различных химических веществ, обеспечивающих выполнение того или иного требования к олг чке: образование полимерных и фосфатных плёнок, обуолавливание нужной температуры плавления и др. Разработана технология её нанесения на поверхность труб и режимы оушки.

На основании полученных результатов пре,пложена технялогия изготовления труб о выооким качеотвом поверхности ( 9-10 клаос чистоты).

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ И ПРОИЗВОДИ- ; . ТЕШГОСТЙ СТАНОВ ХПТ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ ПОЛИРОВА- ' НИШ-ОКОЩРОВАШЕМ ПОВЕРХНОСТИ ПРОКАТНОГО ИНСТРУМЕНТА И ТРУБНОЯ ЗАГОТОВКИ.

Состояние чистоты трущихся поверхностей (деформируемый металл и прокатный инструмент) оказывает значительное-влияние Тга многие важные параметры процесса прокатки. От величины микровыступов трущихся поверхностей заготовки и инвтрумента в процессе де-

формации зависит сопротивление сдвигу, коэффициент трения, энерго-силопые параметры, эффективность пластического течения металла и ДР.

В работе дана характеристика контактных поверхностей (деформируемый металл-инструмент), существующих при прокатке труб, а также процессов, протекающих при деформации в моотах контакта в зависимости от вида микропрофиля поверхности.

Показано, что при повышении величины микроЕыступов поверхности увеличивается риск налипания металла1на прокатный инструмент за счет молекулярного схватывания в точках контакта вершин. Это объясняется тем, что микровыступы поверхности выполняют роль режущего абразива, создавая местную дополнительную деформацию. Таким образом, в процессе прокатки происходит деформация резанием поверхности металла внедрившимися 'микровнотупачм инструмента. В то же время в процессе деформации о ростом контактной поверхности трущихся поверхностей возрастает вероятность разрушения окисных пленок и выхода на поверхность "свежих" частиц металла, как следствие это обуславливает налипание металла на прокатный инструмент, . ухудшает качеотво изготавливаемых труб. ;

Отмечено, что для эффективности протекания процесса пластической деформации, особенно в очаге холодной прокатки и волочения, большое значение наряду с качеством поверхности инструмента приобретает шероховатооть деформируемой трубы. Исследованиями при без-оправочном волочении труб м/с 12Х18Н10Т по маршрутам 18x1 — 14x1 и 25x2 — 20x2, установлено, что независимо от маршрута, при повышении класса чистоты с 6 по 9 усилия волочения значительно снижались .

На основании экспериментальных исследований сделан вывод о целесообразности улучшения условий деформации металла при прокатке и волочении за счет снижения в очаге деформации шероховатости поверхности инструмента и деформируемого металла.

Особое внимание уделено изучению состояния поверхности прокатного инструмента (оправок станов ХПТ) в зависимости от способа его поверхностной обработки (шлифования, полирования абразивными материалами, электрохимического полирования и др.). Отмечено, что для механичеокой обработки абразивными материалами характерна деформация тонких поверхностных слоев оправки, в результате которой изменяется их кристаллическая структура, повышается активность в физическом и химическом отношениях, изменяются физические, прочностные

_ О -

и др. свойства, что подтверждается экспериментально.

Качественные изменения рабочего поверхностного слоя оправки появляющиеся в процессе механической обработки, его напряженное состояние и другие факторы в условиях высоких давлений очага до-формации способствуют появлений микротрещин, раковин и др. дефектов поверхности инструмента (оправок).

Результаты анализов позволяют сделать вывод о неоднородности и "дефектности" рабочего поверхностного слоя, образующегося в ходе механической обработки абра,зивщдэд материалами.

. Показано, что улучшение, антифрикционных свойств трущихся поверхностей и создание благоприятных предпосылок .для повышения качества поверхности прокатываемых труб возможно применением электрохимического полирования поверхности инструмента, а также труб. Кроме :;ого, это снизит возможный риск налипания металла на прокатный инструмент (оправку), а также улучшит качественные характеристики поверхности труб.

С целью получения высококачественной поверхности, в работе рекомендуется применять в качестве поверхностной обработки оправок электрохимическое полирование и нанесение окисных пленок, являющихся одновременно разделительным слоем между металлом и инструментом в процессе прокатки.

На основании экспериментальных исследований разработан элек-> тролит и технология электрохимического полирования-оксидирования оправок станов ХПТ. Электролит представляет собой смесь серной и фосфорной кислот с добавками карбоксиматилцеллнлозы и сернокислой меди.

Определены технологические параметры процесса:.электрохимическое полирование - плотность тока 150-200 А/дм^, время экспозиции 1-2 мин., температура электролита 30-50°0; оксидирование -плотнооть тока 250-30(1 А/цм^, время экспозиции 1-2 минуты. .

Главным достоинством разработанной технологии является совмещение процессов электрохимического полирования и анодного оксидирования поверхности, протекающих а одном электролите. В процессе электрохимического полирования достигается сглаживание микрорельефа поверхности и повышение чистоты на 1-2 класса, а во второй половине процесса происходит оксидирование с образованием окисной пленки. *

В результата анализа процессов, протекающих на поверхности инструмента, объяснен механизм сглаживания микрорельефа поверх- •

поста при электрокпдичеоком полировании с последувдчм обезжириванием окпсной пленки при оксидировании.

. Лсоледоватшп: поверхности подтверждено, что в ходе .электрохимического полирования образуется однородный, пологообпаашг"; шкоорельаф без следов разання абразивом. Это подтиоргдзотся улучг иегшеи чистоты поверхности оправкп на Т-2 класса. Олшгпедоггао с улучшением г.пкрорелье'Та происходит снятие наклепанного д<\.)п"тного слоя, что обуславливает улучпеппе прочностных, Лчзч'ческах п .других свойств поверхности, способствует улучшению 'аптп^рпкцпогшых свойств, ппэргосиловых и других, параметров ирогадтки.

Эстете с улучпеппем гтпкрорельеуэ па поверхности образуется плотная, износостойкая окноная пленка, "то явилось результатом разработок..

Изучение химического состава окисно.'! пленки дало основание утверждать о наличия в её составе оксидов железа, хрома, меди, полученных электрохимическим путём.

На основе результатов теоретических и-экспериментальных исследований, а также с учетом технологических оообосиоото;! процэс-са создана и внедрена в производство нержавеющих труб ТЗЦ-5 1..ТЗ установка электрохимического полирования-оксидирования оправок • станов->ЛТ. , '

Способ обработки поверхности оправок 'оказывает существенное влияние иа антифрикционные свойства. От способа поверхностной обработки зависит характеристика микрорельефа.'Исследованиями поверхностей оправок, подвергнутых механической обработке абразивными материалами (ктафованпю, полировазяио) и электрохп:т:ггеско:.7 полированию установлено, что в результате анодного растворения высокочастотные неровное??, сглакчваются, радиус округления ворппп, а • следовательно к плогдэдь очорпо" иовэрхиооти увол'.гс-.'взется. П свсэ очередь это является од'ло" "з'оояоэчих н р'гчпп улугчо'таг Орг/.т'он-ннх сеойств алектрогту:чеехгп погпрооатшх опряво':.

.' Исследования ягг:г.-'::лг.опшк сиоЗоез поиоргзост.1 об;гзцод на машина трения 0Г.1Т-1-2С7П устаиовлопо,' что в случаэ эло::т; ох::г.:::-ческого по4трона:п:я-о1:онд^рова!гш кезай::ог.:.!о ос в::да кр'.'-^ляс^'О'". техпологнческо" еггэзгш, коз^'щазит трекся пчко, при их г:е-

ханической обработке.

'От антнфрпкцпояпнх еззо^отв поверхности ггоокатчого ндотрукзгеа зависят экергосшшнз параметрч процесса проката-:, что огая'нза- „ . ет влияние па эксплуатационную ото "гость отграво;?, а таь-г.ч ззачост-

во прокатываемых труб. Их влияние на энергосиловые параметры процесса прокатки хорошо просматривается в ходе- замеров валковых и осевых усилий прокатки на отане ХПТ-32 при помощи меодоз. Так в ходе промышленных экспериментов при прокатке труб м/с 08Х18Н10Т по маршруту 45x3,2 — 28x1,4 мм безэмульоионным способом установлено, что при прокатке на оправках подвергнутых электрохимическому полированию-оксидированию осевые и валковые усилия уменьшаются соответственно на 30 и 17,8$ г оравнеюш о обработанными механически.

■ В-работе приведены сравнительные данные по величине коэффициента трения в зависимости от способа обработки, представлены фотографии внешнего вида поверхности в зависимости от способа поверхностной обработки.

Внедрение процесса электрохимического полирования-оксидирования оправок станов ХПТ осуществлено в условиях трубоволочильного цеха №5 Никопольского Южнотрубного завода при прокатке нержавеющих электрополированных труб.

Анализ результатов сравнительных данных при прокатке нержавеющих' труб на станах ХПТ-32 с применением электрохимического поли-рования-окоидирования поверхности оправок показал повышение их эксплуатациянной отойкости при холодной прокатке нержавеющих труб в 2-3 раза,при безэиульсианной и теплой прокатке в 4-5 раз"по оравнению с механической обработкой поверхности абразивными материалами.;

Исследованиями установлено, что при прокатке нержавеющих труб на оправках подвергнутых электрохимическому полИрованию-оксидированию качество внутренней поверхности труб улучшается на I

класс. .

*

Проведенный комплекс исследований подтвердил ранее сделанный вывод о целесообразности применения при прокатке труб на станах ХПТ оправок, подвергнутых электрохимическому полированию-оксидированию.

РАЗРАБОТКА, ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ■ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СМАЗКИ ДЛЯ ТЕПЛОЙ И ЕЕЗЭЦУЛЬСИОН-НОЧ ПРОКАТКИ ТРУБ.

Анализ подхода к выбору технологических смазок .для безэмульсионной и теплой прокатки нержавеющих труб обусловил' выбор сшзки

ii.i основа оолевих эвтоктш: с до^аэко!! шюпкообразугсщтх пол! торов, обэолечшшщлх трабуешо лара^три; тогл.юотаолльнооть, отсутствие (.жхаттчоскцх примеоой, виоокяо сгазочяив свог/сетш, являюрдаеоя следствием применения неорганически-, соло:? к водорастворимого по.та:лора,

11а основании теоретических я экспертюнтальнше исследования предложена бозграйнтовая соленая технологическая смазка дня прокатки норкавегацих труб на станах '71Т вклшащая: хлорион/' иятриЯ, азот-нокисли!! натрий, reKcaraTa^ocJa? натрия, полиакртзла'гнд'.

Экспериментально исследована зависимость сво !етв оолопоЗ смаз-кп от концентрации и состава входяадх в неё коииытпов.

В работе дано обоснование выбора кошононтов входщих в состав сшзки с учетом,их физако-хш.'пчоекпх сбоЛств и возможности'расплавляться в очаге даТюриашш при температурах безкдульсношю'' и теплой прокатки, а та}';ке образовцвать на гивопхностп металла равномерную пленку солей. Показано, что для эффективности- пгмшененпя солевых смазок необходимо наличие эластичных плонок утоняющихся при деформации без разрушений. Такие планки являются носителя™ солевой мазки, попадая в очаг деформации плавятся, образуя солетуп эвтектику.

По результатам иопледовапп1! фпзико-жншчоскнх свойств ошзки разработаны оптимальные технологические параметры её нанесения и ' ранимы oyraKii. Экспериментально устаиовлоко, что наиболее эффективно-? является оушка направлт.нчм подогрета;! воздухо:: ( 60-80°? -) г точение 20-30 (лпнут. При это;* па поверхности образуется равномерный оплошно" оло1 смазки с хор'опен адгезиел к г:е'таллу.

В работе исследовани антифрикционные'свойства солевой сгазки. Установлено, что смазка на основе неорганических соло/, соло.!! сернокислой йог,и п воцораотворшюго лояпмера обладай? 'более- сисоктг« коэ?.£2Цпекто:л тпеняя ( О,ГШ ) по оразнашю с аналогично'" графпто-известкоЕо?; ( 0,СС2 ) и др., од"а::о, превосходит последнюю по равномерности распределения адгезии к металлу, простоте удаления др. факторам

Влияние солево:'; огззки на эпзргоопловыо' параметры изучал:! при прокатке порзавепцгсх труб пз отели 12СПСП1С1Т по маршруту 95x2, С— 57x6,0 на отапо ХПТ-ОО. ■

. Анал'зз результатов замеров ооезпх ir 'валковнх ус;;л:г"< с поглгцаи шедоз показал, что при одинаковцх рожка:: работа стада е случае бозэкулызпояпо'! прокатки усилия на IGJ? ц. 25" соответственно юпшэ нежели при холодно:':.

В работе исследована возможность прокатки .нержавеющих труб на солевой овд'зке без медного подсьвдочного покрытия.

Результаты промышленной прокатки нержавеющих труб на станах ХПТ-55 и ХПТ-90 показали улучшение чистоты поверхности труб на один класс в сравнении с прокаткой нч медном подсмазочном покрытии. Это объясняется его разрутеш1бм при ужесточншш режима прокатки. Отмочено снижение усили!! при прокатко труб без медного под-смазочного покрытия.

Это объясняется тем, что при интенсификации процесса (подача более 18 мл) возрастает температура в очаге деформации и происходит восстановление иопов меди, имеющихся в смазочной пленке (термомеднение). При этом поверхность 'инструмента и трубы в зоне • •контакта покрывается тончайшим слоем меди, имеющим хорошую адгезии? к металлу.

В работз показано, что для обеспечения наибольшей эффективности безэмульсионкоЯ и теплой прокатки большое значение приобре-■ тает выбор температурного режима. При этом обязательным условием является учет выделения тепла при трении, деформации металла и других факторов, оказывающих сальное влияние на температурный режим.

При прокатке нержавеющих труб на двухвалновых станах ХПГ стабилизация теплового режима по длине очага деформации была достигнута в результате применения калибровки ВНИТИ, обеспечивающей максимальную деформацию в начале очага обжчмного участка.

Экспериментально установлено, что наиболее приемлемым условием для эффективной -работы солевой смазки (360-380°0) при теплой прокатке является нагрев- трубы перед очагом деформации до температуры 120 * 20°С. В этом случае совместный разогрев металла в начале очага деформации составил 300°С, что является достаточным для расплавления солевой смазки в начале обжимного участка..Повышение температуры металла выше 120°С приводит к потере .смазочных овоЯсте, снижению качества 'поверхности труб.

Экологические исследования смазки производили при безэмульсионной а теплоЧ прокатке «ертавеющих. труб при температуре металла в диапазоне 000-500°С. Тезультатн исследований подтвердили нетоксичность, смазки.

Солевая смазка о водорастворимым полимером внедоэпз при теплой и безэмульсиопнол прокатке нержавеющих электрополнровакньтх и других видов труб в условиях ТВЦ-5 ШЗ.

РАЗРАБОТКА. ТЕХНОЛОГИИ ТЮЛУЧЕНИЯ ОСОБОКАЧЕСТ-ВЕННЫХ ТРУБ ( 9-10 КЛАСС ЧИСШШ ПОВЕРХНОСТИ)'

На основании проведенных исследований по электрохимическому полированию и технологическим смазкам,пре,пложена новая технология получения труб повышенного качества поверхности.

Показано,что качество поверхности труб,изготавливаемых на станах ХПТ,во многом зависит от -предварительной подготовки поверхности заготовки,качества инструмента,условий деформации.Отмечено, что в настоящее время состояние поверхнооти заготовки не обеспечивает получения особокачественноЯ поверхности труб по причине-наличия дефектов, а также применения поверхностной обработки резанием ( расточки и обточки заготовки) способствующей изменению физических,прочностных и др. свойств поверхности.

В работе предложено .для получения особокачественннх труб ( 9-10 класса чистоты поверхноотиприменять электрохимическое полирование поверхности труб.

Применение данной технологии в технологическом цикле изготовления труб предусматривает еле,дующий порядок технологических-операций:

1. Получение трубноЯ заготовки способом горячей прокатки;

2. Обточка и расточка заготовки по наружно!? и внутренней поверхности-;

3. Обезжиривание;

4. Термическая обработка;

5. Травление с целью удаления окалины; "

6. Электрохимическое полирование поверхнооти заготовки;'

7. Тёплая или безэмульсионная прокатка электрохимически полированной заготовки на оправках, подвергнутых электрохимическому полированию-оксидированию поверхности с применением солевой смазки с водорастворимым полимером ( возможно применение

■жидких минеральных смазок);

8. Обезжиривание;.

9. Термическая обработка; •■

10. Травление;. .• - .

11. Правка;

12. Электрохимическое полирование готовых труб.

Применение данной технологии, позволит изготавливать особо-качественные трубы для электронной.радиотехнической и др. отраслей промышленности.

ОБЩЕ В'ЮСЩЦ

I. Изучены различные виды трущихся поверхностей (трубная заготовка--инотрумент), полученных резанием, абразивным шлифованием, электрохимическим полированием, травлением и проведен анализ их возможных сочетаний при прокатке.

2ч Показано, что оглаженный микрорельеф оправок станов ХПТ и заготовки требует разработки социальной смазки, удерживающейся на поверхности и обеспечивающей надежное экранирование трущихся" поверхностей.

3. Разработаны и внедрены на Никопольоком Юкнотрубном заводе следующие технические решения, обеспечивающие повышение качества/ поверхности нержавеющих труб и стойкости прокатного инструмента:

3.1. В области сглаживания микрорельефа поверхности прокатного . инструмента:

- разработан специальный электролит электрохимического полиро-

вания-оксидирования оправок станов ХПТ. Состав электролита (мае. %):

серная кислота .....'........................35-45

ортофосфорная кислота.......... . . . 35-45

ПАВ (карбоксиметилцеллшоза) О,"1-0,2

сернокислая медь ................................0,01-0,05

вода.......................остальное

- разработан новый способ электрохимической обработки отальных. оправок, обеспечивающий одновременное-электрохимическое полирование и окоидирование их поверхности (А.С, СССР № 1574687);

- создана установка электрохимического полирования-оксидирования.

Это обеспечило:

- снижение валковых и осевых усилий деформации при безэмульсионной прокатке труб соответственно на 30 и 17,8$ в сравнении о механической обработкой оправок абразивом;

- повышение эксплуатационной стойкости оправок при холодной

" прокатке нержавеющих труб на станах ХПТ в 2-3 раза в сравнении с их механичеокой обработкой;

- повышение стойкости оправок при безэмульсионной и теплой прокатке в 4-5 раз;

- снижение уровня шероховатости внутренней поверхности труб

■ на 1-2 класса.

3.2. В области применения эффективной технологической смазки:

- разработана технологическая смазка на основе солей неорганических кислот и водорастворимого полимера для безэмульсионной и теплой прокатки нержавеющих электрополированных ■ труб (А.о. СССР 1490964).

Состав смазки (вес. $) '■

азотнокислый натрий ............. 30-40

. , ■ хлористый натрий.............. 2-5

гексзметафосфат натрия ........... 5-10

полиакриламид ... 1.........'. . 0,1-0,5

сернокислая медь ............. . 0,5 -2,0

вода . . ..............................остальное

Это обеспечило:

- снижение валковых и осевых усилий деформации при безэмульсионной прокатке нержавеющих труб соответственно на 16 и 12% в сравнении о холодной прокаткой;

- повышение производительности станов ХПТ на 15-20$; .

- онижение брака по межкристаллитной коррозии на 4-5$;

, ■ - повышение выхода годного при производстве электрополированных труб на 5-8$;

- освоение производства злектрополированных труб 'из нержавеющих сталей в ТЗЦ-5 ЮТЗ; '

- возможность прокатки нержавеющих труб без медного подсма-зочного покрытия;

- повышение сто!5кооти прокатных калибров станов ХПТ в 2-3 раза;

- освоение работы 4-х валковых станов ХПТ-90 4В.

4. Разработанный электролит и технология электрохимического поли- ■ рования шструмента и технологическая смазка .идя теплой и базэмульсионной прокатки труб внедрены в условиях ТВЦ-5 ЮТЗ: о эконоьгичеаким эффектом более I млн. рублей ( в ценах 1989Г. 1991 гг.).

'5. Результаты'работы могут ^ыть применены при разработке технологий получения нержавеющих особокачественных труб, а также внедрены-на трубных заводах страны и за рубежом при прокатке . углеродистых, низколегированных, нержавеющих и .других видов труб.

6. На ЮТЗ омазка внедрена также при прокатке труб из титановых оплавов а^экономичеоким эффектом в 140,0 тыс.руб.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУИ1Щ РАБОТАХ:

1. A.C. 1490964 СССР ГШ С10Г.1 173302 Смазка для теплой прокатки . металлов /Штанько В.!Л. .'.lampa C.B. .Гречаник Л.В. .Македонов С.И. и др.Не публикуется.

2. -Улучшение качества внутренней поверхности труб путем полирования-оксидирования оправок, Alaivj.uûHOB С.И. .Штанько В.1.1., //Сталь JH2, 1989, с.60-61.

3. Повышение качества труб .для атомной энергетики применением технологии электрохимического полирования-оксидирования оправок станов ХПТ и ХПТр /Македонов С.И. .Штанько В.М.//Тезисы

. докл. Всесоюзной встречи "Опыт производства нержавеющих труб для атомной энергетики" Москва, 1989,с.19-20.

4. Применение при теплой и безэмульсионной прокатке нержавеющих электрополированных труб солевой смазки с водорастворимым ' полимером /Штанько В.М..Гречаник Л.В..Македонов С.И.Декух С.Н. // Тезисы докл.Всесоюзной встречи "Опыт производства нержавеющих труб .для атомной энергетики" Москва, 1989,с. 10-11.

5. Повышение качества холоднодеформированных труб оксидированием, поверхности оправок-/Мзкедонов С.И..Штанько B.W.// Нов.технолог, процессы прокатки,как средотво интенсификации производства и повышения качества дродукции//Тезисы доклада Всесоюзной научно-технической конференции.Челябинск,1989,ч.2,о.112.

6. Повышение качества холодно- и теплокатаных труб электрохими-

: ческим полированием-оксидированием инструмента/Лакедонов С.И., Штанько ß.ti. .Козлов В.-Л.//Тезисы доклада Всесоюзной конференции молодых ученых "Проблемы трубного производства".Днепропетровск,1990, л. 30-31.

7. Электрохимическое полирование-оксидирование поверхности прокатного инструмента в кислом электролите/Маквдонов С.И..ШтаньКо В.М. Тенета М.В.//Электронная обработка материалов,1990,КЗ, о.41-43..

8. A.c. СССР ЖИ С 2ОД 5/00 Способ электрохимической обработки стальных- оправок / Накедонов С.И., Костенко А.Г., Нтань -

ко В.ТЛ. и др. Б.И. й 24, 1990.

9. Получение на поверхности сталей 60С2ХФА, 4Х5'Я>0 анодных оксидных пленок в кислом электролите совместного процесса электрохимического полирования-оксидирования и исследование . их свойств /Македонов 0.И.,Тенета !Л.В..Козлов В.М.//Еурнал ^ прикладной химии. Р 8, I99T, с. 1761-17БЗ. 10. Особенности безэмульсионной прокатки труб на станах ХПТ о применением.,солевой смазки /С.Н.Кекух.В.'Л.Штанько, А.А.Лис ов с кий,С.И.Ма кедон ов,В.В.Орел// Сталь. М, 1992,с, 53-54

».

С.I.Македонов "Удосконалення технологи виробництва неряса-в1ючих труб на отанах ХПТ шляхом спец1ально1 обробки 1нструмента, розробки I впровадаенвя ефективних технолог1чних мастил"'.

Дисертац1я на здобуття вченого ступеня кандидата техн1чних наук,спец1альн1сть 05.03.05 - "Процеси" I машини обробки тиском", Державна металургМна академ1я Укра1ни,Дн1пропетровоьк,1996 р.

Захищэеться 8 наукових роб1т I 2 аяторських св1доцтва у . . яких м1стяться теоретичн1 I е'кспер1ментальн1 доолТдження по впливу поверхняно1 обробки оправок стан1в ХПТ на 1х антифрикц1йн1 властивост1,умови тертя I деформац11,енергосилов1 параметри . прцеса прокатки ,екоплуатац1йну стИк1сть оправок та як1сть поверх-н1 труб. ^

Розроблений, новий зас1б електрох1м1чно1 обробки' оправок з одночасним нанесениям'окисног плТвки. .

Розроблене ефективне технолог1чне мастило для безэмульсИ-но1 I тепло1 прокатки неряав1ючих труб на станах ХПТ.

Проведено промисловэ впровадження нових розробок.у технологии! процеси виробництва нержавТючих та 1нших еид1е труб.

Ключов1 слова: стани ХПТ, поверхняна обробка,м1крорельеф, оправка,коеффГц1внт 'тертя,електрох1м1чне пол1рувзння-оксидування, прокатка,мастило,технолог1я,деформац1я,як1сть поверхн1,продук-тивнГсть.

S,I .MaKedonov " Improvement с«.'. Stainless' Steel Pipe Manufacturing Technology Tn Cold-Roiling Mill" Obtained .Through 'the Tool- Special1 Treatment arid E Initiation -r>nd

Implementation of .Effective Technological Lubiiccts." .Dissertation for Degree of Candidate* of Science (Teclm-. 1 Speciality 05;03. 05...-Processes and machines roiling by pressure Metallurgical Academy of the Ukraine. Drn pr oj.:r-ti ovsk. J 936

8 scientific worcs and 2 author s cert i f ica*- s that contain theoretical and' ipxptr iiuenLa) reuerch on influence

of cold - rolling' mill mandrels surface treatment on its antifriction properties, friction and deformation conditions, rolling power paramétrés. operating stability of mandrels and surface quality are defended.

New method of mandrel electrochemical treatment with simultaneous oxide plating was worked out.

Effective technological lubrication for emultionles3 and warm rolling of stainless steel tifbes in cold-rolling mills was worked out.

t Industrial implementation of new methods in manufacturing processes of stainless and other types of tubes was'' carried out.

Key words : cold-rolling mills, surface treatment, microrelief, mandrel, coefficient of friction> electrochemical finish with oxide plating, rolling, lubrication, technology, surface quality, productive capacity.

АВТОРЕФЕРАТ В1дпов1далышй за fcmtycx M. M. Саф'яи

Пщписано до друку 14.11.96. Формат 60x84/16. Пап1р друкарськяй. Офсетний друк. Умовн.-друк. ' ар*. 0,93. Умовн. фарб.-вадб. 0,93. Тираж 50. Замоиленнг N1022. Замовлеие. ЗАТ Видавництво «Пол1^заф1ст», 320070, м. ДнШропетротськ, вул. Серова, 7.