автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Исследование и совершенствование технологии горячей прокатки труб из непрерывнолитой заготовки на агрегатах с непрерывным станом

На правах рукописи

ИЫ4ь0

и'

821

ЛУБЕ ИВАН ИГОРЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ТРУБ ИЗ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ НА АГРЕГАТАХ С НЕПРЕРЫВНЫМ СТАНОМ

Специальность 05.16.05 - «Обработка металлов давлением»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

П 3 МАЯ 2010

Москва-2010

004601821

Работа выполнена на кафедре технологии и оборудования трубного производства в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Романцев Борис Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Матвеев Борис Николаевич

(ГОУ ВПО «Московский государственный университет приборостроения и информатики», г. Москва),

кандидат технических наук Фролов Андрей Николаевич

(компания Danieli, г. Москва)

Ведущая организация:

ЗАО «Группа ЧТПЗ»

Защита состоится <И9» мая 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.132.09 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов» по адресу:

119049, г. Москва, Ленинский проспект, д. 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»

Автореферат разослан «/S» апреля 2010 года

Справки по телефону: (495) 955-01-27

e-mail: irina@pdss.misis.ru

Ученый секретарь диссертационного совета

С.М. Ионов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В производстве бесшовных труб наиболее перспективным является применение трубопрокатных агрегатов (ТПА) с непрерывным станом и использование операции прошивки в двухвалковых станах винтовой прокатки.

В качестве исходной заготовки российские и зарубежные производители трубной продукции переходят на использование непрерывнолитой заготовки (HJI3) круглого сечения. При выборе количества типоразмеров НЛЗ возникает необходимость учета, зачастую, противоречивых интересов сталеплавильного и трубопрокатного производств. Одним из решений является получение из заготовки одного типоразмера гильз и труб широкого сортамента. При этом желательно использовать заготовку меньшего диаметра, что обеспечит благоприятные условия кристаллизации и формирование более равновесной структуры.

Производство горячедеформированных труб широкого сортамента из заготовок меньшего диаметра требует, чтобы процесс прошивки сопровождался увеличением наружного диаметра гильзы («подъемом»), В некоторых случаях увеличение диаметра гильзы относительно исходной заготовки должно составлять более 20 %. Обычно такого «подъема» достигают на прошивных станах с грибовидными валками. Однако при реконструкции действующих трубопрокатных предприятий с целью расширения сортамента производимой продукции и получения труб с требуемыми показателями качества возникает необходимость использования существующих прошивных станов с бочковидными валками. В нашей стране на протяжении многих лет технология прошивки с большим «подъемом» (более 20 %) не применялась, и её внедрение требует изучения особенностей данной схемы прошивки.

Значительный прогресс в повышении качества производимой на ТПА с непрерывным станом продукции и расширении диапазона размеров бесшовных труб был достигнут в результате создания новых непрерывных станов с трехвалковыми клетями. Основными производителями оборудования агрегатов подобного типа являются немецкая компания «SMS Meer» и итальянская «Danieli». Процесс раскатки гильзы в черновую трубу на непрерывном стане с трехвалковыми клетями мало изучен в России и информацию о нём возможно почерпнуть лишь из статей иностранных специалистов, а также из рекламных проспектов основных поставщиков оборудования. В связи с этим актуальными являются исследование данной технологии раскатки и изучение особенностей процесса с последующей разработкой методики расчета калибровки валков и скоростных режимов прокатки.

Цель и задачи работы. Целью работы являются исследование и совершенствование технологии прошивки непрерывнолитых заготовок круглого

сечения диаметром более 300 мм в гильзы с «подъемом» по диаметру не менее 20 % в двухвалковых станах с валками бочковидной формы и раскатки гильз в черновую трубу на непрерывном стане с трехвалковыми клетями.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

-на основании экспериментальных исследований технологии прошивки непрерывнолитых заготовок установить принципиальную возможность прошивки НЛЗ круглого сечения диаметром более 300 мм на двухвалковых станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками;

- исследовать и усовершенствовать технологию прошивки с «подъемом» по диаметру в двухвалковых прошивных станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками;

- на основании анализа очага деформации разработать калибровку технологического инструмента прошивного стана и определить режимы, обеспечивающие стабильный «подъем» гильз по диаметру;

-определить рациональные режимы раскатки гильз в черновую трубу на непрерывном оправочном стане с трехвалковыми клетями;

-разработать методику расчета калибровки валков непрерывного справочного стана с трехвалковыми клетями;

-разработать методику расчета скоростных параметров раскатки гильз на контролируемо-перемещаемой оправке в непрерывном оправочном стане с трехвалковыми клетями.

Научная новизна:

- на основании проведенных экспериментальных прошивок непрерывнолитых заготовок на стане-элонгаторе ОАО «Волжский трубный завод» установлена возможность стабильного ведения процесса прошивки НЛЗ круглого сечения диаметром более 300 мм в станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками;

-в результате проведенных экспериментальных исследований процесса прошивки определены закономерности влияния калибровки инструмента стана винтовой прокатки с бочковидными валками и технологических режимов на стабильное течение процесса прошивки на «подъем»;

-на основании анализа деформационно-скоростных параметров процесса непрерывной раскатки в двух- и трехвалковых клетях разработана методика расчета калибровки рабочих валков непрерывных станов с трехвалковыми клетями, позволяющая назначать рациональное распределение обжатий по клетям, исключив переполнение калибров металлом;

-разработана методика расчета скоростных параметров процесса раскатки гильзы на контролируемо-перемещаемой оправке в непрерывных станах с трехвалковыми клетями, основанная на построении в САО/САМ-системах калибров валков и определении площадей поперечных сечений труб по клетям.

Реализация результатов работы:

- на основании проведенных исследований процесса прошивки заготовок с «подъемом» по диаметру в условиях НИТУ «МИСиС» определены режимы и разработаны рекомендации по настройке стана и калибровке рабочего инструмента для реализации процесса прошивки непрерывнолитых заготовок в гильзы большого диаметра на стане-элонгаторе ТПА 159-426 ОАО «Волжский трубный завод»;

-для непрерывного стана с трехвалковыми клетями PQF 10 3/4" ОАО «ТАГМЕТ» рассчитана калибровка рабочих валков и режимы раскатки, обеспечивающие повышение стабильности процесса и улучшение качества труб;

- результаты работы внедрены в учебный процесс студентов, обучающихся по специальности 05.16.05 «Обработка металлов давлением».

Методы исследований и достоверность результатов. Для разработки методики расчета калибровки инструмента прошивного стана и валков непрерывного стана с трехвалковыми клетями использована объектно-ориентированная среда автоматизированного проектирования AutoCAD и система твердотельного моделирования SolidWorks, а также основные положения и зависимости, полученные ранее при изучении процесса продольной прокатки труб в непрерывных оправочных станах с двухвалковыми клетями.

Основные научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, основаны на достоверных экспериментальных данных. Они базируются на использовании математических методов моделирования, анализе результатов проведенных исследований и их статистической обработке, применении современных приборов и методик.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на: конференции «63-е Дни науки студентов МИСиС: международные, межвузовские и научно-технические конференции» (Москва, 2008); конференции «64-е Дни науки студентов МИСиС: международные, межвузовские и научно-технические конференции» (Москва, 2009); международной юбилейной конференции «Прогрессивные технологии пластической деформации» (Москва, 2009); V молодежной научно-практической конференции ОАО «Трубная металлургическая компания» (Сочи, 2009).

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 9 печатных работах, из них 5 статей - в научных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 19 таблиц, библиографический список из 121 наименований и 4 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована направленность диссертационной работы, обоснованы её актуальность, раскрыта научная новизна и практическая значимость, изложена структура диссертации.

В первой главе представлены результаты сравнительного анализа различных способов получения заготовок для производства бесшовных труб. Отмечено, что в качестве исходной заготовки рекомендуется использовать непрерывнолитую заготовку круглого сечения. При этом необходимо стремиться к минимизации числа типоразмеров НЛЗ для обеспечения всей производственной программы, а производство горячедеформированных труб большого диаметра целесообразно проводить с использованием процесса прошивки с «подъемом» по диаметру.

Отмечены особенности прошивки заготовок в двухвалковых станах винтовой прокатки с различным направляющим инструментом, трехвалковых станах и в станах пресс-валковой прошивки. Выявлено отсутствие экспериментальных исследований процесса прошивки заготовок с «подъемом» по диаметру в станах с бочковидными валками.

Рассмотрены достоинства и недостатки различных вариантов раскатки гильзы в черновую трубу на ТПА с автомат-станом, непрерывным станом, пилигримовым станом, трехвалковым раскатным станом и реечным станами.

Установлена высокая эффективность использования в качестве раскатных -непрерывных станов. К преимуществам процесса непрерывной раскатки можно отнести его высокую производительность, минимальные технологические отходы и расположение оборудования, удобное для автоматизации технологических операций.

Значительный прогресс в качестве производимой продукции и расширении диапазона размеров бесшовных труб был достигнут с созданием новых непрерывных станов с трехвалковыми клетями. Данная технология получает широкое распространение за рубежом и внедряется на отечественных предприятиях.

На основании проведенного обзора научно-технической литературы сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе представлены результаты исследования технологии горячей прокатки труб на ТПА 159-426 ОАО «Волжский трубный завод» (ОАО «ВТЗ»).

Проведенный анализ существующей технологии свидетельствует о недостатках производства труб большого диметра (до 426 мм) из квадратной НЛЗ, обусловленных рядом причин:

-наличие характерных дефектов, обусловленных качеством квадратной НЛЗ (блюмов);

- несимметричностью нагрева блюмов;

-неоднородностью деформации при прошивке в пресс-валковом стане и высокой энергоемкостью процесса;

- существенной потерей температуры исходной заготовки по ходу процесса. Тепловое состояние заготовки по ходу технологического процесса оказывает влияние на качество труб и энергоемкость процесса. Для оценки температурного режима прокатки труб на ТПА 159-426 с момента выдачи заготовок квадратного сечения размером 360x360 мм (сталь 20) из печи до выхода трубы из извлекательно-калибровочного стана проводились хронометраж и замеры температуры наружной поверхности прокатываемого металла переносным пирометром «ЛУЧ» с погрешностью до 1,0 %. Результаты приведены на рисунке 1.

поп 1280

1250

и

• „ 1200 «

Е-

ч

й 115« «

'С поо «

о.

>и

I 1050 Р-

100(1

950

Время, с

Рисунок 1 - Изменение температурного режима квадратной заготовки с момента её выдачи из печи до выхода трубы из извлекательно-калибровочного

стана

Наибольшие потери температуры наблюдаются при прошивке, раскатке и межоперационных транспортировках. Так машинное время прошивки заготовок на пресс-валковом стане составило 15...17 с, время передачи гильзы с дном на стан-элонгатор - 73 с, машинное время раскатки гильзы на стане-элонгаторе -17...20 с. С момента выдачи из печи-термостата до входа в стан-элонгатор происходит уменьшение температуры металла с 1182 °С до 1046 °С, что, в первую очередь, обусловлено подстыванием металла в ходе пресс-валковой прошивки.

Заготовки квадратного сечения размером 240x240 и 360x360 мм из сталей марок 20, 20Х, 09Г2С, 30ХМА прошивались в стаканы диаметром 284 и 436 мм на

пресс-валковом стане. Полученные гильзы с дном выбрасывались в отдельный карман, где остывали в течение суток. Затем с помощью ультразвукового толщиномера DM-2 с погрешностью 0,1 мм измеряли толщину стенки гильз.

Пресс-валковый прошивной стан продольной прокатки состоит из двух валков максимальным диаметром бочки 1450 мм и длиной 540 мм, установленных в вертикальной плоскости и образующих калибр диаметром 284...436 мм. Прошивка квадратных заготовок со стороной 240, 300 и 360 мм ведется на оправках диаметром 145, 180 и 226 мм, соответственно. Зазор между валками составляет 10 мм.

В результате обмеров была выявлена повышенная разностенность гильз с дном при пресс-валковой прошивке квадратных заготовок с большим размером стороны квадрата. Так установлено, что:

-для гильз, полученных из заготовок размером 240x240 мм, поперечная разностенность на переднем конце составляет 8... 10 % и возрастает к заднему концу до 19. ..26 %;

-для гильз, полученных из заготовок размером 360x360 мм, поперечная разностенность на переднем конце составляет 3...10 % и возрастает к заднему концу до 28...37%.

Была также отмечена нестабильность процесса прошивки заготовок на стане пресс-валковой прошивки, выражающаяся в нарушении условий захвата заготовок со стороной квадрата 360 мм.

На втором этапе исследований определялась принципиальная возможность прошивки HJI3 диаметром более 300 мм на двухвалковом стане винтовой прокатки с валками бочковидной формы.

Стан-элонгатор оснащен бочковидными рабочими валками диаметром 10501200 мм длиной бочки 1150 мм с углами наклона образующих входного и выходного конусов - 3°45' и 4° 15' пережимом 50 мм. Частота вращения рабочих валков составляла 57 мин"1, угол подачи 7° и 8°. В качестве направляющего инструмента используются линейки, расположенные в горизонтальной плоскости.

Исходные круглые заготовки диаметром 330 мм из стали 20 двукратной длины 6 м нагревали в газопламенной печи с шагающими балками в течении 10 часов до температуры 1280 °С, температура поверхности заготовки после прохождения установки гидросбива окалины находилась в пределах 1196... 1220 °С. Затем заготовку разрезали на две равные части. После порезки первая часть направлялась на стан-элонгатор, вторая часть передавалась в термостат. Через пресс-валковый стан заготовка проходила в «транспортном режиме».

Процесс прошивки заготовок в гильзы диаметром 320...328 мм толщиной стенки 29...37 мм осуществляли на оправках диаметром 247 мм со сферической рабочей частью.

В таблице 1 представлены настроечные параметры стана-элонгатора ТПА 159-426 при прошивке непрерывнолитых заготовок круглого сечения.

Таблица 1 - Настроечные параметры стана-элонгатора ТПА 159-426 при прошивке непрерывнолитых заготовок круглого сечения __

№ заг. Температура прокатки, °С Расстояние в пережиме между Угол подачи,0 Выдвижение оправки за пережим С, мм Частота вращения, об/мин Время прошивки, с

линейками Л, мм валками В, мм захват прокат

1 - 348 291 7 230 40 60 44

2 - 348 291 7 230 50 70 40

3 - 350 291 8 245 50 70 39

4 1190 350 290 8 245 50 70 37

5 1216 350 290 8 245 60 80 32

6 1202 350 290 8 245 60 80 32

Проведенный эксперимент показал принципиальную возможность использования стана-элонгатора в качестве прошивного стана. Полученные значения энергосиловых параметров при прошивке не превысили значений при раскатке гильз с дном по действующей технологии.

Качество наружной поверхности полученных гильз удовлетворительное, при осмотре внутренней поверхности гильз, порезанных на кольца, дефектов не обнаружено. На заднем конце всех гильз имелись спиралевидные подрезы с шагом соответствующим шагу подачи, что вызвано неустойчивым положением оправки в очаге деформации в конце прошивки. Относительная поперечная разностенность по длине гильз, за исключением концевых участков, не превышала 10 %.

Для определения условий стабильного ведения процесса прошивки с увеличением диаметра гильзы на прошивном стане винтовой прокатки с валками бочковидной формы были проведены исследования в условиях лаборатории кафедры ТОТП НИТУ «МИСиС».

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований прошивки заготовок на опытно-промышленном стане МИСиС-130Д с «подъемом» по диаметру. Анализ формы очага деформации показал, что для реализации процесса прошивки на «подъем» в прошивных станах с бочковидными валками необходимо устанавливать оправку с малым выдвижением носка или его установкой в сечении пережима рабочих валков.

В процессе эксперимента фиксировали геометрические параметры получаемых гильз, шаги винтовой линии на наружной поверхности, машинное время прошивки, определяли скручивание заготовки в очаге деформации, визуально оценивали состояние наружной и внутренней поверхности гильз.

Двухвалковый прошивной стан МИСиС-130Д с направляющими линейками оснащен бочковидными рабочими валками диаметром 430 мм и длиной бочки 320 мм биконической калибровки с углами наклона образующих входного и

выходного конусов - 3° и пережимом шириной 10 мм, расположенным посередине бочки. Частота вращения рабочих валков составляла 57 мин"1, угол подачи - 14°.

Оправка диаметром 40 мм с углом конусности раскатного участка 4° имела сферическую рабочую часть.

Исходные заготовки из стали 20 диаметром 60 мм длиной 300 мм зацентровывали с переднего конца сверлом диаметром 15 мм на глубину 15...20 мм. Для оценки скручивания металла в процессе прошивки, вдоль образующей заготовок наносили паз глубиной и шириной 3 мм. Нагрев заготовок осуществляли в камерной электрической печи до температуры 1160... 1180 °С в течение 40 мин.

Прошивка при настройке очага деформации с обжатиями перед носком оправки ио = 5...9 %, в пережиме - Ц, = 10...12 % протекала устойчиво, однако наблюдалось лишь незначительное увеличение наружного диаметра гильзы на 0,3...0,8 %. Относительная разностенность гильз составила менее 8...9 %.

Процесс прошивки с установкой носка оправки в пережиме валков (ио = ип~7...20 %) проходил неустойчиво и сопровождался закатом оправки в заднем конце гильзы. Однако диаметр гильзы увеличился на 1,2...9,5 %. Результаты замеров показали наличие незначительного увеличения внутреннего диаметра гильзы на 0,1...0,5 мм относительно диаметра оправки. Максимальная разностенность гильз не превышала 8...12 %.

Для обеспечения более значительного «подъема» по диаметру гильзы была разработана и изготовлена оправка диаметром 40 мм с увеличенным углом конусности раскатного участка до 7° (рисунок 2).

Рисунок 2 - Калибровка опытной оправки прошивного стана диаметром 40 мм с углом наклона образующей раскатного участка 7°

При прошивке второй партии заготовок изменяли расстояние между валками и линейками в пережиме, варьировали положение оправки в очаге деформации. Результаты опытной прошивки представлены в таблице 2.

о

Выдвижение Обжатие Обжа- Расстояние между Диа- Толщи- Коэффициент вытяжки И

№ настройки оправки за пережим валков, перед носком оправки и0, тие в пережиме валков ип, % валками В, мм линейками л, метр гильзы Бг, мм на стенки гильзы Б,., мм

мм % мм

35 6,0 10,0 54,0 62,0 64,22 10,4 1,58

I 35 6,0 10,0 54,0 62,0 64,34 10,3 1,57

35 6,0 10,0 54,0 62,0 64,27 10,3 1,58

0 10,0 10,0 54,0 62,0 67,69 12,0 1,38

II 0 10,0 10,0 54,0 62,0 67,57 12,1 1,32

0 10,0 10,0 54,0 62,0 67,35 12,0 1,32

0 6,0 6,0 56,0 62,4 68,99 13,1 1,21

III 0 6,0 6,0 56,0 62,4 68,95 13,1 1,21

0 6,0 6,0 56,0 62,4 69,50 13,1 1,21

Прошивка с традиционной настройкой очага деформации (и0 = 6 %, ип= 10%) протекала устойчиво, однако увеличение диаметра гильзы составило лишь 7...7,3 %. Максимальная поперечная разностенность гильз не превышала 8%.

Прошивка заготовок при настройке очага деформации с установкой носка оправки в пережиме валков также проходила устойчиво, а диаметр гильз увеличился на 7,4... 16,5 %. Увеличение внутреннего диаметра гильз относительно диаметра оправки составило 1...3 мм, что благоприятно сказалось на «подъеме». Максимальная разностенность сопоставима с результатами прошивки при традиционной настройке и составила 8...9 %.

Установлено, что увеличение обжатия перед носком оправки от 6 до 20 % существенно влияет на коэффициент осевой скорости прошивки, который возрастает от 0,50...0,58 до 0,88. То есть при малых значениях обжатия перед носком оправки (6 %) процесс прошивки протекает со значительным скольжением металла относительно валков. При данной калибровке рабочих валков, оправок и направляющих линеек уменьшение обжатия перед носком оправки способствует повышению толщины стенки гильзы, а также сопровождается некоторым ростом разностенности получаемых гильз, что обусловлено менее устойчивым положением оправки в очаге деформации. Уменьшение обжатия перед носком оправки способствует снижению результирующего скручивания гильзы.

Для более подробного исследования прошивки с малым обжатием перед носком оправки и переносом деформации в выходной конус валков были проведены дополнительные экспериментальные исследования процесса прошивки

заготовок на «подъем» при использовании оправок различной калибровки. Прошивку заготовок осуществляли на оправках диаметрами 48, 51, 53, 56 и 58 мм со сферической рабочей частью с углом наклона образующей раскатного конуса 7°. Оправки выполнены с различным отношением длины к диаметр: для оправки диаметром 48 мм Ь„/Зп =2,75; для оправки диаметром 51 мм £„/<5п =2,71; для оправки диаметром 53 мм ¿и/5п= 2,26; для оправки диаметром 56 мм Ьи /8п = 2,11; для оправки диаметром 58 мм Ьп /8„ = 2,03.

Процесс прошивки с применением настроек, при которых носок оправки установлен в пережиме валков, позволил увеличить наружный диаметр гильз на 16...22 % в зависимости от диаметра применяемых оправок. Увеличение внутреннего диаметра гильзы относительно диаметра оправки составило 1,5...2,8 мм, что благоприятно сказалось на «подъеме» гильзы. Максимальная относительная разностенность гильз составила менее 8...9 %.

Анализ полученных данных позволил разработать рекомендации по калибровке технологического инструмента для осуществления прошивки заготовок в гильзы с «подъемом» по диаметру в двухвалковых станах винтовой прокатки с бочковидными валками.

Применение оправок повышенной длины с отношением Ьп/6п> 2,5 приводит к закату оправки в заднем конце гильзы в виду недостатка тянущих сил в конце процесса прошивки.

Для обеспечения стабильного «подъема» наружного диаметра прошиваемой гильзы угол наклона образующей выходного конуса валков рекомендуется выбирать равным <р2 =4...6°.

При проектировании оправок угол наклона образующей раскатного конуса оправки рекомендуется принимать <Р„=<Р2+ (1,5...2)°. Данное соотношение обеспечивает постоянный или слабо суживающийся зазор между образующими выходного конуса рабочего валка и раскатного конуса оправки, что благоприятно сказывается на раскатке металла заготовки и обеспечивает стабильный «подъем» гильзы по диаметру.

Проведенные экспериментальные исследования позволили усовершенствовать технологию прошивки в двухвалковых станах винтовой прокатки с валками бочковидной формы и направляющими линейками за счет ведения процесса с малым обжатием перед носком оправки и переносом деформации в выходной конус валков. В результате были разработаны рекомендации по калибровке технологического инструмента (рабочих валков и оправок) для прошивки заготовок с «подъемом» по диаметру и установкой носка оправки в пережиме, обеспечивающие получение гильз с требуемыми геометрическими параметрами и высоким качеством наружной и внутренней поверхности. Результаты работы внедрены в технологический процесс производства труб на ТПА 159-426 ОАО «ВТЗ» при организации процесса прошивки НЛЗ круглого сечения на

действующем стане-элонгаторе без изменения конструкции существующей станины рабочей клети.

В четвертой главе была проанализирована калибровка валков и режимы обжатий непрерывных станов различной конструкции, действующих на территории России и некоторых странах СНГ (Казахстан, Беларусь), при прокатке труб с максимальным значением D/S:

- непрерывные станы с двухвалковыми клетями ТПА 80 ОАО «СинТЗ», ТПА 30-102 ОАО «ПНТЗ», ТПА 159-426 ОАО «ВТЗ», RMM 10 3/4" ТОО «KSP-Steel»;

- непрерывные станы с трехвалковыми клетями PQF 6 5/8" РУП «БМЗ», PQF 10 3/4" ОАО «ТАГМЕТ», FQM 7" компании Danieli.

На рисунках 3, 4 представлены графики распределения относительных обжатий по стенке трубы по клетям непрерывных станов с двух- и трехвалковыми клетями.

70 60 50 40

'й 30 20 10 0

1234567S9 Номер клети

Рисунок 3 - Распределение относительных обжатий по стенке трубы по клетям непрерывных станов с двухвалковыми клетями

Анализ распределения относительных обжатий AS /S по стенке трубы по клетям непрерывных станов с двухвалковыми клетями показывает, что для всех рассмотренных станов характерен ниспадающий режим с максимальными обжатиями в первых двух клетях. Величины обжатий по стенке трубы в непрерывных станах с двухвалковыми клетями составили: в первой клети - от 32 до 50 %; во второй клети - от 44 до 61 %; в последних клетях - от 2 до 9 %.

Деформация стенки трубы в непрерывных станах с трехвалковыми клетями происходит аналогичным образом, как и для станов с двухвалковыми клетями. Основная деформация по стенке трубы осуществляется в первых двух клетях: обжатие в первой клети составляет от 46 до 49 %, во второй клети - от 58 до 63 %. В последующих трех клетях формируется готовая стенка, при этом величина

относительного обжатия стенки в последней клети весьма мала: обжатие в последних клетях составляет от 2 до 7 %.

70 60 50

i? 40 у'

й 30 <

20 10 0

Рисунок 4 - Распределение относительных обжатий по стенке трубы по клетям непрерывных станов с трехвалковыми клетями

Таким образом, величины обжатий по стенке трубы в непрерывных станах с двух- и трехвалковыми клетями приблизительно одинаковы. Однако в непрерывных станах с трехвалковыми клетями обжатие ограничено конструктивно и изменения характера течения металла и режимов деформирования стенки трубы возможно добиться лишь изменением калибровки валков. Следует отметить, что в непрерывных станах с двухвалковыми клетями, где количество клетей составляет от 6 до 9, имеются более широкие возможности обжатия и выравнивания стенки до необходимой толщины.

С другой стороны, наличие меньшего количества рабочих клетей по сравнению с непрерывными станами с двухвалковыми клетями - одно из основных преимуществ, которое заявляют поставщики оборудования новых агрегатов с непрерывными станами. Максимальное количество клетей непрерывных оправочных станов с трехвалковыми клетями - пять. Так, на непрерывном стане PQF б 5/8" РУП «БМЗ» раскатка труб ведется в пятиклетьевом непрерывном стане, где первая клеть стана (клеть VRS) является предварительной обжимной и предназначена для выравнивания по диаметру задаваемой в стан гильзы. Основная деформация гильзы-трубы происходит в оставшихся четырех клетях стана, которые согласно действующей схеме прокатки должны уменьшить толщину стенки более чем на 60 %. Такая величина обжатия является критичной особенно при прокатке тонкостенных труб. В связи с этим разработчики технологии и оборудования ТПА с трехвалковым непрерывным станом заранее уменьшают величину деформации (вытяжки) на непрерывном стане за счет её увеличения на прошивном стане, что менее благоприятно по сравнению с

ч ч k \

Ь^^ 7 / У1 ч ч ч

/ / / ч ^^ ч^ "jfQM7"|

/ ...... /ч.........

/ \ PQF 6 5/8" / РУП "ЕМЗ" г PQF 10 3 4"

/ s <У--

1 2 3 4 5

Номер клети

распределением деформации на непрерывных станах с двухвалковыми клетями, где максимальная деформация осуществляется в непрерывном стане.

В непрерывных станах с двухвалковыми клетями последние клети служат для выравнивания стенки по периметру, скругления и выравнивания трубы по диаметру. Практика производства тонкостенных труб с отношением D/S > 20 на непрерывных станах с трехвалковыми клетями позволяет говорить о том, что окончательного выравнивания стенки трубы в стане не происходит, о чем свидетельствуют утолщенные участки, отмеченные на внутренней поверхности черновых труб в местах, соответствующих областям выпусков калибров.

Однако за непрерывным станом с трехвалковыми клетями установлен извлекательно-калибровочный стан, который и выполняет аналогичные для последних клетей непрерывных двухвалковых станов операции.

Таким образом, анализ полученных графиков, а также заводские испытания позволяют сделать выводы о том, что при прокатке труб диаметром более 219 мм целесообразно использование шести клетей в линии непрерывного стана с трехвалковыми клетями. Благодаря этому удалось бы достичь лучшей обработки стенки, скругления и выравнивания трубы по диаметру.

В результате анализа литературных источников и технологических параметров работы различных ТПА с непрерывным станом, а также на основании экспериментальных исследований процесса раскатки гильз в трубы широкого сортамента на трубопрокатном агрегате PQF 10 3/4" ОАО «ТАГМЕТ» была разработана методика расчета калибровки валков непрерывного стана с трехвалковыми клетями. Данная методика позволяет назначать распределение обжатий по клетям стана, исключающих переполнение металлом калибров в наиболее нагруженных клетях стана, и на основании принятых обжатий рассчитывать геометрические размеры калибров валков.

Проведенные исследования позволяют рекомендовать следующее распределение относительных обжатий стенки трубы в вершине калибра по клетям непрерывного стана с трехвалковыми клетями: I клеть -ASVc/äc = 40...50 %; II клеть - ASk/Sk = 50...60 %; III-IV клеть -ASk / Sk = 20...40 %, V клеть (V-VI клети для шестиклетьевых непрерывных станов) - ASk/Sk = 0...10 %. При этом необходимо соблюдать равенство:

ASk' + ASk"' +ASk'' = ASk" +ASk'v (+ASk" ) (1)

При проектировании непрерывных станов с трехвалковыми клетями рекомендуется в первых обжимных клетях стана (I-III клети для пяти- и I-IV клети для шестиклетьевых непрерывных станов) применять овальные калибры со скругленными выпусками (рисунок 5, а), в последующих чистовых клетях (IV-V клети для пяти- и V-VI клети для шестиклетьевых непрерывных станов) - калибры круглой формы со скругленными выпусками (рисунок 5, б).

Определив толщины стенок трубы по клетям стана, рассчитываем высоту

калибров всех клетей, кроме последних двух, по формуле:

2 • Нк = Son + 2-Sk, (2)

где Нк - половина высоты калибра, мм;

Son - диаметр оправки непрерывного стана, мм; Sk - толщина стенки в вершине калибра, мм.

Для последней клети высоту калибра определяют с учетом зазора между трубой и оправкой:

2-Нк = &п + 2-&с + Д, (3)

где Д - зазор между трубой и оправкой непрерывного стана при прокатке в последней клети (Д = 1...2 мм, причем для труб малого диаметра рекомендуется принимать меньшие значения Д).

"1 r_LL"

] / 1 -- • //*v\.\ f а

А.

V"

Рисунок 5 - Схема построения калибров непрерывного стана с трехвалковыми клетями: а - овальный со скругленными выпусками; б - круглый со скругленными выпусками; в - участок области галтелей.

Расчет геометрических размеров валков целесообразно начинать с определения радиуса обжимной части калибра:

-для овальных калибров со скругленными выпусками (обжимная группа клетей)

Ш = Нк + е, (4)

-для круглых калибров со скругленными выпусками (чистовая группа клетей)

т = Нк, (5)

где - радиус обжимной части калибра валка, мм;

Нк - половина высоты калибра, мм;

е - эксцентриситет калибра (в овальных калибрах непрерывного стана принимаем по аналогии с двухвалковыми клетями е = 0,5...5 мм, причем значение е убывает от первой к последней клети). Радиус выпусков определяется по формуле:

А2 +--Вк2 + т-с

Я2 =-4--(6)

т + с

А = ^-Вк + е, (7)

С = т - (л/3 • Вк ■ со5 а\' + 2 • А • б^п а1'), (8)

ЙГГ = «1 + агсБШ — -со8«1 , (9)

Вк = Нк ■ в, (10)

где Я2 - радиус выпуска калибра, мм;

А, С - коэффициенты в формуле для определения радиуса выпуска овального калибра, мм; Вк - половина ширины калибра, мм; в - коэффициент овальности калибра (для обжимных клетей стана в = 1,10... 1,12, для чистовых клетей в = 1,08... 1,10); а\ - центральный угол выпуска, град; а\' - истинный угол выпуска, град.

Радиус участка галтели рекомендуется определять по формуле:

= (Д2 - т) • (соз(аГ)-Уз • Бт(огГ))- Е2 • (соз(а:Г- р)- Уз • 5т(а:Г - /7))-2 + соБ(аГ - р) - 73 • БЦОГГ - Р)

-Д-л/З-е

(И)

где КЗ - радиус участка галтели, мм; р - соединительный угол, град; А - зазор между валками, мм. Соединительный угол равен:

Р' агсБт

Л2-зта1 где а2 - угол галтели, град.

Ш-БшаГ-е . / , • /

51п(яг1-ог2)-51п(а1 -а2)

+ а\'-а2, (12)

При выборе угла галтели а2 можно рекомендовать следующие значения:

-при наличии пяти клетей в стане: I клеть - 16...18°; П-Ш клеть - 12...13°; IV-V клеть - 8°;

-при наличии шести клетей: 1-Н клеть - 16...18°; Ш-1У клеть - 12...13°; V-VI клеть - 8°.

Диаметр валков непрерывного стана должен удовлетворять условиям захвата и прочности. На основании практических данных идеальный диаметр валков непрерывного стана с трехвалковыми клетями рекомендуется определять эмпирической зависимостью:

- для калибра диаметром менее либо равным 190 мм

£и£) = (4,0...6,0)-£>«.с, (13)

- для калибра диаметром более 190 мм

£Ы = (3,0...4,0)-£н.с, (14)

где Вид - идеальный диаметр валка непрерывного стана, мм;

Он.с - диаметр черновой трубы, прокатываемой в данном калибре непрерывного стана, мм.

Для унификации парка прокатного инструмента диаметры валков рекомендуется выбирать равными в пределах одной группы клетей. При этом меньшие значения величин идеального диаметра необходимо принимать для валков чистовой группы.

Существенное влияние на процесс прокатки (характер деформации металла в калибрах) и качество труб, получаемых в непрерывном оправочном стане, оказывает скоростной режим прокатки. Определены основные рекомендации по расчету скоростного режима прокатки в непрерывном стане с трехвалковыми клетями.

Процесс прокатки целесообразно вести при скоростном режиме, близком к режиму свободной прокатки, то есть к условиям, при которых скорости валков каждой клети соответствуют условиям сохранения постоянства секундных объемов металла, проходящих через каждую клеть:

Р,-*, =соМ, (15)

где - площадь сечения трубы на выходе из валков /-той и (/+1)-ой

клетей, мм2;

V,, у,Ч1 - скорость выхода трубы из /-той и (/+1)-ой клетей, мм/с.

На основании условия постоянства секундных объемов металла по клетям можно также записать:

К, = ^

1 + — |, (16) юо;

где Wn WM - секундный объем металла в данной и последующей клети, мм3/с;

см - натяжение в последующей клети (при с > 0 возникает натяжение между клетями, а при с < 0 - подпор), %.

При выборе скоростного режима следует постепенно от первой клети к последней снижать величину натяжения, переходя на подпор.

Для непрерывных станов с трехвалковыми клетями можно рекомендовать расчетные величины межклетевого натяжения:

-для первых двух клетей стана (I-II клеть) чтобы обеспечить устойчивый процесс без значительного оковывания оправки - в пределах 1,0... 1,5 %; -для средних клетей (III-IV клеть) -0,5... 1,0 %',

-для последних клетей (V клеть в пятиклетьевом и V-VI клети в шестиклетьевом непрерывном стане) для создания зазора между трубой и оправкой и облегчения извлечения оправки - подпор в пределах не более 1 %.

Для определения площади поперечного сечения трубы в /-той клети стана использована объективно-ориентированная система автоматизированного проектирования AutoCAD и система твердотельного моделирования SolidWorks, которые позволяют строить точные пространственные геометрические модели валков по клетям непрерывного стана.

В результате проведенной работы разработаны рекомендации по совершенствованию действующей калибровки валков непрерывного стана с трехвалковыми клетями, позволяющие уменьшить износ валков непрерывного стана и повысить качество наружной поверхности прокатываемых труб. Согласно представленной методике разработана калибровка валков непрерывного стана PQF 10 3/4" (калибр 270 мм), позволяющая усовершенствовать технологию раскатки гильз в черновую трубу для производства тонкостенных труб диаметром от 219 мм.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1.В результате исследований технологии прошивки непрерывнолитых заготовок в условиях ОАО «Волжский трубный завод» доказана необходимость замены пресс-валкового прошивного стана на двухвалковый стан винтовой прокатки, которая позволит улучшить качество гильз и труб, производимых на ТПА с непрерывным станом. Экспериментально установлена возможность прошивки на двухвалковых станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками НЛЗ круглого сечения диаметром более 300 мм в гильзы с удовлетворительным качеством наружной и внутренней поверхности, разностенностью по длине гильз, за исключением концевых участков, не превышающей 10 %.

2. Усовершенствована технология прошивки в двухвалковых станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками, позволяющая вести процесс с увеличением диаметра гильзы относительно исходной заготовки не менее 20 % за счет разработки калибровки рабочего инструмента и выбора рациональных технологических режимов, обеспечивающих малое обжатие перед носком оправки и перенос деформации в выходной конус валков.

3. Разработаны рекомендации по калибровке технологического инструмента (рабочих валков и оправок) для прошивки заготовок с «подъемом» по диаметру и установкой носка оправки в пережиме, обеспечивающие получение гильз с требуемыми геометрическими параметрами и высоким качеством наружной и внутренней поверхности на стане-элонгаторе ТПА 159-426 ОАО «ВТЗ» без изменения конструкции станины рабочей клети.

4. Систематизирован опыт работы непрерывных станов с двух- и трехвалковыми клетями. На основании анализа деформационно-скоростных параметров процесса непрерывной раскатки гильз в трубы широкого сортамента на различных ТПА определены рациональные режимы деформации на непрерывном оправочном стане с трехвалковыми клетями. Разработана схема распределения обжатий, которая позволяет исключить переполнение металлом калибров в наиболее нагруженных клетях и уменьшить износ рабочих валков.

5. Разработана методика расчета калибровки валков непрерывного оправочного стана с трехвалковыми клетями, основанная на определении формы и геометрических размеров калибров. Данная методика позволяет назначать рациональное распределение обжатий по клетям, усовершенствовать технологический процесс непрерывной раскатки гильз, уменьшить износ валков непрерывного стана и повысить качество наружной поверхности прокатываемых труб.

6. Разработана методика расчета скоростных параметров процесса раскатки гильз в черновые трубы на контролируемо-перемещаемой оправке в непрерывных станах с трехвалковыми клетями, основанная на построении в CAD/CAM-системах AutoCAD и SolidWorks калибров валков и определении площадей сечений трубы по клетям непрерывного стан. Определены расчетные величины межклетевого натяжения по клетям непрерывного стана с трехвалковыми клетями.

7. Результаты исследований внедрены в технологический процесс производства труб на агрегатах с непрерывными станами ТПА 159-426 ОАО «Волжский трубный завод» и PQF10 3/4" ОАО «Таганрогский металлургический завод».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В

РАБОТАХ

1.Лубе И.И. Исследование и совершенствование технологии горячей прокатки на агрегатах с непрерывным станом труб диаметром 273-425 мм из непрерывнолитых заготовок. // Сб. науч. тр. «Прогрессивные технологии пластической деформации». -М.: МИСиС, 2009, С. 516.

2. Лубе И.И., Алещенко A.C. Исследование процесса прошивки заготовок в двухвалковом стане винтовой прокатки в гильзы с «подъемом» по диаметру. // Сб. науч. тр. «Прогрессивные технологии пластической деформации». - М.: МИСиС, 2009, С. 479-483.

3. Исследование процесса прошивки в двухвалковом стане винтовой прокатки. / И.И. Лубе, A.C. Алещенко, К.В. Слободченко. Сборник научных трудов «64-е Дни науки студентов МИСиС: международные, межвузовские и институтские научно-технические конференции». - М.: МИСиС, 2008, С. 345.

4. Совершенствование методики расчета деформационно-скоростных параметров при раскатке труб на непрерывном стане. / Б.А. Романцев, A.B. Гончарук, Е.А. Давыдова, И.И. Лубе и др. - Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2009, №3, С. 18-21.

5. Исследование процесса прошивки на двухвалковом стане винтовой прокатки. / A.C. Алещенко, И.И. Лубе, Д.В. Богатырев и др. - Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2008, № 7, С. 20-23.

6. Исследование процесса прошивки на двухвалковом стане винтовой прокатки. / A.C. Алещенко, И.И. Лубе, Д.В. Богатырев и др. Сборник научных трудов «63-е Дни науки студентов МИСиС: международные, межвузовские и институтские научно-технические конференции». - М.: МИСиС, 2008, С. 237.

7. Совершенствование математической модели расчета энерго-силовых параметров ТПА 159-426. / Ю.Н.Уткин, М.В. Буняшин, И.И. Лубе и др. - Сталь, 2007, № 4, С. 57-60.

8. Лубе И.И., Зуев Е.А. Исследование процесса прошивки на прессвалковом стане ТПА 159-426. // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2006, № 9, С. 24-26.

9. Модернизация лабораторного стана-макета. / P.P. Бикмаметов, Е.А. Зуев, И.И. Лубе и др. - Известия ВУЗов. Черная металлургия, 2005, № 1, С. 84-85.

Заказ № 36-а/04/10 Подписано в печать 09.04.2010 Тираж 130 экз. Усл. п.л. 1

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; е-таП:info@cfr.ru

Введение.

Глава 1. Обзор научно-технической литературы.

1.1 Анализ современных способов производства бесшовных труб методом горячей прокатки.

1.1.1 Исходные заготовки для производства бесшовных труб.

1.1.2 Современные способы прошивки исходных заготовок.

1.1.3 Анализ процессов раскатки труб.

Глава 2. Выбор рациональной схемы прошивки непрерывнолитых заготовок для получения гильз большого диаметра.

2.1 Исследования качества полых гильз после стана пресс-валковой прошивки.

2.2 Экспериментальные исследования процесса прошивки непрерывнолитых заготовок круглого сечения в условиях

ТПА159-426.

Глава 3. Экспериментальные исследования процесса прошивки заготовок в гильзы с «подъемом» по диаметру на стане МИСиС-130Д.

Глава 4. Разработка рациональных режимов деформирования труб в клетях непрерывного стана.

4.1 Анализ калибровок валков и режимов деформации труб по клетям непрерывных станов различной конструкции.

4.2 Разработка методики расчета калибровки валков непрерывного стана с трехвалковыми клетями.

4.3 Скоростные режимы прокатки в непрерывном стане с трехвалковыми клетями.

В производстве бесшовных труб наиболее перспективным является применение трубопрокатных агрегатов (ТПА) с непрерывным станом и использование операции прошивки в двухвалковых станах винтовой прокатки.

В качестве исходной заготовки российские и зарубежные производители трубной продукции переходят на использование непрерывнолитой заготовки (HJI3) круглого сечения. При выборе количества типоразмеров НЛЗ возникает необходимость учета, зачастую, противоречивых интересов сталеплавильного и трубопрокатного производств. Одним из решений является получение из заготовки одного типоразмера гильз и труб широкого сортамента. При этом желательно использовать заготовку меньшего диаметра, что обеспечит благоприятные условия кристаллизации и формирование более равновесной структуры.

Производство горячедеформированных труб широкого сортамента из заготовок меньшего диаметра требует, чтобы процесс прошивки сопровождался увеличением наружного диаметра гильзы («подъемом»). В некоторых случаях увеличение диаметра гильзы относительно исходной заготовки должно составлять более 20 %. Обычно такого «подъема» достигают на прошивных станах с грибовидными валками. Однако при реконструкции действующих трубопрокатных предприятий с целью расширения сортамента производимой продукции и получения труб с требуемыми показателями качества возникает необходимость использования существующих прошивных станов с бочковидными валками. В нашей стране на протяжении многих лет технология прошивки с большим «подъемом» (более 20 %) не применялась, и её внедрение требует изучения особенностей данной схемы прошивки.

Значительный прогресс в повышении качества производимой на ТПА с непрерывным станом продукции и расширении диапазона размеров бесшовных труб был достигнут в результате создания новых непрерывных станов с трехвалковыми клетями. Основными производителями оборудования агрегатов подобного типа являются немецкая компания «SMS Меег» и итальянская — «Danieli». Процесс раскатки гильзы в черновую трубу на непрерывном стане с трехвалковыми клетями мало изучен в России и информацию о нём возможно почерпнуть лишь из статей иностранных специалистов, а также из рекламных проспектов основных поставщиков оборудования.

В связи с вышеизложенным, исследование и совершенствование процессов прошивки HJI3 в гильзы с «подъемом» по диаметру и раскатки полученных гильз в черновые трубы на непрерывном стане с трехвалковыми клетями являются актуальными научно-техническими задачами, решению которых посвящена настоящая работа.

Автором выносятся на защиту: результаты исследований процесса прессвалковой прошивки квадратных HJI3 и данные промышленных экспериментов по прошивке HJ13 круглого сечения диаметром более 300 мм в двухвалковом стане винтовой прокатки с валками бочковидной формы и направляющими линейками; результаты исследований процесса прошивки заготовок с «подъемом» по диаметру на двухвалковом стане винтовой прокатки с бочковидными валками; разработанная схема распределения обжатий по клетям непрерывного стана с трехвалковыми клетями; методика расчета калибровки рабочих валков и скоростных параметров процесса раскатки гильз в непрерывном стане с трехвалковыми клетями.

Лабораторные исследования проводились в лаборатории производства полых изделий прокаткой НИТУ «МИСиС» на двухвалковом прошивном стане МИСиС-130Д, промышленные - на ТПА 159-426 с непрерывным станом ОАО «Волжский трубный завод».

Целью работы Целью работы являются исследование и совершенствование технологии прошивки непрерывнолитых заготовок круглого сечения диаметром более 300 мм в гильзы с «подъемом» по диаметру не менее 20 % в двухвалковых станах с валками бочковидной формы, раскатки гильз в черновую трубу на непрерывном стане с трехвалковыми клетями.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи: на основании экспериментальных исследований технологии прошивки непрерывнолитых заготовок установить принципиальную возможность прошивки HJI3 круглого сечения диаметром более 300 мм на двухвалковых станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками; исследовать и усовершенствовать технологию прошивки с «подъемом» по диаметру в двухвалковых прошивных станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками;

-на основании анализа очага деформации разработать калибровку технологического инструмента прошивного стана и определить режимы, обеспечивающие стабильный «подъем» гильз по диаметру; определить рациональные режимы раскатки гильз в черновую трубу на непрерывном оправочном стане с трехвалковыми клетями; разработать методику расчета калибровки валков непрерывного оправочного стана с трехвалковыми клетями; разработать методику расчета скоростных параметров раскатки гильз на контролируемо-перемещаемой оправке в непрерывном оправочном стане с трехвалковыми клетями.

Основные выводы

1. В результате исследований технологии прошивки непрерывнолитых заготовок в условиях ОАО «Волжский трубный завод» доказана необходимость замены пресс-валкового прошивного стана на двухвалковый стан винтовой прокатки, которая позволит улучшить качество гильз и труб, производимых на ТПА с непрерывным станом. Экспериментально установлена возможность прошивки на двухвалковых станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками HJ13 круглого сечения диаметром более 300 мм в гильзы с удовлетворительным качеством наружной и внутренней поверхности, разностенностью по длине гильз, за исключением концевых участков, не превышающей 10 %.

2. Усовершенствована технология прошивки в двухвалковых станах винтовой прокатки с бочковидными валками и направляющими линейками, позволяющая вести процесс с увеличением диаметра гильзы относительно исходной заготовки не менее 20 % за счет разработки калибровки рабочего инструмента и выбора рациональных технологических режимов, обеспечивающих малое обжатие перед носком оправки и перенос деформации в выходной конус валков.

3. Разработаны рекомендации по калибровке технологического инструмента (рабочих валков и оправок) для прошивки заготовок с «подъемом» по диаметру и установкой носка оправки в пережиме, обеспечивающие получение гильз с требуемыми геометрическими параметрами и высоким качеством наружной и внутренней поверхности на стане-элонгаторе ТПА 159-426 ОАО «ВТЗ» без изменения конструкции станины рабочей клети.

4. Систематизирован опыт работы непрерывных станов с двух- и трехвалковыми клетями. На основании анализа деформационно-скоростных параметров процесса непрерывной раскатки гильз в трубы широкого сортамента на различных ТПА определены рациональные режимы деформации на непрерывном оправочном стане с трехвалковыми клетями. Разработана схема распределения обжатий, которая позволяет исключить переполнение металлом калибров в наиболее нагруженных клетях и уменьшить износ рабочих валков.

5. Разработана методика расчета калибровки валков непрерывного оправочного стана с трехвалковыми клетями, основанная на определении формы и геометрических размеров калибров. Данная методика позволяет назначать рациональное распределение обжатий по клетям, усовершенствовать технологический процесс непрерывной раскатки гильз, уменьшить износ валков непрерывного стана и повысить качество наружной поверхности прокатываемых труб.

6. Разработана методика расчета скоростных параметров процесса раскатки гильз в черновые трубы на контролируемо-перемещаемой оправке в непрерывных станах с трехвалковыми клетями, основанная на построении в CAD/CAM-системах AutoCAD и SolidWorks калибров валков и определении площадей сечений трубы по клетям непрерывного стан. Определены расчетные величины межклетевого натяжения по клетям непрерывного стана с трехвалковыми клетями.

7. Результаты исследований внедрены в технологический процесс производства труб на агрегатах с непрерывными станами ТПА 159-426 ОАО «Волжский трубный завод» и PQF10 3/4" ОАО «Таганрогский металлургический завод».

1. Технология трубного производства: Учебник для ВУЗов / В.Н. Данченко, А.П. Коликов, Б.А. Романцев, С.В. Самусев М.: Интермет Инжиниринг, 2002, 640 с.

2. Обработка металлов давлением: Учебник для ВУЗов / Б.А. Романцев,

3. A.В. Гончарук, Н.М. Вавилкин, С.В. Самусев. М.: МИСиС, 2008, 960 с.

4. Машины и агрегаты трубного производства / А.П. Коликов,

5. B.П. Романенко, С.В. Самусев и др. М.: МИСИС, 1998, 536 с.

6. Зимовец В.Г., Кузнецов В.Ю. Совершенствование производства стальных труб. М.: МИСиС, 1996, 480 с.

7. Технология и оборудование трубного производства: Учебник для Вузов / В.Я. Осадчий, А.С. Вавилин, В.Г. Зимовец и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2001, 608 с.

8. Данилов Ф.А., Глейберг А.З., Балакин В.Г. Горячая прокатка и прессование труб. М.: Металлургия. 1972, 576 с.

9. Цикл докладов фирмы Маннесманн Демаг Меер для симпозиума по изготовлению и окончательной обработке бесшовных труб. Т.1: Новые технологии изготовления труб фирмы Маннесманн Меер. — М. 1981, 62 с.

10. Повышение качества трубной заготовки за рубежом / Ю.А. Дубровская, А.Е. Сочнев, JI.H. Скоробогатская и др. // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». Вып. 5.- М., 1981. С. 23-45.

11. Непрерывнолитые круглые заготовки / В.Я. Генкин, А.Т. Есаулов, М.И. Староселецкий и др.—М.: Металлургия, 1984, 143 с.

12. Повышение качества трубной заготовки для горячедеформирован-ных бесшовных труб / Г.Г. Шепель, П.П. Навныко, О.А. Симоненко и др. // Сталь.- 2002.- № 8.- С. 84-85

13. Техническое перевооружение трубопрокатного агрегата 8-16" с пилигримовыми станами / А.В. Сафьянов, Н.П. Карпенко, Ю.А. Медников и др. // Сталь.- 1997.-№ 9.- С. 38-39.

14. Чикалов С.Г. Производство бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки. Волгоград: Комитет по печати и информации, 1999, 416 с.

15. Розов Н.В. Производство труб: Справочник. М.: Металлургия, 1974, 600 с.

16. Сокуренко В.П., Правосудович В.В. Основные требования, предъявляемые к деформированной круглой заготовке для производства горячедеформированных труб // Металлургическая и горнорудная промышленность 1987-№ 2 -С. 34-35.

17. Дефекты стальных слитков и проката. Справочное издание. /В.В. Правосудович, В.П. Сокуренко, В.Н. Данченко и др. М.: Интермет Инжиниринг, 2006, 384 с.

18. Минаев А.А., Захур М., Коновалов Ю.В. Специфика использования катаной и непрерывнолитой заготовки для производства труб // Производство проката.- 2005- № 4 С. 29-37

19. Современное состояние мирового производства труб / Ю.Г. Крупман, J1.C. Ляховский, О.А. Семенов и др. М.: Металлургия, 1992, 353 с.

20. Нильсон X., Шреве Г., Якоби X. Производство круглых непрерывнолитых заготовок на высокопроизводительных МНЛЗ фирмы Маннсманрёрен-верке // Черные металлы 1987 - № 5 — С. 17-26.

21. Освоение производства горячекатанных труб из непрерывнолитой заготовки углеродистой стали./ М.М. Фадеев, С.Г. Чикалов, А.П. Коликов. и др. // Труды третьего конгресса прокатчиков Липецк, 2000 г.— С. 402-405.

22. Разработка и освоение технологии производства шарикоподшипниковых труб из непрерывнолитой заготовки. / М.М. Фадеев, С.Г. Чикалов, В.Ю. Кузнецов и др. // Труды третьего конгресса прокатчиков Липецк, 2000 г.- С. 405-407.

23. Современное состояние и некоторые проблемы производства бесшовных труб в России / Чикалов С.Г., Неклюдов И.В., Марченко К.Л. и др. // Сталь.- 2004.- № 9.- С. 41-44

24. Мирсалимов В.М., Емельянов В.А. Напряженное состояние и качество непрерывного слитка. -М.: Металлургия, 1990, 151 с.

25. Корн Р. Заготовки для производства бесшовных труб // Производство труб.- М.: Металлургия, 1980.- С. 95-103.

26. Непрерывнолитые трубные заготовки из легированной стали / П.Н. Ткачев, Ю.Е. Кан, Е.П. Мавтевосян и др. // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». Вып. 16-М., 1987-С. 49-51

27. Опыт использования непрерывнолитой заготовки из углеродистой стали при производстве бесшовных труб. / K.JI. Марченко, В.Ю. Кузнецов, М.М. Фадеев и др. // Сталь.- 2003.- № 8.- С. 53-54

28. Освоение производства бесшовных труб из непрерывнолитой заготовки на ТПА 159-426 / С.Г. Чикалов, М.М. Фадеев, А.К. Беломестнов и др. // Сталь.- 1999.- № 1.- С. 46-49.

29. Освоение прокатки непрерывнолитой заготовки на ТПА 50-200. /

30. B.В. Фролочкин, М.М. Фадеев, В. Ю. Кузнецов и др. // Сталь 2002 - № 71. C. 56-58.

31. Минимальное обжатие непрерывнолитых заготовок для получения качественного проката / A.JI. Либерман, И.В. Дубровин, И.И. Таланов и др. // Металлург. 1993. - № 4. - С. 31-34

32. Совершенствование технологии сортовой прокатки при переходе на непрерывнолитую заготовку / А.Н. Луценко, В.А. Монид, В.В. Никифоров и др. // Бюл. «Черметинформация»,- 2003- № 2 — С. 31-33.

33. Влияние способа и степени деформации на структуру и свойства труб, изготавливаемых из непрерывнолитой заготовки / К.Л Марченко,

34. B.Ю. Кузнецов, Б.А. Романцев и др. // Производство проката — 2006 — № 4 —1. C. 26-30.

35. Использование непрерывнолитых заготовок при производстве котельных труб / В.В. Кириченко, Л.В. Опрышко, В.Ю. Кузнецов и др. // Сталь.- 1999.-№ 12.- С. 40-42

36. Опрышко JI.B, Лубе И.И. Особенности структурообразования металла котельных горячепрессованных труб из недеформированной непрерывнолитой заготовки. // Металлургическая и горнорудная промышленность 2006 - № 6- С. 57-60.

37. Опрышко Л.В., Лубе И.И., Супонин А.Г. Особенности макроструктуры котельных горячепрессованных труб, изготовленных из недеформированной непрерывнолитой заготовки // Сталь- 2008- № 8-С. 108-110.

38. Марченко К.Л. Интенсификация процесса винтовой прошивки непрерывнолитых заготовок с целью повышения качества труб. Автореферат кандидатской диссертации. Москва, 2007 г.

39. Прошивка непрерывнолитой заготовки при повышенном обжатии / К.Л. Марченко, К.А. Поляков, Б.А. Романцев и др. // Производство проката — 2005.-№2.-С. 14-17.

40. Винтовая прошивка непрерывнолитых заготовок / К.Л. Марченко, М.М. Фадеев, Б.А. Романцев и др. // Сталь 2008.- № 5.- С. 68-70.

41. Потапов И.Н., Романцев Б.А., Финагин П.М. Процесс прошивки. // Сб. МИСиС «Прогрессивные процессы обработки металлов давлением».— М.: «Металлургия, 1986-С. 58-63.

42. Матвеев Б.Н. Горячая прокатка труб. М.: Интернет Инжиниринг, 2000, 142 с.

43. Потапов И.Н., Полухин П.И. Новая технология винтовой прокатки. -М.: Металлургия, 1975 г., 344 с.

44. Потапов И.Н., Полухин П.И. Технология винтовой прокатки. М.: Металлургия, 1990 г., 344 с.

45. Интенсификация поперечно-винтовой прокатки. / А.П. Чекмарев, Ю.М. Матвеев, В.Н. Выдрин и др. М.: Металлургия, 1970, 184 с.

46. Шевакин Ю.Ф., Грабарник Л.М., Нагайцев А.А. Прессование тяжелых цветных металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1987, 246 с.

47. Прокатка и прессование труб из тугоплавких металлов. / А.П. Коликов, И.Н. Потапов, П.И. Полухин и др. М.: Металлургия, 1979, 240 с.

48. Прессование стальных труб и профилей. / Г.И. Гуляев, А.Е. Притоманов, О.П. Дробич и др. -М.: Металлургия, 1973, 192 с.

49. Потапов И.Н., А.П. Коликов, В.М. Друян. Теория трубного производства. -М.: Металлургия, 1991,424 с.

50. Фартушный Н.И., Романцев Б.А., Кузнецов Е.В. Повышение стойкости инструмента прошивного стана. // Производство проката — 2007 — №6.- С. 22-25.

51. Анализ теплового и напряженного состояния оправки при прошивке / А.В. Белевич, O.K. Матыко, А.С. Алещенко и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия.-2008.-№ 11-С. 11-14

52. Баскаков А.П., Толмачев Е.М., Добыш А.Н. Тепловой режим охлаждаемой оправки прошивного стана. // Производство проката.— 2006-№ 3- С. 55-58

53. Вавилкин Н.М., Бухмиров В.В. Прошивная оправка. М.: МИСИС, 2000, 128 с.

54. Повышение износостойкости оправок прошивного стана. / Б.А. Романцев, O.K. Матыко, А.В. Гончарук и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия.-2008.-№ 11.-С. 16-19.

55. Акимова Е.П. Металлизирование оправок для прошивки заготовок из нержавеющей стали. Автореферат кандидатской диссертации. — Днепропетровск, 1961 г.

56. Хавкин Г.О., Бродский В.М., Лисовая Г.В. Сравнительная характеристика водоохлаждаемых оправок прошивного стана, изготовленных различными способами. / Сталь 2004 - № 8 - С. 60-62.

57. Моделирование температурного режима и усовершенствование конструкции тяжелого нагруженного направляющего инструмента прошивного стана. / А.Н. Белевич, А.Б. Иванченко, К.Л. Марченко и др. // Производство проката 2006 - № 9 - С. 23-26.

58. Освоение технологии производства бесшовных труб в ОАО «Выксунский металлургический завод» / Б.А. Романцев, А.В. Гончарук, В .Я. Зимин и др. // Сталь.- 2009.- № 9.- С. 64-66.

59. Универсальный стан для исследования различных схем прошивки. / Ю.М.Матвеев, Я.С. Финкелынтейн, М.А.Шубик и др. // Сб. "Трубное производство Урала". Вып. 2- Челябинск, 1972 С. 95-100.

60. Новые конструкции рабочих клетей станов поперечно-винтовой прокатки труб. / П.М. Финагин, П.И. Полухин, И.Н. Потапов и др. // Сб. МИСиС.-М.: Металлургия, 1969, № 54.-С. 190-201.

61. Прошивка в косовалковых станах / А.П. Чекмарев, Я.Л. Ваткин, М.И. Ханин и др. — М.: Металлургия, 1967, 241 с.

62. Чекмарев А.П., Друян В.М. Теория трубного производства. — М.: Металлургия, 1976, 304 с.

63. Модернизация лабораторного стана-макета. / P.P. Бикмаметов, Е.А. Зуев, И.И. Лубе, А.Ю. Тимошенков. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2005.-№ 1.- С. 84-85.

64. Технологические и конструктивные особенности новых станов поперечно-винтвой прокатки. / В.Я. Осадчий, С.Г. Чикалов, В.И. Тазетдинов и др. // Производство проката 2006 - № 2 - С. 22-23.

65. Пфайфер Г. Косовалковые и непрерывные трубопрокатные станы // Производство труб М.: Металлургия, 1980- С. 39-50.

66. Оценка перспективности прошивных станов разных конструкций. / С.Г. Чикалов, Д.В. Меркулов, М.В. Новиков и др. // Сталь 2004 - № 3 — С. 44-46.

67. Столетний М.Ф., Клемперт. Е.Д. Точность труб. М.: Металлургия, 1975, 240 с.

68. Прокатное производство. Справочник. Т.2 / П.А. Александров, В.П. Анисифоров, В.И. Байраков и др.; Под ред. д.т.н. Е.С. Рокотяна; Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии. М., 1962, 686 с.

69. Пышминцев И.Ю., Ровинский Э.А., Курятников А.В. Применение современных методов прошивки заготовок на агрегатах горячей прокатки труб // Труды XIV Международной научно-практической конференции «Трубы-2006». Челябинск, 2006. - С. 192-196

70. Прошивка заготовок в стане с направляющими дисками / И.Н. Потапов, А.Д. Шейх-Али, Б.А. Романцев и др. // Машины и агрегаты для производства труб и проката. Труды ВНИИМЕТМАШ. Сб. № 37- М., 1974.-С. 48-56.

71. Матвеев Б.Н. Совершенствование производства труб из высоколегированных сталей. // Сталь — 2000 — № 3 — С. 56-59.

72. Матвеев Б.Н., Голубчик P.M. Новые исследования процесса прошивки заготовок в косовалковых станах. // Сталь — 2000 — № 9 — С. 53-58.

73. Клемперт Е.Д., Меркулов Д.В., Голубчик P.M. Диаметр прошиваемой заготовки и качества труб. // Сталь 2006 — № 4 — С. 56-57.

74. Оценка режимов прошивки заготовок из стали 12Х18Н10Т по параметрам циклического формоизменения в станах 140 / P.M. Голубчик, Д.В. Меркулов, ЕД. Клемперт и др. // Сталь.- 2009.- № 3.- С. 50-55.

75. P.M. Голубчик, Е.Д. Клемперт, Д.В. Меркулов и др. Резервы повышения качества поверхности гильз при прошивке заготовок. // Вестник УГТУ УПИ. Серия «Научные школы. Наши учителя». — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006, № 2.- С. 50-59.

76. Траекторно-скоростные условия процесса прошивки в станах винтовой прокатки / С.П. Галкин, Б.А. Романцев, А.В. Гончарук и др. // Производство проката 2007 - № 5 - С. 37-42.

77. Оценка интенсивности деформации при прошивке в станах винтовой прокатки / С.П. Галкин, Б.А. Романцев, А.В. Гончарук и др. // Производство проката.-2008.-№ 4 С. 29-33.

78. Анализ влияния безразмерных факторов прошивки на частные параметры формоизменения металл перед оправкой / С.П. Галкин,

79. Б.А. Романцев, А.В. Гончарук и др. // Производство проката 2008 — № 6-С. 35-40.

80. Белокозович Ю.Б., Рогова К.В., Клемперт Е.Д. Совершенствование технологии прошивки на косовалковых станах с целью минимизации образования наружных дефектов. // Труды XVII международной научно-практической конференции «Трубы-2009».- Челябинск, 2009.

81. Jan Kazanecki. Wytwarzanie rur bez szwu. Krakow: Wydawnictwa AGH, 2003, 622 c.

82. Вердеревский B.A., Глейберг A.3., Никитин A.C. Трубопрокатные станы. -М.: Металлургия, 1983, 240 с.

83. Технология производства труб. / И.Н. Потапов, А.П. Коликов, В.Н. Данченко и др. М.: Металлургия, 1994, 528 с.

84. Совершенствование процессов горячей прокатки труб. / В.Ф. Балакин, Ю.С. Кривченко, В.В. Перчаник, Г.Н. Кущинский и др. -Сталь. 2006.-№ 9.- С. 73-79.

85. Анализ и пути совершенствования процессов горячей раскатки труб. / Б А. Романцев, А.В. Гончарук, В.К. Михайлов, Е.С. Бабина // Сталь 2002-№ 12.- С. 44-47.

86. Совершенствование производства горячекатаных труб / Г.И. Гуляев, А.С. Коба, Ю.М. Миронов и др. К.: Техшка, 1985, 136 с.

87. Ксаверчук Л.П., В.В. Сергеев. Перспективы трубного производства Украины. // Развитие теории процессов производства труб — Днепропетровск: Системные технологии, 2005 — С. 23-27.

88. Технология PQF для производства стальных бесшовных труб / Н. Теллен, П. Ринальди, Д. Миланезе и др. // Черные металлы 2005.— № 4 — С. 47-52.

89. Современная технология для производства бесшовных труб на заводе в Тяньцзине. / Н. Теллен, П. Ринальди, Д. Миланезе и др. // Металлургическое производство и оборудование 2005 - № 1- С. 40-50.

90. Новый цех по производству бесшовных труб в Казастане / С. Деплано, JI. Бираджи, О. Мышкин и др. .// Металлургическое производство и технология 2005.- № 2 - С. 24-32.

91. Садыков В.В., Чикалов С.Г. Развитие российского рынка труб и металлургического машиностроения//Сталь-2007 —№ 11—С. 121-124.

92. Совершенствование методики расчета геомерических парамеров очага деформации при прокатке бесшовных труб в непрерывных станах с трехвалковыми клетями / А.А. Терещенко, Н.И. Фартушный, А.В. Гончарук и др. // Производство проката 2007 - № 9 — С. 20-23

93. Чекмарев А.П., Ваткин Я.Л. Основы прокатки труб в круглых калибрах. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1962, 222 с.

94. Матвеев Ю.М., Ваткин Я.Л. Калибровка инструмента трубных станов. -М.: Металлургия, 1970, 480 с.

95. Чекмарев И. А. Разработка научных основ и рациональной технологии непрерывной прокатки труб. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 1978, 44 с.

96. Чекмарев. И,А. Исследование непрерывной прокатки труб на длинной оправке. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Днепропетровск, 1960, 22 с.

97. Материалы научно-технической конференции 1967 года Д.: ВНИТИ, 1968— С. 8-21

98. Данченко В.Н., Чус А.В. Продольная прокатка труб. — М.: Металлургия, 1984, 136 с.

99. Данченко В.Н. Развитие теории процессов непрерывной прокатки труб // Развитие теории процессов производства труб— Днепропетровск: Системные технологии, 2005. С. 94-133.

100. Блинов Ю.И. Продольная прокатка труб в многовалковых калибрах. Челябинск: Металл, 1992, 240 с.

101. Шевченко А.А., Кириченко А.Н. Возможности увеличения производительности непрерывных оправочных станов путем изменения параметров прокатки и перераспределения их по клетям// Производство бесшовных труб.-М.: Металлургия, 1975, № 2 С. 35-41.

102. Лавров П.П. Определение основных параметров при прокатке труб в непрерывном стане на длинной оправке. // Труды ВНИИМЕТМАШ- М., 1963, № 8.-С. 193-212.

103. Чекмарев И.А. Некоторые вопросы теории прокатки труб на длинной оправке в непрерывном стане // Теория прокатки. Материалы Всесоюзной научно-технической конференции. Теоретические проблемы прокатного производства-М., Металлургия, 1975. С. 348-352.

104. Особенности деформации труб при непрерывной прокатке на длинной оправке / Г.И. Гуляев, И.П. Савкин, И.А. Чекмарев и др. // Производство труб: Сб.-М.: Металлургия, 1971, № 26 С. 31-36

105. Исследование деформации трубы при прокатке в круглом калибре на длинной оправке / Я.Л. Ваткин, А.А. Шевченко, Г.И. Гуляев и др. // Обработка металлов давлением. Научные труды ДМЕТИ — М.: Металлургия, 1967, №53.- С. 169-177

106. Онищенко И.И., Куценко П.И., Куценко А.И. Теория непрерывной прокатки. Запорожье: ЗГИА, 1998, 470 с.

107. Онищенко И.И. Взаимодействие трубы и оправки при непрерывной прокатке // Известия ВУЗов.- 1981.- № 3.- С. 97-102.

108. Технология непрерывной безоправочной прокатки труб. / Г.И. Гуляев, П.Н. Ившин, И.Н. Ерохин и др. — М.: Металлургия, 1975, 264 с.

109. Вавилкин Н.М., Сербии В.А. Особенности кинематических параметров раскатки на непрерывном стане // Изв. вузов. Черная металлургия 2006 - № 7 - С. 33-35.

110. Совершенствование математической модели расчета энергосиловых параметров ТПА 159-426. / Ю.Н.Уткин, М.В. Буняшин, И.И. Лубе и др. -Сталь, 2007, № 4, С. 57-60.

111. Лубе И.И., Зуев Е.А. Исследование процесса прошивки на прессвалковом стане ТПА 159-426. // Известия ВУЗов. Черная металлурги-2006.-№9.- С. 24-26.

112. Реконструкция сталеплавильного комплекса ОАО «ТМК» / А.А. Клачков, В.О. Красильников, И.И. Лубе и др. // Сталь 2006 - № 5-С. 95-98.

113. Лубе И.И., Алещенко А.С. Исследование процесса прошивки заготовок в двухвалковом стане винтовой прокатки в гильзы с «подъемом» по диаметру. // Сб. науч. тр. «Прогрессивные технологии пластической деформации».- М.: МИСиС, 2009.- С. 479-483.

114. Исследование процесса прошивки на двухвалковом стане винтовой прокатки. / А.С. Алещенко, И.И. Лубе, Д.В. Богатырев и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия 2008 - № 7 - С. 20-23.

115. Современное состояние и некоторые проблемы производства бесшовных труб в России. / С.Г. Чикалов, И.В. Неклюдов, K.JI. Марченко и др. // Сталью- 2004.- № 9.- С. 41-44.

116. Совершенствование методики расчета деформационно-скоростных параметров при раскатке труб на непрерывном стане. / Б.А. Романцев, А.В. Гончарук, Е.А. Давыдова и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия — 2009.-№3.-С. 18-21.