автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Исследование и совершенствование технологии и работы оборудования для раскатки грата электросварных труб из коррозионностойких сталей

На правах рукописи

ГОНЧАР ОЛЕСЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ II РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАСКАТКИ ГРАТА ЭЛЕКТРОСВАРНЫХ ТРУБ ИЗ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ

05.03.05 - «Технологии и машины обработки давлением»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2008

003458465

Работа выполнена в Московском государственном университете приборостроения и информатики (МГУПИ), Москва, Российская Федерация

Научный руководитель Осадчий Владимир Яковлевич д. т. н., профессор,

лауреат Государственной премии СССР, Заслуженный деятель науки и техники РФ

Научный консультант Дмитриев Виктор Дмитриевич к.т.н., доцент

Официальные оппоненты Рьггиков Алгксандр Михайлович д.т.н., профессор,

лауреат Государстведаой премии СССР

Малов Евгений Николаевич к.т.н., доцент

Ведущая организация ГНЦ РФ «ВНИИМЕТМАШ им.академика А.И. Целикова»

Защита состоится « ¿///¿Я/. г. в й,аоов на заседании диссертационного

совета ¿Р^/^? //*?. С?3 в Мбсковском государственном университете приборостроения и информатики (МГУПИ).

Адрес университета: 107846, г. Москт, Стромынка, д. 20, МГУПИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета приборостроения и информатики (МГУПИ).

Автореферат разослан « /(Я> 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета профессор, к. т. н. ------/Касаткин Н И 1

Общая характеристика работы

Актуальность работы

В настоящее время Россия импортирует электросварные высоколегированные прецизионные трубы, особенностью которых являются точные геометрические размеры, высокая чистота внутренней поверхности, идеально раскатанный внутренний грат, отсутствие поверхностных дефектов. Все возрастающие требования к качеству продукции уже не могут быть полиостью удовлетворены на трубоэлектросварочных агрегатах (ТЭСА) с традиционным составом оборудования.

С целью производства электросварных труб повышенного качества из коррозионностойких марок стали Московским трубным заводом "Филит" в Италии у фирмы "Марчегалья" был приобретен трубоэлектросварочный агрегат 16-60, позволяющий изготавливать трубы как круглого, так и профильного сечения с раскатанными внутренним и наружным гратом диаметром от 16 до 60 мм и толщиной стенки от 1 до 3 мм. В линии ТЭСА 16-60 установлено устройство раскатки грата, которое появилось в России впервые. Поэтому исследования, направленные на изучение особенностей данного устройства и на повышение качества труб, представляют научный и практический интерес и в первую очередь актуальны для автомобильной, пищевой, химической и энергетической промышленности.

Целью работы является:

1. Исследование особенностей работы нового устройства раскатки грата в линии трубоэлектросварочного агрегата ТЭСА 16-60.

2. Разработка математической модели и соответствующей программы для расчета параметров очага деформации, площади контакта трубы с валками и силовых параметров при раскатке грата.

3. Разработка математической модели для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости движения трубы в стане.

4. Определение влияния технологических режимов раскатки на изменение толщины стенки, механических свойств, качества поверхности трубы.

5. Уменьшение поперечной разностенности трубы, наведенной в процессе раскатки грата.

Методы исследования

В работе использован комплексный подход, включающий расчеты по разработанным математическим моделям с привлечением компьютерных технологий, сбор практических данных и статистическая обработка результатов. Для выполнения большого числа сложных математических операций применялась современная вычислительная техника. Методы математического анализа с использованием программного пакета Mathsoft MathCAD® и Microsoft Excel®; статистическая обработка и хранение большого числа полученных расчетных и экспериментальных данных выполнены с помощью программы Microsoft Excel®.

Научная новизна

1. Впервые разработана математическая модель для расчетов параметров очага деформации трубы и силовых параметров процесса раскатки грата, что необходимо для создания оптимальной калибровки валков раскатного устройства.

2. Впервые разработана математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов работы устройства раскатки грата в зависимости от скорости движения трубы, что позволяет добиться двукратной раскатки.

3. Установлена зависимость влияния кратности раскатки фата на изменение толщины стенки, механические свойства и качество раскатанного металла трубы.

Практическая ценность работы

1. На основании проведенных исследований и созданной математической модели внедрены новые скоростные режимы устройства раскатки грата в зависимости от скорости движения трубы. Такие режимы позволяют добиться равномерной толщины стенки, твердости и шероховатости раскатанного металла по длине трубы.

2. Внедрена новая калибровка верхнего и нижнего раскатных валков, для трубы 0 33x1,5 мм, позволяющая полностью раскатать грат и в 5 раз уменьшить утонение стенки трубы в зоне, противоположной шву.

3. На основании разработанной математической модели предложены новые калибровки валков для сортамента труб с толщиной стенки 1,2ч-2,5 мм.

4. Разработанные алгоритмы и математические модели могут быть использованы в дальнейшем для более глубокого исследования напряженно-деформированного состояния металла трубы в очаге деформации.

5. Выполнены исследования по подбору материала оправки устройства раскатки грата, в ходе которых выбрана бронза марки БрБ2 с высокими механическими и хорошими антифрикционными свойствами.

6. Результаты работы использованы ОАО МТЗ «ФИЛИТ» при проектировании и изготовлении рабочего инструмента устройства раскатки грата.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных математических моделей подтверждается результатами экспериментальных данных и реализацией в условиях ОАО МТЗ «Филит» новых режимов работы устройства раскатки грата и калибровки рабочего инструмента.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель для расчета геометрических и технологических параметров очага деформации трубы при раскатке грата.

2. Рекомендации по выбору оптимальных скоростных режимов устройства в зависимости от скорости движения трубы в стане, а также их практическое внедрение на действующем оборудовании.

3. Новые режимы раскатки грата и калибровка раскатных валков для основного сортамента труб ТЭСА 16-60 с толщиной стенки 1,2+2,5 мм, позволяющие уменьшить поперечную разностенность трубы.

Апробация работы

Содержание диссертационной работы было изложено в докладах:

1. 1-ая Российская конференция по трубному производству «Трубы России-2004», г. Екатеринбург, март 2004 г.

2. Доклад на межвузовской научно-технической конференции факультета ТИ «Технологическая информатика» Московской государственной академии приборостроения и информатики в 2004 г.

3. Доклад на межвузовской научно-технической конференции факультета ТИ «Технологическая информатика» Московской государственной академии приборостроения и информатики в 2005 г.

4. Доклад на межвузовской научно-технической конференции факультета ТИ «Технологическая информатика» Московского государственного университета приборостроения и информатики в 2006 г.

5. Всероссийская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии» в МАТИ - РГТУ (21-23 ноября 2006 г.).

6. Доклад на межвузовской научно-технической конференции факультета ТИ «Технологическая информатика» Московского государственного университета приборостроения и информатики в 2007 г.

7. Доклад на межвузовской научно-технической конференции факультета ТИ «Технологическая информатика» Московского государственного университета приборостроения и информатики в 2008 г.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, из них 2 статьи в центральных научных рецензируемых журналах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и одного приложения. Работа содержит 151 страницу машинописного текста, 71 рисунок, 22 таблицы, 1 приложение. Список литературы включает 58 наименований печатных работ отечественных и зарубежных авторов.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели работы, отмечена научная и практическая значимость, представлены основные положения научной работы, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены перспективы и тенденции развития производства нержавеющих труб, описаны современные методы достижения высокой чистоты поверхности труб, рассмотрены параметры, влияющие на механические, технологические и антикоррозионные свойства сварного шва. Подробно описаны отечественные и зарубежные устройства для производства труб без внутреннего грата, их недостатки и преимущества. Известные способы удаления грата в большинстве случаев применимы только на трубо-электросварочных станах со сваркой ТВЧ. Несомненный интерес представляют способы удаления грата на трубах малого диаметра, изготовленных

сваркой плавлением. В настоящее время многие гратосниматели не приспособлены для одновременного удаления внутреннего и наружного грата на трубах малого диаметра без дополнительных производственных операций. В первой главе представлены характеристики и преимущества нового устройства раскатки фата (рис. 1), позволяющего раскатывать грат на трубах малого диаметра из коррозионностойких сталей в линии ТЭСА 16-60.

Рис.1. Устройство раскатки внутреннего и наружного грата: 1-рабочая клеть, 2-гидроцилиндр перемещения рабочей клети, 3-гидроцилиндр перемещения верхнего валка, 4-устройство перемещения оправки, 5-бронзовая оправка, 6-гидроцилиндр перемещения оправки, 7-моторедукгор для вращения оправки, 8-шкив для возврата троса, 9-место расположения нижнего валка, 10-станина

Раскатка грата производится при непрерывном движении трубы при рабочем ходе клети 1 в противоположном направлении. В рабочей клети установлены нижний 9 (валки на рис. 1 не показаны) и верхний раскатные валки (см. рис. 2) и два боковых валка, удерживающих трубу от возможного смещения в линии стана. Давление верхнего и нижнего валков (см. рис. 2) гарантируют раскатку грата трубы на оправке. В момент начала воздействия верхнего валка на трубу, рабочая клеть вместе с валком начинает перемещаться против движения трубы с оправкой. Верхний валок совершает вертикальное перемещение с частотой до 40 мин"! под действием гидроцилиндра двойного действия 3, нижний валок в вертикальной плоскости неподвижен, рабочая клеть совершает возвратно-поступательное движение с частотой верхнего валка, до 40 ходов в минуту под действием гидроцилиндра двойного действия 2. Оправка 5 закреплена на металлических стержнях, соединенных с тросом; оправка при возвратном перемещении за счет давления в гидроцилиндре двойного действия 6 совершает поворот с помощью моторедуктора 7 вокруг своей оси, синхронизированном с холостым ходом клети во избежание локального износа. Длина хода рабочей клети 1 не должна превышать прямолинейного участка оправки, равного 250 мм. Изменение частоты ходов рабочей клети ведет к соответствующему изменению скорости ее перемещения по трубе. Гидравлическая система данного устройства питается от двух регу-

лируемых насосов пластинчатого типа. Скорости перемещения регулируются электрическим сигналом, подаваемым на соответствующие дроссели с пульта управления.

Исследование и совершенствование технологии и работы оборудования данного устройства представляет научный и практический интерес и является очень важными и актуальными для ОАО МТЗ «Филит».

Во второй главе представлена методика проведения исследований. На предприятии ОАО МТЗ «Филит» были исследованы геометрические параметры готовой трубы после раскатки грата, в результате чего обнаружена наведенная поперечная разностенность трубы и неравномерность значений толщины стенки, твердости и шероховатости трубы по ее длине. В связи с этим возникла необходимость расчета средних давлений валков на металл трубы, а также в проведении дополнительных исследований их влияния на толщину стенки, механические свойства и чистоту поверхности раскатанного металла. Для определения средних давлений валков на металл трубы был проанализирован очаг деформации металла в раскатном устройстве на примере 0 33 х 1,5 мм. При деформации труба принимает форму овала на оправке из-за устранения зазора между ее внутренней поверхностью и оправкой (радиусы калибров валков больше радиуса трубы). При этом изменяются углы контакта трубы с валками а и Р и боковой радиус Яб (рис. 2). Для определения этих параметров была разработана математическая модель, представляющая собой систему трех уравнений (1) и создана соответствующая программа в системе МаЛвой МаШСАБ® для получения численных результатов.

h = R6

а Р I о cos — + cos — + Re ■

2 2

1 - cos — | + Ru

1 - cos —

<

P = Re ■ a + Rh ■ fi + R6 ■ (2я - a - /3)

(1)

s~{Re-R6)-

lg-

1 + -

tg:

= Re + Rh - h

P=105.24 мм

64 мм

где а и (3 - углы контакта трубы с верхним и нижним валками; Яб - боковой радиус трубы, образованный при овализации трубы во время ее деформации на оправке; Р -периметр трубы после ее выхода из опорно-сварочного узла; Яв и Ян - радиусы калибров верхнего и нижнего валков; Ь - вертикальный размер трубы при ее деформации на оправке,

- диаметр

Рис. 2. Схема очага деформации трубы 0 33x1,5 мм

равная h = don + 2S (рис. 2), где d0n оправки, S - толщина стенки трубы.

Найденные углы контакта необходимы для определения горизонтальной проекции ширины В поверхности контакта трубы как с верхним валком

Ве = 2йвх sin^ (рис. 3), так и с нижним. Для определения длины контакта

была проанализирована схема продольной деформации трубы и найдены уг-

7

lJ

в

лы захвата у, и выхода у2 трубы после раскатки (2). Угол выхода из очага деформации получен с учетом пружинения трубы после раскатки грата. Получены соответствующие проекции углов L и L' (рис. 3), в формуле (3) представлены проекции дуг контакта верхнего валка с трубой.

(. Н-Ы 2\ ( н'-ИПЛ

У к = arceos I 1--——I, Гг = arceos I 1--—-I, (2)

где Н, h/2, Н' - вертикальный размер от оси трубы до ее наружной поверхности, соответственно, до начала раскатки (2Н равна вертикальному размеру трубы при выходе из опорно-сварочного узла), во время раскатки (h = dm + 25) и после раскатки (получена на основе практических замеров).

Le = Rey. sin Y\, L'e = Re xsin/2. (3)

Экспериментально методом недоката и измерения отпечатка валка определена площадь L'

контактной поверхности при раскатке, что j F выхода

позволило определить значения поправочных коэффициентов и внести их в теоретические

формулы (см. рис. 3) определения контактных Т—К р захвата

площадей (4) и (5). Коэффициенты составили: Кв = Fe3 / FeT = 1,10 -1,15, Кн = Fh0 / FnT = 1,05 -í 1,10,

где Fe3, F„3 - площади контакта трубы с Рис. з. Теоретическая

верхним и нижним валками, полученные площадь контакта трубы экспериментально, FeT, Fht - теоретические с валком

площади контакта. Получены формулы определения площадей контакта как для верхнего (4), так и для нижнего валка (5):

Fkh =(F„+FÚ)XK„ =\±В„ XL„ + X-BHxL-HyK„, (5)

где Fkb и Fk„ ~ площади контакта трубы с верхним и нижним валками.

FB и FH - площади контакта захвата трубы верхним и соответственно нижним валками;

F'B w F'H - площади контакта выхода трубы из очага деформации (после раскатки грата) с верхним и соответственно с нижним валками.

Определив усилие раскатки по формуле (6), можно вычислить значения средних давлений верхнего и нижнего валков на металл по формуле (7).

Рр = рг.цХАгд, (6)

где рг.ц - давление в гидроцилиндре, МПа; Ар.ц. - площадь гидроцилиндра, мм2.

Рв = Рр'Ркв, Рн = Pp/FKH . (7)

В диссертации представлена математическая модель расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости движения трубы. Установлено также, что важным фактором повышения качества раскатанной поверхности является кратность раскатки. Для опреде-

ления оптимальной кратности изучена взаимосвязь скоростных и геометрических параметров раскатки:

VTp - скорость сварки (движения трубы), м/мин; пу р г— частота ходов верхнего валка устройства раскатки грата, мин"'; L- длина горизонтального хода устройства раскатки грата, м. В результате была составлена математическая модель и получена зависимость количества ходов верхнего валка пу р г- (мин1) устройства раскатки грата от скорости трубы VTP (м/мин) (8):

лу.РГ.=(0,5 + СК-1))х^-, (8)

где К - коэффициент кратности раскатки грата.

Режимы двукратной и существующей неполной двукратной раскатки грата на примере трубы 0 33 х 1,5 мм, рассчитанные на основе математической модели в программе Microsoft Excel®, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры неполной двукратной и двукратной раскатки грата при L=160 мм, Vjp = 4 м/мин

Вид раскатки Длина хода рабочей клети L, м Скорость движения трубы, Vtp, м/мин Частота ходов пу.р.г., мин"1 Скорость рабочей клети V у.р.г.; м/мин Коэф. кратности раскатки К Длина трубы, раскат. 1 раз, мм Длина трубы, раскат. 2 раза, мм Длина трубы, раскат. 3 раза, мм

Неп. двукратная 0,16 4 34 10,88 1,86 16,47 101,18 -

Двукратная 0,16 4 38 12,16 2 - 107,37 2,1

В случае рассогласования скорости сварки, частоты ходов рабочей клети, средних давлений валков на металл трубы можно добиться не положительного эффекта раскатки, а наоборот, снизить качество шва трубы. Приведенные методики, если использовать их совместно, позволяют избежать таких ошибок и добиться высокого качества труб.

В третьей главе по разработанным ранее математическим моделям представлены исследования работы устройства раскатки грата на примере трубы 0 33 х 1,5 из стали 08X18Н9 с существующими режимами раскатки. Произведены расчеты геометрических параметров очага деформации трубы и соответствующих средних давлений валков на металл трубы для сортамента труб ТЭСА 16-60 с толщиной стенки 1,2+2,5 мм (табл. 2).

Расчеты неизвестных геометрических параметров (R6, а, ß) очага деформации проводились в программе Mathsoft MathCAD®, расчеты площадей контакта и средних давлений валков на металл - в программе Microsoft Excel®. В главе приведены значения толщины стенки и диаметра на примере трубы 0 33 х 1,5 с раскаткой и без раскатки грата. В ходе исследований установлено, что раскатка грата на диаметр готовой трубы не влияет. Толщина стенки измерялась цифровым микрометром МТЦ 0-25 с пределом измерения 0,001 мм. На изменение толщины стенки влияет:

1. Кратность раскатки, зависящая от согласования скорости движения трубы с частотой ходов верхнего валка устройства раскатки грата. На рис. 7а о влиянии неполной двукратной раскатки на толщину стенки свидетельствуют зигзагообразные скачки в областях контакта трубы с верхним и нижним валками (области А и В, см. рис. 7а) по длине трубы. На толщину стенки во внеконтактных областях трубы (см. рис 7а) кратность раскатки не влияет.

2. Неправильно выбранная калибровка раскатных валков и, как следствие, несоответствующие величины средних давлений валков на металл трубы. Об этом свидетельствует возникновение поперечной разностенности трубы. На рис. 7а видно, что значения толщины стенки в областях контакта трубы с верхним и нижним валками значительно отличаются друг от друга. В области А (рис. 7а) грат полностью не раскатался, среднее значение толщины стенки равно 1,523 мм. В области В (рис. 7а) имеется утонение стенки относительно толщины ленты, среднее значение толщины стенки - 1,444 мм.

В данной главе приведены результаты исследований твердости и шероховатости раскатанного металла на образцах, полученных с существующими режимами раскатки грата. Исследования показали, что твердость и шероховатость изменяются циклически по длине трубы. Это также связано с доказанным ранее влиянием неполной двукратной раскатки грата. Были проведены работы по изменению среднего давления верхнего валка на металл трубы путем изменения давления в гидроцилиндре. Исследования показали, что при увеличении среднего давления верхнего валка от 257 до 772 МПа твердость раскатанного металла (рис. 4) увеличивается от 260 до 303 ед НУ, увеличиваются прочностные свойства металла. При этом шероховатость раскатанного металла уменьшается с 0,80 мкм до 0,24 мкм (см. рис. 5), класс чистоты поверхности улучшается с 76 до 96.

Целесообразно было провести дальнейшие эксперименты, связанные с изменением скоростных режимов раскатки грата для достижения равномерной толщины стенки, твердости и шероховатости раскатанного металла по длине трубы. Также целесообразно провести опыты по изменению калибровки валков для достижения равномерной толщины стенки по поперечному сечению трубы. Такие изменения помогут добиться повышения качества труб.

300 280 5 260 Еа 240 220 200

Среднее давление верхнего валка на металл, МПа

Рис. 4. Изменение твердости раскаташого металла сварного шва при увеличении среднего давления верхнего валка от 257 до 772МПа

Таблица 2

Расчетные геометрические и технологические параметры раскатки грата при существующих режимах, рассчитанные по математической модели в программах Mathsoft MathCAD®n Microsoft Excel®

О трубы после выхода из опорно-сварочного узла, мм Толщина ленты фактич. S, мм Диаметр оправки don, мм Углы контакта с верхним и нижним валками, град 1/2 вер- тик. размера трубы при овали-зации, h/2, мм 1/2 вер-тик. размера входа и выхода трубы из очага деформации Углы захвата и выхода трубы, проекции углов для верхнего валка Углы захвата и выхода трубы/проекции углов для нижнего валка Ширина горизонт проекции В, мм Площадь контакта трубы с верхним и нижним валками F, мм S ù! c£ CL Ü О сб О. ai X ^ s fj Ср.давл. валка на металл р, МПа

а Р Н. мм Н', мм ïi, град L, мм Ъ, град L', мм Ti. град L, мм Гг. град L', мм Вв Вн Гв FB' FH F«' Fo6iuB Fo6mH Рв Рн

0 25,3 1,49 21,4 36,38 21,94 12,20 12,65 12,4 8,9 5,90 6,0 4,00 6,43 8,18 4,35 5,53 9,3 6,3 27,85 18,85 26,12 17,66 52,30 46,85 90 865 966

0 28,5 1,49 24,4 41,02 24,70 13,70 14,25 13,85 9,85 6,5 5,26 3,48 7,18 8,90 3,83 4,78 11,7 8,0 38,79 20,79 35,93 19,23 66,73 59,03 90 678 766

030,5 1,49 26,4 38,20 22,80 14,70 15,25 14,85 9,85 6,50 5,26 3,48 7,23 8,87 3,86 4,75 11.7 7,9 38,63 20,71 35,30 18,90 66,46 57,98 90 681 780

0 333 1,49 29,4 34,26 20,42 16,20 16,75 1635 9,85 6,50 5,26 3,48 7,30 8,77 3,90 4,70 11,6 7,8 38,17 20,46 34,36 18,40 58,62 52,75 90 686 802

0 38^ 1,49 34,4 29,45 17,42 18,70 19,25 18,85 9,85 6,50 5,26 3,48 7.44 8,60 4,00 4,60 11,5 7,7 37,77 20,24 33,16 17,75 64,97 54,47 90 696 831

0 40,5 1.49 36,4 27,85 16,44 19,70 20,25 19,85 9,85 6,50 5,26 3,48 7,50 8,55 4,00 4,57 11,45 7,63 37,60 20,15 32,71 17,51 64,67 53,74 90 700 842

0 43,5 1,49 39,4 25,78 15,18 21,20 21,75 21,35 9,85 6,50 5,26 3,48 7,58 8,45 4,05 4,52 11,42 7,58 37,42 20,06 32,10 17,18 64,38 52,72 90 703 858

051,8 1,49 47,4 28,25 16,62 25,20 25,90 25,35 11,09 7,31 5,26 3,48 8,82 9,20 4,18 4,38 14,82 9,83 54,70 26,06 45,37 21,59 90,45 71,65 90 500 631

0 57,9 1,49 53,4 27,16 15.87 28,20 28,95 28,35 11,48 7,56 5,26 3,48 9,37 9,28 4,29 4,27 15,93 10,50 60,79 28,00 48,82 22,46 99,45 76,28 90 455 593

0 60,9 1,49 56,4 25,70 15,00 29,70 30,45 29,85 11.48 7,56 5,26 3,48 9,50 9,15 4,35 4,21 15,86 10,45 60,47 27,86 47,96 22,07 98,93 74,93 90 457 604

Среднее давление верхнего валка на металл, МПа

Рис. 5. Изменение шероховатости раскатанного металла сварного шва при увеличении среднего давления верхнего валка от 257 до 772МПа

В четвертой главе приведены методы повышения качества трубы в линии ТЭСА 16-60, описано преимущество двукратной раскатки грата по сравнению с неполной двукратной, ее влияние на толщину стенки, твердость и шероховатость раскатанного металла трубы. Установлено, что двукратная раскатка уменьшает продольную разностенность, приводит к равномерности механические свойства и чистоту поверхности раскатанного металла по длине трубы. При двукратной раскатке грата толщина стенки выравнивается, но только по длине трубы (рис. 76). Для достижения равномерной толщины стенки в поперечном сечении трубы необходимо изменение калибровки раскатных валков и корректировка средних давлений валков на металл. Для определения наиболее оптимальной калибровки раскатных валков были проведены следующие исследования:

1. Исследовано влияние средних давлений раскатных валков на изменение толщины стенки в областях контакта трубы с валками при существующей калибровке раскатных валков. По результатам построены графики зависимости толщины стенки от среднего давления верхнего и нижнего валков на металл.

2. На графиках методом экстраполяции (см. рис. 6) определены средние давления, необходимые для получения толщины стенки без остатка грата (см. рис. 6) и утонения. Среднее давление верхнего валка на металл составило рв = 934 МПа, среднее давление нижнего валка на металл - рн = 312 МПа. Из проведенных дополнительных экспериментов следует, что среднее давление нижнего валка на металл трубы, при котором не возникает утонения, приблизительно на 2+3 % меньше предела текучести сформованной ленты (аТфл «318 МПа). Также установлено, что для марок сталей, применяемых на ТЭСА 16-60 для раскатки грата (08Х18Н9, 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 08Х18Н10Т1, 08Х12Т, 08Х17Т, 08Х18Т, 08Х17Т1, 08Х18Т1), предел текучести исходной ленты ат приблизительно равен пределу текучести сформованной ленты оТф Л. Таким образом, чтобы не возникало утонения стенки, при изменении марки стали ленты на стане среднее давление нижнего валка на металл трубы должно быть на 2+3 % меньше предела текучести исходной ленты. Среднее давление верхнего валка на металл трубы, необходимое для

12

полной раскатки грата, зависит не только от предела текучести ленты, но и от высоты и ширины грата. На примере трубы 0 33 х 1,5 мм из стали 08X18Н9 выше определено для полной раскатки грата среднее давление рв = 934 МПа, сттф.л. ~ 318 МПа. На 'ГЭСА 16-60 при раскатке грата производят трубы с гратом после сварки высотой 0,3 мм, шириной 2,5 мм. Таким образом коэффициент, который зависит от высоты и ширины грата в рассмотренном примере р 934

равен К1 = = — = 2,94. На практике в зависимости от высоты грата в <тТф я 318

диапазонах 0,1-й),2-Я),3 мм при стабильной ширине 2,1+2,5 мм среднее давление верхнего валка на металл изменяется соответственно рв =591 + 763 + 934, при этом коэффициент К, может изменяться в пределах Л", = 1,86 + 2,40 + 2,94. Таким образом, применяя ленту из другой марки стали, среднее давление верхнего валка на металл трубы будет равно: рв=К1хат, где <тт- предел текучести ленты из новой марки стали.

1,630 -1,610 -

| 1,590 -

jjj 1,570 -

g 1,550 "

¡2 1,530 -§ 1,510 - i

es

1,470 -1,450 - 1 .

' . "

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Среднее давление верхнего валка на металл, МПа

Рис. 6. Экстраполяция толщины стенки в зоне контакта трубы с верхним валком

3. При известных значениях средних давлений валков на металл трубы (рв = 934 МПа, рн = 312 МПа) была решена обратная задача:

а) определены площади контактной поверхности трубы с валками (9):

FKR ~

АГц.х рг ц

Fkh =

Аг[1.х ргм

(9)

Рв Рн

б) в системе MathCAD®, используя математическую модель, вычислены новые значения радиусов валков и углов контакта трубы с валками;

в) в системе MS Excel® проведена проверка новых радиусов и углов на соответствие с ранее рассчитанными средними давлениями валков на металл.

Вышеприведенные методики расчетов определения оптимальных радиусов калибровки и углов раскатки применялись при различных значениях давлений в гидроцилиндре. Установлено, что при давлении в гидроцилиндре 7 МПа получаются наиболее близкие средние давления валков на металл с ранее рассчитанными по графикам экстраполяции (см. табл. 3).

13

Полученные углы контакта трубы с валками и радиусы калибров валков существенно изменились по сравнению с существующей калибровкой валков (см. табл. 3). Спроектированные чертежи верхнего и нижнего валка устройства раскатки грата с измененной калибровкой представлены в приложении 1 настоящей диссертации. Также особое внимание было уделено выбору оправок. При приобретении Московским трубным заводом «Филит» ТЭСА 16-60, поставщиком был засекречен материал оправки. Оправки при прокатке труб испытывают большие нагрузки и должны обладать хорошими антифрикционными и высокими механическими свойствами. В ходе исследований была выбрана бронза марки БрБ2 с высокими механическими свойствами (твердость после процесса «старения» - 380 * 450 НУ), которая может быть использована для изготовления оправок.

Таблица 3

Сравнение расчетов по математической модели при существующей и измененной калибровке валков на примере трубы 0 33 х 1,5 мм

Этапы расчетов Давление в гидроцилиндре, МП а Геометрические и те) шологические параметры процесса раскатки грата

Яв, мм Кн, мм а, град А град мм2 Рк„, мм2 Рв, МПа Рн, МПа

При существ, калибровке 9 19,64 22 34,26 20,42 65,66 56,44 686 802

При изменен, калибровке 7 23,72 18,72 16,27 47,96 37,7 112,9 934 312

После изменения калибровки валков была получена опытная партия труб, проведен статистический анализ толщины стенки. График изменения толщины стенки в поперечном сечении по длине трубы (рис. 7в) свидетельствует о том, что поперечная разностенность трубы уменьшилась. Утонение стенки при существующей калибровке (фирмы поставщика) составляло 0,05 мм, после совершенствования рабочего инструмента значение утонения снизилось до 0,01 мм. На основании полученных результатов, используя вышеизложенную математическую модель и программу, были определены давления в гидроцилиндре и радиусы калибров валков для сортамента труб ТЭСА 16-60 с толщиной стенки в диапазоне 1,2 + 2,5 мм (табл. 4).

Вышеприведенные математические модели и программы позволяют получить трубы, удовлетворяющие требованиям различных потребителей в зависимости от области их применения. В настоящей главе предложены наиболее оптимальные значения средних давлений валков, а также новая калибровка раскатных валков, позволяющие существенно уменьшить разностенность труб и без остатка раскатать грат.

Повышение качества трубы позволяет повысить цену трубы на 5 %. В настоящее время цена одной тонны трубы 0 33x1,5 мм из стали 08Х18Н9 Ц=177570 руб. Проектная цена составит Цп=186448 руб., разница в цене Д=Цп-Ц=8878руб. При годовом производстве (П) труб на ТЭСА 16-60 960 т/год, ожидаемый экономический эффект составит Э=ДхП=8522880 руб/год.

Таблица 4

Геометрические и технологические параметры раскатки грата, позволяющие уменьшить поперечную разностенность труб для сортамента ТЭСА 16-60

Размер трубы, мм Ргц. МПа Fk„ мм2 Fk„, мм2 Якал.в., мм Якал.н., мм Угол а, град Угол Р, град

0 25 7 37,63 112,58 16,87 13,86 23,10 63,42

0 28 7 37,71 112,63 20,38 15,96 18,97 55,12

0 30 7 37,73 112,74 21,70 17,06 17,82 52,08

0 33 7 37,66 112,91 23,72 18,72 16,27 47,96

0 38 7 37,72 112,90 27,10 21,48 14,27 42,57

0 40 7 37,68 112,87 28,44 22,58 13,58 40,80

0 43 7 37,79 112,82 30,45 24,23 12,72 38,44

051 8,5 45,81 136,93 38,27 29,17 11,35 37,01

0 57 9,5 51,14 152,56 42,40 32,34 11,17 37,18

0 60 9,5 51,16 "152^9^ 44,47 34,05 10,66 35,98

7812345678123456781 Номер сечения трубы по длине (через 50 мм)

Рис. 7. Распределение средних значений толщины стенки в поперечном сечении трубы 0 33 х 1,5 мм: а- при неполной двукратной раскатке грата; б - при двукратной раскатке грата; а,б - существующая калибровка (фирмы поставщика) раскатных валков; в - при двукратной раскатке грата и внедренной калибровке раскатных валков

Основные выводы

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Впервые разработана математическая модель для расчетов параметров очага деформации трубы, контактных площадей трубы с валками и силовых параметров процесса раскатки грата. Создана соответствующая программа для получения численных результатов на базе программного обеспечения Mathsoft MathCAD® и Microsoft Excel®.

2. Проведены исследования и по разработанной математической модели, соответствующей программе определены геометрические и силовые параметры раскатки грата труб сортамента ТЭСА 16-60 на существующих режимах устройства раскатки грата.

3. Исследовано влияние среднего давления верхнего валка на металл сварного шва. Установлено, что твердость раскатанного металла и соответственно прочностные характеристики увеличиваются в зависимости от увеличения среднего давления. При изменении среднего давления от 257 до 772 МПа твердость соответственно изменяется от 260 до 303 ед HV, шероховатость раскатанного металла уменьшается с 0,80 мкм до 0,24 мкм, а класс чистоты поверхности увеличивается с 16 на 96.

4. Впервые разработана математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости сварки трубы. Создана соответствующая программа для расчетов конкретных задач на базе Microsoft Excel®. Установлена зависимость частоты ходов верхнего валка устройства раскатки грата (мин'1) от скорости сварки трубы (м/мин).

5. Экспериментально установлено, что в случае несогласованной скорости сварки трубы и частоты ходов верхнего валка устройства раскатки грата наблюдается циклическое изменение толщины стенки, твердости и шероховатости по длине трубы.

В результате проведенных исследований для получения повышенного качества труб внедрены новые скоростные режимы устройства раскатки фата в зависимости от скорости трубы:

- частота ходов верхнего валка устройства раскатки фата в минуту пу р.г.= 38 мин"1 при скорости трубы Vtp ='4 м/мин;

- скорость рабочей клети устройства раскатки фата Vy Р Г = 12,2 м/мин;

- длина хода рабочей клети L = 160 мм.

Такие режимы обеспечивают постоянную двукратную раскатку фата и сохраняют равномерной толщину стенки, твердость и шероховатость раскатанного металла по длине трубы.

6. Проведены исследования по выбору материала оправки, обладающей хорошими антифрикционными и высокими механическими свойствами. В результате исследований выбрана бронза марки БрБ2 (твердость после «старения» - 380-450 H V).

7. На основании математической модели, результатов практических исследований и соответствующих расчетов внедрены изменения в режимах работы устройства раскатки фата для сортамента труб ТЭСА 16-60 с толщиной стенки 1,2-^2,5 мм, спроектированы HOBbte калибровки валков. Такие изменения позволяют добиться минимального утонения стенки (0,01 мм) в зоне контакта трубы с нижним валком по сравнению с ранее имеющимся (0,05 мм), а также без остатка раскатать фат.

8. Повышение качества позволяет .повысить цену трубы на 5 %. Ожидаемый экономический эффект составляет 8522880 руб/год.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях

1. A.B. Малюков, Ю.К. Дозорцев, В.Ф. Клестов, O.A. Еремина. Оптимизация технологического инструмента трубоэлектросварочных станов, Кинга «Достижения в теории и практике трубного производства» под научной редакцией A.A. Богатова, книга составлена на основании собранных материалов 1-й Российски) конференции по трубному производству «Трубы России-2004». Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2004. С. 312-315.

2. O.A. Еремина, A.B. Малюков, В.Д. Дмитриев. Совершенствование производства электросварных труб из коррозионностойких высоколегированных марок стали в условиях ОАО МТЗ «Филит». Сборник научных трудов МГАПИ «Технологические процессы в машино- и приборостроении». М.: МГА11И, 2004. С. 38-43.

3. C.B. Самусев, Н.Г. Пашков, В.Ф. Клестов, А.Б. Ламин, A.B. Малюков, O.A. Еремина. Повышение качества труб нз корргаионпостойких сталей, изготавливаемых на ТЭСА АДС 16-60 в условиях ОАО МТЗ «Филит». Международная научно-практическая конкуренция «Теория и технология процессов пластической деформации - 2004», тезисы докладов, M: MULTIPRINT-МИСиС. 2004. С. 19-20.

4. В .Я. Осадчий, В.Д. Дмитриев, O.A. Еремина, В.Ф. Клестов, A.B. Малюков. Анализ преимуществ и недостатков нового трубоэлектросварочного стана ТЭСА 16-60 на ОАО МТЗ «Филит» Сборник научных трудов МГАПИ «Информатика и технология». М.: МГАПИ, 2005 г. С. 20-27.

5. Ю.И. Абальян, В.Ф. Клестов, O.A. Еремина, A.B. Малюков, А.Б. Ламин, В.Я. Осадчий, В.Д. Дмитриев. Особенности нового трубозяектросварочного агрегата ТЭСА 16-60 Московского трубного завода «Филит». //Бюллетень «Черная металлургия», №5,2005. С. 41-45

6. O.A. Еремина, В.Я. Осадчий, В.Д. Дмитриев. Особенности геометрии очага деформации трубы в устройстве раскатки внутреннего и наружного грата. Сборник научных трудов МГУПИ Часть 1. Посвящается 70-летию МГУПИ По материалам научно-технической конференции факультета ТИ «Информатика и технология». М.: МГУГ1И, 2006. С. 30-36.

7. В.Я. Осадчий, В.Д Дмитриев, O.A. Еремина, A.B. Малюков. Исследование процесса производства электросиарцых труб с раскатанным гратом из ферритных и аустенит-ных марок стали. Материалы Всероссийской научно - технической конференции «Новые материалы и технологии НМТ-2006» в МАТИ - РГТУ (21 - 23 ноября 2006 г.), тезисы докладов,том 1. М.: ИЦМАТИ-РГТУ, 2006. С. 13-14.

8. В.Я. Осадчий, В.Д. Дмитриев, O.A. Еремина Исследование процессов производства труб с раскатанным гратом из коррозионностойких марок стали. Межвузовский сборник. Материалы научно-практической конференции факультета ТИ «Информатика и технология». М.: МГУПИ, 2007. С. 53-58.

9. В.Я. Осадчий, В.Д. Дмитриев, O.A. Еремина, A.B. Малюков. Исследование процесса раскатки грата с целью повышения качества труб из ферритных и аустснитных сталей. //Производство проката, №7,2007. С. 23-28.

ЛР №020418 от 08 октября 1997 г.

Подписано к печати 28.04.2008 г. Формат 60 х 84. 1/16. Объем 1,0п.л. Тираж 100 эю. Заказ № 86.

Московский государственный университет приборостроения и информатики

107996, Москва, ул. Стромынка, 20

Введение.

1 Особенности производства электросварных прямошовных труб из коррозионностойких марок стали.

1.1 Современное состояние и тенденции развития производства прямошовных электросварных труб.

1.1.1 Перспективы развития нержавеющего проката и производства нержавеющих труб.

1.1.2 Перспективы развития рынка нержавеющих труб.

1.1.3 История развития нержавеющих труб на ОАО МТЗ «Филит».

1.2 Основные требования к качеству трубопроводов.

1.3 Механические, технологические и коррозионностойкие свойства сварного шва.

1.4 Пути достижения высокой чистоты поверхности трубы.

1.5 Прецизионные трубы из коррозионностойкой стали с субмикронной чистотой внутренней поверхности трубы.

1.6 Устройства для производства труб без внутреннего грата, их недостатки и преимущества.'.

1.6.1 Удаление внутреннего грата резцом.

1.6.2 Сжигание внутреннего грата в струе кислорода.

1.6.3 Электроэрозионный способ удаление грата.

1.6.4 Деформирование внутреннего грата.

1.6.5 Устройства для предотвращения образования внутреннего грата

1.6.6 Предотвращение появления внутреннего грата при сварке в среде инертных газов.

1.6.7 Зачистка наружного шва после удаления грата.

1.6.8 Характеристики и преимущества раскатки грата на оправке в линии ТЭСА 16-60 итальянской фирмы «Марчегалья».

Выводы по главе.

2 Разработка математических моделей для расчета геометрических и технологических параметров раскатки грата.

2.1 Расчет геометрии очага деформации трубы в устройстве раскатки грата.

2.2 Определение площади контакта трубы с валками.

2.3 Расчет средних давлений валков на металл трубы.

2.4 Математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости трубы.

Выводы по главе.

3 Экспериментальные исследования работы устройства раскатки грата на примере трубы 0 33 х 1,5 мм из стали марки 08Х18Н9 с существующими режимами раскатки грата.

3.1 Расчеты площадей контактной поверхности трубы с валками и средних давлений валков на металл трубы.

3.2 Отличительные особенности геометрии (диаметра и толщины стенки) трубы после процесса сварки и после процесса раскатки грата

3.3 Исследование механических свойств сварного шва трубы 0ЪЪ xl,5 мм, сталь 08Х18Н9 при неполной двукратной раскатке грата.

3.3.1 Исследование твердости сварного шва трубы 0 33 х 1,5 мм при неполной двукратной раскатке грата.

3.3.2 Изменение твердости раскатанного металла в зависимости от изменения давления в гидроцилиндре устройства раскатки грата.

3.4 Исследование качества поверхности сварного шва после процесса раскатки грата на оправке.

3.4.1 Выбор оптимальной марки бронзы для оправки.

3.4.2 Исследование шероховатости сварного шва трубы

0 33 х 1,5 мм с неполной двукратной раскаткой грата.

3.4.3 Исследование шероховатости сварного шва трубы

0 33 х 1,5 мм с неполной двукратной раскаткой в зависимости от изменения давления в гидроцилиндре устройства раскатки грата.

Выводы по главе.

4 Совершенствование технологии раскатки грата для достижения повышенного качества труб.

4.1 Изменение кратности раскатки грата и ее влияние на толщину стенки в областях контакта трубы с валками.

4.2 Изменение калибровки валков и расчет средних давлений раскатных валков на металл трубы для достижения равномерной толщины стенки по ее поперечному сечению после раскатки грата.

4.3 Выбор оптимальной кратности раскатки грата для обеспечения равномерных механических свойств и шероховатости сварного шва по длине трубы.

Выводы по главе.

Электросварные трубы из высоколегированных, в том числе коррози-онностойких сталей, по экономическим показателям могут успешно конкурировать с бесшовными трубами при условии обеспечения высокого качества сварного шва в любом сечении. С целью расширения области применения электросварных труб из легированных сталей, удовлетворения растущей потребности в них промышленности Московским трубным заводом ОАО «Филит» проводятся исследования, направленные на существенное повышение надежности сварного шва, точности размеров и других качественных показателей. Ни одна отрасль современного производства не может успешно развиваться без обеспечения ее трубами необходимого качества и размеров. Химия, добыча нефти и природного газа, их переработка и транспортировка, машиностроение, автомобилестроение, станкостроение, авиация, радиотехника, атомная энергетика, пищевая промышленности, строительство зданий и др. требуют огромного количества труб различного сортамента.

В настоящее время Россия импортирует электросварные высоколегированные прецизионные трубы, особенностью которых являются точные геометрические размеры, высокая чистота внутренней поверхности, идеально раскатанный внутренний грат, отсутствие поверхностных дефектов. Все возрастающие требования к качеству продукции уже не могут быть полностью удовлетворены на трубоэлектросварочных агрегатах (ТЭСА) с традиционным составом оборудования. Потребителями таких труб в первую очередь являются автомобильная, пищевая, химическая и энергетическая промышленность.

С целью производства электросварных труб повышенного качества из коррозионностойких марок стали Московским трубным заводом «Филит» в Италии у фирмы «Марчегалья» был приобретен трубоэлектросварочный агрегат 16-60. Данный агрегат позволяет изготавливать трубы диаметром от 16 до 60 мм и толщиной стенки от 1 до 3 мм из ферритных и аустенитных марок стали как круглого, так и профильного сечения с раскатанным внутренним и наружным гратом. В линии ТЭСА 16-60 установлено устройство раскатки грата, которое появилось в России впервые. Поэтому исследования, направленные на изучение особенностей данного устройства и на повышение качества труб, представляют собой научный и практический интерес и в первую очередь актуальны для пищевой, химической, энергетической и автомобильной промышленности.

Поставлена задача исследования и совершенствования технологии устройства раскатки грата. Для предприятия особо важно было оценить геометрию трубы, в частности толщину стенки после процесса раскатки грата. Проведены исследования геометрических параметров готовой трубы после процесса раскатки грата, в результате которых обнаружена наведенная поперечная разностенность трубы. В связи с этим возникла необходимость расчета средних давлений валков на металл трубы. Проведены исследования толщины стенки, механических свойств и чистоты поверхности раскатанного металла, в результате которых обнаружена неравномерность значений толщины стенки, твердости и шероховатости трубы по ее длине. Для устранения отмеченных недостатков было проведено следующее:

1. Расчет геометрических параметров очага деформации трубы. Для определения неизвестных параметров разработана математическая модель, представляющая собой систему трех уравнений и создана соответствующая программа для получения численных результатов.

2. Предложена методика определения площадей контакта трубы с валками. Экспериментально методом недоката и измерения отпечатка валка определена площадь контактной поверхности при раскатке, что позволило определить значения поправочных коэффициентов. Рассчитаны средние давления валков на металл трубы. Установлено, что среднего давления верхнего валка не достаточно для полной раскатки грата, среднее давление нижнего валка на металл велико, вследствие чего образуется утонение стенки.

3. Предложена методика поиска оптимальных средних давлений валков на металл трубы с учетом графиков и формул экстраполяции. Решена обратная задача и найдены новые радиусы калибров валков. Внедрены изменения в режимах работы устройства раскатки грата для сортамента труб с толщиной стенки 1,2-н2,5 мм и спроектированы новые калибровки валков, что позволяет добиться минимального утонения стенки в зоне контакта трубы с нижним валком, а также без остатка раскатать грат.

4. Установлено, что одним из факторов повышения качества является также кратность раскатки грата, влияющая как на величину толщины стенки, так и на значения твердости и шероховатости раскатанного металла по длине трубы. Разработана математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости трубы, что позволяет добиться двукратной постоянной раскатки, обеспечивающей равномерность толщины стенки, твердости и шероховатости по длине трубы.

5. Разработанные алгоритмы и математические модели могут быть использованы в дальнейшем для более глубокого исследования напряженно-деформированного состояния металла трубы в очаге деформации.

Результаты работы использованы ОАО МТЗ «Филит» при проектировании и изготовлении рабочего инструмента устройства раскатки грата.

В диссертации также выполнены исследования по выбору материала оправки, обладающей хорошими антифрикционными и высокими механическими свойствами. В результате исследований выбрана бронза марки БрБ2 (твердость после «старения» - 380 ч- 450 НУ).

Вышеприведенные пункты представляют собой научную и практическую значимость диссертационной работы.

Работа выполнена на кафедре ТИ-2 «Информационные технологии обработки давлением» в МГУПИ.

Основные выводы и результаты

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Впервые разработана математическая модель для расчетов параметров очага деформации трубы, контактных площадей трубы с валками и силовых параметров процесса раскатки грата. Создана соответствующая программа для получения численных результатов на базе программного обеспечения Mathsoft MathCAD® и Microsoft Excel®.

2. Проведены исследования и по разработанной математической модели, соответствующей программе определены геометрические и силовые параметры раскатки грата труб сортамента ТЭСА 16-60 на существующих режимах устройства раскатки грата.

3. Исследовано влияние среднего давления верхнего валка на металл сварного шва. Установлено, что твердость раскатанного металла и соответственно прочностные характеристики увеличиваются в зависимости от увеличения среднего давления. При изменении среднего давления от 257 до 772 МПа твердость соответственно изменяется от 260 до 303 ед НУ, шероховатость раскатанного металла уменьшается с 0,80 мкм до 0,24 мкм, а класс чистоты поверхности увеличивается с 16 на 96.

4. Впервые разработана математическая модель для расчета оптимальных скоростных режимов устройства раскатки грата в зависимости от скорости сварки трубы. Создана соответствующая программа для расчетов конкретных задач на базе Microsoft Excel®. Установлена зависимость частоты ходов верхнего валка устройства раскатки грата (мин"1) от скорости сварки трубы (м/мин).

5. Экспериментально установлено, что в случае несогласованной скорости сварки трубы и частоты ходов верхнего валка устройства раскатки грата наблюдается циклическое изменение толщины стенки, твердости и шероховатости по длине трубы.

В результате проведенных исследований для получения повышенного качества труб внедрены новые скоростные режимы устройства раскатки грата в зависимости от скорости трубы:

- частота ходов верхнего валка устройства раскатки грата в минуту пУРГ = 38 мин"1 при скорости трубы Утр = 4 м/мин;

- скорость рабочей клети устройства раскатки грата Уу.р.г.= 12,2 м/мин;

- длина хода рабочей клети Ь = 160 мм.

Такие режимы обеспечивают постоянную двукратную раскатку грата и сохраняют равномерной толщину стенки, твердость и шероховатость раскатанного металла по длине трубы.

6. Проведены исследования по выбору материала оправки, обладающей хорошими антифрикционными и высокими механическими свойствами. В результате исследований выбрана бронза марки БрБ2 (твердость после «старения» - 380 - 450 НУ).

7. На основании математической модели, результатов практических исследований и соответствующих расчетов внедрены изменения в режимах работы устройства раскатки грата для сортамента труб ТЭСА 16-60 с толщиной стенки 1,2-^2,5 мм, спроектированы новые калибровки валков. Такие изменения позволяют добиться минимального утонения стенки (0,01 мм) в зоне контакта трубы с нижним валком по сравнению с ранее имеющимся (0,05 мм), а также без остатка раскатать грат.

8. Повышение качества позволяет повысить цену трубы на 5 %. Ожидаемый экономический эффект составляет 8522880 руб/год.

1. А. Маланичев. Нержавеющие перспективы. // Национальная металлургия № 2, 2007. С. 27-33.

2. Ж. Раус. Нержавеющая труба. Сколько? Кому? Зачем? // Национальная металлургия № 4, 2007. С. 37-42.

3. Б.Н. Матвеев, JI.A. Никитина. Современное состояние и перспективы производства труб в России и за рубежом (часть 3). // Производство проката № 2, 2000. С. 39-40.

4. В.К. Афонин, Б.С. Ермаков, E.JI. Лебедев, Е.И. Пряхин. Металлы и сплавы. Справочник. С-Пт.: AHO НПО «Профессионал», AHO НПО «Мир и Семья», 2003. 1066 с.

5. А.П. Грудев. «Теория прокатки». М.: «Металлургия», 1988. 239 с.

6. Г.И. Гуляев, С.Л. Войцеленок. Качество электросварных труб. М: Металлургия, 1978. — 256 с.

7. Э.Ш. Духан. «Трубы из нержавеющей стали». К.: «Техника», 1970.199 с.

8. А.П. Чекмарев, Я.Л. Ваткин. «Основы прокатки труб в круглых калибрах». М.: «Металлургиздат», 1962.-222 с.

9. В.В. Швейкин. Обработка металлов давлением. Выпуск III. М.: «Металлургиздат», 1954, с. 190-202.

10. С.И. Краев. Обработка металлов давлением. Выпуск III. М.: «Металлургиздат», 1954, с. 218-231.

11. Г.И. Гуляев, П.Н. Ившин, И.Н. Ерохин, А.К. Зимин, В.П. Рукобрат-ский, В.А. Юргеленас. Технология непрерывной безоправочной прокатки труб. М.: «Металлургия», 1975 г. 264 с.

12. В.В. Волков, М.А. Костенко, А.Н. Тетиор. Автоматизация трубопрокатных и трубосварочных станов. М.: Металлургия, 1976. 247 с.

13. A.A. Бабаков. М.В. Приданцев. Коррозионностойкие стали и сплавы. М: Металлургия, 1971. С. 129-130.

14. В .Я. Осадчий, A.C. Вавилин, В.Г. Зимовец, А.П. Коликов. Технология и оборудование трубного производства. М: «Интермет Инжиниринг», 2001.-606 с.

15. М.И. Клушин. Резание металлов. М.: Машгиз, 1958. 454 с.

16. В.А. Аршинов, Г.А. Алексеев. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1964. 544 с.

17. И.П. Скрыпник, Б.Е. Черток. Технология металлов. K.M.: Машгиз, 1958.-355 с.

18. П.Т. Емельяненко, A.A. Шевченко, С.И. Борисов. Трубопрокатное и трубосварочное производство. М.: Металлургиздат, 1954. -495 с.

19. И.Н. Потапов, А.П. Коликов, В.Н. Данченко, В.В. Фролочуин. А.Н. Зеленцов, В.В. Горбунов. Технология производства труб. М: Металлургия, 1994.-528 с.

20. Ю.Ф. Шевакин, B.C. Шайкевич. Обработка металлов давлением. М: Металлургия, 1972. С. 211-214.

21. Ал.В. Серебряков, A.A. Богатов, Ан.В. Серебряков, Д.В. Марков (ОАО «ПНТЗ», ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ»). Прецизионные трубы из коррози-онностойкой стали с субмикронной чистотой поверхности канала. // Сталь № 3, 2004 г. С. 42-43.

22. Ан. В. Серебряков, E.JI. Шулин, Ал.В. Серебряков. A.A. Богатов, И.М. Вдоветти (ОАО «ПНТЗ», ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ»). Влияние качества поверхности труб на стойкость против межкристаллитной коррозии. // Сталь № 7, 2004 г. С. 39-40.

23. Р.В. Головкин, Е.М. Кричевский. Производство прямошовных труб на непрерывных трубоэлектросварочных станах. М.: «Металлургия», 1969. — 283 с.

24. А. П. Коликов и др. Машины и агрегаты трубного производства. М.:МИСиС, 1998.-536 с.

25. P.B. Головкин, E.M. Кричевский. Производство прямошовных труб на непрерывных трубоэлектросварочных станах. М.: «Металлургия», 1969. -283 с.

26. А.П. Чекмарев, С.И. Борисов, Ю.М. Матвеев. Технический прогресс в трубном производстве. М.: «Металлургия», 1965. 264 с.

27. И.В. Приходько. Тематический отраслевой сборник № 4. // Производство труб. М.: «Металлургия», 1978. С. 76-80.

28. Д. Шмидт. Стальные трубы Справочник. М.: Металлургия, 1982.535 с.

29. И.М. Павлов, Н.М. Федосов, В.п. Северденко, И.Я., И.Я. Тарнов-ский, Б.Л. Ланге, Я.М. Охрименко. Обработка металлов давлением. М.: Ме-таллургиздат, 1955. 483 с.

30. И.К. Суворов. Обработка металлов давлением. М.: «Высшая школа», 1964.-355 с.

31. И.П. Скрыпник, Б.Е. Черток. Технология металлов. K.M.: Машгиз, 1958.-355 с. С 138-153.

32. П.Т. Емельяненко, A.A. Шевченко, С.И. Борисов. Трубопрокатное и трубосварочное производство. М.: Металлургиздат, 1954. 495 с.

33. Техническое руководство «Линия по производству труб из нержавеющей стали сваркой TIG. Устройство закатывания внутреннего грата» ЗАО ППП «Техноспецсталь» ОАО МТЗ «Филит». Контракт п.М-125/05-02. Saronno-Italy: «Marchegagliya S.p.A.», 2003. 60 с.

34. H.B. Розов. Холодная прокатка стальных труб. М: Металлургия, 1977. С. 18-21.

35. Ю.Ф. Шевакин, Ф.С. Сейдалиев. Станы холодной прокатки труб. М: Металлургия, 1966. С. 7-9.

36. З.А. Кофф, П.М. Соловейчик, В.А. Алешин, М.И. Гриншпун. Холодная прокатка труб. Свердловск: «Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии», 1962 г. 431 с. С. 6-10

37. Ю.И. Абальян, В.Ф. Клестов, О.А. Еремина, А.В. Малюков, А.Б. Ламин, В.Я. Осадчий, В.Д. Дмитриев. Особенности нового трубоэлектросва-рочного агрегата ТЭСА 16-60 Московского трубного завода «Филит». //Бюллетень «Черная металлургия», №55 2005. С. 41-45

38. В.Я. Осадчий, В.Д. Дмитриев, O.A. Еремина, A.B. Малюков. Исследование процесса раскатки грата с целью повышения качества труб из фер-ритных и аустенитных сталей. //Производство проката, №7, 2007. С. 23-28.

39. A.A. Шевченко. Непрерывная прокатка труб. М.: «Металлургиз-дат», 1954. 268 с.

40. Б.С. Ермаков, Е.И. Пряхин, В.К. Афонин, Е.Л. Лебедев. Металлы и сплавы. Справочник. С-Пт.: «Профессионал», 2003. 1066 с.

41. Инструкция по обслуживанию прибора для определения твердости типа ХПО-250. Leipzig DDR: «VEB Werkstofфrüfmaschmenen п. Frizz Hekkert», 1960. 105 с.

42. Измерение твердости алмазной пирамидой (по Виккерсу). ГОСТ 2999-59 Методы испытаний. М: «Издательство комитета стандартов, мер и измерительных приборов», 1970. 5 с.

43. М.В. Сторожев и Е.А. Попов. Теория обработки металлов давлением. М: Машгиз, 1957. С. 128-130.

44. Прутки из бериллиевой бронзы Технические условия. ГОСТ 1583570. М: «Издательство комитета стандартов», 1970. 12 с.

45. Прутки и полосы из сплава Медь-Кобальт-Бериллий МКБ 2,5-0,5. ТУ 48-21-5049-74. М: «Издательство комитета стандартов, 1974. 16 с.

46. Прутки из бериллиевой бронзы. Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. ГОСТ 18175-78. М: «Издательство комитета стандартов, 1978.- 12 с.

47. В. Зисельман, М. Кудин, Ю. Лаврищев (ОАО «Московский завод по производству цветных металлов», ООО «БериллиУМ»). Бериллиевые бронзы: проблемы и перспективы. // MPT, № 1, 2006 5 с.

48. В. Зисельман, О. Толмачев (ОАО «Московский завод по производству цветных металлов», ООО «БериллиУМ»). Низколегированные берил-лиевые бронзы. Свойства, преимущества и применение в автомобилестроении. // MPT, № 1,2006 4 с.

49. А.Г. Косилова. Справочник технолога-машиностроителя, том 1. М: «Машгиз», 1958. С. 29-31,368-370.

50. B.C. Бабкина, М.М. Герасименко. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения. ГОСТ 2789-73. М: «Издательство стандартов», 1990 10 с.

51. B.C. Бабкина, Л.Я. Митрофанова. Шероховатость поверхности. Термины и определения ГОСТ 25142-82. М: «Издательство стандартов», 1982.-20 с.

52. И.Н. Потапов. Теория обработки металлов давлением, теория прессов, ковки, штамповки и прессования. Лабораторный практикум для студентов специальности 0408. М.: МИСиС, 1982. С. 160-164.