автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Развитие и создание нового поколения высокопроизводительных и надежных станов для производства горячекатаных бесшовных труб.

ОУ - 4 3364

ОАО «ЭЛЕКТРОСТАЛЬСКИЙ ЗАВОД ТЯЖЕЛОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ»

На правах рукописи УДК 621.771.065

Кандидат технических паук ТАРТАКСЛЗСКИЙ ИГОРЬ КОНСТАНТИНОВИЧ

РАЗВИТИЕ И СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ И НАДЕЖНЫХ СТАНОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕКАТАНЫХ БЕСШОВНЫХ ТРУБ

Специальность 05.02.13 — Машины, агрегата и процессы (металлургическое

пропзподеттю)

ДИССЕРТАЦИЯ

и пнде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Моекна, 2009г.

I [аучный консультант:

доктор технических наук Ко|емок Владимир Иванович

Официальные оппоненты; доктор технических наук, профессор

Голубчик Рудольф Михаилович

доктор технических паук, профессор Ромапцев Борис Алексеевич

доктор технических паук, профессор Сепднлпеи Фикрат Сепдалиенпч

Ведущее предприятие - ОАО «Сппарскпн трубпып завод»

Защита состоится сентябри 2009г. в Ичасов 30 минут

на заседании диссертационного Сонет Д.520.016.01. по нрпсуждсншо ученой степени доктора технических паук в АХК «Всероссийский научно-исследовательский и ироектпо-конетрукторский институт металлургического машиностроения им. академика А.И. Целикоиа»

Адрес: 109428, Москва, Рязанский проспект, 8а, тел. 730-45-39

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в пнучпо-техппческоп библиотеке АХК «ВНИИМЕТМЛШ».

Диссертация в инде научного доклада разослана _ ¿7. ¿><6 2009г.

Ваш отзыв на автореферат в 1 экз., заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного Совета

С/

Дрозд 13.1:

СОДЕРЖАНИИ

стр.

Васдспне 4

1. Станы попсрсч!Ю-1ИНnonoií прокатки 10

1.1 К динамике главной линии етшкш поперечно-тштопон

ирокагкн 10

1.2 Ui.iGop оишипых параметров глаипоп липни станин поперечпо-пнпювон прокатки с грушюным приводом валков, 13

1.3 Главный привод станов нипсречпо-шшгонои прокатки. 17

1.4 (Ни.ппо-примипшеичип upoumunuii сиш 2(1

1.3 Пысокопроп тводнтп.ныП грибовидный прошивнои стан поперечпо-виптовон прокатки 23

1.6 Особенности конструкции клаен ирошшшых станои 26

1.7 Выходные стороны станов поперечпо-впптовоп

ирокагкн 28

I.K Пходпме стороны станов поперечпо-вшповоп прокатки 33

1.Я.1 I к'рсдннс столы ирошшшых стапои 33

1 .К.2 1 к'рсдипс столы калибровочных и обкатных станов 35

1.4 Питонам конструкция грех нал коиои рабочей клети

стана поиеречно-внпговоп ирокатки 35

1.10 Универсальный стаи ноперечно-вниговоп ирокагкн. 40

1.11 Конструкция калибровочного стана

ноперечио-шнпошж прокатки для Чехии. 42

2. Станы продольной ирокагкн 44

2.1. Новый полунепрерывный трубопрокатный

arpera i' 140 со станом таидсм. 44

2.2 Многоклетьсвые станы продольной прокатки (непрерывные, редукционные, калибровочные), 45

2.3 Редукционные станы. 47 Основные выводы п результаты работы . 49 Список работ 52

РОССИЙСКАЯ

государственная

библиотека 2 009

ниедкийк

Актуальность работы:

В пятидесятые годы Правительством страны была поставлена 'задача по коренному обновлению и расширению трубной промышленности на Оме отечественного оборудования, но-с ущестиу, создания ионии трубпоИ промышленности, так как па действующих трубных заводах эксплуатировалось, в основном, старое оборудование, вывезенное после войны из Германии и купленное за рубежом и тридцатые годы. Объем выпуска труб и их качество не удовлетворяли растущие потребности таких бурно развивающихся отраслей, как энергетика, нефтяная и газовая промышленности, оборонка и гражданское строительство.

К решению этой важной государственной задачи были подключены ведущие отечественные ученые и инженеры, н в первую очередь академик Целиков А.И., профессора Полухпн П.П., Осадчий 13.Я., 'Гетерии П.К., Ромапцев Б.А., конструкторы машиностроительных заводов и научно-исследовательских институтов, а также ведущие производственники трубных заводов.

Однако наибольшая тяжесть выполнения этих задач легла па коллективы Электоростальского завода тяжелого машиностроения и Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-копструкторского института

металлургического машиностроения (ВНМИМБТМАП1а).

Автор диссертации с 1957г. работал в конструкторском отделе Э'ЗТМ, а с 1964г. бессменно — начальником конструкторского бюро станов винтовой прокатки, которое па протяжении более 40 лет' разрабатывало станы горячен прокатки труб, выпускаемых ОЗТМ.

Возглавлял конструкторское бюро, автор диссертации руководил созданием новых высокопроизводительных станов, предложил, обосновал п совместно с коллективом реализовал прогресивпые технические решения.

За последующие годы благодаря этому были спроектированы и пущены ряд агрегатов, в том числе для производства бесшовных труб с современными прошивными п непрерывными станами.

Выпуск труб в СССР возрос во много раз п к восьмидесятым годам достиг 18-19млн.т вгод.

В настоящее время в связи с возрастанием потребности в бесшовных трубах со стороны различных отраслей и в первую очередь неф тяной п газовой промышленности реконструируются практически все трубопрокатные заводы России: Симарский трубный завод (СппТЗ), Севсрскип трубный завод (СТЗ), Таганрогский металлургический завод (ТМЗ), Волжский трубный завод (ВТЗ), Челябинский трубопрокатный завод(ЧТПЗ), - а также трубные заводы Украины.

В связи с этим разработка высокоэффективных конструкций станов (агрегатов) для производства бесшовных труб является актуальной паучио-технической задачеи.

Цель работы:

Целью настоящей работы является создание высокоэффективных (высокопроизводительных н надежных) основных машин трубопрокатных агрегатов для горячен поперечно-винтовой и продольной прокатки на основе новых конструкции и технологических схем.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

1. Предложить, обосновать и разработать конструкции станов поперечно-шштовон прокатки с групповым или индивидуальным приводом валков; рабочими клетями с повышенной устойчивостью к вибрационным динамическим нагрузкам; выходные стороны с осевой выдачей изделий с минимальным вспомогательным временем цикла и высокой надежностью и долговечностью оборудования; шпиндельные устройства для передачи больших моментов в ограниченных габаритах; входные стороны, обеспечивающие устойчивые условия захвата,

2. Предложить п разработать метдпку определения основных параметров главных линии станов поперечно-винтовой прокатки с групповым или индивидуальным приводами валков для повышения производительности, надежности, долговечное 111 оборудования и качества получаемой продукции.

3. Предложить, обосновать и разработать конструкцию грибовидного прошивного стана с дву,чопорными валками и индивидуальным приводом для получения гильз повышенного качества при высокой производительности.

'I. Предложить, обоснован, и разработать высокопроизводительную и падежную базовую конструкцию рабочей клети трехвалкового стана поперечно-шиповой прокатки, которая может применяться как раскатная, прошивная, обкатная и калибровочная и для осуществления эффективных технологических процессов, Клеть должна быть снабжена быстродействующим механизмом смены валков.

5. Предложит!,, обосновать и разработать универсальную трехвалковую клеть стана поперечно-шштовон прокатки для производства труб из легких сплавов, в которой возможна установка как двух, так и трех валков.

6. Для возможности выбора оптимальных конструктивных схем прошивных станов предложит!, п разработать ушшерсальный стан, и котором возможна установка всех тшюн валков и наличие как группового, так и индивидуального привода.

7. Предложить, обосновать и разработать конструкции станов продольной прокатки труб с повышенной нагрузочной способностью и долговечностью оборудования,

Научная новизна работы:

1. Предложена и теоретически обоснована возможность и целесообразность применения индивидуальных приводов валков станов поперечно-винтовой прокатки, Это стабилизирует и оптимизирует очаг деформации из-за ликвидации дважды замкнутой кинематической цепи главного привода, что имеет место при групповом приводе, повышает надежность и долговечность оборудования, снижает издержки эксплуатации и повышает производительность стана.

2. Разработана методика выбора основных параметров главных линий , станов поперечно-винтовой прокатки с групповым или индивидуальным

приводами валков, что позволяет минимизировать динамические нагрузки главной линии стана, уменьшить циклическую неравномерности валков благодаря выравниванию углов перекосов в шарнирах шпинделей с одновременным повышением их работоспособности.

3. Теоретически обоснованы преимущества прошивного стана с двухопорными грибовидными валками и целесообразность его применения ввиду повышения качества труб и производительности агрегата.

4. Созданы новые прогрессивные конструкции станов поперечно-винтовой прокатки с рабочими клетями с повышенной устойчивостью к динамическим нагрузкам вибрационного характера; с высокопроизводительной и надежной выходной стороной с осевой выдачей; со шпиндельными устройствами для передачи больших моментов в ограниченных габаритах. Это достигается за счет применения рабочих клетей с объединенной кассетой-барабаном и откидной крышкой; выходных сторон с перехватом стержня вблизи очага деформации; упорпо-регулпровочпого механизма с горизонтальным откидыванием упорной головки, размещенной в перемещаемой па необходимую величину каретке; шпинделей с расположением упорных подшипников во внутреннем пространстве шпиндельных головок.

5. Для осуществления новых технологических процессов для получения широкого сортамента труб из различных материалов предложено и обосновано создание базовой конструкции трехволковой клещ стана ноперечно-впнтовоп прокатки, которая может быть использована как прошивная, раскатная и обкатная, в которой возможно изменение основных технологических параметров, а также установка как двух, так п трех валков.

6. Для осуществления новых режимов прокатки с повышенными обжатиями обоснованы и созданы новые станы продольной прокатки труб с наклонным приводом, отличающиеся повышенной нагрузочной способностью и долговечностью оборудования.

Практический ценность п рсалнчащш и промышленности:

Теоретические и конструкторские разработки, выполненные автором,

^пользовались и используются и настоящее время в трубопрокатных станах,

тействующих на заводах пашей страны и за рубежом:

- На Челябинском трубопрокатном заводе:

ТПА 140 - норные и отечественной и зарубежной практике грибовидный прошшшой стаи п трехвалкоиый обкатном стан с индивидуальным приводом палкой и осевой выдачей гильз и труб, Рабочие клети с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном.

■ На Волжском трубном заноде:

ТПД 50-200, прошивной стаи с индивидуальным приводом валков, раскатные и калибровочные станы поперечно-винтовой прокатки с групповым приводом и осевой выдачей гильз и труб, калибровочные и непрерывные станы с наклонной установкой двигателей. Рабочие клети прошивного и трехвалкового станов с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном.

- 11а Сшшрском трубном заводе:

ТПА 140, прошивной стан с грибовидными валками и трехвалкошй обкатной стан с индивидуальными приводами валков, полунепрерывный стан продольной прокатки — вес с осевой выдачей гильз и труб, калибровочный стан с рабочими клетями с неразъемным корпусом. Рабочие клети прошивного и трехвалкового станов с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном.

ТПА 80, прошивной стан с групповым приводом валков н осевой выдачей гильз, непрерывный стаи с наклонной установкой двигателей, редукциошю-растяжнон стан.

- 11а Таганрогском п Ссверском трубных заводах рабочая клеть прошивного стана с откидной крышкой п с осевой выдачей гильз.

- В Румынии, ч-д Артрум, г.Слатпна:

ТПД 50-200, ироппншой стаи с индивидуальным приводом валков, раскатные и калибровочные станы иоперечпо-виптовон прокатки с групповым приводом и осевой выдачей гильч п труб, калибровочные и непрерывные станы с наклонной установкой двигателей. Рабочие клети прошивного и трехвалкового станов с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном.

■ П Чехии, Трубная Металлургическая Компания, г.Хомутов :

Двухвалковый калибровочный стан поперечно-винтовой прокатки с индивидуальным приводом валков, рабочие клети с откидной крышкой, объединенной кассетой-барабаном, механизмом быстрой замены линеек (парный образец), входной стороной с косораснодожснпым рольгангом, пыходиоп стороной с осевой выдачей и быстрочаменясмымн проводками.

Основные решения, выносимые па танину:

1. Обоснование возможности и целесообразности применения индивидуального привода нал ко и станок поперечно-винтовой прокатки.

2. Разработка методики определения основных параметров главной лиипп станов поперечпо-пиптовой прокатки.

3. Предложение и обоснование целесообразности создания первого в отечественной и зарубежной практике проиншпого стана с двухопорпыми грибовидными валками с индивидуальным приводом. Особенности конструкции стана.

4. Повое поколение прошивных станов: рабочие клетн, выходные ц входные стороны, главный привод.

5. Конструкция универсального прошивного стана.

6. Новое поколение трехпалковых станов поперечпо-впптовой прокатки н создание базовой конструкции клети.

7. Предложение н обоснование применения первого трехпалкового обкатного стана (ТПА 140 ЧТПЗ).

8. Универсальны» трохвалковый стан поперечно-винтовой прокатки для прокатки высокопрочных легких сплавов.

9. Некоторые особенности конструкции станов продольной прокатки.

Апробации работы:

Материалы диссертации были выставлены, доложены и обсуждены:

1. Доклад на расширенном техническом совете во ¡311ИИМ1:П'МАШе по рассмотрению вариантов конструкции непрерывного стана с наклонной установкой двигателей, 1964]'.

2. Доклад в Минчерметс но рассмотрению реконструкции ТГ1А 140 ЧТПЗ, где был представлен первый грибовидный прошивной стан с двухопорпыми валками и трехвалконып обкатной стаи, 1969г.

3. Государственная премия СССР за работу «Создание и широкое внедрение новых технологических процессов п станов винтовой прокатки для производстна горячекатаных труб», 1972г.

4. Доклад во В НИТИ на расширенном техническом совете по рассмотрению планировки осепрокатпого агрегата, где была предложена рабочая линия трехпалкового стана поперечно-винтовой прокатки (-тлопгатора), выполненная по конструктивной схеме, описанной в работе, i973г.

5. Доклад па кафедре «Прокатное н волочильное производство» в МВТУ нм.Баумапа па тему: «Исследованне и создание базовой конструкции трехвалковон клетн стана цоиеречио-виптоиой прокатки», 1974 г.

6. Доклад па расширенном научно-техническом совете ВТЗ по рассмотрению технического проекта ТПА 50-200, где были представлены все станы, описанные и диссертации, 1980г.

7. Международная выставка и США, г.Клпвленд. На выставке ОАО «Электростальтяжмаш» представил макеты основных машин, в числе

которых были прошивной и трехвалковыц раскатной станы, выполненные по упомянутой выше конструктивной схеме с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном, 1993г.

8. Доклад в Минтяжмаше, посвящепып рассмотрению технического проекта раскатного стана для трубопрокатного агрегата в г.Хомутов, Чехия, 1994г.

9. Доклады па заводе «Петротуб» в Румынии по вопросу реконструкции рабочей линии прошивного стана ТПА 400. 1995, 1996, 1997гг.

10.Доклад па технической конференции в Челябинске в 2003г. на тему: «Оборудование и технология получения гильз па ТПА 500 ЧТПЗ».

11.Доклад в Трубной Металлургической компании (ТМК) на техническом совете по вопросу выбора конструкции прошивного стана для СТЗ, 2004г.

12.Доклад на ОАО «ЭЗТМ» по вопросу выбора рациональной конструкции калибровочного стана, 2005г.

13. Доклад в ТМК па тсхсовсте по рассмотрению конструкции калибровочного стана для ТМЗ, 2005г.

14.Расширенное заседание научно-технического совета ОАО «ЭЗТМ» по рассмотрению доклада па соискание автором ученой степени доктора технических паук г.Электроааль, 2008г.

Публикации по теше диссертации:

Основное содержание работ опубликовано в 92 работах, в т.ч. трех монографиях, 20 научных статьях, 69 ангорских свидетельствах СССР и Iтентах РФ, США, Германии, Швеции, Великобритании и Японии.

1. СТАНЫ НОШСРЕЧЛО-ШШТОВОй ПРОКАЧ КИ

Станы поперечно-винтовой прокатки (винтовой) являются основными машинами трубопрокатных агрегатов (ТПА), определяющими производительность установок и качество труб, получаемых па них. Станы относятся к числу наиболее сложного прокатного оборудования вследствие того, что изделие в процессе прокатки получаст н вращательное (с большой скоростью - более 1000 об/мни), и поступательное движения. Таких процессов нет в других типах станов.

1.1. К динашпсе глапной линии станов ноперечно-ншпчшон прокатки.

Передаточное отношение главной линии станов вин товой прокатки (см. рис. 1,2,3) определяется по формуле

)

где ' 12 - передаточное отношение универсального шпинделя;

>г - передаточное отношение шестеренной клети (при групповом приводе). Из работ автора [3|,[7|,|К|

1 -sin2«! cos ф1.....sin3 í/j(cus /í,sm (/', ■! sin /1,00s«, cos ф1)"

'п™ — ' ..... 1 Í О

«I, COS í<! COS« J

где ш 1,0)2- угловые скорости валка и приводного нала шпинделя, ф| — УГШ| попорота валка,

/7/ = \\i - А.; - угол разворота вилок промежуточного вала шпинделя, X — угол между плоскостями осей одинарных шарниров. Рассмотрим случай: 'и = = аг - а'-Чу = ~ "'21

Пренебрегая потерями, будем считать, что установившийся процесс прокатки происходит с неизменной кинетической чпергней главной линпп, см. рис. 1,2:

, <",2 , (О,1 , пи , О!...,1 Ь = ¡гу + !гу = ',/• -у •

где й)ср - мгновенная средняя скорость, одинаковая для всех звеньев главной линии;

/с7, «=/, + 1г + /, . суммарный динамический момент инерции всех звеньев главной шшш.

Учитывая, что С0\~(0г и

tú-, = «),.,, I----------

• " M >- /а I- /,/з2!

если принять »место истинного закона изменения передаточного отношения í32 гармонический закон с тем же периодом и тон же амплитудой, т.е. по зависимости

i¡2 = 1 -I- В CDS 2r/J| ;

it lf)>ii4v "" /ц,„;„ Я III СХ

где В = ,a"w ь<т, =--, то для ft»2 получим:

2 2 cos и

со 2 =шс;,

1

l + A-2i!?cos2y)| '

h.v

В станах поперечно-впптовон прокатки

COS 2<ff,«i ( , цгл'ому

1CV

fflj =0), = г»,,,i I--— /gasino;cos2p| j,

\ II,» I

Коэффициент неравномерности вращения валов 1 и 2:

_ "'l пищ ~ ("l min _ 'j , ...

<>=<>, = ¿2 =-----=--/tfHSUlH . (2)

'"a/ '<•/■

Угловое ускорение валов 1 и 2:

d т.

'м = '-'г = <"i .

Учитывая, что в станах поперсчпо-шштовоп прокатки

-- --/fsin'lr/), < o,OQ 1, ,,

vу ~чг = ff = «;,.,,г —ßtf sin<*sin 2</j, = a><T,rfsin. (3)

Лг

Максимальное значение дополнительного динамического момента на валу 1:

Л</

« в»,*1 Л -----sill ода = w,.,,'/,(>' _ (4)

Максимальное значение момента па налу 2:

Л'/!Л,ш...... "«'.ч.1'!! -/---вЬилк«-*»,,.1/^. (5)

Таким образом, чем больше и п отношение . тем больше <5 , £,

Мдои ■ Отсюда следует, что момент инерции промежуточного пала Л и угол перекоса в шарнирах нужно выбирать минимальными.

Физика явления состой г в необходимости учета инерционности звеньев привода, и том, что промежуточный вал универсального шпинделя всегда вращается неравномерно и степень воздействия этой неравномерности на ведущий и ведомый пилы тем больше, чем больше момент иперщш

промежу точного нала по отношению к суммарному моменту ппершш главной лшшн стана и чем больше углы перекосов в шарнирах.

Если 'с/' » '.<, то <Ьч), '-'^И , 'ияои^1) •

Таким образом, равенство передаточного отношения единице («|=«2,-|//='1) в главной линии стана поперечно-винтовой прокатки не означает, что валки будут вращаться равномерно. Это условие только необходимое, по недостаточное.

Для того, чтобы валкн вращались равномерно, необходимо еще выполнение условия; /,

-Т— 5111 и/да-»0 ,

/1 сг

но в современной классической схеме станов поперечно-шиповой прокатки, имеющих привод через универсальные шпиндели и изменение углов подачи валков путем поворота барабанов, это условие невыполнимо, так как углы подачи в клетях изменяются, а потому всегда или «г*" •

Таким образом, при наличии привода через универсальные шпиндели нельзя получить вращения валков станов винтовой прокатки без наличия циклической неравномерности, что подтверждено экспериментальными исследованиями на специальном стенде, изготовленном па Э'ЗТМ в 1963г. Именно наличие неравномерности вращения валков во всех станах поперечно-винтовой прокатки, приводимых через универсальные шпиндели, послужило обоснованием предложения для применения впервые индивидуального привода валков в станах поперечно-винтовой прокатки, который ликвидирует главные недостатки группового привода, связанные с двойным замыканием кинематической цепи (через шестеренную клеть и прокатываемый металл). Э то создает статическую неопределенность контура, что может вызвать перераспределение моментов на валках и значительное превышение их по сравнению с расчетными значениями. Применение индивидуального привода повышает надежность и долговечность оборудования, значительно снижает издержки эксплуатации за счет ликвидации сложной шестеренной клети, в известной степени стабилизирует и оптимизирует очаг деформации из-за возможности выравнивания нагрузок на оба валка. Индивидуальный привод также как и групповой не ликвидирует неравномерность вращения валков. Однако, используя выведенные уравнения, можно создать главную линию, имеющую минимальный коэффициент неравномерности вращения валков.

Действительно, при условии 0,1 = 012 = 0. Р| = У'—-Х, = 0

передаточное отношение универсального шарнира ¡|2 будет равно 1, как это видно из формулы I, м таким образом исключается кинематическая составляющая неравномерности вращения валков, что подробно описано автором в работе [7].

Динамическая составляющая коэффициента неравномерности вращения, как это видно из формулы 2, в каждом случае определяется динамическими моментами инерции всех звеньев цепи главной линнн привода и углами перекоса в шарнирах пространственного шпинделя, которые должны

измениться и пределах I; l,i" при изменении углов подачи при оптимальном выборе параметров главной линии стана (см.ниже).

Определим динамический коэффициент неравномерности вращения пал кон грибовидного прошивного стана Т11Л 140 ЧТГ13 при а = 15° и

8 = у- igasinn = 0,8 15° sin 15° = 0,04

Таким образом, окружная скорость валков прошивного стана меняется в •течение оборота н пределах - 4 %, что не вьпываст замеченных осложнений в протекании процесса прошивки, но является сильным аргументом в пользу возможности применения индивидуальной) привода, в котором система автоматического регулирования может создать более низине синхронные изменения окружных скоростей па обоих валках, что п было реализовано в первом грибовидном прошивном стане с индивидуальным приводом валков на ЧТПЗ в 1972году.

1.2. Иыбор основных параметров главной лнвпн станов иопсрсчио-винтовов прокатки с групповым приводит валков.

13 настоящее время выработалась «классическая» схема главной линии станов поперечио-впптовоп прокатки. Она состоит из рабочей клети, универсальных шпинделей, шестеренной клет и, главного шпинделя и двигателя (рис. 1,2).

Особенностями конструкций прежних главных линии станов поперечно-шштовоп прокатки являлось неравенство углов перекосов в шарнирах универсальных шпинделей, а в некоторых случаях даже ассиметричное расположение шпинделей относительно осп прокатки с одновременным неравенством углов в шарнирах. Это приводило к неравенству передаточных отношений всех шпинделей, к увеличению углов перекосов в одном из шарниров, преждевременному выходу его из строя, а также появлению дополнительной неравномерности вращения валков.

В 1964году при анализе конструкции главной линии прошивного стана 'ШЛ 30-102 1ПШ автором было установлено, что углы перекосов в шарнирах шпинделей, расположеиых у клети, были равны 15,5°, а у шестеренной клети — 9°. Шпинделя выходили из строя и часто требовали замены, в т.ч. и по этой причине. 13 связи с этим автором была разработана методика определения основных параметров главной липни станов поперсчпо-внитовой прокатки, которая впервые была реализована при реконструкции прошивного стана ТПА 30-102 ПНТЗ, эксплуатируемого и в настоящее время.

Основными конструктивными параметрами главной линии являются: Dn - диаметр валка в пережиме; <|> - угод подачи; (3 - угол раскатки; 1 - расстояние от геометрического центра рабочей клети до центра шарнира универсального шпинделя, расположенного у шестеренной клети; 7 ' - угол между осыо центров шестеренной клети и плоскостью, проходящей через ось прокатки и ось

изменения угла подачи соответствующего валка; К - радиус окружности центров выходных валов шестеренной клети; СХ|, ехг - углы перекосов в шарнирах универсальных шпинделей; 7,0 - расстояние между осью прокатки и поверхностью валка по липни центров клети; X - угол между плоскостями осей шарниров.

Рис. 1. Главная линия двухвалкового стана иоиеречио-шштовоИ прокатки с групповым приводом: У - клеть рабочим; 2 - шпиндель универсальный; 3 -- шсстсреншш меть; V -муфта главного привода; 5 - онектродчигатель

Рис. 2. Схема главной линии стана ноперечтмшнгомои прокнгки с I руппоиым приводом валков.

Связь между параметрами D„, tp, // /, у ', R, а,, а2, z0 может быть найдена из уелошш равенства углов щ и аъ при выполнении которого достигаются наилучшие динамические характеристики главной линии как вследствие синхронности изменения передаточных отношений левого и правого универсальных шпинделей, так п вследствие того, что равенство углов ai и аг при групповом приводе приводит к уменьшению наибольших абсолютных значений этих углов во всем диапазоне изменения углов подачи [3], [б], [25].

Углы о.) н аг могут быть найдены соответственно как пространственные углы между осью промежуточного вала шпинделя АС, проходящей через точки: //[(/ eos//- /¿„.чтДЫжр; (/ eo.s/i- A'„sin//Jeosq>; (г„ -i- / sin/M- /f„cos/¡)] и

C'KRsiivy; Ц /íeoivy)], н осью валка АО, проходящей через точки;

А и О (0; 0; z0 -I- RJeos//;, И между осью АС валка и осью вала шестеренной клети CD, см. рис. 2:

/Isin фcos//■)■ /icoнфcos// i (.'sin//

COS «, =--L--L-r--------L-

4Л1\П1УСг ; (6)

/f

«15 ir,

V,i'i/¡' > c! ; (7)

COS//, COS«, — COS IP COS П

CDS Л = —......— — ;••• ------------- -

sin a i sin a2 (g)

13 этих формулах:

Л = R sin у' - (I cos ft - R „ sin ft) sin p , ¡3 = L~{! cos ft - 11 „ sin /1) cos (/), С -- Rcosy' - z0 - / sin /J - Rn cos /Í

Из условия cosori ~cosai получим уравнение, связывающее основные параметры главной линии стана шштоиой прокатки в общем случае:

• , „ , Г /. t / Y I f z„ + ¡l„cosp\

»^»гЧ^со«,'-^-) ---Jr ^ ^

Откуда

, (/, + /)(1 /cos// - eos</>)r (r„ + R„ 00.41-/7)lg/l

5111 )' -T (/ я-------------------------

Кфкг/) + шчр ! (10)

,.дС IIIU = lg/J/sin ip t

При ¡i - 0 (бочковпдные прошивные станы, обкатные, станы периодической прокатки, шаропрокатпые):

• . л

suir „..^/^ (п)

По формулам 10,11, выведенным автором [3], [6] выбираются основные параметры главной линии станов ноиерспно-внитовой прокатки. Эти формулы

использованы при создании всех новых станов поперечно-винтовой прокатки в пашей стране и за рубежом (США, Румыния, Узбекистан), что позволило снизить неравномерность вращения валков и повысить надежность и дол го вечность оборудошп i и я.

Главная линия стана попсрсчио-впптовой прокатки с использованием указанных зависимостей запатентована автором в США, ФРГ, Японии, Великобритании, Италии, Швеции ¡24].

Как видно из формул б и 7, в общем случае при заданных параметрах главной липни стана (R„, R, /, I,, //) отношение cosui /cosa2 т.ишеит от z» и qr.

cos a, / cos «2 = J'{K\z„; </>)

т.е. or сортамента прокатываемых изделий и углов подачп. При fl= 0 нетрудно показан., что cosa, /cose, = ./(Г;^ ,.де JC _ фуШ(Ц„я R|b R< h ц ¡j

п не зависит от zn, т.е. от пзмепеппя сортамента прокатываемых изделий. Отсюда следует, что, например, схема прошивного ста и а с бочконндпымп валками (/? = 0) является наиболее универсальной и гибкой, так как с точки зрения оптимальности кинематических параметров меньше всего реагирует па изменение диаметра прокатываемых изделий. Это целесообразно учитывать при создании станов.

Из изложенного можно сделан, следующие выводы:

- Углы перекосов в шарнирах шпинделей должны быть минимальными. Это достигается за счет разворота шестеренной клети при групповом приводе валков на необходимый угол, определяемый формулами 10 nil.

- При индивидуальном приводе валков целесообразно двигатели устанавливать наклонно к горизонту под углом, равным среднему либо наиболее «вероятному» углу подачп. При этом значительно уменьшаются углы перекосов в шарнирах шпинделей. С увеличением угла перекоса в шпинделях также растут нагрузки на детали универсального шарнира, поэтому, исходя нз этих соображений, рабочий угол перекоса в шарнирах шпинделей па практике по нашей рекомендации не допускают более 15°.

-Момент инерции промежуточного вала должен быть минимальным и определяться только его прочностью на кручение. Завышение момента инерции промежуточного вяла за счет увеличенных запасов прочности деталей недопустимо. Целесообразно выполнение вала полым (из трубы).

- Вилки промежуточного вала шпинделя должны бы ть развернуты па угол, равный углу между плоскостями осей одинарных шарниров.

- Расположение всех шпинделей приводов должны быть одинаковыми относительно оси прокаткп.

- Расстояние от геометрического центра клети до центра шарниров универсальных шпинделей у шестеренной клети должно выбираться пз условия, при котором углы перекосов шарниров при изменении углов подачп не должно превышать 1-1,5° от расчетного значения.

Следует заметить, что выведенные зависимости не учитывают влияния упругости звеньев и зазоров в соединениях на степень неравномерности вращения валков в станах иоперечпо-впитовои прокатки.

Однако, динамичность привода, степень неравномерности вращения валков возрастает с увеличением углов перекосов в шарнирах шпинделя, и отношения моментов инерции деталей промежуточного вала шпинделя к суммарному моменту инерции линии независимо от изменения других характеристик главной липни стана, в том числе зазоров в соединениях и упругости отдельных звеньев.

Поэтому одним из главных направлений в проектировании приводов станов понсрсчно-впптовоп прокатки должно быть уменьшение углов перекосов в шарнирах шпинделей и отношения , что и следовало из

формул У - 11,

При этом параметры, заложенные при проектировании главной линии стана, остаются всегда постоянными и не зависят от срока службы оборудования, как, скажем, зазоры в соединениях, а потому являются постоянно действующими, хотя степень их воздействия зависит от зазоров и упругости звеньев. Особенно вредны зазоры в деталях и узлах станов поперечпо-впптоной прокатки ввиду наличия привода через универсальные шпиндели, которые являются источником колебаний стана, а также ввиду динамического воздействия вращающейся трубы па очаг деформации и на оборудование рабочей линии стана.

Поэтому одним из важнейших условий создания падежного и долговечного оборудования станов поперечно-винтовой прокатки является создание конструкции машин, имеющих минимальное количество зазоров за счет уменьшения подвижных соединений в различных узлах и деталях.

Это является одним из главных направлений уменьшения динамических нагрузок в рабочей и, особенно, в главной линии стана поперечно-винтовой прокатки, одним из главных путей создания падежного и долговечного оборудования с высокими функциональными характеристиками.

Минимизация зазоров в главной линии стана может быть достигнута за счет применения рабочих клетей станов поперечно-винтовой прокатки с объединенной кассетой-барабаном, шпиндельных устройств па подшипниках качения, применения индивидуального привода валков, исключающего редукторы и шестеренные клети, имеющие зазоры в зацеплениях и других соединениях, применения шестеренных клетей с косозубым зацеплением при групповом приводе [2], [3], [4], [5], [25], [26], [27], [28].

1.3. Главный привод стпшт иоиеречно-внитовон прокатки.

Привод валков станов иоиеречно-внитовон прокатки может быть как групповым, так и индивидуальным. Большое распространение в старых конструкциях получил групповой привод валков станов поперечно-винтовой прокатки. Малые габариты в плане главной линии стана, гарантированное

соотношение окружных скоростей валкой, простота электрических схем управления электроприводами — преимущество группового привода.

Однако, как указывалось выше, групповому приводу валков присущи и недостатки, связанные главным образом с тем, что двойное замыкание кинематической цепи главного привода (через шестеренную клеть и прокатываемый металл) и создаваемая в результате этого статическая неопределенность контура может вызвать перераспределение моментов на валках и значительное превышение их по сравнению с расчетными значениями. Это приводит к уменьшению долговечности оборудования и к простоям в результате аварийных поломок.

Эксплуатация сложной шестеренной клети: расходы смазочных материалов, систематическая ревизия зацеплешш и иодпшпппков и т. д., -весьма дороги. Значительные потерн энергии в шестеренной клети при групповом приводе, невозможность воздействия на очаг деформации путем изменения соотношений скоростей валков в ряде случаев являются недостатком.

Учитывая эти недостатки группового привода, а также практическую невозможность применения группового привода в грибовидном прошивном стане с двухопорпыми валками с углом раскатки 17° на Ч'ГПЗ, реконструированном в цехе № 2, впервые в отечественной п зарубежной практике для привода валков прошивного стана автором был предложен п разработан с личным участием автора индивидуальный привод, который в настоящее время находит подавляющее распространение в том числе и в бочковндных прошивных станах (например ТПА 50-200 ВТЗ) 1I ], [6], |9], [57].

Привод прошивного стана, с индивидуальным приводом валков состоит из универсальных шпинделей, уравновешивающих устройств, промежуточного вала (рис. 3).

Целый ряд обстоятельств — ограничения диаметрального размера головки шпинделя Дг, что определяется диаметром валка, большое отношение Мм-Юг (это характерно для станов поперечно-винтовой прокатки), динамика неустановившегося процесса прокатки н отсутствие гарантированной закономерности пагружения шпинделей, колебания температуры прокатываемого металла, необходимость обеспечения значительных углов перекоса в одинарных шарнирах (12... 15°) между осями рабочего органа-валка и приводного вала и осью шпинделя соответственно, скрещивающимися в общем случае в пространстве, значительные окружные скорости на наружном диаметре шшкп (свыше 5 м/с), наличие грязи, воды и окалины — предъявляют к конструктивному решению универсального шпинделя главной липни тяжелые, подчас трудно выполнимые требования.

Поэтому создание надежных и долговечных универсальных шпинделей для станов ноперечпо-вннтовой прокатки, допускающих значительные углы перекосов в одинарных шарнирах (до 12° и более), работающих при больших крутящих моментах (до 80 к11м) н угловых скоростях (более 200 об/мпн) п имеющих высокий КПД, представляет собой одну из сложнейших конструкторских задач высокой актуальности.

1'нс. 3. I Ьшшфошса нрошшшого сгапа С грибовидными малками с шщшшдуш/ыим! приводом валков и примыкающим оборудоиапнем Т11Л-М0 Челябинского трубопрокатного завода: 1

— водоох/шждаемын ¡юльганг; 2 — -ищсшпрочщик; 3 — решетки; 4 — передний стоп; 5 — впшлкшштет,; 6 - роль,чтг;7 -■■■ стационарный упор; Л' — решетка; /— входная сторона; //

— рабочая клеть; ///-■-- выходная сторона; 1\' - главный привод; У — передающее ,) 'а п/юйсшво.

Теоретическим обоснованием создания шпинделей третьего поколения явилось установление факта значительных усилии вдоль оси крестовины, что приводило к частым поломкам, особенно упорных подшипников, расположенных па переферип шпиндельных головок и поэтому имеющих сравнительно малые габариты. 13 ноной конструкции, предложенной и разработанной с участием автора, специальные упорные подшниппкн размещены во внутреннем пространстве шарнирных головок между соответствующими радиальными подиишппкамп и имеют значительно большие габариты и долговечность (рис. 4) [36]. Это позволяют упростить конструкцию универсального шарнира и значительно повысить его нагрузочную способность как за счет установки значительно более мощного упорного подшипника, так и за счет увеличения плеча радиального подшипника без увеличения диаметра шарнира шпинделя.

Долговечность предлагаемых шпинделей в б—8 раз выше, чем шпинделей второго поколения, имеющих радиальные подшипники, расположенные между соответствующими упорными. 'Эксплуатация этих шпинделей на самых производительных прошивших станах ТПЛ 30-102 па Первоуральском иовотрубпом заводе и па Никопольском южпотрубпом заводе позволила решить проблемы, связанные с безаварийной работой этих станов и всего агрегата в целом.

Установка шпинделей третьего поколения в главной линии прошивного стана ТПЛ 350 11ЮТЗ, прикатывающего тяжелый сортамент гильз из нержавеющих марок сталей, практически ликвидировала систематические простои оборудования, необходимые для замены старых универсальных шпинделей, так как срок службы новых шпинделей превышал 3 года.

упорные нодшшшпкп Рис. 'I Шпиндель: и - новый; 6 ~ старый

Особенно важно, что высокая надежность и долговечность новой конструкции шпинделей, подтвержденная всеми трубопрокатными заводами страны, сочетается с уменьшением трудоемкости их изготовления в 1,5—1,8 раза по сравнению с ранее выпускаемыми конструкциями (число деталей уменьшилось на 16 единиц).

1.4. Опмтпи-промыниичшып нронипшон стаи.

Одной из центральных задач теории к технологии процесса прошивки является установление влияния на производительность и качество получаемых гильз основных копефукторско-техподогических параметров прошивных станов: размеров валков, углов подачи, углов раскатки, окружных скоростей валков, типа привода. 13 настоящее' время :лн параличры в значительной мере определяются и задаются на основании эмпирических данных и зависимостей, обобщающих некоторый опыт, и не имеют достаточного теоретического обоснования, базирующегося па внутренних закономерностях процесса прошивки, D известной степени это объясняется с одной стороны тем, что большинство исследований но иоперечио-пшпопоп прокатке посвящено изучению кинематики и геометрии процесса, а исследованию сложнейших вопросов, связанных с напряженным состоянием металла при поперечно-вннтовой прокатке, в решении которых заложен ключ к определению основных параметров станов поперечно-вшттовой прокатки, уделяется гораздо меньше внимания, а с другой стороны, отсутствием специального оборудования для проверки теоретических выводов.

13 настоящее время известно три типа валковых прошивных станов - с бочковидпыми, грибовидными и чашевидными валками, различающихся между собой значением угла ракаткн |i=0, [3>0 и [3<0 - соответственно.

Первые два типа станов получили преимущественное распространение как в России, так и за рубежом. Третий тип станов - распространен в меньшей степени.

Для возможности выбора оптимальной схемы прошивного стана применительно к каждому конкретному случаю установки его в различных трубопрокатных агрегатах по инициативе автора в 1967 - 1968 годах предложена и с личным участием разработана и изготовлена па ЭЗТМ конструкция универсального прошивного стана для экспериментальной базы Всссоюзппого научно-исследовательского трубного института (ВМИТИ) (рис. 5,6) [16].

Главной особенностью конструкции рабочей клети универсального прошивного стана является возможность установки в пей бочковидных, грибовидных и чашевидных валков (рис.6), устанавливаемых в кассеты трех типов с углами раскатки соответственно 17° н 7° и без угла раскатки. Клеть с грибовидными валкамп может быть превращена в клеть с чашевидными валками путем разворота барабана па угол 180-2 а, где а—угол подачп.

Главный привод стапа (рис. 5) предназначен для передачи момента и вращения валкам рабочей клети '!, причем привод бочковидных и чашевидных валков размещен па входной стороне 3 стана, а привод грибовидных валков — па выходной стороне 7. Каждый привод состоит из двух электродвигателей 6 постоянного тока, передающих вращение валкам посредством зубчатых муфт, и универсальных шпинделей 2. Особенностью привода бочковидных н чашешщиых валков является установка синхронизирующей шестеренной клети 1, которая позволяет вести процесс прокатки как с механической синхронизацией вращения рабочих валков, что соответствует условиям группового привода, так и без синхронизации при демонтированной синхронизирующей шестерне, что соответствует индивидуальному приводу рабочих валков, Это позволяет, в свою очередь, выявить оптимальные конструктивные решения для получения высококачественных гильз.

Привода спроектированы знкнм образом, что при значениях углов подачи 5-12° и углов 0,7°, 17° углы перекоса в шарнирах шпинделей не превышают 12°, а при наиболее вероятных средних углах подачи 8-12° равны в обоих шарнирах и не превышают 7°, что значительно улучшает динамическую характеристику привода.

Исследования, проведенные па стане с участием автора, показали, что па выбор типа с танов существенное влияние оказывают отношение диаметра заготовки к диаметру гильзы.

Так при ilщ < il,,,,,™ , предпочтение следует отдать стану с грибовидными палками; при il„„ = d,,,,,,,,,., - стану с бочковидпыми валками; dMr > с!,,™.,,., - стану с чашевидными валками,

Физика явления заключается в том, что для получения, например тонкостенных гильз стаи должен работать по тип)' расширителя. Для этого

скорости па выходе из очага деформации должны непрерывно возрастать, увеличивая одновременно результирующие силы трепня, способствующие получению тонкостенных гильз при высокой производительности. В этом случае необходимо применение грибовидного прошивного стана (drar < tlnu.™)-В чашевидном прошивном стане скорость на входе в очаг деформации должна непрерывно уменьшаться и возникающие силы трения осуществляют необходимый «подпор» заготовки в очаге деформации, что и способствует уменьшению диаметра выходящей гильзы. В бочковпдпом прошивном стане равенство заготовки и гильзы может быть объяснено рациональным распределением скоростей в очаге деформации.

Кроме того, па выбор типа прошивного стана влияют материалы заготовок, толщины стенок получаемых гильз, скоростные условия прошивки н т.д.

Рмс.5. Опытио-промышлсввыи ирошмппиП став: I - шестеренная клеть синхронизирующая; 2 - универсальный шпиндель; 3 - входная сторона; 4 - рабочая клеть; 5 - главный привод; 6 - электродвигатель; 7 - выходная сторона.

Создание конструкции универсального прошивного стана решило длительные теоретические споры о выборе оп тимальной конструктивной схемы и заметно усилило интерес специалистов к изучению процесса прошивки па чашевидных п грибовидных валках с двухопорным креплением и, главное, послужило толчком для создания в 1970г. первого отечественного грибовидного прошивного стана с двухопорным креплением валков для 'ГИД 140 ЧТПЗ н в 1980г. - универсального стана с установкой как бочковндных, так и чашевидных валков па ВТЗ. Следует заметить, что в 20081'. 13'1'3 заказал дополнительно к имеющимся еще два комплекта чашевидных валков |3|, |'1|, [25], [12].

11§М№

Рис. 6. Схемы установки и рабочей /аспш различных салкоа: а - бочкопидиых; б - чшисаидных; в - грибовидных

1.5. Выеоконроизиодительпып грибоппдпый пронпшпон стан ноиеречпо-

ипнтошш прока1тки.

Прошивные станы предназначены для получения полон гильзы из сплошной заготовки и входя г в состав различных ТПА (с непрерывным станом, автоматическим станом, трехвалковым раскатным станом и др.). Станы мо1ут быть использованы для получения гильз диаметром 70...450 мм из углеродистых и легированных марок сталей.

Действующие в стране до 60-х годов прошивные станы и основном зарубежных фирм были бочковидпыми (р = 0) с групповым приводом валков и грибовидными (Р = 45") чакже с групповым приводом валков.

Первые отечественные прошивные станы с бочковидпыми валками были спроектированы и изготовлены в конце 50-х годов УРАЛМАШем для ТПА 400 п ТПА 250 (Руставскип и СумгантскпПи мет. заводы) и и конце 60-х годов ЭЗТМ для ТПА 30102 (111ГГЗ п ЮТЗ) п ТПА 140 (ЧТПЗ). Подробное описание этих станов см. [5]. Основными конструктивными особенностями этих станов были:

- Рабочие клети имели станину закрытого тина, в нее устанавливались барабаны, в комертоипую часть которых с зазорами вводились узлы валков с подушками, извлекаемыми при перепалке. 1 йшичпе зазоров предопределяло вибрацию этого ответственного узла под воздействием динамических нагрузок от вращающейся с большой скоростью заготовки, Это сказывалось па качестве гильз и долговечности оборудования. Кроме того, такая конструкция приводила к значительному завышению ее массы и неудобству обслуживания. Заметим, что масса рабочей клети ТПА 400 старой конструкции составляла 420 тонн (см. книгу П.М,Соловейчика «Трубопрокатные агрегаты с автомат станом» 1967, Металлургия стр.30), в то время, как рабочая клеть стана 450 для Северского трубного завода, выполненная по новой схеме имеет массу 250 тони.

- В главных приводах шестеренные клети не были развернуты па угол, обеечевшшющии равенство углов шарниров шпинделей, что вызывало кинематическую неравномерность вращения валкой и дополнительные

динамические нагрузки в главной линии стана.

- Выходная сторона нрошшнюго стана была выполнена с боковой выдачей с канатным перемещением упорного механизма. Сравнительно большое вспомогательное временя цикла, низкая долговечность оборудования, сложность в эксплуатации - недостатки такой конструктивной схемы. Подробности см. ниже.

Рабочие клети грибовидных прошивных ставов старой конструкции (зарубежных фирм), эксплуатируемые па ЧТПЗ и Ижорском заводе и ТПЛ 140, имели консольные валки, нерегулируемые углы подачи, постоянное положение верхней линейки и групповой привод влков. Станы были малопроизводительными и выпускали трубы с низким качеством по наружной поверхности и большой разпостеппостыо. Однако по данным, полученным из литературных источников и данным, полученным па трубопрокатных заводах, брак по наружным н внутренних пленам в установках с этими станами не превышал 0,6%, в то время как брак но наружным и внутренним пленам в установках с ирошшшымп станами с бочковпдиыми валками составлял 2%. О связи с этим в 1967 году автором утверждалось, что направление, принятое при конструировании отечественных прошнвиых станов, заключающееся в повсеместном применении бочковндпых станов, нельзя было считать правильным [3], [10].

Это объясняется тем, что прошившие станы о грибовидными валкамп в технологическом отношении наиболее совершенны, так как возникающее при прошивке напряженное состояние металла благоприятно влияет на качество получаемых гильз. Изложенное следует пз рассмотрения распределения скоростей в очаге деформации бочковндпых и грибовидных станов. Для любой точки, лежащей на поверхности валка (как грибовидного, 'так и бочковндного) и находящейся в некотором сечсппи, удаленном на расстоянии от одного пз торцов валков, можно написать (без учета скольжения)

(12)

где ".«■- окружная скорость валка;

- радиус валка в рассматриваемом сечении; со — угловая скорость валка (без учета скольжения). го,=м;,созср=сойлео5ф ! (13)

где - окружная скорость вращения заготовки;

у - угол подачи.

их^шИх$\п(р ^ (14)

где и, - осевая скорость заготовки;

угловая скорость заготовки в рассматриваемом сечсппи (без учета скольжения).

шх=ш со.ЧФ—, (15)

' .г

где радиус заготовки в рассматриваемом сечсппи.

Из формул 12-15 видно, что в бочковндпом стане окружная скорость валка (г/.,), угловая скорость вращения заготовки ( ) н скорость подачи ( ) возрастают к «пережиму» валков и уменьшаются от «пережима» к выходу гильзы пз валков, а в грибовидном прошивном станс эти параметры все время

нарастают от входа к выходу гильзы из валков, что увеличивает скорость прошивки.

В грибовидном прошивном станс угловая скорость заготовки

Л

непрерывно увеличивается, так как отношение возрастает за счет

соответствующего подбора угла раскаткиР (угол между проекцией оси валка па горизонтальную плоскость п осью прокатки).

Изменения угловой скорости заготовки вдоль очага деформации приводят к скручиванию металла при прошивке. В бочковпдпых станах ввиду того, что угловая скорость заготовки до «нережима» возрастает, а после «пережима» падает, скручивание металла во входном конусе направленно в сторону вращения заготовки, а в выходном - в обратную сторону.

В грибовидных пронппшых станах скручивание металла вдоль всего очага деформации направленно в сторону вращения заготовки и не меняется в процессе прошивки. Таким образом наиболее благоприятное распределение скоростей заготовки вдоль очага деформации наблюдается при прокатке на грибовидном прошивном станс, в котором скорости возрастают вместе с вытяжкой гильзы от входа заготовки в валки к выходу, позволяя увеличить производительность стана. В свою очередь характер распределения скоростей определяет и характер скручивания металла при прошивке, которое также наиболее благоприятно в станах с грибовидными валками, так как направленно в одну сторону, тогда как в бочковпднмх станах заготовка подвергается скручиванию в двух противоположных направлениях.

Изложенное дает основание утверждать, что напряженное состояние металла при прошивке в грибовидном прошивном станс наиболее благоприятно с точки зрения получения качественных гильз при повышении производительности стана п прошивать выеоколоегнроваппые стали.

Учитывая это, по предложению и личному участию автора в 1967 году была разработана конструкция грибовидного прошивного стана, у которого грибовидные (конусные) валки имели две опоры и угол раскатки до 17°. Конструкция стана позволяла регулировать в необходимых пределах углы раскатки и подачи, а механизм верхней лпнейки позволил легко изменять ее положение относительно осп прокатки. Определенно угла раскатки было основано наследующих соображениях. Как видно из формулы 15 необходимым условием «грпбовпдпоетн» стана является непрерывное нарастание катающего радиуса валка па всем протяжении очага деформации. Это условие будет соблюдено, если угол раскатки () > у, как это видно из рнс.бв, стр.23. Угол у — это угол выходного конуса валка прошивного стана. Величина угла у составляет не более 6°. Таким образом для обеспечения «грибовндности» прошивного стана необходимо выполнение условия |3 > б°. Но по чисто конструктивным соображениям угол раскатки [3 < 17° невозможен из-за «палозашш» шпинделей на центрователь выходной стороны стана, как это видно пз рис. 3. В то же время увеличение угла раскатки |3 > 17° приводит к

недопустимому уменьшению подшипников второй опоры валка грибовидного стана [3], [13J.

В 1972 году этот стан был изготовлен и пущен в эксплуатацию впервые в отечественной и зарубежной практике.

Автор принял участие в изучении особенностей технологического процесса прошивки на грибовидном стане с целью совершенствования его конструкции, что было реализовано в грибопидном прошивном стане ТПА 140 СииТЗв 1976 году [12].

Главным результатом этой работы явилось создание новой модели рабочей клети грибовидного прошивного стана, выполненной по конструктивной схеме, обеспечивающей большую устойчивость к динамическим нагрузкам, что было реализовано во всех последующих конструкциях рабочих клетей прошивных станов, см. ниже.

1.6. Особенности конструкции рабочих клетей прошивных станов.

В новых конструкциях рабочих клетей прошивных станов, по предложению автора, реализован одни из главных постулатов теории колебаний, который утверждает, что чем больше масса оборудования и меньше зазоров в соединениях узлов и деталей машины, тем меньше амплитуда ее колебаний иод воздействием вибрационных нагрузок.

Поэтому в конструкции рабочих клетей станов поперечно-винтовой прокатки, в том числе и прошивных, было выработано, по предложению автора, повое направление в их создании, предусматривающее зажатие барабанов вместе с жестко закрепленными на них валками крышкой клети с помощью силовых (эксцентриковых) механизмов. Это решение позволяет полностью и надежно исключить зазоры между станиной, крышкой, валками и барабапамп в процессе прокатки и уменьшить влияние динамических нагрузок вибрационного характера па амплитуду колебаний узла валка и других узлов вследствие значительного увеличения сопротивляющейся колебаниям массы оборудования клети под воздействием вращающейся с большой частотой (до 1000 об/мип) гильзы. В свою очередь, уменьшение вибрации клети позволяет повысить надежность и долговечность узлов и механизмов; улучшить качество получаемых гильз; увеличить частоту вращения валков, что дает возможность поднять производительность стана, улучшить условия захвата и снизит:, расходный коэффициент металла. Главной особенностью конструкции всех двухвалковых рабочих клетей станов поперечно-винтовой прокатки, в том числе и прошивных, является зажатие барабана II с валком 12 откидной крышкой 7 (рис. 7) с помощью эксцентрикового механизма 37 (рис.К) [331. Кроме того в этих клетях возможна установка как бочковпдпых, мак грибовидных и чашевидных валков, как показано на рпс.б, стр.23, что достигается заменой узла барабана с валком. Во всех случаях валки имеют две опоры, расположенные в расточках барабана, что особенно важно для конструкции грибовидного прошивного стана.

2(у

пружина; 3 -крышки; fi -станина; 13 -

hie. 7. I iiOo'iiiii клип, пришишюго стана: / - ураашмешивающев устройство; 2 -у/итнонешивакнцаи ганка; ■/ г.пнитдннн редуктор; 5 - ншна; б - опора; 7 -■у/ектродингатель; У - черничный ртукпшр; 10 - теннестсрня; II - барабан; 12 -рабочий ыиюк; 1-1 - тага; 15 ■ гайка; 16 - чажшишй пиши.

¿¡л

Ш1ЖШ01 линейка; 26 - пнашацшшпдр; 27 - рычаг; 28 - линейка; 29 - линейкодержатель; 30 -нажимной пиши; 31 - гайка; 32 - цилиндрический оно/т; 33 - тяга; 3-1 - траверса; 35 -подпружиненные брусья; 36 - бронюшш планка, 37 — эксцентриковый механизм зажатия крышкой Оарабна с валком,

В сияли с этим в 1973 году, после пуска первого в отечественной и зарубежной практике грибонидпого прошивного стана с двухопорными валками па ЧТПЗ автором было предложено отказаться от прежней конструктивной схемы клети прошивного стана с неразъемной станиной, спроектированной для грибовидного противного стана ТПА 140 ЧТПЗ.

Предложение было принято и с личным участием автора были разработаны новые конструкции рабочих клетей прошивных станов для ТПА 80 и ТПА 140 для СинТЗ, ТПА 50-200 для DT3 и Румынии, ТПА 250 для ТМЗ и для кольцепрокатпого агрегата США [3],

Перевалку, но предложению автора, осуществляют путем извлечения барабанов вместе с неподвижно закрепленными на них валками, что является необходимым условием создания жесткой конструкции клети и уменьшения времени самой перевалки. Также значительно сокращает эту операцию применение быстроразъемных соединений шпинделей с валками рабочей клети предложенных и разработанных с личным участием автора. [55]

В старых конструкциях перевалку осуществляли заменой только узлов валков, что предопределяло наличие зазоров между деталями узла валков и посадочными местами барабанов [ 1], [5], [б], [9], |ЗГ), [32], [33], [46Ц58], |59J, [67].

1.7. Выходные стороны станов ноиеречпо-ииитовои прокатки.

Выходная сторона стана поперечно-винтовой прокатки предназначена для удержания и центрирования стержня с оправкой в процессе прокатки; перемещения стержня е оправкой как вхолостую для регулирования положения оправки в очаге деформации, так и в процессе прокатки; подачи воды высокого давления через стержень к оправке; приема н центрирования трубы (гильзы), выходящей из клети без оправки (длинной) и с длинной оправкой, удерживая ее в процессе прокатки; выброса гильзы или трубы с оправкой (длинной) пли без оправки за пределы рабочей линии стана.

Главным направлением проектирования выходных сторон станов поперечно-винтовой прокатки является уменьшение времени цикла, высокая надежность и долговечность оборудования и возможность осуществления новых технологических процессов.

По способу выброса гильзы за пределы рабочей линии стана выходные стороны станов поперечно-винтовой прокатки, работающие па короткой оправке, различают с боковой и осевой выдачей. За рубежом преимущественное распространение получили станы е боковой выдачей.

При боковой выдаче упорный подшипник вместе с закрепленным в нем стержнем перемещается вдоль оси прокатки, освобождая трубу для выброса с линии стана, и возвращается в исходное положение прокатки.

При прокатке па сменяемой оправке, когда последняя свободно лежит на проводке клети при выбросе трубы, в момент подхода стержня (даже при наличии механизма смены оправки) неизбежны ручные операции и частые потерн времени на установку оправки в очаге деформации.

Работа на несменяемой оирагисе затруднена, так как, с одной стороны, оправку приходится протаскивать через уже подстывшую трубу, что но всегда удается, а с другой, — стойкость оправки падает за счет непрерывного контакта с раскаленным металлом. Кроме того, при прошивке па несменяемых оправках часто появляется брак внутренней поверхности за счет попадания в гильзу инородных тел (продуктов износа при разрушении оправки) во время извлечения из нее стержня с оправкой.

Следует отметить, что при боковой выдаче прокатка полых изделий на «посад» па несменяемой оправке невозможна, так как в этом случае внутренний

диаметр полого изделия меньше наружного диаметра оправки. Это снижает технологические возможности оборудования.

Известные выходные стороны с боковой выдачей гильз имеют большое вспомогательное время цикла, сложны и ненадежны ввиду наличия перемещающихся с большой скоростью масс, плохо поддаются автоматизации.

Нами разработана усовершенствованная конструкция выходной стороны прошивного стана с боковой выдачей гильз, отличающейся стационарным расположением упорно-регулнровочпого механизма, что значительно улучшает функциональные н эксплуатационные характеристики оборудования. Такая выходная сторона спроектирована па ЭЗТМ с участием автора и поставлена в США в 2001г. [86].

Однако и эта выходная сторона с боковой выдачей, несмотря на усовершенствовании, не ликвидирует' основных недостатков этого оборудования, изложенных выше.

В связи с этим была создана конструкция выходной стороны короткооправочпых станов поперечно-винтовой прокатки с осевой выдачей гильз, позволяющая ликвидировать изложенные выше недостатки выходных сторон с боковой выдачей гильз, по имеющая сравнительно большое вспомогательное время цикла. Это обяспялось тем, что в прежних конструкциях выходных сторон прошивных станов с осевой выдачей гильз, стержень перехватывался механизмами, установленными за клетыо (рис.9), при этом гильза останавливалась, что приводило к потере производительности, температуры, увеличивало окалппообразоваипе и ухудшало деформацию на последующих станах. 13 новых конструкциях выходных сторон прошивных станов как только задний конец гильзы выходит из очага деформации стержень перехватывается предложенным автором специальным механизмом, установленным в клети (рис. 10,1 Г) |2|, [40], [91].

Теоретической основой создания новой выходной стороны станов поперечно-винтовой прокатки, в т.ч. и прошивных, с осевой выдачей явилось использование инерционного прохождения гильзы (трубы) за очаг деформации па расстояние S, определяемое по формуле:

1 1 о

где v=l — 1,2 - скорость прокатки,

f = 0,2 — коэффициент трения

1,2] 2-9,8'0,2

■У= i',2' = 370 мм

Рис. 9. Выходная сторопл прошшшого стана: /— центрирующий ролик; 2 — выдающий ролик; .? —

сташтп упорно-регулировочного механиию; 4 — каретка упорио-регуяироиочиогч мехатима;5 ......

проводка; 6, 9 — вертикальные вшы; 7 — упорной головка; Н— хвостовик стержни; 1 (1 —:шмок .5 — ¡цюводка; 6, 9 — вертикальные волы; 7 — упорная головка; 8— хвосшочнк сшс/>жпн; 10 —- юмок

4 1'

Рис. 10. Схема современного прошивного стана с осеиоП нмдпчеП чруо: ) - толкатель, 2 - заготовка, 3 - упор, 4 - емки рабочей клети, 5 -оправкой, О - перехват стержни, 7 - гилыа, 5 - цетпронашель, У - ролики, 10 - упорно-регулировочный мехашпм

Рис. 11 Мсхашпм перехвата стержни: / — шартшр, 2 — рычаги перехвата, 3 — оси качания рычим«, '/ прчачд/м, 3 - ипевмоцилииОр

В современных высокопроизводительных станах поперечно-винтовой прокатки, созданных за последние годы и нашей стране, по предложению автора и с его личным участием разработана осевая выдача которая получила исключительное распространение (ТПЛ 30-102 ПИТЗ и НЮТЗ, ТПА 140 С'ГЗ, Нижпеднепровекого трубопрокатного завода и Ч'ГПЗ, ТПА 50-200 ВТЗ и т. д.).

На станс с осевой выдачей гильз по мере выхода из валков и продвижения гильзы па выходной стороне стана ролики центроватслей раскрываются и освобождают стержень оправки.

Установка перехвата стержня непосредственно у оправки в самой клети, когда рычаги перехвата монтируются в выводной проводке, позволяет на 40...50 % сократит!) вспомогательное время цикла за счет того, что сразу же после окончания процесса прошивки (сигнал — падения производной силы тока в цепи главного привода прошивного стана) гильза по инерции проскакивает зону перехвата (для этого достаточно иметь скорость прошивки

1,2 м/с и расстояние от торца палкой до зоны перехвата 300-400 мм) и в промежутке между валками п задним концом гильзы рычаги перехвата захватывают стержень и сразу же отбрасывается упорная головка, давая проход гильзе, которая со скоростью до 7 м/с без остановки, транспортируется за пределы выходной стороны стана заранее раскрученными и постоянно включенными выдающими роликами, сводимыми только па прокатанную гпльзу. Это решение позволило решить проблему производительности первого отечественного ТПА 30-102 на 111ГГЗ.

Следует отметить, что предложенный автором упорпо-регулнровочпын механизм с откидыванием головки в горизонтальной плоскости и размещением ее в каретке, перемещаемой с помощью винтового механизма но направляющим станины упорно-регулировочного механизма, повысил эксплуатационные и функциональные характеристики оборудования. Такой механизм имеет ряд преимуществ по сравнению с механизмом, откидывающим упорную головку в вертикальной плоскости, так как позволяет осуществлять перемещение оправки со стержнем на любую необходимую величину, что необходимо для осуществления новых технологических процессов [431.

Длительный опыт эксплуатации упорпо-регулпроиочпых механизмов с горизонтальным откидыванием па всех трубопрокатных заводах страны показал их высокую работоспособность, надежность п долговечность.

В выходных сторонах с осевой выдачей реализуются помимо изложенного н следующие преимущества конструктивного и технологического порядка:

- стабильность настройки очага деформации, не требующая сложных п дорогих средств автоматизации. Это объясняется стационарным расположением упорно-регулировочного механизма, в то время как при боковой выдаче необходима точная остановка массивного упорного подшипникового узла стержня оправки, перемещающегося с большой скоростью,

- значительно большая надежность и долговечность основных узлов п механизмов в связи с отсутствием быстроизнашивающихся частей, перемещающегося упорного подшипникового узла с системой подачи воды высокого давления и сложного стационарного механизма его остановки, закрепления в процессе прокатки и регулирования при настройке очага деформации, а также более простая конструкция центрирующих устройств, так как они выполняются на два положения роликов, а при боковой выдаче - па три,

- вспомогательное время цикла па станах с осевой выдачей значительно меньше, чем на станах с боковой выдачей,

- большая универсальность стана, так как главные приводы при осевой выдаче легко располагаются на выходной стороне, что особенно важно для грибовидного прошивного стана,

-возможность быстрого перемещения стержня с оправкой в процессе прокатки для улучшения условий захвата, получение переменных профилен, повышение качества внутренней поверхности изделий, увеличение долговечности длинных оправок. Это достигается за счет установки гндроци-

линдров, связанных с кирсткои упорно-регулировочного механизма [39], [10], [37], [40], [41], [42], [43], [45], [48], [51], [60], [64], 14], [89].

Длительный опыт эксплуатации таких стапов с осевой выдачей на всех трубопрокатных заводах страны показал их несравненные преимущества перед станами с боковой выдачей по основным показателям: производительности и качеству изделии, надежности и долговечности оборудования, уровню и простоте механизации и автоматизации, функциональным характеристикам. Именно наличие выходных сторон с осевой выдачей в большей степени предопределило тот общеизвестный факт, что отечественные прошивные станы в 1,2—1,8 раза по производительности превосходят лучшие зарубежные аналоги.

1.8. Входные стороны сгапов шшсрсчпо-шипчшой прокатки.

Входные стороны станов поперечно-винтовой прокатки предназначены для передачи сплошной или полой заготовки без оправки на передний стол стана, зарядки оправки в гильзу (трубу), совмещения оси заготовки с осыо прокатки, задачи заготовки с оправкой пли без оправки в стаи и удержания ее в процессе прокатки. Конструкции входных сторон определяются типом стана, технологическим процессом прокатки, сортаментом изделий, числом валков рабочей клегп.

Главной част ью входной стороны является передний стол.

Сортамент гпльз и труб по диаметру определяет необходимость регулирования переднего стопа входной стороны но высоте, сортамент но длине и массе — тип задающего устройства, конструкцию механизма подъема желоба. От числа валков клеш зависит конструкция стола в сечении, перпендикулярном оси прокатки, с учетом размещения шпинделей при наличии привода па входной стороне стана.

1.8.1. Передние столы прошивных стапов

Характерной особенностью конструкций передних столов прошивных станов является наличие сплошного желоба и заталкивателя, что вызвано большим разбросом заготовок по длине (1000...4ООО мм) и значительными динамическими нагрузками, возникающими при прокатке от вращения заготовки с большими оборотами (до 1000 об/мни).

Передние столы прошивных станов эксплуатируются в крайне тяжелых условиях. Наличие весьма высокой температуры, большого количества окалины, громадных динамических нагрузок от вращающихся заготовок ставит проектирование передних столов в ряд сложных задач конструирования трубопрокатного оборудования. Причем главнейшим и трудновыполнимым условием здесь является обеспечение надежности п долговечности как деталей и узлов стола, так и прилегающих фундаментов.

Особенностями повой конструкции переднего стола прошивного стана, предложенного п разработанного с участием автора, являются [15], [62]:

установка корпуса желоба, имеющего сферическую поверхность контакта с винтовым подъемником, на поворотной опоре, вынесенной из зоны действия горячих температур, окалины, воды и грязи, вместо гладких плоских направляющих, расположенных в зоне прокачки, что характерно для ранее изготовляемых конструкций [74], наличие для выброса пезахвачеипой заготовки специального механизма, состоящего пз системы приводных рычагов.и звеньев, выполнение механизма регулирования желоба по высоте в виде винтового подъемника, состоящего из двух приводных червячных редукторов, соединенных синхронизирующим валом, закрепленной на плите промежуточной опоры, в которой размещена гайка подъемника и редуктора привода,

выполнение крышки желоба в виде рычагов, служащих одновременно и задержпикамн заготовки ( рис. 12),

размещение между желобом переднего стола и корпусом канатов, позволяющих демпфировать динамические нагрузки, улучшить шумовые характеристики.

Рис. 12. Передиви стол прокатного става: / — корпус; 2 — жалоб; 3 — поворотная крышка; 4 — привод; 5— выбрасыватель; й — пршюд выбрасыаатат; 7— поворотная опора; Я — ось: 9 — вал; 10 — виши винтового механизма подъема корпуса; 11 — передаточный пастил; 12 — заготовка

Перечисленные решения позволили: надежно осуществить механизированное регулирование стола по высоте, что необходимо при широком сортаменте заготовок, ликвидировать тяжелые ручные операции при извлечении пезахваченпых заготовок, снизить вспомогательное время цикла, поднять производительность стана, улучшить эксплуатационные характеристики. Это было невозможно в прежних конструкциях столов с плоскими направляющими, расположенными и зоне действия окалины, воды и высоких температур.

1.8.2. Передние столы калибровочных и обкатных станов

Главной технологической особенностью прокатки на этих станах, определяющими конструкцию входной стороны, являются:

- необходимость обеспечения надежной задачи трубы в валки клети. Это особенно трудно при прокатке тонкостенных труб, когда контактная поверхность невелика. Условия первичного захвата значительно улучшаются, если трубе к моменту подхода к валкам придать вращение.

Подъемный рольганг па входной стороне стана предназначен для задачи трубы в клеть вдоль оси прокатки, одновременно сообщая ей вращательное движение.

Для этого оси роликов, по предложению автора, наклонены к оси прокатки на угол, меньший 90°, что позволяет придать трубе в момент задачи в валки вращательное движение вокруг осп прокатки и - поступательное вдоль этой же осп, что значительно улучшает условия захвата — одну из важнейших характеристик станов поперечно-винтовой прокатки. Внедрено на обкатных станах во всех ТПА 140 СТЗ, Ч'П 13, Украины, Азербайджана и Чехословакии.

Особенностью конструкции входной стороны элонгатора, работающего па длинной оправке, является задача гильзы в стаи таким образом, что торец каретки, соединенной со штоком цилиндра задачи, служит упором для гильзы, а упором для оправки служит шток. Это позволяет сохранить стабильное положение оправки по отпошеппю к гильзе в течение всего процесса задачи в стан [44], [50], [54], [65].

1.9. 1>азов:ш конструкции трехиалковой рабочей клети стана ионеречно-

впитопой прокатки.

Трехиалковыо клети поперечно-винтовой прокатки являются основными машинами трубопрокатных агрегатов, определяющими их производительность и качество труб. Обладая высокими технико-экономическими'показателями (высокая производительность, отсутствие быстроизнашивающихся линеек, лучшие условия захвата, сниженный удельный расход электроэнергии, благоприятная схема напряженного состояния), эти станы получили большое распространение в различных трубопрокатных агрегатах в качестве прошивных, раскатных, обкатных, калибровочных и других станов в России и за рубежом.

Предложенные п разработанные с участием автора впервые в отечественной и зарубежной практике трехиалковыо клети взамен двухвалковых в качестве обкатных получили внедрение па трех ТПА 140: Ч'П 13, Син'ГЗ н 1 Ыжпедпспрпвском трубопрокатном заводе им.К. Лнбкнехта в 1972-1976 годах, - и в настоящее время успешно эксплуатируются (см. табл.)

т,|:п],[у||.

Па осповаипп широкого круга исследовании па оборудовании 41113 и Центрального научпо-исседовагельского института черной металлургии (ЦПИНЧИ'МПТа), проведенных и конце 60-х годов, в которых было и участие

ангора, определились технологические и конструктивные параметры трехналкоиых обкатных станов, на основании которых автором был разработан в 1970 г. эскизный проект1 такого сгана с регулировкой углов подачи в клети и индивидуальным приводом валков, а также совместно с другими специалистами был предложен новый способ получения тонкостенных труб [23], [11].

Автор принял участие и в освоении трехвалкового обкатного стана па ЧТПЗ, что позволило усовершенствовать оборудование и технологический процесс получения качественных труб па первом в мире трехвалковом обкатном стане.

Среди многих результататов, полученных при освоении стана , следует особенно отметить следующее:

Разработана эффективная калибровка инструмента, заключающаяся в том, что угол выходного конуса валка равен углу конусности оправки.

Автором был решен вопрос разработки новой конструкции механизма попорота и стопоренпя барабана трехвалквои клети обкатного стана, позволивший впоследствии значительно сократить время и трудоемкость замены валков при перевалке.

Освоение трехвалкового обкатного стана трубопрокатной установки 140 ЧТПЗ позволило установить, что процесс обкатки протекает при стабильных условиях захвата и установившемся процессе. Поперечная разностепиоеть труб уменьшается, отсутствуют граиениость и раструбы. Возможна прокатка труб при отношении диаметра к толщине стенки 35-40 и полная автоматизация процесса. Путем интенсивного обжатия но стенке достигается хорошая наружная и внутренняя поверхность труб.

Применение трехвалковых обкатных станов решило проблему устойчивого захвата труб, которая постоянно существовала на двухвалковых обкатных станах с групповым приводом валков и нерегулируемыми углами подачи [2], [4], [И], [17], [19], [23].

Таблица 1. Внедрение трёхпалкешых рабочих клстсИ __п различных агрегатах_______

Закш'шк Агрегат Сш Мол. клеш Кол-но Да. а

Всрхнс- ТПЛ '10-80 11ри11||||11|ОП 1 1 30.3.1470

СпллннскиП

ист.завод

..„".— ________ Раскаикш 2 1 ЗО.Л.1Ч71)

ЧТПЗ ТПЛ МО СШканюи 2 1 30.0,1472

Сни'Гэ ТПЛ |.ш ОГжи'шиП 3 2 30.4.1475

3-я им ТПЛ МО ОГжашоН 3 2 .10.4.1975

КЛибкист

111ггз РаскашоП <1 1 30.5.147:1

В'ГЗ Риски пюП 5 .1 7.0.7.1474

'1 30.«. 1480

КШШОРШЮ'ШМН б '1 ЯТМ.19Ш)

Раека I моГ| 5 1 30,10.191.9

3-я им. ТНЛ200 Эасшгаюр 5 1 10.7.1477

КЛиПкнсхш

С.1'1> 3-я Лртрум ТПЛ200 РаакипоП КалиПриничнмП 5 Й 1 1 Й1.м........

В 70-е годы также был пущен п эксплуатацию первый в отечественной практике трехвалковый прошивной стан для прокатки титановых сплавов, предложенный и разработанный с участием автора по заданию Всесоюзного института легких сплавов (ВИЛСа), поставлен на Всрхне-Салдннский металлургический завод в 1970г. (см. таблицу 1).

Ma ВТЗ в 1970-80гг для ТНЛ 50-200 поставлено 1G трехвалковых клетеп, используемых в качестве раскатных и калибровочных. Следует особенно отметить, что в ТГ1А 50-200 ВТЗ в горячей части по нашему предложению применены две линии трехвалковых раскатных станов, что не принято в мировой практике, и было весьма отрицательно принято оппонентами. Практика опровергла опасения [1].

На базе анализа и обобщения отечественных и зарубежных конструкций, а также теоретического и экспериментального исследования трехвалковых клетей, по предложению и с личным участием автора, создана базовая конструкция трехвалковой рабочей клети, которая положила начало новому направлению в конструировании трехвалковых станов поперечно-винтовой прокатки [1], [34], [91].

Клеть отличается от известных конструкции наличием объединенной кассеты-барабана п станины с откидной крышкой, что уменьшает амплитуду колебаний узла валков, неподвижно закрепленных па массивных барабанах и таким образом повышает устойчивость к вибрационным динамическим нагрузкам. В результате этого повышается производительность, жесткость, надежность, долговечность клети и качество получаемых труб. Клеть позволяет также осуществлять различные технологические процессы, в том числе и для производства тонкостенных труб, путем изменения углов подачи и раствора валков в процессе прокатки. Кроме того, достоинством клети является возможность быстрой и удобной замены валкой (перевалки) с помощью специального механизма [66].

В этом механизме, в отличие от- прежних конструкций, исключена шарнирная связь механизма поворота с барабаном-валком. В сочетании с новым механизмом откидывания крышки па 180° (в прежних конструкциях откидывание производилось только на 110°), это решило проблему замены валков трехвалковых станов поперечно-винтовой прокатки (рис. 13,14,16). Указанные особенности позволили удовлетворить всем требованиям, предъявляемым к современным рабочим клетям с учетом перспективы развития оборудования и процессов винтовой прокатки, а также определили высокую эффективность оборудования. К их числу относятся:

-возможность широкого изменения с высокой точностью и большими скоростями углов подачи и раствора валков как вхолостую, так п в процессе прокатки при минимальных маховых моментах перемещаемых масс, что необходимо для получения широкого сортамента качественных труб при высокой производительности,

• •надежность п долговечность основных узлов, удобство обслуживания, высокие эксплуатационные качеств,

- простота и удобство настройки очага деформации, куда входит установка необходимого раствора валков, углов подачи, совмещение калибров,

- высокая жесткость конструкции, малая податливость калибра, что необходимо для интенсификации процесса прокатки и получения точных труб,

- минимальное искажение очага деформации при изменении углов подачи, благодаря тому, что поворот барабана с валком осуществляется вокруг оси, проходящей через пережим валка. Это необходимо для повышения качества выпускаемых труб и уменьшения отходов,

- возможность использования для осуществления различных технологических процессов: прошивки, раскатки, элопгироваппя, калибровки, обкатки,

- возможность быстрой и удобной замены узла валков при перевалках.

Перевалки валков в современных трубопрокатных агрега тах с трехнплковымн

раскатными станами производятся часто (иногда несколько раз в сутки) в связи с частой сменой сортамента, а также износа гребня па калибровочной части валка. Поэтому решение вопроса быстрой замены валков связано с повышением производительности и качества труб всего агрегата.

Рис.13. Рабочая клеть трехвалковото спит воперочио-шштоиоп прокатки: I —ашишпа, 2- -крышки, 15 — двигатель, 21 - 23 — г.ндроциттдры.

Созданная новая базовая конструкция рабочей клеш трехналкового стана поперечно-винтовой прокатки позволяет осуществлять процесс перевалки в линии стана с минимальными по сравнению с известными способами затратами времени и тяжелого физического труда.

— ограничшнет,, 31, 32 — плунжерные гндрощичтдры, 33. 34 — нипривтащие.

черничные колеса, 14 ~ че/кшк, 16 iwi,u 17 - типа, Щ - корпус г.ийроцтипдра, 19 - шток, 20 - регулировочные гш'/ки.

Это достигается, по предложению п разработке автора, путем откидывания крышки вокруг двух центров от одного гидроцилиндра на 180° (рис, 16) без применения крановых средств. Такой способ перевалки позволяет сократить вспомогательные площади и оборудование для специального стенда, а также уменьшить грузоподъемность крановых средств, особенно при создании крупных агрегатов [63].

барабан; II - рабочие валки; 12 - гийрацимшдр откидывания крышки

В конструкции описанной рабочей клети трехвалкового стана поперечно-винтовой прокатки ликвидированы практически все недостатки распространенной ранее клети с поворотной шайбой, усиленно рекламируемой зарубежными фирмами (сгап Трапсвал п т.д.), и не случайно в настоящее время они заменяются клетями нашего т ина. (Подробности см. В II], [2], [7|,[34|, [47], [61], [63], [91])

1.10. Универсальный стан понеречпо-впптоноп прокат теп.

Стаи предназначен для получения труб и прутков из широкого сортамента легких сплавов.

Основными особенностями стана, предложенного и разработанного с личным участием автора, являются: возможность установки в его клети (рис. 17,18) как двух, так и трех валков. Это достигается путем специального исполнения станины клети, которое позволяет с минимальным временем (не более 2 ч) перейти от двухвалковой схемы клети к трехвалковой, и наоборот, а также наличием индивидуального привода валков, возможности установки в

клети как двухонорпых валкоп, так и консольных с большим углом раскатки (45...50°). Это достигается заменой барабанов с двухопорньтми валками на барабаны с консольными вапкамн, при этом валки оборудованы передачами, позволяющими от одного и того же привода осуществить вращение как двухопориых, так и консольных валков. Наличие последних позволяет прокатывать трубы с 1УБ>20.

1Ш.ЧКН, 17 — первый линепкоде/хисшпеяь, 20 — второй ттеикодержатепъ.

Рис. IX. Универсальная трехшшкоппл клеть стана иоперсчио-шштопой прокатки (установка

трех палкой): I.....основание станины, 12 - - тнм, 13 -вшнн, ¡<1 — механизм разворота на

угол подачи, 15......дополнительные гнечда, ¡6 —механизм перемещения линейкодержапш.чи,

лрншндр, /У — нажимное устройство.

На стане возможны прошивка заготовок п получение гнльз, раскатка гильз па короткой и длинной удерживаемой оправке, прокатка прутков с большими степенями обжатия. Эти особенности стана позволяют прокатывать на нем широкий сортамент изделий, многие из которых невозможно получить другими способами с такой степенью эффективности. Это подтверждено исследованиями, проведенными Пановым С.А. и описанными в автореферате его докторской диссертации. Созданием стана закончились все споры трубников о выборе 'типа стана (двух или трехвалкового) для прокатки труб и сплошных изделий широкого сортамента из различных труднодеформпруемых твердых легких сплавов [52], [53].

1.11. Конструкции калибровочного стана нопсрсчпо-внитовоп прокат ки дли Чехии.

Стан устанавливается в агрегате Асселя трубопрокатного завода в г. Хомутове. Особснностыо стана является возможность прокатки на нем труб диаметром 46... 168 мм с высокой производительностью и точностью (0,5 мм па диаметр). В конструкции стана нашли отражение последние достижения I! области создания станов поперечно-винтовой прокатки, в которых есть и личное участие автора:

-жесткая конструкция клети с механизированной сменой линеек; откидная крышка, механизация п автоматизация всех настроечных операций,

- индивидуальный привод валков, позволяющий регулировать скорость прокатки, в том числе и для улучшения условий захвата,

- применение косорасположенного рольганга и закрытого желоба па входной стороне стана, что стабилизирует процесс захвата заготовок,

- вращающиеся проводки па выходной стороне стана,

- двухпозиционная выходная сторона стана, позволяющая в течение нескольких минут заменя ть проводки. Замена проводок особенно важна при прокатке труб малого диаметра во избежание значительных вибраций прп прокатке и, как следствие, потери точности трубы [33], [35], [38], [67], [87].

Таким образом, основными направлениями проектирования станов поперечно-винтовой прокатки, которые были выдвинуты автором, поддержаны спсциалнстамп-трубиикамп и реализованы с 60-х годов и по настоящее время явились:

- замена бочковпдпых прошивных станов с групповым приводом грибовидными прошивными станами с двухопорнымп валками и индивидуальным приводом,

- выбор оптимальных параметров главных линий стана с групповым п индивидуальным приводом,

- создание принципиально новых конструкций рабочих клетей с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном с повышенной устойчивостью к динамическим нагрузкам вибрационного характера,

- применение осевой выдачи изделий с перехватом стержня в очаге деформации,

- повсеместное применение индивидуальных приводов в главных линиях станов (прошивных, обкатных),

- применение трехвалковых обкатных станов,

- создание передних столов, гарантирующих устойчивые условия захвата (косой рольганг, надежная регулировка по высоте).

Это позволило создать станы с высокими функциональными и эксплуатационными характеристиками и осуществлять эффективные •технологические процессы, которые используются взаимно и для получения другой продукции (коротких -тел вращения, периодических профилей, труб из алюминиевых сплавов) [1]...[19], [20], [27]...[30], [35], [75]...[85], [91], [92].

<П

2. СТЛПЫ ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ

2.1. Новый полунепрерывный трубопрокатный агрегат МО со станом

тандем.

13 настоящее время большую часть бесшовных труб в России н за рубежом получают па уст ановках с автоматическими станами, ч то объясняется их большой маневренностью и сравнительно низкой себестоимостью продукции.

Однако трубопрокатным агрегатам с автоматстапами присущ ряд существенных недостатков, главными из которых являются низкая производительность, благодаря наличии) непрерываемых вспомогательных операций из-за возвратно-поступательного движения труб и невозможность значительных обжатий по стенке, вследствие того, что оба прохода (черновой и чистовой) производятся в одном калибре и обжатпе при втором проходе осуществляется только за счет замены оправки. Это, в свою очередь, ограничивает наибольшие отношения диаметра к толщине стенки получаемых труб. Возвратно-поступательное движение труб при прокатке приводит к тому, что более 70% рабочего времени затрачивается па вспомогательные операции и возврат труб па переднюю сторону стана. Последнее вызывает необходимость применения клипового механизма для регулировки положения верхнего валка п замены оправок между проходами. Клиповые механизмы с пневматическим приводом не обеспечивает стабильного положения рабочих валков. 11опыткп их модернизации (замена пневматического привода электрическим, изменение формы клипа) положительных результатов не дали. Кроме того, рабочие клети автоматических станов для уменьшения потерь времени па перевалки имеют' многоручьевые валки длиной до 1,8 м. 13 процессе прокатки эти валки получают прогиб.

Для устранения этих специфических недостатков прокатки труб на короткой оправке по нашему предложению и с участием автора разработаны конструкции основных деформирующих металл машин и в 1976 году па Ннжпсдпепровском трубопрокатном заводе и Снпарском трубном заводе введен в эксплуатацию полунепрерывный трубопрокатный агрегат' 140 со станом тандем, созданный совместными усилиями ВПИММПТМЛШа, ЭЗ'ГМ, 13НИТИ, Московского института стали и сплавов (ММСпСа), Всесоюзного заочного машиностроительного института (ВЗМИ), Украинского государственного института по проектированию металлургических заводов (Укргнпромеза) и другими организациями и предназначенный для производства труб нефтяного сортамента и катаных тонкостенных труб диаметром 42-146 мм с толщиной стенки 3,25-11 мм пз углеродистых и легированных сталей. Все деформирующие металл машины были спроектированы с личным участием автора, в том числе и с внедрением изобретении автора [73].

Исключение возвратно-поступательного движения труб между проходами путем установки двух клетей и осевая выдача труб с выходной стороны пз

клетей создакл' благоприятные температурные условия прокатки. В сочетании с высокой жесткостью клетей и рациональной формой чернового и чистового проходов это позволяет' пе только повысить точность стопки и качество поверхности труб, по и увеличить их длину до 14-15 м. Это также кардинальным образом решает вопросы эффективной реализации возможностей высокопроизводительных станов винтовой прокатки в агрегатах с автоматстанамп.

Па этом агрегате впервые в мировой практике была применена новая технологическая схема, предусматривающая замену традиционного мпогоручьевого автоматстапа двумя одноручьевымн станами продольной прокатки с осевой выдачей труб, применение грибовидного прошивного стана с диухоиориымп валками и 3-валкопого обкатного стана.

Таким образом, применение па ТПД 140 дпухклетьевого стана продольной прокатки, грибовидного прошивного стана и 3-х валкового обкатного стана с осевой выдачей позволило принципиально изменить технологическую схему агрегата, повысить качество продукции и производительность агрегата нового типа - полунепрерывного трубопрокатного агрегата для прокатки труб на короткой оправке со станом тандем [2|, 13], |<>|, [71, [9], [10]. [13|, [161, [18], [31], [36], [40], [73].

2.2. Миопжжгп.епыс станы продольной прока тки (непрерывные, редукционные, калибровочные).

Непрерывный стаи осуществляет процесс прокатки наиболее прогрессивным и перспективным способом. Для этих агрегатов характерны непрерывность н поточность производства, высокая степень механизации п автоматизации, лучшее качество труб в сравнении с другими способами производства.

Трубопрокатные агрегаты с непрерывным станом позволяют повышать скорости прокатки при малой длительности вспомогательных операции и большие деформации металла, используя для этой цели толстостепные гильзы, что повышает' производительность всего комплекса ТПА.

Преимущество непрерывной прокатки заключается также в возможности получения тонкостенных труб большой длины и более высокого качества (без рисок, царапни, с меньшей поперечной и продольной разностенностыо). Благодаря большой длине труб более эффективно используются редукциоино-растяжпыс станы.

Важными конструктивными особенностями многоклетьевых станов продольной прокатки для производства высококачественных труб широкого сортамента, подтвержденные изобретениями и патентами, определили их высокие функциональные характеристики и эксплуатационные качества, надежность и долговечность оборудования, а также укрепили приоритет России в создании таких трубопрокатных станов.

Вот некоторые пз них:

- предложена и разработана автором оригинальная схема главной линии стана с расположением двигателей под углом 45" к горизонту, который позволил исключить конические передачи из привода и передавать крутящие моменты, величины которых были недостижимы в других конструкциях таких станов в пашен стране и за рубежом (рис.19) [2IJ, [68|, что дало возможнос ть:

- сократить простои оборудования, которые в свое время па действующем ТЛА 30-102 ППТЗ достигали 15-18 суток в году, где в главном приводе были конические передачи,

- ликвидировать ежегодные капитальные затраты на восстановление оборудования, вышедшего пз строя в результате поломок. Па действующем прототипе стане, TUA 3U-I02 П1ГП, ежегодно заменялось 100т оборудования (редукторов) в связи с тем, что конические передачи выходили пз строя,

- уменьшить площади, занимаемые станом, что объясняется ком пактиостьго при вода.

И пожалуй, самый главный вывод, который можно сделать па основании длительного опыта эксплуатации этих станов, определивший па долгие годы направление их проектирования, состоит в возможности горячей прокатки труб из высоколегированных сталей с малыми допусками, которые до этого получались только как холоднотянутые с большими трудо-пормозатратамп.

Появление новых режимов процесса производства высоколегированных бесшовных труб па непрерывном стане объясняется практически беспредельной мощностью главных приводов, из которых исключены конические передачи, а двигатели расположены наклонно под углом 45" к горизонту (рис. 19).

Наклонные установки двигателей применены по нашему предложению на непрерывном стане ТПА 80 на Сипарском трубном заводе, в калибровочном и редукционном станах TITA 5-12" с пильгерстаном для ТМЗ, где они в настоящее время успешно эксплуатируются и являются типовыми при проектировании всех непрерывных и крупных редукционных станов.

Следует особо отметить, что крупнейшие зарубежные фирмы: «Mannesmann» (Мапиесмапп), Германия в настоящее время «SMS Мест» (CMC Меер) и «Innocenli SaiUcuslacchio, lNNSli» (Инпочсптн Саитеуетаккпо, ИПМСЕ), Италия - повторили наше решение по главной линии непрерывного стана, применив наклонную установку двигателей. Кроме того, фирмой ИПНСЕ был разработан, а итальянской фирмой «Hnlimpianli» (Италпмпьяитп) пущен в 1989г. трубопрокатный агрегат 340 па Волжском трубном заводе, где непрерывный стан выполнен по упомянутой конструктивной схеме. Таким образом, фирма ИННСЕ отказалась от своих традиционных прежних решений с установкой привода вертикальных клетей под станом.

Рис. 1 У. Непрерывный стаи с наклонной устшюикоП дипгатсля: 1 - передаточный механизм; 2 - двигатель; 3 -рабочий валок; 4 - клеть; 5 - фундамент; 6 - анкерные болты; 7 - рама; 8 - рама; 9 - сшижнои болт; Ю- нлншч; 1 / - утр.

По предложению автора и е его личным участием в 2002 — 2008 годах на Таганрогском металлургическом заводе были пущены в эксплуатацию повспшие пячпклетьевыс калибровочные станы [56], [88].

2.3. Редукционные станы.

13 настоящее время значительная часчч» трубопрокатных и трубосварочных агрегачон оснащена редукцпоппо-расчижпымп станами, которые позволяют при минимальных затратах получать широкий сортамент труб по диаметрам и толщинам стенок с одновременным увеличением производительности агрегата и улучшением качества продукции.

Наибольшее распространение в России п за рубежом получили редукционные станы с двух- нтрёхвалковыми рабочими клетями.

Главным направлением создания рабочих клстси редукционных станов с внутренним распределение момента является возможность передачи максимального момента прокагкп в ограниченных габаритах клети и высокая долговечность п надежность оборудования,

I! 1962 году по предложению автора п с его личным участием были спроектированы и затем изготовлены для Г111ТЗ первые 10 отечественных 3-х

палковмх рабочих клетей редукционного стана нришинпиип.но nouoii конструкции с неразъёмным корпусом, нчамси действующих на IIHT'i клетей с разъёмным корпусом (рис. 20) |22], [69|.

Затем эти клети н количестве более 300 hit были изготовлены для ГПП'З, ТПЛ 30-102 (производительность которого до 800 тыс. тонн в год - самая высокая в мире), для ТПА 30-102 НЮТЗ, для 'ГИД 100 трубного завода им. Ленина в г. Днепропетровске, для ТЭСЛ 114 Сеиерского трубного завода и др. заводов. 13 настоящее время такие клети па долгие годы определили направление их проектирования н являются серийной продукцией завода ОАО ЭЗ'ГМ.

Замена старых клетей редукционного стана па новые в ТПЛ 30-102 1II ГГЗ позволила резко сократить простои оборудования, снизить издержки эксплуатации и в большой степени способствовала достижению и и последствии перекрытию в 2-2,5 раза проектной производительности уникального трубопрокатного агрегата с непрерывным станом. Имеете с тем с пуском в эксплуатацию новых рабочих клетей была решена важнейшая задача но созданию первых отечественных редукцноппо-растяжных станов с высокими эксплуатационными характеристиками [22], [69], [70], [711, [72].

Рас. 20. Трсхвалкопая клеть редукционного стана; I - корпус; 2 - рабочий палок; 3 -конусная втулка: 4 - шестери»; 5 - подшипник; б - чал; 7 - нал; 8 - компенсационное колы/о; 9 - зажимное кольца; Ю - болт; II.....муфта

*ОСНОШ1ЫЕ ВЫВОДЫ II РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследования позволили установить циклическую неравномерность вращения валков станов поперечно-винтовой прокатки, получающих вращение через пространственные универсальные шпиндели. Это послужило обоснованием предложения для применения впервые индивидуального привода валков в станах поперечно-винтовой прокатки, который ликвидирует главные недостатки группового привода, связанные с двойным замыканием кинематической цепи (через шестеренную клеть и прокатываемый металл). Это создает статическую неопределенность контура, что может вызвать перераспределение моментов па валках и значительное превышение их по сравнению с расчетными значениями. Применение индивидуального привода повышает надежность и долговечность оборудования, значительно снижает издержки эксплуатации за счет ликвидации сложной шестеренной клети, в известной степени стабилизирует' и оптимизирует очаг деформации из-за возможности выравнивания нагрузок па оба валка. Индивидуальный привод применен на всех новых прошивных и обкатных станах заводов России и за рубежом.

2. Предложена и разработана методика определения основных параметров главных линий станов поперечно-винтовой прокатки, обеспечивающая повышение производительности, надежности и долговечности оборудования за счет уменьшения и выравнивания углов перекосов и снижения динамических нагрузок в шарнирах шпинделей и благодаря оптимальному выбору конструкт ивных схем главных линий. Использована при создании всех станов поперечно-винтовой прокатки, работающих па заводах России и за рубежом (США, Румынии п Чехословакии).

3. На оспонаппн теоретических выводов и анализа действующего оборудования предложена и обоснована целесообразность создания первого в отечественной и зарубежно)! практике грибовидного прошивного стана с двухопорными грибовидными валками и . определены его основные технологические и конструктивные параметры. Показано, что применение такого стана повышает качество получаемых гильз и интенсифицирует процесс прошивки благодаря тому, что скручивание металла вдоль всего очага деформации направлено в одну сторону, тогда как в бочковндных станах заготовка подвергается скручиванию в двух противоположных направлениях, Предложена и разработана конструкция первого в отечественной и зарубежной практике грибовпдого прошивного стана с двухопорными валками и индивидуальным приводом дли ТПА 140 ЧТПЗ. Впоследствии результаты исследований, проведенных на этом стане, использовались при создании аналогичных станов для Спп'ГЗ, СТЗ и Украины.

4. Предложено, обосновано и разработано новое поколение двухвалковых клетей станов поперочтипштовой прокатки, отличающееся

•Ли'шр ш.фнжпст (чиноднрноеи. д.т.н.Кокчшу В.I I, :ю консультацию при оформлении доклада.

<1У

повышенной устойчивостью к вибрационным динамическим нагрузкам, что повышает качество труб, особенно по разностепностп, увеличивает производительность, надежность и долговечность оборудования. Это достигается за счет применения рабочих клетей с объдинешюй кассетой-барабаном и откидной крышкой, осуществляющей зажатие барабанов с жестко закрепленными на них валками. При этом значительно увеличивается масса, подверженная вибрационным нагрузкам узла барабана с валком. Таким образом в основе конструкции клети лежит известный постулат теории колебаний, который утверждает, что чем больше подверженная колебаниям масса, тем меньше амплитуда ее колебания. Станы эксплуатируются на всех трубопрокатных заводах России и за рубежом (США, Румыния, Чехия, Украина).

5. Предложена и разработана конструкция универсального прошивного стана, в котором возможна установка всех типов валков (бочковпдпых, грибовидных, чашевидных) и наличие как группового, так п индивидуального привода валков. Это дало возможность выбора оптимальных конструктивных схем прошивного стана для различных трубопрокатных агрегатов. Стан изготовлен для экспериментальной базы 13НИТИ в 1966г.

6. Предложена, обоснована п разработана базовая конструкция рабочей клети трехвалкового стана поперечно-винтовой прокатки, которая может применяться как прошивная, раскатная, обкатная и калибровочная. Клеть отличается от известных конструкций наличием объединенной кассеты-барабана и станины с откидной крышкой, что уменьшает амплитуду колебаний узла валков, неподвижно закрепленных на массивных барабанах и таким образом повышает устойчивость к вибрационным динамическим нагрузкам. 13 результате этого повышается производительность, жесткость, надежность, долговечность клети и качество получаемых труб. Клеть позволяет также осуществлять различные технологические процессы, в том числе и для производства тонкостенных труб, путем изменения углов подачи и раствора валков в процессе прокатки. Кроме того, достоинством клети является возможность быстрой и удобной замены валков (перевалки) с помощью специального механизма. Внедрена на многих трубопрокатных заводах России и за рубежом (США, Румыния, Украина).

7. Предложена п разработана конструкция первого в отечественной и зарубежной практике трехвалкового обкатного стана ТПА 140 для ЧТ1П, которая позволила повысить качество труб и улучшить условия захвата за счет отсутствия линеек л наличия трех валков. Результаты исследований, проведенные па этом стане, использованы при создании аналогичных станов для СннТЗ и Украины.

8. Предложена п разработана конструкция универсального стана иоперечно-шштовой прокатки, позволяющая осуществлять процесс прокатки по оптимальной технологической схеме за счет возможности установки как двух так п трех налков, п получать широкий сортамент труб н прутков пз легких труднодеформнрусмых сплавов. Стан изготовлен для BIJJK 'А.

9. Предложена, теоретически обоснована и разработана выходная сторона стана попсречпо-впптовой прокатки с осевой выдачей гильз с минимальным вспомогательным временем цикла, надежностью и долговечностью оборудования. Это достигается за счет установки механизма перехвата стержня вблизи очага деформации па расстоянии от торца валка ¡слети прошивного стана, достаточного для инерционного прохождения гильзы за рычаги перехвата, и применением епцпального упорно-регулировочного механизма. Указанное позволяет осуществлять процесс прокатки без остановки изделия в липни стана и до минимума сократить вспомогательное время цикла. Внедрена на всех трубопрокатных агрегатах страны и за рубежом (США, Румыния, Чехия, Украина).

10. Предложены, теоретически обоснованы и разработаны конструкции входных сторон станов поперечно-типовой прокатки, обеспечиагощих устойчивые условия захвата заготовок, снижение шумовых характеристик оборудования и повышение его надежности и долговечности. Это достигается за счет расположения механизмов входной стороны вне зоны действия окалппы, высоких температур, а также применения косорасположепного рольганга и канатных амортизаторов в желобе переднего стола.

11. Предложены и разработаны шпиндели усиленной конструкции, имеющие высокую нагрузочную способность в ограниченных габаритах, допускающие большие углы перекосов шарниров (до 15°) и позволяющие осуществлять повышенные режимы деформации металла при высоких скоростях оборудования. Теоретическим обоснованием создания новой конструкции , универсальных шпинделей явилось установление факта значительных усилий вдоль оси крестовины, что учтено в новой конструкции. Применены па пропппшых и раскатных станах Г111ТЗ, СинТЗ, ТМЗ и ВТЗ.

12. Предложены, обоснованы и разработаны конструкции станов продольной прокатки труб (непрерывные н калибровочные) с повышенной нагрузочной способностью и долговечностью оборудования главных линии станов благодаря наклонной установке двигателей. Теоретической основой применения таких станов послужила в том числе и необходимость получения высоколегированных труб с минимальными допусками, а также возможность осуществления повышенных режимов обжатия для исключения последующего холодного волочения. Применены на трубопрокатных заводах СнпТЗ, ТМЗ, ВТЗ страны п используются фирмами Германии н Италии.

13. Предложена п создана конструкция рабочей клети редукционного стана с внутренней раздачей момента, позволяющая ускорить процесс замены валков, повысить надежность и долговечность оборудования и передавать повышенные крутящие моменты. Это достигается за счет применения неразъемного корпуса клети и установленными в нем усиленными коническими передачами и подшипниковыми узлами, Применена па трубопрокатных заводах России п за рубежом (Италия, Китай, Германия, Украина).

Г>1

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО Л СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. В.П.Барабашкип, И.К.Тартаковскпй «Произподстио труб на агрегатах с трехвалковым раскатным станом», Металлургия, 1981г. с. 147 с ил.

2. И.К.Тартаковскпй, П.И.Ермоласв, И.Г.Гетия «Трсхвалковые станы винтовой прокатки для производства горячекатаных труб», ИИИИИФОРМТЯЖМАШ, 1975г.с 16 с ил.

3. И.К.Тартаковскпй «Некоторые вопросы проектирования станов для производства горячекатаных бесшовных труб», Производство проката. 2009г., № 5, с. 22-28 с пл. (в почти).

4. Тартаковскпй И.К., Ермолаев П.И. «Трсхвалковые клети станов поперечно-винтовой прокатки», 11ИИИФОРМТЯЖМАШ, 1-78-37, 1978г. с. 47 с пл.

5. И.К.Тартаковскпй, П.М.Фннагпп, 13.П.Бедняков. «Прошивные станы». Оборудование трубных станов. Каталог-справочник, 18-4-71, с. 60-101.

6. И.К.Тартаковскпй. «Некоторые вопросы совершенствования станов поперечно-винтовой прокатки», Тяжелое машиностроение, 1998г. с, 1-14.

7. И.К.Тартаковскпй «11скоторые вопросы кинематики пространственного двойного универсального шарнира» M ест/ш к машнностроешш № 5, \9(>5г. с. 25-28.

8. И.К.Тартаковскпй «Кинематика пространственной шарнирной муфты», Станки и инструмент № 1, 1965г. е. 33-35.

9. И.К.Тартаковскпй, 10.В.Виноградов, 1>.И.Тартаковскпй, А.А.Лопс. Новая технология и оборудование для производства труб, шаров и периодических профилей. Тяжелое машиностроение, № 6, 1995г. с. 12-25.

10. И.К.Тартаковскпй, П.М.Фипапш, 11.11.Потапов «Новая конструкция прошивного стана с грибовидными валками», 1 11 1I1H11ФОРМ-ТЯЖМА111, 1967г. 1-67-8 с. 5-11.

11. В.Я.Осадчпй, Ф.Д.Могилевкпп, И.Г.Гетия, М.А.Левшупов,

A.ИЛашш, В.В.Фролочкпп, А.П.Шнырев, В.Т.Бнрюков, А.И.Сафьянов, И.К.Тартаковскпй, П.И.Грмолаев. «Освоение трехвалкового обкатного стана установки 140», Бюллетень Ц1II Ш'ШРМКТ, № 13, 1977г. с. 36-10.

12. В.Я.Осадчпй, И.Г.Гетия, Ю.А.Мухпп, И.К.Тартаковскпй,

B.Т.Бирюков, А,В.Сафьянов, В.В.Фролочкпп «Особенности процесса прокатки на прошивном стане с грибовидными валками», Извести ВУЗов, Черпая металлургия. № 11, 1974г., стр.8-12.

13. П.М.Фипапш, Н.П.Потапов, И.К.Тартаковскпй, И.С.Рсвес «Новая конструкция грибовидного пришивного стана с осевой выдачей гильз», И11ИИ11ФОРМТЯЖМА 1.11, 1968г. с. 15-21.

14. П.М.Фпнагип, И.К.Тартаковский, ИЛI.Потапов «Усовершеиствова-ппе станов винтовой прокатки», 1 1НИИНФОРМТЯЖМАШ, 1965г. с, 9-13.

15. И.К.Тартаковекпй, И.Д.Ссдов «Новая конструкция переднего стола прошивного стапа», НИИИ1 -ЫЮРМ'ГЯЖМЛШ, 1973г. 1-73-42 с 6-9.

16. И.К.Тартаковекпй, Т.И.Толппп, П.Д.Ссдов, П.М.Ермолаев, В.П.Барабашкип «Опытпо-промышлепный прошивной стан» ННИИНФОРМТЯЖМАЩ, №11, 1975г. с. 10-15,

17. И.К.Тартаковскпп и др. «Трехпалковый обкатной стан» НИИИНФОРМТЯЖМА1.11 с.2-15. 1~6 7- IZ .

18. П.ПФипагип, И.К.Тартаковский, И.П.Потапов, И.А.Богатов, О.В.Тапцырев «Новая конструкция клетей редукционных станов» ИИИИФОРМТЯЖМАШ, 1-67-1 С 9-16.

19. И.К.Тартаковский, П.ИЛлрмоласв «Новая конструкция рабочей клети трехвалкового риллппг-етапа», ИИ11ИНФОРМТЯЖМАШ, 1970г. 1-70-5 с. 1318.

20. В.Я.Шапиро, И.К.Тартаковский, А.К.Афанасьева, В.А.Ишунькнн, 0.10.Ильин, В.Н.Баранчиков «Прошивной стан для труб из алюминиевых сплавов», Цветная металлургия, № 4, 1979г.

21. И.К.Тартаковский, П.МФииагнп «Непрерывный трубопрокатный епш с наклонной установкой двигателей», ИИИИФОРМТЯЖМАШ, 1965г. i2'/Sc.

22. И.К.Тартаковский, П.М.Фнпагнп «Пути повышения надежности и долговечности рабочих клетей редукционных станов, НИИНФОРМТЯЖМАШ, с. 3-8 1-66-1.

23. В.Я.Осадчип, И.Г.Гетия, М.АЛевшуиов, Ф.Д.Могилевкнп, И.К.Тартаковский, П.М.Фпиагпп «Исследование и определение •технологических п конструктивных параметров трехвалковых обкатных станов», Известия ВУЗов. Черпая металлургпя.№ 11, 1965г., с. 4-8.

24. A.c. СССР № 700989 «Главная линия стапа поперечно-винтовой прокатки» И.К.Тартаковский, опубл. 1989г., Б.И. № 44, патент США № 4206622, опубл. 1980г., патент Швеции № 78082Ü62, опубл. 1982г., патент Великобритании № 2025817, оиубл, 1982г., патент Японии № 1287783 опубл. 1985г., патен т ФРГ № 2832489, опубл. 1980, патент Франции № 2434660, оиубл. 1981 г., патент Италии № 1 10408'.!, опубл. 19й6г.

25. A.c. СССР № 178(].'!0 «1 |роетрапетвепнаи карданная передача» 1 иС.Тартаковскнн, опубл. 1%0г, Б.11. №3.

26. A.c. СССР № 178692 «Устройство для передачи равномерного вращения от ведущего вала ведомому валу, расположенному иод углом к ведущему валу», И.К.Тартаковский, ииубл. 1906г, Б.И. № 3.

27. A.c. СССР К" (>¡¡539') «(Главная линии стана для проката шаров» И.К.Тартакоиекии, опуГж. 1'>7(>1, Б.П. № 34.

28. A.c. СССР № 759185 «Соединительное устройство главной лшши шаропрокатиог'о стана» И.К.Тартаковскип, опубл. 1980г, Б.И. № 32.

29. A.c. СССР № 555955 «Рабочая клеть стана для прокатки шаров» И.К.Тартаковскпй, Б.И.Самохпп, 11.И.Ермолаев, 1'.13.Степанов, Ф.Т.Вппоградов, И.Г.Гетия, Ю.Л.Урни, опубл. 1977г, Б.И. № 16.

30. A.c. СССР № 929288 «Устройство для разворота барабана с валками» И.К.Тартаковскип, 13.11.Бедняков, Б.И.Самохпп, Т.ИЛ'олппп, 11.11.Ермолаев, Е.С.Смслов, опубл. 1982г., Б.И. № 19.

31. A.c. СССР №183695 «Устройство к прошивному грибовидному стану для разворота барабана с двухопорными валками» I Ш.Фппагпп, И.К.Тартаковскип, В.М.Ямпольскнй, Я.Е.Осада, В.Я.Осадчпй, 10.М.Миронов, И.Г.Гетия, опубл. 196бг, Б.И. № 14.

32. A.c. СССР № 651861 «Рабочая клеть стана поперечно - винтовой прокатки» Б.И.Самохин, И.К.Тартаковскип, П.И.Ермолаев, Т.И.Толппп, Ф.Т.Вппоградов, М.Б.Блск, В.Г.Бородин, опубл. 1979г., Б.И. № 10.

33. A.c. СССР № 596303 «Рабочая клеть двухвалкового стана поперечно-винтовой прокатки» И.К.Тартаковскип, Т.И.Толппп, И.И.Потапов, Г.Д.Стыркин, П.М.Фнпагнп, Ф.Т.Вппоградов, В.Г.Бородпп, опубл. |978г, Б.И. №9.

34. A.c. СССР № 655440 «Рабочая клеть стана поперечно-винтовой прокатки» И.К.Тартаковскип, 1 [.И.Ермолаев, опубл. 1979г, Б,И .№ 13.

35. A.c. СССР № 530705 «Устройство для установки лппсики в клети стана поперечно-винтовой прокатки» И.К.Тартаковскпй, И.Д.Седов, Т.И.Толшш, В.Г.Бородпп, опубл. 1976г, Б.И. № 37.

36. A.c. СССР № 484027 «Подшипниковый узел» И.К.Тартаковскпй, Е.С.Бондарепко, Б.И.Самохин, Т.И.Толппп, В.П.Бедняков, Ф.Т.Вшюградов, И.Н.Потапов, П.И.Ермолаев, БАЯхии, А.И.Иятуппп, Э.О.Подев, Д.1 КЛейпик, И.Ф.Чирков, В.М.Брагпп, опубл. 1975г., Б.И. № 34.

37. A.c. СССР № 1577897 «Задний стол трубопрокатного стана» И.К.Тартаковскпй, Ю.С.Артсмьев, Н.Д.Седов, И.Р.Волков, Т.И.Толшш, опубл. 1990г., Б.И. № 26.

38. A.c. СССР № 158249 «Линия стана винтовой прокатки» И.К.Тартаковскпй, И.П.Потапов, П.И.Полухпп, П.М.Фппнгип, опубл. 1963г„ Б.И. №21.

39. A.c. СССР № 1576215 «Упорно - регулировочный механизм стана поперечно - винтовой прокатки» И.К.Тартаковскпй, Н.Д.Седов, И.Р.Волков, Т.И.Толшш, Б.И.Самохпп, Ю.И.Сотшнсов, опубл. 1990г., Б.И. № 25.

40. A.c. СССР № 183694 «Способ перехвата стержня с оправкой при выдаче гильзы» И.К.Тартаковскпй, П.М.Фппагпп, П.И.Полухпп, ИЛ 1.1 кланов, Э.О.Нодев, опубл. 1966г.,Б.И. №14.

41. Л.с. СССР № 391875 «Упорно-регулировочный механизм трубопрокатного стана» М.А.Костепко, В.В.Волков, Ф.Д.Могилсвкип, Б.С.Малкин, ВЛ.Осадчии, Н.Г.Гетия, М.А.Левшунов, И.К.Тартаковскпй! П.И.Ермолаев, опубл. 1973г., lj.l l. № 32.

42. A.c. СССР № 605652 «Упорпо-рсгулиропочиый механизм трубопрокатного стана» И.К.Тартаковскип, Б.И.Самохип, П.И.Ермолаев, Ф.Т.Внпоградов, А.З.Глейберг, В.И.Лппдсибаум, A.A.Фотов, М.Н.Айзенберг,

A.К.Тарадайко, опубл. 1978г., Б.И. № 32.

43. A.c. СССР № 442860 «Упорно-регулировочный механизм стана винтовой прокатки» И.К.Тартаковскип, И.Д.Седов, опубл. 1972г., Б.И. №34.

44. A.c. СССР № 1477493 «Передний стол прокатного стана» И.К.Тартнкоискнй, И.Д.Седов, М.Р.Волков, В.П.Бсдняков, Б.И.Самохип, опубл. 1989г., Б.И. № 17.

45. A.c. СССР № 2148446 «Задний стол трубопрокатного стана» 10. С. Артемьев, И.К.Тартаковскпй, М.А.Мпнтаханов, Л.Б.Захаровскин,

B.В.Майоров, М.А.Павлов, опубл. 2000г., Б.И. № 13.

46. A.c. СССР № 929288 «Устройство для разворота барабана с валками», И.К.Тартаковскпй, В.П.Бсдняков, Б.И.Самохип, Т.И.Толпин, .И.Ермолаев, Е.С.Смелов, опубл. 1982г., Б.И. № 19.

47. A.c. СССР № 214478 «Рабочая клеть трехвалкового прошпвпого стана» И.К.Тартаковскпй, П.М.Фнпагпи, П.И.Полухнн, Ю.М.Матвеев, В.Я.Острспко, Л.С.Фппкелыптсйп, И.Н.Потапов, Ю.М.Миронов, В.А.Жаворопков, опубл. 1968г., Б.И. № 12.

48. A.c. СССР № 703170 «Задний стол трубопрокатного стана» И.К.Тартаковскпй, Т.И.Толппп, П.М.Ермолаев, Н.Д.Седов, Ф.Т.Внпоградов, опубл. 1979i-„ Б.И. № 46.

49. Патент РФ № 2266795» Мпогоклетьевой прокатный стан» И.К.Тартаковскпй, 13.Г. Бород...... др. опубл. 20.03.2004., Б.И. №36.

50. Патент РФ 71273 «Передний стол прокатного стана» Ю.С.Артемьсв, И.К.Тартаковскпй п др. опубл. 10.03.08, Б.И. №7,

51. Патент РФ №'2308330 «Упорно-регулировочный механизм трубопрокатного стана» И.К.Тартаковскпй, 10.С.Артемьев и др. опубл. 10.04.2007г., Б.И. №29.

52. A.c. СССР № 005051 «Рабочая клеть стана поперечно-винтовой прокатки» 11.И.Ермолаев, Б.И.Самохип, И.К.Тартаковскпй, В.Я.Шапиро, П.И.Коряпш, опубл. 1987г., Б.И. № 17.

53. A.c. СССР № 519240 ('Устройство для задачи заготовки в рабочую клеть прокатного ciana» П.П.Ермолаев, А.1 Шодкуйко, П.Д.Седов, И.К.Тартаковскпй, В.Я.Шапиро, опубн. 1976т., Б.И. №: 24.

54. Л.с. СССР № 417204 «Передний стол прокатного стана» И.К.Тартаковскнй, Н.Д.Ссдов, В.Л.Фесснко, опубл. 1974г., Б.М. №8.

55. A.c. СССР № 177399 «Шпиндельное устройство на подшипниках качения» И.Н.Потапов, П.М.Фнпагнп, П.М.Полухин, И.К.Тартаковекий, опубл. 1966г., Б.И, .№ 1.

56. A.c. СССР № 2075849 «Устройство для радиальной установки валков прокатной клети» И.К.Тартаковскнй, A.A.Jlooc, А.В.Якущепко, опубл. 1997г., Б.И. № 8.

57. A.c. СССР № 544487 «устройство для уравновешивания шпинделей» П.И.Ермоласв, Б.И.Самохпп, Н.К.'Гартаконскпй, А.И.1 Ьпуппп, опубл. 1977г., Б.И. № 4.

58. A.c. СССР № 738732 «Устройство для разворота барабана с валками» И.К.Тартаковскнй, П.И.Врмолаев, Б.И.Самохпп, опубл. 1980г., Б.И. № 21.

59. A.c. СССР № 1639816 «Рабочая клеть двухвалкового стана винтовой прокатки» И.К.Тартаковскнй, И.Г.Гетпя, Б.И.Самохпп, В.Г.Бородпн, Т.Н.Толпип; опубл. 1991 г., Б.И. № 13.

60. Патент РФ № 2167013 «Уиорпо-peiулнровочпый механизм стана поперечно-винтовой прокатки» Н.К.Тартаковекий, А.В.Исаков, К ).С.Артемьев, 13.В.Майоров, П.П.Фоминых, опубл. 200Ii'., Ii.II. № 14.

61. A.c. СССР № 900897 «Механизм осевой регулировки палка» И.К.Тартаковекий, Б.И.Самохпп, П. И. Ермолаев, IM ¡.Степанов, Ф.Т.Внпоградов, И.Г.Гетпя, В.К.Шумилин, опубл. 1982г., Б.11. № 4.

62. A.c. СССР № 1477493 «Передний стол прокатного стана» И.К.Тартаковскнй, П.Д.Седов, П.Р.Волков, В.I I. Бедняков, Б.И.Самохпп опубл. 1989]-., Б.И. № 47.

63. A.c. СССР № 1205390 «Клеть трехвалкового стана иоиеречпо-ииптовоп прокатки» И.К.Тартаковскнй, В.П.Бедняков, В.1 ББарабашкпп, A.A.Jlooc, ГШ.Ермолаев,'Т.Н.Толпип, опубл. 2000г., Б.И. №11.

64. A.c. СССР № 556852 «Стаи поперечно-винтовой прокатки» И.К.Тартаковскпн, Б.И.Самохпп, П.И.Ермолаев, 10.В.Петров, И.С.Рспсс, опубл, 1977г., Б.И. № 17.

65. A.c. СССР № 841755 «Устройство для загрузки передних столов шаропрокатпых станов» 1 БК.Тартаконскпй, 11,1 1.Ермолаев, T.I ТТолппн, Ф.Т.Внпоградов, И.Г.Гетпя, опубл. 1981г., Б.И. № 24.

66. A.c. СССР № 416116 «Устройство для разворота барабана с валком станов поперечно-винтовой прокат ки» И.К.Тартаковскнй, Н.И.Ермолаев, И.Г.Гетпя, опубл, 1972г., Б.И., № 7.

67. A.c. СССР № 1607184 «Устройство для установки линейки в стане винтовой прокатки» А.А.Лоос, П.И.Ермолаев, Н.К.Тартаковекий, опубл. 1999г., Б.И. № 30.

68. Л .с. СССР № 255170 «Индивидуальный привод непрерывного прокатного стана» ИЛС.Тартаковский, П.М.Фниагнн, В.П.Бедияков, Г.11.11авлушкн11, H.11.Потапов, B.l Ulennn, опубл. 1969г., Б.И. № 33.

69. A.c. СССР № 156141 «Трехпалковая рабочая клеть редукционного стана» П.М.Финагип, ИЛС.Тартаковский, В.П.Бедияков, опубл. 1963г., Б.И. № 15.

70. A.c. СССР № 195418 «Трех валковая рабочая клеть» И.К.Тартаковскнй, П.М.Фипагнп, В.П.Бедияков, опубл. 1967г., Б.И. № 10.

71. A.c. СССР № 211490 «Трубопрокатный стан» И.К.Тартаковскнй, П.Л.Богатой, О.В.Тапцырев, П.М.Фппапш, П.Н.Полухин, И.Н.Потапов, Л.М.Меньшиков, Ю.И.Баранов, Г.И.Володин, М.С.Овчаров, С.П.Сндоренко, опубл. 1968г., Б.И. № 8.

72. A.c. СССР № 168239 «Редукционный или калибровочный стан», Н.Л.Гремякнп, П.М.Фипагнп, И.П..Потапов, А.И.Сорокин, В.П.Бедияков, И.К.Тартаковскнй, опубл. 1965г., Б.И. № 4.

73. A.c. СССР № 458354 «Стаи продольной прокатки труб» А.И.Цсликов, А.Б.Верппк, В.М.Ямпольский, И.Л.Заец, И.К.Тартаковский, П.М.Финагин, А.А.Ковтушепко, Е.А.Жукевпч-Стоша, В.А.Вердеревскшт, Г.К.Сейфулнн, А.И.Грппшиуп, В.Г.Балакнн, З.А.Сомппскии, М.Б.Бнек, Ю.В.Петров, З.С.Волыионок, Е.А.Волчков, В.1 КАипсифоров, Р.М.Шпигельман, опубл. 1975г, .Б.И. № 4.

74. A.c. СССР № 196691 «Вводной желоб прошивного стана» И.К.Тартаковскнй, И.IJ.Потапов, П.М.Фппапш, И.Д.Седов, опубл. 1967г., Б.И. № 12.

75. A.c. СССР № 912373 «Предварительно напряженная клеть стана поперечно-винтовой прокатки» И.К.Тартаковскнй, А.И.Целиков, Е.С.Смелов, AA.Jlooc, П.И.Ермолаев, А.И.Крптпшш, И.А.Целиков, Т.И.Толппн, опубл. 1982г., Б.И, № 10.

76. A.c. СССР № 854468, «Устройство стопорепия барабана от поворота па станс винтовой прокатки» И.К.Тартаковскнй, Е.С.Смелов, П.И.Ермолаев, А.А.Лоос, опубл. 1981., Б.И. № 30.

77. A.c. СССР №. 933 138 «Устройство стоиорепия барабана от поворота па стане винтовой прокатки» И.К.Тартаковскнй, Е.С.Смелов, П.И.Ермолаев, А.А.Лоос, Б.1 l.CaMoxmi, Ф.Т.Вишч радов, опубл. 1982г., Б.И, № 2.

78. Патент РФ № 220719;! «Устройство для установки линейки в клети стана поперечно-ни и твой прокат к и» 11,К.Тартаковекип, 13.Г.Бородин, Л.В.Якущопко, В.1 КБудкппа, опубл. 2003г., Ь.11. № 18.

79. A.c. СССР К" 15144 3П "Рабочая клеть стана поперечпо-впп твой нрокнгки» 11.1'.. I apiai oBi Kiiii, П.Г.Гппи, li.l Юамихип, В.Г.Бородин, опубл. |9Х9г., Б.И. № 18.

80. А.с. СССР № 1255228 «Передний стол стана шиповой прокатки» И.К.Тартаковекпй, Н.Д.Седов, А.С.Никптпп, И.Р.Волков, опубл. 1980, li.ll. № 33.

81. Патент РФ № 2167013 «Уиорпо-регулировочнып механизм стана поперечно-вннтово|"1 прокатки» 1-1.1С.Тар таковский, А. 13.Исаков, В.Г'.Лузганон, 10.С.Артемьев, В.В.Майоров, 1111.Фоминых, опубл. 2001г., Б.И. №. М.

82. А.с. СССР № 461748 «Устройство для задачи гильзы с оправкой в валки трубопрокатного стана» 1 Ш.Грмоласв, И.К.Тартакоискпй, 11.1 Лет пи, Б.И.Самохин, опубл. 1975г., Б.И, № 8.

83. Патент РФ №. 2154539 «Двухвалковая клоп, стана поперечно-вннтовой прокатки» И.К.Тартаковекпй, В.1 '.Бородин, Л.Б.Захаропскпй, Т.НТолпнп, опубл. 2000г., 1>'Л1. № 23.

84. А.с. СССР № 498997 «Центрователь оправочпого стержня стана с осевой выдачей труб» Б.Н.Самохпп, П.Н.Нрмолаев, 11.К'.'Гарппажекпп, Н.Д.Седон, Ю.С.Артемьев, опубл. 1976г., Бюл. № 2.

85. Патент РФ № 2138350 «'Задний стол прошивного стана» К).С. Артемьев, И.К.Тартаковекпй, опубл. 1999:'., Б.И. № 27.

86. Патент Рей № 2148446 «Задний стол трубопрокашою епша» 10.С. Артемьев, И.К.Тартаковекпй, М. А. Ми птаха поп, Л.Б.Захаровскнп, В.В.Майоров, И.А.Павлов, опубл. 20001'., Б.И. №44.

87. А.с. СССР № 1713705 «Задний стол стана поперсчпо-впптовоп прокатки» В.Г.Бородин, И.К.Тартаковекпй, Б.1 ТТартакопский, Б.1 КСамохнп, В.В.Майоров, Т.И.Толнип, опубл. 1992г., Б.И. № 1.

88. Патент РФ № 2203153 «Устройство для радиальной установки валков прокатной клети» И.К.Тартаковекпй, В.Г,Бородин, Д.Д.Финкельберг, Б.И.Тартаковскип, В.В.Безлспкии, опубл. 20031'., Б.И. № 12.

89. Патент РФ № 2136414 «Задний стол противною стана» Ю.С.Артемьсв, И.К.Тартаковекпй, Ю.ВЛЗнпоградоп, опубл. 1999г., Б.11. № 25,

90. Патент РФ № 2207203 «Двухвалковая рабочая клеть стана поперечно-винтовой прокатки», В.Г.Бородин, И.К.Тартаковекпй, опубл. 2003г., Б.И. № 18,

91. И.К.Тартаковекпй. «Некоторые вопросы проектировании аапоп дли производства горячекатаных бесшовных труб». Производство прокат;!, 2009г., № 6, с. 17-26 (в печати).

92. А.с. СССР № 1538340 «Валковый узел клети шаропрокатпого стана» А.А.Лоос, П.И.Ермолаев, И.К.Тартаковекпй, М.А.Солдатов, опубл. |999г., Б.П. №30.

Размножено в АХ К «ВПИИМГТМАШ». ЮОзкз.

Введение

1. Станы поперечно-винтовой прокатки

1.1 К динамике главной линии станов поперечно-винтовой прокатки

1.2 Выбор основных параметров главной линии станов поперечно-винтовой прокатки с групповым приводом валков.

1.3 Главный привод станов поперечно-винтовой прокатки.

1.4 Опытно-промышленный прошивной стан

1.5 Высокопроизводительный грибовидный прошивной стан поперечно-винтовой прокатки

1.6 Особенности конструкции клетей прошивных станов

1.7 Выходные стороны станов поперечно-винтовой прокатки

1.8 Входные стороны станов поперечно-винтовой прокатки

1.8.1 Передние столы прошивных станов

1.8.2 Передние столы калибровочных и обкатных станов

1.9 Базовая конструкция трехвалковой рабочей клети стана поперечно-винтовой прокатки

1.10 Универсальный стан поперечно-винтовой прокатки.

1.11 Конструкция калибровочного стана поперечно-винтовой прокатки для Чехии.

2. Станы продольной прокатки

2.1. Новый полунепрерывный трубопрокатный агрегат 140 со станом тандем.

2.2 Многоклетьевые станы продольной прокатки (непрерывные, редукционные, калибровочные).

2.3 Редукционные станы. 47 Основные выводы и результаты работы 49 Список работ

Актуальность работы:

В пятидесятые годы Правительством страны была поставлена задача по коренному обновлению и расширению трубной промышленности на базе отечественного оборудования, по-существу, создания новой трубной промышленности, так как на действующих трубных заводах эксплуатировалось, в основном, старое оборудование, вывезенное после войны из Германии и купленное за рубежом в тридцатые годы. Объем выпуска труб и их качество не удовлетворяли растущие потребности таких бурно развивающихся отраслей, как энергетика, нефтяная и газовая промышленности, оборонка и гражданское строительство.

К решению этой важной государственной задачи были подключены ведущие отечественные >чсньте и инженеры, и в первую очередь академик Целиков А.И., профессора Полухин П.И., Осадчий В.Я., Тетернн U.K. Романцев Б. А., конструкторы машиностроительных заводов и научно-исследовательских институтов, а также ведущие производственники трубных заводов.

Однако наибольшая тяжесть выполнения этих задач легла на коллективы Электоростальского завода тяжелого машиностроения и Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института металлургического машиностроения (ВНИИМЕТМАШа).

Автор диссертации с 1957г. работал в конструкторском отделе ЭЗТМ, а с 1964г. бессменно — начальником конструкторского бюро станов винтовой прокатки, которое на протяжении более 40 лет разрабатывало станы горячей прокатки труб, выпускаемых ЭЗТМ.

Возглавляя конструкторское бюро, автор диссертации руководил созданием новых высокопроизводительных станов, предложил, обосновал и совместно с коллективом реализовал прогресивные технические решения.

За последующие годы благодаря этому были спроектированы и пущены ряд агрегатов, в том числе для производства бесшовных труб с современными прошивными и непрерывными станами.

Выпуск труб в СССР возрос во много раз и к восьмидесятым годам достиг 18-19млн.т вгод.

В настоящее время в связи с возрастанием потребности в бесшовных трубах со стороны различных отраслей и в первую очередь нефтяной и газовой промышленности реконструируются практически все трубопрокатные заводы России: Синарский трубный завод (Син13), Северский труонып завод (СТЗ), Таганрогский металлургический завод (ТМЗ). Волжский трубный завод (ВТЗ), Челябинский трубопрокатный завод(ЧТПЗ). - а также трубные заводы Украины.

В связи с этим разработка высокоэффективных консфукцин оанов (агрегатов) для производства бесшовных труб является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы:

Целью настоящей. работы является создание высокоэффективных (высокопроизводительных и надежных) основных машин трубопрокатных агрегатов для горячей поперечно-винтовой и продольной прокатки на основе новых конструкций и технологических схем.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

1. Предложить, обосновать и разработать конструкции станов поперечно-винтовой прокатки с групповым пли индивидуальным приводом валков; рабочими клетями с повышенной устойчивостью к вибрационным динамическим нагрузкам; выходные стороны с осевой выдачей изделий с минимальным вспомогательным временем цикла и высокой надежностью и долговечностью оборудования; шпиндельные устройства для передачи больших моментов в ограниченных габаритах; входные стороны, обеспечивающие устойчивые условия захвата.

2. Предложить и разработать методику определения основных параметров главных линий станов поперечно-винтовой прокатки с групповым или индивидуальным приводами валков для повышения производительности, надежности, долговечности оборудования и качества получаемой продукции.

3. Предложить, обосновать и разработать конструкцию грибовидного прошивного стана с двухопорными валками и индивидуальным приводом для получения гильз повышенного качества при высокой производительности.

4. Предложить, обосновать и разработать высокопроизводительную и надежную базовую конструкцию рабочей клети трехвалкового стана поперечно-винтовой прокатки, которая может применяться как раскатная, прошивная, обкатная и калибровочная и для осуществления эффективных технологических процессов. Клеть должна быть снабжена быстродействующим механизмом смены валков.

5. Предложить, обосновать и разработать универсальную трехвалковую клеть стана поперечно-винтовой прокатки для производства труб из легких сплавов, в которой возможна установка как двух, так и трех валков.

6. Для возможности выбора оптимальных конструктивных схем прошивных станов предложить и разработать универсальный стан, в котором возможна установка всех типов валков и наличие как группового, так и индивидуального привода.

7. Предложить, обосновать и разработать конструкции станов продольной прокатки труб с повышенной нагрузочной способностью и долговечностью оборудования.

Научная новизна работы:

1. Предложена и теоретически обоснована возможность и целесообразность применения индивидуальных приводов валков станов поперечно-винтовой прокатки. Это стабилизирует и оптимизирует очаг деформации из-за ликвидации дважды замкнутой кинематической цепи главного привода, что имеет место при групповом приводе, повышает надежность и долговечность оборудования, снижает издержки эксплуатации и повышает производительность стана.

2. Разработана методика выбора основных параметров главных линий станов поперечно-винтовой прокатки с групповым или индивидуальным приводами валков, что позволяет минимизировать динамические нагрузки главной линии стана, уменьшить циклическую неравномерность валков благодаря выравниванию углов перекосов в шарнирах шпинделей с одновременным повышением их работоспособности.

3. Теоретически обоснованы преимущества прошивного стана с двухопорными грибовидными валками и целесообразность его применения ввиду повышения качества труб и производительности агрегата.

4. Созданы новые прогрессивные конструкции станов поперечно-винтовой прокатки с рабочими клетями с повышенной устойчивостью к динамическим нагрузкам вибрационного характера; с высокопроизводительной и надежной выходной стороной с осевой выдачей; со шпиндельными устройствами для передачи больших моментов в ограниченных габаритах. Это достигается за счет применения рабочих клетей с объединенной кассетой-барабаном и откидной крышкой; выходных сторон с перехватом стержня вблизи очага деформации; упорно-регулировочного механизма с горизонтальным откидыванием упорной головки, размещенной в перемещаемой на необходимую величину каретке; шпинделей с расположением упорных подшипников во внутреннем пространстве шпиндельных головок.

5. Для осуществления новых технологических процессов для получения широкого сортамента труб из различных материалов предложено и обосновано создание базовой конструкции трехвалковой клети стана поперечно-винтовой прокатки, которая может быть использована как прошивная, раскатная и обкатная, в которой возможно изменение основных технологических параметров, а также установка как двух, так и трех валков.

6. Для осуществления новых режимов прокатки с повышенными обжатиями обоснованы и созданы новые станы продольной прокатки труб с наклонным приводом, отличающиеся повышенной нагрузочной способностью и долговечностью оборудования.

Практическая ценность и реализация в промышленности:

Теоретические и конструкторские разработки, выполненные автором, использовались и используются в настоящее время в трубопрокатных станах, действующих на заводах нашей страны и за рубежом:

- На Челябинском трубопрокатном заводе:

ТПА 140 - первые в отечественной и зарубежной практике грибовидный прошивной стан и трехвалковый обкатной стан с индивидуальным приводом валков и осевой выдачей гильз и труб. Рабочие клети с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном.

- На Волжском трубном заводе:

ТПА 50-200, прошивной стан с индивидуальным приводом валков, раскатные и калибровочные станы поперечно-винтовой прокатки с групповым приводом и осевой выдачей гильз и труб, калибровочные и непрерывные станы с наклонной установкой двигателей. Рабочие клети прошивного и трехвалкового станов с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном.

- На Синарском трубном заводе:

ТПА 140, прошивной стан с грибовидными валками и трехвалковый обкатной стан с индивидуальными приводами валков, полунепрерывный стан продольной прокатки — все с осевой выдачей гильз и труб, калибровочный стан с рабочими клетями с неразъемным корпусом. Рабочие клети прошивного и трехвалкового станов с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном. 1

ТПА 80, прошивной стан с групповым приводом валков и осевой выдачей гильз, непрерывный стан с наклонной установкой двигателей, редукционно-растяжной стан.

- На Таганрогском и Северском трубных заводах рабочая клеть прошивного стана с откидной крышкой и с осевой выдачей гильз.

- В Румынии, з-д Артрум, г.Слатина:

ТПА 50-200, прошивной стан с индивидуальным приводом валков, раскатные и калибровочные станы поперечно-винтовой прокатки с групповым приводом и осевой выдачей гильз и труб, калибровочные и непрерывные станы с наклонной установкой двигателей. Рабочие клети прошивного и трехвалкового станов с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном.

- В Чехии, Трубная Металлургическая Компания, г.Хомутов :

Двухвалковый калибровочный стан поперечно-винтовой прокатки с индивидуальным приводом валков, рабочие клети с откидной крышкой, объединенной кассетой-барабаном, механизмом быстрой замены линеек (первый образец), входной стороной с косорасположенным рольгангом, выходной стороной с осевой выдачей и быстрозаменяемыми проводками.

Основные решения, выносимые на защиту:

1. Обоснование возможности и целесообразности применения индивидуального привода валков станов поперечно-винтовой прокатки.

2. Разработка методики определения основных параметров главной линии станов поперечно-винтовой прокатки.

3. Предложение и обоснование целесообразности создания первого в отечественной и зарубежной практике прошивного стана с двухопорными грибовидными валками с индивидуальным приводом. Особенности конструкции стана.

4. Новое поколение прошивных станов: рабочие клети, выходные и входные стороны, главный привод.

5. Конструкция универсального прошивного стана.

6. Новое поколение трехвалковых станов поперечно-винтовой прокатки и создание базовой конструкции клети.

7. Предложение и обоснование применения первого трехвалкового обкатного стана (ТПА 140 ЧТПЗ).

8. Универсальный трехвалковый стан поперечно-винтовой прокатки для прокатки высокопрочных легких сплавов.

9. Некоторые особенности конструкции станов продольной прокатки.

Апробация работы:

Материалы диссертации были выставлены, доложены и обсуждены:

1. Доклад на расширенном техническом совете во ВНИИМЕТМАШе по рассмотрению вариантов конструкции непрерывного стана с наклонной установкой двигателей, 1964г.

2. Доклад в Минчермете по рассмотрению реконструкции ТПА 140 ЧТПЗ, где был представлен первый грибовидный прошивной стан с двухопорными валками и трехвалковый обкатной стан, 1969г.

3. Государственная премия СССР за работу «Создание и широкое внедрение новых технологических процессов и станов винтовой прокатки для производства горячекатаных труб», 1972г.

4. Доклад во ВНИТИ на расширенном техническом совете по рассмотрению планировки осепрокатного агрегата, где была предложена рабочая линия трехвалкового стана поперечно-винтовой прокатки (элонгатора), выполненная по конструктивной схеме, описанной в работе, 1973г.

5. Доклад на кафедре «Прокатное и волочильное производство» в МВТУ им.Баумана на тему: «Исследование и создание базовой конструкции трехвалковой клети стана поперечно-винтовой прокатки», 1974г.

6. Доклад на расширенном научно-техническом совете ВТЗ по рассмотрению технического проекта ТПА 50-200, где были представлены все станы, описанные в диссертации, 1980г.

7. Международная выставка в США, г.Кливленд. На выставке ОАО «Электростальтяжмаш» представил макеты основных машин, в числе которых были прошивной и трехвалковый раскатной станы, выполненные по упомянутой выше конструктивной схеме с откидной крышкой и объединенной кассетой-барабаном, 1993г.

8. Доклад в Минтяжмаше, посвященый рассмотрению технического проекта раскатного стана для трубопрокатного агрегата в г.Хомутов, Чехия, 1994г.

9. Доклады на заводе «Петротуб» в Румынии по вопросу реконструкции рабочей линии прошивного стана ТПА 400. 1995, 1996, 1997гг.

10.Доклад на технической конференции в Челябинске в 2003г. на тему: «Оборудование и технология получения гильз на ТПА 500 ЧТПЗ».

11.Доклад в Трубной Металлургической компании (ТМК) на техническом совете по вопросу выбора конструкции прошивного стана для СТЗ, 2004г.

12.Доклад на ОАО «ЭЗТМ» по вопросу выбора рациональной конструкции калибровочного стана, 2005г.

13. Доклад в ТМК на техсовете по рассмотрению конструкции калибровочного стана для ТМЗ, 2005г.

14.Расширенное заседание научно-технического совета ОАО «ЭЗТМ» по рассмотрению доклада на соискание автором ученой степени доктора технических наук г.Электросталь, 2008г.

Публикации по теме диссертации:

Основное содержание работ опубликовано в 92 работах, в т.ч. трех монографиях, 20 научных статьях, 69 авторских свидетельствах СССР и патентах РФ, США, Германии, Швеции, Великобритании и Японии.