автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Создание и внедрение новых машин агрегатов высокочастотной сварки тонкостенных спиральношовных труб

ВБедение

I Обзор конструкций машин трубосварочных агрегатов по производству тонкостенных спиральношовных труб.

1. Особенности конструкций машин зарубежных агрегатов.

2. Отечественные трубосварочные агрегаты.

3. Выводы. 39 П Агрегат для производства тонкостенных спиральношовных труб диаметром 150.350 мм Ворошиловградского трубного завода им. Якубовского. Определение факторов, влияющих на производительность и качество продукции. ¿¡о

1. Особенности выбора машин линии подготовки полосы. кО

2. Конструкция формовочно-сварочной линии.

3. Выводы. 53 Ш Экспериментальное исследование работы машин трубоэлектросварочного агрегата 150.350 мм.

1. Определение влияния летучего отрезного станка контактно-дуговой резки на точность отрезаемых длин труб. во

2. Исследование силового воздействия отрезного станка на процесс формовки и сварки труб.

3. Выводы. •■ ££ 1У Экспериментальное и теоретическое исследование основных параметров процесса производства спиральношовных труб из тонкой полосы.

1. Исследование геометрических параметров свариваемых кромок после обжатия.

1.1. Изменение формы кромок

§

1.2. Угол наклона шва.

2. Усилие формовки в устройстве с формовочными элементами на пневмоподушке.

3. Влияние летучего отрезного станка на усилие задачи полосы.

4. Определение усилия задачи полосы £ формовочно-сварочный стан.

4.1. Величина усилия, выдершваемая полосой перед формовочным устройством.

4.2. Увеличение диаметра и прогиба трубной заготовки.

4.3. Крутящий момент на шовообшшных роликах.

4.4. Усилие задачи полосы и мощность привода.

5. Выводы. ^

V Внедрение новых машин в линии трубосварочного агрегата

ВТЗЯ.

1. Летучий отрезной станок нового типа с использованием плазменной резки. £

2. Формовочно-сварочное устройство.

3. Исследование влияния нового станка на качество свариваемых труб.

4. Дальнейшее использование новой конструкции отрезного станка.

5. Выводы.

VI Технико-экономические показатели производства труб на агрегатах 150.350 мм Ворошиловградского трубного завода им. Якубовского.

Быстрый подъем нефтяной, газовой промышленности и мелиорации потребовали резкого увеличения производства труб и повысили требования к их качеству. В связи с этим проблема строительства высокопроизводительных трубных агрегатов является в настоящее время одной из самых актуальных.

Директивами ХХУТ съезда КПСС предусмотрено увеличение мощностей машиностроительной и металлургической промышленности на основе создания нового и увеличения производительности существующего технологического оборудования. Научно-технический прогресс открывает широкие перспективы применения современных достижений науки и техники. Одной из основных задач является повышение эффективности производства и качества продукции, экономия металлов.

Дальнейшее развитие мелиорации, как одной из крупных общегосударственных строительных программ обусловило создание специальных типов труб для строительства гидромелиоративных систем во многих сельскохозяйственных районах [I, 2, 3, 4, 5, 6J .

В последние годы в народном хозяйстве страны нашло широкое распространение внедрение новых видов труб, позволяющих получить, при организации их производства, значительную экономию средств.

Для решения задачи, связанной со все возрастающей потребностью в тонкостенных трубах, создается гамма специализированных станов по производству тонкостенных сварных труб диаметром от 150 до 1500 мм с толщиной стенки 1+8 мм, при этом обеспечивается высокое качество продукции.

Производство тонкостенных труб встретило значительные трудности из-за технологических особенностей существующих способов их производства. При изготовлении электросварных прямошовных труб минимальная толщина стенки определяется устойчивостью полосы: в формующих и сварочных калибрах стана. Стабильно этим способом получают трубы с отношением диаметра к толщине стенки 50.80. Технология горячей прокатки труб на существующих станах не позволяет изготавливать трубы с отношением диаметра к толщине стенки более 35.40.

Б связи с отсутствием достаточного количества тонкостенных труб во многих случаях используются тяжелые толстостенные, электросварные прямошовные или горячекатанные там, где это не требуется по условиям эксплуатации. Б результате огромное количество металла расходуется впустую.

Использование высокочастотной сварки для производства тонкостенных спиральношовных труб со сваркой кромок в нахлест позволило получать трубы с отношением диаметра к толщине стенки 100 и более.

Создание новых современных конструкций основных машин агрегата: формовочного устройства, шовообжимных роликов и летучего отрезного станка - обеспечило производство высококачественных тонкостенных спиральношовных труб на давление до 15 атмосфер. Оборудование таких агрегатов отличается простотой конструкции, дешевле при изготовлении, занимает небольшую площадь, не требует специальных сооружений, легко поддается механизации и автоматизации, удобно в обслуживании.

Б 1972 г. были введены в промышленную эксплуатацию два опытно-промышленных стана высокочастотной сварки спиральношовных труб 180*350 конструкции ВНИИМЕТМАШ . Спроектированный институтами "Гипросталь", ВНИИМЕТМАШ и ВНИИТВЧ блок цехов по производству тонкостенных оцинкованных трубопроводов диаметром 150*350 мм для Ворошиловградского трубного завода им. Якубовского с годовой производительностью 4,5 млн. метров труб дал первую продукцию в

Положительные результаты, полученные при освоении этих отечестБенных агрегатов позволили провести технологические и конструкторские разработки промышленных, высокопроизводительных агрегатов сварки тонкостенных спиральношовных труб токами высокой частоты.

В Советском Союзе к современному типу машин следует отнести агрегаты высокочастотной сварки труб 150*350, 250*1100 конструкции ВНШМЕТМАШ, выполненные на высоком техническом уровне, продукция которых применяется в поливном земледелии, для строительства вентиляционных систем, трубопроводов низкого давления и т.п.

7, 8, 9] .

Агрегаты Ворошиловградского трубного завода, построенные на принципе непрерывности технологического процесса, обладают высокой производительностью и качеством выпускаемой продукции.

Агрегаты, созданные на таком принципе, позволяют лучше использовать машинное время и работать с минимальным коэффициентом расхода металла.

Кроме этого, применение прогрессивных конструкций машин, обеспечивающих стабильную формовку трубы, формирование сварного соединения и разрезку на мерные длины непрерывно изготавливаемой трубы при создании и реконструкции агрегатов дает возможность значительно увеличить производительность и повысить качество выпускаемой продукции.

Настоящая работа посвящена созданию и внедрению новых основных машин агрегатов высокочастотной сварки тонкостенных спирально-шовных труб.

общие вывода

1. В результате анализа и исследования машин агрегата для производства тонкостенных спиральношовных труб установлены причины, ограничивающие его производительность и снижающие качество выпускаемых труб.

2. Показано, что осевые усилия, действующие на трубу во время реза летучим отрезным станком, нарушают нормальный процесс формовки. Изменяется величина перекрытия кромок более чем в 2 раза.

3. Наблюдается несоответствие требуемой силы задачи полосы в формовочное утсройство втулочного типа с ее продольной устойчивостью. В результате возникает переполнение формовочного устройства и заклинивание полосы.

4. В целях определения пределов допустимой величины перекрытия свариваемых кромок полосы проведено моделирование процесса их обжатия. Исследования показали, что высокая прочность и лучшее качество сварки соединения получается, когда отношение толщины полосы к величине перекрытия находится в пределах 1,1.1,5.

5. Для уменьшения усилия задачи полосы и стабильности диаметра труб предложен способ их сворачивания в формовочных элементах на воздушной подушке.

6. Разработана методика определения усилия задачи полосы в формовочное устройство с шаровыми формовочными элементами на воздушной подушке.

7. Показано, что при сварке тонкостенных труб, когда толщина полосы менее 2-х мл., для устранения гофрообразования вней, обжатие кромок необходимо производить в приводных шовообжимных роликах.

8. На базе проведенных исследований разработаны новые конструкции машин, позволившие повысить производительность агрегата и ка чество выпускаемых тонкостеншх труб, а именно:

- летучий отрезной станок, обладающий простотой конструкции и небольшим до 20.30 кг весом движущейся каретки. а.с. 531668.

- формовочное устройство, позволившее снизить усилие формовки за счет пнеЕМоподпора формующих шаров, расположенных по периметру рабочей поверхности устройства а.с. 671897.

- ш0Е00бжимные ролики с индивидуальным приводом каждого, исклк> чающие потерю устойчивости разогретой кромки полосы а.с. 700224; 940890. 9. Результаты работы внедрены на агрегатах для производства тонкостенных спиральношовных труб диаметром 150.350 мм. Вороши-ловградского трубного завода имени Якубовского. Кроме того, новым летучим отрезным станком оснащены трубоэлектросЕарочные станы на заводах в городах Азове, Ярославле. Экономический эффект, полученный в результате внедрения работы только на заводе имени Якубовского, составил около 200 тыс. рублей.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. Политическая литература, Москва, 1980 г.

2. H.A. Тихоное. Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I.I985 годы и на период до 1990 года. Доклад ХХУ1 съезду КПСС 2 марта 1981 г.

3. Л.И.Брежнев. "О дальнейшем развитии сельского хозяйства СССР". Доклад на пленуме ЦК КПСС 3 июля 1978 г.

4. Е.А.Иванов, В.А.Пчелкин. Строительная программа пятилетки. Экономика, 1976 г.

5. А.И.Целиков. Прокатные станы: настоящее и будущее. Знание, 1974 г.

6. Материалы Пленума ЦК КПСС, состоявшегося 24 мая 1982 г. Газета "Правда" за 27 мая 1982 г.

7. М.А.Сидоркевич, В.М.Ванинский и др. "Высокопроизводительный способ производства тонкостенных спиральношовных труб диаметром 150.350 мм для орошения". Труды ВНИИМЕТМАШ, ст.гё 36, 1974 г.

8. Отчет по теме $ 77.1.19.203-50. "Отработка технологического процесса производства спиральношовных труб диаметром 530, 750 мм". ВНИИМЕТМАШ, 1977 г.

9. Отчет по теме JS 77.1.19.203-58. "Отработка технологического процесса производства спиральношовных труб диаметром 600 мм". ВНИИМЕТМАШ, 1978 г.

10. Л.А.Епихин, H.A. Грум-Гржимайло. Станы для производства особо-тонкостенных электросварных труб в СССР и за рубежом. НИИИНФОРШШМАШ, 1974 г., ß 24, г. Москва.

11. Отчет по теме № 74.1.19.964. "Исследования номенклатуры мирового рынка в области оборудования для производства прямо-шовных и спиральношовных сварных труб". ВНИИМЕТМАШ, 1974г.12. $Ьее2 гпеЬаИ 1969;46^А/8.13. №ес.К РъоПее, Ш, а/8.

12. Л.И.Спиваковский, З.О.Княжинский "Черная металлургия капиталистических стран", 1970 г.

13. Ю.М.Матвеев, Л.Е. Альшевский. "Сравнительный анализ современного состояния черной металлургии СССР и капиталистических стран". Трубное производство. Черметинформация, 1967 г.

14. М.А. Сидоркевич, В.А. Иванов, В.М.Ванинский, А.Г. Иванов. "Цех для производства тонкостенных быстроразборных трубопроводов". НИИИНФОРШШМАШ, №1-76-16, г. Москва.

15. В.М.Ванинский и др. "Стан для производства тонкостенных труб". НИИШФОЖЯЖМАШ №1-76-16. г.Москва.

16. В.А.Вердеревский, В.М.Ванинский, М.А. Сидоркевич. "Стан для сварки тонкостенных спиральношовных труб ТВЧ с устройством для воздушно-плазменной резки". НШШФОМГйМАШ №1-76-18г. Москва.

17. М.А.Сидоркевич, В.А.Вердеревский, В.М.Ванинский. "Станы для производства тонкостенных спиральношовных труб сваркой токами высокой частоты. Трубы ВНИИМЕТМАШ, №50, 1977 г.

18. А.П.Чекмарев, С.И.Борисов, Ю.М.Матвеев. "Технический прогресс в трубном производстве", 1965 г.

19. Н.К. Подставкин. "Перспективы автоматизации трубных станов". НИИШФОВГОШМАШ №1-73-29.22. "Металлургическая и горнорудная промышленность? №5,1970 г.

20. А.Н.Слюсарев. Автореферат диссертации на тему: "Исследование и совершенствование летучих отрезных устройств трубоэлектро-сварочных станов". Днепропетровск, 1959 г.

21. В.В.Максимов и др. "Устройство для электрической резки непрерывно движущихся труб".а.с.390881,Б.И.№31,1973г.

22. Л.Б.Захаровский и др. "Устройство для резки труб", а^с.268861, Б.И.№14, 1970 г.

23. Е.П.Коробкин. "Трубоотрезной станок, а.с.350603, Б.И.^27, 1972 г.

24. В.М.Ванинский и др. "Устройство для резки непрерывно движущихся труб на мерные длины", а.с.531668, Б.И.>&38, 1976г.

25. В.М.Ванинский и др. "Устройство для резки труб".а.с.602318 Б.И. Ш, 1978г.

26. Отчет по теме: J& 73.1.19.203-33. "Усовершенствование конструкции машин, исследование и отработка технологического процесса производства спиральношовных труб ф 150.350 мм". ВНИИМЕТМАШ, 1975 г.

27. В.И.Феодосьев. "Избранные задачи и вопросы о сопротивлении материалов". "Наука", Москва, 1967 г.

28. А.Н.Шамов и др. "Высокочастотная сварка металлов". Машиностроение, 1977 г.

29. Отчет по теме .-Ю4000122 81813245(203-78) "Исследование опытно-промышленного образца формующего устройства и шовообжимных роликов с индивидуальным приводом на стане 150.350 мм с целью повышения производительности". ВШШЕТМАШ, 1981 г.

30. В.И.Королев. "Упруго-пластические деформации оболочек". "Машиностроение", Москва, 1971 г.

31. С.П.Тимошенко. "Устойчивость стержнем, пластин и оболочек". "Наука", Москва, 197I г.

32. А.С.Вольмир. "Устойчивость упругих систем". Государственное издательство физико-математической литературы. Москва, 1963 г.

33. А.И.Целиков. "Прокатные станы". "Металлургиздат", 1946 г.

34. А.И.Целиков. "Основы теории прокатки". "Металлургия, 1965 г.

35. В.Г.Березкин. "Формоизменение металлов при обработке давлением" Машиностроение, Москва, 1973 г.

36. H.A. Грум-Грзшглайло. "Определение усилия формовки спирально-шовных труб на непрерывных станах 1020". Сталь Ш, 1966.

37. Л.А.Епихин. Диссертация на тему: "Разработка, исследование и внедрение технологии и оборудования для высокочастотной сварки тонкостенных спиральношовных труб с соединением кромок в нахлест". 1980г.

38. А.А.Шкуренко, И.Г.Пучка. "Исследование силовых параметров формовки трубы в формующем устройстве спирального типа11. Производство труб М, "Металлургия", 1975 г.

39. Р.Д.Бейзельман, Б.Б. Цыпкин, Л.Я.Перель. "Подшипники качения". Москва, "Машиностроение", 1975 г.

40. С.В.Пинегин. "Опоры качения в подшипниках". Москва, издательство АН СССР, 1961 г.

41. В.М.Ванинский и др. "Устройство для формовки спиральношовных труб", а.с.854491, Б.И.гё 30, 1981 г.45л В.М.Ванинский и др. "Способ изготовления спиральношовных труб" а.с.749485, Б.И.^27, 1980 г.

42. В.М.Ванинский и др. "Устройство для изготовления спиральношовных труб", а.с.940890,Б.И.В25, 1982 г.

43. Отчет по теме $ 77.1.19.203-52 "Исследование машин стана РТЧ и отработки технологии производства труб", БНИИМЕТМАШ, 1977г.

44. Отчет потеме: }ё75.1.19.203-42. "Модернизация и исследование машин стана ТРЧ". ВНИИМЕТМАШ, 1975 г.

45. И.А.Бергер и Я.Г.Пановко. "Прочность. Устойчивость.Колебания". том.З. Машиностроение, Москва, 1968г.

46. С.М.Тарг. Краткий курс теоретической механики. Физматиздат, Москва, 1961 г.

47. В.М.Ванинский и др. "Способ изготовления спиральношовных труб" а.с.650686, Б.И. №9, 1979 г.

48. В.М.Ванинский и др. "Устройство для формовки спиральношовных труб", а.с.645723, Б.И. 1979г.

49. В.М.Ванинский и др. "Способ формовки спиральношовных труб", а.с.795606, Б.И. 1981г.

50. В.М.Ванинский и др. "Формовочная втулка для изготовления тонкостенных спиральношовных труб".а.с.835558. Б.И.1^21, 1981г.

51. В.М.Ванинский и др. "Устройство для формовки спиральношовных труб", а.с.671897, Б.И. $25, 1979 г.

52. В.М.Ванинский и др. "Устройство для изготовления сварных спиральношовных труб", а.с.700224, Б.И.1М4,1979г.

53. Отчет по теме 1Й81833218 (203-73) "Изыскание технологии и конструкции машин для изготовления тонкостенных спиральношовных труб средних диаметров". ВНИИМЕТМАШ, 1983 г.

54. А,И.Целиков. Пути экономии металлов. Машиностроение, 1977г.)

55. А.И.Целиков, Э.Р.Шор. Развитие производства проката в 1959-1965 г.г. Издательство литературы по черной и цветной металлургии. Москва, 1960 г.1. ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

56. Всесоюзшй научно-исследовательский и проектно-конструк-торский институт металлургического машиностроения ВНИШЕТМАШ.

57. Всесоюзный научно-исследовательский институт токов высокой частоты имени профессора Вологдина ВНИИТВЧ.

58. Ворошиловградский трубный завод имени Якубовского ВТЗЯ.

59. Государственный научно-исследовательский и проектный институт металлургической промышленности "Гипросталь".

60. Летучий отрезной станок ЛОС.6. Так как т.к.7. Тому подобное т.п.