АННОТАЦИЯ 2
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ РАСКАТКИ ПОЛЫХ
ЗАГОТОВОК НА НЕПРЕРЫВНЫХ РАСКАТНЫХ СТАНАХ 10
1.1 Современное состояние мировой трубной промышленности для
производства бесшовных труб 10
1.2 Особенности технологии и оборудования непрерывно раскатных
станов продольной прокатки 14
1.3 Исследования процесса прокатки труб на непрерывных станах с
использованием калибров, образованных разным количеством валков 23
1.4 Обзор способов снижения концевой обрези 31
1.5 Выводы и постановка задач исследования 38
2 ЭКПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОДОЛЬНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАЛИБРОВ, ОБРАЗОВАННЫХ
РАЗНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ВАЛКОВ 40
2.1 Постановка задачи физического моделирования 40
2.2 Оборудование для экспериментального исследования 40
2.3 План проведения эксперимента 43
2.4 Результаты эксперимента 44
2.5 Выводы по главе 51
3 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСКАТКИ ТРУБ
3.1 Задачи компьютерного моделирования 52
3.2 Компьютерное моделирование процесса раскатки гильз на 2-х и 3-х
валковой системе калибров 52
4 ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА УМЕНЬШЕНИЮ
КОНЦЕВОЙ ОБРЕЗИ ТРУБ 59
4.1 Разработка системы калибров 59
4.2 Моделирование технологии процесса прокатки труб с использованием
действующей и разработанной калибровки 66
4.3 Выводы по главе 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 70
Одной из главных задач, стоящей перед собственниками трубных заводов Российской федерации для успешной конкурентной борьбы, является сокращение производственных издержек при обеспечении высокого качества выпускаемой продукции.
Одними из основных факторов обеспечения конкурентоспособности продукции являются качество и сокращение издержек производства.
В формировании издержек на производство трубной продукции главную роль играют затраты на металл, доля которых в структуре общих затрат может составлять до 90% [1].
Решая вопрос о минимизации издержек, ведущие мировые производители металлопродукции, в том числе и трубной, начали активно переводить свои производственные мощности в Китай, Мексику, страны Юго-Восточной Азии, создавая тем самым, значительные экономические трудности для российских трубников не только на мировом рынке, но уже и на внутреннем. Зачастую в качестве направления снижения издержек рассматривают только инновационный путь, требующий значительных инвестиций [1].
При этом недооценивается другое, тоже чрезвычайно эффективное направление снижения себестоимости, в первую очередь для трубной промышленности, снижение расхода металла - непрерывное совершенствование.
Так как в трубном производстве затраты на металл составляют подавляющую часть издержек, то непрерывное совершенствование технологии должно быть направлено в первую очередь на сокращение потерь металла.
Основной тенденцией мирового развития трубопрокатного производства является применение в линии трубопрокатного агрегата непрерывного раскатного стана продольной прокатки. При производстве бесшовных труб в линии ТПА с непрерывным раскатным станом гильзу раскатывают в передельную трубу.
Окончательное формирование толщины стенки и наружного диаметра, с целью расширения производимого сортаментного ряда труб, осуществляется на редукционно-растяжных и калибровочных станах [2].
Характерной особенностью при продольной раскатке труб является образование утолщенных концов. Это явление связано с тем, что передний и задний концы подвергаются формоизменению в условиях отличных от деформации средней части трубы.
Снижение неравномерности деформации по периметру поперечного сечения раската можно достичь за счет увеличения количества валков в клети, образующих калибр, поэтому в последнее время все большее применение находят непрерывные раскатные станы с 3-х валковыми калибрами типа PQF и FQM.
Так как характер изменения толщины стенки на концах трубы определяет длину и массу концевой обрези, а это значительной мере определяет экономические показатели всего трубопрокатного агрегата в целом.
Особенно остро проблема утолщенных концов стоит на ТПА, производящих относительно короткие трубы, так как в этом случае длина концевой обрези составляет существенную часть от объема произведенной продукции.
При анализе технологии производства труб с точки зрения уменьшение РКМ, необходимо учитывать все технологические факторы, с целью определения влияния каждой из них на геометрические параметры раската.
Следует отметить, что процесс раскатки гильзы в черновую трубу на трёхвалковом непрерывном стане с удерживаемой оправкой мало изучен в России, так как первые НРС с 3-х валковыми калибрами установлены в России относительно недавно PQF (ПАО «ТАГМЕТ») (2008 г.) и FQM (ПАО «СТЗ») (2014г.). Информация о данном способе производства труб в основном носит рекламный характер, поэтому исследование новой технологии, её корректировка, совершенствование методик расчёта настроечных и энергосиловых параметров являются актуальными в настоящее время. Деформационные, скоростные режимы, а также параметры калибровки валков, определяются согласно математическим моделям поставщика оборудования.
При этом в большинстве случаев описание формул и зависимостей для определения параметров процесса раскатки имеют различные эмпирические либо поправочные коэффициенты, значения которых определяют, либо в процессе горячих испытаний стана, либо на основе уже имеющегося опыта эксплуатации непрерывных раскатных станах.
С учётом постоянного ужесточением конкуренции на рынке трубной промышленности, требования по экономическим показателям, предъявляемым к бесшовным трубам, исследование новой технологии прокатки и её рациональная корректировка, с целью снижения РКМ являются актуальными в настоящее время.
Целью работы является повышение экономической эффективности изготовления горячедеформированных труб на основе физического и компьютерного моделирования процесса прокатки труб. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ технологий и особенностей процесса раскатки полых заготовок на непрерывных раскатных станах продольной прокатки на основе обзора научно-технической информации;
- определить факторы, влияющие на концевую обрезь труб;
- провести в лабораторных условиях экспериментальные исследования, для анализа процессов образования концевой обрези;
- провести компьютерное моделирование раскатки труб, с целью влияния НДС на величину концевой обрези;
- разработать новые научно обоснованные технические решения, обеспечивающие уменьшение расходного коэффициента металла.
В результате выполненной магистерской диссертационной работы получены следующие результаты:
1. Исследована база научно-технической литературы, показавшая, что данная тематика работы является актуальной на данный момент.
2. Вопросы, касающиеся уменьшения концевой обрези, решают в основном на редукционных станах.
3. Установлена и численно отражена взаимосвязь между величиной обжатия калибров непрерывного раскатного стана с 3-х валковыми и 2-х валковыми клетями и длины концевой обрези. Показано, что минимальная длина концевой обрези, за непрерывным раскатным станом, получается при 3-х валковой калибровке.
4. Получена эмпирическая формула для расчета длины концевой обрези, которая позволяет оценить влияние количества валков клети, отношениф D1/S1 и коэффициента вытяжки.
5. На основе исследований раскатки труб на НРС разработаны технические решения, способствующие уменьшению концевой обрези труб, обеспечивающие уменьшение РКМ.
6. Разработана система калибров, которая позволила уменьшить длину концевой обрези на 10 %.
