АННОТАЦИЯ 2
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ РАСКАТА
НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК НА ДВУХВАЛКОВЫХ ПРОШИВНЫХ
СТАНАХ ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ НА ОПРАВКЕ 7
1.2 Теоретические основы процесса двухвалковой винтовой прошивки труб .... 7
1.2.1 Производство бесшовных труб 7
1.2.2 Прошивка труб 7
2. Обзор научно-технической литературы 17
2.1 Характеристика условий эксплуатации и износа прошивных оправок 17
2.2 Существующие способы увеличения износостойкости оправок 21
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАГРЕВА
ОПРАВКИ ПРОШИВНОГО СТАНА 25
3.1 Постановка задач физического моделирования 25
3.2 Оборудование для физического моделирования 25
3.3 План проведения эксперимента 30
3.3.1 Расчет времени нагрева оправки в печи 30
3.3.2 Определение количества проходов, необходимого для выхода оправки в
стационарный температурный режим 34
3.4 Анализ полученных данных 37
4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВУХВАЛКОВОЙ
ПРОШИВКИ 38
4.1 Задачи компьютерного моделирования 38
4.2 Выбор параметров оправок для проведения компьютерного моделирования 38
4.3 Сравнительный анализ существующих способов исследования
температурных полей технологического инструмента 40
4.4 Компьютерное моделирование процесса двухвалковой прошивки 44
4.5 Анализ результатов моделирования 485. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА УВЕЛИЧЕНИЕ
ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОПРАВОК 52
5.1 Внедрение составных оправок с носком, изготовленным из жаростойких
материалов 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 56
Оправка прошивного стана является тяжело нагруженным рабочим инструментом прошивных станов поперечно-винтовой прокатки и непосредственно влияет на качество внутренней поверхности гильзы, что в свою очередь определяет качество получаемой трубы. Оправка подвергается воздействию высоких температур, а также касательному и нормально износу при прошивке.
Водоохлаждаемые оправки, при некотором усложнении конструкции выходной стороны прошивного стана более эффективны, а их износостойкость вполне удовлетворительна. Однако, при прошивке легированных сталей она резко снижается и в некоторых случаях становится критической. Используемые для изготовления оправок конструкционные инструментальные стали не вполне удовлетворяют более жестким условиям эксплуатации, а известные способы увеличения их износостойкости не всегда эффективны.
Интенсивный износ оправки при прошивке легированных сталей наступает из-за пластической деформации ее носка, когда удельные усилия на контактной поверхности превышают сопротивление деформации материала оправки при температуре, до которой она разогревается. Трещины в виде сетки разгара образуются на оправке из-за термических напряжений циклического характера, появляющихся при нагреве во время прошивки и охлаждения, в паузах между проходами. Оплавление рабочей поверхности оправки и налипание металла характерно в основном при прошивке гильз из тугоплавких материалов и нержавеющих сталей.
Таким образом, одним из основных факторов определяющим стойкость оправок является уровень температуры и её распределение по объёму прошивного инструмента.
В связи с вышеизложенным исследования направленные на увеличение износостойкости прошивных оправок являются весьма актуальной научнотехнической задачей, решению которой и посвящена настоящая работа.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ технологий и особенностей раската непрерывнолитых заготовок на двухвалковых прошивных станах винтовой прокатки.
2. Для более точного понимания процесса, а также получения реальных показателей скорости охлаждения и нагрева оправки, провести физическое моделирование процесса нагрева оправки двухвалкового прошивного стана.
3. Провести компьютерное моделирование процесса для определения влияния технологических параметров на температурное состояние, а также степень износа оправки.
4. Провести исследования по стойкости оправок прошивного стана и определить значимые факторы, оказывающие влияние на износ.
5. Разработать техническое решение по увеличению стойкости оправок прошивного стана.
В ходе работы был проведен анализ технологий и особенностей раската непрерывнолитых заготовок на двухвалковых прошивных станах винтовой прокатки, что позволило оценить влияние факторов на износостойкость оправки и провести физическое моделирование.
Выполнено физическое моделирование имитирующее нагрев оправки от контакта с заготовкой, что позволило получить данные об оправке без водяного охлаждения, а также количество имитирующих проходов до выхода оправки в стационарный температурный режим. Полученные данные показали нецелесообразность использования оправок без водяного охлаждения в современных условиях рынка, в связи с низкой износостойкостью и высокой вероятностью образования дефектов.
Проведено компьютерное моделирование процесса прошивки на двухвалковых станах с использованием оправок из двух различных марок сталей. Полученные результаты показали огромное влияние материала оправки на её износостойкость и жаропрочность.
Разработано техническое решение - использование составных оправок с носком из жаропрочных материалов, температурное состояние которых значительно лучше оправок, изготовленных из обычных материалов, что подтвердило компьютерное моделирование, выполненное в программе Flow Works.
