
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Создание универсального стана поперечно-винтовой прокатки и исследование технологических режимов его работы

Работа №	7354
Тип работы	Диссертации (РГБ)
Предмет	технология производства продукции
Объем работы	210стр.
Год сдачи	2002
Стоимость	470 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	998

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ СТАНОВ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ 7
1.1. Общность технологических и конструкторских направлений по использованию поперечно-винтовой прокатки в нашей стране и за рубежом 7
1.2. Обоснование необходимости создания универсального стана поперечно-винтовой прокатки 21
4 ГЛАВА 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ УНИВЕРСАЛЬНОГО СТАНА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ПВП 20-60 26
2.1. Описание конструкции рабочей клети 26
2.2. Описание конструкции линии универсального стана поперечно-винтовой прокатки ПВП 20-60 (вариант промышленного назначения) 33
2.3. Краткое описание технологического процесса 42
2.3.1. Работа стана ПВП 20-60 в режиме прошивки 43
2.3.2. Работа стана ПВП 20-60 в режиме раскатки 45
2.3.3. Работа стана ПВП 20-60 при прокатке изделий периодического профиля 48
2.4. Реализация технического проекта в рабочий при изготовлении на
(4
ЭЗТМ универсального стана ПВП 20-60 в металле 52
ГЛАВА 3. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНОГО
СТАНА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ПВП 20-60 .... 79
3.1. Расширение технологических возможностей стана поперечно-винтовой прокатки ПВП 20-60 79
3.1.1. Прокатка круглых тел - шаров для мельниц и подшипников 80
3.1.2. Прокатка коротких тел вращения (штифты, втулки) 84
3.1.3. Прокатка профилированных труб для втулочных изделий типа велосипедных втулок 86
3.1.4. Прокатка изделий с винтовой (резьбовой) поверхностью 87
3.1.5. Прокатка ребристых труб 91
Ч ГЛАВА 4. ТРЕХМЕРНОЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ СПЛОШНОЙ ЗАГОТОВКИ. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 97
4.1. Общие соображения и допущения 97
4.2. Анализ распределения напряжений при двух- и трехвалковой схемах прокатки с задним подпором Ть усилием 120 кН 110
4.3. Анализ распределения напряжений при двух- и трехвалковой прокатке с натяжением усилием Tf= 80 кН 125
4.4. Анализ распределения и описание напряжений, возникающих при двух- и трехвалковой схемах прокатки с одновременным приложением усилий подпора Ть = 120 кН и натяжения Tf = 80 кН 4.5. Некоторые соображения о возможностях дальнейшего применения метода трехмерного конечно-элементного моделирования процессов поперечно-винтовой прокатки и выводы по результатам исследования 169
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ НА УНИВЕРСАЛЬНОМ СТАНЕ ПВП 20-60 ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ ЗАЭВТЕКТИЧЕСКИХ СИЛУМИНОВ 180
5.1. Краткое введение 182
5.2. Материал и методика проведения исследования 186
5.2.1. Использованные материалы 186
5.2.2. Технология непрерывного литья и модифицирования структуры слитков сплавов 01390 и 01391 187
5.2.3. Методика проведения поперечно-винтовой прокатки 189
5.2.4. Методика исследования структуры слитков и катаных прутков .. 190
5.3. Результаты исследования структуры катаных прутков 192
5.4. Выводы 200
6. Основные выводы по работе 201
7. Список литературы 204

Введение

Использование двухвалковой схемы поперечно-винтовой прокатки в России и за рубежом для прошивки заготовок в полую гильзу для производства горячекатаных труб известно около 150 лет, и долгое время этот процесс оставался основным и практически неизменным. Его совершенствование всегда являлось важной задачей для исследователей и конструкторов в попытках повысить производительность процесса, снизить технологические, энергетические и, как следствие, - экономические затраты при производстве выпускаемой продукции.
В течение длительного периода времени считалось, что только способ поперечно-винтовой прокатки с двухвалковой схемой прошивки может применяться для изготовления гладких бесшовных труб, так как именно при двухвалковой схеме металл деформируется таким образом, что вследствие неравномерности степени деформации в осевой зоне заготовки возникают растягивающие напряжения, приводящие к нарушению сплошности металла и вскрытию внутренней полости заготовки, что в свою очередь снижает осевое давление на прошивную оправку. Длительное время предварительное вскрытие внутренней полости считалось положительным фактором при прошивке гильз и утверждение, что прошивка на станах поперечно-винтовой прокатки возможна лишь при наличии в заготовке полости перед оправкой, долгое время являлось доминирующим.
Однако при подобном взгляде на процесс прошивки производство качественных труб из высоколегированных сталей и сплавов был невозможен из-за образования плен и закатов на внутренней поверхности труб, которые (плены и закаты) являлись прямым результатом предварительного вскрытия внутренней полости в заготовке.
Первые предположения о возможном предотвращении предварительного вскрытия внутренней полости заготовки в случае применения трех¬валковой схемы прошивки сделаны в работах [1-2], хотя упоминания о
попытках осуществить прокатку на первом опытном трехвалковом стане [3] относятся к 1883 г. Позднее, в 1926 году также делались безуспешные попытки осуществить прошивку на трехвалковом стане американской фирмы Блисс, И.У. В течение 1928-1932 гг. в США были продолжены исследования процесса прошивки на трехвалковом прошивном стане.
Исходя из представлений о возможности ведения процесса прошивки - при наличии в заготовке полости перед оправкой, многие исследователи
считали, что на трехвалковых станах отсутствуют условия, которые бы об¬легчали внедрение носка оправки в металл, поэтому процесс' неосуществим или затруднении является весьма энергоемким.
Последующие исследования показали, что прошивка на станах поперечно-винтовой прокатки, в т.ч. и на двухвалковых, возможна и реально осуществима без предварительного вскрытия внутренней полости перед прошивной оправкой. При этом значительно улучшается качество внутренней поверхности гильз, возрастает стойкость оправок и снижается расход энергии [3].
Тем не менее, ряд исследователей считали, что склонность к разрушению металла при прокатке на трехвалковых станах имеет место, но она значительно меньше, чем на двухвалковом- Некоторые исследователи считали, что разрушение металла в осевой зоне при прошивке на трехвалковом стане происходит также, как и на двухвалковом, но при большей вели¬чине критического обжатия [6], другие ученые и исследователи в своих работах эти утверждения отрицали [7].
Дополнительно прилагаемые к заготовке осевые усилия подпора и натяжения как при двухвалковой, так и при трехвалковой схемах прокатки- прошивки позволяет в значительной степени влиять на изменение схемы напряженного состояния в очаге деформации. Этим предотвращается преждевременное вскрытие внутренней полости в осевой зоне заготовки и дает возможность выполнять поперечно-винтовую прокатку, особенно при трехвалковой схеме, с повышенными обжатиями [8].
Глава 1. Тенденции развития конструктивных особенностей станов поперечно-винтовой прокатки
1.1. Общность технологических и конструкторских направлений по использованию поперечно-винтовой прокатки в нашей стране и за рубежом
Многочисленные исследования процессов поперечно-винтовой про¬катки, напряженно-деформированного состояния и преимуществ трехвалковой схемы поперечно-винтовой прокатки в 50-60 гг. явились толчком для создания различных конструкций станов поперечно-винтовой прокатки с трехвалковой схемой прокатки как в нашей стране, так и за рубежом.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

Заключение

Впервые в мировой практике создана конструкция универсальной рабочей клети (в трех вариантах) для станов поперечно-винтовой прокатки, позволяющая поочередно осуществлять операции "прокатка- прошивка-раскатка" по двух-, трех- и даже четырехвалковой схемам с помощью одной станины и кассетной перевалки рабочих валков, с целью реализации преимуществ каждой схемы на одной рабочей клети.
Каждый из вариантов конструкции универсальной рабочей клети стана поперечно-винтовой прокатки защищен авторскими свидетельствами СССР на изобретения.
Конструкция универсальной рабочей клети стана поперечно-винтовой прокатки позволяет, помимо гладких изделий, изготовлять изделия периодического профиля, т.е. с изменением наружного диаметра по длине прокатываемого прутка, а также полых изделий с различными наружными и внутренними диаметрами по длине этих изделий и обеспечивать гибкую технологию производства малотоннажной широкономенклатурной продукции.
Стан ПВП 20-60 изготовлен в металле, смонтирован и эксплуатируется на заводе легких сплавов ВИЛС, обеспечивая промышленные и опытные прокатки спецсплавов.
Созданный универсальный стан поперечно-винтовой прокатки ПВП 20- 60 позволяет сравнивать достоинства и недостатки различных схем прокатки-прошивки-раскатки (двух- и трехвалковую) при совершенно одинановых технических и технологических условиях и определять выбор целесообразной технологии.
Применяя в процессе прокатки на стане ПВП 20-60 действие механизмов подпора и натяжения, которые изготовлены в составе стана, можно составлять различные схемы напряженно-деформированного состояния прокатываемого изделия с целью достижения наиболее благоприятных условий технологического процесса прокатки (минимальные энергозатраты, наибольшую производительность, лучшее качество поверхности и т.п.).
Конструкция универсальной клети стана ПВП 20-60 способна обеспечить (помимо классических операций прокатка-прошивка-раскатка) производство изделий специального машиностроительного назначения (шары, втулки, штифты, изделия с винтовой поверхностью, ребристые трубы). Выполнен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния заготовки при прокатке по двух- и трехвалковой схемам с применением метода трехмерного конечно-элементного моделирования.

Литература

1. Емельянененко П.Т. Теория косой и пилигримовой прокатки. -М.: Металлургиздат, 1949.-491 с.; ил.
2. Смирнов B.C. Поперечная прокатка. -М.: Машгиз, 1948. -195 с.; ил.
3. Трехвалковые прошивные станы: Обзор / И.Г. Гетия, Л.Н. Скоро- богатская, М.А. Левшунов и др. -М.: Центральный научно- исследовательский институт информации и технико-экономичес¬ких исследований черной металлургии, 1975. -21 с.; ил.
4. Лисочкин А.Ф. Поперечная прокатка // Сталь. -1946. -№.6. -С. 378- 385.
5. Дубровский И.В., Матлахов Л.И. Расположение оправки и образо¬вание плен на трубах // Сталь. -1947. -№.7. -С. 626-629.
6. Смирнов B.C. Поперечная прокатка в машиностроении. -М.: Маш¬гиз, 1957.-375 с.
7. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. -М.: Металлургиздат, 1962. -494 с.
8. Казанская И.И., Милютин С.П. Трехвалковые станы с подпором // Металлургическое машиностроение / НИИИНФОРМТЯЖМАШ.
- 1965. -№.3. -С. 13-20.
9. А.с. № 214478 СССР, МКИ В21в. Рабочая клеть трехвалкового прошивного стана / И.К. Тартаковский, П.М. Финагин, П.И. Полухин и др. // Открытия, промышленные образцы, товарные знаки.-1968.-№. 12.
10. Целиков А.И., Зюзин В.И. Современное развитие прокатных ста¬нов. -М.: Металлургия, 1972. -399 с.; ил.

205
*
11. Трехвалковые станы винтовой прокатки для производства перио¬дических профилей круглого сечения / А.И. Целиков, В.А. Жаво¬ронков, И.К. Шафран и др. // Сталь. -1970. -№. 5. -С. 424-427.
12. Тетерин П.К. Теория поперечно-винтовой прокатки. -М.: Метал¬лургия, 1971. -368 с.
13. Фомичев И.А., Сай Н.Ф., Румянцев Б.Ф. Прокатка труб из алюми¬ниевых сплавов на трубопрокатных установках // Цветные металлы. -1959. -№. 6. -С. 75-79.
14. Чаликов В.В. Исследования процесса винтовой прокатки тел вра¬щения из высокопрочных алюминиевых сплавов на трехвалковых станах: Дисс. канд. техн. наук. -М.: МВТУ им. Баумана, 1970. - 230 с.
15. Освоение поперечно-винтовой прокатки труб из титана / В.Я. Шапиро, И.Л. Годин, Ю.Ф. Лузин и др. // Цветные металлы. -1978. —№. 6.-С. 61-64.
16. Прошивной стан для труб из алюминиевых сплавов / В.Я. Шапи¬ро, И.К. Тартаковский, А.К. Афанасьева и др. // Цветная метал¬лургия. -1979. -№. 4. -С. 40-42.
17. Прошивка в двухвалковом стане слитков сплава Д16 / В.Я. Ша¬пиро, А.К. Афанасьева, Н.А. Беляков и др. // Цветные металлы. — 1978.-№. 2. -С. 61-64.
18. А.с. № 341544 СССР, МКИ В21в 19/00. Клеть косовалкового ста¬на / А.Ф. Белов, Е.И. Панов, И.К. Тартаковский и др. // Б. И. -1972.
А -№. 25.

19. А.с. № 348250 СССР, МКИ В21в 19/60. Рабочая клеть трубо¬прокатного стана / Г.Д. Стыркин, И.Н. Потапов, Е.И. Панов и др. // Б. И. -1972. -№. 25.
20. А.с. № 519240 СССР, МКИ В21в 39/00. Устройство подачи заго¬товки в рабочую клеть прокатного стана / П.И. Ермолаев, А.П. Подкуйко, П.М. Финагин и др. // Б. И. -1976. -№. 24.
21. А.с. № 605651 СССР, МКИ В21в 19/00. Рабочая клеть стана попе¬речно-винтовой прокатки / П.И. Ермолаев, Б.И. Самохин, И.К. Тартаковский и др. // Б. И. -1978. -№. 17.
22. Новый технологический инструмент для поперечно-винтовой прокатки прутков / О.Ю. Ильин, И.К. Тартаковский, Б.И. Самохин и др. // Технология легких сплавов. -1983. -№. 8. -С. 39-42.
23. Специальные прокатные станы / А.И. Целиков, Н.В. Барбарич, М.В. Васильчиков и др. -М.: Металлургия, 1971. -336 с.; ил.
24. Грановский С.П., Мехов Н.В., Майзелис Г.С. Прокатка профили¬рованных труб // Сталь. -1965. -№. 1. -С. 53.
25. Грановский С.П., Мехов Н.В., Майзелис Г.С. Новый стан для прокатки профилированных трубных заготовок для втулочных изделий // Вестник машиностроения. -1969. -№. 2. -С. 53-54.
26. Ильин О.Ю., Панов Е.И., Шапиро В.Я. Разработка конструкции оборудования и освоение поперечно-винтовой прокатки легких сплавов // Технология легких сплавов. —2000. —№. 5. —С. 39-46.
27. Афанасьева А.К., Телешов В.В., Козлова О.М. Структура и свойства труб из алюминиевых сплавов, изготовленных прошивкой на косовалковых станах // Металловедение и термическая обработка металлов. —1978. —№. 1. -С. 56-59.

207
28. Качество прутков из титановых сплавов, полученных различны-ми методами / В.Я. Шапиро, Ю.П. Гриценко, С.А. Кушакевич и др. // Цветные металлы. -1979. -№. 1. —С. 61-63.
29. Прошивка гильз из слитков алюминиевых сплавов с улучшенным качеством поверхности на двухвалковом стане / Е.И. Баранчиков, В.Я. Шапиро, В.А. Ишунькин и др. // Цветная металлургия. -1979. —№. 6. -С. 46-48.
30. Коробщиков В.Г., Гриценко Ю.П., Шапиро В.Я. Сравнение ка¬чества прутков ВТЗ-1, полученных продольной и винтовой прокаткой // Цветные металлы. -1985. -№. 8. -С. 101-103.
31. Влияние радиально-сдвиговой прокатки на качество полуфабри- *♦1 катов из титановых сплавов / Е.А. Харитонов, И.Н. Потапов, И.З.
Вольшонок и др. // Цветные металлы. -1992. -№. 5. -С. 56-57.
32. Панов Е.И., Ильин О.Ю. О качестве прутков и труб из легких сплавов, полученных поперечно-винтовой прокаткой // Техноло¬гия легких сплавов. -2001. -№. 2. -С. 27-31.; ил.
1 33. Панов Е.И., Ильин О.Ю. Расширение технологических возмож¬
ностей универсального стана поперечно-винтовой прокатки ПВП 20-60 // Технологии легких сплавов. -2002. -№. 2. -С. 41-52.; ил.
34. Жаворонков В.А., Марков Ю.А. Исследование нормальных кон¬тактных напряжений при поперечной и винтовой прокатке сплош¬ных и полых заготовок // Труды МВТУ. -1974. —№. 176. - Машины-автоматы и прокатное производство. -С. 73-85.

35. Жаворонков В.А., Чаликов В.В. К вопросу определения давления металла на валки и расходе энергии при винтовой прокатке в трехвалковых станах // Труды МВТУ. -1974. -№. 176. -Машины- автоматы и прокатное производство. -С. 93-101.
36. Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давле¬нием. -М.: Машиностроение, 1979. -215 с.
37. Объемные задачи теории прокатки / А.И. Целиков, В.К. Беляни- нов, И.Н. Ананьев и др. // Труды МВТУ. -1984. —№. 412. -Машины и агрегаты металлургического производства. -С. 8-24.
38. Расчет энерго - силовых параметров и формоизменение при про¬катке в черновых клетях широкополосных станов методом конечных элементов / В.В. Калмыков, И.Н. Ананьев, В.К. Белянинов и др. // Труды МВТУ. -1984. -№. 412. -Машины и агрегаты металлургического производства. -С. 57-67.
39. Малинин Н.Н. Технологические задачи пластичности и ползу¬чести. -М.: Высшая школа, 1979. -118 с.
40. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с анг. — М.: Мир, 1975.-542 с.
41. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с анг. -М.: Мир, 1979.-480 с.