Производство горячекатанных труб

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

 

 

Кафедра "Технология и оборудование прокатного производства" (ТиОПП)

 

 

 

Реферат на тему:

«Производство горячекатных труб»

 

 

 

 

Выполнил:  

 

                                                                    Принял:             .

 

                                                                                     Дата   ___________

                                                                                         Оценка  ___________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая технологическая схема  производства бесшовных труб

В зависимости от физико-химических свойств исходного материала, сортамента труб и требований к их качеству горячую деформацию осуществляют разными  способами, каждому из которых присущи  свои особенности, достоинства и  недостатки. Независимо от способа  производства горячедеформированных  труб, технологическая схема включает следующие общие элементы:  
- нагрев металла; 
- получение полой заготовки (гильзы) и черновой трубы (раскатка гильзы); 
- окончательное формирование стенки и диаметра трубы (редуцирование или калибрование).

При этом перед каждой технологической  операцией при необходимости  проводят подогрев трубы.

Технологические процессы производства горячедеформированных труб можно  классифицировать по четырем основным способам получения гильзы, черновой трубы, удержания и типу применяемых  оправок раскатного стана, а также  окончательного формирования геометрических размеров трубы. 
1. Получение гильзы. В зависимости от вида и химического состава применяемой исходной заготовки (катаная, кованая, непрерывнолитая, слиток) гильзы производят в станах винтовой прокатки, на прессах либо сочетанием двух процессов: получение толстостенного стакана прессованием или пресс-валковой прошивкой с последующей прошивкой донышка и раскаткой стенки гильзы в стане-элонгаторе. 

2. Получение черновой трубы (способ раскатки гильзы). Черновые трубы производят: 
- продольной прокаткой в автоматическом стане (стане тандем); 
- непрерывном; 
- периодической прокаткой в пилигримовом стане;  
- винтовой прокаткой преимущественно в трехвалковом стане типа Асселя, реже - в двухвалковом стане типа Дишера или Акку-Ролл;  
- проталкиванием стаканов через уменьшающиеся в диаметре калибры с роликовыми обоймами в реечном стане; 
- выдавливанием металла в кольцеобразную щель в трубо-профилъном прессе. 
3. Удержание и тип применяемых оправок раскатного стана. В раскатных станах при прокатке черновых труб применяют длинные и короткие оправки. Короткие оправки удерживаются с выходной стороны автоматического стана (стана тандем). Длинные цилиндрические оправки применяют во всех остальных способах раскатки гильз. При этом оправка может быть неудерживаемая (плавающая), удерживаемая и частично удерживаемая. Подобного типа оправки применяют в непрерывном стане продольной прокатки или в стане винтовой прокатки типа Асселя, Дишера, Акку-Ролл. На станах периодической прокатки применяют оправки (дорны), имеющие возвратно-поступательное движение, согласованное с частотой вращения пилигримовых валков. Оправки реечного стана имеют принудительное осевое перемещение. 

 

4. Окончательное формирование геометрических размеров трубы. Окончательный размер готовой трубы обычно получают в непрерывных калибровочных или редукционных станах продольной прокатки, реже - в станах винтовой прокатки. В трубопрокатных агрегатах с автоматическим станом (станом тандем) и реечным указанной операции предшествует обкатка трубы (риллингование в стане винтовой прокатки). В отдельных трубопрокатных агрегатах, специализирующихся по производству бесшовных труб большого диаметра, на финишных операциях возможно применение станов-расширителей.

Операции получения гильз (прошивка) и чистовых труб (калибрование или редуцирование) присуши практически  всем способам производства горячедеформированных  труб, т.е. их можно сочетать с любым  из способов получения черновой трубы (раскаткой гильзы в трубу). Поэтому  указанные операции в значительной мере характеризуют технологические  особенности и возможности трубопрокатного  агрегата.

Наиболее полно процесс производства горячедеформированных труб характеризуется способом получения черновой трубы (способом раскатки гильзы в трубу). По указанному способу агрегаты получают соответствующее название. В практике находят применение трубопрокатные афегаты с автоматическими (станами тандем), непрерывными, пилигримовыми, раскатными станами винтовой прокатки, реечными, планетарными станами и трубопрофильными прессами.

К наименованию трубопрокатного  агрегата ТПА обычно добавляют цифры, характеризующие максимальный и  минимальный диаметр прока¬тываемых труб, например ТПА 140; 250; 400 (цифры указывают максимальный диаметр труб, производимых на агрегате с автоматическим станом) или 4-10, 30-102, 50-200 (цифры - сортамент прокатываемых труб соответственно на агрегатах с пилигримовым (в дюймах), непрерывным и трехвалковым раскатным станами).

Трубопрокатные  агрегаты с пилигримовым станом, работающие с применением слитков, в силу недостаточно высокого качества труб и повышенного расходного коэффициента металла находят более ограниченное применение. Использование непрерывнолитой предварительно деформированной заготовки в сочетании с прогрессивными способами деформирования, несомненно, повысит область применения станов указанного типа. В настоящее время ТПА с пилигримовым станом специализируется в основном по производству труб нефтяного сортамента (обсадные и бурильные) и труб для нефтепроводов. Последние обычно изготовляют из кованой заготовки.

Агрегаты с  непрерывным станом в силу их значительной единичной мощности весьма перспективны для производства труб массового назначения. Применение таких станов в сочетании с непрерывнолитой заготовкой и прогрессивной технологией прошивки расширяет их технологические возможности, повышает конкурентоспособность.

То же самое можно отметить в отношении агрегатов с реечным станом. Достоинством таких агрегатов являются металлосберегаюшая технология и низкие капитальные вложения в осуществление процесса.

Трубопрокатные  агрегаты с трехвалковым раскатным станом специализированы по производству толстостенных труб. Указанным способом можно производить высокоточные трубы, что весьма важно для машиностроительных отраслей, в том числе подшипниковой промышленности. Более жесткие допуски по толщине стенки и наружному диаметру на трубы, производимые указанным способом, обеспечивают существенную экономию металла при последую¬щей механической обработке. Дальнейшее совершенствование способа, позволяющее организовать производство труб с более высоким отношением D_О/S_О в еще большей мере расширит область применения указанного способа.

Некоторые агрегаты, использующие непрерывнолитую круглую заготовку, имеют дополнительный передел на стадии получения гильзы - редуцирование ее по диаметру. Для этой цели устанавливают сразу же за прошивным станом (или элонгатором) 6-7-клетевой стан продольной прокатки, обеспечивающий уменьшение диаметра трубы на 20-25 %. В этом случае удается существенно расширить сортамент готовых труб при использовании непрерывнолитой заготовки одного номинального размера (диаметра), что значительно облегчает эксплуатацию машин непрерывной разливки.

Основную массу составляют трубы, производимые на агрегатах с  автоматическим (стан тандем), пилигримовым и непрерывным станами.

Уровень автоматизации и  механизации, а также график работы (непрерывный или прерывный) трубопрокатных агрегатов в различных странах  неодинаков. Современные отечественные  агрегаты имеют, как правило, более  высокую часовую и годовую  производительность. Это особенно заметно  при сопоставлении агрегатов  с трехвалковым раскатным и непрерывным станами.

Прессованием производят трубы диаметром от 30-38 мм (с редуцированием) и выше с минимальной толщиной стенки 2,5-3 мм. Достоинством указанного способа можно считать возможность производства труб из труднодеформируемых сталей и сплавов, прокатка которых затруднена или вообще невозможна. Применение современных гидропрессов усилием до 50 МН делает указанный способ конкурентоспособным в сравнении с известными способами производства горячедеформированных труб.

Наиболее нагруженными при  производстве бесшовных горячекатаных  труб являются раскатные (пилигримовые, непрерывные, трехвалковые раскатные, реечные, трубопрофильные прессы). Эти станы, как правило, представляют узкие звенья в технологическом потоке и в дальнейшем, при определении производительности трубопрокатных агрегатов, следует учитывать их пропускную способность. Несколько иное положение занимают агрегаты с автоматическим станом (станами тандем). Основная деформация на указанных агрега¬тах приходится на прошивные станы, и в ряде случаев при производстве толстостенных (укороченных) труб они могут ограничивать производительность. 

Трубные станы. Сортамент 

Трубы широко используют в  различных отраслях народного хозяйства. В зависимости от рода использования и условий эксплуатации к ним предъявляются различные требования.

схема 1 Классификация труб

По характеру использования
для различных трубопроводов	трубы для бурения и  эксплуатации скважин				Трубы для машиностроения
по конструкции
на гладкие (большинство  труб для трубопроводов и все  трубы для машиностроения)			и нарезные (все трубы  для бурения и эксплуатации скважин  и часть труб для трубопроводов)
От метода изготовления
бесшовные горячекатаные (ГОСТ 8732—78)		электросварные  (ГОСТ 10704—76)		Холодно-деформированные (ГОСТ 8734—75).

Таблица 1Сортамент бесшовных горячекатаных труб (ГОСТ 8732—78)

DH, мм	t, мм	DH, мм	t, мм	DH, мм	t, мм	DH, мм	t, мм
25	2,5—4	70	3—16	140	4,5—36	325	7,5—75
28	2,5—4	73	3—19	146	4,5—36	351	8—75
32	2,5—4	76	3—19	152	4,5—36	377	9—75
38	2,5—4	83	3,5—19	159	4,5—36	402	9—75
42	2,5—4	89	3,5—24	168	5—45	426	9—75
45	2,5—5	95	3,5—24	180	5—45	450	16—75
50	2,5—5,5	102	3,5—46	194	5—45	(465)	20—75
54	3—11	108	4—28	203	6—50	480	25—75
57	3—13	114	4—28	219	6—50	500	25—75
60	3—14	121	4—28	245	6,5—50	530	25—75
63,5	3—14	127	4—30	273	6,5—50	(550)	25—75
68,0	3—16	133	4—32	299	7,5—75	—	—

Примечание. Нормальный ряд  толщины стенки труб, мм: 2,5; 2,8; 3; 3.5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; (6,5); 7; (7,5); 8; (8,5); 9; (9.5); 10; 11; 12; (13); 14; (15); 16: 17; 18; (19); 20; 22; (24); 25; (26); 28; 30; 32; (34); (35); 36; (38); (40); (42); 45; (48); 50; 56; 60; 63; (65); 70; 75.

Трубопрокатные  станы

Процесс производства бесшовных  труб прокаткой состоит из получения полой гильзы из сплошной заготовки — прошивки; раскатки полученной гильзы в трубу и уменьшения (редуцирования) или увеличения (раздачи) диаметра полученной трубы.

Прошивка сплошной заготовки  в гильзу может производиться  на станах поперечно-винтовой (косой) прокатки, называемых прошивными, или на специальных вертикальных или горизонтальных прошивных прессах.

Прошивные станы по типу рабочих валков подразделяют на прошивные  станы с бочкообразными валками (валковые), дисковыми валками (дисковые) и с грибовидными валками (грибовидные).

Наиболее широко распространены валковые прошивные станы — для  прошивки заготовки диаметром 80—270 мм и для прошивки слитков диаметром 350—600 мм. На дисковых и грибовидных станах прошивают только катаную заготовку диаметром 80—140 мм.

Процессы прокатки труб из гильз подразделяют на прокатку труб на короткой и на длинной оправке. Процесс продольной прокатки на короткой оправке может производиться в одно- и двух-клетевых станах. На длинной оправке прокатка может проводиться в многоклетевых станах продольной прокатки, станах периодической прокатки, трехвалковых станах косой прокатки и в двухвалковых станах косой прокатки с вращающимися проводками.

Продольная прокатка труб на короткой оправке — один из первых способов получения бесшовных труб. Вначале производили 15—20 проходов в круглом калибре на короткой оправке в нереверсивном двухвалковом стане, возвращая каждый раз трубу на переднюю сторону стана вручную. Затем был осуществлен подъем верхнего валка и возврат трубы проводили между валками — такие станы получили название полуавтоматических. Наконец, были установлены специальные ролики обратной подачи, возвращающие трубы на переднюю сторону стана; при этом прокатка ведется в 2—3 пропуска. Такие станы получили название автоматических, и они являются основным оборудованием для горячей прокатки труб диаметром 57— 426 мм самого широкого сортамента. Дальнейшим развитием процесса продольной прокатки труб на короткой оправке явилось создание двухклетевого стана (стана тандем). При этом в каждой клети производится по одному проходу. Существенное повышение производительности достигается не только возможностью одновременной прокатки двух труб (по одной в каждой клети), но и увеличением деформации за счет разных размеров инструмента в каждой клети. Этот процесс имеет широкие перспективы для дальнейшего распространения.