Сборник трудов конференции Павловские чтения 2010

Подождите немного. Документ загружается.

Секция 3. Трубное производство

320

Рисунок 5 – Ширина полосы толщиной 5мм для разных диаметров труб

Рисунок 6 – Ширина полосы толщиной 10мм для разных диаметров труб

Заключение

Произведен анализ существующих методик расчета ширины полосы для производства

электросварных прямошовных труб. Расчет ширины полосы по данным формулам показал

большой разброс расчетных значений, что обусловлено различными подходами к учету всех

факторов, влияющих на заготовку в процессе производства готовой трубы. Характер зависимости

ширины заготовки от диаметра трубы при одной и той же толщине стенки при использовании всех

формул практически одинаков. При этом значения ширины заготовки, полученные по формуле (5)

значительно превышают значения, рассчитанные по другим рассмотренным формулам.

200

400

600

800

1000

1200

127

146

159

168

219

273

325

377

426

Формула (1)

Формула (4)

Формула (5)

Формула (6)

Формула (11)

Данные ТПЗ

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

127

146

159

168

219

273

325

377

426

Формула (5)

Формула (6)

Данные ТПЗ

Ширина штрипса, мм

Наружный диаметр трубы, мм

Ширина штрипса, мм

Секция 3. Трубное производство

321

Наилучший результат по качеству готовой продукции получен при использовании опытных

заготовок, ширина которых отлична от ширин, получаемых по известным методикам расчета.

Таким образом получена экспериментальная база по наиболее оптимальным ширинам заготовок

для производства электросварных прямошовных труб на ТЭСА 127-426.

Библиографический список

Б.Д. Жуковский, А.И. Зильберштейн, Я.Е. Осада, А.П. Чекмарев. Производство труб

электросваркой методом сопротивления. –М: Государственное научно-техническое

издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1953г., 464с .

2. Матвеев Ю.М., Ваткин Я.Л. Калибровка инструмента трубных станов. –М: Металлургия,

1970

г., с. 480.

3. Осадчий В.Я., Вавилин А.С., Зимовец В.Г., Коликов А.П. Технология и оборудование

трубного производства.- М.: ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 2007г. С. 348, 372-373.

4. Ю.М. Матвеев. Сварные трубы: Современные методы производства. - Металлургиздат,

1980.

5. Тюляпин А.Н., Колобов А.В., Юсупов В.С. Расчет ширины исходной заготовки для

производства электросварных труб. //Бюллетень НТИ. Черная металлургия. -2005.- №7. -

С.49-52.

6. Фурманов В.Б., Хавкин Г.О., Усенко В.П., Чернобай В.А. Методы расчетов редуцирования

трубы в формовочных и калибровочных клетях. // Сталь. -2005.-№2.-С.62-64

7. Ваткин Я.Л., Ваткин Ю.Я. Трубное производство. –М.: Металлургия, 1970г., С.512.

Секция 3. Трубное производство

322

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНОЙ ФОРМОВКИ НА ТЭСА 127-426

ЗАО «СЕВЕРСТАЛЬ ТПЗ-ШЕКСНА»

Шестаков В.В., Колобов А.В., Селезнев М.С., Федотов Е.С., Юсупов В.С.*

ЗАО «Северсталь ТПЗ-Шексна»

*РФ, ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН

Современное трубное производство характеризуется тенденцией к сокращению затрат на

изготовление валковой оснастки и времени замены инструмента при смене сортамента, а также

увеличением технологической гибкости оборудования. В условиях ЗАО «Северсталь ТПЗ-

Шексна» на стане ТЭСА 127-426 применена уникальная раздельная двухбалочная система

линейной формовки в полной мере отвечающая современным тенденциям в области трубного

производства.

Участок линейной формовки ТЭСА 127-426 (рис. 1) расположен после укороченного участка

открытой формовки (2 приводные клети с открытыми калибрами) перед группой клетей закрытой

формовки.

а) б)

боковая роликовая

балка №1 (вход

полосы)

боковая роликовая

балка №2 (выход

полосы)

Секция 3. Трубное производство

323

в)

Рисунок 1 – Участок линейной формовки ТЭСА 127-426

а) – общий вид участка линейной формовки;

б) – вид участка линейной формовки со стороны входа полосы;

в) – вид участка линейной формовки со стороны оператора;

1 – боковые роликовые балки;

2 –

центрирующие валки;

3 – верхние валковые сборы;

4 – верхняя съемная балка;

5 – нижние роликовые балки

Применение на стане метода раздельной двухбалочной линейной формовки трубной

заготовки позволяет реализовывать процесс непрерывного формообразования полосы и достичь

монотонного очага деформации на участке стана длиной 5 метров. Реализация монотонного очага

деформации и сокращение всего участка открытой формовки позволяет решить характерную для

станов традиционной конструкции проблему распружинения и удлинения кромок заготовки,

приводящую к гофрообразованию на кромках полосы, а также значительно сократить парк

валкового инструмента в среднем на 30 процентов.

Участок линейной формовки подразделяется на два участка. Каждый участок состоит из двух

наружных боковых роликовых балок 1 (см. рис. 1), по две с каждой стороны заготовки,

оснащённых рядом роликов (по 10 роликов на каждой балке). Всего на участке линейной

формовки применяется 40 боковых роликов. Зоны внеконтактной деформации между роликами

предельно сокращены за счет применения большого количества роликов малого диаметра.

Боковые роликовые балки имеют следующие степени свободы, позволяющие оптимизировать

параметры очага деформации полосы в процессе формообразования:

- раздельная настройка по горизонтали стороны входа и выхода каждой роликовой балки;

- раздельная настройка по вертикали стороны входа и выхода каждой роликовой балки;

раздельная настройка угла поворота каждой роликовой балки на поворотной опоре при

помощи электродвигателя.

Секция 3. Трубное производство

324

При этом роликовые балки со стороны привода и оператора настраиваются синхронно, что

позволяет избежать асимметрии настройки участка линейной формовке и связанных с

асимметрией заготовки остаточных напряжений. Для точного позиционирования заготовки по оси

прокатки и удержанию полосы на участке линейной формовки от смещения, вызванного исходной

серповидность и разнотолщинностью полосы, применяются боковые центрирующие валки 2 (см.

рис. 1). Четыре центрирующих валка оснащены позиционирующим гидроприводом и

настраиваются раздельно в зависимости от фактического положения заготовки на входе и выходе

участка линейной формовки.

Боковые роликовые балки передают усилие формовки на кромки полосы, в результате чего

максимальный изгибающий момент концентрируется в средней части заготовки [1], что может

привести к чрезмерной овализации формы заготовки на выходе из участка линейной формовки и

трудностям при ее дальнейшей задаче в клети закрытой формовки. Для устранения эффекта

чрезмерной овализации на участке линейной формовки применяются верхние валковые сборы 3

(см. рис. 1). Четыре верхних валковых сбора закреплены на съемной верхней балке 4 (см. рис. 1).

Каждый из четырех валковых сборов может настраиваться по высоте при помощи гидропривода.

Для достижения оптимальной адаптации как к широким, так и к узким заготовкам при прокатке

различного сортамента предусмотрена перевалка верхних валковых сборов. Валковые сборы

могут состоять как из одного валка (рис. 2), так и из трех валков (один центральный и два

наклонных боковых, рис. 3) в зависимости от ширины заготовки.

Рисунок 2 – Валок верхней балки

Рисунок 3 – Трехвалковый сбор верхней балки

Две нижние пятироликовые балки

уровне по высоте прокатки. Нижние

регулировки положения балок в трех

линии формуемой полосы и, таким

трубной заготовки («с горы», «в гору

Все настройки валков линейной

линейной формовки, на котором

значений.

При достижении оптимальной

положений всех элементов сохраняются

и могут быть вызваны при последующих

используется для всех клетей ТЭСА

настройки агрегата при смене профиля

Рисунок 4 -

Пример визуализации

Пример настройки положения боковых

и выходе при прокатке разных профилеразмеров

Секция 3.

325

пятироликовые балки выполняют функцию поддержания

Нижние балки оснащены регулировками по

балок в трех точках позволяют задавать требуемое

таким образом, обеспечивают реализацию различных

в гору», с прямолинейной осевой линией).

линейной формовки производятся с пульта визуализации

котором все перемещения фиксируются в системе

оптимальной настройки участка линейной

сохраняются в системе быстрой настройки валков

последующих прокатках этого же сортамента

ТЭСА 127

426, чем достигается значительное

профиля.

визуализации

настройки линейной формовки по значениям

положения боковых роликовых балок участка линейной

разных профилеразмеров приведен на рисунке 5.

Секция 3. Трубное производство

поддержания полосы на заданно

регулировками по высоте. Раздельные

требуемое положение осевой

различных схем

формовки

пульта визуализации участка

системе в виде цифровых

линейной формовки значения

валков

Quicksetting (рис.4)

сортамента. Данная система

значительное сокращение времени

по значениям

Quicksetting

линейной формовки на входе

Секция 3. Трубное производство

326

Рисунок 5 - Пример настройки положения боковых роликовых балок

Возникающие на участке клетей открытой формовки отдельные значительные

деформационные распружиненные скачки в линейной формовке сглаживаются с помощью

большого числа неприводных валков малого диаметра. Все валки на участке линейной формовки

не приводные. Это означает, что полоса практически протягивается через участок формовки и,

следовательно, скорость валков, расположенных на этом участке, всегда соответствует скорости

движения полосы. Форма поперечного сечения заготовки на выходе из линейной формовки и

последовательность формовки поперечного сечения исходной плоской заготовки на всем участке

линейной формовки приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Поперечные сечения заготовки на участке линейной формовки

1 – исходная штрипсовая заготовка;

2 – рабочий валок линейной формовки;

Преимущества применения участка линейной формовки:

Значительное снижение парка валкового инструмента для всего сортамента ТЭСА за счет

технологической гибкости настроек участка линейной формовки;

2. Сокращение времени на перевалку валков при смене профилеразмера;

Секция 3. Трубное производство

327

3. Точное позиционирование валков и подстройка к траектории движения кромки полосы,

обеспечивающая минимальные растягивающие напряжения на кромкам формуемой заготовки и

исключение гофрообразования.

Использованная литература:

1. I.Nakata. “Good Results from the Application of FFX Technology to Tube&Pipe production for API

and Automotive Tube”// NAKATA MFG Co. Ltd.

Секция 3. Трубное производство

328

НОВЫЙ ТРУБОЭЛЕКТРОСВАРОЧНЫЙ АГРЕГАТ ТЭСА 127-426

ЗАО «СЕВЕРСТАЛЬ ТПЗ-ШЕКСНА»

Шестаков В.В., Колобов А.В., Селезнев М.С., Трусов В.С., Юсупов В.С.*

ЗАО «Северсталь ТПЗ-Шексна»

*РФ, ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН

ЗАО «Северсталь трубопрофильный завод-Шексна» - новое предприятие, ориентированное

на производство стальных гнутых замкнутых сварных профилей широкого сортамента,

расположено на территории индустриального парка «Шексна», рядом с поселком Нифантово в

Шекснинском районе Вологодской области. Это уникальное по составу оборудования и

возможностям исполнения заказов производство, способное изготавливать высокотехнологичный

и конкурентоспособный продукт.

Продукция предприятия предназначена в основном для изготовления различных зданий

коммерческой недвижимости из несущего металлокаркаса. При этом в металлокаркасных зданиях

существует значительный потенциал роста доли именно профильных электросварных труб

строительного назначения, что обуславливается рядом их преимуществ перед другими

традиционными видами металлопроката, такими как прокатная и сварная балка (табл.1) [1]

Таблица 1

Основные преимущества различных видов металлопроката,

используемого в строительстве

Прокатная балка Сварная балка Замкнутый сварной профиль (электросварная

прямошовная профильная труба)

Возможность

изготовления

больших

геометрических

размеров

Возможность

изготовления

больших

геометрических

размеров

Удешевление затрат на металлоконструкции и

фундамент (при снижении нагрузки на фундамент

экономия средств на их устройство составляет порядка

10% от стоимости всего сооружения).

Достигается за счет меньшей металлоемкости на 25-

30%, уменьшения количества деталей из листовой стали в

узлах соединения конструкций (в узле соединения

профиля - 3 детали, в узле крепления из угловых профилей

– как минимум 11 деталей) и уменьшении количество

сварных швов (общая длина швов в узловом соединении

из сварного профиля в 3,3 раза меньше, чем в соединении

из угловых профилей)

Отсутствие

сварных швов

Возможность

изготовления

продукции

нестандартной

формы

Снижение затрат на антикоррозийное и огнезащитное

покрытие.

Достигается за счет уменьшения на 30-40% площади

поверхности конструкций из профилей по сравнению с

площадью объектов из традиционных видов

металлопроката

Высокая коррозионная стойкость.

В сооружениях из профилей отсутствуют щели и

Секция 3. Трубное производство

329

пазухи, которые являются причиной скопления грязи и

развития коррозии

Низкая «парусность» конструкций.

Малое аэродинамическое сопротивление ветровым

нагрузкам достигается за счет меньшей площади

поверхности

Возможность изготовления металло-бетонных

конструкций (заполнение бетоном внутренней полости

профилей)

Главное преимущество в максимальной эффективности

использования прочностных свойств металла и бетона, т.к.

металл хорошо работает на восприятие растягивающих

усилий, а бетон – сжимающих. Этим достигается

значительная экономия металлопроката

Эстетичность сооружений. Возможность возведения

большепролетных сооружений, воспринимающие высокие

нагрузки без промежуточных конструкций

Поточное производство

В состав основного технологического оборудования ЗАО «Северсталь ТПЗ-Шексна» входит

трубоэлектросварочный агрегат ТЭСА 127-426 (производитель - SMS Meer, Германия) и агрегат

продольной резки АПР 2000х3,0-16,0 (производитель - FIMI, Италия).

Трубоэлектросварочный агрегат ТЭСА 127-426 предназначен для производства

электросварных прямошовных труб круглого и профильного сечения наружным диаметром от 127

до 426 мм, квадратных профилей с размерами сторон от 100х100 до 320x320 мм, а также

прямоугольных профилей размерами от 120x80 до 350x250 мм c толщиной стенки от 3 до 16 мм..

Исходным материалом для линии трубоэлектросварочного агрегата является порезанный на полосы

горячекатаный штрипс в рулонах, с толщиной полосы от 3 до 16 мм и шириной от 340 до 1340 мм.

Производимая на ТЭСА 127-426 продукция соответствует требованиям стандартов: ГОСТ 30245-

2003,

ГОСТ 25577-83, ГОСТ 8639-82, ГОСТ 8645-68, EN 10219.

Оборудование трубоэлектросварочного агрегата состоит из нескольких участков: участок

подготовки полосы, участок накопления полосы, трубосварочный стан, калибровочный стан,

летучая пила, участок адъюстажа с автоматическим магнитным укладчиком и обвязочной

машиной.

Общий вид участка подготовки полосы представлен на рисунке 1.