Прошивной стан для труб как работает
Обновлено: 04.07.2024
Двухвалковые прошивные станы
Самое широкое распространение для прошивки заготовок получили двухвалковые станы поперечно-винтовой прокатки валкового типа (бочковидные, грибовидные, чашевидные).
Основным деформирующим инструментом прошивного стана является оправка и валки, вращающиеся в подшипниках, установленных в станине рабочей клети. В качестве вспомогательного (направляющего) инструмента используют неподвижные линейки, ролики, приводные и неприводные диски.
Оборудование, предназначенное для вращения валков, а также для восприятия возникающих при пластической деформации (обжатии) металла, усилий и крутящих моментов, составляет рабочую линию.
Привод рабочих валков может осуществляться двумя способами. Наибольшее распространение получил групповой привод, когда момент прокатки от двигателя передается через шестеренную клеть, которая одновременно снижает частоту вращения вала двигателя до нужного уровня. Шестеренная клеть связана с рабочей клетью шпинделями с шарнирными муфтами. Другой способ - индивидуальный привод валков, когда каждый валок приводится во вращение от своего двигателя. Достаточное распространение групповых приводов объясняется наличием в них жесткой кинематической связи между валами, которую обеспечивает шестеренная клеть, компактностью привода и меньшей мощностью по сравнению с суммарной мощностью электродвигателей индивидуальных приводов.
Станы винтовой прокатки до 60-х годов проектировали на небольшую производительность, электродвигатели имели сравнительно малую мощность, установка углов подачи в них не превышала 10. 12°. В таких станах применение группового привода было оправдано. Кроме того, при прошивке заготовок из нержавеющих и высоколегированных сталей необходима достаточно
точная синхронизация скоростей валков (с точностью до 1 %) - рассогласование скоростей может привести к появлению плен и трещин на поверхности гильзы.
В современных станах винтовой прокатки с мощными электродвигателями целесообразно применять индивидуальный привод. Особенно рациональна установка таких приводов при работе станов на больших углах подачи. В этом случае проще обеспечивается равномерность скоростей вращения рабочих валков при небольших (до 8. 10°) углах перекоса в шарнирных муфтах.
Рабочая линия и состав оборудования прошивного стана.
Положение привода в прошивных станах определяется конструктивными особенностями клети и прежде всего наличием угла раскатки.
В станах с бочковидными валками, в которых отсутствует угол раскатки, привод может быть размещен как на входной стороне, так и на выходной. Однако с точки зрения удобства обслуживания стана, а также рационального размещения оборудования, предпочтительнее расположение привода на входной стороне. Наличие углов раскатки ограничивает выбор положения привода валков. В станах, имеющих угол раскатки, шпиндельные устройства соединяются с рабочими валками со стороны больших подшипниковых опор. Этим обусловлено положение главного привода на выходной стороне стана с грибовидными валками, что затрудняет обслуживание из-за отсутствия свободного доступа к очагу деформации.
В станах с чашевидными валками более рациональным является расположение оборудования и более удобное его обслуживание. Привод, размещенный на входной стороне, можно оборудовать более мощным, чем в бочковидных станах шпиндельными устройствами; на выходной стороне открывается свободный подход к рабочей клети, благодаря чему появляется возможность быстрой смены рабочего инструмента и упрощается настройка стана.
Особенность установки приводов прошивных станов состоит в том, что оси валов шестеренной (редуктора) и рабочей клетей расположены в различных плоскостях. Такое расположение привода вызывает, как правило, неравномерность угловых скоростей шпинделя (вала, предназначенного для передачи вращения от шестеренной клети, редуктора и электродвигателя) и рабочих валков стана.
Практически во всех групповых приводах станов поперечно-винтовой прокатки в шестеренных клетях применяются зубчатые передачи шевронного типа.
Опыт эксплуатации таких шестеренных клетей показал, что при работе интенсивно изнашиваются и ломаются зубья только одной части шестерни и колеса (со стороны электродвигателя). Другая же половина шестерни и колеса практически не изнашивается. Это объясняется тем, что под действием осевых усилий (достигающих 25. 35 % от общего усилия металла на валок) в системе валок - кассета - барабан - станина, вследствие зазоров, валок смещается в сторону шестеренной клети или редуктора.
Радикальным средством повышения работоспособности шестеренной клети и шпиндельных устройств является создание рабочих клетей, в которых было бы исключено осевое перемещение рабочих валков. Улучшить условия рабо- тышестеренных клетей существующих прошивных станов можно применением в этих клетях косозубых передач. В этом случае обеспечивается нормальная работа зубчатых передач независимо от величины осевых усилий прокатки. Работоспособность шпиндельных устройств в таких станах повысится, если использовать такую конструкцию уравновешивающего устройства, которая компенсирует массу шпинделя, а также увеличить нагрузочную способность шпинделей. Все это достигается при чашевидной схеме прокатки.
Применение косозубой передачи повышает производительность клети в 4. 5 раз.
Большое распространение в прокатном производстве получили универсальные шпиндели с шарниром трения скольжения, отличающиеся высокой прочностью шарнирных элементов и компактностью. Однако из-за больших удельных давлений в подшипниках и отсутствия совершенных средств подачи смазки такие шарниры быстро изнашиваются. Частая замена бронзовых вкладышей приводит к простоям, а следовательно, к снижению производительности оборудования. Кроме того, работа на шпинделях с подшипниками скольжения сопровождается резким ухудшением динамической характеристики привода и стана в целом. Эти недостатки универсальных шпинделей усугубляются при высоких скоростях работы, характерных для современных прокатных станов.
На АО ЭЗТМ с участием МИСиС разработана конструкция шпиндельных устройств на подшипниках качения для прокатных станов, отличающихся от известных следующими особенностями: углы перекоса шарнирных муфт могут бьггь практически любыми; стойкость подшипниковых узлов достаточно высока; шпиндели легко и быстро соединяются с прокатными валками; в подшипниковых узлах хорошо удерживается смазка; конструкция хорошо центрируется и проста в эксплуатации.
Большая грузоподъемность подшипниковых узлов достигается благодаря рациональной конструкции шарнирных муфт; подшипниковые узлы расположены у наружной поверхности муфты, благодаря чему удается установить мощные подшипники. Шпиндельные устройства состоят из двух шарнирных муфт, промежуточного вала и двух фланцев, один из которых соединяется с валом прокатного валка, а второй - с валом шестеренной клети. Шарнирная муфта состоит из двух полумуфт и, цельной крестовины и четырех подшипниковых узлов.
Важным конструктивным элементом в шпиндельных устройствах на подшипниках качения является соединение шарнирных муфт с фланцами; центрирование осуществляется при помощи клинового устройства, состоящего из пальца /, который входит в отверстие муфты 2 и фланца 3, клина 4, врезанного в палец, пружин 5 и гайки б. Такая конструкция позволяет упростить и ускорить операции соединения шпиндельных устройств и прокатных валков.
Известно несколько способов соединения полумуфт и фланцев шпинделей с валками: шпоночное, шлицевое, четырехгранное, по прессовой посадке и др. Результаты промышленной эксплуатации показали, что шлицевые соединения при работе быстро изнашиваются, а четырехгранное соединение трудно осуществить и отцентрировать.
Более рациональным является соединение со срезанными лысками или шпоночное. Они обеспечивают надежную центровку деталей, просты в изготовлении и имеют высокую работоспособность.
Для прошивных станов применяют двухвалковые рабочие клети с регулируемым углом подачи. Необходимость в изменении угла подачи диктуется
большим разнообразием размеров прокатываемых труб, а также их материалом. Возможность изменения угла подачи позволяет выбирать наиболее рациональные режимы деформации, облегчает настройку стана при естественном износе рабочих валков. В настоящее время рабочие клети даже для станов со сравнительно узким сортаментом делают с регулируемым углом подачи, причем область используемых углов подачи непрерывно расширяется. Если раньше для прошивки использовали углы подачи, близкие к 9. 10°, то сейчас применяют 11. 12°, а иногда они достигают 14. 15°. Соответственно пределы возможного регулирования в современных рабочих клетях доходят до 17. 20°, тогда как раньше они не превышали 12. 15°. Регулирование угла подачи осуществляется барабанами, в расточках которых закладывают валки с подушками. Диаметр барабанов по существу определяет габаритные размеры рабочей клети.
Диаметр рабочих валков, которые определяют габаритные размеры барабанов, рассчитывают, прежде всего исходя из прочностных характеристик. Однако значительное влияние на выбор диаметра валка при проектировании новых
станов оказывают условия захвата заготовки и износостойкость валков.
В зависимости от максимального диаметра dmaiX используемой заготовки размеры бочки валка можно определить по следующим зависимостям: диаметр бочки валка D = 3dmax + (350. 450) мм; длина бочки валка L = (0,55. 0,7)2).
Широкое распространение получили рабочие клети, в которых каждый рабочий валок закреплен в специальной кассете, установленной в плоских направляющих барабана. В барабане смонтирован также механизм перемещения кассеты с рабочим валком, включающий нажимной винт и привод. Перевалка рабочих валков осуществляется через проемы в крышке без разборки клети. Для этого барабаны поворачивают и устанавливают валки с кассетой вертикально, затем валок с кассетой краном извлекается из клети.
Вращение нажимному винту передается от электродвигателя через зубчатую муфту и кониче- ско-червячные редукторы, кото- 4.3. Клиновое устройство рые, как и электродвигатель, крепят на внешних торцах барабана. Уравновешивающие тяги своими головками входят в пазы кассеты и прижимают кассету к нажимным винтам с помощью тарельчатых пружин. Привод поворота барабана состоит из электродвигателей и червячных редукторов, установленных на фундаментной плите вне клети и соединенных между собой через зубчатую муфту. Наличие зубчатых муфт на приводе поворота барабанов и перемещения валков позволяет осуществлять необходимые операции как раздельно, так и попарно.
Для указания величины раствора валков служат сельсин-датчики и сельсин- приемники, установленные на пульте управления.
В специальных проемах крышки станины установлены два механизма сгопо- рения барабанов, удерживающих их от разворота в результате возникающих при прокатке усилий (особенно в момент захвата заготовки и окончания процесса прошивки). Механизм стопорения барабана состоит из корпуса, на котором шарнирно установлен пневмоцилиндр. На его шток насажен клиновой кулачок, который воздействует на ролики, расширяющие шарнирную систему, связанную с башмаком. Отжатие башмака осуществляется подпружиненными тягами, прикрепленными другим концом к крышке станины после выхода кулачка из роликов. В результате применения шарнирно-клиновой системы давление на башмак значительно превышает усилие, развиваемое пневмоцилиндром.
Механизм установки линеек состоит из нижнего стула с линейкодержателем и перемещаемой верхней траверсой с линейкодержателем верхней линейки. На трапецеидальный выступ нижнего стула устанавливают вводную и выводную проводки, которые крепят соответственно с помощью винта и клиньев.
Траверса с верхней линейкой перемещается в вертикальном направлении в пазах крышки станины механизмом, состоящим из двух винтов, закреплейных концами в траверсе и приводимых во вращение электродвигателями через червячные редукторы, ступица червячных колес которых одновременно является и гайкой винтов.
Крепление верхнего линейкодержателя к траверсе и верхней линейки к ли- нейкодержателю производится шарнирными механизмами и укрепляется через тяги гайками на верхней площадке траверсы.
На АО ЭЗТМ совместно с МИСиС разработана рабочая клеть новой конструкции, которая позволяет в широком диапазоне варьировать углы подачи, обеспечивает надежное сгопорение барабанов и крепление рабочих валков, обладает высокой жесткостью. Принципиальные конструктивные особенности рассматриваемой рабочей клети заключаются в следующем:
- из конструкции исключены кассеты и их роль выполняют барабаны, в цилиндрических расточках которых жестко монтируются подушки с валками; такое исполнение узла барабана значительно упрощает конструкцию клети и ее изготовление, а также полностью исключает какое-либо перемещение рабочих валков относительно барабанов, благодаря чему повышается жесткость клети и работоспособность главного привода стана;
- для изменения раствора валков и восприятия радиальных усилий прокатки предусмотрены механизмы, имеющие по одному нажимному винту на каждый барабан;
- перевалка рабочих валков осуществляется совместно с барабанами при откинутой крышке станины.
Рабочая клеть включает узел станины, два барабана с рабочими валками, механизм синхронного поворота барабанов, механизм синхронного сведения и разведения валков, механизм установки верхней линейки. Барабаны Предназначены для изменения углов подачи. Ось поворота барабанов перпендикулярна оси прокатки. Барабаны могут перемещаться также в расточках станины параллельно своей оси, благодаря чему обеспечивается изменение расстояния (раствора) между валками. Для повышения жесткости и упрощения конструкции барабан и кассета совмещены в один узел. На поверхности барабанов у хвостовой части имеются выточки, в которые установлены зубчатые венцы. В передней части барабана в цилиндрических расточках с помощью планок и болтов, крепится узел валка, который состоит из бочки и вала. По обеим сторонам бочки на валу устанавливаются подушки с вмонтированными в них двухрядными коническими подшипниками качения. С одной стороны подушки зафиксированы, с другой - могут свободно перемещаться в осевом направлении относительно барабана для компенсации теплового расширения. С одной стороны уплотнение подшипников лабиринтное, бесконтактное, с другой - севанитовое. В лабиринты через отверстия в подушках периодически подается густая смазка. Через такие же отверстия смазка подается в подшипники. Механизм поворота барабанов предназначен для синхронного вращения барабанов (изменения угла подачи) во время настройки стана и при работе.
В клети предусмотрено синхронное сведение и разведение валков от одного привода.
Новые конструкции двухвалковых рабочих клетей разработаны для различных станов винтовой прокатки на базе рассмотренной выше конструкции.
Рабочая клеть ( 4.5) включает два узла барабанов с валками, узел станины, механизм откидывания крышки, два механизма установки валков, два механизма поворота барабанов, механизм установки верхней линейки, механизм перехвата стержня. Барабаны 1 одновременно являются и кассетами, так как непосредственно в их расточках устанавливаются и жестко крепятся узлы валков 2. Для откидывания крышки 3 станины 4 при перевалке валков 2 в станине установлены два гидроцилиндра 5, штоки которых шарнирно соединены с крышкой. Чтобы предохранить узел станины от истирания и облегчить поворот и перемещение барабанов, в станине и в крышке предусмотрены направляющие планки, расположенные под углом 45°. Каждый барабан снабжен механизмом осевого перемещения для изменения раствора между валками и механизмом поворота валков на угол подачи. Механизм осевого перемещения включает нажимной винт 6 с гайкой 7 и привод. В свою очередь, привод выполнен из червячного редуктора 8 и электродвигателя (они крепятся к торцу станины). Механизм поворота барабана состоит из шестерни 9 и механического привода, установленного отдельно от клети.
Оригинальную конструкцию имеет механизм установки верхней линейки. Он состоит из двух цилиндрических направляющих колонн 10, установленных через втулки в расточках крышки станины. Между собой колонны жестко соединены в верхней части траверсой //, а нижней - линейкодержателем 12. Для перемещения линейкодержателя с колоннами и траверсой предусмотрены два нажимных винта с гайками. Вращение нажимных винтов осуществляется колесами червячных редукторов, имеющих с винтами шлицевое соединение. В свою очередь, приводом червячных редукторов служит электродвигатель.
Клеть выполнена универсальной: в ней можно устанавливать бочковидные, грибовидные и чашевидные валки.
Учитывая преимущества процесса прокатки в стане с неприводными направляющими дисками разработана конструкция рабочей клети, позволяющая установить вместо линеек диски.
Рабочие клети с направляющими дисками разработаны для прокатки в области больших углов подачи заготовок диаметром 30. 100 мм (диски диаметром 600 мм) и 80. 160 мм (диски диаметром 1300 мм). Опыт эксплуатации таких клетей в составе различных агрегатов показал их высокую надежность и работоспособность.
Фирмой "Mannesmann - Demag - Меег (МДМ)" разработана и широко используется в составе различных трубопрокатных агрегатов двухвалковая рабочая клеть с направляющими дисками. Особенностью конструкции ( 4.6) является вертикальное расположение валков 1 и горизонтальное - направляющих дисков 2 диаметром более 2 м. Механизмы перемещения 5 рабочих валков 1 расположены на крышке 4 и нижней части станины 3. Вертикальное расположение рабочих валков улучшает условия монтажа направляющих дисков, облегчает размещение индивидуальных приводов валков, позволяя компактно разместить шпиндели, редукторы и главные двигатели.
Прошивной стан такого типа установлен на агрегате с непрерывным станом завода фирмы "Mannesmann - Rehren - Werke" в г. Мюльгейме (Германия) и поставлен фирмой "МДМ" многим заказчикам. Основные параметры этого стана: максимальный диаметр рабочих валков 1150 мм, привод каждого валка осуществляется от электродвигателей постоянного тока мощностью 6000 кВт, диаметр направляющих дисков 2000 мм.
В валки прошивного стана заготовка подается толкателем. … Полученная гильза передаются по наклонному стеллажу к автоматическому двухвалковому стану, с диаметром валков 630—1000.
Обжимные двухвалковые реверсивные клети рельсо-балочных станов имеют манипуляторы и кантователи, во многом аналогичные, установленным на блюмингах.
Стан состоит из 14 рабочих клетей. Первые две двухвалковых клети с горизонтальными валками диаметром 900 мм установлены отдельно и являются обжимными.
Из вводного желоба зацентрованная заготовка толкателем задается в валки прошивного стана, где прошивается на оправке в гильзу.
По форме валков прошивные станы бывают трех типов: с бочкообразными валками — валковые; с грибовидными валками — грибовидные; с дисковыми валками — дисковые.
Первая двухвалковая клеть — черновой окалиноломатель, вторая … Мощности отдельных агрегатов стана и приводов не отвечали требованиям технологического процесса прокатки.
К этой группе относятся блюминги, слябинги, толстолистовые двухвалковые, трехвалковые и четырехвалковые станы, универсальные станы.
Как правило, первые клети этих станов — окалиноломатели (один или два): двухвалковые с вертикальным и горизонтальным расположением валков.
При получении толстостенной гильзы вытяжка на этой клети составляет 1,5—2,0. Обычно один прошивной стан обслуживает два пилигримовых стана.
(300X300) мм со скоростью до 10 м/с. Семнадцать рабочих клетей стана 600—двухвалковые с горизонтальными и
Смотрите также:
Производство полупродукта на машинах непрерывного литья заготовок. … Агрегаты для прессования труб. Глава XII. Производство сварных труб. … . прокатное), трубное и метизное производства, добычу, обогащение и окускование рудного сырья, коксохимическое.
Наиболее высокопроизводительными современными станами или агрегатами для производства сварных труб являются трубоэлектросварочные агрегаты дуговой электросварки труб большого диаметра под слоем флюса с прямым и спиральным швом.
Глава X. производство бесшовных труб. Трубопрокатный агрегат с раскатным станом. … Для безостановочной работы редукционного стана за второй стыкосварочной машиной … . прокатное), трубное и метизное производства, добычу, обогащение и окускование рудного.
Глава X. производство бесшовных труб. Агрегаты для прессования труб. … . прокатное), трубное и метизное производства, добычу, обогащение и окускование рудного сырья, коксохимическое производство, производство ферросплавов и.
Отд. агрегаты объединяются с помощью передаточных устройств (рольганги, шлепиеры и т. п.) в производств, линии. … При выборе ручных машин рекомендуется: применять в цехах трубных заготовок, где оборудованы централизованные электрические машины с напряжением 36 В или.
После автоматического стана прокатанная труба подается в раскатные машины (раскатные … Технологический процесс производства бесшовных труб применительно к разработанным выше агрегатам … Трубная круглая катаная заготовка поступает на склад трубопрокатного цеха.
В то же время для изготовления набивных свай используют машины и агрегаты, предназначенные для других целей. … В последние годы осваивается серийное производство специальных станков для проходки скважин под набивные сваи.
Соответственно типу агрегата на каждом из них производятся трубы указанных диаметров. … Далее рулон разматывают и подвергают правке на листоправильной машине. … . прокатное), трубное и метизное производства, добычу, обогащение и окускование рудного сырья.
Как изготавливают бесшовную трубу на прошивном стане
Описание способа горячекатаного проката
После этого будущая труба раскатывается валиками до заданной длины, с требуемыми показателями толщины стенок, наружного и внутреннего диаметра.
Готовый элемент остывает и подвергается конечной калибровке в специальной емкости.
Заключительный этап – подготовка отрезков необходимой длины и маркировка готовых к продаже изделий.
Некоторые марки бесшовных стальных труб подвергаются особой процедуре дополнительной закалки. Изделие нагревается, после чего быстро охлаждается. Повторенная несколько раз, процедура перестраивает молекулярную решетку стали, сообщая ей новые свойства.
Для производства бесшовных труб из нержавеющей стали применяются следующие марки стали:
12Х18Н10Т. Наиболее устойчива к коррозии, используется чаще других. Легирующие добавки: никель, титан и хром. Хром усиливает антикоррозийные свойства, титан усиливает прочность, никель сообщает сплаву необходимую пластичность.
10Х17Н13М2Т. Отлично подходит для транспортировки химикатов с высокой кислотностью. Главные потребители такой продукции – химические и медицинские предприятия, пищевые производства
06ХН28МДТ. Успешно эксплуатируется в нефтехимической и металлургической отраслях.
10Х23Н18. Высоколегированный сорт стали, обладающий повышенной устойчивостью к большим температурам и воздействию открытого огня. Трубы из такой стали находят применение в строительстве камер для сжигания топлива, высокотемпературных котлов. Легко выдерживают продолжительное воздействие температур до 1100°С.
Рис.1 Схема прошивки заготовки пуансоном
Технические характеристики
Бесшовные трубы из нержавеющей стали выгодно отличаются показателями прочности и устойчивости к образованию ржавчины. Отсутствие сварных швов гарантированно защищает изделия от околошовной коррозии.
В сравнении с электросварными аналогами можно выделить ряд преимуществ:
Труба не имеет сварного шва – самого слабого участка изделия.
Имеет одинаковую прочность на всем протяжении.
Помимо этого, такие трубы эффективно эксплуатируются при высоких показателях давления носителя, и способны противостоять разрушительным внешним воздействиям. Это дает возможность использовать их в условиях повышенной влажности, высоких и низких температур окружающей среды. Пороговое значение температуры для простого носителя составляет 800°С, для агрессивных химикатов — 350°С.
Из прочих важных характеристик можно отметить:
Сопротивление материала на разрыв – не менее 529 Н/кв.мм.
Показатель относительного удлинения – не менее 40%.
Содержание серы в стали не – менее 0,02%.
Допустимая кривизна изделий также жестко регламентирована и не должна превышать следующих значений:
Трубы с толщиной стенок свыше 0,5 мм – 1 мм на 1 м длины.
Изделия с толщиной стенок менее 0,5 мм и сечением свыше 15 мм – 2 мм на 1 м длины.
Виды бесшовных труб
В зависимости от технологии производства, промышленность предлагает потребителям два типа изделий: горячекатаные и холоднокатаные трубы.
Горячекатаная труба
Можно также встретить термин горячепрессованные или горячедеформированные. Выпускаются по ГОСТ 9940-81. Технология горячей прокатки не позволяет делать трубы малых диаметров. Кроме того, в этом случае не всегда удается получить идеально гладкую поверхность трубы и гарантировать точность размеров.
Холоднокатаная труба
Иначе – холоднотянутые или холоднодеформированные. Их производство регламентируется ГОСТ 9941-81. От горячекатаных отличаются, в первую очередь, меньшим сечением и тонкими стенками. Поверхность труб при таком способе производства более гладкая. При выпуске изделий с отличным от круглого типом сечения (прямоугольник, звезда, овал, шестигранник и т.п.) используется только метод холодной деформации.
Толстостенные и тонкостенные трубы
Другой критерий – толщина стенки изделия. Этот показатель во многом определяет сферу применения трубного материала. Разделяют толстостенные и тонкостенные стальные трубы:
Горячекатаная бесшовная труба имеет диаметр 28–426 мм, при толщине стенки – 3-40 мм.
Холодный прокат допускает производство труб диаметром 0,3-450 мм с толщиной стенок 0,06-12 мм.
Резка труб осуществляется под прямым углом. Область спила в обязательном порядке зачищается от неровностей и заусенцев. Поверхность изделия должна иметь однородную структуру, без трещин, вмятин или закатов.
Прошивной стан для труб что это
Прошивные станы бывают с бочкообразными, грибовидными и дисковыми валками . Агрегат с бочкообразными валками имеет два рабочих валка с двойной конусностью диаметром от 450 до 1000 мм. Оба валка расположены в горизонтальной плоскости, причем их оси в вертикальной плоскости наклонены друг к другу на угол, который можно регулировать от 5 до 18° и более (угол подачи) .
При прошивке круглой заготовки оба валка вращаются в одном направлении. Для удержания металла в очаге деформации есть две направляющие линейки, расположенные в вертикальной плоскости, или два неприводных ролика.
Заготовка, поступающая в валки, делает сложное, вращательное и поступательное движение (вследствие наличия угла подачи) .
На рис. 4.1 приведена схема расположения узлов прошивного стана, который состоит из двух рабочих валков 1, соединенных с шестеренной клетью 2 и электродвигателем 3 с помощью соединительных шпинделей 4. Между шпинделями устанавливаются толкатель 5 и направляющий желоб 6. В специальном упоре с замком 8 крепят стержень 7 с оправкой на конце. Для приема прошитой гильзы установлен рольганг 9.
| Рисунок. 4.1. Схема расположения узлов прошивного стана |
Заготовку для такого трубопрокатного стана, привычно круглого сечения, нагревают в методических печах, откуда ее выдают на рольганг. С рольганга заготовка поступает в приемный желоб, по которому с помощью толкателя подается в валки прошивного агрегата. При выходе из валков гильза находится на стержне и снимается со стороны его заднего конца после открытия замка.
Толстостенные гильзы, полученные на различных прошивных агрегатах, прокатывают в тонкостенные трубы в горячем состоянии на раскатных станах:
- пилигримовых;
- автоматических;
- непрерывных;
- трехвалковых.
Название трубопрокатного агрегата определяется типом раскатных станов .
Пилигримовый стан состоит из двухвалковой клети и подающего механизма . Направление вращения валков в этом агрегате противоположный движению заготовки. Сталь обжимается в калибре переменного сечения только за полуоборот валков. В следующий полуоборот заготовка проходит между валками без обжатия.
Рабочий процесс прокатки труб на пилигримовом стане (рис. 4.2) состоит в следующем: в толстостенную гильзу 1, которая поступает из прошивного агрегата, пропускают оправку 2 подающего механизма, причем длина оправки больше длины гильзы. Гильза вместе с оправкой медленно перемещается подающим механизмом к валкам. Как только металл достигает валков, калибр 3 захватывает часть гильзы (рис. 4.2, а) и обжимает ее своей рабочей частью (рис. 4.2, б) . Во время прокатки, валки стремятся вытолкнуть гильзу с оправкой назад, однако этому препятствует подающий механизм.
Более того, сам механизм с малой скоростью непрерывно движется вперед. Конец оправки связан с поршнем пневматического цилиндра. После полуоборота валков гильза выходит из рабочей части калибра и становится свободным. В течение следующего полуоборота приведен в движение поршень быстро толкает вперед оправку с гильзой, которые при этом движении возвращаются по их продольной оси на 90° (рис. 4.2, б), и затем валки захватывают новую часть гильзы. Подающий механизм в течении одного оборота валков перемещается вперед на расстояние от 8 до 25 мм.
Процесс продолжается до тех пор, пока не будет прокачана вся гильза . По окончании прокатки валки разводят и подающий механизм обратным ходом вытягивает оправку из трубы. Освобожденное изделие отводится задним рольгангом к горячей пиле, где отрезают так называемую пильгерную головку.
| Рисунок. 4.2. Три стадии процесса прокатки труб на пилигримовом стане |
Автоматические раскатные станы являются наиболее распространенными для прокатки бесшовных труб ; они обеспечивают вытяжку, равной 1,2-2 в зависимости от размеров изделий. Автоматический агрегат состоит из двухвалковой клети с валками диаметром до 1000 мм и специальных роликов обратной подачи.
Валки агрегата имеют ряд круглых калибров различных диаметров. В калибр вставляют оправки, которое удерживается на месте стержнем, неподвижно закрепленным в упорной станине. При прокатке на автоматическом агрегате происходит уменьшение диаметра и толщины стенки трубы, которая определяется просветом между калибром и оправкой. Привычно прокатка проходит в два-три пропуска с поворотом изделия после каждого пропуска на 90°.
Схема прокатки на автоматическом стане приведена на рис. 4.3 . Труба, пройдя через валки 1 агрегата, оказывается на стержне с задней стороны агрегата. Передача трубы на переднюю сторону осуществляется парой роликов 2 обратной подачи: нижний ролик поднимается и прижимается к изделию, которая силой трения скивается со стержня и передается на переднюю сторону агрегата. Верхний рабочий валок стана в это время поднимается, чтобы пропустить трубу. После передачи ее на переднюю сторону валок снова опускается в рабочее положение. Высота рабочего валка и сближения роликов обратной подачи полностью автоматизированы.
Непрерывный агрегат нового типа состоит из девяти клетей, причем, оси валков этих клетей расположены под углом 90° друг к другу и под углом 45° к горизонтальной плоскости (рис. 4.4) . Привод валков каждой клети осуществляется от индивидуального двигателя, который обеспечивает более простую настройку и регулирование стана. Прокатку на непрерывных агрегатах ведут с применением подвижной цилиндрической оправки, на которую надевается гильза, которая поступает из прошивного стана. После прокатки, оправки извлекают из труб на специальной машине, охлаждают и снова используют .
| Рисунок. 4.4. Схема прокатки на непрерывном стане с расположением валков под разными углами |
Разновидностью раскатных агрегатов являются также трехвалковые агрегаты для прокатки главным образом труб из легированных сталей. Их отличительная особенность заключается в том, что на них можно получать изделия очень точных размеров .
| Рисунок. 4.5. Схема протяжки на рельсовом стане |
После протяжки на рельсовом агрегате, труба вместе с оправкой поступает на обкаточную машину, в которой диаметр изделия несколько увеличивается, что облегчает извлечение из нее оправки. В последние годы рельсовые агрегаты не устанавливают, так как этот метод производства считается устаревшим.
После прокатки на раскатных станах трубы поступают на отделочные агрегаты. К таким агрегатам относят:
- обкаточные;
- калибровочные;
- редукционные.
Как было отмечено, обкаточные прокатные агрегаты устанавливают обычно за автоматическими, а иногда и за рельсовыми.
По своей конструкции обкаточные двухвалковые станы подобные прошивным, косой прокатки. Их валки наклонены друг к другу под углом
6,5° и вращаются в одну сторону. Прокатку труб проводят на оправке, закрепленной на стержне . Изделие, продвигаясь вперед, одновременно вращается вместе со стержнем. Обкаточный агрегат предназначен для раскатки стенки трубы и полировки внешней и внутренней поверхностей для получения равномерной толщины стенки и одинакового диаметра изделия по длине.
Калибровочные станы устанавливают за обкаточными и предназначены для устранения овальности и получения труб заданного диаметра . Калибровочные агрегаты могут иметь от одной до двенадцати клетей. В каждой клети устанавливают одну пару валков, расположенных горизонтально, вертикально или наклонно. Наиболее широко применяют многоклетьевые калибровочные станы , в которых оси каждой пары валков наклонены к горизонту под углом 45° и относительно соседней пары валков под углом 90°. Валки этих агрегатов оборачиваются, от одного для всех клетей двигателя, или могут иметь индивидуальный привод.
В многоклетьевых калибровочных агрегатах одновременно с калибровкой осуществляется исправление труб , и необходимость в станах для горячего исправления изделий отпадает.
Редукционные станы являются непрерывными агрегатами для горячей прокатки труб без оправки с целью уменьшения их диаметра. По количеству валков, которые образуют калибр в каждой клети, различают двух-, трех-и четырехвалковые редукционные агрегаты . Валки в клетях расположены поочередно горизонтально, вертикально и под углом 45°. Конструкция двухвалковых редукционных станов аналогичная калибровочным многоклетьевым агрегатам. Различия в размерах и количестве клетей (в редукционных их бывает до 24 и более).
Окончательная обработка бесшовных тонкостенных стальных труб заключается в холодной прокатке, холодном волочении или сочетании этих способов. Вследствие особых условий холодного волочения изделий через глазок коэффициент вытяжки за один проход привычно не превышает 1,5-1,8.
При холодной прокатке труб на агрегатах, которые работают по принципу пилигримовых станов , можно более полно использовать пластичность металла, получая коэффициенты вытяжки в среднем 4-6 и в отдельных случаях даже 6-8. Хотя способ холодной прокатки более эффективен по сравнению с холодным волочением, однако при холодной прокатке необходимо часто осуществлять перевалку валков, занимает 3-4 ч, а при холодном волочении изменение инструмента занимает всего несколько минут. Поэтому в современных цехах для производства применяют оба процесса обработки.
Волочение труб проводят тремя способами:
- 1) без оправки;
- 2) на короткой;
- 3) на длинной оправках (рис. 4.6) .
Если необходимо уменьшить только диаметр трубы, применяют волочение без оправки через волочильное кольцо , неподвижно закрепленное в люнеты волочильного стана. Если нужно одновременно уменьшить диаметр и толщину стенки, возможно волочения как на короткой, так и на длинной оправках.
При волочении на короткой цилиндрической оправке через волочильное кольцо оправку удерживается в определенном положении с помощью стержня . Труба при прохождении через кольцевую щель между оправкой и кольцом обжимается по диаметру и толщине стенки, что обеспечивает ее вытяжку. Волочение на длинной оправке отличается тем, что оправка, которая находится внутри трубы, не закрепляется, а перемещается вместе с изделием . При этом силы трения между изделием и инструментом меньше, чем при волочении на короткой оправке, что позволяет делать большие обжатия за один проход.
Сварные трубы изготавливают на трубосварочных агрегатах различными способами, из которых наиболее распространены:
- непрерывная печная сварка;
- контактная электросварка методом сопротивления;
- электросварка с индукционным нагревом;
- дуговая электросварка под слоем флюса или в среде защитных газов и т.д.
Процесс получения изделий, как отмечалось выше, состоит из получения заготовки в виде свернутой полосы и сварки ее в трубу.
- формовочный
- редукционный
- калибровочный.
На рис. 4.7 приведена схема непрерывного процесса печной сварки изделий, который осуществляется в следующем порядке.
| Рисунок. 4.7. Схема процесса печной сварки труб |
Горячекатаный штрипс 1 (из низкоуглеродистой стали) непрерывно движется через печь, в которой с помощью газовых горелок 2, его кромки нагреваются до 1450° С (температура сварки), а середина штрипса-до 1350° С. При выходе из печи кромки штрипса обдувают струей воздуха из сопла 3, чем обеспечивается удаление окалины с кромок штрипса и повышение температуры их нагрева на 50-80° С. Первая приводная пара валков 4 обращает штрипс в трубную заготовку без соединения кромок. Вторая приводная пара валков 5 сводит кромки заготовки и, сжимая их, заставляет свариваться в трубу 6.
Сварка кромок сложившейся заготовки представляет процесс кузнечной сварки, который заключается в использовании способности к молекулярному сцеплению поверхностей металлов , нагретых до высокой температуры.
В последние годы развился и получил распространение способ производства труб электросваркой .
| Рисунок. 4.8. Производство трубы из полосы на непрерывном формовочном стане. |
Наконец, особое место занимают станы спиральной сварки труб . На этих станах изделия получают завивкой полосы по спирали на цилиндрической оправке и непрерывной сваркой спирального шва автоматической сварочной головкой. Этот способ имеет существенные преимущества перед изготовлением изделий с продольным швом:
Читайте также: