Производство труб (стр. 7 из 12)

Имеется аналогичная информация об оснащении двадцативосьми клетевого редукционного стана в Испании системой коррекции скорости. Изменения скоростей осуществляетсяв первых 12-ти клетях. В связи с этим также предусмотрены различные схемы питания приводов [2].

Следует отметить, что оснащение редукционных станов в составе непрерывных трубопрокатных агрегатов системой коррекции скорости не позволяет полностью решить проблему сокращения концевых отходов при редуцировании. Эффективность таких систем должна снижаться с уменьшением степени редуцирования по диаметру.

Системы программного управлениятехнологическим процессом наиболее просты в реализации и дают большой экономический эффект. Однако с их помощью можно повысить точность размеров труб только за счет снижения од ной из трех ее составляющих - продольной разностенности. Как показывают исследования, основной удельный вес в общем разбросе толщин стенок готовых труб (около 50%) приходится на поперечную разностенность. Колебания средних толщин стенок труб в партиях составляет около 20% от общего разброса.

В настоящее время снижение поперечной разностенности возможно только за счет совершенствования технологического процесса прокатки труб на станах, входящих в состав агрегата. Примеры применения автоматических систем для этих целей неизвестны.

Стабилизация средних толщин стенок труб в партиях возможна как за счет совершенствования технологии прокатки, конструкции клетей и электропривода, так и за счет автоматических систем управления процессом. Снижение разброса толщин стенки труб в партии позволяет существенно повысить производительность агрегатов и снизить расход металла за счет прокатки в поле минусовых допусков.

В отличие от программных систем, системы,предназначенные для стабилизации средних толщин стенок труб, должны включать в свой состав датчики контроля геометрических размеров труб.

Известны технические предложения оснащения редукционных станов системами автоматической стабилизации толщины стенки труб. Структура систем не зависит от типа агрегата, в составе которого имеется редукционный стан.

Комплекс систем управления процессом прокатки труб в непрерывном и редукционном станах, предназначенных для сокращения концевых отходов при редуцировании и повышении точности труб за счет снижения продольной разностенности и разброса средних толщин стенок образует АСУ ТП агрегата.

Применение ЭВМ для управления производством и автоматизации технологического процесса прокатки труб впервые было реализовано на непрерывном трубопрокатном агрегате 26-114 в Мюльгейме.

Агрегат предназначен для прокатки трубдиаметром 26-114 мм, толщиной стенки 2,6-12,5 мм. В состав агрегата входят кольцевая печь, два прошивных стана, 9-клетевой непрерывный стан и 24-клетевой редукционный стан с индивидуальным приводом от двигателей 200 кВт.

Второй агрегат с непрерывным станом в Мюльгейме, пущенный в 1972 г., оснащен более мощной ЭВМ, на которую, возложены более широкие функции. Агрегат предназначен для прокатки труб диаметром до 139 мм, толщиной стенки до 20 мм и состоит из прошивного стана, восьми клетевого непрерывного стана и двадцативосьми клетевого редукционного стана с индивидуальным приводом [2].

Непрерывный трубопрокатный агрегат в Великобритании, пущенный в 1969 г., также оснащен ЭВМ, которая используется для планирования загрузки агрегата и в качестве информационной системы непрерывно контролирует параметры проката и инструмента. Контроль качества труб и заготовок, также, как и точность настроек станов, осуществляется на всех стадиях технологического процесса. Информация с каждого стана поступает на ЭВМ для обработки, после чего выдается на станы для оперативного управления.

Одним словом задачи по автоматизации процессов прокатки пытаются решить во многих странах, в т.ч. и нашей. Для разработки математической модели управления непрерывными станами необходимо знать влияние задаваемых технологических параметров на точность готовых труб, для этого необходимо рассмотреть особенности непрерывной прокатки.

Особенностью редуцирования труб с натяжением является более высокое качество продукции в результате образования меньшей поперечной разностенности, в отличие от прокатки без натяжения, а также возможность получения труб малых диаметров. Однако при поштучной прокатке наблюдается повышенная продольная разностенность на концах труб. Утолщенные концы при редуцировании с натяжением образуются из-за того, что передний и задний концы трубы при прохождение через стан не подвергаются полному воздействию натяжения.

Натяжение характеризуется величиной растягивающего напряжения в трубе (_х). Наиболее полной характеристикой является коэффициент пластического натяжения, который представляет отношение продольного растягивающего напряжения трубы к сопротивлению деформации металла в клети.

Обычно редукционный стан настраивают таким образом, чтобы коэффициент пластического натяжения в средних клетях распределялся равномерно. В первых и последних клетях происходит нарастание и снижение натяжения.

Для интенсификации процесса редуцирования и получения тонкостенных труб важно знать максимальное натяжение, которое можно создать в редукционном стане. Максимальная величина коэффициента пластического натяжения в стане (z_max) ограничивается двумя факторами: тянущей способностью валков и условиями разрыва трубы в стане. В результате исследований [14] установлено, что при суммарном обжатии трубы в стане до 50-55% величина z_max ограничивается тянущей способностью валков.

Цехом Т-3 совместно с ЕФ ВНИПИ “Тяжпромэлектропроект” и предприятием “АСК” создана основа системы АСУ-ТП на агрегате ТПА-80. В настоящее время функционируют следующие составляющие данной системы: УЗН-Н, УЗН-Р, линия связи ETHERNET, все АРМы.

3.2 Расчет таблицы прокатки

Основной принцип построения технологического процесса в современных установках заключается в получении на непрерывном стане труб одного постоянного диаметра, что позволяет использовать заготовку и гильзу также постоянного диаметра. Получение труб требуемого диаметра обеспечивается редуцированием. Такая система работы значительно облегчает и упрощает настройку станов, снижает парк инструмента и, главное, позволяет сохранять высокую производительность всего агрегата даже при прокатке труб минимального (после редуцирования) диаметра.

Таблицу прокатки рассчитываем против хода прокатки по методике изложенной в [4]. Наружный диаметр трубы после редуцирования определяется размерами последней пары валков.

D_p3=(1,010..1,015)_*D_o=1,01_*33,7=34 мм

где D_p-диаметр готовой трубы после редукционного стана.

Толщина стенки после непрерывного и редукционного станов должна быть равна толщине стенки готовой трубы, т.е. S_н=Sp=S_o=3,2 мм.

Поскольку после непрерывного стана выходит труба одного диаметра, то принимаем D_н=94 мм. В непрерывных станах калибровка валков обеспечивает получение в последних парах валков внутреннего диаметра трубы больше диаметра оправки на 1-2 мм, так что диаметр оправки будет равен:

_н=d_н-(1..2)=D_н -2S_н -2=94-2*3,2-2=85,6 мм.

Принимаем диаметр оправок равным 85 мм.

Внутренний диаметр гильзы должен обеспечивать свободное введение оправки и берется на 5-10 мм больше диаметра оправки

d_г=

_н+(5..10)=85+10=95 мм.

Стенку гильзы принимаем:

S_г=S_н+(11..14)=3,2+11,8=15 мм.

Наружный диаметр гильз определяем исходя из величины внутреннего диаметра и толщины стенки:

D_г=d_г+2S_г=95+2*15=125 мм.

Диаметр используемой заготовки D_з=120 мм.

Диаметр оправки прошивного стана выбирается с учетом величины раскатки, т.е. подъема внутреннего диаметра гильзы, составляющего от 3% до 7% от внутреннего диаметра:

_п=(0,92…0,97)d_г=0,93*95=88 мм.

Коэффициенты вытяжки для прошивного, непрерывного и редукционного станов определяем по формулам:

,

,

Общий коэффициент вытяжки составляет:

,

Аналогичным образом рассчитана таблица прокатки для труб размером 48,3×4,0 мм и 60,3×5,0мм.

Таблица прокатки представлена в табл. 3.1.

Таблица 3.1 - Таблица прокатки ТПА-80

Размер готовых труб, мм		Диаметр заготовки, мм	Прошивной стан				Непрерывный стан				Редукционный стан				Общий коэффициент вытяжки
Наружный диаметр	Толщина стенки		Размер гильзы, мм		Диаметр оправки, мм	Коэффициент вытяжки	Размеры труб, мм		Диаметр оправки, мм	Коэффициент вытяжки	Размер труб, мм		Число клетей	Коэффициент вытяжки
			Диаметр	Толщина стенки			Диаметр	Толщина стенки			Диаметр	Толщина стенки
33,7	3,2	120	125	15	88	2,20	94	3,2	85	5,68	34	3,2	24	2,9	36,24
48,3	4,0	120	125	15	86	2,2	94	4,0	84	4,54	48,6	4,5	16	1,94	19,38
60,3	5,0	120	125	18	83	1,89	94	5,0	82	4,46	61,2	5,0	12	1,52	12,81

3.3 Расчет калибровки валков редукционного стана