Обработка металла волочением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Производство метизов является самостоятельной областью металлообработки. Метизами условно принято называть группу широко применяемых в народном хозяйстве металлических изделий промышленного назначения, для изготовления которых используют катанку, мелкосортный прокат, калиброванный металл, проволоку и катаные полосы. К этой группе изделий, относящейся к продукции четвертого передела черной металлургии (считая первым - производство чугуна, вторым - стали, третьим - проката), относятся: проволока, канатные изделия, металлокорд, витая арматура, металлические сетки, крепежные изделия и др.

Обработка металла волочением, т.е. протягивание заготовки через отверстие, выходные размеры которого меньше, чем исходное сечение заготовки, находит самое широкое применение в различных отраслях промышленности. Изделия, получаемые волочением, обладают высоким качеством поверхности и высокой точностью размеров поперечного сечения.

Волочение выгодно отличается от механической обработки металла резанием (строганием), фрезерованием, обточкой и пр., так как при этом отсутствуют отходы металла в виде стружки, а сам процесс заметно производительнее и менее трудоемок.

Волочение представляет собой один из древнейших способов обработки металла давлением. Впервые волочение начали применять 3-3,5 тыс. лет до нашей эры. В начале XYIII века на заводах Урала работало 16 волочильных станов от водяного привода, выпускавших около 45 тонн железной проволоки в год. В 1838 году впервые было применено многократное волочение на больших скоростях 30-60 м/мин. В 1922 году на Белорецком сталепроволочно-канатном заводе был внедрен специальный вид термической обработки катанки - патентирование, с помощью которого была получена прочная стальная проволока. Переход от волочения на однократных машинах к волочению на многократных станах позволил значительно поднять производительность. Скорость волочения возросла более чем в 15 раз.

Сталепроволочное производство технически постоянно совершенствуется. Изменена структура производства: увеличена доля выпуска проволоки ответственного назначения, более тонкой и прочной. Освоены высокие скорости волочения.

Проволоку основного сортамента производят по современным, достаточно эффективным технологическим схемам на высокопроизводительном оборудовании. Сталепроволочное производство оснащено поточными агрегатами, на которых совмещены операции термической обработки и подготовки поверхности, включая нанесение металлических покрытий.

Метизная промышленность обеспечивает переработку 90-95% производимой катанки в проволоку. Наряду с повышением прочности проволоки и снижением величины ее плюсовых допусков на диаметр значительно экономится металл. Этому же способствует увеличение доли выпуска проволоки с защитными покрытиями и с фасонным поперечным сечением вместо круглой, что позволяет снизить массу самого изделия и всей потребляемой проволоки.

ОАО «ЧСПЗ» является крупным предприятием метизной промышленности, в номенклатуре изделий которого представлена широкая гамма метизов. В настоящее время доля «ЧСПЗ» в отгрузке товарной продукции среди предприятий ассоциации «Промметиз» составляет 38%.

30 декабря 1967 года был издан приказ Министерства черной металлургии СССР о создании Череповецкого сталепрокатного завода на базе выведенного из состава металлургического завода метизного производства. В настоящее время ОАО «ЧСПЗ» разделено на три больших производства:

· метизное производство в составе сталепроволочного цеха № 1 мощностью 450 тыс. тонн проволоки в год; гвоздильного цеха мощностью 70 тыс. тонн гвоздей в год; цеха металлических сеток мощностью 30 тыс. тонн сетки и сетчатых конструкций в год; электродного цеха мощностью 66 тыс. тонн электродов и порошковой проволоки в год;

· калибровочное производство в составе калибровочного цеха мощностью 500 тыс. тонн калиброванного металла в год; крепежного цеха мощностью 15 тыс. тонн крепежа в год; цеха стальных фасонных профилей мощностью 20 тыс. тонн фасонных профилей в год;

· сталепроволочно-канатное производство в составе сталепроволочного цеха № 2 мощностью 120 тыс. тонн проволоки в год и канатного цеха мощностью 75 тыс. тонн стальных и арматурных канатов в год.

В структуру завода включен ряд служб и вспомогательных цехов: энергоцех, инструментальный, ремонтно-механический, тарный, строительный, транспортно-грузовой, и др. Обеспечение производства сырьем и материалами осуществляет дирекция по обеспечению материально-техническими ресурсами, дирекция по маркетингу и сбыту осуществляет работу с клиентами, планирование продаж и изучение рынка сбыта.

Использована информация из “Пособия волочильщика”.



1. Классификация волочильных станов

Волочильный стан - это машина, служащая для обработки металла волочением, .т.е.протягиванием металлических заготовок в холодном состоянии через волочильный инструмент для получения меньших размеров поперечного сечения готового изделия - проволоки. Волочением обрабатывается проволока круглых и фасонных сечений и обеспечивается высокая точность профиля и чистая гладкая поверхность. При холодном волочении значительно повышается предел текучести и прочности, а также твердость протягиваемого металла.

В зависимости от конструктивных особенностей и назначения волочильные станы делятся на две группы: станы с круговым движением проволоки при намотке на барабан и с прямолинейным движением готового изделия при помощи тянущих тележек. По принципу работы волочильные станы классифицируются на волочильные станы без скольжения проволоки на тяговых барабанах и станы со скольжением проволоки на барабанах, кроме последнего, чистового.

Первые, в свою очередь, подразделяются на станы с накоплением проволоки на промежуточных барабанах и на станы с автоматическим регулированием частоты вращения промежуточных барабанов на прямоточных станах.

По кратности волочения волочильные станы подразделяются на однократные и многократные. По кинематическому принципу - станы с индивидуальным приводом каждого барабана и станы с групповым приводом всех барабанов. В зависимости от диаметра протягиваемой проволоки станы подразделяются: для особо толстого волочения (при диаметре проволоки более 6.0 мм), грубого волочения (3.0-6.0 мм), среднего волочения (1.8-3.0 мм), тонкого волочения (0.8-1.8 мм), тончайшего волочения (0.5-0.8 мм), наитончайшего волочения (0.1-0.5 мм) и волочения проволоки диаметром менее 0.1 мм.

По термическим условиям деформации волочение проволоки подразделяется на:

горячее волочение - волочение в условиях зарекристаллизационных температур (до 900°С), применяемое для таких металлов, как вольфрам, молибден, сплавы титана и алюминия, так как они обладают при обычных температурах недостаточной пластичностью и проявляют хрупкость; теплое волочение - волочение в условиях до или около рекристаллизационного порядка (до 500°С,) используещееся для волочения проволоки из быстрорежущих марок сталей типа Р-9, Р-18; низкотемпературное волочение - волочение в интервале температур от 60°С до 180°С, применяющееся при производстве проволоки из высоколегированных сталей с аустенитной и аустенитно-ферритной структурой.

Кроме этого, процесс волочения может проводиться с противонатяжением, как это происходит на прямоточных волочильных станах -перед соответствующей волокон протягиваемой проволоке создается предварительное натяжение от предыдущего барабана.

Вибрационное волочение - волочение с наложением вибраций на проволоку или волоку с частотой от 200 до 1000 Гц, что приводит к уменьшению силы волочения на 35-45%.

Волочение черев вращающуюся волоку также уменьшает силу волочения, но для вращения волоки необходим специальный привод.

Волочение проволоки через неприводные роликовые волоки, применяющиеся для высокопрочных сталей, аналогично обработке давлением методом прокатки с неприводными валками.

Появление в 1927-28 гг. твердосплавного волочильного инструмента произвело своего рода революцию в волочильном производстве.



1.1 Волочильные станы для однократного волочения проволоки

Однократные волочильные станы предназначены для волочения проволоки из заготовок толстых размеров - от 8.0 до 20.0 мм. Диаметр тянущих барабанов составляет 550-750 мм.

Схема работы однократного волочильного стана показана на рис.1.1. Протягиваемая заготовка 2 сматывается с размоточного устройства 1. После прохождения через волочильный инструмент (волоку) 3, протянутая на необходимый размер (диаметр) проволока 4 наматывается на тянущий барабан б, который приводится во вращение от электродвигателя 7 через редуктор или коробку скоростей 6.

Волочильный стан (рис.1.2) представляет собой самостоятельный блок, состоящий из литого корпуса 11, на котором смонтирован тяговый волочильный барабан 5.Барабан получает вращение от электропривода, состоящего из электродвигателя 3, клиноременной передачи, четырехскоростной коробки передач 4, конической и цилиндрической пар зубчатых колес.

Бунт заготовки, подлежащей волочению, надевается на консоль 1 или фигурку 2. Конец проволоки после заострения на острильном станке пропускают через отверстие волоки 9, после чего захватывают вытяжными клещами. Клещи при помощи пластинчатой цепи с крюком на другом конце соединяются с барабаном 5.На заправочной (медленной) скорости на барабан наматывается несколько витков проволоки, после чего клещи снимаются, а свободный конец проволоки закрепляется за спицу 6 барабана. После этого стан включается на рабочую скорость.

После накопления на барабане определенного количества витков проволоки, стан останавливается, полученный моток проволоки (или передельной заготовки) снимается и укладывается на увязочную фигурку 8.

Все операции по укладке бунта заготовки на размоточное устройство и съем мотка проволоки механизированы.

Волочильный барабан обслуживается подъемниками, а укладка бунта осуществляется тельфером 7. Масса бунтов с проволочных прокатных станов составляет 1.0-1.5 т, для их укрупнения применяется стыковая сварка с помощью специальных сварочных аппаратов 10, которыми оборудован каждый стан.

Намотка проволоки может производиться не только в бунты, но и на катушки вместимостью до 2.0 т при помощи специальных намоточных устройств, которые могут быть установлены в одной линии с волочильными станами. Это позволяет повысить производительность волочильного стана за счет снижения времени на ручные операции (съем мотка проволоки с барабана и др.) и увеличения машинного времени. При этом улучшается качество готовой продукции, уменьшаются отходы, исключается перепутывание проволоки и т.д.

Привод в станах однократного волочения может осуществляться от электродвигателей как переменного, так и постоянного тока.

Привод должен обеспечивать:

запуск стана при заправке на медленной, ползучей скорости и плавный разгон, исключающий обрыв проволоки;

быстрый разгон для обеспечения максимальной производительности;

широкий диапазон регулирования скорости волочения в зависимости от величины поперечного сечения и марки протягиваемого материала;

быструю остановку стана в аварийных случаях.

Несмотря на то, что современные однократные станы проектируют для работы с повышенными скоростями волочения, они имеют следующие недостатки:

за одну, а иногда за две протяжки (при ступенчатом, сдвоенном барабане) нельзя получать высокие обжатия;

ограниченная скорость волочения всецело определяется допустимой скоростью схода заготовки с фигурки;

-ввиду того, что диаметр заготовки довольно велик, а машинное время на один бунт заготовки мало, стан часто приходится останавливать для замены бунта, а также съема мотка проволоки, если последняя накапливается на барабане.

Однократные волочильные станы находят широкое применение для производства проволоки фасонных профилей (сечений), при волочении трудно деформируемых марок сталей, при калибровке толстой проволоки, а также при теплом волочении с предварительным подогревом металла (заготовки).

В табл.2.1 приведена техническая характеристика наиболее распространенных типов волочильных станов как для однократного, так и для многократного волочения конструкции В НИИМЕТМАШа.

Кинематические схемы приводов станов ВСМ 1/650, ВСМ 1/550 и ВСМ 1/750 приведены на рис. 1.3-1.5.

Рис.1.1. Схема работы однократного волочильного стана: 1 - размоточное устройство; 2 - проволока - заготовка; 3 - волочильный инструмент; 4 - протянутая проволока; 5 - тянущий барабан; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель



Рис.1.2. Общий вид волочильного стана ВСМ 1/650: 1-консоль для заготовки в мотках; 2-вращающиеся фигурки для мотков;3-электродвигатель привода; 4-коробка передач; 5-волочильный,тянущий барабан;6-спицы для накопления проволоки; 7-колонна съемника: 8-фигурка для увязки мотка; 9-фильеродержатель; 10-сварочный аппарат; 11-корпус блока стана; 12-электрошкаф; 13-наждак

1.2 Волочильные станы для многократного волочения проволоки

На многократных волочильных станах проволока - заготовка проходит последовательно через несколько волок, изменяя после каждой

Волочильный стан типа UDZSA 5000/6

Шестикратный волочильный стан блочного типа модели UDZSA 5000/6 с максимальным усилием волочения на первом черновом блоке равным 50 кН (5000 кг), предназначен для волочения стальной углеродистой проволоки при диаметре заготовки до 12 мм. При волочении медной или алюминиевой проволоки диаметр заготовки может быть больше. Общий вид волочильного стана UDZSA 5000/6 приведен на рис.3.1.

Все блоки данного стана имеют одинаковую конструкцию. Отличительную особенность имеет чистовой барабан, снабженный специальными спицами для сбора витков готовой проволоки в моток. Если волочильный стан снабжен намоточным аппаратом, то готовая проволока наматывается на катушки вместимостью до 1000 кг.

Каждый блок устанавливается на собственном железобетонном фундаменте, прочно прикрепляется к нему анкерными болтами. К блокам подводятся необходимые коммуникации: трубопроводы для водяного охлаждения барабанов и волокодержателей, электропитание , системы управления и т.д.

В зависимости от технологических особенностей изготовления проволоки и получения необходимых механических свойств на готовом размере волочильные станы могут комплектоваться в одной линии с различным числом блоков (от одного до шести).Основные технические характеристики волочильных станов UDZSA 5000/1-6, 2500/1-6, 1250/1-10 и 630/1-10 приведены в табл.3.2.

Блоки волочильного стана UDZSA 5000/6 имеют в своем составе привод от электродвигателя переменного тока, клиноременную передачу, четырехступенчатую коробку передач, две цилиндрические и одну коническую зубчатую передачу, приведенные на рис.3.2. Все механизмы установлены в литом стальном корпусе, обеспечивающем достаточную прочность и жесткость. Валы зубчатых колес имеют опоры на подшипниках качения. Смазка зубчатых колес и подшипниковых узлов - картерная, окунанием и разбрызгиванием. Зубья колес для увеличения стойкости подвергаются закалке и шлифованию либо притирке. Упрочнению закалкой подвергаются и ролики дифференциала, работающие в условиях тяжелого нагружения.



Каждый волочильный стан оснащается заправочной цангой для протягивания конца проволоки через волочильный инструмент и наматывания на барабан нескольких витков проволоки для дальнейшего волочения. Другой конец цанги имеет крючок, который зацепляется за специальные отверстия в барабане. После наматывания нескольких витков проволоки (около 10) цанга снимается и стан включается с заправочной скорости на нормальную рабочую. Во время заправки нужно быть очень внимательным и предохранять руки от возможного затягивания их витками наматываемой проволоки.

Общий вид промежуточного барабана волочильного стана UDZSA 5000/п показан на рис.3.2.

Заготовка или проволока промежуточного размера, проходя через волочильный инструмент, установленный в волокодержателе 10, наматывается на тяговый барабан и после накопления некоторого объема пропускается через ролик 13 тормозного дифференциала и далее через направляющий блок 14, установленный на вертикальной стойке, к волокодержателю следующего блока волочильного стана.

Включение блока волочильного стана производится кнопкой 9.. "Пуск", а остановка кнопкой 8 "Стоп". Управление системой охлаждения волочильного инструмента осуществляется перепускным клапаном 7, а охлаждение барабана - клапаном 6.

Во время заправки проволоки на барабане и настойке стана ножной выключатель "ползучей" медленной скорости привода блока -конечный выключатель 1. Частота вращения барабана контролируется тахогенератором 2.

Переключение ступеней зубчатых передач коробки скоростей на блоке осуществляется рычагами 16 и 17, причем одновременно одна и таже скорость (передача) устанавливается на всех блоках. Увеличение линейной скорости волочения или окружной скорости барабанов от первого до последнего чистового осуществляется за счет различного числа зубьев Za и Zb в кинематической схеме в каждом блоке.

Блокирующий контакт 15 отключает главный приводной электродвигатель при открытой дверце защиты. Все механизмы смонтированы на литом корпусе 18.

На рис. 3.3 представлена кинематическая схема одного блока волочильного стана UDZSA 5000/6, а в табл. 3.3 - данные чисел



Рис. 3.2. Общий вид блока волочильного стана UDZSA 5000/п: 1 - ножная кнопка"Стоп"; 2 - тахогенератор; 3 - электродвигатель; 4 - главный приводной электродвигатель; 5 - коробка электроклемм; 6 - перепускной клапан для охлаждения барабана; 7 - перепускной клапан для охлаждения инструмента; 8 - кнопка "Стоп"; 9 - кнопка "Пуск"; 10 - направляющий ролик перед фильеродержателем; 11 -крышка бака с охлаждающей жидкостью; 12 - тянущий барабан; 13 -тормоз дифференциала; 14 - верхний направляющий ролик; 15 - блокирующий контакт при открывании защитного ограждения; 16 - рычаг для включения 2-й и 4-й передачи; 17 - рычаг для включения 1-й и 3-й передач; 18 - корпус блока



1.3 Волочильные станы: барабанные и цепные

Рис. 1.3.1. Продольный разрез волоки (а) и схемы барабанного (б) и цепного (в) волочильных станов

Барабанные станы (рис. 1.3.1, б) служат для волочения проволоки и труб небольшого диаметра, наматываемых на вертушку 1. Предварительно заостренный конец проволоки пропускается через отверстие волоки 2 и закрепляется на барабане 3, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор и зубчатую передачу 4. Существуют также станы многократного волочения, имеющие до 20 барабанов с установленными перед каждым из них волоками.

Цепные станы с прямолинейным движением тянущего устройства (рис. 1.3.1, в) применяют для волочения прутков и труб, которые не могут наматываться в бунты. На этом стане конец прутка пропускают через отверстие волоки 2 и захватывают клещами 5, которые закреплены на каретке 6. Каретка через тяговый крюк 7 перемещается пластинчатой цепью 8, приводимой в движение от звездочки 9, которая вращается от электродвигателя 11 через редуктор 10.

Волочение, как правило, осуществляют в холодном состоянии, а потому оно сопровождается упрочнением (наклепом) металла. Исходными заготовками служат прокатанные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов. Величина деформации за один проход ограничена: = 1,25-1,45.

Если для получения необходимых профилей требуется большая деформация, то применяют волочение за несколько переходов протягиванием через ряд постепенно уменьшающихся по величине отверстий. Для снятия наклепа после каждого перехода металл подвергают промежуточному отжигу. Для уменьшения силы трения металла об инструмент полируют отверстие в волоке и применяют различные смазки - минеральные масла, олифу, графит, тальк, мыла, фосфатные и металлические покрытия и др.

1.4 Продукция, получаемая волочением

Сортамент изделий, изготовленных волочением, очень разнообразен: проволока 0,002-10 мм и фасонные профили (рис. 1.3.1, б), трубы диаметром от 0,3 до 500 мм с толщиной стенки от 0,05 до 5-6 мм.



Рис. 3.47. Схема волочения трубы (а) и примеры профилей, получаемых волочением (б)

Волочение труб можно выполнять без оправки, для уменьшения только внешнего диаметра (редуцирование), и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). На рис. 3.47, а, показана схема волочения трубы 1 на длинной закрепленной оправке 3. В этом случае профиль полученной трубы определяется зазором между волокой 2 и оправкой 3. Волочение обеспечивает высокую точность размеров (стальная проволока диаметром 1,0-1,6 мм имеет допуск 0,02 мм), высокое качество поверхности, получение очень тонких профилей. Метод дает возможность широко варьировать (за счет наклепа, а также термической обработки) диапазон прочностных и пластических свойств металла готового изделия, резко сокращает отходы и увеличивает производительность. Отличительной чертой процесса волочения является его универсальность (простота и быстрота замены инструмента), что делает его очень распространенным.



2. Характеристика вспомогательного оборудования волочильных станов

2.1 Размоточные устройства

Размоточные устройства предназначены для разматывания проволоки-заготовки перед волочильным станом с целью ее последующего волочения. В зависимости от того, в каком виде поступает проволока для дальнейшей переработки: в мотках (бунтах) или на катушках большой вместимости (до 1000 кг и более), конструктивно разматывающие устройства разделяются на три типа:

размотка с вращающихся фигурок;

размотка со стационарно установленных кронштейнов, консолей;

размотка с устройства пинольного типа для установки катушек.

К размоточным устройствам предъявляются требования:

обеспечение равномерного схода проволоки-заготовки без запутывания и под определенным углом;

возможность регулирования силы натяжения в зависимости от диаметра проволоки;

возможность сваривания концов проволоки без остановки волочильного стана;

обеспечение безопасной работы обслуживающего персонала;

механизация загрузки разматывающих устройств;

возможность использования больших скоростей схода проволоки с разматывающих устройств для обеспечения скоростного и высокоскоростного волочения проволоки.

При размотке проволоки из мотков, уложенных на вращающуюся фигурку, положительным преимуществом является то, что проволока., сматываясь с фигурки, не закручивается вокруг своей оси, что важно при волочении проволоки фасонного профиля по сечению. Но при больших массах мотка и большой частоте вращения фигурки из-за неточной балансировки мотка относительно оси вращения возникают большие центробежные силы инерции, которые вызывают быстрый износ подшипниковых опор, а следовательно, и частый их ремонт. На вращающихся устройствах можно разматывать проволоку толстых и сред них размеров. Сварка же концов проволоки без остановки фигурки, а следовательно, и волочильного стана невозможна, поэтому увеличивается время, затрачиваемое на ручные операции.

При установке мотков проволоки на кронштейнах имеется возможность сваривания концов проволоки при работающем стане. Но при этом способе разматывания проволока, сходя с кронштейна, получает осевое закручивание за каждый виток на один полный оборот, т.е. на 360°. Проволока подходит к первому волокодержателю стана волнистой. Чтобы уменьшить степень волнистости, кронштейны устанавливаются на значительно большем расстоянии, чем вращающиеся фигурки, от волочильного стана, что увеличивает производственные площади.

Для предохранения самопроизвольного схода витков и их запутывания на кронштейне устанавливается специальный рычаг, задерживающий витки силой собственной массы. Нижний рычаг также препятствует виткам произвольного схода. Каждый снимаемый виток приподнимает рычаги и они, ударяясь о свои опоры, издают стук-хлопок. Несколько таких работающих разматывателей создают в цехе дополнительный шум в виде периодических ударов.

Разматыватель в виде подвески для двух бунтов одновременно транспортируется краном или кран-балкой из отделения для подготовки поверхности проволоки к волочению в волочильное отделение. Общая грузоподъемность подвески до 1.5 т. Пока с одной подвески идет разматывание, на второй подготавливается конец бунта для сварки с задним концом первого бунта.

Размотка проволоки с катушки в настоящее время имеет самое большое распространение и, где это возможно, заменяет размотку из бунтов. Так как масса проволоки на катушках большой вместимости в несколько раз больше массы мотка, значительно сокращается ручное время на замену заготовки. Улучшаются условия транспортировки и хранения проволоки, уменьшается возможность запутывания витков, а следовательно, снижаются отходы металла. Практически возможна любая скорость сматывания, необходимая при волочении, работа размоточного устройства бесшумная.

Размоточное устройство имеет две самостоятельные стойки с вращающимися пинолями. Одна из пинолей должна иметь перемещение вдоль своей оси для обеспечения установки катушек различных по своей ширине. Так, например, на одном разматывающем устройстве могут применяться катушки размером 630, 800 и 1000 мм по диаметру диска. Для большегрузных катушек предусматриваются грузоподъемные устройства, обычно гидравлического типа. Для обеспечения торможения катушек, для создания натяжения сходящей проволоки имеется тормозное устройство колодочного или ленточного типа, позволяющее регулировать силу натяжения проволоки в зависимости от ее диаметра.

В некоторых случаях фрикционные тормозные системы работают недостаточно плавно и устойчиво. Поэтому в этих случаях в качестве тормоза устанавливают электродвигатель, работающий в генераторном режиме и создающий плавное торможение. Величиной нагрузки на электродвигатель-генератор можно в широких пределах регулировать силу натяжения проволоки, сматывающейся с катушки.

Важным элементом разматывающих устройств, особенно с мотков, является наличие конечных выключателей, предназначенных для отключения волочильного стана в случае запутывания витков проволоки и ее затяжки, а также при окончании мотка проволоки. Они устанавливаются между размоточным устройством и волочильным станом.

Управление конечным выключателем осуществляется поворотным рычагом-скобой, через которую пропускается проволока. На некоторых волочильных станах устанавливаются петлевые компенсаторы, которые за счет удлинения или укорочения петли проволоки согласуют работу размоточного устройства с волочильным станом, также предохраняя обрывность проволоки.

На рабочей площадке размоточных устройств устанавливаются ножницы для обрезки концов перед сваркой. Проволока тонких и средних диаметров может быть обрезана механическими ножницами, устанавливаемыми на острильных аппаратах. Для более толстого диаметра от 0.8 мм и более широко зарекомендовали себя в работе ножницы с гидроприводом с силой резания до 150 кН (15 тс), имеющие автономную станцию со всем необходимым оборудованием. Рабочее давление в гидросистеме достигает 16 МПа (160 кгс/см²).

Размоточные устройства с катушек AVS 630T и AVS 800T

Размоточные устройства указанных типов предназначены для разматывания проволоки-заготовки перед волочильным станом с катушек диаметром 315-630 мм на AVS 630T и диаметром 500-800 мм для AVS 800T. Максимально допустимая масса проволоки для первого устройства до 700 кг, а для второго - до 1200 кг.

В сварном корпусе1 (рис.2.1) расположены две рычажные опоры 5 и 7. Опоры перемещаются поступательно по оси 4 при помощи ходового винта 6 с левой и правой резьбой, вращающегося вручную от штурвала 3. Зажимные конусы 9 имеют специальную форму, учитывающую размеры отверстий катушек различных диаметров. Для подъема катушек со станины, после зажатия их конусами, служит эксцентриковый механизм 2 с приводом от рукоятки-рычага 8. Опуская рычаг до горизонтального положения, катушка устанавливается в рабочее положение. На одном из конусов установлен тормозной шкив 10, работающий по принципу ленточного тормоза, и регулирование натяжения сходящей заготовки производится винтом Т-образной формы.



Рис.2.1. Размоточное устройство AVS 630T и AVS 800T

Намоточные аппараты для волочильных станов. Намоточные аппараты, устанавливаемые в одной линии с волочильными станами, предназначены для наматывания проволоки готового размера на катушки большой вместимости: 250, 500 и 1000 кг, а иногда и более. Благодаря большой вместимости катушки по сравнению с массой мотка на чистовом барабане волочильного стана, обычно не превышающей 70-80 кг, увеличивается производительность стана за счет сокращения числа его остановок для съема готовой проволоки, т.е. увеличивается доля машинного времени и сокращается время на ручные операции.

Намотанная проволока на катушках легко разматывается без запутывания при последующих технологических процессах, например, при перемотке проволоки на зарядные катушки в канатных цехах. В результате уменьшается количество отходов при перемотке.

На станах блочного типа намоточные аппараты являются самостоятельными агрегатами, работа которых должна быть строго согласованной с работой волочильного стана, точнее скорость намотки проволоки на катушку должна быть синхронизирована со скоростью ее движения с чистового барабана.

Намоточные аппараты, как самостоятельные агрегаты, имеют индивидуальные приводы, которые должны обеспечивать широкий диапазон скоростей намотки в соответствии со скоростями волочения проволоки на волочильном стане. Привод намоточного аппарата должен обеспечивать постоянное и равномерное натяжение проволоки при ее намотке на катушку и по мере увеличения диаметра намотки. Во время пуска волочильного стана не должно быть слабины проволоки, иначе произойдет проскальзывание витков проволоки на чистовом барабане волочильного стана и, как следствие, обрыв проволоки. Аналогично, при останове стана, торможении не должно быть чрезмерного натяжения проволоки между катушкой и чистовым барабаном.

2.2 Намоточный аппарат НК-1/2600М

Намоточные аппараты типа НК-1/2600М конструкции ВНИИМЕТМАШ

устанавливаются в технологической линии совместно с волочильными станами типа ВСМ-1/650, ВСМ-1/750 и ВПТ-5/750 и предназначены для намотки готовой продукции на катушки вместимости до 2600 кг. Общий вид намоточного аппарата НК-1/2600М помещен на рис.2.2. Конструкция намоточного аппарата представляет собой самостоятельный агрегат с индивидуальным приводом, синхронно работающим с приводом волочильного стана. Основными узлами являются: привод от электродвигателя 5 переменного тока; четырехскоростная коробка передач 6; укладочный механизм винтового типа 4; гидравлический подъемник катушки; гидравлический привод пинолей 14; откидная предохранительная защита 9, сварочно-наждачная установка 3.

Готовая проволока, сходящая с чистового барабана 1 волочильного стана, проходит через направляющий ролик укладочной вилки-каретки 13 и поступает на катушку 8. Приемная катушка устанавливается в пинолях, вращающихся в подшипниковых узлах качения. Конус 15, закрепленный на выходном валу редуктора 6 имеет кулачковый поводок, который входит в зацепление с выступами или отверстиями на диске катушки и приводит тем самым катушку во вращение.

Опора-бабка 14 имеет привод от гидросистемы, в результате чего конус имеет возвратно-поступательное движение в корпусе опоры зажимая или освобождая катушку.

Под катушкой находится гидроподъемник, предназначенный для подъема порожней катушки при установке ее в конуса, а также при освобождении намотанной катушки.

Равномерная укладка проволоки на катушку производится винтовым укладочным механизмом 4, реверс вращения винта которого осуществляется при помощи электромагнитных муфт (см. рис. 2.2).

Управление как волочильным станом, так и намоточным агрегатом производится с пульта 7 и пульта 12 в зависимости от характера производимой технологической операции по пуску и останову всей технологической линии.

У чистового блока волочильного стана имеются педали 11 заправочной скорости агрегата и педали 10 заправочной скорости катушки. Все электрооборудование смонтировано в шкафу 2.



Рис.2.2. Общий вид намоточного аппарата HK-I/2600M

2.3 Волочильный инструмент

В качестве волочильного инструмента применяются монолитные и составные волоки из твердых сплавов: ВК8, ВК1О, ВК15 и инструментальных сталей: ХВ5, Х12М, Х12Ф1, ЗХ2В8, ЭИ366, У10, У12, ШХ15, ЗОХГСА, 40Х5Т, 12Х5М. Для изготовления волоки методом штамповки применяется сплав ферротакар, который содержит 32.5 % карбидов титана, 69.3 X Fe, 1.8% Сг, 1.8% Mb, временное сопротивление разрыву 840 Н/мм² (МПа), после термообработки и HRC 69...72. Волоки из всех материалов обязательно заключаются в обойму из сталей: У9, У10, ЗОХГСА, 35ХГСА, 60С2, 65Г [7,83.

Сборная волока, показанная на рис.2.3, состоит из рабочей 1 и напорной 2 твердосплавных волок, свободно вставленных в стальную зажимную втулку 3, имеющую разрез по образующей. Втулку с волоками помещают в коническое отверстие стального корпуса 4 и после запрессовки плотно прижимают накидной гайкой 5. Для устранения прорыва смазки между рабочей и напорной волоками предусмотрена шайба б. Шайба 7 предохраняет кромки напорной волоки от скалывания.

Рис.2.3. Сборная волока: 1 - рабочая твердосплавная волока; 2 - напорная твердосплавная волока; 3 - зажимная втулка; 4 - корпус волоки; 5 - гайка накидная; 6 - удерживающая шайба; 7 - предохранительная шайба

Однако при эксплуатации сборных волок выявились недостатки, основными из которых являются:

недостаточное уплотнение между рабочей и напорной волоками, допускающими утечку смазки из зоны пластической деформации;

малая, недостаточная длина напорного элемента, что не обеспечивает получения достаточно высокого давления при волочении проволоки больших диаметров;

-недостаточное интенсивное охлаждения волоки.

2.4 Рихтовальные устройства

Для обеспечения прямолинейности проволоки после волочения на пути от чистового барабана к приемной катушке намоточного аппарата устанавливается роликовое рихтовальное устройство, показанное на рис.2.4.Рихтовка производится в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Основанием 6 рихтовальное устройство закрепляется к корпусу блока волочильного стана. Проволока 1, выходящая с чистового барабана волочильного стана проходит через пятироликовую систему в одной плоскости, огибает обводной направляющий блок 5 и далее вторично подвергается упруго-пластической деформации в другой пятироликовой системе, расположенной перпендикулярно первой. Четыре ролика устанавливаются на подшипниках качения стационарно на плоскости 2. Три других ролика установлены на подвижной пластине 3, которая может придвигаться и отодвигаться относительно пластины 2 при помощи рукоятки 4, имеющий эксцентрик 7. Таким образом происходит быстрое раздвижение роликов при заправке проволоки и настройка рихтовального устройства для работы. Конструктивно рихтовальные устройства выполняются нескольких типоразмеров в зависимости от диаметра рихтуемой проволоки и установка их предусматривается на любом волочильном стане.

Для получения рифленой (шероховатой) поверхности струнобе-тонной проволоки за чистовым барабаном волочильного стана устанавливается пара обкатывающих проволоку роликов со специальным профилированием ручьев, которые при движении проволоки выдавливают на ее поверхности плоские вмятины. После прохождении профильных роликов проволока наматывается на приемную катушку.

На рис.2.4 показан рихтовальный аппарат другой конструкции.



Рис.2.4.Рихтовальный аппарат: 1 - проволока, подвергающаяся рихтовке; 2 - основание для подвижных роликов; 3 - основание для неподвижных роликов; 4 - рукоятка; 5 - обводной ролик; 6 - корпус рихтователя; 7 - ось эксцентрика.

волочильный стан проволока рихтовальный



3. Расчет производительности волочильного стана

Часовая производительность волочильных станов определяют в м/ч или т/ч:

где T_вол -- время волочения трубы, с; Т_всп -- время вспомогательных операций, с (на современных станах 3--5 с); l_т -- длина трубы после волочения, м; а_м -- коэффициент расхода металла; п -- количество одновременно протягиваемых труб (1; 2; 3); r_и -- коэффициент использования стана (0,85 при волочении трех труб; 0,95 при волочении одной трубы).

Захват трубы на современных станах происходит при пониженной скорости. Поэтому время волочения Т_вол состоит из времени разгона t_р, времени волочения при постоянной скорости t_ви времени торможения t_т

Т_вол = t_p + t_вол + t_T, или

где l_р, l_торм -- путь разгона и торможения, м; v_зах -- скорость захвата, м/мин.

Принимая, что l_p "примерно равно" l_торм = a l_T и v_зах = bv_вол, получаем



Для современных станов можно принимать а=0,12-0,17 и b=0,7-0,9; при этих условиях Т_вол = [(L... 55) l_т]v_воз.

Для волочильных станов с постоянной скоростью волочения t_р = 0, t_T = 0 и Т_вол = 60 l_т/v_вол.

Производительность станов периодической холодной прокатки труб определяется суммарным коэффициентом вытяжки m за один цикл, величиной подачи m, числом двойных ходов в минуту п, коэффициентом, учитывающим число одновременно прокатываемых труб n_т, коэффициентом использования стана k_и

Часовая производительность стана, м/ч или т/ч соответственно равна

где Т_х.п -- 60 l_T/mmn -- время холодной прокатки, с; l_т -- длина годной трубы, м; а_м.о-- коэффициент расхода металла на разрезку и обрезку труб.

Время вспомогательных операций Т_всп зависит от конструкции стана и длины исходной заготовки. Для удобства расчетов вводят коэффициент перезарядки (принимается в пределах 0,8--0,95).

Используя приведенные выше равенства, получаем:

Коэффициент использования стана k_и, принимают 0,95--1,0 при однониточной прокатке и 0,75--0,9 при двухниточной прокатке. Он зависит главным образом от уровня организации производства.

Трубоволочильное оборудование и станы холодной прокатки работают по прерывному графику. Длительность капитального ремонта волочильных станов составляет 2--3 дня, а станов холодной прокатки труб 3--5. Внутрисменные простои принимают 3--7 % (больше для станов холодной прокатки). При этих условиях годовой фонд рабочего времени составляет 6100--6500 ч в год.

Коэффициент расхода металла в процессах волочения и холодной прокатки рассчитывают, как и при других методах производства труб, пооперационно. Средневзвешенный коэффициент составляет 1,05--1,10.

Расходы энергоносителей колеблются в широких пределах в зависимости от сортамента выпускаемых труб и составляют по статистическим данным: 100--350 кВт-ч/т электроэнергии, 600-- 1000 м³/т сжатого воздуха при нормальных условиях и 600-- 800 кг/т пара и 100--200 м³/т воды.

Размещено на Allbest.ru