Проект цеха по выпуску бесшовных горячекатаных труб

20,24

18

40,32

40,11

40,51

0,19

20,24

19

40,32

40,11

40,51

0,19

20,24

20

40,32

40,11

40,51

0,19

20,24

Расчет усилий прошивки

Расчет усилия металла на валок с достаточной степенью точности:

P = P_cp1 * F₁ + P_cp2 * F₂,

где P_cp1 - среднее давление в конце прошивки;

P_cp2 - среднее давление в поперечной раскатке;

F₁ - площадь соприкосновения металла с валками в конце прошивки;

F₂ - площадь соприкосновения металла с валками в поперечной раскатке.

F₁ = 0,67 * В_п * l₁,

где В_п - ширина контактной поверхности в пережиме валков;

l₁ - длина контактной поверхности на участке конуса прошивки.

F₁ = 0,67 * В_п * l₂,

где l₂ - длина контактной поверхности на участке поперечной раскатки.

В_п = ,

Где

R - радиус валка;

r - радиус в пережиме валков заготовки;

И - суммарное относительное обжатие.

И = ,

И =

В_п =

l₁ = ,

где r₃ - радиус заготовки;

r_п - радиус заготовки в пережиме;

ц₁ - угол конуса прошивки.

l₂ = ,

где r_г - радиус гильзы;

ц₂ - угол конуса поперечной раскатки.

l₁ =

l₂ =

F₁ = 0,67 * 29,8 * 110,0 = 2 196,20 мм

F₂ = 0,80 * 29,8 * 95,42 = 2 274,80 мм

Среднее давление в конце прошивки:

Р_ср1 = ,

где - коэффициент напряженного состояния (0,25 - 0,35). Принимаем равным 0,3;

U_п - относительное обжатие заготовки;

у_т - предел текучести металла (7,35 Мн/м²).

U_п = ,

U_п = ,

Р_ср1 = кг/мм²

Р_ср2 = 0,75 * Р_ср1,

Р_ср2 = 0,75 * 10,73 = 8,04 кг/мм²

Р = 10,73 * 2 196,2 + 8,04 * 2 274,8 = 418,5 кН

Крутящийся момент необходим для вращения валков (принимают, что сила Р приложена в середине ширины контактной поверхности):

М = 0,5 * Р * В_п * (1 + ),

где i - отношение диаметра заготовки к диаметру валка.

,

М = 0,5 * 418,5 * 29,8 * (1+1/0,13) = 54,18 МНм

Расчет полного усилия на непрерывном стане

Абсолютное обжатие:

Z_n = r_г - r_н,

где r_н - радиус трубы после непрерывного стана.

Z_n = 61,0 - 47 = 14,0 мм

Ширина контактной поверхности валков:

В_п = ,

В_п =

Длина контактной поверхности:

,

Длина зоны раскатки:

,

Площадь контактной поверхности:

F₁ = 0,67 * В_п * L₁,

F₁ = 0,67 * 32,63 * 280 = 6121,38 мм²

Площадь контактной поверхности зоны раскатки:

F₁ = 0,8 * В_п * L₂ ,

F₁ = 0,8 * 32,63 * 200 = 5220,8 мм²

Среднее удельное давление при прокатке:

Р_ср = 1,15 * у_т * (),

Р_ср = 1,15 * 3,55 * () = 6,61 кг/мм²

Полное давление:

Р = Р_ср * (F₁ + F₂) ,

Р = 6,69 * (5220,8 + 6121,38) = 75,87 кН

Расчет усилий при редуцировании горячекатаных

Для определения прокатки при редуцировании необходимо распределить изменение диаметра по клетям. На данном стане диаметр труб после каждой клети будет изменяться следующим образом:

D_р/к1 = 94,00 мм D_р/к2 = 91,93 мм

D_р/к3 = 87,97 мм D_р/к4 = 84,18 мм

D_р/к5 = 80,56 мм D_р/к6 = 77,10 мм

D_р/к7 = 73,78 мм

Рис.12 - Изменение диаметра по клетям

Длина очага деформации рассчитывается по формуле:

,

где D_н - диаметр трубы до прохода;

D_к - диаметр трубы после прохода;

r_В - радиус валка по дну калибра, который определяем по формуле:

r_В = ,

где D_i - диаметр идеальный валков редукционного стана.

r_B1 = мм r_B2 = мм

r_B3 = мм r_B4 = мм

r_B5 = мм r_B6 = мм

r_B7 = мм

Рис.13 - Радиусы валков по дну калибра

Расчет длины очага деформации по клетям:

мм мм

мм мм

мм мм

мм

Рис.14 - Длинна очага деформации по клетям

Расчет полного усилия прокатки по клетям:

Р = 1,15 * у_т * * L * (),

где S_t - толщина стенки готовой трубы;

f - коэффициент трения, равный 0,5.

Р₁ = 1,15 * 7,35 * 3,14 * 15,82 * () = 0,58 кН

Р₂ = 1,15 *7,35 * 3,14 * 21,98 * () = 4,4 кН

Р₃ = 1,15 * 7,35 * 3,14 * 21,67 * () = 4,3 кН

Р₄ = 1,15 *7,35 * 3,14 * 21,34 * () = 4,2 кН

Р₅ = 1,15 * 7,35 * 3,14 * 21,01 * () = 4,11кН

Р₆ = 1,15 * 7,35 * 3,14 * 20,73 * () = 3,95 кН

Р₇ = 1,15 * 7,35 * 3,14 * 20,38 * () = 3,9 кН

Рис.15 - Полное усилие прокатки по клетям

2.4 Расчет и заполнение нормативно-технологической карты

Вес 1 м заготовки равен:

кг

Необходимая длина штанги для проката данного типоразмера 5 100мм. Вес одной штанги равен 706,8 кг. При нагреве в ПШП потери металла на угар составляют 2 %, следовательно, масса штанги после ПШП равна:

кг

После нагрева штанга раскраивается на 3 равные части, следовательно, вес одной части равен:

692,66/3 = 230,88 кг

При обрезке заднего конца после непрерывного стана масса черновой трубы становиться меньше на 0,5 %,:

кг

После редуцирования на готовых трубах обрезают утолщенные передний и задний концы. Потеря веса составляет 2 %, следовательно, масса готовой трубы составляет:

кг

Коэффициент вытяжки по станам:

м_об = 1,56 м_пр = 2,31 м_н = 4,92 м_р = 1,28

Длина заготовки после обжимного стана составляет:

L_пр =1,56 * 1700,0 = 2 652,0 мм

Длина гильзы после прошивного стана составляет:

L_пр =2,31 * 2 652,0 = 6 126,1 мм

Длина черновой трубы после непрерывного стана:

L_пр = 4,92 * 6 126,1 = 30 140,5 мм

Длина трубы после обрезки заднего конца будет равна:

30 140,5 - 100 = 3 040,5 мм

Длина трубы после редукционного стана:

L_р = 30 040,5 * 1,28 = 38 451,8 мм

Длина трубы после обрезки утолщенных передних и задних концов равна:

L_т = 38 451,8 - 300 - 600 = 37 551,85 мм

Далее трубу разрезают на мерные длины по 10 000 мм.

Рассчитаем заправочный коэффициент с учетом всех отходов:

Выход годного по К_зп рассчитываем по формуле:

ВГ =



Заключение

В данной работе были изучены конструкция и работа оборудования, предназначенного для получения горячедеформированных труб из стали 10, наиболее перспективное направление модернизации ТПА-80. Были произведены расчеты калибров прокатного инструмента, энергосиловых параметров оборудования, и построение нормативно-технологической карты.

В настоящее время трубы, выпускаемые на действующем оборудовании ТПА-80, не удовлетворяют требованиям передовых мировых стандартов по допускам на толщину стенки, высок расходный коэффициент металла, мала пропускная способность стана. Поэтому, с целью расширения сортамента прокатываемых труб, снижения расхода металла за счёт уменьшения концевых технологических потерь и, соответственно, увеличение выхода годного, уменьшение затрат на приобретение заготовки требуется реконструкция стана ТПА-80.



Список использованной литературы

1. Положение о структурном подразделении ПСП 62-2005 5 издание

2. Ваткин Я.Л., Ваткин Ю.Я. Трубное производство. - М.: Металлургия.

3. Богоявленский К.Н. и др. Обработка цветных металлов и сплавов давлением. - М.: Металлургия. 1973

4. Виноградов А.Г. Трубное производство. - М.: Металлургия. 1981.

5. Таблица прокатки ТПА-80. ТК 161-Т3-1716-2004

Размещено на Allbest.ru