Автореферат (Совершенствование технологии и конструкции стана для прокатки прецизионных труб малого диаметра)

На правах рукописи Лагошина Елена Владимировна совеРшенствовАние ткхнолот'ии и констРукции стлнА для пРоклтки пРкцизионных тюь мллого диАмктРА Специальность 05.02.09 — Технологии и машины обработки давлением АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва-20!7 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.З.

Баумана» на кафедре оборудование и технологии прокатки и в ЛО АХК «Всероссийском научноисследовательском и проектно-конструкторском институте металлургического машиностроения имени академика Целикова» (АО АХК «ВНИИМЕТМАИ1»). Научный руководитель: Соколова Ольга Вадимовна Кандидат технических наук, доцент. Официальный оппоненты: Романцев Борис Алексеевич, доктор технических наук, профессор кафедры обработки металлов давлением ФГАОУ ВО НИТУ «МИСиС» Космацкий Ярослав Игоревич, кандидат технических наук заместитель начальника отдела по бесшовным трубам в отделе технологии производства труб — заведующий лабораторией волочения и прессования ОАО "1'осНИТИ Ведущая организация: ФГБУ ВО «Московский политехнический университет» Защита состоиться «» 2017 в ч.

мин. на заседании диссертационного совета Д 212.141.04 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, г. Москва, 2-ая Бауманская ул., д.5, стр. 1. Телефон для справок: 8(499) 267-09-63 Ваш отзыв на автореферат в 2 экземплярах, заверенный печатью организации, просим направлять по указанному адресу. С диссертацией можно ознакомится в библиотеке МГТУ им. Н.Э.

Баумана и на сайте ели.Ьтзш.гц. Автореферат разослан «» 2017 г. Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.141.04 канд.тех. наук, доцент Семенов В.И. Общая характеристика работы Актуальность работы. Современные постоянно развивающиеся технологии ужесточают требования к качеству прецизионных и высокоточных труб. Прецизионные и высокоточные трубы чаще всего производят на станах холодной периодической прокатки труб валкового и роликового типов (ХПТ и ХПТР). В настоящее время станы холодной периодической прокатки, которые производятся в Российской Федерации (РФ), уступают зарубежным аналогам по своим характеристикам.

Основные отличия состоят как в производительности и режимах работы станов, так и в качестве готовой продукции. Современная политическая картина мира требует обезопасить высокотехнологичные области: атомная энергетика, самолетостроение и другие. Подтверждением этого является последняя редакция государственной программы РФ "Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности". Одной из задач этой программы является снижение доли иностранной продукции, используемой российскими производителями, что безусловно относится и к созданию отечественных станов для производства прецизионных труб. Целью работы является повысить производительность прокатки прецизионных труб малого диаметра с сохранением заданного качества изделий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи: 1. На основе исследования технологических процессов периодической холодной прокатки выявить основные технологические факторы, влияющие на качество выпущенных труб малого диаметра. 2. Провести экспериментальные исследования, направленные на изучение фактического закона изменения и величины осевых сил, действующих на трубу при прокатке на станах ХПТ. Разработать методику и оснастку, необходимые для проведения экспериментального исследования.

3. На основе экспериментальных и теоретических исследований разработать уточненную методику расчета калибровки рабочего инструмента. 4. Провести реконструкцию стана ХПТ, позволяющую интенсифицировать режимы прокатки и улучшить качество прецизионных труб. Научная новизна работы: 1.

Разработана уточненная методика расчета калибровки рабочего инструмента стана ХПТ, предложена упрощенная формула определения катающего радиуса для инженерных расчетов. 2. Выявлена теоретическая и экспериментальные зависимости осевых сил от технологических параметров деформации. 3. Выявлен характер изменения осевых сил при прямом и обратном ходе клети для станов ХПТ. Практическая значимость работы.

1. Данные, полученные по результатам экспериментов, позволили уточнить методику расчета определения параметров калибровки рабочего инструмента и внедрить ее при проектировании промышленных станов ХПТ. Уточненная методика применяется при расчете нового реечного привода поворота валков рабочей клети стана ХПТ. Внедрение станов с новым приводом позволило снизить осевые силы, возникающие при прокатке труб, что дало возможность интенсифицировать производительность процесса до 200/О. 2.

Для проведения экспериментальных исследований процесса прокатки труб на станах ХПТ по разработанной методике проведения эксперимента спроектирована универсальная оснастка оригинальной конструкции. Методы исследований и достоверность результатов. Для определения величины и направления осевых сил были проведены экспериментальные исследования.

Величина осевых сил определялась методом электротензометричес кого измерения сил. Из различных типов электротензометров были выбраны тензодатчики сопротивления, а именно проволочный тензодатчик. Достоверность результатов исследований обеспечивалась применением стандартных методов и оригинальных приспособлений с использованием современных приборов и средств измерений. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлена на следующих конференциях и конкурсах: 1.

8-ая Всероссийская научно-техническая конференция «Студенческая весна 2014: Машиностроительные технологии» (Москва, 2014); 2. 9-ая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2015); 3. Конкурс «Молодые ученые» в рамках ХХ1 международной промышленной выставки «Металл-экспо 2015» (Москва, 2015); 4.ХХ11 международная научно-практическая конференция «Трубы-2016» ~Челябинск, 2016); 5. Девятая всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2016) 6.

'ЧП1 конференция молодых специалистов «Перспективы развития металлургических технологий» (Москва, 2017). Публикации. Основное содержание работ изложено в 10 публикациях, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных научных результатов диссертации на соискание степени кандидата наук. Структура и объем диссертационной работы. Диссертация общим объемом 117 страницу состоит из введения, четырех глав, выводов, списка г использованной литературы.

Работа содержит 58 рисунков, 2 таблицы, список использованной литературы включает 102 наименований. Основное содержание работы В первой главе рассмотрены основные положения теории холодной периодической прокатки труб на станах валкового и роликового типов (ХПТ, ХПТР). Установлена и проанализирована одна из основных причин, влияющих на качество и производительность прокатки прецизионных труб, а именно— осевые силы, возникающие при прокатке.

Проведен сравнительный анализ станов ХПТ и ХПТР. Долгое время минимальный диаметр трубы, прокатываемой на отечественных станах ХПТ, был 1бмм. Трубы меньшего диаметра производились исключительно на станах ХПТР. Дело в том, что настройка для каждого маршрута прокатки рычажной системы стана ХПТР, связывающей сепаратор и корпус клети, благодаря более точному согласованию окружной и поступательной скоростей роликов вдоль прокатываемой трубы позволяет минимизировать осевые силы при прокатке.

Минимизация осевых сил и позволяет получить тонкостенные трубы малого диаметра на станах ХПТР. Однако конструкция стана ХПТР, обусловленная способом прокатки труб в незамкнутом калибре, не позволяет повысить степень деформации трубы за ход клети и ограничивает тем самым рост производительности. В станах ХПТ прокатка ведется в «закрытом» калибре, что позволяет увеличивать степень деформации за ход клети.

Поэтому станы ХПТ обладают большей производительностью, чем станы ХПТР, однако величина осевых сил, возникающих при прокатке, гораздо выше. Возможность регулировки согласования скоростей окружной и поступательной скоростей валков в станах ХПТ отсутствует. Рассмотрим причину возникновения осевых сил, возникающих при прокатке на станах ХПТ. На станах ХПТ процесс прокатки ведется с постоянным принудительным катающим радиусом заданным радиусом начальной окружности ведущей шестерни. Под действительным катающим радиусом понимается радиус, проведенный в точке на калибре валка, где окружная скорость валков равна скорости выхода металла из валков.

Будем принимать за действительный катающий радиус - фактическое значение катающего радиуса при прокатке в каждый момент времени, за принудительный катающий радиус — радиус, равный выбранному значению радиуса начальной окружности ведущей шестерни (Рисунок 1 поз.2), а за расчетное значение катающего радиуса — значение, полученное при расчете по какой-либо методике. Несовпадение значения принудительного и действительного катающих радиусов приводит к возникновению разнонаправленных осевых сил. Рисунок 1. Привод клети стана ХПТ.

1- шатун, 2-рейка, 3- ведущая шестерня Осевые усилия определяются путем суммирования на ось прокатки проекций всех сил, действующих на заготовку в мгновенном очаге деформации (Глава 1. Рисунок 1.16). В главе представлен обзор существующих конструктивных решений, которые позволяют минимизировать несовпадение принудительного и действительного катающих радиусов по всей длине хода клети.