Диссертация (1026274), страница 3
Текст из файла (страница 3)
При этом Потребителю зачастую необходима ограниченная партиятруб. Данная ситуация вынуждает искать пути перехода (адаптации)существующего оборудования, предназначенного для массового выпуска труб,на серийное производство продукции.В связи с этим с каждым новым днем большую популярность получаеттехнология гибкой формовки под названием «Cage Forming»[11]. Однако внашей стране такие станы не выпускаются и, соответственно, не проводилисьтеоретические исследования технологических возможностей этих станов.отсутствует информация о методе расчета основных технологическихпараметров.В этой главе собраны и проанализированы конструкции таких станов, атакже сделана попытка выявить целесообразность их использования дляпроизводства труб нефтегазового сортамента.Сутьданнойтехнологиизаключаетсявсимбиозесуществующихпрограммных средств управления положением деформирующего инструмента ииспользования так называемой универсальной калибровки валков для формовкитрубной заготовки заданного диапазона размеров.
Технология «Cage Forming»17позволяет перейти с одного типоразмера на другой в считанные минуты,используя средства управления положением валкового инструмента. Время жеперевалки и настройки стана «традиционной» конструкции занимает более 8часов на мелкосортных трубных станах и более 48 часов на комплексеоборудования для производства труб среднего и большого диаметров.На сегодняшний день в мире можно отметить три компании, которые ужепродемонстрировали применение технологии гибкой формовки «Cage Forming»и приводят описание конструкции своих трубоэлектросварочных комплексов:Olimpia'80 (Италия)[12], NAKATA (Япония)[13] и SMS Meer (Германия)[14].Однако, в мире есть еще несколько компаний таких как Adda Fer Meccanica(Италия)[15] и другие, о практике которых еще мало известно.
Проведем анализконструктивного исполнения формовочных станов каждой из компаний дляпроизводства труб нефтегазового сортамента.1.2.1. Анализ конструкции формовочного стана Olimpia’80Схема формовочного стана 100-170Итальянская компания Olimpia’80 предлагает станы как традиционнойконструкции, так и комплексы, выполненные согласно технологии гибкойвалковой формовки[12]. Единая компактная система управления положениемвалкового инструмента состоит из 11-ти последовательных формовочныхклетей, 8 из которых представляют собой систему калибров открытого типа,реализующие технологию «Cage Forming», а 3 –группу клетей закрытого типа,предназначенных для получения окончательного смыкания краев трубы.Комплекс формовочного инструмента представлен 83 независимыми валками,механизм установки которых оснащен сервомоторами с компьютеризированнымпрограммным управлением, который быстро и легко устанавливают всю системувалков в рабочее положение для осуществления формообразования трубнойзаготовки (Рис.
1.9)18Рис. 1.9.Формовочная клеть стана 100-170 Olimpia'80[12]Использование системы автоматизации для позиционирования валковогоинструмента отличает станы, предназначенные для серийного производстватруб, в то время как станы «традиционной» конструкции целесообразноиспользовать, в основном, для массового производства.Калибровка валкового инструментаПроцесс формообразования в рассматриваемом стане состоит из операцийпоследовательной гибки полосовой стали, начиная с кромок с помощьюкомплекса валкового инструмента (Рис.1.10).Рис.
1.10.Система валкого инструмента в клетях открытого типа конструкцииOlimpia'80[12]19Метод«CageForming»реализованкакприпомощимеханизмапозиционирования валкового инструмента, о чем было написано ранее, так испециально разработанного профиля рабочего инструмента, рассчитанного поэллиптическому закону таким образом, чтобы при определенном расположенииполучать необходимый радиус и угол гибки, которые в комплексе обеспечиваютнеобходимыедеформациидляреализациипроцессаформообразованиязаготовки (Рис. 1.11).Рис. 1.11.Калибровка рабочей пары валков[12]Исходя из конструктивного исполнения формы рабочих валков ясно, что еёособенностью является то, что деформирующим инструментом является нижнийвалок, в то время как верхний является прижимающим.Конструкция формовочных клетейПредставлена конструкция формовочной клети стана с регулируемымвалковым инструментом и системой подачи смазочно-охлаждающей жидкости(СОЖ) (Рис.
1.12).20Рис. 1.12.Формовочная клеть стана 100-170 Olimpia'80[12]В зоне перехода от клетей с отрытым типом калибра к закрытым вконструкции стана 100-170 Olimpia'80 предусмотрена специальная конструкция,обеспечивающая необходимое положение валкового инструмента для контроляположения трубной заготовки как в нижней части, так и в прикромочной области(Рис. 1.13)Рис. 1.13.Формовочная клеть стана 100-170 Olimpia'80[12]Наибольший интерес в конструкции представляет система калибровкивалкового инструмента клетей закрытого типа.
Геометрия рабочего инструментатаких клетей (их в стане 3 шт.), очень проста: цилиндры, положение которыхизменяется в зависимости от диаметра изготавливаемой трубной заготовки(Рис. 1.14).21Рис. 1.14.Система валкового инструмента клети закрытого типа конструкцииOlimpia'80[12]Конструкция формовочного стана Olimpia'80 предусматривает постепенноеформообразование трубной заготовки от краев к центру за счет использованияэллиптического профиля валкового инструмента с постоянным контролемприкромочного участка.
Однако сложная система настройки положениякалибров каждой клети усложняет процесс настройки самого стана под заданныйтипоразмер.1.2.2. Анализ конструкции формовочного стана NAKATA FFXЯпонская компания NAKATA впервые показала технологию гибкойформовки с аббревиатурой FFX (Flexible Forming system) осенью 1999 года воФранции[13]. С тех пор данное направление постоянно развивалось, и насегодняшний день технология FFX, по заявлениям производителя, позволяетпроизводить методом непрерывной валковой формовки трубы нефтегазовогосортамента диаметром до 609 мм и толщиной стенки до 22 мм[16].22Схема формовочного станаСовременный стан гибкой формовки FFX представляет из себя комплексформовочногооборудования,состоящийизсочетаниянаправляющих,заправляющих, обжимных, эджерных клетей, а также клетей обратного гиба.Перечисленный состав оборудования представляет собой часть формовочногостана, который соответствует только открытой группе клетей традиционностана.
Всего же на данном участке расположены 11 клетей. Длина данногокомплекса составляет более 21 метра.Калибровка валкового инструментаДля производства труб широкого сортамента независимо от размеров исвойств материала в технологии FFX, как и в случае с вышеописаннымформовочным станом Olimpia’80, используется специальный калибр, профилькоторого включает в себя все типы кривизны наружной поверхности трубнойзаготовки в данном сортаменте.
Поэтому полосовой металл можно формовать слюбой необходимой кривизной (Рис. 1.15)Рис. 1.15.Общее использование валков в стане NAKATAFFX [13]В данном случае применяется метод так называемой «охватывающей»гибки[17]: нижние и центральные валки используются для того, чтобы заставитьизбранный участок полосы охватывать верхний валок со сложным калибром,который может поворачиваться так, чтобы мог выбираться нужный участок егоповерхности для контакта с полосой. В результате исключается контактвалкового инструмента по всей ширине трубной заготовки (Рис. 1.16).23Рис. 1.16.Схема формовки[18]Использованиеоперациипротивоизгибапозволяетдобитьсяохватаметаллом формующего участка верхнего валка, при этом нижний используетсяв качестве опоры, что отличается от методики профилирования валков поэллиптическому закону, где формующим инструментов является нижний валок,как было отмечено выше.Конструкция формовочных клетейКонструкция клетей открытого типа японского стана NAKATA FFXпредставляет собой два блока формующего инструмента, верхний и нижний,расположенныевпространствестанины.Положениеданныхблоковрегулируется соответствующими механизмами сверху и снизу (Рис.
1.17)Рис. 1.17.конструкция формовочной клети NAKATA FFX [13]24Механизм поддержки валков в каждом из блоков (Рис. 1.18) имеет такуюконструкцию, которая позволяет иметь свободу позиционирования валков как повертикали, так и углу. Благодаря этому механизму трубы различных диаметровможно формовать простым изменением положения одного и того же комплектавалкового инструмента.Рис. 1.18.Механизм поддержки валков в формовочном стане NAKATA FFX [13]Группа клетей закрытого типа оснащается валковой обоймой, как и в случаетрадиционных формовочных станов, состоящей из четырёх валков (верхнийвалок с разрезной шайбой).1.2.3. Анализ конструкции формовочного стана SMS MeerСхема формовочного стана SMS MeerКонструкторы трубосварочных комплексов немецкой компании SMSMeer[14],вотличиеотсвоихконкурентов,несталипренебрегатьпреимуществами клетей традиционной конструкции, отличающихся простотойи дешевизной, а добавили целый ряд уникальных решений, которые позволилирасширить технические возможности формовочного агрегата без потерикачества выхода трубной продукции (Рис.
1.19).25Рис. 1.19.Формовочный стан SMS Meer [14]Необходимоотметитьналичиевсоставестана«сверхжестких»клетей - URD®, способствующих повышению точности формы производимыхтруб, за счет повышения снижения упругих деформаций валковой системыкалибра Система быстрой автоматической установки валков CSS-Quicksetting®,обеспечивает максимально быстрый переход на производство труб другихтипоразмеров, а система быстрой перевалки валков в свою очередь обеспечиваетсокращение вспомогательного времени и времени переоснастки.Оборудование для гибкой формовки компании SMS Meer также присутствуетв составе формовочного стана, но отличается от всех предыдущих другимконструктивным решением - отсутствием формовочных клетей как таковых.Калибровка валкового инструмента формовочного стана SMS MeerНа участок линейной формовки стана трубная заготовка поступаетпредварительно сформированной в клетях с открытым типом калибра.
Послечего полоса постепенно сворачивается в цилиндр. Это осуществляется двумяроликовыми направляющими, положение которых попарно согласованонапротив друг друга. Положение валкого инструмента может изменяться как погоризонтали, так и по вертикали с возможностью поворота в радиальномнаправлении. Процесс формовки трубной заготовки осуществляется какверхними, таки нижними валками, положение которых меняется по вертикали,что отличается от рассмотренных выше технологий.При высоком значении отношения диаметра к толщине стенки формуемойтрубной заготовки стабильность технологического процесса достигается путем26ввода в очаг деформации дополнительного валкового инструмента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
