Исследование и совершенствование технологии профилирования электросварных стальных труб квадратного сечения в четырехвалковых калибрах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат технических наук Акопян, Карен Эдуардович

• Акопян, Карен Эдуардович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Акопян, Карен Эдуардович

Введение.

1 Анализ способов получения профильных стальных труб квадратного сечения.

1.1 Современные способы получения стальных труб квадратного сечения.

1.2 Профилирование трубы квадратного сечения в четырехвалковых калибрах.

1.3 Параметры, влияющие на формирование геометрии профиля.

1 .ЗЦель работы и задачи исследования.

2 Методика проведения исследования.

3 Математическое моделирование.

3.1 Разработка математической модели упруго - пластического течения металла при профилировании в четырехвалковых калибрах в среде Deform 3D.

3.2 Проверка адекватности математической модели.

3.3 Напряженно-деформированное состояние при профилировании.

3.4 Выводы по главе 3.

4 Исследование деформации при приводной формовке труб квадратного сечения.

4.1 Разработка методики расчета диаметра исходной трубной заготовки.

4.2 Исследование влияния режима обжатий на формирование геометрии профиля.

4.3 Исследование особенностей формирования геометрии профильной трубы в зависимости от толщины стенки, диаметра и прочности заготовки.

4.4 Выводы по главе 4.

5 Методика расчета калибровки.

6 Внедрение технологии профилирования труб квадратного сечения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и совершенствование технологии профилирования электросварных стальных труб квадратного сечения в четырехвалковых калибрах»

На сегодняшний день объем производства и потребления профильных труб квадратного сечения постоянно растет, расширяется их сортамент. Наиболее широко профильные трубы используются при строительстве. С применением профильных труб сооружены торговые центры «ИКЕА», «МЕТРО Кэш энд Кэрри», стадион «Локомотив», «Крокус-Сити», многофункциональный спортивно-развлекательного комплекс «Планиум-Арена» в Хабаровске, вокзальный комплекс «Ладожский» в Санкт-Петербурге и многие другие.

Самые первые профильные трубы малых размеров были произведены в СССР на заводе в городе Молодечно, в Белоруссии. Профильная труба быстро стала востребованной, ее стали применять при проектировании строительных конструкций, но с распадом Союза завод легких металлических конструкций в Молодечно оказался зарубежным предприятием. Замкнутые и сварные профили выпускали на Череповецком и Магнитогорском металлургических комбинатах.

Основные российские производители профильных труб находятся на Урале и в Европейской части России. Крупнейшим производителем профильных труб в стране является комбинат «Северсталь». Его доля в совокупном выпуске составляет около 39% [1]. На втором месте - завод «Уралтрубпром». Но, тем не менее, по оценке специалистов, в ближайшем будущем ему могут составить конкуренцию Выксунский и Новосибирский металлургические заводы, Волгоградский ЗТМД и Энгельсский ТЗ. Профильные трубы выпускают также «Рязанский трубный завод», ОАО «БТЗ», ОАО «Газпромтрубинвест», ЗАО «ТМК», ОАО «Агрисовгаз» и другие [1].

Значительно возрос спрос на профильную трубу, появился целый ряд новых производств, ориентированных на изготовление именно этого вида продукции. В 2007г. потребление электросварных профильных труб в РФ составляло около 820 тыс. тонн (+ 13,9% к 2006г.). А за 2011 год было произведено около 1, 4 млн. тонн профильных труб [1,2].

Однако, несмотря на это, публикаций по технологии и исследованию не достаточно, они носят декларативный характер, опыт производства профильных квадратных труб не обобщен, нет научно обоснованных методик расчета технологического инструмента. Это усугубляется тем, что, с одной стороны, в производстве используется несколько способов формовки и профилирования труб прямоугольного сечения, отличающихся характером течения металла, поэтому методики расчета инструмента для этих способов также отличаются. С другой стороны, масштабный фактор (размер сечения трубы) также влияет на формоизменение при профилировании, то есть результаты, полученные на трубах малого диаметра (10-120 мм), не могут быть без корректировки перенесены на условия формовки труб среднего диаметра. Поэтому исследование процесса получения электросварных стальных труб квадратного сечения из цилиндрических заготовок является весьма актуальной задачей.

Фундаментальными вопросами профилирования, в том числе прямоугольными трубами, занимались такие известные ученые, как В.Н. Данченко, А.И. Дорохов, X. Дыя, B.JL Колмогоров, C.B. Самусев, И.С. Тришевский и др.

Заключение диссертации по теме «Обработка металлов давлением», Акопян, Карен Эдуардович

5. Результаты работы внедрены в практическую деятельность ЗАО «Северсталь ТПЗ - Шексна» и состоят в следующем:

- Рассчитаны диаметры исходной заготовки для всего сортамента квадратных профилей, производимых на ТЭСА 127-426. Рассчитанные диаметры, внесенные в технологический регламент, обеспечивают получение заданного радиуса закругления в соответствие со стандартами;

- Рассчитаны геометрические размеры калибров для профилирования трубы квадратного сечения на ТЭСА 127-426 за четыре прохода в четырехвалковых клетях. Изготовлены валки для калибровочного стана ТЭСА 127-426 для получения квадратных труб 90x90 - 300x300 мм;

- Внедрение результатов работы на ЗАО «Северсталь ТПЗ - Шексна» позволило расширить сортамент ТЭСА 127-426, увеличить объем производства и снизить количество несоответствующей продукции, что обеспечило экономический эффект 2188,4 тыс. рублей (Приложение).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Акопян, Карен Эдуардович, 2012 год

1. Александров, H.A. Рынок профильных труб / Металлы и цены. -электронный ресурс., URL : http://metal4u.ru/articles/byid/182 (дата обращения 02.03.2012).

2. Чернов И. Рынок профильных труб и амбиции металлотрейдеров / Металлоконсалтинг : необходимые знания для успешной металлоторговли. -электронный ресурс., URL : http://www.metalinfo.ru/ru/blog/39/168.html (дата обращения 02.03.2012).

3. ГОСТ 30245-2003. Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций. Технические условия. Взамен ГОСТ 30245-94 ; введ. 01.10.2003. - М. : Изд-во стандартов, 2003. 19 с.

4. ГОСТ 25577-83. Профили, стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные. Технические условия. Введ. 01.01.1984. - М. : Изд-во стандартов, 1984. 5с.

5. ГОСТ 8645-68. Трубы стальные прямоугольные. Сортамент. -Взамен ГОСТ 8645-57 ; введ. 01.01.1969. М. : Изд-во стандартов, 2004. 10 с.

6. ГОСТ 13663-86. Трубы стальные профильные. Технические требования. Взамен ГОСТ 13663-68 ; введ. 01.01.1988. - М. : Изд-во стандартов, 1988. 5с.

7. ГОСТ 8639-82. Трубы стальные квадратные. Сортамент. Взамен ГОСТ 8639-68 ; введ. 01.01.1983. - М. : Изд-во стандартов, 1982. 7с.

8. DIN 2395-1-1994. Трубы стальные прецизионные прямоугольного и квадратного сечений общего назначения. Размеры. Введ. 01.09.2004. - Б.Н. — б.и., 1994. 6 с.

9. EN 10219. Профили конструкционные полые сварные холоднодеформированные из нелегированных и мелкозернистых сталей. -Б.Н.-б.и., 2006. 36 с.

10. Тришевский, И.С. Теоретические основы процесса профилирования / И.С. Тришевский, М.Е. Докторов. М. : Металлургия, 1980. 287 с.

11. Лемпицкий, В.В. Сортовые профили проката / В.В. Лемпицкий, И.П. Шулаев , И.С. Тришевский и др.. М. : Металлургия, 1981. 624 с.

12. Тришевский, И.С. Производство гнутых профилей. И.С. Тришевский, А.Б. Юрченко, B.C. Марьин, В.В. Клепанда, В.В. Ланько, Г.Р. Хейфец, Н.И. Крылов. М. : Металлургия, 1982. 384 с.

13. Тришевский, И.С. Металлические облегченные конструкции : справочное пособие / И.С. Тришевский, В.В. Клепанда. Киев : Буд1вельник, 1978. 112 с.

14. Данченко, В.Н. Технология трубного производства / В.Н. Данченко, А.П. Коликов, Б.А. Романцев, C.B. Самусев. М. : Интермет инжиниринг, 2002. 638 с.

15. Самусев, C.B. Совершенствование технологии и оборудования для производства сварных труб и профилей /C.B. Самусев, В.В. Больда, A.B. Люскин // Прогрессивные технологии пластической деформации : сб. докладов МИСиС. М. : МИСиС, 2009.

16. Романцев, Б.А. Обработка металлов давлением / Б.А. Романцев, A.B. Гончарук, Н.М. Вавилкин, C.B. Самусев. -М. : МИСиС, 2008. 961 с.

17. Самусев, C.B. Теория, технология и оборудование для производства прямошовных сварных труб большого диаметра в линии ТЭСА : учебное пособие / C.B. Самусев, А.Н. Фортунатов, Н.В. Овчарова. -Выкса. : Выксунекий филиал НИТУ «МИСиС», 2010. 128с.

18. Данченко, В.Н. Разработка технологической схемы производства прямоугольных труб высокой точности на основе математического моделирования / В.Н. Данченко, В.В. Бояркин, X. Дыя // Производство проката. 2005. № 2. С. 17-20.

19. Данченко, В.Н. Производство профильных труб / В.Н. Данченко,

20. B.В. Сергеев, Э.В. Никулин. М : Интермет инжиниринг, 2003. 224с.

21. Яковлев, В.В. Калибровка четырехроликовой волоки для изготовления прямоугольных профилей / В.В. Яковлев, В.А. Балявин, Е.С. Харюзов и др. // Черная металлургия. 1986. № 24. С. 21-24.

22. Нехаев, Н.Е. Технологии производства профильных труб / Н.Е. Нехаев, Б.М. Илюкович, А.Ю. Алексеев, К.Н. Нехаев // Удосконалення процесав обладнання обробки тиском в металурги \ машинобудуваш : темат. зб. наук. пр. ДДМА. Краматорськ, 2003. С. 87-92.

23. Матвеев, Ю.М. Рациональная технология производства профильных труб на многоклетьевых станах / Ю.М. Матвеев, Ю.В. Самарянов, А.И. Губин // Сталь. 1972. № 5. С. 438-440.

24. Шурупов, A.K. Производство труб экономичных профилей / А.К. Шурупов, М.А. Фрейберг. Свердловск : Металлургиздат, 1963. 296с.

25. Перлин, H.A. Теория волочения / И.А Перлин, М.З. Ерманок. М. : Металлургия, 1971. 448с.

26. Gajdorus, О. Применение роликовых волок при волочении квадратных и прямоугольных профилей / О. Gajdorus // Hutn. Listy. 1977. V. 32. №i. p. 28 32.

27. Яковлев, В.В. Волочение прямоугольных труб повышенной точности / В.В. Яковлев, Б.Л. Смельницкий, В.А. Балявнн и др. // Сталь. 1982. № 6. С. 58-62.

28. Северсталь». № 2005127496/02 ; заявл. 01.09.05 ; опубл. 27.03.07. Бюл. № 9.

29. Yu, Wei-Wen. Cold-formed steel design / Wei-Wen Yu. 3rd edition. - S.I. : s.n. 2000?. 759 p.

30. Haimos, George T. Roll forming handbook / George T. Haimos. -Toronto : Taylor & Francis Group, 2006. 584 p.

31. Акопян, К.Э. Математическое моделирование процесса профилирования труб в неприводных валках / К.Э. Акопян, B.C. Юсупов, A.B. Колобов, А.Г. Васенин, А.Н. Тюляпин // Машины, технологии, материалы. 2007г. № 2. С. 119-120.

32. Акопян, К.Э. Разработка технологии получения профильных труб в неприводных валках / К.Э. Акопян, A.B. Колобов, B.C. Юсупов // Павловские чтения : сб. тр. II международной научно-технической конференции. Б.М. : б.н., 2010. С. 267-270.

33. Дорохов, А.И. Рациональная калибровка валков многоклетьевых станов для производства труб прямоугольного сечения / А.И. Дорохов, П.В. Савкин, Н.М. Колповский и др. // Технический прогресс в трубном производстве. М. : Металлургия, 1965. С. 186-195.

34. Бояркин, В.В. Применение математического моделирования для анализа процесса холодного профилирования квадратных и прямоугольных труб в четырехвалковых калибрах / В.В. Бояркин, X. Дыя, В.Н. Данченко // Теория и практика металлургии. 2004. № 6. С. 36-38.

35. Акопян, К.Э. Методика расчета диаметра исходной трубной заготовки при производстве труб квадратного сечения / К.Э. Акопян, A.B. Колобов, Д.А. Родичев, М.С. Селезнев, B.C. Трусов, B.C. Юсупов // Сталь. 2012. № 6. С. 39-43.

36. Дорохов, А. И. Изменение периметра при при волочении фасонных труб / А.И. Дорохов // Бюл. Науч.-техн. Информ. УкрНИТИ, № 67. -М. : Металлургиздат, 1959. С. 83-94.

37. Акопян, К.Э. Расчет калибров четырехвалковых клетей для профилирования круглой сварной стальной трубы / К.Э. Акопян, A.B. Колобов, Д.А. Родичев, М.С. Селезнев, B.C. Трусов, Е.С. Федотов, B.C. Юсупов // Производство проката. 2012. № 7. С. 30-33.

38. Чекмарев, И.А. Средний радиус валков при прокатке в калибрах / И.А. Чекмарев, В.Н. Данченко, В.М. Друян // Производство труб : сб. ВНИТИ, вып. 21. М. : Металлургия, 1969. С. 9-15.

39. Кириченко, А.И. Определение чисел оборотов валков редукционных станов при прокатке фасонных труб / А.И. Кириченко // Производство труб : сб. ВНИТИ, вып. 12. -М. : Металлургия, 1964. С. 15-18.

40. Profit Pointer for using Advanced Tooling Designs to Reshape Round Tube into Square and Rectangular Tubes / Roll-kraft. электронный ресурс., URL : http://www.roll-kraft.com (дата обращения 12.10.2011).

41. SMS MEER Group. электронный ресурс., URL : http://www.sms-meer.com (дата обращения 10.02.2011).

42. Трубопрофильный завод «Шексна». Электронный ресурс., URL : http://sheksna.severstal.com (дата обращения 10.02.2011).

43. Рыбин, Ю.Н. Математическое моделирование и проектирование процессов ОМД / Ю.Н. Рыбин, А.И. Рудской, A.M. Золотов. СПб. : СПбГПУ, 2004. 642с.

44. Deform. электронный ресурс., URL : http://www.deform.com (дата обращения 22.01.2011).

45. SolidWorks Russia. электронный ресурс., URL : http://www.solidworks.ru (дата обращения 15.02.2012).

46. Femap. электронный ресурс., URL : http://www.femap.com (дата обращения 20.09.2011).

47. Электронный марочник сталей. электронный ресурс., URL : http://www.lmetal.ru/info/steels/ materials/ (дата обращения 20.09.2011).

48. Адрианова, В.П. Краткий справочник металлурга / под ред. В.П. Адриановой. М. : Металлургиздат, 1960. 153 с.

49. Должанский, A.M. Теоретическое определение напряжений при профилировании труб / A.M. Должанский, В.М. Друян, B.J1. Алябьев // Теория и практика металлургии. 2000. № 3. С. 32-35.