Совершенствование технологии и оборудования пилигримовых станов для прокатки бесшовных труб

• Автор: Раскатов, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 376 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ НА ПИЛИГРИМОВЫХ СТАНАХ
1.1. Описание процесса периодической прокатки и стана пилигримовой прокатки труб
1.2. Современное состояние способа производства труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами
1.3. Направления повышения производительности пилигримовых станов за счёт совершенствования калибровок валков
1.4. Повышение производительности пилигримовых станов и сокращение расхода металла за счёт определения рациональных размеров заготовок для прокатки максимальных длин труб
1.5. Анализ существующих методов расчёта калибровок валков пилигримовых станов для прокатки труб
Выводы по главе
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ СТАЛЬНЫХ ТРУБ НА ПИЛИГРИМОВЫХ СТАНАХ
2.1. Математическая модель процесса прокатки стальных труб на пилигримовых станах .
2.1.1. Постановка задачи
2.1.2. Описание задачи, варианты расчёта, исходные данные и система допущений
2.1.3. Расчётная схема, граничные условия и алгоритм расчёта
2.1.4. Определение модуля упругости, сопротивления пластической деформации и коэффициента трения
2.2. Теория решения краевых задач теории упругопластичности в объёмной постановке..
2.2.1. Закон изменения объёма
2.2.2. Закон изменения формы
2.2.3. Закон связи обобщённого напряжения с обобщённой деформацией при активном нагружении
2.2.4. Закон пассивной деформации
2.2.5. Закон упрочнения
2.3. Алгоритм решения нелинейных задач упругопластичности, использованный при моделировании прокатки трубы и напряжений в валке
2.3.1. Критерий текучести
2.3.2. Закон текучести
2.3.3. Закон упрочнения
2.3.4. Приращение пластических деформаций
2.3.5. Реализация в пакете АИБУБ

2.3.6. Упругопластическая матрица «напряжения-деформации»
2.3.7. Полилинейное кинематическое упрочнение (MKIN)
2.3.8. Процедура решения нелинейной задачи методом Ньютона-Рафсона
Выводы по главе
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ ВАЛКОВ ПИЛИГРИМОВЫХ СТАНОВ
3.1. Разработка калибровок валков для прокатки тонкостенных труб
3.1.1. Калибровка гребня пилигримовых валков
3.1.2. Калибровка полирующего участка пилигримовых валков
3.1.3. Калибровка угла продольного выпуска пилигримовых валков
3.1.4. Определение оптимального угла поперечного выпуска в полирующей части калибра валков для прокатки тонкостенных труб
3.1.5. Калибровка валков пилигримового стана с бойком по схеме с переменным сечением
3.2. Выбор рациональной калибровки валков пилигримовых станов
3.2.1. Постановка задачи
3.2.2. Результаты расчёта усилий и моментов пилигримовой прокатки для различных калибровок валков
3.2.3. Результаты расчёта тангенциальных и продольных напряжений в очаге деформации для различных калибровок валков в зависимости от величины подачи гильзы в валки
3.2.4. Оценка и выбор рациональной калибровки валков пилигримовых станов
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГИЛЬЗЫ ПРИ ЕЁ ЗАХВАТЕ ВАЛКАМИ
4.1. Постановка задачи
4.2. Усилия и моменты в начальной стадии процесса пилигримовой прокатки
4.3. Напряженно-деформированное состояние металла в мгновенном очаге деформации при захвате гильзы валками
4.4. Динамика захвата гильзы валками пилигримового стана
Выводы по главе
ГЛАВА 5. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТАЛЛА В МГНОВЕННОМ ОЧАГЕ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ КВАЗИУСТАНОВИВШЕМСЯ ПРОЦЕССЕ
ПРОКАТКИ
5.1..Общая математическая постановка моделирования прокатки труб на пилигримовом стане
5.2. Результаты расчёта напряжённого состояния гильзы при прокатке в валках 110-65-45-140 и подаче 10 и 30 мм

5.3. Результаты расчета характера и уровня обжатия и перемещения металла вдоль оси трубы
5.4. Результаты расчёта напряжённого состояния трубы при пилигримовой прокатке и оценка качества тонкостенных труб
5.5. Характер обжатия гильзы в валках при угле поворота валка 110 градусов и подачах 10 мм и 30 мм
5.6. Характер течения металла в вершине калибра при прокатке трубы в пилигримовых валках
5.7. Оценка калибровки валков на основе исследования обжатий гильзы в мгновенных очагах деформации
Выводы по главе
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ВАЛКАХ ОТ УСИЛИЯ ПРОКАТКИ НА ПИЛИГРИМОВЫХ СТАНАХ
6.1. Постановка задачи, исходные данные, граничные условия и допущения
6.2. Общий алгоритм решения объёмной задачи теории упругости методом конечных элементов
6.3. Постановка задач теории упругости в объёмной постановке
6.4. Реализация решения краевых задач теории упругости МКЭ в объемной постановке.
6.5. Результаты расчёта и их анализ
Выводы по главе
ГЛАВА 7. ДВУХУРОВНЕВАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СТАНА ПИЛИГРИМОВОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ
7.1. Общая постановка задачи
7.2. Оптимизация технологических параметров пилигримовой прокатки
7.2.1. Постановка задачи
7.2.2. Выбор критериев оптимизации
7.2.3. Математическая модель процесса пилигримовой прокатки
7.2.4. Результаты решения задачи оптимизации
7.3. Расчет оптимальных параметров линии привода пилигримового стана
7.3.1. Постановка задачи оптимизации
7.3.2. Выбор целевой функции
7.3.3. Выбор метода оптимизации
7.3.4. Математическая модель линии привода пилигримового стана
7.3.5. Результаты решения задачи оптимизации
Выводы по главе
ГЛАВА 8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАНА ПИЛИГРИМОВОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

калибровка позволяет уменьшить износ валков и снизить величину обрези передних концов труб.
В работе [107] рассматривается аналитический метод корректировки профиля гребня ручья пилигримовых валков. Авторы исходят из того, что при переносе пилигримовой головки (рабочего гребня) на рабочий инструмент (пилигримовые валки) весьма сложно учесть такие факторы, как упругую деформацию деталей рабочей клети и инструмента. Практика эксплуатации станов пилигримовой прокатки показывает, что очень часто приходится производить доработку (корректировку) уже существующей калибровки путём перераспределения обжатия в целях повышения производительности, качества труб, стойкости валков и т.п. Экспериментальное определение параметров дорабатываемой калибровки сводит к минимуму влияние факторов, не учтённых при первоначальном теоретическом расчёте.
Методика корректировки профиля гребня пилигримовых валков, предложенная авторами [107, 108], очень сложная, не позволяет получать работоспособные калибровки и не приемлема к использованию в производственных условиях.
В работе С.А. Борисенко [109] приведена методика профилировки гребня пилигримовых валков по соотношению радиусов кривизны формующей поверхности. Данная методика применялась только на заводе им. Ильича в г. Мариуполе (Жданове). Графическое профилирование гребня пилигримовых валков очень сложно, требует большого производственного опыта и многочисленных корректировок валков в процессе работы.
Угол полирующего участка 0П определяется из условия получения труб, удовлетворяющим требованиям ГОСТа по толщине стенки.
От протяжённости полирующего участка и соотношения между его углом и центральным углом гребня валков в значительной мере зависят работа стана, эффективность калибровки и качество прокатываемых труб.