ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА РЕКОНСТРУКЦИИ

Данный дипломный проект отражает суть реконструкции ТЭСА-250 на основе модернизации оборудования (валковых узлов) с целью улучшения качества и повышения износостойкости рабочего инструмента в условиях ОАО ''ВМЗ''.

В специальной части проекта произведен расчет калибровки валков формовочного стана, расчет и оптимизация тянущих усилий, выбор подшипника качения, рассчитана наклонная ось формовки и произведены прочностные расчеты наиболее нагруженной формовочной клети.

В разделе «Охрана труда и окружающей среды» проанализированы опасные вредные факторы и разработаны меры защиты от них.

Экономическая часть содержит анализ эффективности предложенных технических решений.

Дипломный проект состоит из 8 листов формата А1 графической части и пояснительной записки, которая содержит 132 листов, 17рисунков, 37таблицы и список используемых источников, состоящий из 21 наименований.

Успешное решение задачи повышения трубного производства, связанного с резким улучшением качества труб, уменьшением удельных расходов металла, материалов и энергоносителей и расширением сортамента, зависит от своевременного использования достижений научно-технического прогресса в действующих и проектируемых цехах. Обобщение накопленного мирового опыта по совершенствованию техники и технологии трубного производства, систематизация достигнутых результатов позволяет осуществить в короткие сроки и с наименьшими материальными и трудовыми затратами целенаправленный поиск направлений повышения эффективности и выхода на уровень лучших мировых достижений трубного производства.

Расширение сортамента, улучшение качества и рост объемов производства труб обусловлен их широким использованием в быстро развивающихся отраслях народного хозяйства. Именно поэтому важное место уделяется техническому перевооружению, расширению и развитию трубного производства.

Современное трубное производство отличает большое разнообразие высокоэффективных способов изготовления продукции, среди которых определяющее значение имеют способы обработки металлов давлением.

Выбор технологических схем и способов обработки определяются физическими свойствами обрабатываемого металла, требуемым качеством и размерами изделия, экономичностью производства, рациональной загрузкой оборудования.

Быстрое увеличение доли сварных труб в общем объеме производства, наблюдающееся в последние годы во всех промышленно развитых странах мира, объясняется значительными технико-экономическими преимуществами производства труб сваркой.

Формирование трубы связано с меньшими энергетическими затратами, благодаря чему снижается масса и мощность оборудования, сокращаются удельные капиталовложения и эксплуатационные расходы. Сварные трубы экономичнее бесшовных, а процесс их производства непрерывен, что облегчает его механизацию и автоматизацию.

Наиболее перспективными способами производства труб является разработка и внедрение более совершенных технологических процессов с более высокой степенью механизации и автоматизации, с автоматическим контролем качества труб.

В настоящее время трубная промышленность находится в неблагоприятных экономических условиях. Тенденция по снижению объемов производства труб вызвана: уменьшением потребности в них российских потребителей, низкой конкурентоспособностью из-за их качества, неплатежеспособностью внутреннего потребителя.

Поэтому основными факторами, повышающими уровень потребления стальных труб, являются улучшение качества и расширение марочного и размерного сортамента.

В связи с небольшим сортаментом труб по диаметру трубоэлектросварочного агрегата (ТЭСА) Выксунского металлургического завода возникла тенденция снижения объемов производства на некоторый сортамент труб. Для повышения объема производства в условиях жесткой рыночной экономики необходимо переориентация производства на тот вид продукции, на который имеется постоянный спрос.

В следствии этого повысить качество и износостойкость рабочего инструмента от которого зависит столь важное в рыночной экономики качество продукции.

Выксунский металлургический завод – один из старейших центров металлургической промышленности России, основан в 1757 году.

В середине XVIII века на одном из притоков Оки братья Иван и Андрей Баташевы начали развивать железорудную промышленность. Для производства металла было все необходимое: железная руда, доломит, глина, песок, лес, вода – в то время основной источник механической энергии. Началось поочередное строительство чугуноплавильных и железоделательных заводов. На заводах работали талантливые русские мастеровые, отличавшиеся большими способностями к технике и изобретательству.

На Выксунских заводах выплавляли чугун, ковали железо, тянули проволоку, изготавливали вилы и лопаты. Большого расцвета достигло чугунное литье. На многих отечественных и международных ярмарках, выставках в Нижнем Новгороде, Казани, Милане, Париже, Лейпциге, Турине изделия Выксунских заводов получали награды, в том числе в 1911 году «Гран-при» Парижской выставки. Свое второе рождение завод получает в 70-е годы, когда реконструируются станы печной сварки водогазопроводных труб в электросварные, строится крупнейший в Европе комплекс по производству железнодорожных колес, новые трубоэлектросварочные цехи для выпуска нефтегазопроводных труб, развивается номенклатура товаров народного потребления, осваивается уникальное производство пористого проката.

В 80-е годы развитие завода продолжается. Вводится в эксплуатацию первый в стране цех электросварных обсадных труб по японской технологии, реконструируется цех газопроводных магистральных труб большого диаметра.

Производство ОАО «ВМЗ» отличается качеством, надежностью, высокой точностью по геометрическим параметрам.

Ее потребителями являются практически все регионы России, страны ближнего и дальнего зарубежья.

ОАО «ВМЗ» одной из своих приоритетных задач считает постоянное повышение качества выпускаемой продукции, удовлетворение требований и запросов потребителей. Начало работ в этом направлении относится к 1992 году, когда руководством завода была определена необходимость выпуска магистральных и обсадных труб, соответствующих требованиям стандартов Американского Нефтяного Института (API).

В 1994 году после проведения необходимых мероприятий, действующая на предприятии система качества при производстве магистральных и обсадных труб была сертифицирована на соответствие требования стандарта API Spec Q1 и получены лицензии (сертификаты) API, позволяющие использовать официальную монограмму института на трубах, изготавливаемых в соответствии со стандартами API 5L и API 5CT. Положительные результаты повторных проверок в 1997 и 2000 годах позволили ОАО «ВМЗ» продлить до 2004 года срок действия сертификатов (номера 5L-0276 и 5СТ-0358).

В 1997 году действующая в ОАО «ВМЗ» система качества при производстве железнодорожных колес была признана удовлетворяющей требованиях стандарта Ассоциации Американских Железнодорожных дорог М-1003 (сертификат соответствия номер QA-VYK) и завод получил разрешение на поставку колес в Северную Америку.

В начале 1999 года ОАО «ВМЗ» был получен сертификат регистрации номер 98-727 (орган по сертификации – «Quality Certification Bureau, Inc.», Канада), подтверждающий соответствие действующей на предприятии системы качества при проектировании и производстве труб общего назначения, магистральных и обсадных труб, муфт, стальных слитков и железнодорожных колес требованиям стандарта ИСО9001.

Электросварные обсадные трубы производства ОАО «ВМЗ» полностью соответствуют требованиям отечественных и международных стандартов ТУ 39.01 47 016 40-93, ТУ 39 0147016-108-2000 (аналог ГОСТ 632-80 исполнение А- на бесшовные трубы), API 5CT (лицензия №5СТ-0358 от 14.02.1997 года), а также требованиям действующих инструкций по применению труб.

Выксунский металлургический завод находится в городе Выкса Нижегородской области в Волго-вятском географическом районе.

Расположение завода в средней полосе России обусловлено благоприятными климатическими условиями, близости таких крупнейших потребителей продукции завода, как Сургут, Башкирия, Северный Кавказ, а также наличие необходимых материальных и энергетических ресурсов для обеспечения производства. Все это и определяет целесообразность и необходимость дальнейшего производства труб на этом заводе.

Территория завода расположена на одинаковом расстоянии от крупнейших городов России: Москвы и Нижнего Новгорода, в промышленной зоне Западного административного округа.

Расположение завода обосновывается исходя из наиболее экономически выгодных транспортных связей предприятия. Недалеко от завода проходит железнодорожная и автомобильная магистраль, а также протекает река Ока, что обеспечивает удобство в транспортировки сырья и готовой продукции.

Рельеф территории относительно ровный, без значительных перепадов высот. По отношению к жилым районам завод находится с подветренной стороны, чем и обеспечивается благоприятное расположение завода.

Поставка рулонной стали для трубных цехов осуществляется по железной дороге с Череповецкого металлургического комбината и Липецкого металлургического завода.

Пароснабжение и теплоснабжение цехов завода осуществляется от собственных заводских котельных, котлов-утилизаторов.

Снабжение сжатым воздухом и кислородом осуществляется от газокомпрессорной станции. Снабжение цехов завода природным газом

осуществляется от газовой магистрали по газопроводу диаметром 200 мм. Обеспечение завода аргоном, аммиаком, углекислым газом осуществляется поставкой их в баллонах..

Электроснабжение цехов завода осуществляется от Куйбышевской энергосети через распределительную подстанцию «Радуга» и центральную распределительную подстанцию завода.

Сегодня ОАО «ВМЗ» мощное, оснащенное современным оборудованием предприятие – одно из ведущих в черной металлургии России по производству стальных электросварных труб.

Завод располагает крупнейшим в Европе комплексом по производству легированной высококачественной колесной стали и изготовлению цельнокатаных железнодорожных колес. Годовой объем изготовления колес составляет 530 тыс.тонн.

Лаборатория по изготовлению заготовок под прокат из порошкового материала превратилась сейчас в цех порошкового проката, располагающий современным оборудованием для получения пористого и безпористого проката, применяемого во многих отраслях промышленности и народного хозяйства.

Для проведения исследований или контрольных измерений на заводе создан целый комплекс лабораторий: центральная заводская, контрольно-измерительных приборов и электротехническая. В лабораториях работают высококвалифицированные специалисты, владеющие современными методами исследований.

Современная технология изготовления обеспечивает получение электросварных прямошовных труб высокого качества, соответствующего требованиям международного рынка.

ТЭСА 140-250 предназначен для валковой формовки непрерывно-движущейся ленты в трубную заготовку, которая сваривается в трубу с продольным швом при помощи токов высокой частоты со скользящими контактами, с последующей локальной термообработкой сварного шва, правкой, порезкой, отделкой и пакетированием труб.

Заготовкой для изготовления обсадных труб является низколегированная горячекатаная рулонная сталь марки 22ГЮ и 17Г1С. Для изготовления гладких труб используется горячекатаная рулонная сталь марок 10, 20 и Ст3. Муфты изготавливают из горячекатаных труб углеродистых сталей.

Размеры и предельные отклонения по ширине и толщине рулонной стали представлены в таблице 2. [ 7 ]

Предельные отклонения готовых труб и муфт к ним представлены в табл.3.

Характеристика готовых труб представлена в табл.4.

Размотка штрипса и заправка его в правильную машину производится разматывателем двухбарабанного типа. Он имеет два приводных барабана для фиксирования штрипса по внутреннему диаметру.

Штрипс в разматывателе может разматываться как сверху, так и снизу.

Отгибание переднего конца штрипса и заправка его в правильную машину производится отгибателем.

Отгибатель клиновидного типа смонтирован на клети, имеющей прижимной ролик, верхний и нижний. Отгибание конца штрипса может производится сверху и снизу.

Правильная машина предназначена для правки разматываемого штрипса, состоящая из пяти правильных валков и двух тянущих роликов.

Настройка правильной машины производится по заданным величинам перекрытия верхних и нижних правильных валков.

Для образования запаса штрипса, необходимого для обеспечения непрерывного процесса формовки и сварки труб, при остановке на стыковку, полоса направляется в петлевое устройство.

Петлеобразователь горизонтальный, расположенный под полом, с регулируемым натяжением петли.

Заправка петлевого устройства выполняется при снятом барабане. После припуска полосы через тянущие ролики, барабан опускают на провисшую полосу и крепят к передвижной тележке. Передвижение тележки осуществляется от электродвигателя канатом, наматываемым на барабан лебедки.

Для непрерывной формовки в трубную заготовку штрипс задается в формовочный стан.

Перед формовочным станом установлены тянущие ролики, служащие для подачи ленты из петлеобразователя к формовочному стану.

Штрипс при помощи задающей клети проходит через клеть предварительной формовки и непосредственно через горизонтальные формовочные клети открытого типа (№1-№3, №5), вертикального типа (№4, №6,№7) и клети закрытого профиля (№1-№3).

Сформованная трубная заготовка из клетей закрытого типа имеет форму близкую к кругу.

Трубосварочная клеть предназначена для сближения кромок сформованной трубной заготовки и сварке их токами высокой частоты.

Параметрами сварки является величина обжатия в сварочном калибре и вид частотной характеристики по диаграмме SPL.

Калибр сварочной клети образуется пятью валками для труб диаметром 219,1-244,5мм или четырьмя – для труб диаметром 139,7–168,3мм. Все валки холостые.

Нагрев кромок трубной заготовки производится на высокочастотной установке токами частотой 220кГц. Сварка труб производится с использованием системы автоматического регулирования. Возможны два режима работы системы автоматического регулирования: автоматическое и полуавтоматическое. Сварочная мощность автоматически корректируется с учетом скорости стана и толщины шрипса.

После сварки трубы производится удаление наружного и внутреннего грата. Наружный грат срезается гратоснимателем, состоящим из двух суппортов для резцов, гратомоталки и двух опорных роликов. Грат удаляется заподлицо с телом трубы. Удаление внутреннего грата производится штангой, задний конец которой закреплен на станине формовочной клети с закрытым профилем калибра, а на переднем крепится головка гратоснимателя. Величина остатков внутреннего грата допускается не более 0,8мм.

Калибровочный стан предназначен для выравнивания геометрических размеров труб. Параметрами калибровки труб являются: периметр трубы после каждой клети и диаметр готовой трубы.

Калибровочный стан состоит из трех клетей, которые аналогичны конструкции клетей с закрытым профилем калибра формовочного стана.

Трубы, после калибровочного стана, подвергаются правке в правильной клети. Правильная клеть состоит из сварной конструкции открытого типа, в которой размещается четырехвалковая кассета. В кассете установлены четыре холостых правильных валка, имеющие свои нажимные механизмы. Кассета имеет механизм с электроприводом для перемещения ее в вертикальном и горизонтальном направлениях.

С помощью маркировщика барабанного типа производится маркировка индекса смены и номера партии. Оператор отрезного станка, при подходе стыка рулона новой плавки, производит установку нового номера партии на незадействованном барабане маркировщика.

В начале смены устанавливается индекс смены. Перед индексом смены устанавливается цифра: цифра 1 соответствует первым 200 трубам, цифра 2 соответствует следующим 200 трубам данной плавки, цифра 3 соответствует последующим оставшимся трубам данной плавки.

Автоматическая порезка, непрерывно движущейся, бесконечной трубы на мерные длины, осуществляется летучим отрезным станком.

Станок состоит из тележки с режущей головкой, рельсов, входного и выходного зажимов, входного и выходного поддерживающих роликов и механизма для передвижения тележки.

Разрезка трубы осуществляется четырьмя режущими дисками, вращающимися вокруг трубы и имеющими одновременное радиальное перемещение. Зажим трубы осуществляется кулачками, перемещающимися через рычажную систему от гидроцилиндра.

Точность порезки трубы ±5 мм, длина порезанных труб составляет 11-11,2м. Деформация конца трубы при порезке дисковыми ножами, не должна превышать 5мм.

На косовалковой правильной машине осуществляется правка труб. Она имеет три пары приводных валков и один холостой. Поворот валков на заданный угол, а также подъем и опускание валков обеспечивается от индивидуальных двигателей переменного тока.

Правка труб на правильной машине осуществляется знакопеременным изгибом, который получают за счет смещения средней пары валков относительно двух опорных пар валков в сочетании со знакопеременным сплющиванием.

Все трубы подвергаются визуальному контролю кривизны и должны быть достаточно прямыми. Кривизна на каждом из концов труб на длине 1,5 метра от торца не должна превышать 3,2 мм.

Трубы с кривизной, превышающей допустимые значения, передаются электромостовым краном на стеллаж перед правильной машиной для повторной правки.

Высота нижнего валка проверяется при настройке стана по натянутой струне протянутой от клети №3 закрытого профиля до опорного ролика трубосварочной машины. Регулировка высоты нижнего валка производится вручную с помощью маховика и клина через пару винт-гайка.

Установка боковых валков производится при помощи калибр-шаблонов. При необходимости изменения высоты бокового валка, под него подкладывают регулировочные прокладки. Регулировка зазора боковых валков во время настройки и в процессе сварки осуществляется от электродвигателя и винтовых пар.

При настройке, после прохождения труб через валки и сварку кромок, измеряется периметр трубы и производится регулировка валков так, чтобы периметр трубы соответствовал требуемым значениям.

Для труб диаметром 219,1-244,5 мм применяются два верхних валка на планшайбе. Настройка верхних валков производится на стенде вне стана по шаблону. После установки планшайбы с валками в клеть, регулируют ее высоту при помощи червячного домкрата, предусмотренного в верхней части клети. При установке верхних валков зазор между ними и боковыми валками сжимающей клети должен быть одинаковым с обеих сторон.

Величины расстояния положения контактов от кромки трубной заготовки и внутреннего сердечника от оси сварочных валков представлены в табл.7.

Указанные параметры контролируются во время перевалки. Регулирование контактов вдоль от трубы и по высоте осуществляется вручную при помощи винтов, перемещающих всю раму, на которой крепится трансформатор.

Из числа применяемого на агрегате технологического инструмента особого внимания заслуживает инструмент формовочного, калибровочного станов и сварного участка.

Этот инструмент по мере износа перестает соответствовать технологическим требованиям процесса и подлежит замене, вследствие чего он и называется сменным технологическим инструментом. Он подлежит замене и в тех случаях, когда на стане производится настройка оборудования на производство труб другого типоразмера.

Сменный технологический инструмент формовочного и калибровочного станов состоит из валков горизонтальных клетей и валков вертикальных клетей. Количество валков определяется конструкцией стана и качеством типоразмеров выпускаемых труб.

Возможен процесс реставрации инструмента путем обточки (для использования при производстве труб меньшего сортамента) или наплавкой.

Сменный технологический инструмент формовочного и калибровочного станов изготавливают из стали Х12М, химический состав которой представлен в табл.8.

Допускается производить реставрацию сварочных роликов. Уменьшение диаметра буртов при этом должно быть не более, чем на 1,5 мм, остальные параметры без изменений. Сварочные ролики изготавливаются из немагнитных материалов: латунь или бронза.[ 3 ]

Формовочный стан состоит из четырех приводных горизонтальных клетей и трех не приводных вертикальных клетей. Привод формовочного стана индивидуальный.

Исходные данные штрипса приведены в таблице 9.

Скоростные характеристики клетей формовочного стана, использующиеся для расчета кинематических параметров стана представлены в табл.10

Ширина калибрующей части нижнего валка при j_i<180° определяется по формуле:

При j_i<180° ширина калибрующей части верхнего валка определяется по формуле:

Радиусы формовки Rн1,Rв1 и центр угол формовки a1 определяется по формуле (1,2,3), как и калибровка первой группы и отображены на рис. 5

Для верхних валков габаритные размеры определяются по формуле:

где В_iв-ширина калибрующей части верхнего валка, мм.

Для нижних валков габаритные размеры определяются:

где В_iн-ширина калибрующей части нижнего валка, мм.

где hн – постоянная величина, определяемая положением нижних точек ленты (hн=20).

Параметры расчета горизонтальных клетей сведены и представлены в табл.13

Параметры расчета эджерных и клетей закрытого типа сведены и представлены в таблице 14.

Основные критерии работоспособности подшипника качения-его динамическая и статическая грузоподъемность, а также-долговечность подшипников качения.

Мощность двигателя определяется выбранным сортаментом, скоростью и режимом нагрузки. Для нагрузочной диаграммы характерным является отсутствие пауз. Поэтому двигатель будет допускать кратковременные перегрузки и не будет загружен полностью по нагреву.

Типовая нагрузочная диаграмма показана на рис. 14

Расчет ведется для наиболее нагруженной клети. Поэтому проведем расчет и выберем электродвигатель для этой клети, а для остальных будем использовать тот же самый двигатель. Схема привода второй формовочной клети показана на рис. 13.

Момент прокатки вычисляется из известного усилия прокатки по формуле:

Момент привода рабочих валков определяется по формуле:

Момент прокатки, приведенный к валу двигателя находится по формуле:

где h_пер –коэффициент полезного действия передачи.

Коэффициент полезного действия передачи определяется:

где h_шп –коэффициент полезного действия шпинделя, h_шп=0,95

h_ред –коэффициент полезного действия редуктора, h_ред=0,9

h_м –коэффициент полезного действия муфты, h_м=0,97

Момент прокатки, приведенный к валу двигателя равен:

Мощность привода, необходимая для стабильной формовки труб, определяем по формуле:

где n – частота вращения нижнего валка, об/мин

где n₁-частота вращения нижнего валка, об/мин, n₁=20

На основе необходимого скоростного режима вращения валков и рассчитанной мощности выбираем двигатель 4П-355-13-110-У3. Характеристика на выбранный двигатель приведена в табл.17

Габаритные и установочные размеры машины постоянного тока приведены на рис.14.

Структура сортамента производства труб за последние три года, а также проектный вариант структуры приведен в таблица18.

В цехе применяется коллективная (бригадная) форма организации труда. Коллективная форма предусматривает выполнение производственного задания группой исполнителей и основывается на создании производственных бригад. Бригады рабочих специализированы.

Специализированные бригады организуются из рабочих одной профессии для выполн

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: