Реконструкция оборудования пресса предварительной формовки ТЭСА 1020 ОАО «ВМЗ» для производства труб диаметром 820 мм и толщиной стенки 30 мм

 

МИНИСТЕРСТВО  НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ  И СПЛАВОВ»

 

    ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

    КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ТРУБНОГО ПРОИЗВОДСТВА

        СПЕЦИАЛЬНОСТЬ  150404   «Металлургические машины и оборудование» 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

       На тему: Реконструкция оборудования пресса предварительной формовки ТЭСА 1020___

           ОАО «ВМЗ» для производства труб диаметром 820 мм и толщиной стенки 30 мм класса      

           прочности Х60 длиной до 12,5 м для подводной части газопровода __________________

 

Студент_________________________________________________________Р.В.Калашников

Руководитель  работы_________________________________________________А.П.Коликов

 

Консультанты:

по экономике  и управлению производством______________________________С.В. Петрушева

по безопасности жизнедеятельности__________________________________С.В. Теребикина

по охране окружающей природной  среды_______________________________С.В. Теребикина

по электрооборудованию  и электроснабжению____________________________Ф.И. Маняхин

по нормоконтролю__________________________________________________А.Н. Веремеевич

по стандартизации и метрологии_____________________________________А.Н. Веремеевич

Рецензент_______________________________________________________________

Работа рассмотрена  кафедрой и допущена к защите в ГАК

________________________________________________________________

 

Заведующий  кафедрой Б.А. Романцев

Директор  ЭкоТех   К.Л. Косырев

Москва _________________2011г

Реферат

                         

       В дипломной работе была рассмотрена технологическая схема производства прямошовных труб большого диаметра, представленная в цехе ТЭСЦ-4 ОАО «ВМЗ». В работе был предложен проект реконструкции пресса предварительной формовки в линии ТЭСА 1020 с целью увеличения длины выпускаемой трубы до 12,5 метров для подводной части газопровода. Для заданного типоразмера трубы были выполнены расчеты напряженного и деформированного состояния металла при деформации центральной части листа, величины распружинивания и угла распружинивания центрального участка листа после пресса, усилия пуансона и роликов. Осуществлена проверка станины, рабочего инструмента и гидросистемы пресса. Расчет величины распружинивания центрального участка листа после пресса основывается на теореме Ильюшина. Работа изложена на ста шестнадцати страницах, содержит тридцать пять рисунков, тридцать шесть таблиц, список использованных источников из двенадцати наименований.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Список используемых сокращений

                    

L - длина готовой трубы;

П - модуль упрочнения;

R_k – радиус формовки кромки;

φ - угол формовки центрального участка;

β – максимальный угол формовки;

α - угол формовки переферийного участка;

γ - угол формовки участка перехода;

λ – угол отклонения от вертикальной / горизонтальной оси;

В - ширина заготовки;

R – радиус участка перехода;

r – радиус центрального участка;

ρ – радиус переферийного участка;

l^ц - длина центрального участка заготовки;

l^пр - длина участка перехода заготовки;

l^п - длина переферийного участка заготовки;

l^СР - длина среднего участка заготовки;

l^К - длина кромочного участка заготовки;

ε_п - максимальная деформация (сжатия или растяжения);

ε_T - деформация предела тякучести;

σ_Т - предел тякучести;

E - модуль упругости;

I - момент инерции;

М_п – момент пластичного изгиба;

М_у – момент упругого изгиба;

М_р – момент разгрузки;

ρ_разг  – кривизна разгрузки;

ρ_ост  – кривизна остаточная;

ρ_н – кривизна нагрузки;

σ_п - максимальные напряжения при изгибе;

B_l – ширина штрипса;

H – высота заготовки;

В – ширина заготовки;

h_К – высота кромки;

h_Ц – высота центрального участка;

h_СР – высота среднего участка;

l^ЗК – длина зазора между кромками;

Х – длина кромки при подгибке пуансоном;

S - толщина стенки;

F – усилие формовки;

l_уп – длина упругой зоны;  

α_ост – угол расформовки периферийного участка;

β_ост – угол распружинивания;

φ_ост - угол расформовки центрального участка;

γ_ост – угол расформовки переходного участка;

А – полная работа;

А_общ^уд – удельная работа;

А_уд – удельная работа в упругой зоне;

А_пл – удельная работа в пластической зоне;

А_упр – удельная работа в упруго-пластической зоне;

h_и – длина хода рабочего инструмента;

V - объем изогнутой части листа;

m_инс - масса рабочего инструмента;

V_инс – объем рабочего инструмента;

L_инс – длина рабочего инструмента;

g – ускорение свободного падения;

ω – плотность материала инструмента;

Р_инс - вес рабочего инструмента;

F_п – усилие гидроцилиндра, действующая на пуансон;

R_a – сила реакции опор;

W_х – момент сопротивления;

а – ускорение;

υ – скорость хода;

d_ш – диаметр штока;

D_п – диаметр поршня;

р – давление;

Q – расход жидкости;

N – мощность насоса;

G – модуль сдвига;

ПР – прибыль;

Ц – цена.

Введение

 

       В большом количестве  строятся магистральные трубопроводы, требующие трубы большого диаметра. Одним из них является трубопровод «Южный поток» - это проект транснационального газопровода, который разрабатывается в целях диверсификации маршрутов поставок природного газа европейским потребителям и предполагает прокачку голубого топлива через акваторию Черного моря в страны Южной и Центральной Европы.

       Современные цехи по производству сварных труб большого диаметра отличаются разнообразием технологических схем получения труб и системами контроля качества готовой продукции.       

       Для получения электросварных труб большого диаметра применяют технологические схемы: прямошовные трубы с формовкой на прессах, на вальцах; двушовные трубы; спиралешовные трубы. Электросварные прямошовные трубы изготовляют на прессах за один проход (схема UOE) или на прессе с шаговой формовкой (схема JCO). По технологической схеме изготовления прямошовных труб большого диаметра на прессах за один проход (ТЭСА 1020) формовка трубы происходит на трех прессах. Сначала формуются кромки листа на кромкогибочном прессе, далее на прессе предварительной формовки происходит формовка листа с подогнутыми кромками в U-образную заготовку. Затем на прессе окончательной формовки заготовка преобразуется в О-образную. По технологической схеме изготовления прямошовных труб большого диаметра на прессах с шаговой формовкой лист с подогнутыми кромками (ТЭСА 1420) формуется в О-образную заготовку на одном прессе. Трубы большого диаметра получают по схеме производства спиралешовных труб. Производство идет по непрерывной схеме. В формовочно-сварочном стане происходит сборка трубы и сварка. Из множества схем производства труб большого диаметра была выбрана схема производства прямошовных труб большого диаметра с формовкой на прессах за один проход. Это связано с тем, что данная схема применяется в цехе ТЭСЦ-4 ОАО ВМЗ.

          Усилия формовки на прессах обеспечиваются гидроприводом. Гидропривод позволяет развивать большие усилия формовки. И схема гидропривода подбирается таким образом, что бы  обеспечить необходимое усилие формовки.

Целью работы является получение трубы диаметром 820 мм и толщиной стенки 30 мм класса прочности Х60 длиной до 12,5 м для подводной части газопровода «Южный поток».

        Для выполнения  поставленной цели необходимо  решить следующие задачи:

1. Изучить технологию производства труб на прессах за один проход

2. Изучить конструкцию оборудования  и выявить недостатки

3. Предложить техническое или  технологическое решение данной  проблемы

4. Определить возможный эффект при использовании предложенных усовершенствований.

 

 

1. Обоснованию реконструкции объекта проектирования

 

1.1 Описание предприятия и его производственных цехов

 

        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 Баташёвы 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 Выксунских заводах выплавляли чугун, ковали железо, тянули проволоку, изготавливали вилы и лопаты. Большого расцвета достигло чугунное литье. На многих отечественных и международных ярмарках и выставках в Нижнем Новгороде, Казани, Милане, Париже, Лейпциге, Турине изделия выксунских заводов получали награды, в т.ч. в 1911 году «Гран При» Парижской выставки.

         Свое второе  рождение завод получает в  70-80е годы 20 века, 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 среднего и большого диаметра, а также обсадных. Развивается номенклатура товаров народного потребления, осваивается уникальное производство пористого проката.

         С 1999 года  Выксунский металлургический завод  входит в состав Объединенной  Металлургической Компании. В настоящее время развитие завода продолжается: введены в действие установки внепечной обработки и вакуумирования стали в мартеновском цехе, локальной термообработки сварного шва нефтегазопроводных труб среднего диаметра, проведена реконструкция цеха нефтегазопроводных труб большого диаметра с целью выпуска труб наружным диаметром до 1420 мм и толщиной стенки до 50 мм. Для обеспечения сырьевой независимости ОМК планирует запуск ряда металлургических производств. Литейнопрокатный комплекс полностью закроет потребности предприятий ОМК в заготовке для труб малого и среднего диаметра. Также компания приступила к реализации проекта по созданию собственного производства стального широкого листа, «Стана-5000». Уже проведены маркетинговые исследования рынка толстостенного листа, разработаны технологическая концепция и техническое задание. В ближайшее время планируется освоение новых типоразмеров, групп прочности и резьбовых соединений обсадных труб.  В состав завода входят цеха: колесопрокатный, трубоэлектросварочный №2, трубоэлектросварочный №3, трубоэлектросварочный №4, трубоэлектросварочный №5, листопрокатный комплекс (ЛПК) и ЛПК Стан-5000.     

       Трубоэлектросварочный  цех № 2 (ТЭСЦ-2):

         Цех производит: трубы водогазопроводные и общего  назначения диаметром 21,3-108,0 с  толщиной стенки 1,5-4,0 мм для строительства газопроводов, водопроводов, систем отопления и различных конструкций; трубы профильные квадратного 20х20 – 80х80 мм и прямоугольного сечения 28х25 – 60х40 мм для строительства конструкций различного назначения. Толщина стенки профильных труб – 1,5–3,0 мм. Трубы производятся из углеродистых марок стали методом высокочастотной сварки с индукционным токоподводом на трех станах «20-76». С 2007 года работает также стан «10-40» по выпуску профильных и тонкостенных труб. В процессе производства трубы подвергаются неразрушающему контролю по нормам DIN EN 10246-1, механическим и гидравлическим испытаниям. Трубы упаковываются в шестигранные, а профильные в прямоугольные  пакеты. Пакеты труб обеспечиваются съемными транспортными хомутами для зачаливания в местах перегрузки и хранения без дополнительных чалочных приспособлений. На трубы, поставляемые на экспорт, по требованию заказчика наносится консервационное покрытие на период хранения и транспортировки.

        Трубоэлектросварочный цех № 3 (ТЭСЦ-3):

        Цех производит: трубы диаметром 219 - 530 мм для газонефтепроводов, технологических промысловых трубопроводов, конструкций различного, ответственного назначения.

ТЭСЦ-3, запущен в работу в декабре 1977 года. В 2002 – 2008 г.г. – подвергся кардинальной реконструкции, вплоть до изменения технологических линий и создания новых производств. В  составе  современного цеха: трубоэлектросварочный стан ТЭСА 203-530 с системой автоматического регулирования процесса сварки, два  участка отделки труб, оснащенные полным комплексом средств неразрушающего контроля труб: УЗК шва, УЗК тела, УЗК концов труб, линия отделки труб, участок объемной термообработки труб, предназначенный для закалки и отпуска труб диаметром 114–530 мм длиной от 6 м до 13,72 м, производство бесшовных труб, которые используются для производства муфт.

      Трубоэлектросварочный  цех №5 (ТЭСЦ-5):

      Цех производит: трубы  обсадные для крепления нефтяных  и газовых скважин диаметром  114-245 мм; трубы нефтегазопроводные и общего назначения диаметром 114-245 мм.

Трубоэлектросварочный цех №5 был  пущен в строй в 1986 году. В 2004 году в рамках программы поэтапного расширения сортамента и повышения конкурентных преимуществ  продукции цеха был  освоен выпуск обсадных труб диаметром 139.7 мм и 177,8 мм.

          В составе трубоэлектросварочного цеха №4 (ТЭСЦ-4) распологаются две линии ТЭСА1020 и 1420 для производства труб большого диаметра.