Проект реконструкции непрерывного стана (ПНТЗ, цех №8)

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Уральский Федеральный  Университет им. первого Президента России

Б. Н. Ельцина

 

 

Оценка ______________

Комиссия ______________

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

Проект реконструкции  непрерывного стана (ПНТЗ, цех №8)

 

 

 

 

 

Руководитель               В. П. Швейкин

Нормоконтроллер              А. А. Богатов

Исполнитель: студент группы Мт-390802 

 

 

Екатеринбург

2012

 

РЕФЕРАТ

 

В данной курсовой работе были произведены прочностные расчеты  непрерывного раскатного стана. В работе дана краткая характеристика стана, в которой описываются особенности  его конструкции, принцип его  работы и группы механизмов входящие в его состав.

В работе произведен расчет на прочность  и жесткость станины рабочей  клети, рабочих валков, деталей нажимных устройств который включает в  себя расчет максимальных изгибающих и крутящих моментов, расчет коэффициентов  запаса прочности и проверку требований предъявляемых к жесткости механизмов стана. Так же был произведен расчет уравновешивающего устройства.

 

Стр. 32, рис. 11, табл. 1, библ. 4 наим., граф.часть 2 листа А1.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ            4

Обоснование проектных решений        5

1. Описание конструкции непрерывного  стана      6

2. Работа оборудования                 12

3. Расчетная часть                 15

3.1. Расчет  на прочность и жесткость валка  непрерывного стана         15

3.2. Расчет  станины на прочность и жесткость            18

3.3. Расчёт на прочность деталей нажимных устройств          24

3.3.1. Нажимной винт               25

3.3.2. Нажимная  гайка               26

3.4. Расчёт  уравновешивающего устройства            28

4. Эксплуатация оборудования               30

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК              32

 

ВВЕДЕНИЕ

 

ТПА, включающие непрерывные станы, в зависимости от размеров прокатываемых труб, состава и характеристик оборудования имеют производительность от 200 тыс. до 1 млн. т в год. Учитывая, что на них прокатывают самый массовый сортамент – трубы из углеродистых и низколегированных сталей, и эти трубы обладают высокой точностью и хорошим качеством поверхности, ТПА с непрерывным оправочным станом признаны для этого сортамента наиболее перспективными агрегатами.

 

Обоснование проектных решений

 

Современные непрерывныеоправочныестаны являются наиболее перспективными высокопроизводительными установками для производства горячекатаных бесшовных труб соответствующего сортамента. Поэтому важно знать об особенностях конструкции, работе эксплуатации и ремонту стана. А так же уметь производить расчет на прочность и жесткость станины рабочей клети, рабочих валков, деталей нажимных устройств и уравновешивающего устройства.

 

1.Описание конструкции  непрерывного стана

 

Непрерывный оправочный стан (рис. 1.1.) предназначен для продольной прокатки толстостенных гильз в тонкостенную трубу на длинной цилиндрической свободно-плавающей оправке в девяти последовательно расположенных парах валков с постоянно уменьшающимися размерами калибров [1.1.].

Непрерывный оправочный стан

Рис.1.1.

 

В состав непрерывного стана входит девять двухвалковых клетей, установленных  на постамент (рис. 1.2.) и индивидуальные электропривода клетей (привод валков рабочих клетей осуществляется с помощью конического редуктора), причем электроприводы смонтированы горизонтально. Рабочие клети обоих типов смонтированы под углом 45° к горизонту. Оси валков каждой рабочей клети наклонены к горизонту под углом 45°, а оси валков соседних клетей наклонены друг к другу под углом 90°.

Рабочая клеть стана представляет собой стальную станину 4 (рис. 1.3.) закрытого исполнения с размещенными в ней двумя рабочими валками 2 и подушками. На клети размещены верхнее 5 и нижнее 1 нажимные устройства и механизм осевой регулировки валков 3.

Расположение клетей непрерывного стана на постаменте

Рис. 1.2.

Рабочая клеть непрерывного стана

Рис. 1.3.

Рабочие валки с подушками могут  перемещаться вверх и вниз в окнах  станины, имеющих сменные планки.

В подушках верхнего рабочего валка  расположено пружинное уравновешивание (по две пары пружин на каждую подушку) благодарячемуподушки всегда прижимаются к нажимным винтам. Между нажимными винтами и подушками установлены нажимные стаканы с бронзовыми подпятниками. Сближение рабочих валков между собой осуществляется с помощью нажимных винтов 7 (рис. 1.4.), которые приводятся во вращение от одного электродвигателя через червячно-конические и червячно-глобоидные редукторы 1, 2, 6, 9 (рис. 1.4.). Хвостовики нажимных винтов имеют эвольвентное шлицевое соединение с червячным колесом редуктора.

 

Кинематическая схема рабочей  клети

Рис. 1.4.

Конструктивно нажимное устройство рабочей  клети предусматривает как совместную, так и раздельную их работу и настройку  благодаря наличию четырех расцепных  муфт, расположенных между электроприводом  и нажимными устройствами, а также  между редукторами отдельных  нажимных винтов; связь между нажимными  устройствами осуществляется с помощью  соединительного вала.

Для ограничения хода нажимных винтов при отведении верхнего рабочего валка установлен конечный выключатель, смонтированный на крышке редуктора  верхнего нажимного устройства. Для  отсчета величины хода валков, один из винтов верхнего нажимного устройства снабжен лимбом с ценой деления 0,1 мм.

Рабочие валки имеют возможность  осевого регулирования, с помощью  механизма осевой регулировки 3 (рис. 1.3.). Механизм состоит из восьми рычагов, восьми тяг (по четыре на каждый валок) и четырех винтовых стяжек (одна стяжка на каждую пару рычагов) и крепится на приливах станины. Крышки подушек рабочих валков снабжены выступами. Эти выступы зажимаются между приливами рычагов. Сведение одной пары рычагов и разведение другой пары рычагов винтовыми стяжками обеспечивает также жесткое закрепление подушек рабочих валков, а значит и самих рабочих валков в осевом направлении во время прокатки.

Рабочие клети устанавливаются  на постаменте (рис. 1.2.).

Расстояние между осями рабочей  клети 1150 мм.

Постамент представляет собой плиту, выполненную из двух частей, соединенных  между собой болтами. На плиту  устанавливаются девять секций, имеющих  поверхности, обработанные под углом 45° к горизонту. На эти поверхности  устанавливаются рабочие клети. Каждая рабочая клеть крепится к  секции постамента с помощью четырех  откидных болтов. Средняя пятая секция постамента имеет шпоночное соединение с нижней плитой.

По обоим концам постамента имеются  клинья, которые стягивают секции между собой.

Первая и девятая клети имеют  шпоночное соединение с секциями постамента. Все клети имеют специальные  приливы на станине, которыми они  соприкасаются при восприятии осевых усилий, возникающих при прокатке.

На первой рабочей клети и  между клетями устанавливаются  проводки.

Привод каждой пары рабочих валков индивидуальный (рис. 1.5.). Он включает в себя шпиндельное устройство 2, комбинированный редуктор 4, муфту со срезными штифтами 5 и электропривод 6.

 

Линия главного привода непрерывного стана

Рис. 1.5.

Шпиндельное устройство состоит из двух шпинделей и двух шпиндельных  стульев. Шпиндельные стулья крепятся на секции постамента и обеспечивают независимую установку шпинделя при перевалках клетей.

Зубчатая муфта со срезными штифтами передает крутящий момент от двигателя  редуктору и предохраняет привод от поломки при превышении момента  прокатки выше заданного. При превышении момента происходит срез штифтов  и муфта проворачивается.

Вес от промежуточного вала воспринимается сферическим роликоподшипником  муфты и в конечном итоге четырехточечным  подшипником верхней опоры ведущей  шестерни редуктора.

Комбинированный редуктор соединяется  промежуточным валом с коническим редуктором, который передает крутящий момент от электропривода посредством  соединительных валов смонтированных на стойках рабочим клетям 1, в которых заключены рабочие валки 3.

Электроприводы смонтированы в  шахматном порядке с целью  экономии и места установки приводов и, имеют маховики 7 на приводе.

 

2. Работа оборудования

 

Основной принцип построения технологического процесса на ТПА с непрерывным  станом заключается в изготовлении на стане труб одного постоянного  наружного диаметра (при существующей технологии наружный диаметр трубы  после непрерывного стана равен 115 мм), что позволяет использовать заготовку и гильзу постоянного  диаметра. Получение же труб требуемого диаметра обеспечивается редуцированием.  

Прошитая гильза по рольгангам и  передаточным решеткам скатывается  в приемный желоб входной стороны  непрерывного стана, куда поступает  длинная оправка, предварительно прошедшая  через промасловочную машину. Длина  оправок непрерывного стана 19-20,3 м. Оправка вводится в гильзу с помощью  толкателя перемещения. При введении оправки в желобе гильза удерживается пневматическим зажимом.  Выдвижение оправки из гильзы в момент задачи в 1-ую клеть должно быть таким, чтобы  на выходе из стана оставался свободным  задний конец оправки не менее 1,0 м. При этом передний конец трубы  в 7-ой клети должен прокатываться  на оправке.

В работу задают комплект оправок  из 20-22 штук. Температуру оправок  в процессе работы в стане регулируют временем охлаждения в ванне. При  внезапных задержках на стане  оправки, находящиеся в ванне  охлаждения, выдаются из ванны. При  задержках более часа оправки, находящиеся  в работе, передают на печь обкатного  стана для подогрева.

Перед подачей на входную сторону  непрерывного стана оправка покрывается  слоем технологической смазки (компоненты: триполифасфат натрия, хлористый  натрий, вода), приготовленной по ТИ 159-ТР.ТБ-40. Смазка наносится на оправку, нагретую до температуры 140-200°С, методом полива в режиме циркуляции. Смазочный слой на оправке должен быть сплошным, ровным, прочно сцепленным с поверхностью оправки и не должен разрушаться при транспортировании. Качество смазочного покрытия определяется визуально.

Нагрев оправок производится в  секционной печи обкатного стана. Температура  в рабочем пространстве печи в 2-х  зонах, измеряемая автоматическими  потенциометрами, должна быть 800-1150°С. Время нагрева одной оправки 2,5-4 мин.

Прокатка труб на оправках, имеющих  дефекты в виде раковин, трещин, рисок, дающих отпечаток на внутренней поверхности  трубы, а также на кривых оправках, запрещается.

Пневматический зажим для удержания  гильзы, в момент ввода оправки, находится  в закрытом состоянии до тех пор, пока оправка не выйдет на заданную величину, после чего пневмозажим  раскрывается и гильза вместе с оправкой с помощью толкателя задается в валки непрерывного стана.

Прокатка труб в непрерывном  стане производится при работающем устройстве для удаления окалины  с гильзы перед станом. Давление воды, поступающей в спрейер устройства для удаления окалины с гильз  и охлаждения валков 1-ой клети, должно быть в пределах 1-2 МПа, а для охлаждения валков остальных клетей стана – 0,18-0,20 МПа.

Прокатка на непрерывном стане  ведется с утонением концов труб путем регулирования раствора валков в клетях 6 и 7 (система гидроутонения  концов труб). В процессе прокатки переднего  конца трубы раствор валков последовательно  увеличивается, и при подходе  заднего конца трубы– уменьшается. При прокатке средней части трубы раствор валков сохраняется постоянным. Перемещение валков предусматривается по заданной программе в зависимости от положения концов трубы в стане.

Изменение раствора валков для утонения концов труб осуществляется с помощью  ЭГНМ, управление которым производится системой программного управления. Каждый ЭГНМ включает в себя шаговый электродвигатель с винтовым редуктором, золотник и  силовой гидроцилиндр (ГЦ). По сигналу системы управления в соответствии с циклограммой перемещения валков ротор ШД поворачивается на заданный угол, соответствующий определенной величине перемещения валка, и посредством винтового редуктора смещает плунжер дроссельного распределителя ДР из равновесного положения вниз, давление масла в гидроцилиндре увеличивается, и поршень посредством подпятника, воздействующего на подушку, перемещает верхний валок вниз против внешней нагрузки (на металл). Положение поршня ГЦ контролируется датчиком линейных перемещений ДЛП. По истечении необходимого времени, например, для утонения переднего или заднего конца прокатываемой трубы, ШД, получив сигнал, возвращается в исходное положение, давление в гидроцилиндре падает, при этом поршень и верхний валок под действием плунжерной пружины и давления металла перемещаются вверх в исходное положение.

Программирование работы ЭГНМ производится с пульта управления и сводится к  заданию величин перемещений. Скоростей  и моментов времени сведения и  разведения валков при прокатке передних и задних концов труб. Команды на изменение раствора валков в автоматическую систему управления подаются от фотодатчиков, установленных в промежутках  между клетями и контролирующих прохождение через стан передних и задних концов труб.

Температура труб на выходе из стана  должна быть не менее 1030°С. Контроль производится при помощи агрегатного комплекса АПИР-С. Максимальная длина черновых труб после непрерывного стана ограничена длиной его выходной стороны и равна 30,5 м.

Во время работы необходимо систематически (через 1 час) контролировать состояние  наружной поверхности “черновых” труб. В случае обнаружения дефектов, связанных с выкрашиванием валков, сеткой разгара, навара на рабочую поверхность  валков и т.п., стан необходимо остановить для устранения причин брака.