Използване на мелница за щамповане в линията TPA-80
ВЪВЕДЕНИЕ
Съвременният етап в развитието на металургичното производство се характеризира с разширяване на въвеждането на непрекъснато леене на метали и сплави, подобряване и въвеждане на нови методи за топене, използване на рафиниращи състави. Заедно с подобряването на експлоатационните свойства, тяхната технологичност често намалява по време на пластмасовата обработка.
Традиционните методи за производство на горещо формовани тръби не винаги отговарят на съвременните изисквания за качество на продуктите и ефективността на обработката като цяло.
Широко разпространеният метод за производство на горещо формовани тръби включва три етапа: - отливане на слитък; - нагряване на слитъка преди надлъжното валцуване на слитъка за получаване на тръбна заготовка; - повторно нагряване на тръбната заготовка преди пробиване и навиване на кухата втулка до готовия размер.
Основните недостатъци на този метод са високото ниво на общия технологичен брак и значителните енергийни разходи поради факта, че методът включва три независими етапа на валцоване. Леярска обработка, превръщане на слитък в тръбна заготовка в цех за валцоване на профили и преобразуване на тръбна заготовка в готова тръба в тръбовалцов агрегат (TPA). Всеки от етапите включва нагряване, валцуване, загуба на метал за подрязване. Консумацията на енергия и загубата на всеки процес, обобщени, определят значително надценено ниво, тъй като Всеки участък изисква специално оборудване. Така чрез съчетаването на последните две преразпределения може да се постигне значителен икономически ефект.
Използването на непрекъснато отлята тръбна заготовка с диаметър 90-120 mm за малки машини за леене под налягане понастоящем не е препоръчително поради ниското качество на такава заготовка и нейната технологична сложност.касова бележка.
Изборът на оборудване за производство на тръбна заготовка ø120 mm от непрекъснато леяна заготовка ø150-156 mm за въвеждане в TPA-80 на завода за тръби Sinar беше направен в полза на триролкова винтова валцова мелница. Тази технологична схема е използвана за първи път в условията на ОАО TMK, поради което в хода на работата е изследвано влиянието на режимите на гореща деформация върху структурата, механичните свойства и качеството на валцуваните тръби.
Използването на непрекъснато отлята заготовка за производството на тръби е най-ефективно за методите на деформация и технологичните процеси, които позволяват да се елиминира структурата на отлятия метал и да се постигне необходимото ниво на физични и механични свойства на продукта. Наличието на прекъсвания в материала (микрокухини, микропори) и структурни леярски дефекти под формата на дендрити, големи фази, макро- и микросегрегации в непрекъснато отлята заготовка налага използването на големи интензивни деформации за тяхното отстраняване и по-добро развитие на структурата на отливката.
Основният деформационен ефект при изработването на металната структура се постига благодарение на процесите на макросрязване в пресования детайл. Колкото по-значително е тяхното развитие, толкова по-ниско е разтягането на метала, което може да постигне необходимото ниво на механични свойства. Ъгълът на подаване влияе върху траекторията на тангенциалното срязване и дълбочината на проникване на деформацията на срязване във вътрешните обеми на метала на детайла. С увеличаване на ъглите на подаване, дълбочината на проникване на деформацията на срязване и стръмността на траекторията на срязване се увеличават, т.е. е възможно да се повлияе на степента на обработка на металната структура по протежение на сечението на детайла.
ОПИСАНИЕ НА РАМПОВАТА МЕЛИЦА
Целта на реконструкцията на машината за шприцване-80 беше да се премине към използването на по-евтини непрекъснато лети тръбни заготовки при запазване на сегашниятехнология за производство на тръби. За да направите това, между ножиците за горещо рязане и пробивната мелница в линията TPA-80 беше монтиранакомпресионна мелница за намаляване на непрекъснато отлятата заготовка Ø150-156mm до Ø120mm (в съответствие със съществуващата схема за производство на тръби).
Мелницата за щамповане се състои от тривалцов спирален валцоващ стенд, входни и изходни страни. За да се извърши трансбордиране, горната ролка с капак се навежда назад, за да отвори достъп до двете долни ролки. Оразмеряването на ролките на щамповащата мелница е чашкообразно. Кратката техническа спецификация е дадена в таблица 1.
АНАЛИЗ НА КАЛИБРИРАНЕТО НА РОЛКАТА И РЕЖИМИТЕ НА ТЪРКАЛЯНЕ
Калибрирането на ролката включва секции за захващане, кримпване и калибриране. Потокът на метала по време на намаляването на детайла до голяма степен се определя от съотношението между тези секции, както и от калибрирането на самите ролки.
Сред параметрите на процеса на спирално валцоване на детайла голямо влияние има ъгълът на подаване на ролката. Увеличаването на ъгъла на подаване до 15,18° осигурява бездефектно валцуване на непрекъснато отлята заготовка с ниска пластичност.
Компресирането без дорник на непрекъснато отлята заготовка в триролков проход при относително намаление от 20-30% осигурява развитието на деформация на срязване във вътрешните обеми на метала на заготовката и изследването на отлятата кристална структура на непрекъснато отлятата заготовка. В този случай механичните свойства, макроструктурата и микроструктурата на редуцираната непрекъснато отлята заготовка съответстват на свойствата на валцуваната заготовка.
По време на експерименталната работа беше установено, че когато детайлът се редуцира с малки ъгли на подаване (10-12o), времето за валцуване на машината се увеличава, което води до намаляване на производителността на машината за леене под налягане. Освен това има увеличение на "дебелината" в краищата на детайла, което показва недостатъчноразвитие на деформация на срязване във вътрешните слоеве на детайла. Ъгли на подаване на ролки 16-18o - са оптимални.
СТРУКТУРНО И МЕХАНИЧНО ИЗСЛЕДВАНЕ
В хода на работата беше установено, че когато заготовката се редуцира в триролков калибър, в краищата на заготовката се образуват "издърпвания" (фиг. 1), което осигурява центрирането на дорника по време на пробиване и води до намаляване на разликата в дебелината на стената на валцуваните втулки. Дълбочината на "издърпванията" е 25-35 мм и намалява с увеличаване на ъгъла на подаване от 12 до 18o. Също така беше разкрито влиянието на формата на детайла върху дълбочината на "издърпванията". В момента продължава работата по мелниците за NGR, кримпване и пробиване, за да се елиминират тези "дърпания".
За да се установят характеристиките на поведението на лятата структура в зависимост от режимите на деформация, бяха изследвани образци от непрекъснато лети тръбни заготовки след нагряване в пещ до температурата на валцоване (преди валцуване в мелница), след валцоване на тръбна заготовка с диаметър 156 mm в кръг от 120 mm на мелница TPA-80 и след пробиване.
Крайна повърхност на щампованата заготовка
Получените резултати показват, че след валцуване на непрекъснато леяна заготовка на тривалцова спирална валцова мелница, дендритната структура, характерна за непрекъснато леяната заготовка, е напълно елиминирана, механичните свойства (граница на провлачване, якост, удължение) са сравними с тези на традиционна валцована заготовка.
Нивото на механичните свойства на заготовката, втулката, напречната тръба и тръбата с готов размер е показано в таблица 2.
От анализа на таблица 2 следва, че: - има значителна разлика в механичните свойства на оригиналната (преди нагряване в пещ с крачещо огнище) тръбна заготовка, относителното удължение е 3 пъти по-високо, а якостните характеристики(sv, st) по-високи с 30-50 MPa за валцована заготовка в сравнение с непрекъснато леяна заготовка (CCL). Това е показателно за крехката структура на непрекъснато отлятата заготовка; - след FSR разликата в свойствата на CW и валцуваната заготовка не се елиминира, но в CW се увеличава якостта на опън и границата на провлачване намалява, което може да възникне в резултат на увеличаване на обемната част на перлита и анихилация при висока температура и дислокации на задържане (причинени от бърза скорост на охлаждане в процеса на производство на заготовка с относително малка секция в JSC VTZ); - след мелницата за щамповане разликата в относителното удължение се елиминира, което показва деформацията на средните слоеве на детайла (развитието на крехка непрекъснато отлята структура), но разликата в якостните свойства остава на същото ниво. След нагряване кристалният вид на структурата се елиминира. След нагряване и след всички етапи на деформация, макроструктурата няма следи от кристалната структура. При пробите преди нагряване, след нагряване и след мелницата за щамповане има централна порьозност, която не надвишава втората точка. На всички изследвани образци не са открити кухини, пукнатини, мехурчета и други дефекти, видими без специални инструменти.
Макроструктурата на валцуваната заготовка преди нагряване има кристален вид, характерен за непрекъснато лята структура. След нагряване кристалният вид на структурата се елиминира.
След нагряване и след всички етапи на деформация, макроструктурата няма следи от кристалната структура. При пробите преди нагряване, след нагряване и след мелницата за щамповане има централна порьозност, която не надвишава втората точка. За всичкив изследваните проби не са открити кухини, пукнатини, мехурчета и други дефекти, видими без специални инструменти.
Резултатът от анализа на микроструктурния контрол на тръбната заготовка на различни етапи показа следното: - преди нагряване микроструктурата на валцуваната заготовка има по-фино дисперсна структура и равноосна структура спрямо CLZ. Разлики има и в процентното съдържание на перлит; - след операцията на нагряване разликата в микроструктурата на валцуваната заготовка и CWB намалява по отношение на дисперсността на съставните фази. Разликата в процента на фазите намалява, но се променя формата на ферита, който придобива видманщатски характер; - след мелницата за щамповане, микроструктурата както на CW (фиг. 1), така и на валцованата заготовка (фиг. 2) се раздробява. Няма съществени разлики в микроструктурата на CWB и валцуваната заготовка.
ОБОБЩЕНИЕ
Компресирането на непрекъснато отлята заготовка на триролкова спирална валцова мелница, използвайки оптимални режими на деформация, прави възможно елиминирането на отлятата структура на заготовката дори при ниски коефициенти на удължение за преминаване.