Разработка технологического процесса термической обработки холоднокатаной трубы

Во избежание раковин  на внутренней поверхности труб необходимо тщательно удалять окалину с  внутренней поверхности заготовки. При обрезке концов заготовки надо полностью снять заусенцы. Периодически следует очищать полость винта подачи, шпиндель патрона заготовки, промежуточный патрон и стержень от кусочков металла и окалины. Смазку необходимо защищать от загрязнения.

5. Задиры на внутренней поверхности.Задиры на внутренней поверхности образуются при прокатке труб из низколегированных и нержавеющих сталей в результате налипания частиц металла на поверхность оправки. Налипшие на оправку частицы металла образуют задиры (риски) на внутренней поверхности труб.

Для предотвращения схватывания  металла и образования задиров  на внутренней поверхности труб необходимы:

• высокая твердость поверхности оправок (55 - 60 RC);
• шлифовка и полировка, обеспечивающие высокую чистоту поверхности оправки и отсутствие каких-либо дефектов на ней;
• хромирование оправок;
• применение покрытий и смазок, создающих прочную пленку на поверхности металла и инструмента;
• исключение сосредоточенного обжатия заготовки путем правильного подбора инструмента и тщательной настройки стана;
• плотное крепление калибров, исключающее их перемещение в валках;
• выравнивание скорости прокатки с окружной скорость калибров путем правильного выбора диаметра начальной окружности ведущих шестерен валков;
• уменьшение скольжения металла на оправке созданием небольшого осевого перемещения (люфта) стержня в суппорте патрона. 

Следует при этом иметь  в виду, что при прокатке труб из заготовки со стенкой толщиной 1,5 - 2,0 мм такая мера может привести к стыкованию заготовки.

6. Отклонение  диаметра и толщины стенки от заданных размеров.Отклонение наружного диаметра труб от номинальных значений чаще всего связано с искажением поперечного профиля ручья - глубины и ширины - в предготовом и калибрующем участках. Чрезмерная или недостаточная глубина ручья, увеличенная развалка, неправильное распределение зазоров между калибрами - основные причины искажения профиля труб Овальность сверх допуска наблюдается при значительной волнистости труб.

Тщательная подготовка инструмента  и настройка стана в сочетании  с постоянным контролем труб во время  прокатки исключают брак по несоответствию диаметра и овальности труб техническим  условиям.

Дефекты возникающие при закалке:

1. Недогрев - возникает в том случае, если сталь была нагрета до температуры ниже критической. Часть сорбита не превращается в аустените, в результате закалки получается структура имеющая низкую твёрдость. Этот дефект можно исправить для чего недогретую сталь отжигают, а затем проводят нормальную закалку.
2. Перегрев - получается, если сталь была нагрета до температуры намного выше критической или при оптимальной температуре была дана слишком большая выдержка. При перегреве идёт рост зерна аустенита, мартенсит становится хрупким. Исправляется отжигом, закалкой.
2. Пережог - получается в том случае, если сталь была не достаточно нагрета до температуры близкой к температуре плавления. Пережог характеризуется оплавлением и в связи с этим окислением металла по границам зёрен, поэтому сталь становится очень хрупкой. Пережог является неисправимым браком.
3. Закалочные трещины - возникают в результате резкого охлаждения или нагрева, перегрева, неравномерного охлаждения, наличия в деталях острых углов, рисок и п.т.
4. Пятнистая закалка - возникает если на поверхности детали имеется окалина, загрязнение, неравномерная структура. В некоторых зонах вместо мартенсита может быть троостит или сорбит. Этот брак устраняется путём очистки деталей и тем, что перед закалкой проводят контроль стали на однородность.

Дефекты возникающие при  отпуске.

1. Недоотпуск - получается при температуре отпуска ниже нормальной в результате сталь на достигает требуемых свойств. Исправить недоотпуск можно дополнительным отпуском.
2. Переотпуск - получается при температуре отпуска выше нормальной или изменении длительности отпуска. В результате переотпускасталь не достигает требуемых свойств. Сталь имеет пониженную твёрдость и прочность.

Деформации и коробления:

Деформация, т.е. изменение  размеров и формы изделий происходит при термической обработке в  результате термических и структурных  напряжений под действием неоднородных объемный изменений, вызванных неравномерным  охлаждением и фазовыми превращениями.

Несимметричную деформацию изделий в практике часто называют короблением.

Оно чаще наблюдается при  неравномерном и чрезмерно высоком  нагреве под закалку, неправильном положении детали при погружении в закалочную среду и высокой  скорости охлаждения в мартенситном интервале температур. Устранение этих причин значительно уменьшает коробление.

Размеры изделий после  закалки даже при отсутствии коробления не совпадают с исходными значениями. Вызываемую этими изменениями деформацию можно уменьшить подбором соответствующего состава стали и условий термической  обработки (в частности, применением  ступенчатой и изотермической закалки).

 

6. Выбор оборудования

 

В крупносерийном производстве применяются печи периодического и  непрерывного действия. Учитывая специфику  термической обработки данной детали выбираем печи периодического действия. Среди печей периодического действия наибольшее распространение получили камерные и шахтные электрические  печи сопротивления. Для данной детали, имеющей форму цилиндра, целесообразно  выбрать шахтные печи для всех видов термической обработки.

Шахтные печи имеет ряд  преимуществ: относительная простота конструкции; компактность; загрузка и  выгрузка деталей механизирована для  чего применяютсяэлектротельферы, мостовые краны; печи легко герметизируются  с помощью песочных затворов. С  учётом размеров детали выбираем следующие  марки печей:

Для холодной прокатки–стан холодной прокатки труб

Для нормализации –  электропечь шахтная типа СШО-3.6/9-И1

Для полной закалки –  шахтную электропечь сопротивления  типаСШО 10.20/11

Для высокого отпуска –  шахтную электропечь сопротивления  типа СШЗ 10.20/11

 

Рисунок.5.Стан холодной прокатки труб

 

Конструкция:

1. Рабочая клеть с приводом.
2. Распределительно-подающий механизм. 
3. Винт подачи.
4. Направляющие.
5. Патрон.
6. Гайка.
7. Передние люнеты. 
8. Задник люнеты.
9. Тяги.
10. Датчик.
11. Фиксаторы датчика.
12. Зажим заготовки.
13. Стол загрузки.
14. Толкатель.
15. Заготовка.

Электропечь сопротивления  для низкого отпуска и закалки

Шахтные электропечи СШ3 и СШО, подходят для закалки и  отпуска протяжки с температурой нагрева до 1000°С. Печь типа СШО и  СШ3, представляет собой каркас, футерованный огнеупорными и теплоизоляционными материалами. Сверху печь перекрывается поворотной крышкой с механизмом подъема и поворота. Вентилятор расположен внизу печи. Нагреватели размещены на боковых стенках печи. Для обеспечения равномерности нагрева печь разбита по высоте на три температурные зоны IIII. Температуру измеряют термопарами. Разъем между печью и крышкой уплотняют с помощью песочного затвора.

 

Рисунок.6. Электрическая шахтная печь типа СШЗ

 

Конструкция СШЗ:

1. Кожух.

2. Футеровка.

3. Металлические нагревательные  элементы.

4. Крышка.

5. Механизм поднимания  и опускания кришки.

Закалочный бак

Немеханизированный закалочный бак представляет собой ёмкость  прямоугольной формы. Бак сваривают  из листовой низкоуглеродистой стали  толщиной 4-6 мм. Размеры бака в плане (в мм): 700х1200. Глубина бака около 1000 мм. В немеханизированном баке все процессы по передаче протяжек в бак, перемещению в баке и выдаче их из бака выполняют вручную. Ориентировочный объем закалочной жидкости в баке составляет 15 л на 1 кг охлаждаемой протяжки.

При определении объема закалочного  бака и его размеров следует учитывать, что для обеспечения: равномерных  условий охлаждения протяжки над  нею и под нею должен быть слой закалочной жидкости толщиной не менее 100мм. Кроме того, уровень закалочной жидкости должен быть, от края бака на расстоянии не менее, чем 100-150 мм.

 

7. Охрана труда и  техника безопасности

 

При проведении операции термической  обработки на участке возникают  опасные и вредные производственные факторы, которые оказывают отрицательное  воздействие на здоровье и работоспособность  человека.

К числу мероприятий по технике безопасности при эксплуатации установок и приборов контроля параметров технологических процессов относятся  следующие: при контроле температуры - проходы к первичным преобразователям температуры установленным в  труднодоступных местах, должны быть обеспечены смотровыми площадками и  лестницами. Все приборы, к которым  подводится электропитание должны быть заземлены; при контроле расхода  количества и уровня - при эксплуатации расходомеров переменного перепада давления необходимо обеспечивать сброс  продуктов продувки в дренажные  или канализационные линии для  предотвращения загрязнения воздуха. Для всех счетчиков, приборов, установок  расположенных в труднодоступных  местах, должны быть предусмотрены  площадки или колодцы с хорошо освещёнными проходами.

При работе на электротермическом оборудовании с контролируемыми  атмосферами не допускается смешивание горючих газов применяемых при  приготовлении контролируемых атмосфер с воздухом, во избежании образования  взрывчатой смеси. Необходимо строгое  соблюдение правил остановки печей  и замены контролируемой атмосферы. Перед введении в печь атмосферы  из неё необходимо предварительно удалить  воздух. Для продувки печей необходимо применять инертные газы. Удаление газов, обладающих резким запахом, из рабочей  зоны должно проводиться местными вентиляторами  с отсосами. Для предотвращения отравления в трубопроводах и аппаратах  необходимо предусматривать надёжные соединители и прокладки.

Термическая обработка металла  и эксплуатация электрооборудования  в той или иной степени оказывает  вредные воздействия на окружающую среду, так как сопровождается образованием большого количества вредных газов, пыли, загрязнённых вод. Поэтому при эксплуатации электрооборудования и выборе среды при термической обработке необходимо учитывать степень отрицательного воздействия этих факторов на окружающую среду.

В термическом производстве к основным факторам оказывающих  вредное влияние на окружающую среду  относятся:

1. Выделение тепла в  биосферу - почти вся электроэнергия, потребляемая печами, преобразуется  в тепло и рассеивается в  биосфере в виде потерь или  при охлаждении нагретых деталей.  Чем мощнее электропечи, тем  существеннее этот фактор. Для  уменьшения бесполезного рассеивания  тепла целесообразно: улучшение  теплоизоляции и сокращение всех  видов потерь, использование тепла  отходящих газов и охлаждающей  воды для технологических или  коммунальных целей;

2. Выделение в атмосферу вредных газов - в термических цехах при нагреве в контролируемых атмосферах, сушке и некоторых других операциях выделяются вредные газы. Для уменьшения загрязнения атмосферы проводятся следующие мероприятия: применение систем газоулавливания и газоочистки, замена технологических процессов с большим газовыделением на другие более совершенные;
3. Загрязнение водоёмов производственными сточными водами, вода используемая для закалки и промывки изделий и охлаждения печных устройств. Для обезвреживания сточных вод проводятся следующие мероприятия: сточные воды должны перед их сбросом проходить различные методы очистки, обеспечивающие ПДК вредных веществ в воде; после обработки, отстаивания и фильтрования сточные воды сбрасываются в бытовую канализацию;
4. Использование водных ресурсов - электротермическое оборудование является крупным потребителем воды, расходуемой на охлаждение элементов печей и устройств. К ней предъявляются высокие требования: для уменьшения забора воды из источников и обеспечения её качества необходимо применять системы оборотного водоснабжения.