Разработка способа формовки трубной заготовки на линии 1420 в условиях АО «ВМЗ»

Дипломная работа.

Разработка способа формовки трубной заготовки на линии 1420 в условиях АО «ВМЗ».

АННОТАЦИЯ.

В выпускной квалификационной (ВКР) рассмотрен вопрос по усовершенствованию пресса шаговой (ПШФ) линии 1420 с целью подгибки кромок и формовки профиля трубной заготовки на одном прессе.

В основной части приведена краткая характеристика АО «ВМЗ», обоснована целесообразность проекта по усовершенствованию пресса шаговой формовки линии 1420. Рассмотрен технологический процесс производства труб большого диаметра (ТБД).

В специальной части доказана эффективность способа подгибки кромок на ПШФ, расчеты геометрических параметров изгиба одного шага формовки, основной части профиля заготовки и геометрических параметров изгиба кромки.

В разделе «Безопасность жизнедеятельности» рассмотрены мероприятия по защите от опасных и вредных производственных факторов.

В разделе «Экономика производства» приведены расчёты капитальных затрат, калькуляция себестоимости продукции до проведения мероприятия и после, экономический эффект и срок окупаемости.

штамповка кромка дефект заготовка труба.

1.ОБОСНОВАНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

1.1 Характеристика завода АО «ВМЗ».

1.2 Обоснование целесообразности работы.

2. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА.

2.1Требование к исходному материалу.

2.2 Описание технологического процесса производства труб большого диаметра.

2.2.1 Складирование листовой стали.

2.2.2 Задача металла в производство.

2.2.3 Контроль геометрии листа (длина, толщина, ширина).

2.2.4 Приварка технологических планок.

2.2.5 Обработка продольных кромок листов под сварку.

2.2.6 Подгибка продольных кромок листов.

2.2.7 Формовка основной части профиля трубных заготовок.

2.2.8 Клеймение трубных заготовок.

2.2.9 Гидросбив окалины.

2.2.10 Сушка трубных заготовок, маркировка.

2.2.11 Сборка стыка кромок и сварка технологического шва.

2.2.12 Ремонт технологических швов.

2.2.13 Сварка внутреннего рабочего шва.

2.2.14 Сварка наружных швов.

2.2.15 Охлаждение зоны сварочного соединения.

2.2.16 Неразрушающий контроль сварного шва после сварки.

2.2.17 Плазменная обрезка концов труб.

2.2.18 Калибрование труб.

2.2.19 Фрезерование валика усиления внутреннего шва на концах труб.

2.2.20 Предварительная механическая обработка торцов труб.

2.2.21 Гидравлическое испытание труб.

2.2.22 Неразрушающий контроль после гидроиспытаний.

2.2.23 Механическая обработка торцов труб.

2.2.24 Окончательная приёмка труб.

2.2.25 Маркировка труб.

2.2.26 Приёмка труб на склад и их складирование.

2.3 Конструкция пресса шаговой формовки.

2.4 Технологическая схема изгиба заготовки на ПШФ.

2.5 Возможные дефекты.

3.СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1 Способ подгибки кромок на прессе шаговой формовки.

3.2 Определение геометрических параметров изгиба одного шага формовки основной части трубной заготовки.

3.3 Определение геометрических параметров изгиба кромки.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

4.1 Мероприятия по технике безопасности на производстве.

5. ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА.

5.1 Капитальные затраты на проведение мероприятия.

5.2 Пересчет статей калькуляции.

5.3 Экономический эффект и срок окупаемости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

.

ПРИЛОЖЕНИЯ.

Стальные трубы широко применяются во всех отраслях промышленности для добычи, транспортировки и переработки полезных ископаемых и, прежде всего, нефти, газа, в энергетике и машиностроении, авиации, ракетно-космической технике, сельском хозяйстве и т. д. Они используются для сооружения магистральных нефтепроводов.

Общая потребность в трубах большого диаметра складывается из спроса труб на ремонт и реконструкцию действующих магистральных трубопроводов и на строительство новых.

На Выксунском металлургическом заводе (ВМЗ) существует промышленная технология изготовления стальных электросварных труб для строительства магистральных газонефтепроводов. В настоящее время ТЭСК ТБД производит трубы диаметром от 508 до 1420 мм, с толщиной стенки от 8 до 48 мм. Формовка труб большого диаметра на АО «ВМЗ» осуществляется на прессах.

Применение такого метода формовки заготовок конечной длины позволяет избежать искривления концевых участков и повысить точность геометрических параметров трубной заготовки, что в свою очередь обеспечивает качество готовой трубы.

Исходной заготовкой для изготовления труб служит листовая сталь поставки основных металлургических комбинатов России и Украины. Листовой металл подвергается 100% ультразвуковому контролю у поставщика листовой стали. Многоступенчатый поэтапный неразрушающий контроль гарантирует качество и надежность поставляемых труб.

Разработанный фирмой «SMS Меег» процесс формовки JCOE, при котором в качестве основного агрегата используется гибочный пресс, утвердился в последние годы на рынке производства сварных труб большого диаметра. В условиях конкуренции с технологией UOE (формовкой на Uи Ообразных гибочных прессах, сваркой и экспандированием) и с технологией 3-валковой гибки благодаря более высокой степени гибкости, высочайшему качеству и более низким инвестиционным затратам.

Основными операциями формоизменения заготовки являются подгибка кромок, формовка основной части трубной заготовки, сборка и сварка трубной заготовки и экспандирование.

Цель данной выпускной квалификационной работы: разработка способа формовки трубной заготовки на линии 1420 в условиях АО «ВМЗ».

Задачи: Изучить технологию производства труб большого диаметра, оборудование линии ТЭСА 1420, рассмотреть возможные дефекты при производстве ТБД, изучить конструкцию и принцип работы пресса шаговой формовки. Разработать способ совместной формовки кромок и основной части профиля заготовки на (ПШФ).

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

1.1 Характеристика завода АО «ВМЗ».

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

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.

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 транспортировке сырья и готовой продукции.

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

Цех по производству многослойных труб большого диаметра (ТЭСЦ-4) введен в эксплуатацию в 1982 г. и был рассчитан на производство труб диаметром 1020 -1420 мм с толщиной стенки от 7−32 мм.

В настоящее время трубы большого диаметра изготавливаются на двух независимых линиях UOE (1020) и JCO (1420).

Впервые в России при прокладке крупнейших магистральных трубопроводов используются отечественные прямошовные толстостенные трубы диаметром 1420 мм, которые производят на ВМЗ — в ТЭСЦ — 4. ОМК является основным поставщиком труб для сухопутного участка Nord Stream «Газпрома» и ключевым для нефтепровода Восточная Сибирь — Тихий океан «Транснефти». Выполнены поставки более 250 тыс. т труб по проекту Nord Stream и более 170 тыс. по проекту ВСТО.

Исходной заготовкой для труб служит листовая сталь, которая подвергается 100% ультразвуковому контролю. Качество электросварных труб обеспечивается:

— Входным контролем качества листовой стали и сварочных материалов;

— Неразрушающим контролем.

— Гидравлическим испытанием каждой трубы при допускаемом напряжении, равным 0,95 от минимального предела текучести;

— Механическими испытаниями основного металла и сварного шва труб;

— Визуальным осмотром внутренней и наружной поверхности измерение геометрических параметров трубы;

— Маркировкой труб;

— Комплексными испытаниями антикоррозионного покрытия труб.

1.2 Обоснование целесообразности работы.

В современных условиях одной из самых главных задач черной металлургии является снижение себестоимости проката черных металлов, при значительном повышении качества металлопродукции. Эта задача решается главным образом путем широкого технического перевооружения предприятий черной металлургии. К числу важных мероприятий этой задачи относится усовершенствование уже существующего оборудования с целью повышения его надежности, экономичности и производительности, а так же улучшения качества производимой продукции.

Для получения О — образной заготовки в линии ТЭСА 1420 используют пресс подгибки кромок и пресс шаговой формовки. Тогда возникает вопрос: почему нельзя осуществлять эти две операции на одном оборудовании?

Поэтому в качестве мероприятия в данной выпускной квалификационной работе предлагается разработать способ формовки трубной заготовки для совместной формовки кромок и основной части профиля заготовки на ПШФ.

Вследствие предлагаемого мероприятия повышается качество формовки и увеличивается производительность.

Технический эффект от реализации проекта достигается тем, что пресс шаговой формовки позволяет производить подгибку кромок и формовку основной части заготовки без перенастройки штампа. Таким образом, предлагаемый способ возможен и целесообразен.

2. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА.

2.1 Требование к исходному материалу.

Сварные одношовные и двухшовные трубы изготавливают из листового проката класса прочности К42-К70, а также категорий прочности В, Х42-Х80 по АРISрес 5L. Марка стали, класс прочности, состояние поставки, нормативный документ поставки листового проката указаны в технологической .

Листы поставляются длиной в пределах 11 600−12 200 мм с допускаемым отклонением по длине плюс 100 мм.

По согласованию допускается поставка отдельных листов длиной не менее 10 500 мм.

Предельные отклонения по толщине листовой стали указаны в технологической карте.

Ширина листов для заказа в зависимости от толщины и диаметра труб приведена в технологических картах .

Листы должны поставляться обрезанными под прямым углом. Серповидность не должна превышать 1 мм на погонный метр, но не более 12 мм на всей длине листа.

Косина реза и серповидность не должны выводить листы за номинальные размеры по ширине и длине.

Отклонение от плоскостности не должно превышать 8 мм на один метр длины. При этом отклонение от плоскостности по всей длине листа не должно превышать 10 мм.

На поверхности листовой стали не должно быть прокатных и слиточных плен, гармошки, раскатанных пузырей, трещин и загрязнений, раковин от окалины, вкатанной окалины и пузырей вздутий.

Допускается зачистка поверхностных дефектов, не выводящая размеры листов за предельные отклонения по толщине.

На поверхности листовой стали допускается окалина, образовавшаяся при охлаждении после прокатки, при термообработке и не препятствующая выявлению поверхностных дефектов, рябизна, отдельные отпечатки и риски, и другие местные дефекты, не выводящие размеры проката за предельные отклонения.

На обрезных кромках листов не должно быть зазубрин, расслоений, трещин-расщеплений, рваной и затянутой кромки.

Химический состав стали в состоянии поставки представлен в технологической карте и принимается в соответствии с документом о качестве предприятия изготовителя листовой стали.

Механические свойства листовой стали представлены в технологической карте контроля.

На каждом листе должна быть нанесена маркировка несмываемой краской с указанием:

- марки стали или ее шифра;

- класса или категории прочности стали;

- индекса завода изготовителя;

- номинальных размеров листа (длины, ширины, толщины);

- номеров плавки, партии листа.

Каждый лист должен быть подвергнут ультразвуковому контролю на заводе-поставщике металла.

2.2 Описание технологического процесса производства труб большого диаметра.

2.2.1 Складирование листовой стали.

Сталь складируется в штабели на складе металла цеха в соответствии с картой контроля и испытаний по маркам или классам прочности стали, ширине и толщине листов, типу исполнения. Учет металла, поступающего на склад, производится бригадиром по перемещению сырья на складе листа. Перед задачей в производство контролер ОТК осуществляет в соответствии с картой контроля и испытаний входной контроль листов, включающий контроль:

— наличие сертификата;

— соответствия сертификатных данных требованиям нормативной документации.

2.2.2 Задача металла в производство.

Задача металла в производство производится согласно заданию начальника ПРБ цеха и по разрешению контролера ОТК. Задача листов осуществляется при помощи приёмного транспортёра рольганга, листоукладчика и поперечного транспортёра. Укладка пакета листов на рольганг производится мостовым магнитным краном. ОТК регистрирует в журнале каждый лист и заносит данные в панель ЭВМ. На верхней поверхности листа наносится цеховой номер по середине ширины листа на расстоянии 200−250 мм от Северного конца листа.

2.2.3 Контроль геометрии листа (длина, толщина, ширина).

Контроль размеров листа производится выборочно. Контроль размеров осуществляется не реже трех раз в смену, а также при переходе на новый типоразмер. Измерение геометрических параметров осуществляет контролер ОТК. Результаты измерений фиксируются в журнале контроля геометрических параметров.

2.2.4 Приварка технологических планок.

Приварка технологических планок осуществляется на специальном оборудовании в соответствии с технологией, описанной в инструкции.

2.2.5 Обработка продольных кромок листов под сварку.

Обработка продольных кромок листов производится на кромкофрезерной установке. Кромкофрезерная установка оснащена двумя, независимыми друг от друга кромкофрезерными узлами с обеих сторон, которые производят последовательную обработку кромок. Два первых фрезерных узла выполняют предварительное резанье кромки, два вторых фрезерных узла обрабатывают резаньем кромку требуемой формы. На участке входа первого фрезерного узла расположены измерительные устройства.

2.2.6 Подгибка продольных кромок листов.

Подгибка продольных кромок листов осуществляется шаговым способом на кромкогибочном прессе одновременно с двух сторон, последовательно участками по всей длине.

Листы заданной ширины с подготовленными под сварку кромками подаются вводным рольгангом с предварительной центровкой к кромкогибочному прессу. Гибочные траверсы поднимаются, и участки продольных кромок подгибаются при помощи матриц вокруг пуансонов по заданному профилю на длине шага подгибки, составляющим до 2200 мм. После сброса давления происходит опускание гибочных траверс. При помощи входного и выходного рольгангов лист перемещается по длине шага подачи и происходит следующая операция гиба. По выводному транспортному рольгангу заготовка с подогнутыми кромками выдается из пресса.

2.2.7 Формовка основной части профиля трубных заготовок.

Формовка основной части профиля трубных заготовок осуществляется на прессе шаговой формовки способом многопереходной гибки участков от подогнутых кромок к середине профиля одновременно по всей длине заготовок и обеспечивает получение трубных заготовок незамкнутого О-образного профиля. Лист (с предварительно обработанными и загнутыми кромками) устанавливается манипуляторами в положение гибки и подвергается процессу поэтапной формовки по всей длине с помощью штампа, выбираемого в соответствии с необходимыми размерами готовой трубы. Пресс снабжён двумя манипуляторами. На первом этапе лист загибается только с одной стороны, в результате чего получается сечение J-образной формы. Затем лист перемещается на другую сторону, и второй манипулятор устанавливает его для гибки другой стороны. Таким образом, получается С-образный профиль и, в конце концов, О-образный. Получаемая труба с открытым швом имеет достаточно круглую форму с плоскопараллельными, идеальными для сварки кромками.

2.2.8 Клеймение трубных заготовок.

Сформованная трубная заготовка подаётся на установку для механизированного клеймения на наружной поверхности заготовки. Ставят знак завода-изготовителя труб, марку стали, год изготовления, завод — поставщик материала, порядковый номер трубы по задаче листа.

2.2.9 Гидросбив окалины.

Трубная заготовка после маркировки с помощью транспортной тележки подается на участок гидросбива для очистки от окалины внутренней и наружной поверхности струями воды давлением до 20 МПа.

2.2.10 Сушка трубных заготовок, маркировка.

Трубная заготовка после гидросбива окалины поступает на сушку. Сушка осуществляется в проходной печи при температуре до 1000⁰С, при этом температура трубной заготовки не должна превышать 200−220⁰С. Маркирование производят вручную, наносят несмываемой краской номер трубы.

2.2.11 Сборка стыка кромок и сварка технологического шва.

После установки стыка трубной заготовки в верхнее положение происходит её фиксация. Трубная заготовка проталкивается во входную клеть, где происходит сварка кромок заготовки сварочным аппаратом. Технологические швы свариваются в среде углекислого газа одной дугой при помощи сварочного аппарата. В качестве сварочных материалов используется проволока марки Св-08Г2С.

2.2.12 Ремонт технологических швов.

Ремонту подлежат следующие дефекты: смещение шва; поры, цепочки; вздутые участки; трещины; прожоги; не сваренные участки.

Ремонт выполняется полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа или ручной электродуговой сваркой, либо зачисткой шлифмашинкой.

2.2.13 Сварка внутреннего рабочего шва.

После сварки технологических швов трубы поступают на станы сварки внутренних швов. Внутренние швы свариваются под флюсом трехи четырехдуговой сваркой. Трубы после сварки внутреннего шва поступают на установку для удаления флюсовой корки.

2.2.14 Сварка наружных швов.

Сварка наружного рабочего шва выполняется под флюсом трех-, четырехи пятидуговой сваркой.

2.2.15 Охлаждение зоны сварочного соединения.

После станов сварки наружных швов трубы поступают на транспортер для охлаждения сварного соединения. Одновременно на цепях транспортера может перемещаться, охлаждаясь при этом естественным путем, шесть труб.

2.2.16 Неразрушающий контроль сварного шва после сварки.

Каждая труба после охлаждения зоны сварного соединения в соответствии с картами контроля и испытаний подвергается:

— автоматизированному ультразвуковому контролю (АУЗК) продольных сварных швов труб;

— рентгенотелевизионному контролю (РТК) участков сварных швов труб, имеющих отметки автоматизированного ультразвукового контроля о наличии дефектов;

— ручному ультразвуковому контролю (РУЗК) участков сварных швов труб с отметками АУЗК, наличие дефектов на которых не подтверждено ТРК.

2.2.17 Плазменная обрезка концов труб.

На данном участке производится отрезка дефектных концевых участков трубных заготовок, включая технологические планки.

2.2.18 Калибрование труб.

Калибровка двухшовных и одношовных труб производится раздачей труб по всей длине гидромеханическим экспандером с целью обеспечения требуемой точности по наружному диаметру, величине овальности концов и прямолинейности труб.

2.2.19 Фрезерование валика усиления внутреннего шва на концах труб.

Снятие усиления внутреннего шва труб производится вращающейся наклонной фрезой на специальных станках, расположенных в шахматном порядке. После снятия усиления шва одного конца трубы происходит снятие усиления другого конца трубы на расстоянии 150 мм от торца трубы.

2.2.20 Предварительная механическая обработка торцов труб.

Участок предназначен для механической обработки торцов труб без образования фасок.

2.2.21 Гидравлическое испытание труб.

Испытание труб производится на гидростатическом испытательном прессе, обеспечивающем создание заданного уровня давления воды внутри трубы, и поддержания давления не менее 20 МПа, а также обстукивания труб в процессе испытания.

2.2.22 Неразрушающий контроль после гидроиспытаний.

Каждая труба после гидроиспытаний подвергается приемочному неразрушающему контролю, включающему в общем случае:

— автоматизированный ультразвуковой контроль (АУЗК) продольных сварных швов труб и основного металла концов труб;

— ручной ультразвуковой контроль (РУЗК) участков сварных швов труб с отметками АУЗК;

— ручной ультразвуковой контроль (РУЗКК) основного металла концов труб с отметками АУЗК;

— рентгенотелевизионный контроль концевых участков сварных швов и участков сварных швов с отметками РУЗК;

— магнитолюминесцентный контроль (МЛК) фаски.

2.2.23 Механическая обработка торцов труб.

Участок предназначен для механической обработки торцов труб с образованием фасок.

2.2.24 Окончательная приёмка труб.

Трубы поступают на площадку окончательной приёмки труб, где производится контроль требуемых значений параметров трубы. Контролер ОТК производит осмотр каждой трубы, замер овальности концов каждой трубы, разметку дефектных участков с указанием вида ремонта в соответствии с картами контроля и испытаний.

2.2.25 Маркировка труб.

Маркировка наносится вручную с помощью краскопульта по специальному трафарету на внутреннюю поверхность на расстоянии около 500 мм (для труб диаметром 530 мм около 300мм) от торца несмываемой краской.

2.2.26 Приёмка труб на склад и их складирование. Погрузка труб в вагоны электромостовыми трапами.

Технологическая схема производства труб большого диаметра на линии 1420 приведена в приложении А.

2.3 Конструкция пресса шаговой формовки.

Формовка основной части профиля трубных заготовок осуществляется на прессе шаговой формовки способом многопереходной гибки участков от подогнутых кромок к середине профиля одновременно по всей длине заготовок и обеспечивает получение трубных заготовок.

Пресс шаговой формовки имеет возможность работы по двум технологиям формовки путем многопереходной гибки участков профиля заготовки:

— способом гибки по пуансону заданного радиуса с помощью двух опорных колодок;

— способом свободного изгиба на универсальном инструменте, состоящем из узкого пуансона и двух опорных колодок.

Пресс шаговой формовки состоит из следующих узлов:

- транспортный рольганг;

- рама пресса;

- верхняя балка;

- нижняя балка;

- приемный рольганг;

- опрокидывающие столы;

- манипуляторы;

- тележка выталкивания;

- рабочий инструмент;

- сменные устройства.

Транспортный рольганг предназначен для подачи заготовок с подогнутыми продольными кромками шириной от 1457 до 4327 мм на приемный рольганг пресса.

Рама пресса предназначена для крепления гидравлического силового оборудования.

Верхняя балка предназначена для крепления приемного устройства, несущего рабочий инструмент пресса.

Нижняя балка предназначена для крепления опорных колодок.

Приемный рольганг предназначен для приема с транспортного рольганга заготовок длиной 8−13 м и центровки их по длине с точностью + 100 мм относительно рабочего инструмента пресса. Приемный рольганг выполнен подъемно-опускаемым и оборудован приводными роликами.

Опрокидывающиеся столы предназначены для улучшения условий подачи и поддержания заготовок при формовке:

наклона заготовки перед ее перемещением и установки заготовки в требуемое положение для формовки;

поддержания заготовки с двух сторон при выполнении операции гибки.

Опрокидывающиеся столы установлены с правой и левой стороны пресса и состоят из рам, на верхней части которых установлены холостые ролики для перемещения заготовки в поперечном направлении относительно продольной оси пресса. Рамы опираются на передние и задние приводные рычаги, которые оборудованы подъемными устройствами.

Угол максимального наклона столов составляет 6 градусов.

Манипуляторы предназначены для выполнения операций перемещения, установки и поддержания заготовок в процессе формовки. Они состоят из двух горизонтальных манипуляторов и одного вертикального манипулятора.

Горизонтальные манипуляторы обеспечивают поперечное перемещение заготовок и установку их в требуемое положение в конце каждого хода при шаговой подаче. Манипуляторы расположены с правой и с левой стороны пресса и выполнены в виде перемещающихся тележек, каждая из которых оборудована двумя упорами, установленными со стороны пресса;

Вертикальный манипулятор предназначен для улучшения условий подачи заготовок между операциями шаговой формовки и выполнен в виде подъемно-опускаемых опор, которые установлены между опорными колодками.

Тележка выталкивания предназначена для выдачи заготовок из пресса.

Рабочий инструмент предназначен для деформирования участков профиля заготовок. В его состав входят верхний и нижний рабочий инструмент.

Верхний инструмент включает:

- гибочный нож, предназначенный для формовки толщин стенок заготовок свыше 40 мм;

- рабочий инструмент — пуансон, предназначенный для формовки толщин стенок заготовок менее 40 мм (рисунок 1).

Рисунок 1 — Рабочий инструмент (пуансон) Нижний инструмент выполнен в виде двух опорных колодок, установленных на нижней балке пресса.

Пуансон и два ряда опорных колодок состоят из десяти отдельных секций.

Сменные устройства предназначены для перевалки рабочего инструмента при переходе на формовку заготовок труб другого типоразмера и состоят из трех сменных устройств:

сменное устройство подкладок;

сменное устройство формовочного ножа;

сменное устройство пуансонов.

2.4 Технологическая схема изгиба заготовки на ПШФ.

Заготовка с подогнутыми продольными кромками подается транспортным рольгангом к прессу на загрузочный подъемный приводной рольганг и центрируется по длине относительно рабочего инструмента.

Приемный рольганг опускается, и лист укладывается на наклоняющийся стол. По пластинам скольжения этого стола заготовка горизонтальным манипулятором перемещается в поперечном направлении до упора ее продольной кромки в другой манипулятор. При помощи горизонтальных манипуляторов заготовка устанавливается на первую позицию гибки. Формовочный нож с пуансоном опускается вниз до запрограммированной позиции и выполняет первую операцию гибки. При этом регистрируется, выдается на пульт оператора и в систему управления усилие формовки, а также величина рабочего хода.

После этого пуансон поднимается и возвращается в промежуточное положение, а заготовка приподнимается вертикальным манипулятором над опорными колодками. При помощи горизонтальных манипуляторов по наклонной поверхности подъемно-поворотного стола заготовка перемещается в поперечном направлении на величину шага подачи в пределах 150−400 мм. При этом вертикальный манипулятор опускается в исходное положение. Отформованный участок профиля поддерживается в требуемом наклонном положении с другой стороны вторым подъемно-поворотным столом и устанавливается манипуляторами для выполнения второй операции формовки. Затем выполняется гибка второго участка профиля заготовки. Этот процесс установки и формовки повторяется до тех пор, пока не будет изогнута первая половина профиля заготовки.

После окончания формовки одной половины профиля заготовки подъемно-поворотные столы опускаются в исходные положения.

Заготовка перемещается в поперечном направлении при помощи горизонтальных манипуляторов и устанавливается в рабочей зоне для формовки участка профиля, примыкающего к другой подогнутой кромке.

После этого процесс шаговой формовки второй половины профиля заготовки выполняется аналогично первому. Последний шаг гибки должен осуществляться точно по середине продольной оси заготовки.

После окончания последнего шага формовки трубной заготовки гибочный пуансон поднимается, подъемно-поворотные столы опускаются, а горизонтальные манипуляторы возвращаются в исходные положения.

Трубная заготовка приподнимается над опорными колодками подъемным рольгангом и выталкивается вдоль формовочного ножа в продольном направлении при помощи выталкивателя на выходной рольганг.

Контроль геометрических параметров О-образных заготовок производится оператором в начале смены, при настройке пресса, изменении класса (группы) прочности стали, периодически не реже трёх раз в смену.

2.5 Возможные дефекты.

Риска — дефект поверхности в виде канавки без выступа кромок с закругленным или плоским дном. Образуется от царапания поверхности металла транспортным или технологическим оборудованием.

Поперечные риски (рисунок 2) образуются:

— при поперечном перемещении листа на участках задачи листов в производство и приварки технологических планок,.

— при поперечном перемещении листа на ПШФ на участке формовки листов ТЭСА 1420,.

— при вращении трубы на поворотных роликах.

Рисунок 2 — Поперечные риски Продольные риски (рисунок 3) образуются:

— при продольном перемещении листа в случае отсутствия вращения транспортных валков,.

— при продольном перемещении трубы в потоке в случае отсутствия вращения транспортных рольгангов,.

— при продольном перемещении трубы в сборочно-сварочных станах.

По расстоянию между рисками (L), можно определить на каком оборудовании возник дефект.

Рисунок 3 — Продольные риски Задир — дефект поверхности в виде канавки с собранным на конце металлом.

Образуется от царапания поверхности металла транспортным или технологическим оборудованием.

Задиры на наружной поверхности трубы (рисунок 4) образуются при повреждении поверхности металла листа и труб:

— от роликовых и плоских проводок участка формовки, поддерживающих лист,.

— от налипшей окалины и инородных частиц на транспортном оборудовании;

— от налипшей окалины и инородных частиц на опорных бойках пресса окончательной формовки линии ТЭСА 1420;

— от налипшей окалины и инородных частиц на роликах сборочно-сварочных станов.

Рисунок 4 -Задиры на наружной поверхности трубы Задиры на внутренней поверхности трубы (рисунок 5) образуются при повреждении поверхности металла листа и труб — от налипшей окалины и инородных частиц на технологическом инструменте экспандера.

Рисунок 5 — Задиры на внутренней поверхности трубы Продир — нарушение целостности поверхностного слоя листа или трубы образованием углублений произвольной длины, геометрии и глубины; поверхность в области дефекта может быть светлой (с блеском вследствие удаления окисленного слоя) или покрытой ржавчиной.

Образуется от резкого трения проката и труб о детали транспортного или технологического оборудования.

Поперечные продиры (рисунок 6) образуются:

— при поперечном перемещении листа на участках задачи листов в производство и приварки технологических планок,.

— при поперечном перемещении листа на ПШФ на участке формовки листов ТЭСА 1420,.

— при вращении трубы на поворотных роликах.

По расстоянию между продирами (L), можно определить на каком оборудовании возник дефект.

Рисунок 6 — Поперечныепродиры Продольные продиры (рисунок 7) образуются:

— при продольном перемещении листа в случае отсутствия вращения транспортных валков,.

— при трении нижней поверхности листа об опорные бойки пресса во время формовки на линии ТЭСА 1420,.

— при продольном перемещении трубы в потоке в случае отсутствия вращения транспортных рольгангов,.

— при продольном перемещении трубы в сборочно-сварочных станах.

По расстоянию между продирами (L), можно определить на каком оборудовании возник дефект.

Рисунок 7 — Продольные продиры.

3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1 Способ подгибки кромок на прессе шаговой формовки.

Устройство для формовки трубной заготовки на прессе шаговой формовки (рисунок 8) содержит установленные на основании — 1 матричные опоры — 2 и расположенный в другой части штампа пуансон — 3.

Рисунок 8 — Поперечный разрез устройства для формовки заготовки Первоначально лист (с предварительно загнутыми кромками) 4 укладывается на матричные опоры 2, центрируется по длине относительно пуансона 3 и устанавливается на первую позицию гибки. Пуансон 3 опускается до запрограммированной позиции и производит первую операцию гибки.

Расстояние между матричными опорами относительно велико, поэтому производить операцию гибки кромок не возможно. Для этого необходимо между матричными опорами 2 установить секторную матрицу 4 с однорадиусной рабочей поверхностью (рисунок 9).

Рисунок 9 — Поперечный разрез данного устройства в рабочем положении Матричные опоры и секторная матрица могут иметь для регулировки подкладки или клинья 5. При подгибке кромки заготовка 6 занимает положение, показанное на рисунке 8 сплошной линией, а при гибке основной части — положение, показанное штриховой линией, без контакта с секторной матрицей. Радиус секторной матрицы выбирается таким, чтобы он был менее наименьшего требуемого для подгибки кромки на величину распружинивания заготовки. Края секторной матрицы делаются скругленными для исключения повреждения заготовки, когда та перемещается от секторной матрицы к матричным опорам.

Технологическая схема изгиба заготовки происходит следующим образом: первоначально заготовка 6 укладывается на секторную матрицу 4, центрируется по длине относительно пуансона 3 и устанавливается на первую позицию гибки.

При формовке кромки листа обжатие производится меньше, чем при формовке основной части, т.к. радиус кромки должен быть меньше радиуса основной части трубной заготовки.

Затем по мере продвижения заготовка выходит на матричные опоры 2 и устанавливается на вторую позицию гибки. Этот процесс и формовки повторяется до тех пор, пока не будет изогнута первая половина профиля заготовки.

После окончания формовки одной половины заготовки, она перемещается в поперечном направлении и устанавливается в рабочей зоне для формовки участка второй кромки. После этого процесс шаговой формовки второй половины профиля заготовки выполняется аналогично первому. Последний шаг гибки должен осуществляться точно по середине продольной оси заготовки.

Таким образом, данное устройство позволяет производить подгибку кромок и формовку основной части заготовки без перенастройки штампа.

3.2 Определение геометрических параметров изгиба одного шага формовки основной части трубной заготовки.

Расчет производится для типоразмера трубы: Ш1420Ч14 мм. Для формовки данного типа размера трубы используется рабочий инструмент — пуансон.

Исходные данные для расчетов взяты из технологической инструкции ТЭСК ТБД АО «ВМЗ» .

Формовка всей трубной заготовки производится поэтапно. Количество шагов принимается равным N=19 (рисунок 10).

Рисунок 10 — Распределение шагов при формовке всего профиля трубной заготовки Сначала первым шагом формуется левая кромка листа, далее за 8 шагов гибки формуется левая часть заготовки до среднего участка. После того, как заготовка переместится, десятым шагом происходит гибка второй кромки, затем аналогично формуется правая часть заготовки. Последним девятнадцатым шагом формуется средний участок.

Сначала производятся расчеты геометрических параметров для основной части листа. С помощью функции «что-если» программы «Microsoft Excel» определяется величина рабочего хода инструмента H и радиус гиба под нагрузкой R_г.

Исходные данные: Ширина кромки В_кр = 364 мм;

ширина основной части листа В_ц = 3644 мм;

радиус пуансона R_п = 425 мм;

Разбивка ширины листа B_ц на участки для формовки.

Длина одного участка равна:

(1).

Формовку производятся при обжатии за один шаг H = 50 мм.

За основу дальнейших расчетов принимается однорадиусная схема формовки. Радиус гиба принимается равным R_г = 630 мм.

Наружный радиус гиба равен:

(2).

Внутренний радиус гиба равен:

(3).

Определение распружинивания участка листа одного шага формовки после снятия нагрузки.

Момент изгиба с учётом упрочнения:

(4).

где у_т = 580 — предел текучести металла, МПа;

Е = 2· 10⁵ — модуль упругости первого рода, МПа;

П = 10 000 МПа — модуль упрочнения металла;

L = 12 000 мм — длина трубы.

Кривизна участка нагрузки определяется из формулы:

где J — момент инерции, м⁴.

(6).

Радиус кривизны при нагрузке равен:

(7).

Остаточная кривизна участка определяется из формулы:

(8).

Радиус остаточной кривизны равен:

(9).

Угол после распружинивания равен:

(10).

Получается, что радиус готовой трубы после снятия нагрузки равен R_т= 705 мм, угол одного сформованного участка после снятия нагрузки равен ц_т =17,42⁰.

3.3 Определение геометрических параметров изгиба кромки.

Формовка кромок производится при обжатии за один шаг H = 30 мм.

За основу дальнейших расчетов так же принимаем однорадиусную схему формовки. Радиус гиба принимается равным R_г = 520 мм.

Наружный радиус гиба кромки определяется по формуле (2):

Внутренний радиус гиба кромки определяется по формуле (3):

Определение распружинивания участка кромки после снятия нагрузки Момент изгиба с учётом упрочнения рассчитывается по формуле (4):

где у_т = 580 — предел текучести металла, МПа;

Е = 2· 10⁵ — модуль упругости первого рода, МПа;

П = 10 000 МПа — модуль упрочнения металла;

L = 12 000 мм — длина трубы.

Кривизна участка нагрузки определяется из формулы (5):

Радиус кривизны кромки при нагрузке рассчитываем по формуле (7):

Радиус остаточной кривизны кромки определяется по формуле (9):

Угол участка кромки после распружинивания вычисляется по формуле (10):

Получается, что радиус кромки готовой трубы после снятия нагрузки равен R_кр= 548 мм, угол кромки после снятия нагрузки равен ц_кр =38,1⁰.

С помощью программы «Компас 3D» строится профиль трубной заготовки по полученным геометрическим параметрам и определяется величина зазора между кромками (рисунок 11).

Рисунок 11 — Расположение крайних точек участков при формовке трубной заготовки по нейтральной линии Зазор между кромками составляет 100 мм, т. е. входит в допустимый диапазон 100−150 мм, установленный технологической инструкцией и другими нормируемыми документами.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

4.1 Мероприятия по технике безопасности на производстве.

Основным мероприятием по охране труда в трубной промышленности является профилактика травматизма, т. е. предупреждение несчастных случаев на производстве и улучшение условий труда работающих.

Мероприятия по технике безопасности:

Работающие должны быть обеспечены спецодеждой, СИЗ и средствами личной гигиены в соответствии с типовыми нормами выдачи спецодежды и СИЗ.

Запрещается:

— работать без спецодежды;

— работать на неисправном оборудовании;

— выполнять работы, не имеющие отношения к технологическому процессу;

— работать без проверки заземления оборудования;

— проводить профилактические и ремонтные работы без отключения оборудования от сети;

— вести работу без ограждений вращающихся и движущихся частей и механизмов;

— хранить и принимать пищу на рабочем месте;

— курить вне специально отведенных для курения мест;

— загромождать проходы;

— разрешать нахождение на участке посторонних лиц без сопровождения;

— проходить в не предназначенных для этого местах;

— лицам, не связанным с работой электромостового крана, находиться в зоне его работы;

— находиться между оборудованием на пути движения трубы;

— ходить по оборудованию;

— поправлять трубы руками на рольгангах;

— самовольно пускать и останавливать механизмы (кроме аварийных ситуаций);

— оставлять без наблюдения работающее оборудование.

Все работающие обязаны выполнять следующие правила:

— перед началом работы проверить исправность оборудования, защитных ограждений, блокировок, приспособлений, шлангов, трубопроводов, освещения, вентиляции, тросов, цепей;

— устранить захламленность на рабочем месте;

— осмотр, ремонт и чистку оборудования и механизмов производить только при полностью отключенном оборудовании;

— при настройке и ремонте оборудования пользоваться только исправным инструментом;

— все свои действия согласовывать с действиями других рабочих, работающих на линии;

— быть внимательными к сигналам, подаваемым машинистами электромостовых кранов;

— на рабочем месте поддерживать чистоту и порядок;

— работать только в положенной спецодежде и специальной обуви;

— курить только в специально отведенных местах;

— немедленно сообщать мастеру обо всех нарушениях правил охраны труда и обо всех замеченных неполадках и неисправностях, которые могут привести к несчастному случаю.

Эксплуатация установок (оборудования) обслуживающим персоналом должна осуществляться в соответствии с:

— общими правилами безопасности для предприятий и организаций металлургической промышленности;

— правилами безопасности в трубном производстве (ПБ 11−562);

— правилами безопасности в прокатном производстве (ПБ 11−519);

— правилами при эксплуатации электроустановок потребителей;

— правилами устройства электроустановок;

— правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей;

— правилами безопасности в газовом хозяйстве металлургических и коксохимических предприятий и производств (ПБ 11−401);

— общими правилами безопасности для металлургических и коксохимических предприятий и производств (ПБ 11−493);

— правилами пожарной безопасности для предприятий черной металлургии;

Местная и общая вентиляция должны обеспечивать содержание летучих токсических веществ в воздухе рабочей зоны в соответствии с требованиями.

5. ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА.

5.1 Капитальные затраты на проведение мероприятия.

Формула расчета капитальных затрат:

К=С_об+С_мон+С_тр+С_пн; (11).

где С_об — стоимость монтируемого оборудования;

С_мон — стоимость монтажа;

С_тр — стоимость транспортных расходов;

С_пн — стоимость пуско-наладочных работ.

Таблица 1 — Капитальные затраты на проведение мероприятия.

Стоимость монтажа включает в себя: зарплату монтажникам, материалы и ресурсы, расходуемые при монтаже, накладные расходы на монтаж. Стоимость монтажа составляет 10 — 15% от стоимости монтируемого оборудования.

С_мон=0,1* С_об.

(12).

С_мон=0,1*16 878= 1687,8.

Стоимость транспортных расходов составляет 4 — 6% от стоимости монтируемого оборудования:

С_тр.з=0,04* С_об(13).

С_тр.з=0,04*16 878=675,12.

Стоимость пуско-наладочных работ составляет 2% от стоимости монтируемого оборудования:

С_п-н=0,02* С_об (14) С_п-н=0,02*16 878=337,56.

К=16 878+1687,8+675,12+337,56=19 578,48.

Калькуляция себестоимости продукции до проведения мероприятия приведена в приложении Б.

5.2 Пересчет статей калькуляции.

Расчет годового объема производства после проведения мероприятия.

(15).

где ДV — изменение объема производства;

— объем производства после реализации мероприятия;

объем производства в базовой калькуляции;

G, (16).

где Gувеличение объема производства; Объем производства после реализации мероприятия рассчитывается по формуле (16).

678 816,75+203 645,02=882 461,77т/год.

Показатель увеличения объема производства.

(17).

n — показатель увеличения объема производства;

Изменение условно-постоянных статей.

; (18).

где — число из базовой калькуляции; - измененное числа после реконструкции; Вспомогательные материалы:

;

Расходы на оплату труда:

;

Единый социальный налог:

;

Взносы в ФСС:

;

Стоимость инвентаря и хоз. принадлежностей:

;

Содержание ОС:

;

Расходы по внутризаводскому перемещению:

;

Прочие расходы по цеху:

;

Общезаводские расходы:

;

Коммерческие расходы:

;

Калькуляция себестоимости продукции после проведения мероприятия приведена в приложении В.

5.3 Экономический эффект и срок окупаемости.

Срок окупаемости проекта:

(19).

где К — капитальные затраты;

— экономический эффект.

(20).

где С₁ — полная себестоимость до реализации мероприятия;

С₂ — полная себестоимость после реализации мероприятия;

V^год₂ — объем производства после реконструкции.

Экономический эффект определяется по формуле (20):

Срок окупаемости рассчитывается по формуле (19):

? 9,5 мес.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В данной работе рассмотрено устройство для формовки трубных заготовок многопереходной гибкой, которое содержит пуансон, укрепленный на перемещающейся траверсе, и матричные опоры на неподвижной станине. Так же устройство дополнительно снабжено секторной матрицей, расположенной между матричными опорами, которая позволяет совершать гибку не только основной части трубной заготовки, но и кромок.

В данной выпускной квалификационной работы проведены расчеты геометрических параметров кромки и основной части трубной заготовки с разными режимами обжатия. По этим расчетам построен профиль трубной заготовки, по которому можно сделать вывод, что полученный радиус заготовки и зазор между кромками находятся в пределах допустимого.

На основе полученных данных можно рассчитывать технические параметры процесса и моделировать режимы деформации и калибровки рабочего инструмента для других типоразмеров.

Также в работе рассчитаны капитальные затраты на проведение мероприятия которые составили 19 578 480 рублей, экономический эффект и срок окупаемости, который составил 9,6 месяцев.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1.Б. Б. Диомидов Н. В Литовиченко «Технология прокатного производства» 2011 г.

2.И.К Суворов «Обработка металлов давлением» 2010 г.

3.А.П Коликов, В. П. Романенко С. В Мусаев А. Д Шейх-Али В. В Фролочкин «Машины и агрегаты трубного производства» 2012 г.

4.А.Э Глейберг Ю. Ф Шевакин «Производство труб» 2010 г.

5.Каталог ВМЗ.

6.ТИ 153-ТР. ТС-41−2005.

7.ОАО «ВМЗ» КД 22−01−2009.

8.http:// ОАО ВМЗ /Производство/Трубное производство.

9. http://stroy-inv.narod.ru/Partners/vmz/foundry4.htm.

10. http://maintex.ru/news/20/.

11. http://engineeringsystems.ru/proektirovanie-metallurgicheskih-zavodov/truboelektrosvarochniy-ceh.php.

12. Федосов Н. М., Бринза В. Н., Астахов И. Г. Проектирование прокатных цехов. — М., Металлургия, 2013.

13. Ларионова И. А., Философова Т. Г. «Экономика и организация производства». Учебное пособие по дипломному проектированию. 2010.

14.Сергеев И. В., Веретенникова И. И. Экономика организаций (предприятий): учеб. / под ред. И. В. Сергеева.- 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2005.-560 с. ISBN 5−482−33−8.

15. Рымов В. А., Балухин П. И. и др. Совершенствование производства сварных труб. — М.: Металлургия, 2009.

16.Рымов В. А., Полухин П. И., Потапов И. Н. Совершенствование производства сварных труб. — М.: Металлургия, 2008.

17.Горфинкель В. Я. Экономика предприятия: Учебник для вузов /Под ред.проф. В. Я. Горфинкеля, проф. В. А. Швандара. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. — 670 с. ISBN 978−5-238−1 201−8.

18.Экономика предприятия: Учебник/Под ред. проф. О. И. Волкова и доц. О. В. Девяткина. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ИНФРА-М, 2007. — 601 с.

19.vsw.ru (финансовая отчетность).

20.Рожков И. М., Ларионова И. А. Пятецкая А.В. Экономика предприятия (с расширенным использованием финансовых моделей). — М. 2009.

21.Стрижко Л. С., Потоцкий Е. П. и др. Безопасность жизнедеятельности в металлургии — М.: Металлургия, 2010.

22.СНиП 2.09.04−87*. Санитарные нормы. — М.: Стройиздат, 2010.

23.ГОСТ 12.0.003−74*. Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. — Переизд. Сент. 1998 с изм. 1. — М.: Издательство стандартов, 2010.

Приложение А.

Приложение Б.

Базовая калькуляция себестоимости продукции Таблица Б.1 — Калькуляция себестоимости продукции до модернизации.

Приложение В.

Проектная калькуляция себестоимости продукции Таблица В.1- Калькуляция себестоимости продукции после модернизации.