Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и предпосылки к исследованию и освоению процессов горячей и холодной деформации теплообменных труб 7
1.1 Общие сведения о материалах для теплообменных труб 7
1.2 Условия эксплуатации теплообменных труб, основные требования к их свойствам и предпосылки к освоению производства труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1иМНЖМцЗО-1-1 10
1.3 Возможности применения пластометрических исследований для моделирования механических свойств труб, выпускаемых в промышленных условиях 16
1.4 Обзор исследований по математическому моделированию процесса прессования 24
1.5 Выводы и задачи исследования 31
2 Определение механических свойств медно-никелевых сплавов с помощью пластометрии их образцов в горячем и холодном состоянии 34
2.1 Методика проведения лабораторных исследований по пластометрии 34
2.2 Результаты испытаний сплава МНЖМцЮ 1-1 42
2.3 Результаты испытаний сплава МНЖМцЗО-1-1 51
3 Теоретические и экспериментальные исследования процесса прессования труб из медно-никелевых сплавов 57
3.1 Моделирование радиального течения в углу контейнера и пресс-шайбы 57
3.2 Расчёт основных параметров радиального течения под пресс-шайбой
3.3 Экспериментальные исследования процесса прессования труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1 в промышленных условиях 70
4 Промышленное освоение производства труб для теплообменников из сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1 84
4.1 Выбор общей схемы технологического процесса 84
4.2 Внедрение процесса прессования труб из медно-никелевых сплавов на гидропрессе усилием 3150 т и перечень работ по повышению стойкости прессового инструмента 88
4.3 Выбор оптимальных режимов процесса холодной прокатки трубной заготовки из медно-никелевых сплавов на стане ХПТ 3-75 90
4.4 Освоение бухтового волочения теплообменных труб из медно-никелевых сплавов 95
Заключение 101
Литература 103
Приложение 1. Технологические карты «Производство труб из медно-никелевых сплавов МНЖМцІ 0-1-1 иМНЖМц30-1-1» 109
Приложение 2. Расчет экономической эффективности от внедрения в производство работ по созданию технологии производства труб для теплообменных аппаратов из медно-никелевых сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1 113
Приложение 3. Акт внедрения результатов НИР на ОАО «Кольчугинский завод по обработке цветных металлов им. С.Орджоникидзе». 116
- Условия эксплуатации теплообменных труб, основные требования к их свойствам и предпосылки к освоению производства труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1иМНЖМцЗО-1-1
- Результаты испытаний сплава МНЖМцЮ
- Расчёт основных параметров радиального течения под пресс-шайбой
- Внедрение процесса прессования труб из медно-никелевых сплавов на гидропрессе усилием 3150 т и перечень работ по повышению стойкости прессового инструмента
Введение к работе
Теплообменные трубы относятся к наиболее массовому виду металлопродукции, спрос на которую определяет развитие таких отраслей как электроэнергетика (тепловые и атомные электростанции), теплоэнергетика, судостроение, нефтехимическая промышленность, холодильная техника, опреснение морской воды. Соответственно, для заводов по обработке цветных металлов главным направлением в современных условиях стало изыскание и интенсивное развитие конкурентоспособных видов продукции на базе научно-обоснованных технологий. Спектр материалов, используемых для изготовления теплообменных труб, довольно широк: от меди, латуней и бронз до титановых сплавов. Особенное место в этом ряду занимают медно-никелевые сплавы МНЖМцЮ-1-1 иМНЖМцЗО-1-1.
Данные сплавы по сравнению с латунями и бронзами более устойчивы к коррозии под напряжением, позволяют повысить скорость циркуляции морской воды, обладают достаточно высокой химической инертностью и вместе с тем они весьма технологичны при обработке давлением (не так, например, как титан).
Технологический процесс производства теплообменных труб, в отличие от производства труб общего назначения, должен обеспечивать и гарантировать повышенные строго регламентированные требования к структуре, механическим свойствам и качеству поверхности. В этих условиях весьма актуальным представляется задача создания технологического процесса, совмещающего высокие технические требования к выпускаемой продукции с общей мировой тенденцией снижения себестоимости производства.
Со своей стороны процесс получения качественных теплообменных труб путем холодного деформирования прокаткой и волочением на конечном этапе не может исключить промежуточный процесс прессования труб из литой заготовки.
В этой связи при создании высокоэффективного технологического процесса теплообменных труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1 ставилась задача исследования и обработки процессов прессования на гидравлическом прессе усилием 3150 т, прокатки на стане ХПТ 3-75 и бухтового волочения на барабанном стане ВСТ 1-1500.
Наименее исследованным звеном в этой технологической цепи является процесс прессования на горизонтальном гидравлическом прессе. С одной стороны, получаемая путем прессования трубная заготовка должна иметь большой вес для более эффективной дальнейшей обработки, с другой стороны, ограничение усилия прессования, высокий предел текучести данных сплавов и, соответственно высокая температура прессования, вызывающая эффект сильного захолаживания слитка в прессовом контейнере, накладывают ограничения па массу прессуемой заготовки.
Целью настоящей работы является исследование теоретическими и экспериментальными методами собственно процесса горячего прессования труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1, пластометрические испытания реологических характеристик этих сплавов в лабораторных условиях, оптимизация процесса прессования на базе полученных новых результатов исследований, внедрение процесса промышленного передела прессовых труб, а также практическое освоение заключительных этапов холодной обработки давлением методами прокатки и волочения.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, а также содержит список используемой литературы.
В первой главе излагается состояние вопроса и предпосылки к исследованию процесса прессования теплообменных труб из сплавов МНЖМцІО-1-1 и МНЖМцЗО-1-1.
На основе приведенного обзора опубликованных работ делаются выводы по главе, формулируются основные задачи и цели диссертационной работы.
Во второй главе описана методика проведения лабораторных исследований реологических характеристик сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1 на основе пластометрических испытаний образцов на автоматизированной пластометрической установке конструкции НИИПМаш - МИСиС и приведены результаты этих исследований.
В третьей главе рассматриваются теоретические и экспериментальные исследования характера течения металла при горячем прессовании. В качестве математической модели, описывающей макрореологию процесса прессования использовано решение уравнений Навье-Стокса для затопленной радиально-
щелевой вязкой струи; экспериментальная часть исследования особенностей течения сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1 выполнена в промышленных условиях с помощью метода координатных сеток. По результатам численных и экспериментальных исследований разработана методика оптимизации технологии горячего прессования труб.
Четвертая глава посвящена описанию результатов промышленного освоения технологии производства труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1, включая их прессование, холодную прокатку и волочение.
Новым в работе является получение с помощью пластометра реологических характеристик сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМцЗО-1-1. Также впервые детально исследована область течения металла под пресс-шайбой при прессовании труб, экспериментально на координатных сетках уточнены параметры этого течения и предложена методика оптимизации процесса горячего прессования труб на основе полученных результатов исследования. Освоена в промышленных условиях технология прессования труб на горизонтальном гидропрессе без применения скальпирования и обточки слитков.
Условия эксплуатации теплообменных труб, основные требования к их свойствам и предпосылки к освоению производства труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1иМНЖМцЗО-1-1
В результате анализа многочисленных публикаций [1-9] сформулированы следующие требования, которым должны отвечать материалы трубчатых систем теплообменников: стойкость против коррозии в турбулентном потоке и эрозии в проточной воде; сопротивление точечной коррозии в стоячей воде, коррозионная стойкость со стороны охлаждаемого (нагреваемого) продукта, например, аммиачного конденсата; стойкость против коррозии под напряжением в морской воде; способность к горячей и холодной деформации, обеспечивающей возможность получения труб с регламентированными требованиями к качеству; удовлетворительная прочность и пластичность; хорошая теплопроводность; стойкость против биообрастания; гальваническая совместимость с материалами трубных досок и водяных камер.
Медь и медные сплавы обладают уникальной совокупностью перечисленных свойств и продолжают занимать лидирующее положение в качестве материала теплообменника. По инициативе энергетиков на отечественных заводах ОЦМ было освоено производство труб из простой (Л68), оловянистой и алюминиевой латуней, легированных мышьяком (0,025-0,08%). Как показали результаты эксплуатации, применение мышьяковистых латуней позволило практически предотвратить процесс обесцинкования, вызываемый повышенным содержанием сульфатов, повышенным или пониженным значением рН, малыми скоростями течения воды, наличием рыхлых отложений; повышенной температурой. Однако уже на стадии освоения производства и применения труб было отмечено, что при введении мышьяка в латуни резко возрастают их чувствительность и склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением к коррозионному растрескиванию при вибрации и нагрузках.
Вызвано это было тем, что из-за отклонений в технологии производства, недостаточного контроля качества, нарушений условий транспортировки хранения труб на электростанции поступали трубы с не полностью снятыми остаточными напряжениями, а при монтаже и подготовке труб к эксплуатации имели место отклонения в технологии, недопустимые для труб из мышьяковистых латуней. Указанная ситуация усугубилась на конденсаторах тех электростанций, где был введен процесс «амминирования». На этих конденсаторах резко возросло количество случаев разрушения труб из-за коррозионного растрескивания при вибрациях и нагрузках.
По указанным причинам в 70-е годы на предприятиях энергетической промышленности, а затем и других отраслей отказались от применения труб из мышьяковистых латуней, а в 80-е годы прекратили их производство на отечественных заводах ОЦМ. Исключением явились лишь предприятия нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности и предприятия но опреснению морской воды. Эти производства успешно используют трубы из латуни ЛАМш77-2-0,05, выпускаемые ОАО «Кольчугцветмет». Что касается отечественных предприятий энергетического комплекса, в конденсаторах ТЭС и АЭС взамен латунных труб многие годы применяют трубы из сплава МНЖ5-1 с весьма ограниченным сроком эксплуатации в ряде случаев значительно уступающие трубам из специальных марок лату ней.Практическое исключение из производства сплава CuNi5FelMn и широкое применение труб из сплава CuNilOFelMn за рубежом могут быть объяснены их довольно высокими антикоррозионными, эксплуатационными и технологическими свойствами. Иллюстрацией этому могут служить результаты [7] длительных испытаний образцов сплавов системы Cu-Ni (рис. 2 и рис. 3), показавших, что скорость коррозии сплава медь-никель 95-5 почти в два раза выше скорости коррозии сплава 90-10.
Результаты тройных сплавов меди с никелем и алюминием, а также некоторых известных медных сплавов на струевую коррозию Уместно остановиться на общепризнанных концепциях оценки коррозионной стойкости медно-никелевых сплавов. На рис.4 представлены влияние никеля на потерю массы медно-никелевых сплавов в естественной морской воде (скорость потока 0,5-0,9 м/с, время испытаний 497 суток) [8J и максимальное сопротивление коррозии, которое достигается при содержании никеля 50-60%.
Однако, как показали многочисленные исследования, с увеличением содержания никеля повышается склонность медно-никелевых сплавов к питтинговой коррозии. В этом отношении общепризнано, .что сплав с 10% никеля ведет себя лучше, чем сплав с 30% никеля, а оба сплава имеют более высокое сопротивление ко всем видам коррозии, чем сплав CuNi5FelMn.
Многолетний отечественный опыт эксплуатации теплообменных труб позволяет сделать вывод о недостаточной коррозионной стойкости и долговечности теплообменных труб сплава МНЖ5-1, особенно в условиях работы теплообменных аппаратов на морской воде, сильно загрязненной речной и в системе судовых трубопроводов. Сравнительно быстрое разрушение труб из сплава МНЖ5-1 происходит в виде свищей, особенно при превышении скорости циркуляции 2 м/с [9].
Исследуя мировой опыт применения труб в теплообменных системах (рис.5), можно прийти к выводу, что использование теплообменных труб из сплава МНЖ5-1 взамен сплава МНЖМцЮ-1-1 в отечественной промышленности следует считать технически абсурдным и экономически неоправданным. Таким образом, из-за невостребованности отечественной промышленностью до последнего времени не была разработана технология и отсутствовал промышленный выпуск теплообменных труб из сплавов МНЖМцІ 0-1-1 и МНЖМц30-1-1.
В то же время мировой рынок теплообменных труб из медно-никелевых сплавов в последние годы характеризуется постоянно растущим спросом. Анализ действующего на ОАО «Кольчугцветмет» состава оборудования и многолетний опыт производства теплообменных труб показали потенциальные технические возможности и реальные условия для создания современного технологического процесса производства таких труб с техническими требованиями и на условиях поставки, определенных целым рядом зарубежных фирм.
Результаты испытаний сплава МНЖМцЮ
Образцы сплава МНЖМцЮ-1-1 диаметром рабочей части d0= 6 мм и длиной 10= 18 мм (lo/do = 3) вырезались из горячепрессованных прутковых заготовок диаметром 17 мм (начальная температура прессования 940...960С при вытяжке 13,8). Химический состав исследуемого сплава МНЖМцЮ-1-1 был следующий: Си - 88,0%; Ni - 9,8%; Fe - 1,4%; Mn - 0,6%; Р - 0,02%; Zn - 0,2%; Pb -0,008%.
На рис. 9 приведены кривые течения данного сплава в диапазоне Тисп = 800 - 1000 С и скоростях деформации є= 0,1 - 2,5 с"1, что соответствует условиям горячего прессования на горизонтальном гидравлическом прессе 3150 т. Очевидно, что в этих условиях сплав отличается значительным деформационным упрочнением ("горячим наклепом"), особенно в интервале Тисп = 800...900 С. Наиболее ярко "горячий наклеп" проявляется в начальной стадии кривых as - є, даже в диапазоне Тисп= 950 - 1000 С. В условиях развитого "горячего наклепа" деформация происходит по всем системам, что обеспечивает высокое значение коэффициента упрочнения Куп за счет множественного скольжения и взаимодействия пересекающихся дислокаций. Образуя дополнительные препятствия и барьеры на пути движения дислокаций, растет их плотность. В металле интенсивно развивается ячеистая дислокационная структура, наблюдаются короткие полосы скольжения и образования плоских скоплений дислокаций.
Ячеистая структура формируется в виде групп разориентированных на малые углы областей (ячеек) с небольшой концентрацией дислокаций, окруженных дислокационными сетками (стенками ячеек). Размер ячеек слабо зависит от начального размера зерна и с увеличением степени деформации уменьшается до некоторого предельного значения. Кроме того, в ячеистой структуре наблюдаются искажения кристаллической решетки на границе ячеек, зависимые от угла разориентации.
Повышение температуры способствует формированию более равномерной ячеистой структуры с достаточно высокой (3-4) разориентацией. Горячая деформация Т 0,6...0,7 Тщ, сопровождается не только интенсивной перестройкой всей дислокационной структуры металла и повышением ее устойчивости, но и миграцией границ зерен и субзерен, связанной с развитием в металле разупрочняющих процессов.
Происходит реакция между дислокациями противоположных знаков с взаимным их уничтожением и уменьшением поля внутренних напряжений. Снижение Куп с ростом є связывают также с тем, что часть возникших в результате "горячего наклепа" дислокаций исчезает за счет поперечного скольжения винтовых дислокаций и переползания краевых. Эти дислокации как бы "обтекают" препятствия, переходя в другие плоскости поперечного скольжения. Такое термически активируемое скольжение на этой стадии (є= 0,4...0,6) и обеспечивает снижение коэффициента деформационного упрочнения с переходом кривых as - є в область параболического упрочнения. В металле происходит релаксация напряжений, группировка дислокаций в объемах ячейки, возможно появление грубых деформационных полос, состоящих из близкорасположенных линий скольжения.
Показатель упрочнения "п" (18) является одной из важнейших реологических характеристик металлов и сплавов и меняется в широких пределах отп 0,02доп 0,7. Дальнейшее повышение степени деформации (є 0,6) приводит к еще большему снижению коэффициента деформационного упрочнения.
Основной вклад в процесс динамического разупрочнения металлов и сплавов в условиях горячей деформации вносят динамический возврат и динамическая (метадинамическая) рекристаллизация. У сплава МНЖМц 10-1-1 начиная с Тиск=950 С во всем скоростном диапазоне испытаний кривые оу є явно стремятся выйти на стадию установившегося течения cs = ауст.
При этом сохраняется равноосность и постоянство размеров субзерен и углов разориентировки между ними. С повышением температуры деформации размер субзерен увеличивается, толщина стенок и плотность дислокаций внутри субзерен уменьшается. Структура металла постепенно переходит в динамически равновесную полигонизированную структуру с равноосными субзернами и сравнительно невысокой плотностью дислокаций. Переход к равноосной форме и неизменному размеру субзерен на установившейся стадии связывается с непрерывной миграцией субграниц в ходе деформации или непрерывным разрушением старых и созданием новых субграниц (процесс реполигонизации).
Поскольку для сплава МНЖМцЮ-1-1 в условиях горячей деформации характерно проявление достаточно сильного "горячего наклепа" (см. рис.9), то с ростом температуры в металле возможно прохождение и динамической рекристаллизации, особенно при низких скоростях нагружения (є = 0,1 ...0,5 с 1).
В медно-никелевых сплавах процесс динамической рекристаллизации развивается в наибольшей степени обычно за счет увеличения числа новых зерен в условиях их затрудненного роста. По мере развития деформации происходит постепенное исчерпывание "центров зародышеобразования", расположенных на границах исходных зерен. Наблюдается образование новых зерен в оставшихся объемах исходных зерен, примыкающих к уже рекристаллизованным объемам.
В условиях такого непрерывно-последовательного протекания динамической рекристаллизации в медно-никелевых сплавах происходит постепенное уменьшение среднего размера и степени плоскостной ориентации зерен в области больших деформаций.
При этом наличие максимума значений as на кривых течения вовсе не является обязательным признаком протекания в металле динамической рекристаллизации. Для медно-никелевых сплавов вообще характерно длительное по времени и величине с проявление "горячего наклепа". Поэтому тонкая структура этих сплавов неоднородна - еще сохраняется структура "горячего наклепа", ячеистая полигонизованная структура и структура динамической рекристаллизации с изменением среднего размера зерна. Необходимо также отметить аномальное влияние скорости деформации е на уровень кривых течения сплава МНЖМцІО-1-l в исследованном скоростном диапазоне. Как видно из рис.10 во всем температурном интервале испытаний кривые течения as - є при є = 2,5 с"1 проходят ниже, чем при с = 0,1 с"1 и с = 0,5 с"1. Из этого можно сделать вывод, что повышение скорости деформации до 2,5 с 1 позволит не только сократить время прессования, но и заметно снизить требуемое усилие.
Расчёт основных параметров радиального течения под пресс-шайбой
Для экспериментальных исследований в промышленных условиях были изготовлены слитки с координатной сеткой по соответствующей методике. Подбирали пять пар слитков одинаковой длины под контейнер 306 мм. Длина слитков составляла 480-490 мм. Далее каждая пара слитков была профрезерована до половины диаметра и на одну из половин заостренным резцом наносилась координатная сетка с шагом 8 мм (для получения симметричной картины продольные линии сетки следует наносить, начиная от осевой). Для последующего скрепления половины слитков на осевой линии на расстоянии 50 мм от торцов слитков просверливали отверстия диаметром 7 мм. Затем отверстия раззенковывали на 2-3 мм и подготавливали соединительные стержни длиной 1ст= Дел + 4 мм. Перед сборкой на одну из половин слитков наносили равномерный слой густой смазки, состоящей из смеси графита и машинного масла, и затем части заготовок склепывались. Торцы и боковые поверхности полученных заготовок тщательно протирали ветошью и обезжиривали растворителем.
При прессовании исследовали стадию распрессовки, установившееся течение и стадию завершения прессования. Полученные координатные сетки приведены на рис.28 а,б,в,г,д. На этих же рисунках построены осевые линии затопленной радиально-щелевой струи. Причем на стадии распрессовки осевую линию на основном участке легко построить через максимальные прогибы продольных линий сетки, а на стадии установления течения и стадии завершения прессования по наиболее острым углам ячеек сетки. Как следует из приведенных картин течения, наклон оси струи и соответственно ее ширина на основном участке существенно возрастают по мере снижения температуры нагрева слитков.
Также установлено (рис. 32 и рис. 33), что при прессовании труб игла воспринимает дополнительную нагрузку в области пресс-шайбы и сдерживает более раннее по сравнению с процессом прессования прутков развитие центральной пресс-утяжины, но вместе с тем обрывность игл происходит именно в локальной зоне под пресс-шайбой на расстоянии 0,5 Дк от её плоскости, что было впервые предсказано расчётным путём.
На Кольчугинском заводе ОЦМ методом прессования обрабатывают большое количество сплавов. Обзор существующих технологических карт позволяет их разделить на две основные группы: I группа - это медь и её модификации (М0,М1,М2,М0б,М1Ф и т.д.), латунь Л63. В технологических картах для этой группы на предусмотрена выломка ЦПУ. II группа - это свинцовистые латуни, бронзы, медно-никелевые сплавы и др. Здесь, как правило, требуются операции УЗК и выломки ЦПУ.
В этой связи в цеховых условиях были проведены выломки и измерения длины пресс-утяжины в зависимости от температуры нагрева слитков и геометрии заготовки для контейнеров Дк= 255 мм и Дк = 306 мм при прессовании труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1 и МНЖМц30-1-1.
Было установлено, что снижение относительной длины LomH = Ьсл/Дк до значений LomH =1,5 позволяет существенно снизить длину пресс-утяжины, а при LOOTH=1,0-1,1 пресс-утяжина при нагреве слитков до 900-920С в изделии не образуется. Напротив, прессование более длинных слитков при прочих равных условиях дает постепенное увеличение длины пресс-утяжины. Данные результаты были сведены в одну эмпирическую зависимость, позволяющую дать рекомендации цеховым технологам по оптимизации процесса прессования труб из сплавов МНЖМцЮ-1-1 иМНЖМц30-1-1. 7ҐІСХН
Как уже отмечалось, кроме природы ресурса пластичности Res самого прессуемого сплава на степень неоднородности деформации под пресс-шайбой (коэффициент неоднородности деформации К неодн деф) и соответственно величину центральной пресс-утяжины влияют два основных фактора: геометрический (отношение длины к диаметру слитка) и температурный (степень захолаживания металла вследствие большой разницы нагрева слитка и контейнера).
Внедрение процесса прессования труб из медно-никелевых сплавов на гидропрессе усилием 3150 т и перечень работ по повышению стойкости прессового инструмента
При отработке технологии в условиях промышленного производства был проведен ряд экспериментов, позволяющих определить режимы горячей и холодной деформации труб. Для отливки слитков использовали установки полунепрерывного литья, состоящие из трехфазной одноканальной печи ИЛК1,6 и миксера ИЛКМ-2. При отработке технологии плавки были определены оптимальная последовательность введения шихтовых материалов, температура плавки, время выдержки перед разливкой и температура разливки. Также были подобраны составы флюсов, обеспечивающие минимальные потери металла при плавке и литье. В процессе исследования установлены влияние температуры и скорости литья, режима охлаждения на макроструктуру, однородность и плотность слитков, качество их поверхности.
На основании аналитических расчетов напряжений на пресс-шайбе и игле, выполненных по известным моделям, разработанным в МИСиС, а также анализа данных по температурно-силовым режимам опытного прессования и результатам испытаний механических свойств сплава при различных температурах нагрева были разработаны два пробных маршрута прессования трубной заготовки размером 250x400 мм 98x6 мм и 250x450 98x6,5 мм. Это обеспечило получение заготовки под последующую заготовительную прокатку массой не менее 115 кг.
Для облегчения темиературно-силовых условий процесса прессования было опробовано применение смазки контейнера. В отечественной практике при прессовании сплавов на основе меди нашли широкое применение графитосодержащие смазки в сочетании с гудроном и тяжелыми минеральными маслами. Помимо вредных газовыделений, использование таких составов требует специальных операций по удалению с поверхности труб остатков графита, содержание которого регламентируется стандартом EN1057. Перспективными заменителями этих смазок могут служить так называемые бездымные патентованные смазки (например, французской фирмы «Condat») и их отечественные аналоги. Как известно, эффективность технологии горячего прессования тяжелых цветных металлов и сплавов зависит также и от стойкости прессового инструмента, расход и качество которого напрямую влияют на себестоимость и качество продукции. В этой связи были проведены следующие работы по повышению стойкости инструмента при прессовании труб из медно-никелевых сплавов. 1.Уменьшение толщины пресс-шайб с 95 до 40 мм повысило стойкость пресс-шайб с 4-5 до 30 и более прессований за счет снижения трения и заклинивания пресс-рубашки. 2.Применение повторной закалки рабочих втулок контейнера из стали марки 38ХНЗМФА перед реставрацией на плавкой порошковой проволокой повысило стойкость втулок с 800 до 2500 прессований. 3.Использование радиальных матриц вместо конических повысило стойкость матриц в 1.5-2 раза. С учетом опыта ф. Wolverine радиус матриц увеличен с 28 до 39мм. 4.Смонтирована подводка воды для внутреннего охлаждения игл. 5.Изготовление игл диаметром 76-86мм из стали марки ЗХЗМЗФ вместо38ХНЗМФА повысило качество внутренней поверхности труб из-за снижения износа поверхности игл. 6.Изготовление радиальных матриц из стали марки ЗХ2В8Ф вместо ЗХЗМЗФ увеличило стойкость новых матриц с 7 до 12-16 прессований. 7.Прессование труб с применением комплекта из 7 пресс-шайб вместо 5 и изготовленных из стали марки ЗХЗМЗФ вместо ДИ-22 увеличило стойкость пресс-шайб с 9-16 до 30 и более прессований. Пресс-шайбы в накопительном желобе охлаждаются сжатым воздухом. 8.Предложено производить повторную закалку прессовых матриц после разупрочнения и снижения стойкости. 4.3 Выбор оптимальных режимов процесса холодной прокатки трубной заготовки из медно-никелевых сплавов на стане ХПТ 3-75
Наличие на ОАО «Кольчугцветмет» трехниточного прокатного стана ХПТ 3-75 фирмы «Монбар», совмещенного с индукционными печами для отжига холоднокатаных труб, дает возможность с одной стороны пускать в прокатку толстостенную прессованную трубную заготовку, например, 98x80x9 мм с массой более 240 кг и более, а с другой стороны - перейти после прокатки и отжига на бухтовое волочение на стане ВСТ 1-1500, выгодно используя именно большой вес заготовки.
Указанный стан фирмы «Монбар», на наш взгляд, обладает преимуществами по сравнению с отечественными станами ХПТ: - отсутствие деформации металла во время обратного хода клети за счет разведения валков при помощи специального клинового устройства; - использование кольцевых калибров, позволяющих по сравнению с калибрами полудисками значительно увеличить длину ручья; применение оправок с криволинейной вогнутой образующей, позволяющей увеличить длину очага деформации.
Для последующего бухтового волочения труб из сплавов МНЖМц 10-1-1 и МНЖМцЗ 0-1-1 необходимо было выбрать оптимальный маршрут прокатки толстостенной трубной заготовки и исследовать энергосиловые параметры процесса с подбором оптимального состава технологической смазки.
Конструктивные и технологические особенности стана ХПТ 3-75 наиболее полно и выгодно используются, если при расчетах ручья калибра и образующей оправки применять методику, разработанную профессором Ф.С. Сейдалиевым. В основу данной методики заложено заданное распределение усилия на валки стана по длине очага деформации. При этом методика позволяет учесть прочностные свойства деформируемого металла и их изменение в зависимости от степени холодной деформации, допустимого усилия на валки стана и предельные значения дробности деформации, требований точности размеров прокатанных труб и другие факторы.
В рамках настоящей работы был испытан и внедрен процесс прокатки труб из медно-никелевых сплавов на технологическом инструменте, рассчитанном по методике Ф.С. Сейдалиева для медных труб.
Основными технологическими параметрами процесса холодной прокатки труб на станах пилигримового типа является суммарная вытяжка (us), подача (га) за двойной ход, число двойных ходов рабочей кассеты в минуту (п) и угол поворота заготовки и трубы. Важной технологической характеристикой является также линейное смещение за двойной ход, равное произведению величины подачи на коэффициент вытяжки (т Цх). В отечественной практике этот параметр, наряду с коэффициентом дробности деформации, служит для выбора допустимой величины подачи при заданной вытяжке.
