CC BY
158
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2015 ISSN 2410-6070 "ТРАНСБАРЬЕР" показали [3], что они обладают достаточной звукоизоляцией во всех октавных полосах частот, превышающий эффект снижения экраном уровней звукового давления не менее, чем на 6 дБА. Индекс изоляции воздушного шума составляет 37 дБА. Достигнутые звукопоглощающие и звукоизолирующие свойства панелей экрана обеспечат высокую эффективность их применения в качестве защиты от шума транспортных средств.
Шумопоглощающие панели применяются в конструкциях шумозащитных экранов. Она состоит из 2-х профилированных деталей: внешней панели, имеющей два ребра жесткости и перфорированную поверхность, и задней панели, также имеющую два ребра жесткости. С торцов устанавливаются боковые крышки. Между внешней и задней панелями, образующими короб, устанавливается шумопоглощающей элемент из минеральной или стекловаты, кашированной стеклохолстом. Свойства шумопоглощающего экрана:
• высокая способность к шумопоглощению;
• пожаро-взрывобезопасность;
• устойчивость к агрессивной среде;
• легкий монтаж и демонтаж при ремонте;
• легкомоющаяся поверхность.
Срок службы экранов из алюминиевого проката - 25 лет, из оцинкованной стали - 20 лет [3]. По результатам исследований можно заметить, что при планировке и застройке п. Пангоды не были соблюдены требования по защите жилой зоны поселения от шума железнодорожного полотна на 100 м, но удается уменьшить шумовое воздействие до нормативных показателей. Еще необходима установка вдоль железной дороги шумозащитного экрана. Только комплекс мероприятий позволил снизить шумовое воздействие на жилую зону п. Пангоды.
Список использованной литературы:
1. Куклин Д.А. Оценка и снижение шума железнодорожного транспорта// XXVII сессия Российского акустического общества, посвященная памяти ученых-акустиков ФГУП «Крыловский государственный научный центр» //А. В. Смольякова и В. И. Попкова СПб. 18.04.2014. - 20 с.
2. Официальный сайт администрации Надымского района [Электронный источник]. Режим доступа к сайту: http://nadymregюn.ru/[Дата обращения: 12.11.2015]
3. Официальный сайт производственно-инжиниринговой компании ООО "ТРАНСБАРЬЕР" [Электронный источник]. Режим доступа к сайту: http://www.transbarier.ru/[Дата обращения: 12.11.2015]
4. Санитарные нормы: СН 2.2.4/2.1.8.562-96 . Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. - 15 с.
5. Свод правил: СП 51.13330.2011. Защита от шума: нормативно-технический материал. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003. - М.: [б.и.], 2003. - 60 с.
6. Строительные нормы и правила: СНиП 23-03-2003. Защита от шума: нормативно-технический материал. - М.: [б.и.], 2003. - 74 с.
© Ковязин В. Ф., Глушкова Н. А., 2015 год.
УДК 621.753.5
М.С. Коновалов
Магистрант 1 года обучения направления «МиТОМД» ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», г. Ижевск, Российская Федерация
О ВЫБОРЕ МАТЕРИАЛА, КОНСТРУКЦИИ И СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПРАВОК ДЛЯ ПРОШИВКИ ЗАГОТОВОК ИЗ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ СТАЛЕЙ
Аннотация
В работе представлен анализ существующих методов повышения стойкости оправок станов поперечно-
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2015 ISSN 2410-6070
винтовой прокатки для прошивки заготовок из коррозионно-стойких сталей. Предложены параметры, обеспечение которых позволит изготовить прошивные оправки с повышенной стойкостью (не менее 15 проходов при длине прошиваемой заготовки не более 1500 мм) при их низкой себестоимости (не превышающей четырнадцатикратной средней себестоимости оправки из конструкционной легированной стали).
Ключевые слова
Оправка, прошивка, повышение стойкости, поперечно-винтовая прокатка, коррозионно-стойкие стали
В настоящее время производство бесшовных горячекатаных труб по средствам прошивки потенциально является самым экономически выгодным способом производства труб из сплошных заготовок коррозионно-стойких сталей. В первую очередь это связано с тем, что производство трубной заготовки (передельной трубы) для дальнейшего передела не требует таких дорогостоящих операций как расточка и обточка, и, как следствие, отсутствуют повышенные потери ценного металла в виде стружки. Кроме того, бесшовные горячекатаные трубы отличаются от своих расточных аналогов повышенными значениями механических свойств.
При изготовлении бесшовных труб самой ответственной и технически сложной операцией является прошивание исходной сплошной заготовки [1, с. 135; 2, с. 545], так как дефекты трубной заготовки невозможно устранить при дальнейшей обработке полученной передельной трубы давлением, что приводит к браку готовой трубы.
Основным инструментом для получения трубной заготовки является прошивная оправка, которая и определяет качество передельной трубы [1, с. 135; 2, с. 545, 553; 3, с. 1]. Прошивная оправка работает в сложных эксплуатационных условиях (циклическое изменение температуры от 20 до 1100 °С при циклическом воздействии давления прошиваемого металла заготовки (в момент прошивки давление на оправку возрастает до 170 МПа), когда скорость данной заготовки относительно оправки в среднем составляет 1 м/с) [1, с. 135; 4, с. 23 - 29]. При этом, при прошивке коррозионно-стойких сталей внутреннее охлаждение оправок водой неэффективно и даже вредно из-за образования плен и закатов [1, с. 136; 5, с. 75 - 76; 6, с. 16 - 19]. В связи с этим стойкость оправок из конструкционных легированных марок сталей после проведения дополнительной процедуры металлизации при прошивке цельных заготовок из коррозионно-стойких и высоколегированных сталей в среднем составляет один проход [1, с. 135; 2, с. 512 - 521], что существенно увеличивает себестоимость готовых труб.
Таким образом, актуальной проблемой современной трубной промышленности является повышение стойкости прошивных оправок. Для преодоления этой проблемы необходимо решить следующие задачи:
- получить оптимальное сочетание таких характеристик материала оправок как коэффициент теплопроводности, объемная теплоемкость, температура плавления (значения всех перечисленных характеристик необходимо получить максимальными, в сочетании должны быть более высокими, чем у существующих аналогов);
- получить повышенные значения жаропрочности и ударной вязкости материала оправок (по возможности более высокие, чем у существующих оправок);
- обеспечить минимальную площадь соприкосновения оправок с металлом прошиваемой заготовки;
- обеспечить получение на поверхности оправок прочного, износостойкого оксидного или иного защитного слоя.
В настоящее время для прошивки заготовок из коррозионно-стойких сталей на станах поперечно-винтовой прокатки в основном используют оправки как из конструкционных легированных марок сталей, например, 20ХН4ФА, 25ХН3А, 35ХН2Ф, 40Г2Ф, 40ХСМФ; так и из молибденовых сплавов, например, марок TZM и TZC. Реже оправки производят из жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основах, например, марок ЭИ-437Б и ЭП131. Кроме того, используются оправки с керамическим покрытием, например, оправки типа PQSC [7, с. 1 - 34]; также используются оправки с наплавленными или присоединенными иными способами носками [1, с. 135 - 138].
Наиболее стойкими и дорогими являются оправки из молибденовых сплавов и с керамическим покрытием, но при их дороговизне (себестоимость оправки в среднем выше себестоимости оправки из
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2015 2410-6070
конструкционной легированной стали в 50 раз), данные типы оправок при прошивке цельных заготовок из коррозионно-стойких сталей зачастую не выдерживают более двадцати проходов. Существующие оправки с наплавленными или присоединенными иными способами носками, зачастую сравнимы по стойкости с оправками из конструкционных легированных марок сталей (1 - 5 проходов) при существенно более высокой их стоимости (себестоимость оправки в среднем выше себестоимости оправки из конструкционной легированной стали в 4 раза).
Для прошивки заготовок из коррозионно-стойких сталей используются только оправки, прошедшие специальную обработку (металлизация, оксидирование и т.д.). Например, известен способ, представленный в патенте RU 2446024 C2 [3, с. 1], по которому оправка предварительно подвергается дробеструйной обработке, после чего на ее поверхность производится электродуговое напыление пленки, состоящей из оксидов и железа. Также по патенту ^ 6202463 В1 [8, с. 1] известны оправки с покрытиями из SiC, AhOз, ZrO2, SiзN4, а по патенту ^ 5031434 А [9, с. 1] имеются сведения об оправке для прокатки бесшовных труб, которая имеет профилированную поверхность основного тела с нанесенным на него затем отдельно покрытием. Недостатком описанных вше способов повышения стойкости оправок является то, что подготовленная шероховатая поверхность зачастую не обеспечивает достаточного сцепления покрытия с телом оправки, получающиеся покрытия склонны к растрескиванию, что приводит к отслоению нанесенного защитного покрытия под действием термических и (или) механических напряжений. При этом высокая трудоемкость нанесения подобных покрытий обусловливает высокую стоимость данных типов прошивных оправок.
Существующие оправки с наплавленными или присоединенными иными способами носками, известные, например, по патентам ^ 4466265 А [10, с. 1], CN 102284777 А [11, с. 1], зачастую сравнимы по стойкости с оправками из конструкционных легированных марок сталей, так как возникающие напряжения в месте соединения материалов оправки и перегрев менее стойкой части приводят к ее разрушению.
Существует способ изготовления инструмента для горячей деформации ^и 2508173 С1 [12, с. 1]), в котором инструмент имеет основное тело инструмента, по меньшей мере в одной рабочей зоне снабженное покрытием; улучшение соединения покрытия с основным телом инструмента обеспечивается за счет того, что на основном теле инструмента выполняют профилирование поверхности (стадия а) способа) и на профилированную поверхность наносят покрытие (стадия Ь)); профилированная поверхность имеет множество возвышений и углублений, создаваемых мехобработкой, в частности обточки; после стадии а) с помощью термохимического способа обработки из части материала основного тела вдоль структурированной поверхности сначала создают первичный защитный слой из преобразованного материала и на преобразованный таким образом первичный слой материала наносят наружный защитный слой, заполняющий оставшиеся между возвышениями выемки. Недостатком данного способа является то, что процесс термохимической обработки сложен и дорогостоящ, при этом выбранное произвольное стальное тело инструмента под действием термомеханических нагрузок при прошивке заготовок из коррозионно-стойких сталей может быть подвергнуто деформационному воздействию, превышающему предел текучести используемой стали оправки, что, в свою очередь, приводит к растрескиванию и разрушению защитного покрытия. Кроме того, по патенту DE 102014000461 А1 [13, с. 1] известен способ повышения стойкости оправок прошивного стана за счет нанесения на профилированную поверхность защитного керамического материала с пористостью от 16 до 40 %, что позволяет предотвратить распространение трещин в нанесенном слое. Недостатком данного способа является высокая сложность его выполнения.
Таким образом, для обеспечения стабильной повышенной стойкости прошивных оправок (не менее 15 проходов при длине прошиваемой заготовки не более 1500 мм) при их низкой себестоимости (не превышающей четырнадцатикратной средней себестоимости оправки из конструкционной легированной стали) целесообразно:
- в качестве материала-основы оправки использовать сталь, содержащую до 0,2 мас. % углерода, до 9 мас. % марганца, до 0,015 мас. % серы, до 0,015 мас. % фосфора, от 20 мас. % хрома, от 15 мас. % никеля, до 0,7 мас. % циркония, до 1,6 мас. % ниобия, до 0,09 мас. % азота, до 0,2 мас. % церия и до 0,08 мас. % кальция, что обеспечит температуру плавления металла выше 1400 °С (расчет по [14, с. 33]); сочетание таких параметров как коэффициент теплопроводности, объемная теплоемкость, предел прочности и ударная
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2015 ISSN 2410-6070
вязкость лучше, чем у сплавов на кобальтовой основе при более низкой себестоимости; возможность образования прочного окисного слоя на поверхности оправки (будет защищать тело оправки от перегрева до температур, когда предел текучести оправки становится ниже напряжений, действующих на оправку, а также будет предотвращать налипание металла прошиваемой заготовки на оправку);
- осуществлять направленную кристаллизацию расплава и проведение горячей пластической деформации, что позволит получить поперечное направление макроволокон сплава на кончике оправки к оси прилагаемой рабочей нагрузки, что обеспечит повышенные значения жаропрочности и ударной вязкости в рабочем направлении;
- обеспечивать форму оправки в виде последовательно соединенных усеченных конусов от укороченного цилиндрического носка с заоваленной кромкой (схема: укороченный цилиндрический носок -три усеченных конуса с последовательно возрастающей площадью поперечного сечения в направлении от носка - обратный усеченный конус), что обеспечит минимальную площадь соприкосновения оправки с металлом прошиваемой заготовки, что приведет к пониженному разогреву и износу оправки;
- проводить профилирование поверхности основы оправки, что позволит осуществить прочное сцепление образующейся оксидной или иной защитной пленки с телом оправки, что приведет к повышению жаропрочности и износостойкости оправки;
- проводить термическую (термохимическую) обработку, обеспечивающую формирование упрочняющих дисперсных фаз и образование стойкой оксидной или иной защитной пленки на поверхности основы оправки, что приведет к повышению жаропрочности и износостойкости оправки.
Список использованной литературы:
1. Сазоненко И.О., Земцов В.А., Юрчак А.Н. К вопросу повышения стойкости оправок прошивных станов //Литье и металлургия 4(68), 2012. С. 135 - 138.
2. Данилов Ф.А., Глейберг А.З., Балакин В.Г. / Горячая прокатка и прессование труб. Издание третье, переработанное и дополненное. - М.: Металлургия, 1972. 576 с.
3. Патент RU 2446024 С2, кл. В21В25/00, кл. С23С4/04, кл. С23С4/02, 2008 г. Прошивная и прокатная оправка, способ восстановления этой прошивной и прокатной оправки и технологическая линия для восстановления этой прошивной и прокатной оправки.
4. Вавилкин Н.М., Бухмиров В.В. / Прошивная оправка. - М.: МИСиС, 2000.
5. Шапиро И.А., Хавкин Г.О., Бородский В.М. Повышение эффективности оправок прошивных станов // Сталь, 2009. №9. С. 75 - 76.
6. Романцев Б.А., Матыко О.К., Гончарук А.В. и др. Повышение износостойкости оправок прошивного стана // Изв. вузов. Черная металлургия, 2008. №11. С. 16 - 19.
7. Kazim Serin, Hans Joachim Pehle Improved service life of hot forming tools in seamless tube plants // Stahl und eisen 134 (2014) Nr. 11.
8. Патент US 6202463 B1, кл. В21В19/10, кл. В21В25/00, кл. В21В19/04, 2001 г. Plug and mandrel bar for seamless steel pipe rolling operation for manufacturing seamless steel pipe.
9. Патент US 5031434 А, кл. В21В25/00, 1991 г. Plug for manufacturing seamless steel pipe.
10. Патент US 4466265 A, кл. B22D19/06, 1984 г. Compound tool for hot-working.
11. Патент CN 102284777 A, кл. B23K10/02, кл. B23K37/00, 2011 г. Seamless Steel puncher head surfacing intensive methods.
12. Патент RU 2508173 C1, кл. В21В25/00, 2011 г. Способ изготовления инструмента для горячей деформации.
13. Патент DE 102014000461 A1, кл. В21В25/00, 2015 г. Innenwerkzeug fur die Herstellung nahtloser Stahlrohre.
14. Конищев Б.П., Конищев К.Б. Расчет теплофизических коэффициентов сталей по их химическому составу и температурной зависимости теплофизических свойств цветных металлов // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева №59(102), 2013. С. 31 - 36.
© Коновалов М.С., 2015
