способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%
Классы МПК: | B21B23/00 Способы прокатки труб, не отнесенные к какой-либо одной из групп 17/00 |
Автор(ы): | Сафьянов А.В. (RU), Борисов В.П. (RU), Фёдоров А.А. (RU), Чикалов С.Г. (RU), Тазетдинов В.И. (RU), Вольберг И.И. (RU), Лапин Л.И. (RU), Романцов И.А. (RU), Ненахов С.В. (RU), Головинов В.А. (RU), Хамедзянов М.Р. (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-09-01 публикация патента:
20.02.2005 |
Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, и может быть использовано при теплом профилировании механически обработанных бесшовных горячекатаных передельных труб стали с содержанием бора 1,3-1,8%. Способ включает прокатку труб, порезку их на краты, механическую обработку кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную обработку, ультразвуковой контроль (УЗК), сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера “под ключ”, контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб, отличающийся тем, что механическую обработку (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную обработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трех кратной длины, величину которой определяют из выражения Lтр=(2-3)L кр.+Lпер.+Lо+Lк.o. , где Lкр. - длина шестигранной заготовки (трубы), мм; Lпер. - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, мм; Lo - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, мм; Lк.о. - длина концевой обрези, мм, а порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези - после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей. Изобретение обеспечивает возможность осуществления нового технологического процесса производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, снижение доли технологических отходов при переделе цилиндрических труб в шестигранные заготовки, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка, снижение количества испытаний шестигранных труб и снижение стоимости конечной продукции - шестигранных труб их стали ЧС 82. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий прокатку труб, порезку их на краты, механическую обработку кратов на станках со следящей системой-обточку и расточку, обезжиривание, индукционную обработку, ультразвуковой контроль (УЗК), сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера “под ключ”, контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб, отличающийся тем, что механическую обработку-обточку и расточку, обезжиривание, индукционную обработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трех кратной длины, величину которой определяют из выражения
Lтр=(2-3)L кр+Lпер+Lо+Lк.o,
где Lкp - длина шестигранной заготовки-трубы, мм;
Lпер - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, мм;
Lo - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, мм;
Lк.о - длина концевой обрези, мм,
а порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези - после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания производят из переходной зоны от круга к шестиграннику со стороны, примыкающей к шестигранному профилю.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% (ЧС 82), и может быть использовано при теплом профилировании механически обработанных (обточенных и расточенных) бесшовных горячекатаных передельных труб.
В трубном производстве известен способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, предусматривающий выплавку стали вакуумно-дуговым (ВД) способом в слитки диаметром 460 мм с последующей ковкой их в прутки (заготовки) диаметром 225-230 мм и механической обработкой (обточкой) на размер 215×1850-1950 мм, нагрев до температуры пластичности, прокатку на ТПА-350 с автоматическим станом труб размером 288×11×6000±100 мм при температуре 850-950°С (Отчет по НИР "Освоение технологии производства горячекатаных труб большого диаметра из стали ЧС 82 в условиях ТПА-350 "ЮТЗ", Днепропетровск, 1988 г.), поставку передельных труб на ОАО "ЧТПЗ", приемку, механическую обработку труб-кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера "под ключ", контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб.
Недостатком данного способа являются межгосударственные перевозки (Челябинск - Никополь - Челябинск), трудоемкая операция ковки слитков диаметром 460 мм в прутки (заготовки) диаметром 225-230 мм с последующей механической обработкой (обточкой) и порезкой на размер 215×1850-1950 мм, большой расходный коэффициент металла при переделе слиток - шестигранная заготовка, равный 6,53 и, как следствие, высокая стоимость передельных труб и готовой продукции (шестигранных заготовок).
Наиболее близким техническим решением является способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий отливку слитков ЭШП размером 460×1600-1750 мм (ОАО "Мечел" г. Челябинск), сверление центрального отверстия диаметром 100 мм в слитках ЭШП (ОАО "ЧТПЗ"), прокатку труб размером 290×12×11500-12500 мм на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами, порезку на краты (пополам), механическую обработку кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера "под ключ", контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб (А.В.Сафьянов, А.А.Федоров, В.П.Борисов и др. Разработка и освоение новой технологии производства шестигранных чехловых труб из низколегированной нейтронопоглощающей безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%. Труды четвертого конгресса прокатчиков, Магнитогорск, 16-19 октября 2001 г., Москва, 2002, стр. 44-47).
Известный способ имеет следующие недостатки. На механическую обработку (обточку и расточку) задаются трубы-краты размером 5750-6250 мм, из которых получают шестигранные заготовки размером 257±2×6+1,75/-1,0×4330±50 мм, а остальная длина труб 1370-1870 мм идет в технологические отходы (темплет для изготовления образцов для механических испытаний, концевая обрезь и переходная часть от цилиндрической трубы к шестигранному профилю с отверстием для тянущей цепи). Из слитка размером 460×1600-1750 мм на пилигримовом стане можно прокатать одну трубу размером 290×12×23000-25000 мм или две трубы размером 290×12×11500-12500 мм, из которых получают четыре крата размером 4330±50 мм, т.е. в технологические отходы уходит от 24 до 30% дорогостоящей стали, что в свою очередь приводит к повышению стоимости шестигранных чехловых труб. Основным видом дефектов при профилировании однократных труб является отклонение по геометрическим размером шестигранных труб в начале профилирования, т.е. в начальной стадии на длине крата от 0,5 до 1,5 м, что приводит к увеличению расходного коэффициента. Общий расходный коэффициент при производстве шестигранных труб по данной технологии (слиток ЭШП - шестигранная заготовка) составляет 4,35, что значительно ниже, чем по кооперации Челябинск-Никополь-Челябинск.
Целью предложенного способа является освоение нового технологического процесса производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, снижение доли технологических отходов при переделе цилиндрических труб в шестигранные заготовки, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка, снижение количества испытаний металла шестигранных труб (в два-три раза), а следовательно снижение стоимости конечной продукции - шестигранных труб из стали ЧС 82.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающим прокатку труб, порезку их на краты, механическую обработку кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера "под ключ", контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб, механическую обработку (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трехкратной длины, величину которой определяют из выражения
Lтр.=(2-3)Lкр.+Lпep.+L o+Lк.o.,
где Lкp. - длина шестигранной заготовки (трубы), мм;
Lпep. - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, мм;
Lo - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, мм;
Lк.o. - длина концевой обрели, мм;
порезку труб на мерные длины, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей, а отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания производят из переходной зоны от круга к шестиграннику со стороны, примыкающей к шестигранному профилю.
Сущность способа заключается в том, что на механическую обработку (обточку и расточку) и последующие операции задаются цилиндрические трубы размером 290×12×L тр.. Длину труб определяют по формуле Lтр. =(2-3)Lкp.+Lпep.+Lo+Lк.o. в зависимости от габаритов станков со следящей системой для обточки и расточки, а отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания производят из переходной зоны от круга к шестиграннику, со стороны, примыкающей к шестигранному профилю.
Механическая обработка (обточка и расточка) и последующие операции производства шестигранных труб двойной длины позволили снизить вес слитка ЭШП на 15%, снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка с 4,35 до 3,881, в перспективе со снижением высоты слитков ЭШП до 1500 мм, снизить расходный коэффициент металла до 3,600, а следовательно, снизить стоимость шестигранных труб.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% отличается тем, что механическую обработку (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трехкратной длины, величину которой определяют из выражения
Lтр. =(2-3)Lкр.+Lпep.+Lo+L к.o.,
где Lкp. - длина шестигранной заготовки (трубы), 4280-4380 мм;
Lпep. - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, 600-650 мм;
L o - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, 150 мм;
L к.o. - длина концевой обрели, 150-200 мм;
порезку труб на мерные длины, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей, а отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания производят из переходной зоны от круга к шестиграннику со стороны, примыкающей к шестигранному профилю. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".
Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".
Способ опробован и будет внедрен в цехе №5 после модернизации станка со следящей системой для обточки и расточки труб размером 290×12×9800-10300 мм на трубы размером 284±2×6+1,75/-1,0×9800-10300 мм с последующим профилированием их в шестигранные трубы "под ключ" размером 257±2×6+1,75/-1,0×4330±50 мм.
В производство было задано 20 слитков ЭШП стали марки ЧС 82 поставки завода ОАО "Мечел". Десять слитков размером 460×100×1700-1750 мм были прокатаны на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами в трубы размером 290×12×23500-24200 мм, которые были порезаны пилой на трубы длиной 11750-12100 мм и отправлены в цех №5. В цехе №5 трубы были порезаны на трубы-краты длиной 5850-6050 мм и заданы в производство для изготовления шестигранных труб по существующей технологии. Из существующих слитков на складе было выбрано 10 слитков размером 460×100×1600-1625 мм (слитки короче 1600 мм ОАО "Мечел" на данный момент заводу не поставлял). Из данных слитков были прокатаны трубы размером 290×12×22000-22300 мм, которые были порезаны на двухкратные длины в соответствии с формулой (Lтр. =2Lкp.+Lпep.+Lo+Lк.o. =2×4380+650+150+200=9760 мм или 10000 мм. Десять труб-кратов было порезано длиной 9500 мм, а 10 труб-кратов длиной 10000 мм. Данные по качественньм показателям, расходному коэффициенту металла при производстве шестигранных труб по существующему и предлагаемому способам приведены в таблице. Из таблицы видно, что механические свойства металла труб, отобранного из спрофилированной годной трубы, и металла труб, отобранного из переходной зоны, со стороны, примыкающей к шестигранному профилю, находятся на одном уровне. Расходный коэффициент металла при производстве шестигранных труб по существующему способу составил 4,272, а по предлагаемому 3,881, который при использовании слитков размером 460×100×1500+100 мм можно довести до 3,600. Из 40 кратов, изготовленных и спрофилированных по существующей технологии, один забракован по допускаемому отклонению "под ключ" 257±2 мм со стороны начала профилирования, т.е. со стороны тянущей цепи.
Таким образом, по результатам производства шестигранных труб по существующему и предлагаемому способам видно, что расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка по предлагаемому способу сократился на 391 кг, данное снижение можно довести до 650-660 кг при использовании слитков ЭШП высотой 1500+100 мм. Одновременно снижена трудоемкость изготовления образцов и их испытания в 2-3 раза, т.к. по существующему способу отбор темплетов производился от каждой шестигранной трубы, а предлагаемому способу - от каждых двух-трех труб-кратов.
Использование предлагаемого способа производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% позволит значительно снизить расход металла за счет снижения технологических отходов, снижения брака по профилированию, снизить трудоемкость проведения механических испытаний в 2-3 раза, а следовательно снизить стоимость товарных шестигранных труб.
Класс B21B23/00 Способы прокатки труб, не отнесенные к какой-либо одной из групп 17/00