способ производства горячекатаных передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами
Классы МПК: | B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб |
Автор(ы): | Сафьянов Анатолий Васильевич (RU), Вольберг Исаак Иосифович (RU), Лапин Леонид Игнатьевич (RU), Ненахов Сергей Васильевич (RU), Романцов Игорь Александрович (RU), Дановский Николай Григорьевич (RU), Головинов Валерий Александрович (RU), Климов Николай Петрович (RU), Матюшин Александр Юрьевич (RU), Гриценко Павел Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-07-14 публикация патента:
27.06.2006 |
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства горячекатаных по ГОСТ 9940 и передельных труб большого и среднего диаметров из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов, и может быть использовано при производстве их на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Способ включает обточку слитков ЭШП и кованых заготовок, сверловку центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку с последующей раскаткой в стане косой прокатки в гильзы и прокатку гильз на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы с уменьшенной пилигримовой головкой и относительно толстой стенкой с использованием для докатки пилигримовых головок подкладных углеродистых колец, при этом первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане косой прокатки производят донным концом вперед, а вторую прошивку-раскатку - усадочным концом вперед, прокатку труб на пилигримовом стане производят из гильз с отношением D/S=6,5-8,0 с вытяжкой 4,5, а затравку на пилигримовом стане ведут с величиной подачи, равной 0,4-0,6 величины подачи установившегося процесса прокатки, на длине трубы, равной пути отката подающего аппарата, а обкатку-докатку пилигримовой головки - на концевом участке гильзы 200-300 мм до начала обкатки подкладного углеродистого кольца, с величиной подачи 1,1-1,3. Изобретение обеспечивает производство качественных горячекатаных передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных агрегатах с пилигримовыми станами, снижает расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - горячекатаная труба, повышает производительность пилигримового стана за счет исключения дополнительного подогрева кривых гильз, а следовательно, снижает стоимость труб по ГОСТ 9940 и передельных труб под ХПТ по ГОСТ 9941. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Способ производства горячекатаных передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий обточку слитков ЭШП и кованых заготовок, сверловку центрального отверстия диаметром (100±5) мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку с последующей раскаткой в стане косой прокатки в гильзы и прокатку гильз на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы с уменьшенной пилигримовой головкой и относительно толстой стенкой с использованием для докатки пилигримовых головок подкладных углеродистых колец, при этом первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане косой прокатки производят донным концом вперед, а вторую прошивку-раскатку усадочным концом вперед.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб на пилигримовом стане производят из гильз с отношением диаметра к толщине стенки D/S=6,5-8,0 с вытяжкой 4,5.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что затравку на пилигримовом стане ведут с величиной подачи, равной 0,4-0,6 величины подачи установившегося процесса прокатки, на длине трубы, равной пути отката подающего аппарата, а обкатку-докатку пилигримовой головки на концевом участке гильзы 200-300 мм до начала обкатки подкладного углеродистого кольца с величиной подачи 1,1-1,3.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства горячекатаных по ГОСТ 9940 и передельных труб большого и среднего диаметров из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов, и может быть использовано при производстве их на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.
В практике трубного производства известен способ изготовления передельных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из сталей марок 08Х18Н12Т, 08Х10Н20Т2, включающий нагрев полых (центробежнолитых) заготовок и их прокатку на пилигримовом стане (ТИ 158-Тр.ТБ1-63-98. "Изготовление бесшовных горячекатаных труб из стали марки 08Х18Н12Т для химического машиностроения по ТУ14-3-743-78". ТИ 158 Тр.ТБ1-6-94. "Изготовление труб из стали марок 08Х10Н20Т2 и 08Х10Н16Т2 для выдвижных систем по ТУ 14-3-1564-88").
Недостатком указанного способа является использование полой центробежнолитой заготовки низкого качества ввиду отсутствия технологии прошивки на станах поперечно-винтовой прокатки заготовок диаметром более 500 мм с высоким содержанием Cr и Ni, а также из-за малой мощности привода прошивного стана.
При прошивке заготовок диаметром более 500 мм из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов из-за повышенных деформаций под воздействием растягивающих напряжений возникают трещины и разрывы на гильзах, что приводит к браку и не дает возможности дальнейшего их передела, а также из-за повышенных нагрузок при прошивке к остановке двигателя прошивного стана и прекращению процесса.
В трубопрокатном производстве известен способ прокатки передельных труб на установках с пилигримовыми станами из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов типа 20Х25Н25ТЮ-Ш размером 325×40 мм для изготовления водоохлаждаемых печных роликов размером 295×22×2750 мм и жаростойких труб размером 325×12 по ГОСТ мм из стали марки 06ХН28 МДТ (ЭИ-943), включающий сверловку и расточку слитков размером 460×1600 мм на диаметр 275 и 325 +5/-0 мм, нагрев их до температуры пластичности, прокатку в пилигримовом стане в трубы размером 325×40 и 325×25 мм с последующей обточкой и расточкой на трубы с заданными геометрическими размерами (Протокол №1031 согласования условий поставки труб из сталей марок 20Х25Н25ТЮ-Ш и 06ХН28МДТ от 14.12.2000г. и письмо-указание на опытно-промышленные прокатки передельных труб размером 325×40 и 335×25 мм).
Недостатком данного способа является использование расточенных слитков-гильз с внутренним диаметром больше диаметра дорна на 25-35 мм, т.к. при меньшем зазоре на внутренней поверхности труб образуются дефекты в виде рванин, затяжки дорен, даже с повышенной конусностью, а это, в свою очередь, приводит к повышенному расходу дорогостоящего металла.
Наиболее близким техническим решением является способ производства труб из труднодеформируемых марок стали (Патент №2175899, Кл. 7 В 21 В 21/00), включающий посад заготовок из труднодеформируемых марок стали и сплавов диаметром 380-500 мм в нагревательные печи, выдержку при температуре 500-550°С в течение 70-95 минут в зависимости от диаметра, после чего нагрев до температуры 1120-1140°С со скоростью 1,4-1,5 град./мин, прошивку заготовок (слитков ЭШП) в гильзы размер в размер по диаметру при скорости вращения рабочих валков 25-40 об./мин на оправке диаметром, обеспечивающим редуцирование на пилигримовом стане не менее 25 мм.
Недостатком данного способа является невозможность прошивки на станах косой прокатки гильз из труднодеформируемых марок стали и сплавов на оправке более 250 мм, т.к. из-за повышенных нагрузок двигатель прошивного стана останавливается (отключается). Из гильз размером 460×265 мм, прошитых на оправке диаметром 250 мм, можно прокатать трубы диаметром 273 мм с минимальной толщиной стенки 16-17 мм, а трубы диаметром 325 мм только со стенкой более 40 мм, т.к. процесс прокатки на пилигримовом стане должен производиться на дорнах не более 239/240 мм. Процесс производства труб диаметром более 325 мм (377-500) мм по данному способу невозможен.
Задачей предложенного способа производства горячекатаных передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из заготовок и слитков ЭШП является получение качественных труб по ГОСТ 9940, передельных труб диаметром до 500 мм, повышение производительности станов и снижение расходного коэффициента металла при переделе заготовка (слиток ЭШП) - труба по ГОСТ 9940, слиток ЭШП - передельная труба под ХПТ для изготовления труб по ГОСТ 9941 или под механическую обработку (обточку и расточку) по техническим условиям.
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства горячекатаных передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых 3 марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающем обточку слитков ЭШП и кованых заготовок, сверление центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку с последующей раскатной в стане косой прокатки в гильзы и прокатку гильз на пилигримовом стане в горячекатаные передельные трубы с уменьшенной пилигримовой головкой и относительно толстой стенкой с использованием для докатки пилигримовых головок подкладных углеродистых колец, первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане косой прокатки производят донным концом вперед, а вторую прошивку-раскатку - усадочным концом вперед, прокатку труб на пилигримовом стане производят из гильз с отношением диаметра к толщине стенки D/S=6,5-8,0 с вытяжкой 4,5, а затравку на пилигримовом стане ведут с величиной подачи, равной 0,4-0,6 величины подачи установившегося процесса прокатки, на длине трубы, равной пути отката подающего аппарата, а обкатку-докатку пилигримовой головки на концевом участке гильзы 200-300 мм, до начала обкатки подкладного углеродистого кольца, с величиной подачи 1,1-1,3.
Сущность способа заключается в том, что с целью снижения кривизны передних концов гильз после раскатки, а следовательно, исключения повторных нагревов и повышенной разностенности передельных труб на пилигримовом стане, первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане косой прокатки производят донным концом вперед, а вторую прошивку-раскатку - усадочным концом вперед, т.к. скручивание при раскатке в противоположную сторону приведет к снижению кривизны, а не к увеличению, как при существующем способе, с целью снижения нагрузки на привод и валки пилигримового стана прокатку труб производят из гильз с отношением диаметра к толщине стенки D/S=6,5-8,0 с вытяжкой 4,5, а для исключения поломок предохранительных болтов, шпинделей и снижения затяжек дорнов затравку на пилигримовом стане ведут с величиной подачи, равной 0, 4-0,6 величины подачи установившегося процесса прокатки, на длине трубы, равной пути отката подающего аппарата, а обкатку-докатку пилигримовой головки на концевом участке гильзы 200-300 мм, до начала обкатки подкладного углеродистого кольца, с величиной подачи 1,1-1,3.
Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ производства горячекатаных передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами отличается тем, что первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане косой прокатки производят донным концом вперед, а вторую прошивку-раскатку усадочным концом вперед, прокатку труб на пилигримовом стане производят из гильз с отношением диаметра к толщине стенки D/S=6,5-8,0 с вытяжкой 4,5, а затравку на пилигримовом стане ведут с величиной подачи, равной 0,4-0,6 величины подачи установившегося процесса прокатки, на длине трубы, равной пути отката подающего аппарата, а обкатку-докатку пилигримовой головки на концевом участке гильзы 200-300 мм, до начала обкатки подкладного углеродистого кольца, с величиной подачи 1,1-1,3.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень".
Сравнение заявляемого решения (способа) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентноспособности "изобретательский уровень".
Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ" при прокатке передельных труб размером 426×26 мм из стали марки 12Х18Н10Т и 483×29 мм из стали марки 10Х17Н13М2Т.
Сравнительные данные по прошивке слитков ЭШП и прокатке горячекатаных передельных труб из труднодеформируемых марок сталей 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т на ТПА 8-16" ОАО "ЧТПЗ" с пилигримовыми станами по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице. Из таблицы видно, что в производство было задано 10 слитков ЭШП размером 490×12×1600 мм стали марки 08Х18Н12Т и 10 слитков стали марки 10Х17Н13М2Т размером 585×120×1600 мм. По пять слитков каждой марки стали были прокатаны по существующей технологии в передельные трубы размером 426×26 и 483×29 мм, а по пять слитков в трубы данного размера по предлагаемой технологии. Прокатка труб размером 426×26 мм из стали 08Х18Н10Т по существующей технологии производилась с параметрами: нагрев слитков ЭШП размером 490×120×1600 мм до температуры 1220-1250°С, первая прошивка донньм концом вперед на оправке диаметром 275 мм в гильзы размером 520х290х2570 мм с вытяжкой =1,61, охлаждение гильз и холодный ремонт (при необходимости), нагрев гильз до температуры 1220-1250°С, вторая прошивка (раскатка) донным концом вперед на оправке диаметром 400 мм в гильзы размером 575×415×3020 мм с подачей =1,18, прокатка гильз на пилигримовом стане в трубы размером 426×26 мм с подкладными углеродистыми кольцами с фиксированной величиной подачи m=18-20 мм с вытяжкой =3,8 и отношением D/S=7,2. Передние концы всех гильз имели повышенную кривизну. Одна гильза из-за кривизны, т.к. дорн не вошел в гильзу, не была прокатана. Гильза была подогрета в печи до температуры 1230°С и прокатана в трубу. Передние концы труб из-за кривизны гильз имели повышенную разностенность. Расходный коэффициент металла по прокату по данной партии составил 1,365. Вторая половина (5 слитков ЭШП) прокатывалась по предлагаемой технологии, а именно: нагрев слитков производился до температуры 1220-1250°С, первая прошивка донным концом вперед на оправке диаметром 250 мм в гильзы размером 520×265×2400 мм с вытяжкой =1,50, охлаждение гильз и холодный ремонт (при необходимости), нагрев гильз до температуры 1220-1250°С, вторая прошивка (раскатка) на оправке диаметром 400 мм усадочным концом вперед в гильзы размером 570×415×3150 мм с вытяжкой =1,31, прокатка гильз на пилигримовом стане в трубы размером 426х26 мм с подкладными углеродистыми кольцами. Затравку и прокатку переднего конца труб на длине 1250-1300 мм производили с подачами m=8-10 мм, прокатку труб с фиксированной величиной подачи m=18-20 мм, а обкатку пилигримовых головок с увеличенными подачами m=22-24 мм, с вытяжкой =3,67 и отношением D/S=7,4. Гильзы были относительно ровные, свободно одевались на дорн. Трубы по толщине стенки отвечали требованиям ГОСТ 9940 (обычной точности) +12,5/-15,0%. Расходный коэффициент металла по прокату составил 1,245. Аналогично производилась и прокатка труб размером 483×29 мм из стали 10Х17Н13М2Т. По существующей технологии слитки ЭШП размером 585×120×1600 мм обтачивались и растачивались на размер 565×270×1600 мм, нагревались до температуры 1170-1190°С, прошивались донным концом вперед на оправке диаметром 350 мм в гильзы размером 580х365х1940 мм с вытяжкой =1,21, производился горячий посад гильз в печь, гильзы нагревались до температуры 1170-1190°С, прошивались (раскатывались) на оправке диаметром 450 мм донным концом вперед в гильзы размером 600×465×2740 мм с вытяжкой =1,41. Гильзы прокатывались в трубы с подкладными углеродистыми кольцами с фиксированной величиной подачи m=20-22 мм с вытяжкой =2,73 и отношением D/S=8,9. Две гильзы из-за повышенной кривизны передних концов не смогли одеть на дорн, и они были прокатаны в трубы после дополнительного нагрева и кантовки вдоль печи. Из-за повышенной кривизны гильз передние концы труб имели повышенную разностенность. Расходный коэффициент металла по прокату составил 1,315, а с учетом обточки и расточки 1,773. По предлагаемой технологии слитки ЭШП размером 585×120×1600 мм нагревались до температуры 1170-1190°С, прошивались в прошивном стане донным концом вперед на оправке диаметром 300 мм в гильзы размером 600×315×2010 мм с коэффициентом вытяжки =1,21, гильзы после прошивки нагревались в печи до температуры 1170-1190°С и прошивались (раскатывались) усадочным концом вперед на оправке диаметром 450 мм в гильзы размером 620×465×3100 мм с вытяжкой =1,55. Гильзы после раскатки были относительно ровные и свободно одевались на дорн. Прокатка труб производилась с подкладными углеродистьми кольцами. Затравка и прокатка передних концов труб на длине 1100-1200 мм (путь отката подающего аппарата) производилась с подачами m=9-12 мм, прокатка труб с фиксированной величиной подачи 20-22 мм, а обкатка пилигримовых головок с подачами m=24-26 мм, с вытяжкой =3,10 и отношением D/S=8,0. Трубы по толщине стенки отвечали требованиям ГОСТ 9940 (обычной точности) +12,5/-15,0%. Расходный коэффициент металла по прокату составил 1,275.
Использование предлагаемого способа позволило освоить производство качественных горячекатаных передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатном агрегате 8-16" с пилигримовыми станами, значительно снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - горячекатаная труба, повысить производительность пилигримового стана за счет исключения дополнительного подогрева кривых гильз, а следовательно, снизить стоимость труб по ГОСТ 9940 и передельных труб под ХПТ по ГОСТ 9941.
Класс B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб