способ производства труб повышенного качества из коррозионно-стойкой стали марки 08х18н10т-ш для объектов атомной энергетики
Классы МПК: | B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб |
Автор(ы): | Сафьянов Анатолий Васильевич (RU), Федоров Александр Анатольевич (RU), Чикалов Сергей Геннадьевич (RU), Марков Дмитрий Всеволодович (RU), Лапин Леонид Игнатьевич (RU), Головинов Валерий Александрович (RU), Дановский Николай Григорьевич (RU), Литвак Борис Семенович (RU), Баричко Владимир Сергеевич (RU), Ненахов Сергей Васильевич (RU), Логовиков Валерий Андреевич (RU), Белокозович Юрий Борисович (RU), Климов Николай Петрович (RU), Бубнов Константин Николаевич (RU), Усанов Константин Александрович (RU), Матюшин Александр Юрьевич (RU) |
Патентообладатель(и): | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-04-18 публикация патента:
10.10.2010 |
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства горячекатаных передельных труб размером 260-450×40-70 мм под последующую механическую обработку (расточку и обточку) в трубы размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм повышенного качества из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики или прокатку на пилигримовом стане передельных труб размером 250-440×30-60 мм с последующей механической обработкой под технологический перекат на станах ХПТ в трубы данных размеров. Способ включает отливку слитков электрошлаковым переплавом, сверление в слитках центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку слитков в стане косой прокатки в гильзы, прокатку передельных труб на пилигримовом стане, отрезку технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов пилой горячей резки, правку труб, термическую обработку - аустенизацию, механическую обработку - обточку и расточку на готовый размер с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 10,0 мкм, при этом прокатку передельных труб на пилигримовом стане производят под технологический перекат на станах ХПТ, передельные горячекатаные трубы механически обрабатывают - растачивают и обтачивают, на станках со следящей системой, в передельные трубны - заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений Sв.п=K Sв.с, Sн.п=K1 Sн.с, где Sв.п - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм; Sв.с - величина снимаемого слоя металла при расточке на готовый размер, мм; К=(0,5-0,6) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при расточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров; Sн.п - величина снимаемого слоя металла при обточке под технологический перекат, мм; Sн.с - величина снимаемого слоя металла при обточке на готовый размер, мм; K1=(0,4-0,5) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при обточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров. Обеспечивается повышение качества труб, снижение расхода дорогостоящего металла, шероховатости наружной и внутренней поверхностей, увеличение длины труб и снижение стоимости труб. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Способ производства труб повышенного качества из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики, включающий отливку слитков электрошлаковым переплавом, сверление в слитках центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку слитков в стане косой прокатки в гильзы, прокатку гильз в передельные горячекатаные трубы на пилигримовом стане, отрезку технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов пилой горячей резки, правку труб, термическую обработку - аустенизацию, механическую обработку - обточку и расточку на готовый размер с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 10,0 мкм, отличающийся тем, что передельные горячекатаные трубы механически обрабатывают - растачивают и обтачивают, на станках со следящей системой, в передельные трубы - заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений:
Sв.п=K Sв.с,
Sн.п=K1 Sн.с,
где Sв.п - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм;
Sв.с - величина снимаемого слоя металла при расточке на готовый размер, мм;
К=(0,5-0,6) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при расточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров;
Sн.п - величина снимаемого слоя металла при обточке под технологический перекат, мм;
Sн.с - величина снимаемого слоя металла при обточке на готовый размер, мм;
K1=(0,4-0,5) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при обточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров.
2. Способ по 2, отличающийся тем, что не выведенные дефекты на передельных трубах-заготовках удаляют абразивной зачисткой или шлифовкой.
3. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 2,5 мкм.
4. Способ по 4, отличающийся тем, что передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с обжатием по стенке от 10,0 до 20% и редуцированием по диаметру от 8,0 до 15,0%, причем большие значения относятся к трубам меньшего диаметра.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства горячекатаных передельных труб размером 260-450×40-70 мм под последующую механическую обработку (расточку и обточку) в трубы размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики или прокатку на пилигримовом стане передельных труб размером 250-440×30-60 мм с последующей механической обработкой под технологический перекат на станах ХПТ в трубы данных размеров.
В трубопрокатном производстве известен способ производства товарных и передельных труб из труднодеформируемых марок стали, включающий сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм в заготовках и слитках ЭШП диаметром 380-500 мм, выдержку их на колосниках методических печей 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 и 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 (патент РФ № 2175899, бюл. № 32, 20.11.2001).
Недостатком данного способа является то, что он приемлем только для производства горячекатаных товарных и передельных труб среднего диаметра, а именно труб диаметром 219-325 мм, т.к. для прокатки труб диаметром более 325 мм необходима заготовка диаметром 540-620 мм, которую из-за малой мощности привода стана косой прокатки прошить невозможно, а самое главное то, что данный способ не оговаривает припуск под механическую обработку передельных труб для изготовления товарных труб размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики.
В трубопрокатном производстве известен способ производства товарных и передельных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках (ТПУ) с пилигримовыми станами, включающий сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм в слитках ЭШП и заготовках, нагрев их до температуры пластичности, первую прошивку слитков ЭШП или заготовок диаметром 460-600 мм в прошивном стане с вытяжкой 1,2-1,4 при скорости вращения рабочих валков 15-25 об/мин, а вторую и последующие при необходимости прошивки-раскатки с подъемом или посадом по диаметру не более 5,0% и вытяжкой 1,4-1,75 при скорости вращения валков 20-50 об/мин, с использованием холодного или горячего посада гильз в печь, процесс прошивки от захвата слитков ЭШП или заготовок до полного нахождения на оправку ведут с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 25 до 15, установившийся процесс прошивки при 15-20 об/мин, а на выходе гильзы из валков число оборотов увеличивают до 35-40 об/мин, процесс прошивки-раскатки (вторую прошивку) от захвата гильзы до полного нахождения на оправку ведут с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 50 до 20, установившийся процесс раскатки при 20-25 об/мин, а на выходе гильзы из валков число оборотов увеличивают до 45-50, а прокатку труб на пилигримовом стане ведут с вытяжкой µ=3,0-5,0 (патент РФ № 2247612, бюл. № 7, 10.03.2005).
Недостатком данного способа является то, что он также не оговаривает припуск под механическую обработку передельных труб для изготовления товарных труб повышенного качества размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики.
Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных горячедеформированных труб размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из слитков ЭШП коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики с расточенной внутренней и обточенной наружной поверхностями с шероховатостью не более Ra 10 мкм по ГОСТ 2789 (ТУ 14-158-131-2002 "Трубы бесшовные горячедеформированные из коррозионно-стойкой стали повышенного качества").
Недостатком данного способа является то, что при производстве труб данных размеров длиной не менее 4000 мм припуск под механическую обработку (расточку и обточку) должен быть не менее 10 мм на сторону. Таким образом, при механической обработке (обточке и расточке) с шероховатостью не более Ra 10 мкм в стружку на каждом погонном метре уходит от 111,5 до 227,1 кг дорогостоящего металла, т.е. от 35,0 до 55,0% (в зависимости от диаметра и толщины стенки труб).
Задачей предложенного способа является снижение припуска под механическую обработку (расточку и обточку) передельных горячедеформированных труб, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП-товарная труба из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-158-131-2002, увеличение длины товарных труб, а следовательно, снижение их стоимости.
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства труб из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики, включающем отливку слитков электрошлаковым переплавом, сверление в слитках центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку слитков в стане косой прокатки в гильзы, прокатку гильз в передельные горячекатаные трубы на пилигримовом стане, отрезку технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов пилой горячей резки, правку труб, термическую обработку - аустенизацию, механическую обработку - обточку и расточку на готовый размер с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 10,0 мкм, передельные горячекатаные трубы механически обрабатывают - растачивают и обтачивают, на станках со следящей системой, в передельные трубы-заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений Sв.п=К Sв.с, Sн.п=K1 Sн.с, где - Sв.п - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм; Sв.с - величина снимаемого слоя металла при расточке на готовый размер, мм; К=(0,5-0,6) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при расточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров; Sн.п - величина снимаемого слоя металла при обточке под технологический перекат, мм; Sн.с - величина снимаемого слоя металла при обточке на готовый размер, мм; K1=(0,4-0,5) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при обточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров, не выведенные дефекты на передельных трубах-заготовках удаляют абразивной зачисткой или шлифовкой, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 2,5 мкм, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с обжатием по стенке от 10,0 до 20% и редуцированием по диаметру от 8,0 до 15,0%, причем большие значения относятся к трубам меньшего диаметра.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что передельные горячекатаные трубы механически обрабатывают - растачивают и обтачивают, на станках со следящей системой, в передельные трубы-заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений Sв.п=К Sв.с, Sн.п=K1 Sн.с, где Sв.п - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм; Sв.с - величина снимаемого слоя металла при расточке на готовый размер, мм; К=(0,5-0,6) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при расточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров; Sн.п - величина снимаемого слоя металла при обточке под технологический перекат, мм; Sн.с - величина снимаемого слоя металла при обточке на готовый размер, мм; K1=(0,4-0,5) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при обточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров, не выведенные дефекты на передельных трубах-заготовках удаляют абразивной зачисткой или шлифовкой, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 2,5 мкм, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с обжатием по стенке от 10,0 до 20% и редуцированием по диаметру от 8,0 до 15,0%, причем большие значения относятся к трубам меньшего диаметра. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".
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 соответствует патентноспособности "изобретательский уровень".
Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16 ОАО "ЧТПЗ" при прокатке передельных труб размером 370×56×4900 и 445×60×5300 мм из слитков ЭШП размером 540×100×1750 и 585×100×1750 мм стали марки 08Х18Н10Т-Ш по существующей технологии и передельных труб размером и 420×52×5400, и 480×55×5200 мм из слитков ЭШП размером 540×100×1750 и 585×100×1750 мм по предлагаемой технологии с последующей их расточкой и обточкой в цехе № 5 на размер 410×42×5400 и 470×45×5200 мм и перекаткой их на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 351×36 и 426×40 мм. Данные по прокатке труб размером 351×36 и 426×49 мм из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-158-131-2002 для объектов атомной энергеники по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице. Из таблицы видно, что в производство было задано по 5 слитков ЭШП на каждый размер труб по существующей и предлагаемой технологиям. По существующей технологии при производстве товарных труб размером 351×36 мм из 5 слитков общей массой 15,184 т на пилигримовом стане получено 5 труб размером 370x56x5800 мм, которые были расточены и обточены в товарные трубы по ТУ 14-158-131-2002. Средняя длина труб на сдаче составила 5800 мм. Сдано 29,0 м труб общей массой 8,161 т. Расходный коэффициент металла от слитка ЭШП до готовой трубы составил 1,861. По предлагаемой технологии на ТПУ 8-16 слитки ЭШП были прокатаны в передельные трубы размером 420x52x5400 мм, которые были расточены и обточены на станке со следящей системой в передельные трубы размером 410×42×5400 мм со съемом металла на сторону в соответствии с п.1 формулы изобретения. Места, где не выведены были дефекты прокатного производств (чернота и мелкие плены), были удалены абразивной зачисткой (п.2 формулы изобретения). Трубы были предварительно приняты ОТК и перекатаны на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 351×36 мм в соответствии с п.4 формулы изобретения. Средняя длина труб составила 6700 мм. В соответствии с ТУ 14-158-131-2001 принято 33.5 м труб общей массой 9,428 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,611. Таким образом, при производстве труб размером 351×36 мм по предложенной технологии (способу) получено снижение расходного коэффициента дорогостоящего металла на каждой тонне труб на 250 кг, увеличение длины труб на 15,5%, а шероховатость наружной и внутренней поверхностей снижена более чем в 4,0 раза. Аналогичная картина получена и при прокатке труб размером 426×40 мм. По существующей технологии 5 слитков ЭШП размером 585×100×1750 мм общей массой 17,914 т были прокатаны на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 445×60×5300 мм, которые были расточены и обточены в товарные трубы размером 426×40×5300 мм. Принято в соответствии с ТУ14-158-131-2002 - 26,5 м труб общей массой 10,154 т. Расходный коэффициент металла составил 1,754. По предлагаемой технологии 5 слитков ЭШП стали марки 08Х18Н10Т-Ш были прокатаны в передельные трубы размером 480×55×5200 мм, а затем расточены и обточены на станке со следящей системой в передельные трубы размером 470×45×5200 мм в соответствии с п.1 формулы изобретения, а затем перекатаны на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 426×40×5900 мм. Принято в соответствии с ТУ 29,5 м труб общей массой 11,304 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,584. Таким образом, при производстве труб размером 426×40 мм по предложенной технологии (способу) получено снижение расходного коэффициента дорогостоящего металла на каждой тонне труб на 170 кг, увеличена длина труб на 11,3%, а шероховатость наружной и внутренней поверхностей снижена в 4,0 раза.
Использование предлагаемого способа производства труб из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетикм позволит значительно снизить расход дорогостоящего металла, снизить шероховатость наружной и внутренней поверхностей и значительно увеличить длину труб, а следовательно, снизить стоимость труб и снизить количество сварочных стыков на объектах атомной энергетики (АЭС).
Данные по производству труб повышенного качества размером 351×36 и 426×40 мм из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-158-131-2002 для объектов атомной энергетики по существующей и предлагаемой технологиям | ||||||||||
Размер труб | Вид технологии | Размер слитков ЭШП | Задано в производство слитков ЭШП | Размер передельн. труб | Размер труб после мехобраб. | Размер труб после ХПТ | Сдано труб по ТУ 14-158-131-2002 | Чистота поверхн. Ra | Расходный коэффиц. металла | |
(мм) | - | (мм) | (штук) | (тонн) | (мм) | (мм) | (мм) | (м/тн) | мкм | - |
351×36 | Существ. | 540×100×1750 | 5 | 15,184 | 370×56×5800 | 351×36×5800 | - | 10 | 1,861 | |
Предлаг. | 540×100×1750 | 5 | 15,184 | 420×52×5400 | 410×42×5400 | 351×36×6700 | 2,5 | 1,611 | ||
426×40 | Существ. | 585×100×1750 | 5 | 17,914 | 445×60×5300 | 426×40×5300 | - | 10 | 1,754 | |
Предлаг. | 585×100×1750 | 5 | 17,914 | 480×55×5200 | 470×45×5200 | 426×40×5900 | 2,5 | 1,584 |
Класс B21B21/00 Ступенчатая прокатка труб