Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 377×14-60 мм ДЛЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ, ПАРОПРОВОДОВ И КОЛЛЕКТОРОВ УСТАНОВОК С ВЫСОКИМИ И СВЕРХКРИТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ПАРА ИЗ СЛИТКОВ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА СТАЛИ МАРКИ 10Х9МФБ-Ш

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных труб размером 377×14-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш и может быть использовано на трубопрокатной установке 8-16” с пилигримовыми станами при производстве товарных труб размером 377×20-40 мм из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава (ЭШП), товарных труб размером 377×41-60 мм из слитков-заготовок ЭШП и передельных труб размером 426×21 и 426×23 мм из полых слитков-заготовок для последующего переката их на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 377×14-19 мм.

В практике трубопрокатного производства существует способ изготовления котельных труб большого и среднего диаметров из кованых заготовок сталей марок 20, 15ГС, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 10Х9МФБ, 12Х11В2МФ, 08Х16Н9М2, 12Х18Н12Т и 10Х13Г12БС2Н2Д2 с заданными требованиями по механическим свойствам, включающий отливку слитков, ковку их в поковки (уплотнение структуры) с уковом ≥2,5, механическую обработку поковок в заготовки (обточку со съемом металла 10-15 мм на сторону), сверление в заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм для удаления центральной ликвационной пористости и неметаллических включений, нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку заготовок в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз в трубы диаметром 245-550 мм на пилигримовой установке 8-16” с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +25/-5% (ТУ 14-1-2560-78 “Заготовка трубная кованая для котельных труб”, ТУ 14-3-460-2003 и ТУ 14-3Р-55-2001 “Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов” и ТУ 14-3-420-75 “Трубы для паровых котлов и трубопроводов из стали 15ГС и 15Х1М1Ф”).

Недостатком указанного способа является высокая энергоемкость процесса, связанная с нагревом и деформацией (ковкой) слитков в поковки с последующей обточкой и сверлением центрального отверстия, нагревом заготовок до температуры пластичности, прошивкой и прокаткой их в трубы на пилигримовых станах с допуском по стенке+20/-5%, повышенный расходный коэффициент металла при переделе слиток - поковка - заготовка - труба и, как следствие, высокая стоимость труб, а также что данная марка стали, хотя и включена в ТУ14-3Р-55-2001, но трубы до последнего момента из нее не производились.

В трубном производстве известен способ изготовления газлифтных труб большого диаметра из слитков стали 09Г2С выплавки ЭШП и ВДП (Патент RU №2119395, кл. В21В 19/04), где деформацию слитков в прошивном стане ведут вдоль расположения кристаллов, задавая слитки в стан головной частью, и прошивают с посадом по диаметру на величину:

D=2S_Г(1-sinα)/S_C,

где S_Г - толщина стенки гильзы, мм;

S_С - толщина стенки сверленого слитка ЭШП, мм;

α - угол наклона фронта кристаллизации к оси слитка, град.

Недостатком указанного способа изготовления труб большого диаметра из слитков ЭШП и ВДП стали марки 09Г2С является необходимость изготовления макротемплетов для определения угла наклона фронта кристаллизации к оси слитка, а прошивка слитков усадочной (головной) частью вперед приводит к образованию дефектов в виде внутренних плен на передних концах гильз.

В трубном производстве известен также способ производства котельных труб большого диаметра из слитков ЭШП (Патент RU №2180874, кл. В21В 19/04), обеспечивающий уменьшение энергозатрат, снижение расхода металла и, как следствие, снижение стоимости котельных труб за счет использования слитков большого диаметра и ведения процесса прошивки с посадом по диаметру, равным 8-16%.

Недостатками данного способа являются то, что из-за малой мощности привода прошивного стана ОАО “ЧТПЗ” слитки ЭШП из данной марки стали прошить с посадом по диаметру 8-16% не представляется возможным.

В трубном производстве известен также способ производства горячекатаных передельных и товарных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами (Патент RU №2278750, кл. В21В 21/00), включающий обточку слитков ЭШП и кованых заготовок, сверление центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку с последующей раскаткой в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы и прокатку гильз на пилигримовом стане в горячекатаные передельные или товарные трубы с относительно толстой стенкой, при этом первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане поперечно-винтовой 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 µ≤4,5.

Недостатком данного способа является то, что он включает нагрев слитков ЭШП и заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного или горячего посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы с последующей прокаткой их на пилигримовом стане в товарные или передельные трубы. Двойной нагрев приводит к двойному угару металла, а прошивка слитков ЭШП и заготовок в гильзы-заготовки с последующей раскаткой их в гильзы приводит к потере производительности пилигримовой установке в 2 раза, а следовательно, к повышению стоимости товарных и передельных труб. Распространяется данный способ на производство бесшовных горячедеформированных передельных и товарных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из труднодеформируемых марок стали и сплавов и не предусматривает производство котельных труб из сплошных и полых слитков-заготовок ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш.

Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава и непрерывно-литых заготовок (Патент RU №2322314, кл. В21В 19/04), предусматривающий прошивку слитков ЭШП и НЛЗ в станах поперечно-винтовой прокатки с посадом по диаметру в зависимости от марки стали и суммарной вытяжки при переделе слиток электрошлакового переплава - труба или непрерывно-литая заготовка - труба, при этом значения величин посада по диаметру слитков электрошлакового переплава при прошивке в станах поперечно-винтовой прокатки определяют из выражения:

Δ_i′эшп=k_i′эшпµ_iΣ,

где Δ_i′эшп - значения величин посада по диаметру при прошивке в станах поперечно-винтовой прокатки слитков ЭШП i-той марки стали, %;

µ_iΣ=µ_пр.µ_п. - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке труб i-го размера;

k_i′эшп - коэффициент, учитывающий величину посада по диаметру при прошивке гильз из слитков ЭШП i-той марки стали, %;

µ_пр. - коэффициент вытяжки при прошивке гильз под прокатку труб i-го размера;

µ_п. - коэффициент вытяжки при прокатке труб j-го размера на пилигримовом стане, при этом коэффициенты k_i′эшп для разных марок варьируются от 24 до 40.

Недостатком данного способа является то, что он очень сложен для производства, так как под каждый размер труб необходимы свои размеры слитков ЭШП, распространяется данный способ на производство бесшовных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из углеродистых марок стали и не предусматривает производство котельных труб из слитков ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш. В настоящее время заводами России, а именно ОАО “ЗМЗ” и ОАО “Мечел” освоено производство слитков ЭШП размером 430×1750±50, 470×1750±50, 490×1750±50, 565×1750±50, 620×1750±50 мм и полых слитков ЭШП размером 600×вн.400×3200±50, 540×вн.360×3200±50, 540×вн.340×3200±50 и 540×вн.200×2100±50 мм. Для производства других диаметров нужны кристаллизаторы, производство которых требует больших инвестиций, да и нет целесообразности, т.к. геометрические размеры слитков-заготовок и полых слитков-заготовок можно унифицировать.

Трубы диаметром 377 мм в России можно производить только на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами и на стане ХПТ 450.

Прокатка труб размером 377×14-19 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами проблематична из-за низкой температуры стали 10Х9МФБ-Ш под деформацию 1180-1200°C. Для прокатки труб размером 377×14-19 мм необходимы слитки-заготовки ЭШП размером 565×100×1750 мм, из которых на пилигримовом стане получают трубу 377×14 мм длиной до 26 метров. Время прокатки такой трубы составляет более 4,0 минут. За данный промежуток времени гильза-труба остывает до 800°C (при рекомендуемой не ниже 850°C в конце прокатки). Прокатка труб и обкатка пилигримовых головок из стали марки 10Х9МФБ-Ш при температуре ниже 850°C приводит к повышенным нагрузкам на привод пилигримового стана и затяжкам дорнов, что, в свою очередь, может привести и приводило к поломкам предохранительных болтов и шпинделей пилигримового стана, снижению производительности за счет извлечения дорнов из-за затяжек, замены предохранительных болтов и шпинделей. Для снижения количества затяжек необходимо прокатку труб из данной марки стали производить на дорнах с конусностью 4-5 мм, вместо конусности в 1,0 мм, что приведет к продольной разностенности и повышенной отбраковке труб по стенке.

Задачей предложенного способа (изобретения) является исключение из технологического процесса двойной прошивки слитков-заготовок ЭШП в стане поперечно-винтовой прокатки - прошивки слитков-заготовок в гильзы-заготовки и последующую их прошивку - раскатку в гильзы, двойного нагрева - нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности и нагрев гильз-заготовок до температуры пластичности, повышение производительности ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами и освоение производства бесшовных труб размером 377×14-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 600×вн.400×3200±50, 540×вн.360×3200±50, 540×вн.340×3200±50, 540×вн.200×2100±50 и слитков-заготовок ЭШП размером 565×100×1750±50 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш вместо кованой заготовки, а именно производство товарных труб размером 377×20-60 мм и передельных труб размером 426×21 и 426×23 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами и последующего передела (переката) передельных труб на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 377×14-19 мм с повышенными требованиями по механическим свойствам, геометрическим размерам и качеству поверхности, снижение расхода металла при переделе полый слиток-заготовка и слиток-заготовка ЭШП - котельная труба и повышения механических свойств металла труб, за счет дробности деформации при прокатке на ТПУ с пилигримовыми станами и прокатки (перекатке) передельных труб на станах ХПТ.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных труб размером 377×14-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш, включающем выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку - обточку слитков в слитки-заготовки размером 490×1750±50 и 565×1750±50 мм, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, охлаждение гильз-заготовок, ремонт гильз-заготовок при необходимости, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах в товарные трубы размером 377×20-60 мм и передельные трубы размером 392×30 и 392×33 мм, термическую обработку, механическую обработку - обточку и расточку передельных труб размером 392×30 мм в товарные размером 37×14-16 мм, а передельных труб размером 392×33 мм - в товарные размером 377×17-19 мм, ультразвуковой контроль, приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, трубы размером 377×14-19 мм производят на стане ХПТ 450 из передельных горячекатаных труб размером 426×21 и 426×23 мм, товарные трубы размером 377×20-30 мм производят на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50 мм, товарные трубы размером 377×31-40 мм - из полых слитков-заготовок размером 540×вн.200×2100±50 мм, а трубы размером 377×41-60 мм - из слитков ЭШП размером 565×100×1750 мм, передельные трубы размером 426×21 и 426×23 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 600×вн.400×3200±50 мм, слитки-заготовки нагревают до температуры 1180-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 426×21×151000-15700 и 426×23×13600-14200 мм с вытяжками соответственно µ=5,76 и µ=5,29, обжатием по диаметру 28,3% и с подачами гильз в очаг деформации m=15-18 мм, производят отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термическую обработку, ремонт при необходимости, разрезают на две трубы-крата равной длины и принимают с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки ±12,5%, передельные трубы размером 426×21×7550-7850 мм перекатывают на стане ХПТ 450 в товарные холоднокатаные трубы размером 377×14×12300-12800, 377×15×11600-12000 и 377×16×10800-11200 мм с вытяжками соответственно µ=1,67, µ=1,57 и µ=1,47, а передельные трубы размером 426×23×6800-7100 мм перекатывают на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 377×17×10000-10500, 377×18×9400-9800 и 377×19×8900-8300 мм с вытяжками µ=1,52, µ=1,43 и µ=1,38, производят термическую обработку, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допусками по диаметру ±1,0% и толщине стенке +15/-5%, трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 20 до 30 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50 мм, нагревают до температуры 1190-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×20×14600-14700 - 377×30×10300-9300 с вытяжками от µ=5,43 до µ=3,91, обжатием по диаметру 29,6% и с подачами гильз в очаг деформации m=17-19 мм, трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 31 до 40 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 540×вн.200×2100±50 мм, нагревают до температуры 1180-1190°C, прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки без подъема по диаметру в гильзы размером 540×вн.340×2840-3010 и 540×вн.315×2620-2750 мм на оправках диаметром 325 и 300 мм с вытяжками µ=1,4 и µ=1,28, которые прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×31×9100-9700 - 377×40×7700-8200 с вытяжками от µ=3,88 до µ=3,35, обжатием по диаметру 29,6% и с подачами гильз в очаг деформации m=21-24 мм, а трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 41 до 60 мм прокатывают из слитков-заготовок ЭШП размером 565×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1200-1220°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 550×вн.315×2530-2680 и 550×вн.290×2360-2500 на оправках диаметром 300 и 275 мм с вытяжками µ=1,49 и µ=1,39 и посадом по диаметру Δ=2,65%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×41×8000-8500 - 377×60×5400-5800 мм с вытяжками от µ=3,55 до µ=2,71, обжатием по диаметру 30,9% и с подачами гильз в очаг деформации m=23-26 мм, производят отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термическую обработку, травление, ремонт, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, передельные горячекатаные трубы на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами производят с вытяжками µ=5,76 и µ=5,29, а товарные горячекатаные размером 377×20-30 мм с вытяжками от µ=5,43 до µ=3,91, товарные горячекатаные трубы размером 377×31-40 мм с суммарными вытяжками от µ_Σ=5,43 до µ_Σ=4,29, товарные трубы размером 377×41-60 мм с суммарными вытяжками от µ_Σ=5,29 до µ_Σ=3,76, а товарные холоднокатаные трубы размером 377×14-19 мм производят с суммарными вытяжками до , меньшие значения которых относятся к трубам с меньшими отношениями D/S и определяются из выражений: µ_Σ=µ_пр.µ_п, где µ_пр. - вытяжка при прошивке слитков и прошивке-раскатке полых слитков-заготовок в гильзы в стане поперечно-винтовой прокатки; µ_п. - вытяжка при прокатке передельных и товарных труб на пилигримовом стане; µ_x - вытяжка при перекатке передельных труб в товарные на стане ХПТ 450, прокатку товарных труб на ТПУ с пилигримовыми станами производят из полых слитков-заготовок с коэффициентом вытяжки µ≥3,5, а значения толщин стенок полых слитков при отливке определяют из выражения: , где k=0,97-0,98 - коэффициент, учитывающий величину угара при нагреве металла в методической печи, большие значения которого принимаются при нагреве металла из легированных марок стали; D_з - наружный диаметр полого слитка-заготовки, мм; D_m - диаметр горячекатаной товарной трубы, мм; S_m - толщина стенки горячекатаной товарной трубы, мм; µ≥3,5 - коэффициент вытяжки при прокатке товарных горячекатаных труб на пилигримовом стане из полых слитков-заготовок; Δ_o- припуск на обточку полых слитков в полые слитки-заготовки, мм; Δ_р - припуск на расточку полых слитков в полые слитки-заготовки, мм, после выдачи из печи перед транспортировкой на пилигримовый стан в полые слитки-заготовки размером 600×вн.400×3200×±50, 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50 мм подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 500-800 г, а в слитки размером 565×100×1750 мм и слитки-заготовки размером 540×вн.200×2100±50 мм смазку массой 300-500 и 400-600 г подают в центральное отверстие перед прошивкой и прошивкой-раскаткой.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства бесшовных труб размером 377×14-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш отличается тем, что трубы размером 377×14-19 мм производят на стане ХПТ 450 из передельных горячекатаных труб размером 426×21 и 426×23 мм, товарные трубы размером 377×20-30 мм производят на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50, товарные трубы размером 377×31-40 мм из полых слитков-заготовок размером 540×вн.200×2100±50 мм, а трубы размером 377×41-60 мм из слитков ЭШП размером 565×100×1750 мм, передельные трубы размером 426×21 и 426×23 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 600×вн.400×3200±50 мм, слитки-заготовки нагревают до температуры 1180-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 426×21×151000-15700 и 426×23×13600-14200 мм с вытяжками соответственно µ=5,76 и µ=5,29, обжатием по диаметру 28,3% и с подачами гильз в очаг деформации m=15-18 мм, производят отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термическую обработку, ремонт при необходимости, разрезают на две трубы-крата равной длины и принимают с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки ±12,5%, передельные трубы размером 426×21×7550-7850 мм перекатывают на стане ХПТ 450 в товарные холоднокатаные трубы размером 377×14×12300-12800, 377×15×11600-12000 и 377×16×10800-11200 мм с вытяжками соответственно µ=1,67, µ=1,57 и µ=1,47, а передельные трубы размером 426×23×6800-7100 мм перекатывают на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 377×17×10000-10500, 377×18×9400-9800 и 377×19×8900-8300 мм с вытяжками µ=1,52, µ=1,43 и µ=1,38, производят термическую обработку, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допусками по диаметру ±1,0% и толщине стенке +15/-5%, трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 20 до 30 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50 мм, нагревают до температуры 1190-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×20×14600-14700 - 377×30×10300-9300 с вытяжками от µ=5,43 до µ=3,91, обжатием по диаметру 29,6% и с подачами гильз в очаг деформации m=17-19 мм, трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 31 до 40 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 540×вн.200×2100±50 мм, нагревают до температуры 1180-1190°C, прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки без подъема по диаметру в гильзы размером 540×вн.340×2840-3010 и 540×вн.315×2620-2750 мм на оправках диаметром 325 и 300 мм с вытяжками µ=1,4 и µ=1,28, которые прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×31×9100-9700 - 377×40×7700-8200 с вытяжками от µ=3,88 до µ=3,35, обжатием по диаметру 29,6% и с подачами гильз в очаг деформации m=21-24 мм, а трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 41 до 60 мм прокатывают из слитков-заготовок ЭШП размером 565×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1200-1220°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 550×вн.315×2530-2680 и 550×вн.290×2360-2500 на оправках диаметром 300 и 275 мм с вытяжками µ=1,49 и µ=1,39 и посадом по диаметру Δ=2,65%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×41×8000-8500 - 377×60×5400-5800 мм с вытяжками от µ=3,55 до µ=2,71, обжатием по диаметру 30,9% и с подачами гильз в очаг деформации m=23-26 мм, производят отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термическую обработку, травление, ремонт, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, передельные горячекатаные трубы на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами производят с вытяжками µ=5,76 и µ=5,29, а товарные горячекатаные размером 377×20-30 мм с вытяжками от µ=5,43 до µ=3,91, товарные горячекатаные трубы размером 377×31-40 мм с суммарными вытяжками от µ_Σ=5,43 до µ_Σ=4,29, товарные трубы размером 377×41-60 мм с суммарными вытяжками от µ_Σ=5,29 до µ_Σ=3,76, а товарные холоднокатаные трубы размером 377×14-19 мм производят с суммарными вытяжками до , меньшие значения которых относятся к трубам с меньшими отношениями D/S и определяются из выражений: µ_Σ=µ_пр.µ_п, где µ_пр. - вытяжка при прошивке слитков и прошивке-раскатке полых слитков-заготовок в гильзы в стане поперечно-винтовой прокатки; µ_п - вытяжка при прокатке передельных и товарных труб на пилигримовом стане; µ_х - вытяжка при перекатке передельных труб в товарные на стане ХПТ 450, прокатку товарных труб на ТПУ с пилигримовыми станами производят из полых слитков-заготовок с коэффициентом вытяжки µ≥3,5, а значения толщин стенок полых слитков при отливке определяют из выражения: , где k=0,97-0,98 - коэффициент, учитывающий величину угара при нагреве металла в методической печи, большие значения которого принимаются при нагреве металла из легированных марок стали; D_з - наружный диаметр полого слитка-заготовки, мм; D_m - диаметр горячекатаной товарной трубы, мм; S_m - толщина стенки горячекатаной товарной трубы, мм; µ≥3,5 - коэффициент вытяжки при прокатке товарных горячекатаных труб на пилигримовом стане из полых слитков-заготовок; Δ_o - припуск на обточку полых слитков в полые слитки-заготовки, мм; Δ_р - припуск на расточку полых слитков в полые слитки-заготовки, мм, после выдачи из печи перед транспортировкой на пилигримовый стан в полые слитки-заготовки размером 600×вн.400×3200×±50, 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50 мм подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 500-800 г, а в слитки размером 565×100×1750 мм и слитки-заготовки размером 540×вн.200×2100±50 мм смазку массой 300-500 и 400-600 г подают в центральное отверстие перед прошивкой и прошивкой-раскаткой. 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 патентоспособности “изобретательский уровень”.

Предложенный способ производства бесшовных труб размером 377×14-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш заключается в том, что трубы размером 377×14-19 мм производят на стане ХПТ 450 из передельных горячекатаных труб размером 426×21 и 426×23 мм, товарные трубы размером 377×20-30 мм производят на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50, товарные трубы размером 377×31-40 мм из полых слитков-заготовок размером 540×вн.200×2100±50 мм, а трубы размером 377×41-60 мм из слитков ЭШП размером 565×100×1750 мм, передельные трубы размером 426×21 и 426×23 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 600×вн.400×3200±50 мм, слитки-заготовки нагревают до температуры 1180-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 426×21×151000-15700 и 426×23×13600-14200 мм с вытяжками соответственно µ=5,76 и µ=5,29, обжатием по диаметру 28,3% и с подачами гильз в очаг деформации m=15-18 мм, производят отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термическую обработку, ремонт при необходимости, разрезают на две трубы-крата равной длины и принимают с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки ±12,5%, передельные трубы размером 426×21×7550-7850 мм перекатывают на стане ХПТ 450 в товарные холоднокатаные трубы размером 377×14×12300-12800, 377×15×11600-12000 и 377×16×10800-11200 мм с вытяжками соответственно µ=1,67, µ=1,57 и µ=1,47, а передельные трубы размером 426×23×6800-7100 мм перекатывают на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 377×17×10000-10500, 377×18×9400-9800 и 377×19×8900-8300 мм с вытяжками µ=1,52, µ=1,43 и µ=1,38, производят термическую обработку, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допусками по диаметру ±1,0% и толщине стенке +15/-5%, трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 20 до 30 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50 мм, нагревают до температуры 1190-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×20×14600-14700 - 377×30×10300-9300 с вытяжками от µ=5,43 до µ=3,91, обжатием по диаметру 29,6% и с подачами гильз в очаг деформации m=17-19 мм, трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 31 до 40 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 540×вн.200×2100±50 мм, нагревают до температуры 1180-1190°C, прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки без подъема по диаметру в гильзы размером 540×вн.340×2840-3010 и 540×вн.315×2620-2750 мм на оправках диаметром 325 и 300 мм с вытяжками µ=1,4 и µ=1,28, которые прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×31×9100-9700 - 377×40×7700-8200 с вытяжками от µ=3,88 до µ=3,35, обжатием по диаметру 29,6% и с подачами гильз в очаг деформации m=21-24 мм, а трубы диаметром 377 мм с толщинами стенок от 41 до 60 мм прокатывают из слитков-заготовок ЭШП размером 565×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1200-1220°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 550×вн.315×2530-2680 и 550×вн.290×2360-2500 на оправках диаметром 300 и 275 мм с вытяжками µ=1,49 и µ=1,39 и посадом по диаметру Δ=2,65%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×41×8000-8500 - 377×60×5400-5800 мм с вытяжками от µ=3,55 до µ=2,71, обжатием по диаметру 30,9% и с подачами гильз в очаг деформации m=23-26 мм, производят отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термическую обработку, травление, ремонт, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, передельные горячекатаные трубы на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами производят с вытяжками µ=5,76 и µ=5,29, а товарные горячекатаные размером 377×20-30 мм с вытяжками от µ=5,43 до µ=3,91, товарные горячекатаные трубы размером 377×31-40 мм с суммарными вытяжками от µ_Σ=5,43 до µ_Σ=4,29, товарные трубы размером 377×41-60 мм с суммарными вытяжками от µ_Σ=5,29 до µ_Σ=3,76, а товарные холоднокатаные трубы размером 377×14-19 мм производят с суммарными вытяжками до , меньшие значения которых относятся к трубам с меньшими отношениями D/S и определяются из выражений: µ_Σ=µ_пр.µ_п, , где µ_пр. - вытяжка при прошивке слитков и прошивке - раскатке полых слитков-заготовок в гильзы в стане поперечно-винтовой прокатки; µ_п - вытяжка при прокатке передельных и товарных труб на пилигримовом стане; µ_х - вытяжка при перекатке передельных труб в товарные на стане ХПТ 450, прокатку товарных труб на ТПУ с пилигримовыми станами производят из полых слитков-заготовок с коэффициентом вытяжки µ≥3,5, а значения толщин стенок полых слитков при отливке определяют из выражения: , где k=0,97-0,98 - коэффициент, учитывающий величину угара при нагреве металла в методической печи, большие значения которого принимаются при нагреве металла из легированных марок стали; D_з - наружный диаметр полого слитка-заготовки, мм; D_m - диаметр горячекатаной товарной трубы, мм; S_m - толщина стенки горячекатаной товарной трубы, мм; µ≥3,5 - коэффициент вытяжки при прокатке товарных горячекатаных труб на пилигримовом стане из полых слитков-заготовок; Δ_o - припуск на обточку полых слитков в полые слитки-заготовки, мм; Δ_р - припуск на расточку полых слитков в полые слитки-заготовки, мм, после выдачи из печи перед транспортировкой на пилигримовый стан в полые слитки-заготовки размером 600×вн.400×3200×±50, 540×вн.360×3200±50 и 540×вн.340×3200±50 мм подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 500-800 г, а в слитки размером 565×100×1750 мм и слитки-заготовки размером 540×вн.200×2100±50 мм смазку массой 300-500 и 400-600 г подают в центральное отверстие перед прошивкой и прошивкой-раскаткой.

Прокатки товарных труб размером 377×25, 377×35 и передельных размером 393×23, 426×23 мм из стали 10Х9МФБ-Ш производились на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами из слитков-заготовок ЭШП размером 490×100×1750±50 мм и 565×100×1750±50 мм (существующая технология) и полых слитков-заготовок ЭШП размером 540×вн.200×2100±50, 540×вн.3200±50, 600×вн.400×3200±50 мм (предлагаемая технология). По существующему способу прокатку передельных труб размером 393×23 мм производят из слитков-заготовок ЭШП размером 565×100×1750±50 мм по технологии: слитки-заготовки нагревают в методической печи до температуры пластичности и прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 570×вн.290×2140-2270 мм на оправке диаметром 275 мм с вытяжкой µ=1,26 и подъемом по диаметру δ=0,89; гильзы-заготовки с холодного посада нагревают в методической печи до температуры пластичности и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 580×вн.375×2590-2740 мм на оправке диаметром 360 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру δ=1,75; гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 393×23×12400-13200 мм; передельные трубы разрезают на два крата равной длины, обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 377×18×6000-6400 мм. По данной технологии в производство было задано 5 слитков-заготовок ЭШП общей массой 17,112 т, из которых изготовлено в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 десять труб общей массой 10,510 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,628. По предлагаемому способу прокатку товарных труб размер 377×18 мм производили по технологии: полые слитки-заготовки размером 600×вн.400×3200±50 мм нагревали в методической печи до температуры 1180-1200°C и прокатывали на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 426×23×14100-14700 мм с вытяжкой µ=5,29 и обжатием по диаметру 28,3% и с подачами гильз в очаг деформации 16-17 мм; от труб пилой горячей резки были отрезаны технологические отходы - затравочные концы и пилигримовые головки; трубы проходили правку, термическую обработку, разрезались на две трубы-крата равной длины и принимались с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки ±12,5%; передельные трубы размером 426×23×6850-7150 мм перекатывались на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 377×18 мм с вытяжкой µ=1,43; товарные трубы правились, проходили термическую обработку, ультразвуковой контроль и приемку труб по диаметру ±1,0% и толщине стенки +15,0/-5,0% (пп. 1-3 формулы изобретения). В производство было задано 5 полых слитков-заготовок общей массой 19,658 т. Принято в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 десять труб размером 377×18×9200-9600 мм общей массой 15,995 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,229. При прокатка товарных труб размером 377×18 мм по предлагаемому способу получено снижение расходного коэффициента металла на 399 кг на каждой тонне труб при одновременном повышении производительности ТПУ 8-16” в два раза. По существующему способу товарные трубы размером 377×25 мм производят из слитков-заготовок ЭШП размером 490×100×1750±50 мм по технологии: слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности и прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 510×вн.290×2180-2300 мм на оправке диаметром 275 мм с вытяжкой µ=1,28 и подъемом по диаметру δ=4,08%; гильзы-заготовки с холодного посада нагревают в методической печи до температуры пластичности; гильзы-заготовки прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 540×вн.365×2350-2500 мм на оправке диаметром 350 мм с вытяжкой µ=1,09 и подъемом по диаметру δ=5,88; гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×25×7400-8000 мм. По данной технологии в производство было задано 5 слитков-заготовок общей массой 12,415 т. Сдано в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 пять труб размером 377×25×7400-8000 мм общей массой 9,015 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,377. По предлагаемому способу в соответствии с пп. 4 и 5 формулы изобретения задано в производство 5 полых слитков-заготовок размером 540×вн.340×3200±50 мм общей массой 17,406 т. Полые слитки-заготовки были нагреты в методической печи до температуры 1190-1200°C и прокатаны на ТПУ 8-16” в калибре 383 мм в товарные трубы размером 377×25×11600-12100 мм с вытяжкой µ=4,59, обжатием по диаметру Δ=29,6% и с подачами гильз в очаг деформации µ=17-18 мм. Принято в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 - 13,801 т. Расходный коэффициент металла по данной партии труб составил 1,261. Таким образом, при прокатке товарных труб размером 377×25 мм по предлагаемому способу получено снижение расходного коэффициента металла на 116 кг на каждой тонне труб при одновременном повышении производительности ТПУ 8-16” в два раза. Аналогичная картина получена и при прокатке товарных труб размером 377×35 мм. По существующему способу товарные трубы размером 377×35 мм производят из слитков-заготовок ЭШП размером 565×100×1750±50 мм по технологии: слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности и прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 550×вн.265×2230-2360 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,31 и посадом по диаметру Δ=2,66%; гильзы-заготовки с холодного посада нагревают в методической печи до температуры пластичности; гильзы-заготовки прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 540×вн.340×2880-3040 мм на оправке диаметром 325 мм с вытяжкой µ=1,29 и посадом по диаметру Δ=1,82; гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 377×35×8750-9300 мм. По данной технологии в производство было задано 5 слитков-заготовок общей массой 17,219 т. Сдано в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 пять труб размером 377×25×8500-9000 мм общей массой 13,375 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,254. По предлагаемому способу в соответствии с пп. 4-6 формулы изобретения задано в производство 5 полых слитков-заготовок размером 540×вн.200×2100±50 мм общей массой 16,356 т. Полые слитки-заготовки были нагреты в методической печи до температуры 1180-1190°C, прошиты - раскатаны в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 540×вн.340×2640-2750 мм на оправке диаметром 325 мм с вытяжкой 1,29 и прокатаны на ТПУ 8-16” в калибре 383 мм в товарные трубы размером 377×35×8900-9300 мм с вытяжкой µ=4,84, обжатием по диаметру Δ=29,6% и с подачами гильз в очаг деформации µ=21-22 мм. Принято в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 - 13,861 т труб. Расходный коэффициент металла по данной партии труб составил 1,180. При прокатке товарных труб размером 377×35 мм по предлагаемому способу получено снижение расходного коэффициента металла на 74 кг на каждой тонне труб при одновременном повышении производительности ТПУ 8-16” в два раза. Данные по прокатке передельных труб размером 426×23 мм и 392×33 мм, товарных труб размером 377×25 и 377×35 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами, механической обработке передельных труб размером 392×33 и прокатке передельных труб размером 426×23 мм в товарные трубы размером 377×18 мм на стане ХПТ 450 ОАО “ЧТПЗ” приведены в таблице 1.

Таким образом, использование предложенного способа позволит впервые в России осуществить производство бесшовных труб размером 377×14-40 мм из полых слитков-заготовок ЭШП, а труб размером 377×40-60 мм из слитков-заготовок ЭШП для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара с механическими свойствами металла и геометрическими размерами, превышающими значения данных показателей, приведенных в ТУ 14-3Р-55 - 2001, что позволит значительно снизить энергозатраты за счет исключения нагрева слитков-заготовок под прошивку в гильзы-заготовки, нагрева гильз-заготовок под прошивку-раскатку их в гильзы, снижения нагрузок при прошивке слитков-заготовок ЭШП с дифференцированными обжатиями по диаметру и производить качественные товарные и передельные трубы на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ” для последующего передела передельных труб в товарные на стане ХПТ 450 в соответствии с заказами потребителя, значительно снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток-заготовка ЭШП - котельная труба, повысить производительность ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами более чем в 2 раза, а следовательно, снизить стоимость котельных труб.