Результат интеллектуальной деятельности: ВАЛОК ПИЛИГРИМОВОГО СТАНА ДЛЯ ПРОКАТКИ ПЕРЕДЕЛЬНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 290Х11-12 ММ ИЗ НИЗКОПЛАСТИЧНЫХ БОРСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЕЙ МАРОК 04Х14Т3Р1Ф-Ш И 04Х14Т5Р2Ф-Ш

Изобретение относится к трубопрокатному инструменту, а именно, к способу калибровки валков пилигримовых станов для прокатки передельных труб из низкопластичных борсодержащих сталей марок 04Х14Т3Р1Ф-Ш и 04Х14Т5Р2Ф-Ш, и может быть использовано на трубопрокатных установках (ТПУ) с пилигримовыми станами при прокатке передельных труб размером 290×11-12 мм.

В практике ТПУ с пилигримовыми станами известен валок, содержащий по окружности бочки ручей с последовательно расположенными по длине бойком, полирующим участком, углом продольного выпуска и холостым участком, при этом боек выполнен с переменным возрастающим поперечным сечением по длине, а полирующий с постоянным сечением в виде круга с тангенциальными выпусками, значение которых для прокатки тонкостенных труб диаметром 273-426 мм на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами являются величиной постоянной и составляет 22° (ТИ 158-Тр.ТБ1-23-2000).

Недостатком этих валков является то, что в них прокатывают гильзы с отношением D/S от 5,4 до 6,9 в тонкостенные трубы с отношением D/S от 30 до 53. Валки имеют один и тоже угол поперечного выпуска, т.е. уширение в калибре не зависит от геометрических размеров гильз и труб, что при прокатке труб средних диаметров приводит к не заполнению калибра, а при прокатке труб большого диаметра к переполнению (прокатка труб размером 273×8 мм из гильз размером 460×290 вн. при D/S=5,4 и прокатка труб размером 426×9 мм из гильз размером 620×440 вн. при D/S=6,9). При прокатке труб размером 290×11-12 мм из гильз размером 470×вн.295 при D\S=5,4 и гильз размером 480×вн.295 при D\S=5,2 из низкопластичных борсодержащих сталей для исключения переполнения калибра, приводящего к образования надрывав (рванин) на наружной поверхности «бунтов» утолщений по выпускам калибра и повышения производительности пилигримовых станов, необходимо перераспределить поперечную и продольную деформации за счет изменения тангенциальных выпусков по всему профилю калибра валков.

Известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, образованного радиусом гребня валка увеличивающейся величины, полирующего участка, имеющего постоянный радиус гребня валка, угла продольного выпуска и холостого участка, причем выпуски поперечного сечения изменяются по длине бойка от 32-37° до 20-22° в сечении перехода на полирующий участок и постоянным углом поперечного выпуска на полирующем участке (Ю.Ф. Шевакин, А.З. Глейберг. «Производство труб», Металлургия, Москва, 1968, с.139-140, 160).

Недостаток данных валков, как и выше указанного аналога, заключается в том, что прокатка гильз из малопластичных марок сталей с отношением D/S=5,2-5,4 в валков с углом поперечного выпуска 20-22° при подачах более 12 мм приводит к переполнению калибра и образованию «надрывов» металла на наружной поверхности «бунтов», которые при последующее подаче и раскатке приводят к сетке надрывов или сквозным рванинам.

В практике ТПУ с пилигримовыми станами известен валок пилигримового стана, содержащий по окружности бочки ручей круглого поперечного сечения с выпусками, длина которого составлена из последовательно расположенных бойка, образованного радиусом гребня валка, увеличивающейся величины, полирующего участка, имеющего постоянный радиус гребня валка, угла продольного выпуска и холостого участка, выпуски поперечного сечения ручья на одной трети протяженности бойка выполнены постоянными по величине, а на остальной части бойка плавно уменьшающимися до значения выпусков полирующего участка, при этом радиус гребня валка в конце участка с постоянной величиной выпуска составляет 1,3 радиуса гребня его начала (авт. свид. СССР №554019, бюллетень ОИПОТЗ №14, 1977 г.).

Использование данных валков обеспечивает прокат труб из гильз с большими отклонениями диаметров от номинала, т.е. прокат труб из гильз большего диаметра, за счет чего снижается расходный коэффициент металла, исключаются потери времени на перевалки валков, но данные валки не дают возможности вести процесс прокатки передельных труб размером 290×11-12 мм из низкопластичных сталей марок 04Х14Т3Р1Ф-Ш и 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 1,3 до 3,5% без образования надрывов и сквозных рванин, что приводит к увеличению толщины стенки передельных труб, а, следовательно, к повышенному расходу металла.

Наиболее близким, по техническому решению (прототипом), является валок пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб, содержащий по окружности бочки ручей с последовательно расположенными по длине бойком, полирующим участком, углом продольного выпуска и холостым участком, при этом боек выполнен с переменным возрастающим поперечным сечением по длине, а полирующий с постоянным сечением в виде круга с тангенциальными выпусками 22° (А.В. Сафьянов, Л.И. Лапин и др. / Определение оптимального угла поперечного выпуска валков пилигримового стана для прокатки тонкостенных труб. // Сборник ВЗМИ. №6. с.126-134. 1976 г.).

Данные валки при прокатке труб из пластичных марок сталей с отношением D/S от 25 до 55 дают возможности вести процесс прокатки с увеличением дозированной подачи на 5,0-8,0%, но прокатка труб размером 290×11-12 мм из низкопластичных борсодержащих сталей с превышением подачи металла в очаг деформации вальцовщиком на 1-2 мм, приводит к переполнению калибра и образованию на наружной поверхности "бунтов" надрывав, а на теле труб к сетке надрывов и сквозных рванин, а, следовательно, к браку труб.

Задачей изобретения является производства качественных передельных труб размером 290×11-12 мм из низкопластичных борсодержащих сталей марок 04Х14Т3Р1Ф-Ш и 04Х14Т5Р2Ф-Ш, снижение брака труб по надрывам и сквозным рванинам за счет случайного превышения подачи, превышающей данный рубеж для данного сортамента труб, вести процесс прокатки передельных труб на стенку 11 мм вместо 12, а, следовательно, снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности ТПУ с пилигримовыми станами при прокатке труб данного сортамента.

Технический результат достигается тем, что в валке пилигримового стана для прокатки передельных труб размером 290×11-12 мм из низкопластичных борсодержащих сталей марок 04Х14Т3Р1Ф-Ш и 04Х14Т5Р2Ф-Ш, содержащего по окружности бочки ручей круглого сечения с тангенциальными выпусками, состоящий из последовательно расположенных бойка с углом Θ_б=90°, образованного радиусом гребня валка, увеличивающейся величины, полирующего участка с углом Θ_п=70° и постоянным сечением, угла продольного выпуска с углом Θ_п.в.=40° и холостого участка с углом Θ_x=160°, при этом угол поперечного выпуска на участке бойка от точки «0» до угла α_б=17-20° выполнен постоянным и равным углу 35° поперечного выпуска холостого участка, а на участке бойка α_б=70-73° угол поперечного выпуска выполнен плавно снижающимся с 35° до 26-28°, на полирующем участке угол поперечного выпуска выполнен постоянным и равным 26-28°, а на угле продольного выпуска и на части холостого, равным Θ_п.в.+10°, угол поперечного выпуска выполнен плавно увеличивающимся с 26-28° до 35°.

Сущность способа заключается в том, что с целью снижения поперечной разностенности и исключения переполнения калибра при прокатке передельных труб из низкопластичных борсодержащих сталей марок 04Х14Т3Р1Ф-Ш и 04Х14Т5Р2Ф-Ш, приводящих к образованию надрывов (рванин) на наружной поверхности «бунтов» - утолщений по выпускам калибра и повышения производительности ТПУ с пилигримовыми станами угол поперечного выпуска на бойке от точки «0» до угла α_б=17-20° выполнен постоянным и равным углу 35° поперечного выпуска холостого участка, а на участке бойка α_б=70-73° угол поперечного выпуска выполнен плавно снижающимся с 35° до 26-28°, на полирующем участке угол поперечного выпуска выполнен постоянным и равным 26-28°, а на угле продольного выпуска и на части холостого, равным Θ_п.в.+10°, угол поперечного выпуска выполнен плавно увеличивающимся с 26-28° до 35°. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сравнение заявляемого валка не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый валок от прототипа, что соответствует патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение осуществлено на ТПА 8-16′′ с пилигримовыми станами ОАО «ЧТПЗ» при прокатке передельных труб размером 290×12×22000-24000 мм из слитков заготовок размером 470×100×1675 мм стали марки 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,97 до 3,12% и производству из них шестигранных труб-заготовок размером «под ключ» 257×6×4300 мм. Данные по прокатке передельных труб размером 290×12×22000-23000 мм из слитков-заготовок стали марки 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора 2,97-3,12%, отлитых на ОАО «ЗМЗ» и прокатанных на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами ОАО «ЧТПЗ» в валках существующей и предлагаемой калибровок, и производству из них шестигранных труб-заготовок размером «под ключ» 257×6,0×4300 мм приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что в валках существующей калибровки с углом поперечного выпуска на полирующем участке α_п.в.=22° и углом поперечного выпуска на холостом участке α_п.в.=33° прокатано 10 слитков-заготовок размером 470×100×1675 мм, общей массой 20,8 тонн. Прошивку слитков-заготовок в гильзы размером 470×вн.295×2580 мм производили в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 280 мм. Прокатку передельных труб-плетей размером 290×12-22000-23000 мм в валках существующей калибровки производили с подачей гильз в очаг деформации µ_ср.=12 мм. При подачах более 13 мм происходит переполнение калибра и образование на наружной поверхности «бунтов» надрывов, которые при последующей раскатке в полирующем участке увеличивались, а в некоторых случаях приводили к образованию сквозных рванин, т.е. к браку. После разметки труб-плетей три крата по сквозным рванинам были забракованы. В цех №5 на механическую обработку - обточку и расточку отправлено 37 кратов. В процессе механической обработки были отбракованы по наружным пленам, выводящим толщину стенки за пределы минусового поля допуска, три крата. Из данной партии спрофилировано и принято годными 34 шестигранных трубы-заготовки. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 3,307.

По предлагаемой технологии в производство было задано 10 слитков-заготовок общей массой 20,95 т. Слитки-заготовки были нагреты до температуры пластичности, прошиты в гильзы и прокатаны на пилигримовом стане в валках с калибром 295 мм, спрофилированных в соответствии с формулой изобретения в передельные трубы размером 290×12×22000-23000 мм со средней подачей гильз в очаг деформации µ_ср.=14,5 мм. Рванины на трубах-плетях отсутствовали. Размечено и отправлено в цех №5 на дальнейшую переработку в шестигранные трубы-заготовки 40 кратов. В процессе механической обработки были отбракованы: один крат по наружным пленам, а второй по зарезу толщины стенки при обточке. Из данной партии спрофилировано и принято годными 38 шестигранных труб-заготовок. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,980, т.е. получено снижение расходного коэффициента металла на 327 кг на тонну шестигранных труб-заготовок при одновременном повышении производительности пилигримового стана более чем на 20%. Значения центральных углов валков и углов поперечного выпуска приведены на фиг.1.

Валки изготовлены по копиру ЦЗЛ ОАО «ЧТПЗ» с калибром 295 мм с параметрами рабочих углов: Θ_б=90° - центральный угол бойка; Θ_п=70° - центральный угол полирующего участка; Θ_п.вып=40° - центральный угол угла продольного выпуска; Θ_x=160° - центральный угол холостого участка. Параметры углов поперечных выпусков по окружности валка: Θ^/ _X - угол поперечного выпуска на бойке с центральны углом 70-73° выполнен с плавным снижением с 35° до 26-28°; Θ^// _x=26-28° - угол поперечного выпуска на полирующем участке: Θ^/// _x=40°+10° (угол продольного выпуска +10 градусов холостого участка) - угол поперечного выпуска выполнен с плавным увеличением с 26-28° до 35°; Θ^//// _x=35° (холостой участок валка 150°+17-20° бойка, прилегающего к холостому участку) - угол поперечного выпуска выполнен постоянным.

Таким образом, использование валков пилигримового стана для прокатки передельных труб размером 290×12 мм из низкопластичных борсодержащих сталей, скалиброванных по предлагаемой методике, снижает поперечную разностенность труб, количество рванин, снижает расходный коэффициент металла при переделе слиток-заготовка ЭШП-шестигранная труба-заготовка, при одновременном повышении производительности пилигримовых станов за счет увеличения подачи гильз в очаг деформации без образования рванин по телу передельных труб, а, следовательно, снижает стоимость шестигранных труб-заготовок.