Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства холоднодеформированных труб размером 187,7х25х8300-8500 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства холоднодеформированных труб размером 187,7×25×8300-8500 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ, предназначенных для изготовления муфт для труб размером 168,3×10,6 мм, применяемых для добычи газа и газового конденсата в сероводородсодержащих средах.

В трубопрокатном производстве известен способ производства длинномерных передельных труб большого и среднего диаметров из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава (ЭШП) труднодеформируемых марок стали для выдвижных систем, включающий отливку полых слитков ЭШП с отношением диаметра к толщине стенки , большие значения которого относятся к полым слиткам большего диаметра, и длиной L=2,75-3,25 м, большие значения которого относятся к слиткам меньшего диаметра, полые слитки ЭШП обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с удалением окалины и дефектов литейного производства на величины, значения которых определяют из выражений , Δ₁=K₁*D*S/(D-S), где Δ - величина удаляемого металла при обточке полых слитков ЭШП, мм; Δ₁ - величина удаляемого металла при расточке полых слитков ЭШП, мм; D - наружный диаметр полых слитков ЭШП, мм; S - толщина стенки полых слитков ЭШП, мм; K=0,03 - коэффициент при обточке полых слитков ЭШП; K₁=0,04 - коэффициент при расточке полых слитков ЭШП.

Полые слитки-заготовки ЭШП после гомогенизации равномерно нагревают до температуры 1200-1220°С со скоростью нагрева 1,8-2,0°С в минуту с кантовкой на 180° через 20-25 мин, а затем при температуре 1200-1220°С выдерживают в течение 2,0-3,0 ч с кантовкой через 25-30 мин и общим временем нагрева 9,0-12,0 ч, при этом большая продолжительность нагрева и большее время выдержки относятся к полым слиткам-заготовкам ЭШП больших диаметров и толщин стенок, нагретые до температуры пластичности полые слитки-заготовки ЭШП прокатывают на пилигримовом стане с обжатием по диаметру 30-45% и вытяжкой μ=1,3-2,0 (патент РФ №2346764, бюл. №11, 2006).

Недостатком данного способа является то, что он направлен на технологию производства длинномерных передельных труб большого и среднего диаметров из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава стали марок 08Х10Н20Т2 и 08Х10Н16Т2 для выдвижных систем и не решает технологические вопросы производства холоднокатаных муфтовых труб размером 187,7×25×8300-8500 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ.

В трубной промышленности известен способ производства горячекатаных передельных труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов на установках с пилигримовыми станами, включающий сверловку слитков-заготовок ЭШП на диаметр 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, экспандирование в полые заготовки с вытяжкой μ=1,2-1,8 без подъема по диаметру, обтачивание и растачивание их до удаления ковочных дефектов, нагрев до температуры пластичности и прокатку на пилигримовых станах с вытяжкой μ≤5,0 или экспандирование сверленых слитков-заготовок ЭШП в полые заготовки с вытяжкой μ=0,9-1,5, с подъемом по диаметру от 1,05 до 1,4% и прокатку на пилигримовых станах с вытяжкой μ≤5,5 (Патент РФ №2242302 от 20.12.2004, кл. В21В 21/04, бюл. №35).

Недостатком данного способа является использование в качестве передельных заготовок сверленых слитков-заготовок ЭШП, дополнительные операции по экспандированию и механической обработке передельных экспандированных трубных заготовок, повышенный расход дорогостоящего металла в стружку, что в конечном итоге приводит к значительному повышению стоимости готового изделия.

Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных холоднодеформированных насосно-компрессорных труб размером 168,3×10,6×5000-10000 мм и из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш для добычи газа и газового конденсата в сероводородсодержащих средах, характеризующийся тем, что осуществляют отливку полых слитков электрошлаковым переплавом размером 470×110×2700 мм или 430×105×2700 мм, расточку и обточку слитков в слитки-заготовки размером 460×100×2700 мм и 420×95×2700 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прокатку на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 234/239 и 199/204 мм в передельные горячекатаные трубы размером 325×45×6400 мм и 260×30×8000 мм, разрезку труб на две трубы равной длины, расточку и обточку передельных горячекатаных труб в трубы-заготовки размером 310×30×3200 и 245×16×4000 мм, прокатку механически обработанных труб-заготовок размером 310×30×3200 мм на станах ХПТ по маршрутам 310×30 - 273×23 - 219×16 - 168,3×10,6 мм с относительными обжатиями по стенке соответственно δ_1т=23,3%, δ_2т=30,0% и δ_3т=33,8%, а труб-заготовок размером 245×16×4000 мм по маршрутам 245×16 - 219×13 - 168,3×10,6 мм с относительными обжатиями по стенке соответственно δ_1т=12,8% и δ_2т=18,5% в холоднодеформированные насосно-компрессорные трубы размером 168,3×10,6×5000-10000 мм (Патент РФ №2545950. Опубл. 10.04.2015).

Недостатки способа: заготовки ЭШП имеют повышенную стоимость, что при расходном коэффициенте металла более 2,0 приводит к значительному повышению цены на холоднодеформированные муфтовые трубы, и то, что данный технологический процесс направлен на производство бесшовных холоднодеформированных насосно-компрессорных труб размером 168,3×10,6×5000-10000 мм и не решает технологические вопросы производства холоднодеформированных муфтовых труб размером 187,7×25 мм.

Задачей предложенного способа является освоение производства холоднодеформированных муфтовых труб размером 187,7×25×8300-8500 мм, производство конкурентно-способной продукции за счет использования при изготовлении передельных горячекатаных труб полых центробежно-литых заготовок, снижение расхода металла, а следовательно снижение стоимости муфтовых труб размером 187,7×25×8300-8500 мм.

Технический результат достигается тем, что способ производства холоднодеформированных труб размером 187,7×25×8300-8500 мм для изготовления муфт из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ включает отливку полых центробежно-литых заготовок размером 500×130×2800±50 мм, расточку до размеров 500×120×2800±50 мм, нагрев до температуры пластичности, прокатку на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 231/237 мм (при этом 231 мм - диаметр переднего участка дорна, 237 мм - диаметр его заднего участка), в калибре 351 мм с коэффициентом вытяжки μ=2,85 в передельные горячекатаные трубы размером 340×55×6600-7000 мм, резку на две трубы - крата размером 340×55×3300-3500 мм, охлаждение, расточку и обточку труб в трубные заготовки размером 325×40×3300-3500 мм, прокатку на станах ХПТ в муфтовые передельные трубы размером 187,7×25×8300-8500 мм по маршрутам 325×40×3300-3500 - 273×35×4300-4500 - 219×30×6100-6300 - 187,7×25×8300-8500 мм с относительными обжатиями по стенке δ_1т=12,5%, δ_2т=14,3%, δ_3т=16,7% и коэффициентами вытяжки μ₁=1,37, μ₂=1,47, μ₃=1,39.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что производят отливку полых центробежно-литых заготовок размером 500×130×2800±50 мм, расточку их до размеров 500×120×2800±50 мм, нагрев до температуры пластичности, прокатку на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 231/237 мм в калибре 351 мм с коэффициентом вытяжки μ=2,85 в передельные горячекатаные трубы размером 340×55×6600-7000 мм, резку на две трубы - крата размером 340×55×3300-3500 мм, охлаждение, расточку и обточку труб в трубные заготовки размером 325×40×3300-3500 мм, прокатку на станах ХПТ в муфтовые передельные трубы размером 187,7×25 мм по маршрутам 325×40×3300-3500 - 273×35×4300-4500 - 219×30×6100-6300 - 187,7×25×8300-8500 мм с относительными обжатиями по стенке δ_1т=12,5%, δ_2т=14,3%, δ_3т=16,7% и коэффициентами вытяжки μ₁=1,37, μ₂=1,47, μ₃=1,39.

Сравнение заявляемого решения (способа) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности «новизна».

Способ опробован на трубопрокатной установке 8-16ʺ с пилигримовыми станами и на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 на ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». В производство были заданы 5 полых слитков ЭШП размером 520×140×2800 мм общей массой 18,476 т, которые были расточены и обточены в полые слитки-заготовки размером 500×120×2800 мм. Полые слитки-заготовки ЭШП были нагреты до температуры пластичности и прокатаны на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 340×55×6800 мм. Передельные горячекатаные трубы были порезаны на две трубы равной длины, расточены и обточены в трубные заготовки размером 325×40×3400 мм, которые были перекатаны на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в товарные трубы размером 187,7×25 мм по маршрутам 325×40×3400 - 273×35×4400 - 219×30×6200 - 187,7×25×8400 мм (патент РФ №2545950 - существующая технология). Сдано 10 муфтовых труб размером 187,7×25×8400 мм общей массой 8,476 т. Суммарный расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,180.

По предлагаемой технологии в производство были заданы 5 ЦЛЗ размером 500×130×2800 мм общей массой 16,704 т, которые были расточены в полые заготовки размером 500×120×2800 мм. Полые ЦЛЗ были нагреты до температуры пластичности и прокатаны на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 340×55×6800 мм. Передельные горячекатаные трубы были порезаны на две трубы равной длины, расточены и обточены в трубные заготовки размером 325×40×3400 мм, которые были перекатаны на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в товарные трубы размером 187,7×25 мм по маршрутам 325×40×3400 - 273×35×4400 - 219×30×6200 - 187,7×25×8400 мм. Сдано 10 муфтовых труб размером 187,7×25×8400 мм общей массой 8,476 т. Суммарный расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,971. Данные по производству холоднодеформированных труб размером 187,7×25 мм для изготовления муфт из сплава ХН30МДБ-Ш из полых слитков ЭШП размером 520×140×2800 мм (существующая технология) и из полых центробежно-литых заготовок размером 500×130×2800 мм (предлагаемая технологи) приведены в таблице №1.

Таким образом, производство труб по предлагаемому способу из полых центробежно-литых заготовок с прокаткой их на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами в передельные горячекатаные трубы для последующей механической обработки - расточки и обточки в передельные механически обработанные трубы и последующего переката их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в холоднодеформированные трубы размером 187,7×25×8300-8500 мм для изготовления муфт, по сравнению с существующей технологией (патент РФ №2545950), позволяет снизить расход металла на 209 кг и их стоимость, за счет снижения стоимости полых ЦЛЗ более чем в 1,5 раза по сравнению с полыми слитками ЭШП.

Использование предлагаемого способа производства холоднодеформированных труб размером 187,7×25×8300-8500 мм для изготовления муфт из коррозионно-стойкого сплава ХН30МДБ позволит снизить расход металла и их стоимость.