Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 325х8-14 мм ИЗ СТАЛИ МАРКИ 08Х18Н10Т-Ш

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных холоднокатаных труб размером 325×8-14 мм из стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики.

В трубном производстве известен способ производства товарных и передельных труб из труднодеформируемых марок стали, включающий сверление центрального отверстия диаметром 100±5 мм в заготовках и слитках-заготовках ЭШП диаметром 380-500 мм, выдержку их на колосниках методических печей при температуре 500-550°С в течение 70-90 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-заготовок ЭШП в стане поперечно-винтовой прокатки 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 или слиток-заготовка ЭШП диаметром 540-620 мм, которые из-за малой мощности привода стана поперечно-винтовой прокатки прошить невозможно, а самое главное то, что данный способ не оговаривает припуск под механическую обработку.

В трубном производстве известен способ производства товарных и передельных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПУ с пилигримовыми станами, включающий сверление центрального отверстия диаметром 100±5 мм в слитках-заготовках ЭШП и заготовках, нагрев их до температуры пластичности, первую прошивку слитков-заготовок ЭШП или заготовок диаметром 460-600 мм в стане поперечно-винтовой прокатки с вытяжкой μ=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 μ=1,4-1,75 при скорости вращения валков 20-50 об/мин, с использованием холодного или горячего посада гильз-заготовок в печь, процесс прошивки от захвата слитков-заготовок 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-заготовки их валков число оборотов увеличивают до 35-40 об/мин, процесс прошивки-раскатки (вторую прошивку) от захвата гильзы-заготовки 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 направлен на производство товарных механически обработанных труб и также не оговаривает припуск под механическую обработку передельных труб для изготовления товарных механически обработанных труб из коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики.

В трубной промышленности известен способ производства бесшовных горячедеформированных механически обработанных труб размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из слитков-заготовок ЭШП коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики с расточенной внутренней и обточенной наружной поверхностью с шероховатостью не более R_a 10 мкм по ГОСТ 2789 (ТУ 14-158-131-2002 «Трубы горячедеформированные из коррозионностойкой стали повышенного качества»).

Недостатком данного способа также, как и вышеприведенных аналогов, является то, что он направлен на производство товарных механически обработанных труб с относительно толстыми стенками. 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 (расточке и обточке) с шероховатостью не более R_a 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).

Наиболее близким техническим решением является способ производства труб повышенного качества из коррозионностойкой марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики, включающий отливку слитков электрошлаковым переплавом, обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на ТПУ с пилигримовыми станами в передельные горячекатаные трубы, отрезку технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов пилой горячей резки, правку труб, термическую обработку - аустенизацию, механическую обработку передельных горячекатаных труб - расточку и обточку, на станках со следящей системой, в передельные трубы-заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений:

ΔS_в.п.=KΔS_в.c., ΔS_н.п.=K₁ΔS_н.с.,

где ΔS_в.п. - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм; ΔS_в.c. - величина снимаемого слоя металла при расточке на готовый размер, мм; K=(0,5-0,6) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при расточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров; ΔS_н.п. - величина снимаемого слоя металла при обточке под технологический перекат, мм; ΔS_н.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, удаление не выведенных дефектов на передельных трубах-заготовках абразивной зачисткой или шлифовкой, перекатку передельных труб-заготовок на станах ХПТ в товарные трубы с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более R_a2,5 мкм (патент РФ №2401169, кл. В21В 21/00, 10.10.2010, бюл. №28).

Недостатком данного способа является то, что он направлен на производство горячекатаных передельных труб под каждый размер товарных механически обработанных и холоднокатаных труб, что в свою очередь приводит к увеличению технологического инструмента при прокатке передельных горячекатаных труб на ТПУ с пилигримовыми станами (оправок станов поперечно-винтовой прокатки, валков и дорнов пилигримовых станов). Прокатка передельных горячекатаных труб под каждый размер товарных механически обработанных и холоднокатаных труб приводит к дополнительным перевалкам на ТПУ с пилигримовыми станами и снижению ее производительности.

Задачей предложенного способа является освоение производства бесшовных холоднокатаных труб повышенного качества размером 325×8-14 мм увеличенной длины из передельных труб-заготовок размером 474×20-26×3500-3600 мм, полученных механической обработкой - расточкой и обточкой горячекатаных труб размером 490×40×7000-7200 мм, прокатанных на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами из слитков-заготовок ЭШП размером 620×115×1750±25 мм, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - товарная труба из коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-3Р-197-2001 для объектов атомной энергетики, а также повышение производительности ТПУ 8-16" при прокатке передельных труб.

Технический результат достигается за счет использования способа производства бесшовных холоднокатаных труб размером 325×8-14 мм из стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики, включающего отливку слитков электрошлакового переплава, обточку их в слитки-заготовки размером 620×1750±25 мм, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 115±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры 1250-1260°С, подачу в центральное сверление слитков-заготовок смазки в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 400-500 г, прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 300 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,22 и подъемом по диаметру δ=1,61% в гильзы-заготовки размером 630×вн.315×2100-2170 мм, нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры 1250-1260°С, подачу вовнутрь гильз-заготовок смазки в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 600-700 г, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 440 мм с вытяжкой μ=1,35 и подъемом по диаметру δ=3,18% в гильзы размером 650×вн.455×2840-2930 мм, прокатку гильз на ТПУ8-16" с пилигримовыми станами в калибре 498 мм, врезанного в валки с диаметром бочки 1150 мм, в передельные трубы размером 490×40×7000-7200 мм с коэффициентом вытяжки μ=2,99 и обжатием по диаметру 24,61%, с подачей гильз в очаг деформации m=25-27 мм, отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине за 2-3 прохода до кривизны не более 5,0 мм на общую длину передельных труб, термическую обработку - аустенизацию, порезку труб на две равной длины, механическую обработку - расточку и обточку в передельные трубы-заготовки размером 474×26×3500-3600, 474×24×3500-3600, 474×22×3500-3600 и 474×20×3500-3600 мм, прокатку механически обработанных передельных труб на стане ХПТ 450 в товарные трубы по маршрутам: 474×20×3500-3600---426×16×4500-4600---377×12×6400-6550---325×8×10700-10900 и 325×9×9500-9700 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,38, 1,50, 1,73 и 1,54; 474×22×3500-3600---426×18×4400-4500---377×14×6000-6200---325×10×9300-9600 и 325×11×8500-8700 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,35, 1,45, 1,61 и 1,47; 474×24×3500-3600---426×20×4300-4400---377×16×5700-5850---325×12×8400-8600 и 325×13×7800-8000 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,33, 1,41, 1,54 и 1,42; 474×25×3500-3600---426×22×4250-4350---377×18×5470-5600---325×14×7700-7900 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,31, 1,37 и 1,48, термическую обработку холоднокатаных труб и приемку их на соответствие требованиям ТУ 14-3Р-197-2001. При этом, сначала механическую обработку передельных горячекатаных труб размером 490×40×3500-3600 мм на размер 474×26 мм, а затем на размеры 474×24, 474×22 и 474×20 мм.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что производят отливку слитков электрошлакового переплава, обточку их в слитки-заготовки размером 620×1750±25 мм, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 115±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры 1250-1260°С, подачу в центральное сверление слитков-заготовок смазки в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 400-500 г, прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 300 мм с вытяжкой μ=1,22 и подъемом по диаметру δ=1,61% в гильзы-заготовки размером 630×вн.315×2100-2170 мм, нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры 1250-1260°С, подачу вовнутрь гильз-заготовок смазки в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 600-700 г, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 440 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,35 и подъемом по диаметру δ=3,18% в гильзы размером 650×вн.455×2840-2930 мм, прокатку гильз на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в калибре 498 мм, врезанном в валки с диаметром бочки 1150 мм, в передельные трубы размером 490×40×7000-7200 мм с коэффициентом вытяжки μ=2,99 и обжатием по диаметру 24,61%, с подачей гильз в очаг деформации m=25-27 мм, отрезку технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине за 2-3 прохода до кривизны не более 5,0 мм на общую длину передельных труб, термическую обработку - аустенизацию, порезку труб на две равной длины, механическую обработку - расточку и обточку в передельные трубы-заготовки размером 474×26×26×3500-3600, 474×24×3500-3600, 474×22×3500-3600 и 474×20×3500-3600 мм, прокатку механически обработанных передельных труб на стане ХПТ 450 в товарные трубы по маршрутам: 474×20×3500-3600---426×16×4500-4600---377×12×6400-6550---325×8×10700-10900 и 325×9×9500-9700 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,38, 1,50, 1,73 и 1,54; 474×22×3500-3600---426×18×4400-4500---377×14×6000-6200---325×10×9300-9600 и 325×11×8500-8700 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,35, 1,45, 1,61 и 1,47; 474×24×3500-3600---426×20×4300-4400---377×16×5700-5850---325×12×8400-8600 и 325×13×7800-8000 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,33, 1,41, 1,54 и 1,42; 474×26×3500-3600---426×22×4250-4350---377×18×5470-5600---325×14×7700-7900 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,31, 1,37 и 1,48, термическую обработку холоднокатаных труб и приемку их на соответствие требованиям ТУ 14-3Р-197-2001. При этом сначала производят механическую обработку передельных горячекатаных труб размером 490×40×3500-3600 мм на размер 474×26 мм, а затем на размеры 474×24, 474×22 и 474×20 мм.

Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Способ опробован на ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" при прокатке передельных труб размером 490×40×7000 мм из слитков-заготовок ЭШП размером 620×115×1750 мм стали марки 08Х18Н10Т-Ш с последующей расточкой и обточкой их в трубы-заготовки размером 474×22×3500 мм и перекаткой их на стане ХПТ 450 в товарные трубы по маршруту: 474×22×3500---426×18×4400---377×14×6000---325×10×9300 мм с коэффициентами вытяжки μ, соответственно, 1,35, 1,45 и 1,61 (предлагаемая технология). По существующей технологии слитки-заготовки ЭШП размером 500×100×1750 мм прошивались в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 520×вн.315×2400 мм, которые прокатывались на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 346×32×8000 мм. Передельные трубы разрезались на две части равной длины, растачивались и обтачивались в товарные трубы размером 325×10×4000 мм. Данные по технологическим параметрам производства товарных труб размером 325×10 мм из слитков-заготовок ЭШП стали марки 08Х18Н10Т-Ш по предлагаемой и существующей технологиям приведены в таблице 1.

Данные по технологическим параметрам производства товарных труб размером 325×10 мм из слитков-заготовок ЭШП стали марки 08Х18Н10Т-Ш по предлагаемой и существующей технологиям приведены в таблице 1.

Из таблицы видно, что по существующей технологии в производство были заданы три слитка-заготовки ЭШП размером 500×100×1750 мм общей массой 8100 кг. Слитки-заготовки были нагреты в методической печи до температуры 1250-1260°С, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 300 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,37 и подъемом по диаметру δ=4,0% в гильзы размером 520×вн.315×2400 мм, которые были прокатаны на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 346×32×8000 мм. Передельные трубы были выправлены в шестивалковой правильной машине и термообработаны. Так как на существующем оборудовании ОАО «ЧТПЗ» можно растачивать и обтачивать передельные трубы длиной не более 6000 мм, то передельные трубы были порезаны на две трубы равной длины, расточены и обточены в товарные трубы размером 325×10×4000 мм. Принято в соответствии с ТУ 14-3Р-197-2001 6 труб размером 325×10×4000 мм общей массой 1863 кг. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 4,348.

По предлагаемой технологии в производство были заданы 3 слитка-заготовки ЭШП размером 620×115×1750 мм общей массой 12012 кг, которые были нагреты в методической печи до температуры 1250-1260°С, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 300 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,22 и подъемом по диаметру δ=1,61% в гильзы-заготовки размером 630×вн.315×2135 мм. Гильзы-заготовки с холодного посада были нагреты в методической печи до температуры 1250-1260°С, прошиты - раскатаны в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 440 мм с вытяжкой μ=1,35 и подъемом по диаметру δ=3,18% в гильзы размером 650×вн.455×2890 мм. Гильзы прокатаны на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в калибре 498 мм валках с диаметром бочки 1150 мм в передельные трубы размером 490×40×7000 мм с вытяжкой μ=2,99, обжатием по диаметру δ=24,61% и с подачами гильз в очаг деформации m=25-26 мм. Трубы выправлены на шестивалковой правильной машине за 2-3 прохода до кривизны не более 5,0 мм на общую длину труб.

После термической обработки - аустенизации передельные трубы порезаны на два крата равной длины, расточены и обточены в передельные трубы-заготовки размером 474×22×3500 мм. Механически обработанные трубы-заготовки отправлены в цех №5 и перекатаны на стане ХПТ 450 в товарные трубы по маршрутам: 474×22×3500---426×18×4400---377×14×6000---325×10×9300 мм с вытяжками μ, соответственно, 1,35, 1,45 и 1,61. Принято в соответствии с ТУ 14-3Р-197-2001 шесть труб размером 325×10×9300 мм общей массой 4332 кг. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,773. Таким образом, при производстве труб размером 325×10 мм по предлагаемой технологии (способу) получено снижение расходного коэффициента дорогостоящего металла на каждой тонне готовых труб на 1575 кг, увеличение длины в 2,3 раза и уменьшение шероховатости наружной и внутренней поверхностей труб.

Использование предлагаемого способа производства бесшовных холоднокатаных труб размером 325×8-14 мм из стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики позволит значительно снизить расход дорогостоящего металла, снизить шероховатость наружной и внутренней поверхностей, повысить производительность ТПУ 8-16", значительно увеличить длину труб, а следовательно, снизить стоимость труб.