Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ МЕХАНИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 530х13-18 мм ИЗ СТАЛИ МАРКИ 08Х18Н10Т-Ш

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных механически обработанных труб размером 530×13-18 мм из стали марки 08X18H10T-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 - расточку и обточку - передельных труб для изготовления товарных труб размером 245×19, 325×36 и 426×40 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики.

В трубном производстве известен способ производства товарных и передельных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких 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 не оговаривает припуск под механическую обработку передельных труб для изготовления товарных механически обработанных труб повышенного качества размером 245×19, 351×36 и 426×40 мм из коррозионно-стойкой 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 коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики с расточенной внутренней и обточенной наружной поверхностями с шероховатостью не более R_a 10 мкм по ГОСТ 2789 (ТУ 14-158-131-2002 «Трубы горячедеформированные из коррозионно-стойкой стали повышенного качества»).

Недостатком данного способа, так же как и вышеприведенных аналогов, является то, что он направлен на производство товарных механически обработанных труб с относительно толстыми стенками диаметром не более 500 мм. 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 погоном 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 коррозионно-стойкой 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.с.,

ΔS_н.п. = K₁ΔS_н.с.,

где ΔS_в.п. - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм; ΔS_в.с. - 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 невыведенных 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_a 2,5 мкм.

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 механически обработанных труб размером 530×13-18 мм, полученных механической обработкой - расточкой и обточкой горячекатаных труб размером 550×35×3500-3650 мм, прокатанных на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами из слитков-заготовок ЭШП размером 620×115×1750±25 мм, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток-заготовка ЭШП - товарная труба из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-3Р-197-2001 для объектов атомной энергетики и повышение производительности ТПУ 8-16ʺ при прокатке передельных труб.

Технический результат достигается за счет использования способа производства бесшовных механически обработанных труб размером 530×13-18 мм для объектов атомной энергетики из стали марки 08Х18Н10Т-Ш, включающего отливку слитков электрошлаковым переплавом, 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 в соотношении 50/50 массой 400-500 г, прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 300 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,17 и подъемом по диаметру δ=3,23% в гильзы-заготовки размером 640×вн.315×2020-2080 мм, нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры 1250-1260°С, подачу внутрь гильз-заготовок смазки в виде смеси графита с поваренной солью в соотношении 50/50 массой 600-700 г, прошивку - раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 510 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,63 и подъемом по диаметру δ=6,25% в гильзы размером 680×вн.525×3290-3390 мм, прокатку гильз на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами в калибре 562 мм, врезанном в валки с диаметром бочки 1150 мм, в передельные трубы размером 550×35×7000-7300 мм с коэффициентом вытяжки μ=2,59, обжатием по диаметру 19,12%, с подачей гильз в очаг деформации m=20-24 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 длину передельной трубы, термическую обработку в виде аустенизации, порезку труб размером 550×35×7000-7300 мм на две части равной длины, механическую обработку - расточку и обточку в товарные трубы размером 530×13×3500-3650, 530×14×3500-3650, 530×15×3500-3650, 530×16×3900-3650, 530×17×3900-3650, 530×18×3500-3650 мм, производят приемку их на соответствие требованиям ТУ 14-3Р-197-2001, а механическую обработку передельных горячекатаных труб размером 530×35×3500-3650 мм в товарные механически обработанные трубы производят сначала на размер 530×18 мм, затем на размер 530×17, 530×16, 530×15, затем на размер 530×14 и затем на размер 530×13 мм.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что производят отливку слитков электрошлаковым переплавом, 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 в соотношении 50/50 массой 400-500 г, прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 300 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,17 и подъемом по диаметру δ=3,23% в гильзы-заготовки размером 640×вн.315×2020-2080 мм, нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры 1250-1260°С, подачу во внутрь гильз-заготовок смазки в виде смеси графита с поваренной солью в соотношении 50/50 массой 600-700 г, прошивку - раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 510 мм с коэффициентом вытяжки μ=1,63 и подъемом по диаметру δ=6,25% в гильзы размером 680×вн.525×3290-3390 мм, прокатку гильз на ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами в калибре 562 мм, врезанном в валки с диаметром бочки 1150 мм, в передельные трубы размером 550×35×7000-7300 мм с коэффициентом вытяжки μ=2,59, обжатием по диаметру 19,12%, с подачей гильз в очаг деформации m=20-24 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 длину передельной трубы, термическую обработку в виде аустенизации, порезку труб размером 550×35×7000-7300 мм на две части равной длины, механическую обработку - расточку и обточку в товарные трубы размером 530×13×3500-3650, 530×14×3500-3650, 530×15×3500-3650, 530×16×3900-3650, 530×17×3900-3650, 530×18×3500-3650 мм, производят приемку их на соответствие требованиям ТУ 14-3Р-197-2001, а механическую обработку передельных горячекатаных труб размером 530×35×3500-3650 мм в товарные механически обработанные трубы производят сначала на размер 530×18 мм, затем на размер 530×17, 530×16, 530×15, затем на размер 530×14 и затем на размер 530×13 мм.

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

Способ опробован на трубопрокатной установке ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» с пилигримовыми станами 8-16ʺ при прокатке передельных труб размером 550×35×7000 мм из слитков-заготовок ЭШП размером 620×115×1750 мм стали марки 08Х18Н10Т-Ш с последующей расточкой и обточкой их в товарные трубы размером 530×18×3500 мм. Сравнительная прокатка не производилась, так как трубы данного сортамента в России и на ТПУ 8-16ʺ не производились. Данные по производству бесшовных механически обработанных труб размером 530×18 мм из стали 08Х18Н10Т-Ш приведены в таблице 1.

Данные по производству бесшовных механически обработанных труб размером 530×18 мм из стали 08Х18Н10Т-Ш

Использование предлагаемого способа производства бесшовных механически обработанных труб размером 530×13-18 мм для объектов атомной энергетики из стали марки 08Х18Н10Т-Ш позволит впервые в мировой практике осуществить их производства на ОАО «ЧТПЗ», имеющего в своем составе ТПУ 8-16ʺ с пилигримовыми станами.