Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 114,3Х6,88 ММ ИЗ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОГО СПЛАВА МАРКИ ХН30МДБ

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных холоднодеформированных труб размером 114,3×6,88×9600-10200 мм из сплава 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 коэффициентом вытяжки μ=1,2-1,8 без подъема по диаметру, обтачивание и растачивание их до удаления ковочных дефектов, нагрев их до температуры пластичности и прокатку на пилигримовых станах с коэффициентом вытяжки μ≤5,0 или экспандирование сверленых слитков ЭШП в полые заготовки с коэффициентом вытяжки μ=0,9-1,5 с подъемом по диаметру от 1,05 до 1,4 и прокатку на пилигримовых станах с коэффициентом вытяжки 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 (прототипом) является способ производства бесшовных холоднодеформированных насосно-компрессорных труб размером 114,3×6,88×9000-10700 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ-Ш характеризующийся тем, что осуществляют выплавку электрошлаковым переплавом полых слитков размером 470×110×2700 мм или 430×105×2700 мм, расточку и обточку слитков в полые слитки-заготовки размером соответственно 460×100×2700 мм и 420×95×2700 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прокатку на пилигримовом стане на конусных дорнах в передельные горячекатаные трубы размером 295×35×9500 мм или 260×30×8000 мм, расточку и обточку передельных горячекатаных в передельные размером 273×25×4700 мм или 245×16×2800 мм и прокатку на стане ХПТ в товарные насосно-компрессорные трубы размером 114,3×6,88×9000-10700 мм, причем прокатку на стане ХПТ передельных труб размером 273×25×4700 мм осуществляют по маршрутам 273×25 - 219×20 - 180×15 - 140×10 - 114,3×6,88 мм с относительными обжатиями по стенке δ₁=20%, δ₂=25%, δ₃=33,3%, δ₄=31,2%, а передельные трубы размером 245×16×2800 мм прокатывают на стане ХПТ по маршрутам 245×16 - 219×13 - 168×11 - 140×9---114,3×6,88 с относительными обжатиями по стенке δ₁=18,8%, δ₂=15,4%, δ₃=18,2%, δ₄=23,6%, полые слитки-заготовки размером 460×100×2700 и 420×95×2700 мм садят в один ряд на колосники методических печей при температуре 750-800°С, нагревают до температуры 450-500°С в течение 1,0-1,5 часов, а затем равномерно нагревают до температуры 1180-1200°С со скоростью 2,2-2,4°С в минуту с равномерной кантовкой с 22 по 8 окно через 20-22 минуты на угол соответственно ≈290-300° и 320-330°, выдерживают при температуре 1180-1200°С в течение 0,45-1,0 часа с равномерной кантовкой через 12-15 мин с 8-го по 4-е окно, с 4-го окна кантуют на яму печи и выдают из печи с температурой центра слитков-заготовок 1180-1200°С, после выдачи из печи полые слитки-заготовки на слитковой тележке продувают сжатым воздухом, вовнутрь подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью массой ≈1,0-1,5 кг, а затем краном передают на приемную тележку пилигримового стана, передельные горячекатаные трубы размером 290×35 и 260×30 мм производят на пилигримовом стане в валках с калибрами соответственно 306 и 280 мм с подачами m полых слитков-заготовок в очаг деформации соответственно 22-24 и 20-22 мм и коэффициентами вытяжки μ=3,95 и μ=4,385 (патент РФ №2523398, опубл. 20.07.2014).

Одним из основных недостатков данного способа является то, что полые слитки-заготовки ЭШП имеют повышенную стоимость, что при расходном коэффициенте металла, равном 2,011, приводит к значительному повышению цены на насосно-компрессорные трубы. К недостаткам также следует отнести то, что при расточке и обточке полых слитков ЭШП размером 470×110×2700 и 430×105×2700 мм в слитки-заготовки размером 460×100×2700 и 420×95×2700 на наружной и внутренней поверхностях слитков-заготовок остаются невыведенные дефекты литейного происхождения, которые при прокатке на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы приводят к рванинам, что, в свою очередь, приводит к увеличению припуска на расточку и обточку горячекатаных труб в передельные трубные заготовки, а в некоторых случаях и к браку передельных горячекатаных труб.

Задачей предложенного способа является производство конкурентно-способной продукции за счет использования при изготовлении передельных горячекатаных труб полых центробежно-литых заготовок и снижение стоимости труб размером 114,3×6,88×9600-10200 мм.

Технический результат достигается способом производства бесшовных холоднодеформированных труб размером 114,3×6,88×9600-10200 мм из коррозионно-стойкого сплава марки ХН30МДБ, включающим изготовление центробежно-литых полых слитков-заготовок размером 460×105×2100±50 мм, которые растачивают и обтачивают в полые заготовки размером 450×90×2100±50 мм, нагревают до температуры 1160-1180°С, прокатывают на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 205/211 мм в валках с калибром 295 мм, с подачей полых заготовок в очаг деформации m 20-22 мм и коэффициентом вытяжки μ=3,18 в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×5350-5650 мм, которые растачивают и обтачивают в передельные трубы-заготовки размером 273×25×2675-2825 мм и прокатывают на стане ХПТ в трубы по маршрутам: 273×25×2675-2825 - 219×20×3950-4150 - 180×15×6100-6400 - 140×11×10300-10900 мм, производят резку труб на две трубы равной длины и прокатывают на стане ХПТ мм в товарные трубы размером 114,3×6,88×9600-10200 мм с относительными обжатиями по стенке соответственно δ₁=20,0%, δ₂=25,0%, δ₃=26,7%, δ₄=37,5% и коэффициентами вытяжки соответственно μ₁=1,56, μ₂=1,61, μ₃=1,74 и μ₄=1,92.

При этом смысловое значение признака, характеризующего диаметр конусных дорнов 205/211 мм, следует понимать как первый из указанных значений диаметра, относится к переднему участку дорна, а второй - к его заднему участку.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что трубы производят из центробежно-литых полых слитков-заготовок размером 460×105×2100±50 мм, которые растачивают и обтачивают в полые заготовки размером 450×90×2100±50 мм, нагревают до температуры 1160-1180°С, прокатывают на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 205/211 мм в валках с калибром 295 мм, с подачей полых заготовок в очаг деформации m=20-22 мм и коэффициентом вытяжки μ=3,18 в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×5350-5650 мм, которые растачивают и обтачивают в передельные трубы-заготовки размером 273×25×2675-2825 мм и прокатывают на стане ХПТ в трубы по маршрутам: 273×25×2675-2825 - 219×20×3950-4150 - 180×15×6100-6400 - 140×11×10300-10900 мм, производят резку труб на две трубы равной длины и прокатывают на стане ХПТ мм в товарные трубы размером 114,3×6,88×9600-10200 мм с относительными обжатиями по стенке соответственно δ₁=20,0%, δ₂=25,0%, δ₃=26,7%, δ₄=37,5% и коэффициентами вытяжки соответственно μ₁=1,56, μ₂=1,61, μ₃=1,74 и μ₄=1,92.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».

Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" и стане ХПТ 250 ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». По существующей технологии (патент №2523398) в производство были заданы 5 полых слитков ЭШП размером 470×100×2100 мм общей массой 10,314 т, которые были обточены и расточены в полые слитки-заготовки размером 450×90×2100 мм. Слитки-заготовки были нагреты в методической печи до температуры 1180-1190°С и прокатаны на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×5500 мм, которые были порезаны на две трубы-заготовки равной длины, расточены и обточены в передельные механически обработанные трубы размером 273×25×2750 мм. Передельные механически обработанные трубы были перекатаны на стане ХПТ 250 по маршрутам: 273×25×2750 - 219×20×4050 - 180×15×6250 - 140×11×10600 мм с обжатиями по диаметру δ₁=20,0%, δ₂=25,0%, δ₃=26,7% и коэффициентами вытяжки μ₁=1,56, μ₂=1,61, μ₃=1,74. Передельные холоднокатаные трубы размером 140×11×10600 мм были порезаны на две трубы-заготовки равной длины и перекатаны на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 114,3×6,88×9900 мм с обжатием по диаметру δ₄=37,5% и коэффициентом вытяжки μ₄=1,92. По данной технологии получено 20 труб размером 114,3×6,88×9600 мм (198 м) общей массой 3,724 тн. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,770.

По предлагаемой технологии в производство были заданы 5 центробежно-литых полых слитка размером 460×105×2100 мм общей массой 9,709 т, которые были расточены и обточены в слитки-заготовки размером 450×90×2100±50 мм, нагреты до температуры 1160-1180°С и прокатаны на пилигримовом стане на конусных дорнах диаметром 205/211 мм в передельные горячекатаные трубы размером 290×40×5500 мм, передельные горячекатаные трубы перерезаны на две трубы равной длины, расточены и обточены в передельные трубы размером 273×25×2750 мм и прокатаны на стане ХПТ 250 в товарные насосно-компрессорные трубы размером 114,3×6,88 мм. Прокатку передельных труб размером 273×25×2750 мм на стане ХПТ 250 производили по маршрутам: 273×25×2750 - 219×20×4050 - 180×15×6250 - 140×11×10600 мм с обжатиями по диаметру δ₁=20,0%, δ₂=25,0%, δ₃=26,7% и коэффициентами вытяжки μ₁=1,56, μ₂=1,61, μ₃=1,74. Передельные холоднокатаные трубы размером 140×11×10600 мм были порезаны на две трубы-заготовки равной длины и перекатаны на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 114,3×6,88×9900 мм с обжатием по диаметру δ₄=37,5% и коэффициентом вытяжки μ₄=1,92. По данной технологии получено 20 труб размером 114,3×6,88×9900 мм (198 м) общей массой 3,724 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,607. Данные по производству труб размером 114,3×6,88 мм из полых слитков-заготовок ЭШП размером 470×110×2100 мм (существующая технология) и непрерывно-литых заготовок размером 460×105×2100 мм (предлагаемая технология) приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что при производстве труб размером 114,3×6,88 мм по предлагаемой технологии по сравнению с технологией производства по патенту №2523398 получено снижение расходного коэффициента металла на 163 кг на каждой тонне труб.

Таким образом, из таблицы 1 видно, что при производстве труб по предлагаемому способу из центробежно-литых полых слитков-заготовок с последующей прокаткой их на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в горячекатаные трубы, механической обработкой - обточкой и расточкой их в передельные трубы для последующего переката на стане ХПТ в товарные насосно-компрессорные трубы размером 114,3×6,88×9900 мм, по сравнению с существующей технологией (патент РФ №2523398), получено снижение расхода металла на 163 кг, при одновременном снижении цены на металл ≈ в 1,5 раза.

Использование предлагаемого способа производства бесшовных холоднодеформированных труб размером 114,3×6,88 мм позволит производить качественные насосно-компрессорные трубы за счет теоретически обоснованного выбора размеров центробежно-литых полых заготовок, обточки и расточки их в полые трубные заготовки, выбора рациональных параметров при переделе полых трубных заготовок в передельные горячекатаные трубы, механической обработки горячекатаных труб в передельные механически обработанные трубы и передела их на стане ХПТ в товарные трубы размером 114,3×6,88×9900 мм.