Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ И ПЕРЕДЕЛЬНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО И СРЕДНЕГО ДИАМЕТРОВ ИЗ КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ МАРОК СТАЛИ И СПЛАВОВ НА ТПА С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства горячедеформированных по ГОСТ 9940 труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов, и может быть использовано при производстве их на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В практике трубного производства известен способ изготовления труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из сталей марок 08Х18Н12Т, 08Х10Н20Т2, включающий нагрев полой (центробежно-литой) заготовки и ее прокатку на пилигримовом стане (ТИ 158-Тр.ТБ1-63-98. "Изготовление бесшовных горячекатаных труб из стали марки 08Х18Н12Т для химического машиностроения по ТУ14-3-743-78". ТИ 158 Тр.ТБ1- 6-94. "Изготовление труб из стали марок 08Х10Н20Т2 и 08Х10Н16Т2 для выдвижных систем по ТУ 14-3-1564-88").

Недостатком указанного способа является использование полой центробежно-литой заготовки низкого качества ввиду отсутствия технологии прошивки на станах поперечно-винтовой прокатки заготовок диаметром более 460 мм с высоким содержанием Сr и Ni, а также из-за малой мощности привода прошивного стана.

При прошивке заготовок диаметром более 460 мм из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов из-за повышенных деформаций под воздействием растягивающих напряжений возникают трещины и разрывы на гильзах, что приводит к браку и не дает возможности дальнейшего их передела, а также из-за повышенных нагрузок при прошивке к остановке двигателя прошивного стана и прекращению процесса.

В трубопрокатном производстве известен способ прокатки передельных труб на установках с пилигримовыми станами из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов типа 20×25Н25ТЮ-Ш размером 325×40 мм для изготовления водоохлаждаемых печных роликов размером 295×22×2750 мм и жаростойких труб размером 325×12 по ГОСТ мм из стали марки 06ХН28МДТ (ЭИ-943), включающий сверловку и расточку слитков размером 460×1600 мм на диаметр 275 и 325+5/-0 мм, нагрев их до температуры пластичности, прокатку в пилигримовом стане в трубы размером 325×40 и 325×25 мм с последующей обточкой и расточкой на трубы с заданными геометрическими размерами (Протокол №1031 согласования условий поставки труб из сталей марок 20×25Н25ТЮ-Ш и 06×Н28МДТ от 14.12.2000г. и письмо указание на опытно-промышленные прокатки передельных труб размером 325×40 и 335×25 мм).

Недостатком данного способа является использование расточенных слитков-гильз с внутренним диаметром больше диаметра дорна на 25-35 мм, т.к. при меньшем зазоре на внутренней поверхности труб образуются дефекты в виде рванин, затяжки дорен, даже с повышенной конусностью, а это в свою очередь приводит к повышенному расходу дорогостоящего металла.

Наиболее близким техническим решением является способ производства труб из труднодеформируемых марок сталей (Патент №2175899 по заявке №99120205 от 23.09.1999 г.), включающий посад заготовок из труднодеформируемых марок стали и сплавов диаметром 380-500 мм в нагревательные печи, выдержку при температуре 500-550°С в течение 70-95 минут в зависимости от диаметра, после чего нагрев до температуры 1120-1140^oС со скоростью 1,4-1,5 град/мин, прошивку заготовок (слитков ЭШП) 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.

Недостатком данного способа является невозможность прошивки на станах косой прокатки гильз из труднодеформируемых марок стали и сплавов на оправке более 250 мм, т.к. из-за повышенных нагрузок двигатель прошивного стана останавливается (отключается). Из гильз размером 460×265 мм, прошитых на оправке диаметром 250 мм, можно прокатать трубы диаметром 273 мм с минимальной толщиной стенки 16-17 мм, а трубы диаметром 325 мм только со стенкой более 40 мм, т.к. процесс прокатки на пилигримовом стане должен производиться на дорнах не более 239/240 мм.

Целью предложенного способа производства горячедеформированных труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПА с пилигримовыми станами из заготовок и слитков ЭШП является получение качественных труб по ГОСТ 9940, передельных труб диаметром до 500 мм и снижение расходного коэффициента металла при переделе заготовка (слиток ЭШП) - труба по ГОСТ 9940, слиток ЭШП - передельная труба под ХПТ для изготовления труб по ГОСТ 9941 или под механическую обработку (обточку и расточку) по техническим условиям.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства горячедеформированных труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПА с пилигримовыми станами, включающем сверловку слитков ЭШП или заготовок диаметром 380-500 мм, выдержку на колосниках при температуре 500-550^oС в течение 70-95 минут в зависимости от диаметра, нагрев до температуры пластичности 1120-1140°С со скоростью 1,4-1,5 град/мин, прошивку заготовок в гильзы размер в размер по диаметру при скорости вращения валков 25-40 оборотов в минуту на оправке диаметром, обеспечивающим редуцирование на пилигримовом стане не менее 25 мм, первую прошивку слитков ЭШП (заготовок) диаметром 460-600 мм в прошивном стане ведут с вытяжкой 1,2-1,4 при скорости вращения рабочих валков 15-25 оборотов в минуту, а вторую и последующие (при необходимости) прошивки (раскатки) с подъемом или посадом по диаметру не более 5,0% и вытяжкой 1,5-1,75 при скорости вращения валков 25-50 оборотов в минуту, холодные гильзы после первой прошивки диаметром 460-600 мм с отношением D/S=3,0-4,5 выдерживают на колосниках при температуре 400-500°С в течение 50-70 минут в зависимости от диаметра и толщины стенки, затем нагревают до температуры пластичности 1100-1260°С со скоростью 1,6-1,8 градуса в минуту в зависимости от марки стали, а гильзы после прошивного стана с температурой 600-800°С равномерно нагревают до температуры пластичности 1100-1260°С со скоростью 1,7-2,0 градуса в минуту, перед выдачей из печи гильзы выдерживают в течение 45-60 минут при температуре пластичности с кантовкой через 10-15 минут на угол ≈ 180°, процесс прошивки, от захвата слитков ЭШП (заготовок) до полного нахождения на оправку, ведут с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 25 до 15, установившийся процесс прошивки ведут при 15-20 оборотах в минуту, а на выходе гильзы из валков число оборотов увеличивают до 35-40, процесс прошивки (раскатки), от захвата гильзы до полного нахождения на оправку, ведут с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 50 до 20, установившийся процесс раскатки при 20-25 оборотах в минуту, а на выходе гильзы из валков число оборотов увеличивают до 45-50, прокатку труб на пилигримовом стане ведут с вытяжкой μ=3,0-5,0.

Перераспределение деформационных параметров за счет двойной прошивки заготовок (слитков ЭШП) из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов в сочетании с технологическими параметрами прошивки (коэффициенты вытяжек, прошивка с подъемом и посадом по диаметру и скорости вращения валков) позволило снизить нагрузки на привод прошивного стана и получить гильзы, необходимые для прокатки труб по ГОСТ 9940 размером 325×12-15, 351×12-15, 377×15-20 и 426×16-25 мм, передельных труб под ХПТ. Использование предложенных технологических параметров и скоростей нагрева позволило получить качественные гильзы для дальнейшей прокатки труб на пилигримовом стане, а перераспределение деформационных и температурных параметров между прошивным и пилигримовым станами получить качественные трубы (без дефектов в виде плен и рванин) на пилигримовом стане с отношением D/S=10-27 по ГОСТ 9940 и передельных под ХПТ. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения (способа) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ" при прокатке труб размером 377×25,426×24 мм из стали марки 08-12×18Н10Т и 325×18, 377×20 мм из стали марки 10×17Н13М2Т.

Сравнительные данные по прошивке слитков ЭШП и прокатке труб из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок сталей на ТПА 8-16" ОАО "ЧТПЗ" с пилигримовыми станами по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице. Из таблицы видно, что процесс прошивки на прошивном стане, мощность двигателя которого составляет 2570 кВт, по существующей технологии возможен только при прошивке слитков ЭШП диаметром до 460 мм на оправке диаметром не более 250 мм, т.е. с вытяжкой μ<1,4. Процесс прошивки слитков ЭШП диаметром более 460 мм на оправке диаметром более 250 мм невозможен из-за превышения допустимых нагрузок на привод прошивного стана, что приводит к его остановке и прекращению процесса, т.е. к закатке оправок в гильзах и окончательному браку.

По существующей технологии из слитков ЭШП размером 410×100×1600, 430×100×1600 и 460×100×1600 мм были прокатаны трубы размером 273×12, 273×30, 325х45 мм из стали марки 08-12X18H12Т и 273×15 мм из стали марки 10X17Н13М2Т. Прокатка труб размером 273×12 мм на пилигримовом стане с вытяжками μ>6,0 приводит к образованию наружных плен и сквозных рванин, что может быть связано с температурным интервалом, деформационными параметрами и коэффициентом трения на границе металл-дорн.

По предлагаемой технологии прокатаны трубы по ГОСТ 9940 и передельные под ХПТ размером 377×25 и 426×24 мм из стали 08-12X18Н12Т и 325×18, 377×20 мм из стали 10X17Н13М2Т. Прокат труб размером 377×25 мм из стали 08Х18Н12Т производили из слитков ЭШП размером 490×100×1600 мм. Прошивку на стане косой прокатки проводили в две прошивки. Нагрев под первую прошивку производили в соответствии с патентом №2175899. После посада слитки ЭШП выдерживали на колосниках в течение 70-95 минут при температуре 500-550°С. Нагрев до температуры 1120-1140°С проводили со скоростью 1,4-1,5 град/мин, а затем темп нагрева увеличивали. Температура выдачи слитков из печи составила 1240-1260°С. Первую прошивку производили на оправке диаметром 225 мм в гильзы размером 490×240×2000 мм, т.е. размер в размер, с вытяжкой 1,237. Скорость вращения валков на прошивном стане варьировали, а именно: при нахождении слитка-гильзы на оправку скорость валков плавно уменьшали с 25 до 15 оборотов в минуту, установившийся процесс прошивки вели при скорости валков 15-20 оборотов в минуту, а на выходе гильзы из валков, с уменьшением нагрузки на привод стана, скорость вращения их увеличивали до 35-40 оборотов в минуту. После прошивки гильзы отправляли на склад слитков, где они остывали и ремонтировались (при необходимости). Под вторую прошивку (раскатку) гильзы садили в печь холодными. Гильзы выдерживали на колосниках при температуре 400-500°С в течение 50-70 минут. Нагрев до температуры пластичности данной марки стали 1240-1260°С производили со скоростью 1,6-1,8°С в минуту. Перед выдачей из печи гильзы при температуре пластичности (1240-1260°С) выдерживали в первой зоне печи в течение 45-60 минут с кантовкой через 10-15 минут на угол ≈ 180°, т.к. прошивка (раскатка) тонкостенных гильз с неравномерным нагревом по сечению (периметру) и длине приводит к их искривлению, что в свою очередь может привести к невозможности одевания их на дорн, а прокатка гильз с большой кривизной на пилигримовом стане к повышенной поперечной разностенности труб. Процесс прошивки (раскатки) проводили с подъемом по диаметру 4,1% и вытяжкой μ=1,44 (по заявке подъем и посад по диаметру ≤5%, а вытяжка μ=1,4-1,75). Скорость вращения валков прошивного стана варьировали:от захвата гильзы до полного нахождения ее на оправку скорость вращения валков уменьшали с 45 до 20 оборотов в минуту, установившийся процесс раскатки вели при скорости 20-22 оборота в минуту, а на выходе гильзы из валков, чтобы сохранить температуру гильзы, снизить время охлаждения их в прошивном стане, число оборотов валков увеличивали до 45-50 (по заявке скорость при затравке уменьшается с 50 до 20 оборотов в минуту, при установившемся процессе 20-25, а на выходе гильзы из валков скорость валков увеличивается до 45-50 оборотов в минуту). Таким образом, гильзы-заготовки размером 490×240×2000 мм раскатывались в прошивном стане в гильзы размером 510×365×2880 мм, которые на пилигримовом стане прокатывались в передельные трубы размером 377×25×9000 мм с вытяжкой μ=3,6 (по заявке μ=3,0-5,0). Замечаний к качеству труб и геометрическим размерам не было. Трубы катались как передельные для переката на станах ХПТ в трубы размером 325×12 мм по ГОСТ 9941. Трубы после пилигримового стана полностью отвечали требованиям к трубам данного размера по ГОСТ 9940. По аналогичной схеме были прокатаны трубы размером 426×24, 325×18 и 377×20 мм. Технологические параметры нагрева слитков ЭШП, прошивки, нагрева гильз, раскатки гильз и прокатки труб на пилигримовом стане приведены в таблице.

Использование предлагаемого способа позволило освоить производство качественных горячедеформированных и передельных труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатном агрегате 8-16" с пилигримовыми станами, значительно снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - горячекатаная труба, а следовательно, снизить стоимость труб данного сортамента по ГОСТ 9940 и передельных труб под ХПТ по ГОСТ 9941.

Данные по прошивке слитков ЭШП и прокатке труб из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок сталей на ТПА 8-16" ОАО "ЧТПЗ" с пилигримовыми станами по существующей и предлагаемой технологиям