СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ БОЛЬШОГО И СРЕДНЕГО ДИАМЕТРОВ НА ТРУБОПРОКАТНЫХ УСТАНОВКАХ С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ Российский патент 2004 года по МПК B21B21/00 B21B21/04 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, в частности к способу производства бесшовных горячекатаных труб большого и среднего диаметров, и может быть использовано при производстве их на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В трубопрокатном производстве известны способы производства труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами на дорнах с зазором между внутренним диаметром гильзы и дорном, достаточным для ввода дорна в гильзу. Этот зазор обычно составляет 10-25 мм и определяется из выражения
dг = δ д.c.+Δ,
где dг - внутренний диаметр гильзы, мм;
δ д.c. - средний диаметр дорна, мм;
Δ - зазор между внутренним диаметром гильзы и диаметром дорна, мм.

Большие величины относятся к большим диаметрам труб (Ф.А. Данилов, А.З. Глейберг, В.Г. Балакин. Горячая прокатка труб. - Металлургия, 1962, с.294).

Однако такой способ производства труб на установках с пилигримовыми станами не нашел промышленного применения, т.к. чем меньше диаметр гильзы и толщина стенки, тем больше вероятность ее искревления и вставить дорн длиной 5000 мм в гильзу длиной 3500-4000 мм с зазором 10 мм невозможно.

Наиболее близким техническим решением является способ производства труб большого и среднего диаметров на установках с пилигримовыми станами на дорнах с зазором между внутренним диаметром гильзы и дорном, равным 20-50 мм (ТИ 158-Тр.ТБ1-23-2000. "Технологическая инструкция по участку проката цеха 1 ОАО "ЧТПЗ" при прокатке труб диаметром 273-426 мм с разными толщинами стенок").

Недостатком известного способа производства труб большого и среднего диаметров 273-426 мм на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами является отсутствие закономерности выбора зазоров между внутренними диаметрами гильз и средними диаметрами дорнов в зависимости от диаметра труб и величины вытяжки на пилигримовом стане, которые колеблются от 20 до 50 мм. При прокатке труб размером 377х9-16 мм зазор между средним диаметром дорна и внутренним диаметром гильзы находится в интервале от 35 до 20 мм, а при прокатке труб размером 426х9-16 мм соответственно от 30 до 50 мм. В первом случае наибольший зазор принят при прокатке тонкостенных труб, а во втором случае при прокатке толстостенных труб 426х16 мм. При прокатке тонкостенных труб используются относительно тонкостенные гильзы, которые более склонны к образованию кривизны при прошивке и, как следствие, к невозможности одевания их на дорн с наименьшим зазором. С другой стороны при прокатке тонкостенных труб, т.е. труб с большими коэффициентами вытяжки, для получения наименьшей поперечной разностенности неоходимо увеличивать зону редуцирования, которая приводит к выравниванию толщины стенки по периметру, т.е. к снижению поперечной разностенности, которая затем с увеличением вытяжки и прокатки труб в круглых калибрах с тангенциальными выпусками снова увеличивается. Увеличение зазора между средним диаметром дорна и внутренним диаметром гильзы более 50 мм приводит к образованию нахлестов при затравке (неустановившийся процесс), т.е. при обкатке переднего конца гильзы без кантовки и к образованию закатов при повышенных подачах при установившемся процессе.

При прокатке труб с более толстой стенкой (меньшей вытяжкой) разность (зазор) между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна можно уменьшать, т. к. с уменьшением вытяжки увеличивается коэффициент полировки пилигримового валка, что, в свою очередь, приводит к увеличению точности толщины стенки, а уменьшение зазора между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна приводит к исключению нахлестов при затравке и закатов при прокатке тонкостенных труб с повышенными подачами. С другой стороны, при прокатке труб с относительно толстыми стенками используются более толстостенные гильзы, т.е. с наименьшей кривизной, что, в свою очередь, дает возможность использовать дорн с наименьшими зазорами.

Целью предложенного способа является упорядочение выбора зазора между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна, за счет чего исключается образование нахлестов при затравке и образование закатов при прокатке тонкостенных труб с повышенными подачами, а также снижается поперечная разностенность труб за счет оптимального выбора величины редуцирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, прокатку труб производят с зазором между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна, величина которого увеличивается с увеличением коэффициента вытяжки и диаметра прокатываемых труб и определяется из выражения

где Δj - зазор между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна при прокатке труб j-го размера, мм;
μj - коэффициент вытяжки при прокатке труб j-го размера;
Dj - номинальный диаметр труб j-го размера, мм;
Dmin - минимальный диаметр труб, прокатываемых на пилигримовой установке, мм.

Упорядочив выбор зазора между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна, осуществляем оптимизацию между величиной зазора, кривизной гильз дефектами проката в виде нахлестов (закатов) при затравке гильз с большими зазорами между внутренним диаметром гильзы и дорном, закатов при прокатке тонкостенных труб при повышенных подачах и значительным снижением количества выброшенных гильз из-за невозможности их одевания на дорн. С другой стороны, сущность способа заключается в том, что при прокатке тонкостенных труб, т. е. труб с большим коэффициентом вытяжки, для получения наименьшей поперечной разностенности необходимо увеличивать зону редуцирования, а при прокатке труб с относительно толстыми стенками зазор между внутренним диаметром гильз и средним диаметром дорна можно уменьшить.

Сопоставимый анализ с протатипом показал,что заявляемый способ производства труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами отличается тем, что разность между внутренним диаметром гильзы и диаметром дорна (Δ-зазор) увеличивается с увеличением коэффициента вытяжки и диаметра прокатываемых труб и определяется из выражения

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "НОВИЗНА"
Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "СУЩЕСТВЕННЫЕ ОТЛИЧИЯ".

Способ опробован и осуществлен на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16 ОАО "ЧТПЗ".

Проведены сравнительные прокатки труб по ГОСТ 8732-78 размером 377х9, 377х16, 426х9 и 426х16 мм по существующей технологии (ТИ 158-Тр.ТБ1-23-2000) и предлагаемому способу.

По существующей технологии прокатка труб размером 377х9, 377х16, 426х9 и 426х16 мм по ГОСТ 8732-78 производится из слитков диаметром 15 и 16. Трубы размером 377х9 мм прокатываются из гильз размером 550х390вн.х3000 мм на дорнах диаметром 360/361 мм, т.е. с зазором между внутренним диаметром гильзы и диаметром дорна, равным 30 мм, а трубы размером 377х16 мм прокатываются из гильз размером 550х365вн. х2700 мм на дорнах 348/349 мм, т.е. с зазором 17 мм. Трубы размером 426х9 мм прокатываются из гильз размером 600х440вн.х3100 мм на дорнах 409/410, т.е. с зазором 30 мм, а трубы размером 426х16 мм из гильз размером 600х440вн.х3100 мм на дорнах диаметром 399/400 мм, т.е. с зазором 40 мм.

По предложенной технологии эти зазоры должны быть равны, соответственно, 30, 20, 33 и 20 мм. Так как при прокатке труб размером 377х9, 377х16 и 426х16 мм внутренние диаметры гильз соответствуют нашему способу, то эксперимент проводили только при прокатке труб размером 426х16 мм по существующей технологии и предлагаемому способу. По существующей технологии процесс пршивки идет на оправке диаметром 425 мм.

Для проведения эксперимента было прошито 5 гильз размером 600х440вн. х3100 мм на оправке 425 мм и 5 гильз размером 600х445вн.х2800 мм на оправке диаметром 400 мм. Все 10 гильз были прокатаны в трубы размером 426х16 мм на дорнах 409/410 мм.

Из пяти труб, прокатанных по существующей технологии из гильз размером 600х440вн. х3100 мм, на четырех отрезы затравочных концов из-за нахлестов (закатов) составили по 600 мм, а на одном 450 мм. Из пяти труб, прокатанных по предложенному способу, т.е. из гильз размером 600х415вн.х2800 мм, отрезы затравочных концов из-за концевой разностенности составили по 350-400 мм, т. е. дополнительно в отходы (обрезь) пошло 950 мм или 154 кг металла. Расходный коэффициент металла по существующей технологии составил 1,278, а по предложенному способу 1,264, т.е. на 14 кг меньше. Так как прокат проводился на толстую стенку, то брак по толщине стенки и закаты в обоих случаях отсутствовали.

Использование предлагаемого способа производства труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами позволит теоретически обосновать и производить расчет необходимой разности между внутренним диаметром гильзы и дорном (зазор),что, в свою очередь, позволит производить тонкостенные трубы с более жесткими допусками по стенке, исключить образование закатов при повышенных подачах и исключить образование нахлестов (закатов) во время затравки (неустановившегося процесса) при прокатке труб с толщиной стенки более 15 мм.

Изобретение относится к способу производства труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. В способе производства труб прокатку труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами производят с зазором между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна, величина которого увеличивается с увеличением коэффициента вытяжки и диаметра прокатываемых труб и определяется из выражения Δj = 2μj(Dj/Dmin), где Δj - зазор между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна при прокатке труб j-го размера, мм; μj - коэффициент вытяжки при прокатке труб j-го размера; Dj - номинальный диаметр труб j-го размера, мм; Dmin - минимальный диаметр труб, прокатываемых на пилигримовой установке, мм. Изобретение обеспечивает упорядочение выбора зазоров между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна, за счет чего исключается образование нахлестов при затравке и образование закатов при прокатке тонкостенных труб с повышенными подачами, а также снижается поперечная разностенность труб за счет рационального выбора величины редуцирования.

Способ производства труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий нагрев слитков и заготовок до температуры пластичности, прошивку их в гильзы и пилигримовую прокатку гильз в трубы на дорнах, средний диаметр которых меньше внутреннего диаметра гильзы на 20-50 мм, отличающийся тем, что разность между внутренним диаметром гильзы и диаметром дорна (Δ-зазор) увеличивают с увеличением коэффициента вытяжки и диаметра прокатываемых труб и определяют из выражения

где Δj - зазор между внутренним диаметром гильзы и средним диаметром дорна при прокатке труб j-го размера, мм;

μj - коэффициент вытяжки при прокатке труб j-го размера;

Dj - номинальный диаметр труб j-го размера, мм;

Dmin - минимальный диаметр труб, прокатываемых на данной пилигримовой установке, мм.