СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ МАРОК СТАЛИ И СПЛАВОВ С ПОВЫШЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B21B21/00 B21B21/04 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения, и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами при производстве труб из сталей и сплавов следующих марок: 08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 10Х23Н18, 08Х17Н15М3Т, 08Х20Н15С2, 10Х17Н13М2Т, 09Х14Н19Б2СР, 17Х18Н9, 08Х22Н6Т, 08Х10Н16Т2, 08Х10Н20Т2, ХН32, ХН78Т, 06ХН28МДТ, ХН60ВТ, ХН3ОМДБ, 15Х1М1Ф, 15Х5М и др.

В трубопрокатном производстве известен способ производства бесшовных горячекатаных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения, включающий нагрев слитков ЭШП или полых центробежно-литых заготовок до температуры пластичности, прошивку слитков ЭШП в прошивном стане в гильзы, прокатку гильз или полых заготовок в трубы в пилигримовом стане на дорнах за счет периодической порционной подачи их в очаг деформации (валки пилигримового стана) подающим аппаратом, откат гильзы-трубы валками за счет сил трения и извлечение дорна из трубы в конце прокатки подающим аппаратом (Ф.А.Данилов, А.З.Глейберг, В.Г.Балакин. Горячая прокатка труб. - М., 1962, стр. 282-284).

Основным недостатком данного способа является застревание дорнов в трубах в конце прокатки и невозможность их извлечения за счет усилия каретки подающего аппарата. Известен способ производства бесшовных горячекатаных труб из труднодеформированных марок стали из центробежно-литых заготовок, включающий нагрев их до температуры пластичности и прокатку в пилигримовом стане в трубы на дорнах с повышенной конусностью (перепад по диаметру до 8 мм), разогретых путем прокатки 3-4 углеродистых гильз, используемых для настройки станов (ТУ 14-3-1564-88, ТИ 158-Тр.ТБ 1-61-98. "Трубы бесшовные горячедеформированные, толстостенные из стали марок 08Х10Н20Т2 и 08Х10Н16Т2").

Наиболее близким техническим решением является способ производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения (ТУ 14-3-765-78, ТИ 158-Тр.ТБ1-69-98. "Трубы бесшовные горячекатаные из нержавеющей стали"), включающий нагрев полых центробежно-литых заготовок до температуры пластичности и прокатку их в пилигримовом стане на дорнах с повышенной конусностью (перепад по диаметру до 8 мм), разогретых до температуры темно-вишневого цвета (≈700^oС) путем прокатки 3-4 углеродистых гильз, используемых для настройки пилигримового стана.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Нагрев дорнов путем прокатки 3-4 настроечных углеродистых гильз приводит к неравномерному нагреву их по длине и сечению, а следовательно, к искривлению и повышенному износу. Температура нагрева дорнов ≈700^oС значительно ниже теоретически необходимой (расчетной) температуры переднего конца трубы в момент схода ее с дорна (750-800)^oС, что приводит к интенсивному охлаждению переднего конца трубы и, как следствие, к замедленному сходу трубы с дорна из-за увеличения коэффициента трения на границе дорн-внутренний диаметр трубы и посадки ее на дорн, а следовательно, к увеличению наружного диаметра и повышенной продольной разностенности из-за смещения наружных слоев металла и остывания внутренних. Это приводит к увеличению нагрузки на валки и привод пилигримового стана и, как следствие, к поломкам валков и шпинделей. Использование дорнов с повышенной конусностью приводит к продольной разностенности труб, а следовательно, увеличивает расход металла при механической обработке передельных труб (обточке и расточке). Так, например, при производстве труб размером 426 х 20 мм из стали 08Х18Н10Т по ТУ 14-3-743-78. "Изготовление бесшовных горячекатаных труб из стали марки 08Х18Н10Т для химического машиностроения и для рубашек гидроцилиндров подающих аппаратов пильгерстана" на пилигримовом стане катают трубы размером 450 х 45 мм, т.е. при механической обработке в стружку уходит более 50% металла. Прокат труб из труднодеформированных марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения с относительно тонкими стенками 10-12 мм по ГОСТ 9940 на пилигримовых установках на дорнах с малой конусностью 2-3 мм вообще невозможен из-за застревания дорнов в трубах, а прокатка их на разогретых дорнах с конусностью 8 мм приводит к браку по продольной разностенности, т.к. продольная разностенность только от конусности дорнов составит ±25% вместо допустимой по ГОСТ ±15%.

Целью предложенного способа является исключение затяжек (застревания) дорнов при прокатке, снижение расходного коэффициента металла за счет уменьшения продольной разностенности труб, увеличение стойкости дорнов за счет исключения искривления при нагреве их до температуры ≈700^oС, снижение нагрузок на валки и привод пилигримового стана, исключение вероятности поломок валков и шпинделей и расширение сортамента труб в сторону уменьшения толщен стенок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения, включающим прокатку нагретых до температуры пластичности гильз или полых заготовок в трубы в пилигримовом стане на дорнах за счет периодической порционной подачи их в очаг деформации, откат гильзы валками за счет сил трения и извлечение дорна из трубы в конце прокатки подающим аппаратом, докатку гильзы (полой заготовки) и обкатку пилигримовой головки производят с откатом гильзы-трубы валками и извлекают одновременно дорн подающим аппаратом, усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают в момент докатки гильзы и обкатки пилигримовой головки на величине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы, а за одну подачу и откат дорн извлекают из гильзы-трубы усилием подающего аппарата на величину, равную 0.5-1,0 величины подачи гильзы в очаг деформации.

Используя течение металла (сползание трубы с дорна) за счет вытяжки и одновременно прикладывая усилие подающего аппарата для извлечения дорна, увеличиваем скольжение металла по поверхности дорна и снижаем вероятность посадки гильзы-трубы на дорне, особенно во время обкатки пилигримовой головки. Использование данного способа производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения дает возможность исключить застревание дорнов в трубах, вести процесс прокатки на холодных дорнах (≈250-300)^oC с меньшей конусностью, что в свою очередь приводит к снижению продольной разностенности труб и, как следствие, к снижению расхода металла, увеличению стойкости дорнов и расширению сортамента труб в сторону снижения толщен стенок. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что докатку гильзы (полой заготовки) и обкатку пилигримовой головки производят с откатом гильзы-трубы валками с одновременным использованием усилия подающего аппарата для извлечения дорна из гильзы-трубы на длине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы, а величина извлекаемой части дорна за одну подачу и откат составляют 0,5-1,0 величины подачи гильзы (полой заготовки) в очаг деформации. 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". Проведены сравнительные прокатки труб размером 273 х 24 мм из слитков электрошлакового переплава (ЭШП) размером 460 х 100 х 1600±100 мм стали марки 08Х18Н10Т по существующей технологии и предлагаемому способу.

В производство было задано 25 сверленых слитков ЭШП. Пять слитков было прокатано по существующей технологии на разогретых дорнах до температуры ≈700^oС диаметром 217/209 мм (конусность 8 мм), а 20 слитков - по предлагаемому способу с разными вариантами конусности на разогретых и холодных (без специального подогрева) дорнах, а именно 5 труб на разогретых до температуры ≈700^oС дорнах диаметром 217/211 мм, 5 труб на холодных (≈250-300)^oС дорнах диаметром 217/211 мм, 5 труб на холодных дорнах диаметром 217/213 мм и 5 труб на холодных дорнах диаметром 217/215 мм. Данные по прокатке труб размером 273 х 24 мм на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ" из слитков ЭШП размером 460 х 100 х 1600±100 мм по существующей технологии и предлагаемому способу приведены в таблице. По существующей технологии дорн диаметром 217/209 мм нагревали до температуры ≈700^oС путем прокатки 3-4 настроечных углеродистых гильз размером 480 x 250 x 3000 мм. Процесс прокатки вели с выведением пилигримовой головки на углеродистое кольцо. После полной обкатки пилигримовой головки из нержавеющей гильзы дорн с трубой устанавливали на язык шибера и подающим аппаратом извлекали его из трубы. После прокатки каждой нержавеющей трубы для поддержания температурного интервала (≈700)^oС и выравнивания температуры по длине рабочей части дорна его охлаждали в ванне путем окунания с последующей кантовкой ≈90^o и повторным окунанием в ванну на 2-3 секунды. Процесс извлечения дорнов проходил с усилием, а в одном случае дорн не могли извлечь из трубы (застрял). Затем на пиле отрезали часть годной трубы, которая сошла с дорна. Дорн с трубой нагрели в печи, вставили в замок подающего аппарата, зацепили головкой за язык шибера и подающим аппаратом извлекли дорн.

По предлагаемому способу процесс извлечения дорнов проходил по следующей технологии: когда в очаге деформации оставался недокат гильзы длиной 350-500 мм (0,5-1,2 диаметра гильзы), который определялся визуально, после каждой подачи в момент отката дорна с гильзой-трубой дорн извлекали из гильзы-трубы усилием подающего аппарата на величину 10-20 мм (0,5-1,0 величины подачи гильзы в очаг деформации).

Из таблицы видно, что лучшие результаты по продольной разностенности и расходному коэффициенту металла после механической обработки (обточки и расточки) на размер 273 x 18 мм под холодный передел получены по предложенному способу при прокатке труб на холодных дорнах с конусностью 4 мм (п.4 табл.), т.е. получили снижение расхода металла на 238 кг на тонну труб.

Использование предлагаемого способа производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения позволит исключить затяжки дорен в гильзах-трубах, снизить продольную разностенность труб за счет ведения процесса прокатки на дорнах с меньшей конусностью, исключить процесс нагрева дорнов, а следовательно, увеличить их стойкость, снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток-труба, снизить нагрузку на привод пилигримового стана, исключить поломки шпинделей и валков и, как следствие, снизить стоимость труб из дорогостоящих сталей и сплавов.

Использование: изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения, и может быть использовано в трубопрокатных установках с пилигримовыми станами при производстве труб из сталей и сплавов следующих марок: 08Х18Н10Т, 12Х18Н18, 08Х17Н15М3Т, 08Х20Н15С2, 10Х17Н13ММ2Т, 09Х14Н19Б2СР, 17Х18Н9, 08Х10Н16Т2, 08Х10Н16Т2, ХН32, ХН78Т, 06ХН28МДТ, ХН60ВТ, ХН3ОМДБ, 15Х1М1Ф, 15Х5М и др. Сущность: способ производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения включает прокатку нагретых до температуры пластичности гильз или полых заготовок в трубы в пилигримовом стане на дорнах за счет периодической порционной подачи их в очаг деформации, откат гильзы-трубы валками за счет сил трения и извлечение дорна из трубы в конце прокатки подающим аппаратом, при этом докатку гильзы или полой заготовки и обкатку пилигримовой головки производят с откатом гильзы-трубы валками и извлекают одновременно дорн подающим аппаратом. Усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают в момент докатки гильзы и обкатки пиллигримовой головки на величине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы. За одну подачу и откат дорн извлекают из гильзы-трубы усилием подающего аппарата на величину, равную 0,5-1,0 величины подачи гильзы в очаг деформации. Изобретение обеспечивает исключение затяжек (застревания) дорнов при прокатке, снижение расходного коэффициента металла за счет уменьшения продольной разностенности труб, увеличение стойкости дорнов за счет уменьшения продольной разнотолщинности труб, увеличение стойкости дорнов за счет исключения искривления при нагреве их до температуры ≈700^oС, снижение нагрузок на валки и привод пилигримового стана, исключение вероятности поломок валков и шпинделей и расширение сортамента труб в сторону уменьшения толщин стенок. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения, включающий прокатку нагретых до температуры пластичности гильз или полых заготовок в трубы в пилигримовом стане на дорнах за счет периодической порционной подачи их в очаг деформации, откат гильзы-трубы валками за счет сил трения и извлечение дорна из трубы в конце прокатки подающим аппаратом, отличающийся тем, что докатку гильзы или полой заготовки и обкатку пилигримовой головки производят с откатом гильзы-трубы валками и извлекают одновременно дорн подающим аппаратом.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают в момент докатки гильзы и обкатки пилигримовой головки на величине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что за одну подачу и откат дорн извлекают из гильзы-трубы усилием подающего аппарата на величину, равную 0,5-1,0 величины подачи гильзы в очаг деформации.