СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА Российский патент 2005 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, в частности к способу прошивки слитков и заготовок, и может быть использовано при производстве бесшовных горячедеформированных труб диаметром 465-550 мм с отношением D/S≥ 13,5 на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из углеродистых и малолегированных сталей и труб диаметром 273-426 мм и более на трубопрокатных установках с автоматическими и пилигримовыми станами из труднодеформируемых марок стали и сплавов.

Известны способы прошивки слитков и заготовок в станах косой прокатки при производстве труб диаметром 530-550 мм с отношением D/S≥ 13,5 на ТПА8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ" из углеродистых и малолегированных марок стали и труб диаметром 351 мм и более из слитков ЭШП труднодеформируемых марок стали и сплавов, заключающиеся в том, что нагретые слитки и заготовки прошивают (деформируют) в прошивном стане в две прошивки (ТИ158-Тр.ТБ1-38-97 "Изготовление бесшовных горячекатаных труб для паровых котлов и трубопроводов по ТУ 14-3-460-75 и ТУ14-3-420-75", ТИ158-Тр.ТБ1-56-97 "Изготовление бесшовных горячекатаных труб из стали марки 20 для нефтеперерабатывающей промышленности по ТУ14-3-587-77", ТИ 158-Тр.ТБ 1-51-2002 "Изготовление бесшовных горячекатаных труб из стали 15Х5М по ТУ14-3Р-62-2002" и ТИ158-Тр.ТБ1-53-2002 "Изготовление бесшовных горячекатаных труб из коррозионностойких марок стали с повышенным качеством поверхности по ТУ 14-3Р-197-2001").

Недостатком данных способов является то, что двойная прошивка слитков и заготовок приводит к двойному нагреву, а следовательно, к снижению производительности пилигримовой установки и повышению стоимости их передела. Прошивка гильз на оправках диаметром 475 и более с отношением D/S≥ 8 приводит к неравномерному охлаждению их в прошивном стане и повышенной кривизне, что в свою очередь приводит к повышенной разностенности труб на пилигримовом стане и, как следствие, к повышенному расходу металла при переделе (слиток-заготовка)-готовая труба. Прокатка труб размером 351 мм и более из труднодеформируемых марок стали и сплавов за одну прошивку вообще невозможна из-за малой мощности привода прошивного стана при повышенных нагрузках.

Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных горячедеформированных труб, заключающийся в нагреве слитков и заготовок до температуры пластичности, прошивке их в полые толстостенные гильзы в одном стане косой прокатки с последующей раскаткой в тонкостенные гильзы во втором стане косой прокатки и прокаткой их в трубы большого диаметра на установках с автоматическим станом (производство бесшовных труб из коррозионностойких сталей по ГОСТ 9940-81 на ТПА "350" Никопольского Южнотрубного завода, Украина). При этом рабочие валки прошивных станов вращаются в одну сторону (по часовой стрелке).

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Практика эксплуатации станов косой прокатки показывает, что при прошивке слитков и заготовок с неравномерным нагревом получаем толстостенные гильзы с повышенной кривизной, раскатка которых в тонкостенные гильзы во втором стане приводит к увеличению исходной кривизны и, как следствие, к повышенной поперечной и продольной разностенности труб при прокатке их на ТПА с автоматическими станами, к повышенной поперечной разностенности при прокатке их в трубы на установках с пилигримовыми станами или вообще к браку из-за невозможности введения внутрь гильз длинной оправки (дорна).

Целью предложенного способа является улучшение геометрических размеров горячедеформированных труб большого диаметра из улеродистых и малолегированных марок стали и труб среднего и большого диаметра из нержавеющих и труднодеформируемых сталей и сплавов, снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности трубопрокатных установок с автоматическими и пилигримовыми станами за счет значительного снижения кривизны тонкостенных гильз.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячедеформированных труб большого диаметра, заключающемся в нагреве слитков и заготовок до температуры пластичности, прошивке их в полые толстостенные гильзы в одном стане косой прокатки с последующей раскаткой в тонкостенные гильзы во втором стане косой прокатки и прокатке их в трубы большого диаметра на установках с автоматическими и пилигримовыми станами, производят прошивку слитков и заготовок в толстостенные гильзы в первом прошивном стане, рабочие валки которого вращают в одну сторону, а раскатку в тонкостенные гильзы во втором стане, рабочие валки которого вращают в противоположную сторону. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что прошивку слитков и заготовок в толстостенные гильзы производят в первом прошивном стане, рабочие валки которого вращают в одну сторону, раскатку в тонкостенные гильзы во втором стане, рабочие валки которого вращают в противоположную сторону. 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".

Для прокатки труб размером 530-550× 15-20× L мм на трубопрокатной установке 8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ" с допусками по стенке ±12,5% необходимы гильзы размером 650-670× 50-60× 3000-3500 мм. Прошивка гильз такого размера из заготовок диаметром 650 мм за одну прошивку приводит к перегрузке двигателя прошивного стана и искривлению гильз, а прокатка труб из гильз с повышенной кривизной в валках с калибрами 538-558 мм с вытяжками 3,5-4,0 приводит к образованию поперечной разностенности более ±12,5%. Поэтому трубы данного сортамента на ТПА 8-16" производят за две прошивки, а именно 650× 100× 1200 → 650× 365× 1720 → 670× 550× 3400 → 550× 20× 9500 мм. Нагретые до температуры пластичности заготовки размером 650× 100× 1200 мм прошивают в толстостенные гильзы размером 650× 365_вн×_{1720 мм на оправке диаметром 350 мм, охлаждают, ремонтируют (при необходимости), нагревают до температуры пластичности, прошивают (раскатывают) в тонкостенные гильзы размером 670× 60× 3400 мм на оправке диаметром 525 мм и прокатывают на пилигримовом стане в трубы размером 550× 20× 9500 мм с вытяжкой μ =3,45. Если гильзы имеют кривизну более 30-40 мм, то в такие гильзы очень сложно или вообще невозможно ввести дорн, а при прокатке их в трубы с вытяжками 3,5-5,0 и малым коэффициентом полировки (с увеличением калибра валков при идеальном диаметре Dj=950 мм уменьшается рабочая длина дуги пилигримового валка, что приводит к снижению коэффициента полировки) прокатать такие гильзы в качественные трубы не представляется возможным. Поэтому с целью исключения разностенности труб большого диаметра с отношением D/S≥ 25 прокатку труб на пилигримовых станах ведут с двойной прошивкой. Прокатку труб размером 351-425× 20-30× L мм из слитков ЭШП нержавеющих марок стали из-за повышенных нагрузок на привод прошивного стана на ТПА 8-16" также производят в две прошивки, а именно 540× 100× 1600 → 540× 265× 2050 → 540× 365× 2870, т.е. слиток ЭШП диаметром 500-540 мм прошиваем на пробке диаметром 250 мм, а затем на пробке большего диаметра в зависимости от диаметра труб и толщины стенки, т.е. в зависимости от диаметра дорна. При прокатке труб из нержавеющих марок стали кривизна гильз имеет еще большее значение. При производстве труб среднего диаметра из труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПА 350 с автоматическими станами прошивку гильз ведут в двух последовательно расположенных станах косой прокатки. В первом стане прошивают заготовки в толстостенные гильзы, которые без подогрева раскатывают в тонкостенные гильзы во втором прошивном стане, а затем прокатывают в автоматическом, раскатном и калибровочном станах. При неравномерном нагреве заготовок гильзы после первой прошивки имеют кривизну, которая еще более увеличивается при раскатке в тонкостенные гильзы во втором стане, рабочие валки которого вращаются в ту же сторону, что и у первого прошивного стана, т.е. скручивание гильз после первого стана увеличивается во втором стане, что приводит к увеличению исходной кривизны гильз. Прокатка таких гильз приводит к повышенной разностенности труб. Поэтому с целью снижения разностенности труб прошивку слитков и заготовок при прокатке труб большого диаметра (530-550 мм) из углеродистых и малолегированных марок стали и труб среднего и большого диаметра (351-426 мм) из нержавеющих и труднодеформируемых марок стали и сплавов в толстостенные гильзы необходимо производить в первом прошивном стане, рабочие валки которого вращаются в одну сторону, а раскатку в тонкостенные гильзы во втором стане, рабочие валки которого вращаются в противоположную сторону.}

В связи с отсутствием в России на трубопрокатных установках в одной линии двух прошивных станов предлагаемый способ производства бесшовных горячедеформированных труб большого диаметра был имитирован и опробован на трубопрокатной установке 140 с автоматическим станом ОАО "ЧТПЗ", имеющей трехвалковый обкатной стан, рабочие валки которого вращаются в противоположную сторону относительно прошивного стана. По данному способу впервые в 2003 г. получены качественные трубы размером 159× 8 мм из стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 9940. Данные по технологическим параметрам процесса прошивки, раскатки, калибровки, геометрическим размерам и расходному коэффициенту металла при прокатке труб размером 159х8 мм на ТПА 140 с автоматическим станом ОАО "ЧТПЗ" по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице. Из таблицы видно, что в производство было задано 20 заготовок стали марки 12Х18Н10Т: 10 заготовок размером 150× 3000 и 10 заготовок размером 150× 2100 мм. Десять заготовок размером 150× 3000 мм были прокатаны с двойной прошивкой, а именно заготовки размером 150× 3000 мм были нагреты до температуры пластичности, прошиты в прошивном стане в гильзы размером 160× 20,5× 5900 мм, которые после охлаждения были порезаны на равные части, повторно нагреты до температуры пластичности и прошиты (раскатаны) в тонкостенные гильзы размером 170× 8× 6500 мм. После повторной прошивки трубы прокалибровали на калибровочном стане на размер 159× 8× 6600 мм. Трубы были обмерены, предъявлены ОТК, разбракованы и сданы по ГОСТ 9940. Средняя поперечная разностенность труб по первичным замерам составила 32,7% при норме по ГОСТ 25,0%, а расходный коэффициент металла 1,259. По предлагаемой технологии 10 заготовок размером 150× 2100 мм были нагреты до температуры пластичности, прошиты в гильзы размером 160× 13× 6200 мм, затем, минуя автоматический стан, прошиты (раскатаны) в обкатном стане в трубы размером 170× 8× 9140 мм, рабочие валки которого вращаются в противоположную сторону вращения рабочих валков прошивного стана, а затем прокалиброваны в калибровочном стане в трубы размером 159× 8× 9300 мм. Трубы были обмерены, предъявлены ОТК, разбракованы и сданы по ГОСТ 9940. Средняя поперечная разностенность труб по первичным замерам составила 24,5%, а расходный коэффициент металла 1,168.

Таким образом, по результатам проведенного эксперимента подтверждены теоретические обоснования способа производства бесшовных горячедеформированных труб большого диаметра из углеродистых и малолегированных марок стали и труб среднего и большого диаметра из нержавеющих и труднодеформируемых марок стали и сплавов за счет установки в линии трубопрокатных агрегатов двух прошивных станов, рабочие валки которых вращаются в разные стороны. Из таблицы видно, что трубы, прокатанные по предлагаемой технологии (способу), имеют наименьшую поперечную разностенность и меньший расходный коэффициент металла. Основным показателем снижения расходного коэффициента металла являются снижение отходов (обрези) по толщине стенки и прокатка труб с более жесткими допусками по стенке.

Использование предлагаемого способа производства бесшовных горячедеформированных труб большого диаметра из углеродистых и малолегированных марок стали и труб среднего и большого диаметра из нержавеющих и труднодеформируемых марок стали и сплавов позволит значительно снизить расход металла за счет снижения отходов по разностенности и прокатки труб с более жесткими допусками по стенке, а следовательно, снизить стоимость товарных труб данного сортамента.

Данные по технологическим параметрам процесса прошивки, раскатки, калибровки, геометрическим размерам и расходному коэффициенту металла при прокатке труб размером 159× 8 мм на ТПА 140 с автоматическим станом ОАО "ЧТПЗ" по существующей и предлагаемой технолигиямРазмер труб (мм )Размер заготовки (мм)Марка сталиКолич. труб (шт)Существующая технология прокаткиПредлагаемая технология прокаткиРазмер гильз после первой прошивки (мм)Размер гильз после второй прошивки (мм)Размер труб после калибров. стана (мм)Средняя попереч. разностей труб (%)Расход. коэффиц. металлаРазмер гильз после прошивки (мм )Размер гильз после пршивки (раскатки)в обкатном стане (мм )Размер труб после калибров. стана ( мм )Средняя попереч. разностен. труб (%)Расход. коэфф. металла159× 8150× 300012Х18Н10Т10160× 20,5× 5900170× 8× 6500159× 8× 660032,71,259-----159× 8150× 210012Х18Н10Т10-----160× 13× 6200170× 8× 9140159× 8× 930024,51,168

Изобретение относится к трубопрокатному производству, в частности к способу прошивки слитков и заготовок при производстве бесшовных горячедеформированных труб большого диаметра. Способ производства бесшовных горячедеформированных труб большого диаметра включает нагрев слитков и заготовок до температуры пластичности, прошивку их в полые толстостенные гильзы в одном стане косой прокатки с последующей раскаткой в тонкостенные гильзы во втором стане косой прокатки и прокатку в трубы большого диаметра на установках с автоматическими или пилигримовыми станами, при этом прошивку слитков и заготовок в толстостенные гильзы производят в первом прошивном стане, рабочие валки которого вращают в одну сторону, а раскатку в тонкостенные гильзы - во втором стане, рабочие валки которого вращают в противоположную сторону. Изобретение обеспечивает улучшение геометрических размеров труб, снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности трубопрокатных установок. 1 табл.

Способ производства бесшовных горячедеформированных труб большого диаметра, включающий нагрев слитков и заготовок до температуры пластичности, прошивку их в полые толстостенные гильзы в одном стане косой прокатки с последующей раскаткой в тонкостенные гильзы во втором стане косой прокатки и прокатку в трубы большого диаметра на установках с автоматическими или пилигримовыми станами, отличающийся тем, что прошивку слитков и заготовок в толстостенные гильзы производят в первом прошивном стане, рабочие валки которого вращают в одну сторону, а раскатку в тонкостенные гильзы - во втором стане, рабочие валки которого вращают в противоположную сторону.