СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕХЛОВЫХ ШЕСТИГРАННЫХ ТРУБ ИЗ НИЗКОПЛАСТИЧНОЙ СТАЛИ С СОДЕРЖАНИЕМ БОРА 1,3-1,8% Российский патент 2005 года по МПК B21B23/00 

Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% (ЧС 82), и может быть использовано при теплом профилировании механически обработанных (обточенных и расточенных) бесшовных горячекатаных передельных труб.

В трубном производстве известен способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, предусматривающий выплавку стали вакуумно-дуговым (ВД) способом в слитки диаметром 460 мм с последующей ковкой их в прутки (заготовки) диаметром 225-230 мм и механической обработкой (обточкой) на размер 215×1850-1950 мм, нагрев до температуры пластичности, прокатку на ТПА-350 с автоматическим станом труб размером 288×11×6000±100 мм при температуре 850-950°С (Отчет по НИР "Освоение технологии производства горячекатаных труб большого диаметра из стали ЧС 82 в условиях ТПА-350 "ЮТЗ", Днепропетровск, 1988 г.), поставку передельных труб на ОАО "ЧТПЗ", приемку, механическую обработку труб-кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера "под ключ", контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб.

Недостатком данного способа являются межгосударственные перевозки (Челябинск - Никополь - Челябинск), трудоемкая операция ковки слитков диаметром 460 мм в прутки (заготовки) диаметром 225-230 мм с последующей механической обработкой (обточкой) и порезкой на размер 215×1850-1950 мм, большой расходный коэффициент металла при переделе слиток - шестигранная заготовка, равный 6,53 и, как следствие, высокая стоимость передельных труб и готовой продукции (шестигранных заготовок).

Наиболее близким техническим решением является способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий отливку слитков ЭШП размером 460×1600-1750 мм (ОАО "Мечел" г. Челябинск), сверление центрального отверстия диаметром 100 мм в слитках ЭШП (ОАО "ЧТПЗ"), прокатку труб размером 290×12×11500-12500 мм на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами, порезку на краты (пополам), механическую обработку кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера "под ключ", контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб (А.В.Сафьянов, А.А.Федоров, В.П.Борисов и др. Разработка и освоение новой технологии производства шестигранных чехловых труб из низколегированной нейтронопоглощающей безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%. Труды четвертого конгресса прокатчиков, Магнитогорск, 16-19 октября 2001 г., Москва, 2002, стр. 44-47).

Известный способ имеет следующие недостатки. На механическую обработку (обточку и расточку) задаются трубы-краты размером 5750-6250 мм, из которых получают шестигранные заготовки размером 257±2×6+1,75/-1,0×4330±50 мм, а остальная длина труб 1370-1870 мм идет в технологические отходы (темплет для изготовления образцов для механических испытаний, концевая обрезь и переходная часть от цилиндрической трубы к шестигранному профилю с отверстием для тянущей цепи). Из слитка размером 460×1600-1750 мм на пилигримовом стане можно прокатать одну трубу размером 290×12×23000-25000 мм или две трубы размером 290×12×11500-12500 мм, из которых получают четыре крата размером 4330±50 мм, т.е. в технологические отходы уходит от 24 до 30% дорогостоящей стали, что в свою очередь приводит к повышению стоимости шестигранных чехловых труб. Основным видом дефектов при профилировании однократных труб является отклонение по геометрическим размером шестигранных труб в начале профилирования, т.е. в начальной стадии на длине крата от 0,5 до 1,5 м, что приводит к увеличению расходного коэффициента. Общий расходный коэффициент при производстве шестигранных труб по данной технологии (слиток ЭШП - шестигранная заготовка) составляет 4,35, что значительно ниже, чем по кооперации Челябинск-Никополь-Челябинск.

Целью предложенного способа является освоение нового технологического процесса производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, снижение доли технологических отходов при переделе цилиндрических труб в шестигранные заготовки, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка, снижение количества испытаний металла шестигранных труб (в два-три раза), а следовательно снижение стоимости конечной продукции - шестигранных труб из стали ЧС 82.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающим прокатку труб, порезку их на краты, механическую обработку кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера "под ключ", контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб, механическую обработку (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трехкратной длины, величину которой определяют из выражения

L_тр.=(2-3)L_кр.+L_пep.+L_o+L_к.o.,

где L_кp. - длина шестигранной заготовки (трубы), мм;

L_пep. - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, мм;

L_o - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, мм;

L_к.o. - длина концевой обрели, мм;

порезку труб на мерные длины, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей, а отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания производят из переходной зоны от круга к шестиграннику со стороны, примыкающей к шестигранному профилю.

Сущность способа заключается в том, что на механическую обработку (обточку и расточку) и последующие операции задаются цилиндрические трубы размером 290×12×L_тр.. Длину труб определяют по формуле L_тр.=(2-3)L_кp.+L_пep.+L_o+L_к.o. в зависимости от габаритов станков со следящей системой для обточки и расточки, а отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания производят из переходной зоны от круга к шестиграннику, со стороны, примыкающей к шестигранному профилю.

Механическая обработка (обточка и расточка) и последующие операции производства шестигранных труб двойной длины позволили снизить вес слитка ЭШП на 15%, снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка с 4,35 до 3,881, в перспективе со снижением высоты слитков ЭШП до 1500 мм, снизить расходный коэффициент металла до 3,600, а следовательно, снизить стоимость шестигранных труб.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% отличается тем, что механическую обработку (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную термообработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трехкратной длины, величину которой определяют из выражения

L_тр.=(2-3)L_кр.+L_пep.+L_o+L_к.o.,

где L_кp. - длина шестигранной заготовки (трубы), 4280-4380 мм;

L_пep. - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, 600-650 мм;

L_o - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, 150 мм;

L_к.o. - длина концевой обрели, 150-200 мм;

порезку труб на мерные длины, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей, а отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания производят из переходной зоны от круга к шестиграннику со стороны, примыкающей к шестигранному профилю. 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 будет внедрен в цехе №5 после модернизации станка со следящей системой для обточки и расточки труб размером 290×12×9800-10300 мм на трубы размером 284±2×6+1,75/-1,0×9800-10300 мм с последующим профилированием их в шестигранные трубы "под ключ" размером 257±2×6+1,75/-1,0×4330±50 мм.

В производство было задано 20 слитков ЭШП стали марки ЧС 82 поставки завода ОАО "Мечел". Десять слитков размером 460×100×1700-1750 мм были прокатаны на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами в трубы размером 290×12×23500-24200 мм, которые были порезаны пилой на трубы длиной 11750-12100 мм и отправлены в цех №5. В цехе №5 трубы были порезаны на трубы-краты длиной 5850-6050 мм и заданы в производство для изготовления шестигранных труб по существующей технологии. Из существующих слитков на складе было выбрано 10 слитков размером 460×100×1600-1625 мм (слитки короче 1600 мм ОАО "Мечел" на данный момент заводу не поставлял). Из данных слитков были прокатаны трубы размером 290×12×22000-22300 мм, которые были порезаны на двухкратные длины в соответствии с формулой (L_тр.=2L_кp.+L_пep.+L_o+L_к.o.=2×4380+650+150+200=9760 мм или ≈10000 мм. Десять труб-кратов было порезано длиной 9500 мм, а 10 труб-кратов длиной 10000 мм. Данные по качественньм показателям, расходному коэффициенту металла при производстве шестигранных труб по существующему и предлагаемому способам приведены в таблице. Из таблицы видно, что механические свойства металла труб, отобранного из спрофилированной годной трубы, и металла труб, отобранного из переходной зоны, со стороны, примыкающей к шестигранному профилю, находятся на одном уровне. Расходный коэффициент металла при производстве шестигранных труб по существующему способу составил 4,272, а по предлагаемому 3,881, который при использовании слитков размером 460×100×1500+100 мм можно довести до 3,600. Из 40 кратов, изготовленных и спрофилированных по существующей технологии, один забракован по допускаемому отклонению "под ключ" 257±2 мм со стороны начала профилирования, т.е. со стороны тянущей цепи.

Таким образом, по результатам производства шестигранных труб по существующему и предлагаемому способам видно, что расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка по предлагаемому способу сократился на 391 кг, данное снижение можно довести до 650-660 кг при использовании слитков ЭШП высотой 1500+100 мм. Одновременно снижена трудоемкость изготовления образцов и их испытания в 2-3 раза, т.к. по существующему способу отбор темплетов производился от каждой шестигранной трубы, а предлагаемому способу - от каждых двух-трех труб-кратов.

Использование предлагаемого способа производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% позволит значительно снизить расход металла за счет снижения технологических отходов, снижения брака по профилированию, снизить трудоемкость проведения механических испытаний в 2-3 раза, а следовательно снизить стоимость товарных шестигранных труб.

Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, и может быть использовано при теплом профилировании механически обработанных бесшовных горячекатаных передельных труб стали с содержанием бора 1,3-1,8%. Способ включает прокатку труб, порезку их на краты, механическую обработку кратов на станках со следящей системой (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную обработку, ультразвуковой контроль (УЗК), сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера “под ключ”, контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб, отличающийся тем, что механическую обработку (обточку и расточку), обезжиривание, индукционную обработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трех кратной длины, величину которой определяют из выражения L_тр=(2-3)L_кр.+L_пер.+L_о+L_к.o., где L_кр. - длина шестигранной заготовки (трубы), мм; L_пер. - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, мм; L_o - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, мм; L_к.о. - длина концевой обрези, мм, а порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези - после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей. Изобретение обеспечивает возможность осуществления нового технологического процесса производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, снижение доли технологических отходов при переделе цилиндрических труб в шестигранные заготовки, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная заготовка, снижение количества испытаний шестигранных труб и снижение стоимости конечной продукции - шестигранных труб их стали ЧС 82. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства чехловых шестигранных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий прокатку труб, порезку их на краты, механическую обработку кратов на станках со следящей системой-обточку и расточку, обезжиривание, индукционную обработку, ультразвуковой контроль (УЗК), сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой, теплое профилирование, обезжиривание, термообработку труб, контроль размера “под ключ”, контроль стрелы прогиба, разметку и порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания из спрофилированной части трубы, правку на прессе П-410 труб-кратов со стрелой прогиба, превышающую допустимую, контроль геометрических размеров шестигранников, окончательную приемку, маркировку и упаковку шестигранных труб, отличающийся тем, что механическую обработку-обточку и расточку, обезжиривание, индукционную обработку, УЗК, сверление отверстий для тянущей цепи при профилировании, покрытие труб солевой смазкой и теплое профилирование труб производят двух-трех кратной длины, величину которой определяют из выражения

L_тр=(2-3)L_кр+L_пер+L_о+L_к.o,

где L_кp - длина шестигранной заготовки-трубы, мм;

L_пер - длина переходного участка от цилиндра к шестиграннику, мм;

L_o - длина цилиндрической части заготовки-трубы для сверления осевого отверстия под шкворень тянущей цепи, мм;

L_к.о - длина концевой обрези, мм,

а порезку труб на мерную длину, отбор темплетов для изготовления образцов на механические испытания и удаление концевой обрези - после контроля геометрических размеров и разметки шестигранных труб-плетей.