СПОСОБ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОШИВКИ СЛИТКОВ ЭШП ИЗ НИЗКОПЛАСТИЧНОЙ СТАЛИ С СОДЕРЖАНИЕМ БОРА 1,3-1,8% Российский патент 2006 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу прошивки слитков, и может быть использовано при производстве труб среднего и большого диаметров из слитков ЭШП низкопластичных боросодержащих сталей на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

Известен способ прошивки слитков на станах косой прокатки, заключающийся в том, что нагретый слиток прошивают (деформируют) в очаге деформации, состоящем из трех последовательно расположенных зон: в первой зоне происходит прокатка сплошного или полого слитка без оправки, во второй - прокатка полого слитка с интенсивной деформацией стенки на оправке и в третьей зоне - обкатка гильзы без внутренней жесткой оправки (Ф.А.Данилов и др. "Горячая прокатка труб", Металлургиздат, 1963 г., с.40-41). Недостатком данного способа является то, что при прошивке слитков из низкопластичных сталей в первой зоне происходит растрескивание внутренней части слитка за счет возникающих напряжений, превышающих предел прочности. При прохождении металла через последующие зоны трещины развиваются в сквозные рванины на гильзах.

Известен способ поперечно-винтовой прошивки, включающий сведения и разведения валков (а.с. №532410 "Способ поперечно-винтовой прошивки").

Недостатком данного способа является то, что при прошивке труднодеформируемых и низкопластичных сталей при максимальном сведении валков возникают максимальные напряжения. Схема напряженно-деформированного состояния не меняется, т.е. нет дополнительных сил, которые бы снижали напряжения во внутренней части слитка, возникающие от воздействия рабочих валков.

Наиболее близким техническим решением является способ поперечно-винтовой прошивки слитков ЭШП и ВДП из низкопластичных боросодержащих сталей, заключающийся в том, что деформацию слитка производят после подвода слитка к носику оправки за счет сведения рабочих валков до момента нахождения металла на оправку, при этом прошивка должна производиться размер в размер на оправке, обеспечивающей вытяжку не более 1,3.

Недостатком данного способа является то, что для получения качественных гильз и производства труб большого и среднего диаметров на ТПА с пилигримовыми станами требуется дополнительная деформация, а именно два нагрева, две прошивки: прошивка и раскатка и две прокатки на пилигримовом стане (прошивка слитков ЭШП в толстостенные гильзы с вытяжкой не более 1,3 - прокатка гильз первой прошивки на пилигримовом стане в трубы - заготовки, порезка труб - заготовок на две равные части - нагрев до температуры пластичности - раскатка гильз - заготовок в гильзы и прокатка их на пилигримовом стане в передельные трубы размером 290×12×10500-11500 мм (положительное решение о выдаче патента по заявке №2001133973/02(035983) от 13.12.2001 г. "Способ производства трубных заготовок для изготовления шестигранных чехловых труб из низкопластичной безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%).

Цель изобретения - исключить образование дефектов (рванин и трещин) при прошивке слитков из низкопластичных боросодержащих сталей с повышенными вытяжками, т.е. за одну прошивку повысить производительность трубопрокатной установки с пилигримовыми станами, снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - передельная трубная заготовка размером 290×12×5000-5500 мм, снизить стоимость передельных труб, а следовательно, и стоимость товарных шестигранных заготовок.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе поперечно-винтовой прошивки слитков ЭШП из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, заключающемся в деформации нагретых до температуры пластичности сверленых слитков на оправке, прошивку слитков в гильзы производят с разной скоростью вращения рабочих валков, при этом от захвата слитков валками до момента полного нахождения металла на оправку прошивку (деформацию) производят со скоростью вращения рабочих валков 40-45 оборотов в минуту, установившийся процесс прошивки производят со скоростью вращения валков 25-30 оборотов в минуту, на выходе оправки из гильзы скорость рабочих валков увеличивают до 45-50 оборотов в минуту, а процесс прошивки производят с вытяжкой 1,5-1,75.

Сущность способа заключается в том, что в процессе прошивки температура слитка повышается на 70-80°С, которая находится в прямой зависимости от скорости деформации, т.е. от числа оборотов рабочих валков прошивного стана. Стали с содержанием бора 1,3-1,8% имеют низкий интервал пластичности и повышение температуры на 10-15°С приводит к образованию при прошивке дефектов в виде рванин и трещин на гильзах, а следовательно, к окончательному браку гильз. Так как процесс прошивки от захвата слитка валками до момента полного нахождения металла на оправку (неустановившийся процесс прошивки) занимает от 15 до 20% от общего времени прошивки и при охлаждении валков водой приводит к дополнительному охлаждению переднего конца гильзы, а следовательно, температура металла в данной части слитка - гильзы ≈ равна температуре выдачи слитка из печи, которая при установившемся процессе с повышенной скорость деформации на границе металл - оправка увеличивается на 70-80°С, что в свою очередь приводит к повышению температуры внутренней поверхности гильзы, а следовательно, к снижению пластичности и образованию дефектов в виде рванин и трещин. Снижение числа оборотов при установившемся процессе прошивки приводит к снижению скорости деформации, к снижению температуры на границе металл - оправка и, как следствие, к снижению вероятности образования дефектов на гильзах. На выходе оправки из гильзы контактная поверхность гильзы с валками уменьшается, снижается нагрузка металла на валки прошивного стана, а следовательно, снижается деформация и температура на границе металл - оправка. Снижение контактной поверхности приводит к снижению нагрузки (деформации) и увеличению времени схождения гильзы с оправки, что в свою очередь приводит к снижению температуры заднего конца гильзы. С целью компенсации данных потерь необходимо увеличить скорость вращения рабочих валков до 45-50 оборотов в минуту.

Использование предложенного способа поперечно-винтовой прошивки позволит получать качественные гильзы из слитков ЭШП низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% и вести процесс прошивки с вытяжкой 1,5-1,75, а следовательно, отказаться от дробности деформаций (двух прошивок и двух прокаток на пилигримовом стане), т.е. вести процесс прокатки передельных труб по традиционной схеме: прошивка гильз - прокатка передельных труб на пилигримовом стане.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ поперечно-винтовой прошивки слитков ЭШП из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% отличается тем, что деформацию нагретых до температуры пластичности сверленых слитков на оправке производят с разной скоростью вращения рабочих валков, а именно от захвата слитков валками до момента полного нахождения металла на оправку прошивку производят со скоростью вращения рабочих валков 40-45 оборотов в минуту, установившийся процесс прошивки производят со скорость вращения валков 25-30 оборотов в минуту, на выходе оправки из гильзы скорость рабочих валков увеличивают до 45-50 оборотов в минуту, а процесс прошивки производят с вытяжкой 1,5-1,75.

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

По данному способу были впервые прошиты слитки ЭШП размером 480×100×1700-1800 мм из низкопластичной боросодержащей стали марки ЧС 82 (Cr=14.9 5, В=1,75%, Ti=2,9% и др.) на оправке 285 мм, т.е. с вытяжкой 1,57.

В прокат было задано по 10 слитков ЭШП размером 480×100×1700-1800 мм для прокатки передельных труб размером 290×12×10500-11500 мм по существующей технологии и труб размером 290×12×23000-25000 мм по предлагаемой технологии. Данные по прокатке и сдаче передельных труб приведены в таблице. Из таблицы видно, что прошивка слитков ЭШП из стали марки ЧС 82 по предлагаемой технологии производилась на оправке диаметром 285 мм в гильзы размером 480×300×2650-2830 мм. В результате прошивки по новой технологии было получено 10 качественных гильз, которые подавались на пилигримовый стан и прокатывались в передельные трубы - плети размером 290×12×23000-25000 мм и разрезались на пиле горячей на две трубы длиной 11500-12500 мм. По существующей технологии трубы - заготовки после пилигримового стана имели длину 3700-3900 мм, а в прошивной стан можно задать гильзу длиной не более 2100 мм, поэтому трубы - заготовки разрезались на станках на две равные части, повторно нагревались до температуры пластичности, прошивались (раскатывались) с подъемом по диаметру в прошивном стане в гильзы размером 400×300×2350-2430 мм и прокатывались на пилигримовом стане в трубы размером 290×12×10500 - 11500 мм. Кроме сложности и трудоемкости, данный технологический процесс приводит к повышенному расходному коэффициенту металла, т.к. из одного слитка ЭШП мы получаем две трубы с пилигримовыми головками и затравочными концами, а по новой технологии (способу) получаем одну трубу, т.е. имеем снижение технологической обрези (пилигримовая головка и затравочный конец) в два раза. Это дает возможность снизить высоту слитков ЭШП на 8-10%, т.е. 125-150 мм, а следовательно, снизить расходный коэффициент металла.

Таким образом, из таблицы видно, что при прокатке передельных труб из 10 слитков ЭШП низкопластичной стали ЧС 82 с содержанием бора 1,3-1,8% по новой технологии получено 10 труб размером 290×12×23000-25000 мм, из которых размечено и передано для дальнейшего передела на механическую обработку (обточку и расточку) и профилирование 40 кратов. Средняя длина труб, прокатанных по новой технологии, на 2000 мм (8,3%) больше, чем длина труб, прокатанных по существующей технологии, а это говорит о том, что можно уменьшить высоту слитков на 125-150 мм, а следовательно, снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - передельная труба.

Использование предлагаемого способа поперечно-винтовой прошивки слитков ЭШП из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% позволит снизить трудоемкость передела слиток ЭШП - передельная трубная заготовка более чем в два раза за счет исключения из технологического процесса одного нагрева, раскатки гильз, прокатки труб - заготовок и порезки их на станках на две части, а за счет снижения технологических отходов в два раза (пилигримовой головки и затравочного конца) снизить расходный коэффициент металла на 8-10%, а следовательно, снизить стоимость передельных труб и товарных шестигранных труб из дорогостоящей стали ЧС 82.

Данные по прошивке и прокатке передельных труб размером 290×12 мм из низкопластичной стали ЧС 82 с содержанием бора 1,3-1,8% на ТПА 8-16^" ОАО "ЧТПЗ" по существующей и предлагаемой технологиямМарка сталиВид технологииНоминальный размер труб (мм)ПрошивкаПрокатка на пилигримовом станеРазмер слитков-гильз (мм)Обороты рабочих валков (об./мин.)Диам. оправки (мм)Коэф. вытяжки
(и)Размер гильз (мм)Калибр пилигр. валков (мм)Диаметр дорна (мм)Коэф. вытяж.
(Ц)Размер труб после п/стана (мм)ЧС82Существующая технология290×12×11500-12500Первая прошивка и первая прокатка480×100×1700-1800402251,28480×240× 2180-2300383201/2031,69377×87,5×3700-3900Вторая прошивка и вторая прокатка377×87,5×1850-1950402851,35400×300× 2350-2430295264/2655.25290×12×10500-11500ЧС82Предлагаемая технология290×12×23000-25000480×100×1700-1800захват-40 уст.проц.-25 выход - 452851.57480×300× 2650-2830295264/26510,52290×12×23000-25000

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу прошивки слитков, и может быть использовано при производстве труб среднего и большого диаметров из слитков ЭШП низкопластичных боросодержащих сталей на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Способ поперечно-винтовой прошивки слитков ЭШП из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8 % включает прошивку (деформацию) нагретых до температуры пластичности сверленых слитков на оправке с разной скоростью вращения рабочих валков, при этом от захвата слитков валками до момента полного нахождения металла на оправку прошивку (деформацию) производят со скоростью вращения рабочих валков 40-45 оборотов в минуту, установившийся процесс прошивки производят со скоростью вращения валков 25-30 оборотов в минуту, на выходе оправки из гильзы скорость рабочих валков увеличивают до 45-50 оборотов в минуту, а процесс прошивки производят с вытяжкой 1,5-1,75. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости при переделе слиток ЭШП - передельная трубная заготовка более чем в два раза за счет исключения из технологического процесса одного нагрева, раскатки гильз, прокатки труб-заготовок и порезки их на станках на две части, снижение расходного коэффициента металла на 8-10% за счет уменьшения технологических отходов в два раза (пилигримовой головки и затравочного конца), а следовательно, снижение стоимости передельных и товарных шестигранных труб из дорогостоящей стали ЧС 82. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ поперечно-винтовой прошивки слитков ЭШП из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8 %, включающий нагрев сверленых слитков до температуры пластичности, прошивку их на оправке, отличающийся тем, что прошивку слитков в гильзы производят с разной скоростью вращения рабочих валков, при этом от захвата слитка валками до момента полного нахождения металла на оправку прошивку производят со скоростью вращения рабочих валков 40-45 об/мин, установившийся процесс прошивки производят со скоростью вращения валков 25-30 об/мин, а на выходе оправки из гильзы скорость рабочих валков увеличивают до 45-50 об/мин.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс прошивки производят с вытяжкой 1,5-1,75.