СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ТРУБ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ СЫПУЧИХ АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПУЛЬП НА ТРУБОПРОКАТНЫХ УСТАНОВКАХ С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ Российский патент 2006 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства биметаллических труб, и может быть использовано при производстве их на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В практике трубного производства известен способ производства биметаллических труб на пилигримовом стане, включающем нагрев исходных центробежно-литых заготовок и их прокатку на дорнах (М.И.Чепурко, Н.П.Карпенко, А.В.Сафьянов и др. "Технологические основы производства биметаллических труб", Челябинск, "Металл", 1993 г., с.39-47, с.196-211).

Указанный способ применяется для производства биметаллических труб, слои которых имеют близкую пластичность или близкий коэффициент объемного расширения при высоких температурах. Поэтому нагрев в широком интервале температур и разной скорости нагрева металла, а также величины деформации не приводят к разрывам труб при их изготовлении.

Недостатком указанного способа производства биметаллических труб является отсутствие технологических параметров нагрева и допустимых величин деформации для производства труб с композицией углеродистая сталь-инструментальная сталь с содержанием углерода до 2,2%, т.е. имеющая низкую пластичность из-за наличия в структурной составляющей карбидов.

Наиболее близким техническим решением производства биметаллических труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами является способ производства биметаллических труб, включающем нагрев полых центробежно-литых биметаллических заготовок с содержанием до 2,2% углерода в металле плакирующего слоя до температуры 800-850°С со скоростью 3,3-4,5 град/мин, а далее до температуры пластичности (1180-1200°С со скоростью 2,7-3,3 град/мин и прокатывают (деформируют) в валках пилигримового стана с вытяжкой μ≤9,0 (Патент РФ №2133160, Кл. В 21 в 21/00, Бюл. №20 от 20.07.1999, "Способ производства биметаллических труб" и Н.П.Карпенко, Л.И.Лапин, В.В.Игнатьев. "Производство износостойких труб большого диаметра для транспортировки сыпучих материалов", Сталь, №9, с.48, 1997 г.).

Недостатком указанного способа производства биметаллических труб является то, что биметаллические трубы размером 219×14, 273×14, 325×16, 426×20 и 530×25 мм прокатываются с износостойким (плакирующим) слоем, составляющим не более 50% от общей толщины стенки, без учета варьирования толщины пластичного слоя и коэффициента вытяжки в зависимости от геометрических размеров труб.

Цель настоящего изобретения - производство износостойких, против абразивного износа, биметаллических труб с внутренним (плакирующим) слоем из инструментальной стали с содержанием углерода до 2,2% и с другими композиционными материалами с толщиной плакирующего слоя, составляющего 75-85% от общей толщины стенки трубы, и с варьированием толщины пластичного слоя и коэффициентов вытяжек в зависимости от геометрических размеров труб.

Указанная цель достигается тем, что в способе производства биметаллических износостойких труб для транспортировки сыпучих абразивных материалов и пульп на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающем отливку полых биметаллических заготовок центробежным способом с износостойким слоем, составляющим 50-60% от общей стенки заготовки, нагрев заготовок до температуры пластичности и прокатку биметаллических труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с вытяжкой не более 9 (μ≤9,0) и с износостойким (плакирующим) слоем, составляющим не более 50% от общей толщины стенки, прокатку биметаллических труб на пилигримовых станах производят с износостойким (плакирующим) слоем, составляющим 75-85% от общей толщины стенки, толщину пластичного слоя изменяют в зависимости от геометрических размеров труб и определяют по формуле

t_i=1,18t,

где t - толщина плакирующего слоя биметаллических труб меньшего диаметра размерного ряда, мм;

t_i - толщина пластичного слоя биметаллических труб, следующего за меньшим диаметром размерного ряда, мм;

1,18 - коэффициент, учитывающий увеличение пластичного слоя с увеличением размерного ряда труб, а коэффициент вытяжки при прокатке биметаллических труб уменьшают с увеличением геометрических размеров труб и определяют по формуле

μ_i+1=μ_i(D_i/D_i+1),

где μ_i - коэффициент вытяжки при прокатке труб i-го диаметра размерного ряда биметаллических труб;

μ_i+1 - коэффициент вытяжки при прокатке труб i+1 диаметра размерного ряда биметаллических труб;

D_i - диаметр i-го размерного ряда биметаллических труб, мм;

D_i+1 - диаметр i+1 размерного ряда биметаллических труб, мм.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что с целью увеличения срока службы биметаллических труб толщину износостойкого слоя увеличивают в 1,5-2,0 раза, для производства качественных труб по толщине стенки (без дефектов в виде рванин) толщину пластичного слоя изменяют в зависимости от геометрических размеров труб и определяют по формуле

t_i=1,18t,

где t - толщина плакирующего слоя биметаллических труб меньшего диаметра размерного ряда, мм;

t_i - толщина пластичного слоя биметаллических труб, следующего за меньшим диаметром размерного ряда, мм;

1,18 - коэффициент, учитывающий увеличение пластичного слоя с увеличением размерного ряда труб, а коэффициент вытяжки при прокатке биметаллических труб уменьшают с увеличением геометрических размеров труб и определяют по формуле

μ_i+1=μ_i(D_i/D_i+1)

где μ_i - коэффициент вытяжки при прокатке труб i-го диаметра размерного ряда биметаллических труб;

μ_i+1 - коэффициент вытяжки при прокатке труб i+1 диаметра размерного ряда биметаллических труб;

D_i - диаметр i-го размерного ряда биметаллических труб, мм;

D_i+1 - диаметр i+1 размерного ряда биметаллических труб, мм.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии 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 отработан и осуществлен на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ". По данному способу были прокатаны качественные биметаллические трубы из сталей 30+Х12 (в стали X12 содержание углерода 2,0-2,2, марганца 0,15-070, кремния - 0,15-0,35 и хрома 13,0-13,5%) размером 219×16 (3+13), 273×16 (3+13), 325×16 (4+12) и 426×25 (5+20) мм, вместо 219×14 (7+7), 273×14 (7+7), 325×16 (8+8) и 426×20 (10+10) по ТУ 14-3-849-79. В скобках первая цифра означает толщину пластичного слоя (ст.30), а вторая цифра - толщину износостойкого (плакирующего) слоя (ст.Х12).

Использование предложенного способа производства биметаллических труб позволило получить качественные длинномерные трубы (10-12 метров) с увеличенным износостойким слоем в 1,5-2,0 раза для транспортировки абразивных материалов в районе вечной мерзлоты и закрыть потребность в данных трубах АК "Алмазы Россия - Саха", что в свою очередь позволило увеличить срок эксплуатации данных труб от 1,5 до 2,0 раз, по сравнению с трубами, прокатанными по существующему способу.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства биметаллических труб, и может быть использовано при производстве их на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Способ включает отливку полых биметаллических заготовок центробежным способом с износостойким слоем, составляющим 50-60% от общей стенки заготовки, нагрев заготовок до температуры пластичности и прокатку биметаллических труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с вытяжкой не более 9, т.е. μ≤9,0, и с износостойким плакирующим слоем, составляющим не более 50% от общей толщины стенки, при этом прокатку биметаллических труб на пилигримовых станах производят с износостойким плакирующим слоем, составляющим 75-85% от общей толщины стенки, толщину пластичного слоя изменяют в зависимости от геометрических размеров труб и определяют по формуле t_i=1,18t, где t - толщина плакирующего слоя биметаллических труб меньшего диаметра размерного ряда, мм; t_i - толщина пластичного слоя биметаллических труб, следующего за меньшим диаметром размерного ряда, мм; 1,18 - коэффициент, учитывающий увеличение пластичного слоя с увеличением размерного ряда труб, а коэффициент вытяжки при прокатке биметаллических труб уменьшают с увеличением геометрических размеров труб и определяют по формуле μ_i+1=μ_i(D_i/D_i+1), где μ_i - коэффициент вытяжки при прокатке труб i-го диаметра размерного ряда биметаллических труб; μ_i+1 - коэффициент вытяжки при прокатке труб i+1 диаметра размерного ряда биметаллических труб; D_i - диаметр i-го размерного ряда биметаллических труб, мм; D_i+1 - диаметр i+1 размерного ряда биметаллических труб, мм. Изобретение обеспечивает производство качественных длинномерных биметаллических труб до 10-12 метров с увеличенным износостойким слоем в 1,5-2,0 раза, позволяет использовать их для транспортировки абразивных сыпучих материалов в районе вечной мерзлоты и закрыть потребность в данных трубах АК "Алмазы Россия - Саха", что в свою очередь приведет к увеличению срока эксплуатации данных труб от 1,5 до 2,0 раз по сравнению с трубами, прокатанными по существующему способу. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ производства биметаллических износостойких труб для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий отливку полых биметаллических заготовок центробежным способом с износостойким слоем, составляющим 50-60% от общей стенки заготовки, нагрев заготовок до температуры пластичности и прокатку биметаллических труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с вытяжкой не более 9, т.е. μ ≤ 9,0, и с износостойким плакирующим слоем, составляющим не более 50% от общей толщины стенки, отличающийся тем, что прокатку биметаллических труб на пилигримовых станах производят с износостойким плакирующим слоем, составляющим 75-85% от общей толщины стенки.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину пластичного слоя изменяют в зависимости от геометрических размеров труб и определяют по формуле

t_i=1,18t,

где t - толщина плакирующего слоя биметаллических труб меньшего диаметра размерного ряда, мм;

t_i - толщина пластичного слоя биметаллических труб, следующего за меньшим диаметром размерного ряда, мм;

1,18 - коэффициент, учитывающий увеличение пластичного слоя с увеличением размерного ряда труб.

μ_i+1=μ_i(D_i/D_i+1),

где μ_i - коэффициент вытяжки при прокатке труб i-го диаметра размерного ряда биметаллических труб;

μ_i+1 - коэффициент вытяжки при прокатке труб i+1 диаметра размерного ряда биметаллических труб;

D_i - диаметр i-го размерного ряда биметаллических труб, мм;

D_i+1 - диаметр i+1 размерного ряда биметаллических труб, мм.