СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ТРУБ ИЗ КОВАНЫХ И НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК (НЛЗ), СЛИТКОВ ЭШП И ВДП НА ТРУБОПРОКАТНЫХ УСТАНОВКАХ С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ Российский патент 2006 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, в частности к способу производства бесшовных горячекатаных труб из кованых и непрерывнолитых заготовок (НЛЗ), слитков ЭШП и ВДП, и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В трубном производстве известен способ производства бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с докаткой пилигимовой головки на свободном дорне, т.е. без фиксации заднего конца гильзы относительно дорна (авт. свид. СССР №290778, В 21 В 21/00).

Однако такой способ производства бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с раскаткой пилигримовой головки на свободном дорне без усилия подпора дорновым кольцом не нашел промышленного применения, так как отсутствует работоспособное техническое решение перемещения и удержания дорнового кольца у дорновой головки.

Известен способ пилигримовой прокатки, включающий деформацию гильзы на дорне валками, частичное извлечение дорна из гильзы-трубы перед началом раскатки пилигримовой головки участок трубы, освобожденный от дорна на расстоянии от его торца 0,5-2,0 диаметра трубы, деформируют до уменьшения одного из размеров ее поперечного сечения на величину, составляющую 1-2% диаметра дорна (авт. свид. СССР №743733, В 21 В 21/00).

Такой способ производства бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с раскаткой пилигримовой головки на свободном дорне не нашел промышленного применения из-за утонения стенки трубы при деформации за пределы минусовых допусков и переводу данных участков труб в брак.

Известен также способ производства бесшовных горячекатаных труб из кованых заготовок с докаткой пилигримовых головок на свободном дорне (ТИ-158 - Тр.ТБ1-23-2000 "Технологическая инструкция по участку проката цеха №1"), включающий следующие технологические операции:

- недокатав 50-200 мм гильзы, прокатку приостанавливают (определяется визуально);

- поднимают верхний валок на 1-3 оборота нажимных винтов;

- вытягивают дорн из трубы на 1,5-2,5 м (определяется визуально);

- устанавливают верхний валок на "точку";

- продолжают прокатку оставшегося недоката гильзы до образования минимальной пилигримовой головки или полной ее раскатки (определяется визуально). При этом дорновое кольцо свободно перемещается по освобожденной части дорна.

Недостатком известного способа производства бесшовных горячекатаных труб из кованых заготовок с докаткой (раскаткой) пилигримовых головок на свободном дорне является перемещение недоката гильзы-трубы на дорне в течение первых 2-3 подач, а следовательно, невозможность правильного определения необходимой величины извлечения дорна из гильзы-трубы, и как следствие невозможность полной докатки (обкатки) пилигримовой головки, т.к. при полной раскатке пилигримовой головки может не хватить свободной длины дорна. Извлечение дорна из гильзы-трубы более 2,5 м может привести к сбросу гильзы-трубы с дорна, прекращению процесса прокатки, а также к поломкам валков и шпинделей пилигримового стана.

Известен также способ производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения (патент РФ №2221656, В 21 В 21/00, 21/04), включающие нагрев заготовок и слитков ЭШП и ВДП до температуры пластичности, прошивку их в полые гильзы в станах косой прокатки, надевание гильзы на дорн с дорновым кольцом, деформацию ее с заданной величиной подачи в очаг деформации, докатку (обкатку) пилигримовой головки на свободном дорне с откатом гильзы-трубы валками и одновременным извлечением дорна подающим аппаратом, приложение усилия для извлечения дорна подающим аппаратом в момент докатки гильзы и обкатки пилигримовой головки на величине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы, за одну подачу и откат подающего аппарата дорн извлекают из гильзы-трубы усилием подающего аппарата на величину, равную 0,5-1,0 величины подачи гильзы в очаг деформации.

Недостатком данного способа производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения является то, что при извлечении дорна подающим аппаратом в момент докатки гильзы и обкатки пилигримовой головки на величине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы, приходится прикладывать значичельные усилия, чтобы преодолеть коэффициент трения металла по дорну на длине 3500-3800 мм, что при прокатке тонкостенных труб приводит к образованию утолщений по стенке и диаметру в виде гофров.

Наиболее близким техническим решением является способ горячей прокатки труб из кованых заготовок и слитков (непрерывнолитых, ЭШП и ВДП) на установках с пилигримовыми станами (патент РФ №2207201, 7 В 21 В 21/00, 21/04), включающий надевание нагретой до температуры пластичности гильзы на дорн, деформацию ее с заданной величиной подачи, докатку пилигримовой головки на свободном дорне, перед извлечением дорна из недокатанной гильзы-трубы последнюю деформацию пилигримовой головки производят с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, а стягивание гильзы-трубы дорновым кольцом производят на величину

l≥0,2μ+0,4,

где l - величина освобождаемой части дорна, м;

μ - коэффициент вытяжки на пилигримовом стане.

При этом дорновое кольцо свободно перемещается по освобожденной части дорна.

Недостатком известного способа горячей прокатки труб из кованых заготовок и слитков (непрерывнолитых, ЭШП и ВДП) на установках с пилигримовыми станами при прокатке труб из легированных и труднодеформируемых марок стали и сплавов последняя деформация пилигримовой головки с повышенной величиной подачи в 2,0-2,5 раза приводит к повышенным нагрузкам на привод пилигримового стана и, как правило, к поломкам предохранительных болтов и шпинделей пилигримового стана. Данный способ приемлем при прокатке труб из углеродистых марок стали.

Задачей предложенного способа является получение качественных по толщине стенки и диаметру труб, исключение поломок предохранительных болтов и шпинделей при прокатке труб из легированных и труднодеформируемых марок стали из кованых и непрерывнолитых заготовок, слитков ЭШП и ВДП без пилигримовых головок и снижение усилия извлечения дорна подающим аппаратом из гильзы-трубы.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячекатаных труб из кованых и непрерывно-литых заготовок (НЛЗ), слитков ЭШП и ВДП на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающем нагрев заготовок и слитков до температуры пластичности, прошивку их в полые гильзы в станах косой прокатки, надевание гильзы на дорн с дорновым кольцом, деформацию ее с заданной величиной подачи в очаг деформации, докатку (обкатку) пилигримовой головки на свободном дорне с откатом гильзы-трубы валками и одновременным извлечением дорна подающим аппаратом, последнюю деформацию пилигримовой головки, перед извлечением дорна из не докатанной гильзы-трубы, с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, стягивание гильзы-трубы дорновым кольцом на величину 1≥0,2μ+0,4, приложение усилия для извлечения дорна подающим аппаратом в момент докатки гильзы и обкатки пилигримовой головки на величине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы, извлечение дорна из гильзы-трубы усилием подающего аппарата за одну подачу и откат подающего аппарата на величину, равную 0,5-1,0 величины подачи гильзы в очаг деформации, усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают после затравки и прокатки трубы длиной (1,5-2,0)L_от (пути отката подающего аппарата), обкатку пилигримовых головок на свободном дорне производят при прокатке труб с отношением D/S=5-25, причем большие значения относятся к трубам большего диаметра, за одну подачу и откат подающего аппарата дорн извлекают из гильзы-трубы подающим аппаратом на величину, равную 0,1-0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации, а извлечение дорна из гильзы-трубы увеличивают от начала к концу прокатки с 0,1 до 0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации.

Сущность способа заключается в том, что с целью получения качественных по толщине стенки и диаметру труб, исключения поломок предохранительных болтов и шпинделей при прокатке труб из легированных и труднодеформируемых марок стали из кованых и непрерывнолитых заготовок, слитков ЭШП и ВДП без пилигримовых головок и снижения усилия извлечения дорна подающим аппаратом из гильзы-трубы, усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают после затравки и прокатки трубы длиной (1,5-2,0)L_от (пути отката подающего аппарата), обкатку пилигримовых головок на свободном дорне производят при прокатке труб с отношением D/S=5-25, причем большие значения относятся к трубам большего диаметра, за одну подачу и откат подающего аппарата дорн извлекают из гильзы-трубы подающим аппаратом на величину, равную 0,1-0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации, а извлечение дорна из гильзы-трубы увеличивают от начала к концу прокатки с 0,1 до 0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ производства бесшовных горячекатаных труб из кованых и непрерывнолитых заготовок (НЛЗ), слитков ЭШП и ВДП на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами отличается тем, что усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают после затравки и прокатки трубы длиной (1,5-2,0)L_от (пути отката подающего аппарата), обкатку пилигримовых головок на свободном дорне производят при прокатке труб с отношением D/S=5-25, причем большие значения относятся к трубам большего диаметра, за одну подачу и откат подающего аппарата дорн извлекают из гильзы-трубы подающим аппаратом на величину, равную 0,1-0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации, а извлечение дорна из гильзы-трубы увеличивают от начала к концу прокатки с 0,1 до 0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации.

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

Проведены сравнительные прокатки котельных труб размером 325×30 и 426×25 мм из кованой заготовки стали марки 12Х1МФ по ТУ 14-3Р-55-2001 по существующей технологии (ТИ 158-Тр.ТБ1-23-2000) и предлагаемому способу. Использовать прототип (патент №2207201) в данном случае не представилось возможности, т.к. при последней деформации гильз размером 520×290×2700-2800 мм и 620×415×2700-2900 мм при подачах соответственно 50-75 и 40-60 мм для данной марки стали есть 100% возможность поломки предохранительных болтов и шпинделей пилигримового стана.

По существующей технологии прокатка котельных труб по ТУ 14-3Р-55-2001 размером 325×30 и 426×25 мм из стали марки 12Х1МФ с докаткой пилигримовых головок производится из кованых заготовок размером 540×100×1700-1850 и 600×100×1650-1750 мм, которые нагревают в методических печах до температуры 1260-1280°С, прошивают в прошивном стане в гильзы размером 520×290×2700-2800 и 620×415×2700-2900 мм, одевают на дорна соответственно диаметром 261/262 и 374/375 мм и катают в калибрах 332 и 434 мм в трубы размером соответственно 328×32,5×11400-12400 и 431×27,5×11300-12000 мм (в горячем состоянии) с коэффициентами вытяжек μ=4,82 и μ=4,78 и фиксированными величинами подач соответственно 25-30 и 20-25 мм. Не докатав гильзу на 50-200 мм (величина не обжатой части гильзы), прокатку приостанавливают, поднимают верхний валок на 1-3 оборота нажимных винтов, вытягивают дорн из гильзы-трубы на 1,5-2,5 м, затем валок устанавливают на "точку" и продолжают прокатку оставшегося недоката гильзы-трубы на свободном дорне. Во время первых 2-3 подач, пока часть гильзы не будет обжата (прокатана) в трубу, гильза-труба перемещается по дорну в сторону дорнового кольца (дорновой головки). Величина перемещения гильзы-трубы зависит от профессиональных качеств вальцовщика, что приводит к неполной обкатке пилигримовых головок, а освобождение (вытягивание) дорна более 2,5 м может привести к сбросу гильзы-трубы с дорна при первом откате подающего аппарата и первой подаче. По существующей технологии было прокатано по 10 труб, из них на четырех трубах размером 325×30 мм головки были обкатаны полностью, а на остальных недокат составил от 20 до 50 мм, на трубах размером 426×25 мм головки были обкатаны полностью на трех, а на остальных недокат составил от 25 до 50 мм. Средний расходный коэффициент металла по трубам, прокатанным по существующей технологии, составил 1,245.

Для проведения опытной прокатки по предлагаемому способу также были взяты по 10 заготовок, из которых было прокатано по 10 труб размером 325×30 и 426×25 мм. Процесс прокатки проходил аналогично существующему способу до момента затравки и прокатки труб длиной (1,5-2,0)L_от или от 1800 до 2500 мм, затем за каждую подачу и откат подающего аппарата дорн извлекали из гильзы-трубы подающим аппаратом на величину, равную 0,1-0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации, или на 3-15 мм при прокатке труб размером 325×30 мм и от 2 до 12 мм при прокатке труб размером 426×30 мм, причем извлечение дорнов из гильз-труб увеличивали от начала к концу прокатки с 0,1 до 0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации, т.е. от 2 до 15 мм. Процесс прокатки вели с учетом образования к концу прокатки свободной части дорна, равной 400-500 мм, т.е. расстояние от кромки раскатанной головки до дорнового кольца не более 500 мм.

На всех 20 опытных трубах головки были обкатаны полностью, а т.к. процесс извлечения дорнов происходил постепенно от момента затравки и прокатки переднего конца труб до полной обкатки пилигримовых головок, то случаев застревания дорнов не наблюдалось. Дорна из труб извлекались без дополнительных усилий. Средний расходный коэффициент металла по трубам, прокатанным по новой технологии, составил 1,212, т.е. получили снижение расходного коэффициента металла на 31 кг на тонну труб.

Использование предлагаемого способа производства бесшовных горячекатаных труб из кованых и непрерывнолитых заготовок (НЛЗ), слитков ЭШП и ВДП на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами позволит производить полную докатку пилигримовых головок на свободном дорне при прокатке труб из всех марок стали и сплава без потери производительности стана на разведение валков, извлечения дорнов на определенную величину, установку валков на "точку" и исключения первых 2-3 подач до посадки гильз-труб на дорн, снизить расходный коэффициент металла при переделе (кованых, НЛЗ, слитков ЭШП и ВДП) - труба и, как следствие, увеличить выход годного, за счет чего снизить стоимость труб.

Изобретение относится к способу производства бесшовных горячекатаных труб из кованых и непрерывнолитых заготовок НЛЗ, слитков ЭШП и ВДП на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Способ включает нагрев заготовок и слитков до температуры пластичности, прошивку их в полые гильзы в станах косой прокатки, надевание гильзы на дорн с дорновым кольцом, деформацию ее с заданной величиной подачи в очаг деформации, докатку-обкатку пилигримовой головки на свободном дорне с откатом гильзы-трубы валками и одновременным извлечением дорна подающим аппаратом, последнюю деформацию пилигримовой головки перед извлечением дорна из недокатанной гильзы-трубы, стягивание гильзы-трубы дорновым кольцом, приложение усилия для извлечения дорна подающим аппаратом в момент докатки гильзы и обкатки пилигримовой головки, извлечение дорна из гильзы-трубы, при этом усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают после затравки и прокатки трубы длиной (1,5-2,0)L_от, т.е. пути отката подающего аппарата. Изобретение обеспечивает полную докатку пилигримовых головок на свободном дорне, снижение расходного коэффициента металла и повышение производительности стана. 3 з.п.ф-лы.

1. Способ производства бесшовных горячекатаных труб из кованых и непрерывнолитых заготовок НЛЗ, слитков ЭШП и ВДП на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий нагрев заготовок и слитков до температуры пластичности, прошивку их в полые гильзы в станах косой прокатки, надевание гильзы на дорн с дорновым кольцом, деформацию ее с заданной величиной подачи в очаг деформации, докатку-обкатку пилигримовой головки на свободном дорне с откатом гильзы-трубы валками и одновременным извлечением дорна подающим аппаратом, последнюю деформацию пилигримовой головки, перед извлечением дорна из не докатанной гильзы-трубы, с подачей в 2,0-2,5 раза выше заданной, стягивание гильзы-трубы дорновым кольцом на величину l≥0,2μ+0,4, где μ - коэффициент вытяжки, приложение усилия для извлечения дорна подающим аппаратом в момент докатки гильзы и обкатки пилигримовой головки на величине, равной 0,5-1,2 диаметра гильзы, извлечение дорна из гильзы-трубы усилием подающего аппарата за одну подачу и откат подающего аппарата на величину, равную 0,5-1,0 величины подачи гильзы, в очаг деформации, отличающийся тем, что усилие для извлечения дорна подающим аппаратом прикладывают после затравки и прокатки трубы длиной (1,5-2,0) L_от, где L_от - длина пути отката подающего аппарата.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обкатку пилигримовых головок на свободном дорне производят при прокатке труб с отношением диаметра к толщине стенки D/S=5-25, причем большие значения относятся к трубам большего диаметра.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что за одну подачу и откат подающего аппарата дорн извлекают из гильзы-трубы подающим аппаратом на величину, равную 0,1-0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что извлечение дорна из гильзы-трубы увеличивают от начала к концу прокатки с 0,1 до 0,5 величины подачи гильзы в очаг деформации.