СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ Российский патент 2007 года по МПК C21D8/10 B21B45/02 

Описание патента на изобретение RU2291903C1

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано для упрочняющей обработки труб непосредственно в процессе горячей деформации.

Известны способы изготовления труб, в которых после окончательной деформации в редукционном стане трубы из углеродистых и низколегированных сталей интенсивно охлаждают водой в течение 3-5 с со средней скоростью 30-40°С/с за 6-10 циклов, а трубы из микролегированных V и/или Nb сталей в течение 1,5-2,0 с со средней скоростью 20-25°С/с при дальнейшем охлаждении на воздухе (патенты РФ №2112052, М. кл. С 21 D 9/06, опубл. 27.05.98. и №2163643, М. кл. С 21 D 8/10, опубл. 27.02.2001).

Недостатками этих способов является то, что уровень достигаемых свойств в значительной степени определяется параметрами конечной деформации в редукционном стане и их эффективность снижается при уменьшении степени деформации ниже 20%. Поэтому они не пригодны для труб диаметром выше 80 мм, когда степень конечной деформации составляет 5-10% и при деформации не происходит измельчения аустенитного зерна и соответственно повышения дисперсности конечной структуры, определяющей уровень свойств. Кроме того, интенсивное охлаждение и попадание воды внутрь трубы приводят к искажению геометрических параметров труб - появлению концевой кривизны, отклонению от прямолинейности, овальности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ прокатки труб с термомеханической обработкой, в котором с целью исключения попадания воды внутрь трубы перед охлаждением осуществляют закрытие переднего конца трубы путем деформирования части периметра и окончательного его закрытия при редуцировании, при этом степень закрытия тем выше, чем больше степень деформации. Такой способ позволяет значительно уменьшить заливку воды внутрь трубы и в результате значительно снизить процент брака по кривизне и повысить равномерность свойств по длине и периметру (патент РФ №2068450, М. кл. С 21 D 9/08, опубл. 27.10.96.).

Недостатком известного способа является то, что он также не эффективен в случае малых степеней конечной деформации в редукционном стане, кроме того, при его реализации не решается проблема исключения овализации труб при их интенсивном наружном охлаждении.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа прокатки труб из низколегированных и микролегированных Nb, V и Мо сталей, обеспечивающего повышение эффективности и расширение области применения термомеханической обработки в линии установки с непрерывным станом, в котором основные процессы формирования мелкодисперсной структуры, определяющей благоприятный уровень конечных свойств труб, происходят при предварительной деформации в непрерывном стане.

Поставленная задача решается тем, что в способе прокатки труб с термомеханической обработкой, включающем нагрев, прошивку заготовки, предварительную деформацию в непрерывном стане с охлаждением, нагрев, окончательную деформацию с последующим охлаждением, согласно изобретению перед началом деформации в непрерывном стане производят охлаждение с наружной поверхности трубы водой давлением не менее 15 ати, а в процессе деформации с суммарной степенью обжатия не менее 50% осуществляют двустороннее охлаждение трубы до температуры 800-900°С: с внутренней стороны за счет контакта с предварительно охлажденной до температуры 150-250°С оправкой, а с наружной стороны - деформирующими валками и организованными потоками воды. Кроме того, после деформации в непрерывном стане трубы охлаждают перед индукционным нагревом до температуры менее 700°С, а после окончательной деформации в редукционном стане осуществляют регулируемое охлаждение водой со средней скоростью не менее 35°С/с до температуры 650-700°С.

При таких условиях горячей деформации основную роль в процессе структурообразования играют температурно-деформационные параметры прокатки в непрерывном стане, которые близки для всего сортамента выпускаемых труб. Высокая степень деформации (не менее 50%) и охлаждение до начала и в процессе прокатки в непрерывном стане обеспечивают получение мелкодисперсной структуры уже на этапе предварительной деформации.

При охлаждении перед началом деформации в непрерывном стане помимо интенсивного охлаждения наружной поверхности трубы происходит и гидроудаление окалины. Давление воды, подаваемой на охлаждение, должно быть не менее 15 ати, так как при меньшем давлении не создаются условия для стабильного гидроудаления окалины и интенсивного, равномерного охлаждения. Отсутствие грубой окалины на поверхности повышает эффективность дальнейшего наружного охлаждения как потоками охлаждающей воды, так и деформирующими валками. Эффективность охлаждения наружной поверхности в процессе деформации в непрерывном стане регулируется параметрами (давление, расход) истечения воды на поверхность трубы перед станом, расходом и давлением воды, направленной на трубу в стане и интенсивностью охлаждения валков. Интенсивность охлаждения труб с внутренней поверхности определяется температурой оправки, задаваемой в трубу перед прокаткой, которая должна составлять 150-250°С. При температуре ниже 150°С нарушаются условия нанесения смазки на оправку и становится возможным налипание на нее металла трубы, а при температуре выше 250°С появляется опасность деформации оправки при ее транспортировке в линии стана.

В результате ускоренного охлаждения труб горячая деформация в многоклетьевом непрерывном стане происходит на каждом последующем этапе при понижающихся до 800-900°С температурах, и рост зерна при этом не происходит. При использовании микролегированных Nb, V и Мо сталей инициированное деформацией выделение карбидов дополнительно измельчает аустенитное зерно. Оставшиеся в твердом растворе микродобавки Nb, V и Мо стабилизируют аустенит и обеспечивают получение преимущественно перлитной высокодисперсной конечной структуры при охлаждении на воздухе. Снижение температуры конца деформации ниже 800°С создает значительные технологические трудности при извлечении оправки, а повышение температуры выше 900°С приведет к снижению эффекта измельчения зерна.

Охлаждение перед конечной деформацией до температуры ниже 700°С позволяет при последующем высокоскоростном индукционном нагреве получить в результате фазовой перекристаллизации сверхмелкое аустенитное зерно и таким образом повысить не только прочность, но и хладостойкость стали. Охлаждение до температуры выше 700°С не обеспечит при последующем нагреве полной перекристаллизации и соответствующего измельчения зерна.

Предлагаемые параметры горячей деформации в непрерывном стане, условия охлаждения перед окончательной деформацией в комплексе со специальными микролегированными сталями обеспечивают формирование благоприятной высокодисперсной преимущественно перлитной конечной структуры, обеспечивающей требуемый комплекс свойств.

Дополнительное ускоренное охлаждение со средней скоростью не менее 35°С/с до температуры 650-700°С после конечной деформации применяется для труб из низколегированных марок сталей с целью снижения объемной доли феррита в структуре стали и обеспечения требуемой степени упрочнения. Снижение температуры конца охлаждения ниже 650°С приводит к появлению в структуре бейнита и к охрупчиванию стали, а снижение скорости охлаждения менее 35°С/с и соответственно повышение температуры конца охлаждения выше 700°С не позволяют достигнуть требуемой величины упрочнения.

Предлагаемый способ термомеханической обработки осуществляется в линии установок с непрерывным станом, например, ТПА-80 следующим образом (см. чертеж).

Заготовка после нагрева в печи 1 разрезается ножницами 2 на мерные длины, затем прокатывается в гильзу на прошивном стане 3. Перед началом деформации на непрерывном стане 4 в гильзу задается оправка, и гильза транспортируется через охлаждающее устройство 5, в котором осуществляется ее начальное охлаждение высокоскоростными струями с удалением окалины. В процессе деформации в непрерывном стане одновременно осуществляется двустороннее охлаждение трубы: наружной поверхности охлаждаемыми водой деформирующими валками и организованными потоками воды, а с внутренней стороны - за счет контакта с охлажденной до температуры 150-250°С оправкой.

После прокатки гильзы в черновую трубу из нее на извлекателе 6 удаляется оправка, которая в ванне 7 охлаждается до температуры 150-250°С, затем на ее поверхность наносится водный раствор смазки из струйного устройства 8, и оправка задается в следующую трубу. Черновая труба в линии транспортировки может охлаждаться как на воздухе, так и водой в разъемных охлаждающих устройствах 9.

После обрезки заднего конца на пиле 10 труба поступает в линию индукционного нагрева 11, нагревается до температуры 800-950°С, задается в редукционный стан 12 и прокатывается на готовый размер. При необходимости в линию транспортировки труб за редукционным станом вводят систему охлаждения 13 и осуществляют интенсивное регулируемое охлаждение трубы до необходимой температуры с заданной скоростью.

С использованием предлагаемого способа в линии трубопрокатного агрегата ТПА-80 можно осуществить следующие технологические схемы ТМО:

1 - прокатку труб с охлаждением в процессе деформации в непрерывном стане;

2 - прокатку труб с охлаждением в непрерывном стане с последующей фазовой перекристаллизацией перед окончательной деформацией;

3 - прокатку труб с охлаждением в непрерывном стане и дополнительным охлаждением труб после окончательной деформации в редукционном стане.

Предлагаемый и известный способы прокатки были опробованы в линии трубопрокатного агрегата ТПА-80 Трубопрокатного цеха №3 ОАО "Синарский трубный завод" при изготовлении труб размером 89×6,5 мм группы прочности Е из стали 48ХГ2МБ и размером 73×5,5 мм группы прочности К из стали 37Г2С. Охлаждение труб перед началом деформации в непрерывном стане осуществляли в многосопловом охлаждающем устройстве высокого давления, расположенном перед входом в стан, расход воды составлял 18-20 м3/ч, давление 18 ати. В процессе деформации в систему охлаждения валков подавалась вода общим расходом 150 м3/ч и давлением 5 ати. Температура оправки, задаваемой в гильзу, составляла 180°С. Для осуществления перекристаллизации перед индукционным нагревом до 900-930°С трубы охлаждались в опытном разъемном спрейере до температуры 680°С. Трубы размером 73×5,5 мм из стали 37Г2С после окончательной деформации охлаждались в линии спрейеров до температуры 650-680°С со средней скоростью 40-45°С/с.

Результаты опытных прокаток труб из стали 48Г2МБ и 37Г2С, приведенные в таблице 1, показали, что по предлагаемому решению можно получать трубы, обладающие благоприятным комплексом свойств, в том числе ударной вязкостью при отрицательных температурах, а также требуемыми значениями геометрических параметров. При обработке по прототипу труб диаметром 89 мм брак по овальности достигает 100%, кроме того, при использовании микролегированной стали в структуре появляется бейнит и в результате резко падает пластичность и ударная вязкость.

Таблица 1Результаты опытных прокаток труб СпособВид охлаждения трубДиаметр труб, ммМарка сталиСодержание элементов, %Механические свойстваГруппа прочности, ГОСТ 633Брак по геометрическим размерам, %СMnMbМоσв, кг/мм2σт, кг/мм2δ5, %KCV-20, кгм/см2ОвальностьКривизнаОхлаждение в непрерывном стане8948Г2МБ0,461,270,040,0892,865,322,14,0Е2-32-3ЗаявляемыйОхлаждение в непрерывном стане + перекристаллизация перед редуцированием8948Г2МБ0,461,270,040,0890,162,525,210,3Е2-32-3Охлаждение в непрерывном стане + ускоренное охлаждение после редукционного стана7337Г2С0,371,42--75,554,322,53,0К5-102-3ПрототипОхлаждение после редукционного стана8948Г2МБ0,461,270,040,0896,575,212,01,3Е, К1008-107337Г2С0,371,42--73,250,620,53,01007-10

Похожие патенты RU2291903C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ 2013
  • Грехов Александр Игоревич
  • Овчинников Дмитрий Владимирович
  • Тихонцева Надежда Тахировна
  • Жукова Светлана Юльевна
  • Черных Елена Сергеевна
  • Горожанин Павел Юрьевич
  • Бодров Андрей Юрьевич
RU2564770C2
СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ 1993
  • Усов Владимир Антонович[Ru]
  • Бодров Юрий Владимирович[Ru]
  • Рыбинский Николай Филиппович[Ru]
  • Поповцев Юрий Александрович[Ru]
  • Марченко Леонид Григорьевич[Ru]
  • Шерстнев Сергей Александрович[Ru]
  • Кучеров Евгений Иванович[Ru]
  • Афанасьева Эльза Родионовна[Ru]
  • Жукова Светлана Юльевна[Ru]
  • Кривошеева Антонина Андреевна[Ua]
  • Колмогорцева Людмила Дмитриевна[Ru]
RU2068450C1
СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ 2014
  • Грехов Александр Игоревич
  • Жукова Светлана Юльевна
  • Жуков Анатолий Иванович
  • Овчинников Дмитрий Владимирович
  • Пономарев Николай Георгиевич
  • Соловьева Елена Ивановна
  • Тихонцева Надежда Тахировна
RU2580773C2
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ 2004
  • Брижан А.И.
  • Бодров Ю.В.
  • Горожанин П.Ю.
  • Грехов А.И.
  • Жукова С.Ю.
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Марченко Л.Г.
  • Пышминцев И.Ю.
  • Салтыков А.А.
RU2245375C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНЫХ ТРУБ ИЗ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ И УГЛЕРОДИСТЫХ МАРОК СТАЛИ 2007
  • Брижан Анатолий Илларионович
  • Бодров Юрий Владимирович
  • Гончаров Валентин Сергеевич
  • Грехов Александр Игоревич
  • Горожанин Павел Юрьевич
  • Новожилов Игорь Николаевич
  • Овчинников Дмитрий Владимирович
  • Салтыков Алексей Александрович
RU2371265C2
ТРУБА НЕФТЯНОГО СОРТАМЕНТА ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ 2007
  • Бодров Юрий Владимирович
  • Брижан Анатолий Илларионович
  • Горожанин Павел Юрьевич
  • Грехов Александр Игоревич
  • Жукова Светлана Юльевна
  • Зырянов Владислав Викторович
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Лефлер Михаил Ноехович
  • Мануйлова Ирина Ивановна
  • Марченко Леонид Григорьевич
  • Пумпянский Дмитрий Александрович
  • Пышминцев Игорь Юрьевич
  • Степашин Андрей Михайлович
  • Суворов Александр Вадимович
  • Шлейнинг Людмила Ивановна
  • Якушев Евгений Валерьевич
RU2352647C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ИЗ МИКРОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 2000
  • Брижан А.И.(Ru)
  • Грехов А.И.(Ru)
  • Жукова С.Ю.(Ru)
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Марченко Л.Г.(Ru)
  • Москаленко В.А.(Ru)
  • Поповцев Ю.А.(Ru)
  • Пузенко В.И.(Ru)
  • Степашин А.М.(Ru)
  • Тетюева Т.В.(Ru)
  • Шафигин З.К.(Ru)
RU2163643C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ТРУБ В МНОГОКЛЕТЬЕВОМ ПРОКАТНОМ СТАНЕ 2004
  • Брижан А.И.
  • Бодров Ю.В.
  • Грехов А.И.
  • Горожанин П.Ю.
  • Злобарев В.А.
  • Жуков А.В.
  • Лефлер М.Н.
  • Мусихин А.А.
  • Усов В.А.
RU2254189C1
СПОСОБ ПРОКАТКИ ПЕРЕДЕЛЬНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО И СРЕДНЕГО ДИАМЕТРОВ ИЗ СЛИТКОВ И ЗАГОТОВОК СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА НА ТРУБОПРОКАТНЫХ УСТАНОВКАХ С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ 2005
  • Сафьянов Анатолий Васильевич
  • Федоров Александр Анатольевич
  • Тазетдинов Валентин Иреклеевич
  • Вольберг Исаак Иосифович
  • Романцов Игорь Александрович
  • Дановский Николай Григорьевич
  • Литвак Борис Семенович
  • Лапин Леонид Игнатьевич
  • Никитин Кирилл Николаевич
  • Андрюнин Сергей Александрович
  • Головинов Валерий Александрович
  • Логовиков Валерий Андреевич
  • Климов Николай Петрович
  • Бубнов Константин Эдуардович
  • Матюшин Александр Юрьевич
RU2315672C2
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ ИЗДЕЛИЙ 2009
  • Кузнецов Владимир Иванович
  • Пышминцев Игорь Юрьевич
  • Выдрин Александр Владимирович
  • Кривошеев Андрей Александрович
  • Фадеев Михаил Михайлович
  • Неакшу Константин
  • Авдюков Андрей Сергеевич
RU2385194C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ

Изобретение относится к области трубопрокатного производства, в частности для упрочняющей обработки труб непосредственно в процессе горячей деформации. Задача изобретения: повышение эффективности и расширение области применения термомеханической обработки в линии установки с непрерывным станом. Заготовку нагревают и прокатывают в гильзу, насаживают гильзу на оправку и охлаждают водой давлением не менее 15 ати с удалением окалины перед деформацией в непрерывном стане. В процессе деформации в непрерывном стане с суммарной степенью обжатия не менее 50% осуществляют двустороннее охлаждение трубы до температуры 800-900°С, при этом с внутренней стороны охлаждают за счет контакта с предварительно охлажденной до температуры 150-250°С оправкой, а с наружной поверхности - валками и организованными потоками воды. После деформации в непрерывном стане трубу охлаждают до температуры менее 700°С, осуществляют индукционный нагрев и подвергают окончательной деформации в редукционном стане с одновременным регулируемым охлаждением трубы водой со средней скоростью не менее 35°С/с до температуры 650-700°С. Трубы обладают благоприятным комплексом свойств и требуемыми значениями геометрических параметров. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 291 903 C1

1. Способ прокатки труб с термомеханической обработкой, включающий нагрев, прошивку заготовки, предварительную деформацию в непрерывном стане, индукционный нагрев и окончательную деформацию в редукционном стане с последующим охлаждением, отличающийся тем, что осуществляют охлаждение трубы с наружной поверхности водой давлением не менее 15 ати перед деформацией в непрерывном стане, а в процессе деформации с суммарной степенью обжатия не менее 50% осуществляют двустороннее охлаждение трубы до температуры 800-900°С: с внутренней стороны - за счет контакта с предварительно охлажденной до температуры 150-250°С оправкой, а с наружной - деформирующими валками и потоками охлаждающей воды.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после деформации в непрерывном стане трубу перед индукционным нагревом охлаждают до температуры менее 700°С.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после окончательной деформации в редукционном стане осуществляют регулируемое охлаждение труб водой со средней скоростью не менее 35°С/с до температуры 650-700°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2291903C1

СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ С ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ 1993
  • Усов Владимир Антонович[Ru]
  • Бодров Юрий Владимирович[Ru]
  • Рыбинский Николай Филиппович[Ru]
  • Поповцев Юрий Александрович[Ru]
  • Марченко Леонид Григорьевич[Ru]
  • Шерстнев Сергей Александрович[Ru]
  • Кучеров Евгений Иванович[Ru]
  • Афанасьева Эльза Родионовна[Ru]
  • Жукова Светлана Юльевна[Ru]
  • Кривошеева Антонина Андреевна[Ua]
  • Колмогорцева Людмила Дмитриевна[Ru]
RU2068450C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ 2004
  • Брижан А.И.
  • Бодров Ю.В.
  • Горожанин П.Ю.
  • Грехов А.И.
  • Жукова С.Ю.
  • Кривошеева Антонина Андреевна
  • Марченко Л.Г.
  • Пышминцев И.Ю.
  • Салтыков А.А.
RU2245375C1
Способ очистки внутренних поверхностей емкостей 1976
  • Витовтов Валерий Александрович
  • Поляков Валентин Федорович
SU680772A1
Способ непрерывной прокатки труб 1990
  • Заяц Александр Анатольевич
  • Щучко Владимир Николаевич
  • Воротников Виталий Анатольевич
  • Новиков Николай Николаевич
SU1784305A1
СПОСОБ ПИЛИГРИМОВОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ ИЗ ХЛАДОСТОЙКИХ И КОРРОЗИОННО-СТОЙКИХ МАРОК СТАЛИ 2001
  • Игнатьев В.В.
  • Лапин Л.И.
  • Ненахов С.В.
  • Сафьянов А.В.
  • Логовиков В.А.
  • Климов Н.П.
  • Тетюева Т.В.
  • Спиридонов Г.И.
  • Панов С.А.
  • Заволокин А.В.
RU2215602C2

RU 2 291 903 C1

Авторы

Бодров Юрий Владимирович

Грехов Александр Игоревич

Горожанин Павел Юрьевич

Бодров Андрей Юрьевич

Жукова Светлана Юльевна

Кривошеева Антонина Андреевна

Лефлер Михаил Ноехович

Марченко Леонид Григорьевич

Пумпянский Дмитрий Александрович

Салтыков Алексей Александрович

Усов Владимир Антонович

Черных Елена Сергеевна

Даты

2007-01-20Публикация

2005-07-15Подача