СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ШЕСТИГРАННЫХ ТРУБ-ЗАГОТОВОК РАЗМЕРОМ 257+2,0/-3,0×6,0+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2012 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к способам прокатки труб, в частности к способу производства шестигранных труб-заготовок размером 257+2,0/-3,0×6+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм для хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива, из полых слитков-заготовок, полученных электрошлаковым переплавом из низкопластичной стали 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,0 до 3,0%.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ производства шестигранных труб-заготовок для хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива из полых слитков-заготовок, полученных электрошлаковым переплавом из низкопластичной борсодержащей стали, включающий выплавку полых слитков, их расточку и обточку до удаления раковин и следов флюса в полые слитки-заготовки, нагрев полых слитков-заготовок, их прокатку на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами в передельные трубы-плети, отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, порезку труб-плетей на кратные трубы, которые разрезают на заготовки-краты, растачивают и обтачивают их в трубы-заготовки, которые профилируют в шестигранные трубы размером 257+2.0/-3,0×6+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм (RU 2317865, B21B 23/00, B21B 21/04, опубл. 27.02.2008).

Недостатками известного способа является повышенная величина концевых отходов (затравочных концов и пилигримовых головок), а также невозможность его использования при производстве передельных труб из стали 04Х14Т5Р2Ф-Ш стали с повышенным содержанием бора 2,0-3,0 мас.%, которые имеют более низкую пластичность.

Задачей и техническим результатом изобретения является снижение количества брака по рванинам на затравочных концах и снижение расходного коэффициента металла при изготовлении шестигранных труб из стали 04Х14Т5Р2Ф-Ш.

Технический результат достигается тем, что способ производства шестигранных труб-заготовок размером 257+2,0/-3,0×6+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм для хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива, из полых слитков-заготовок, полученных электрошлаковым переплавом из низкопластичной стали марки 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,0 до 3,0% с прокаткой из них на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами передельных труб размером 290×12 мм включает отливку полых слитков электрошлаковым переплавом, их расточку и обточку до удаления раковин и следов флюса в полые слитки-заготовки, нагрев полых слитков-заготовок, их прокатку на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами в передельные трубы-плети, отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, порезку труб-плетей на кратные трубы, которые разрезают на заготовки-краты, растачивают и обтачивают их в трубы-заготовки и профилируют в шестигранные трубы размером 257+2,0/-3,0×6+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм, при этом слитки электрошлакового переплава отливают полым размером 470±5×вн.275±5×3000-3200 мм, растачивают и обтачивают в полые слитки-заготовки размером 460±5×вн.285±5×3000-3200 мм, нагревают до температуры 1040-1060°C и прокатывают в передельные трубы-плети размером 290×12×25300-26700 мм с вытяжкой µ от 9,45 до 9,7 и обжатием по диаметру Δ от 35,6 до 37,0%, трубы-плети разрезают на пиле горячей резки на кратные трубы длиной 10150±50 мм и остаток, правят, кратные трубы разрезают на две заготовки-крата длиной не менее 5000 мм, растачивают и обтачивают в трубы-заготовки размером 284,75+2,0/=3,0×6+2,0/-1,0 мм и профилируют в шестигранные трубы - заготовки заданного размера.

Технический результат также достигается тем, что полые слитки-заготовки прокатывают в передельные трубы-плети в калибре 295 мм на дорнах, разогретых до температуры 500-550°C путем прокатки настроечных углеродистых гильз, по технологии: на дорн надевают углеродистое кольцо размером 480±5×вн.280±5,0×250±10 мм, дорн с углеродистым кольцом вводят в полый слиток-заготовку, разводят валки, образуя калибр равным 300 мм, обкатывают передний конец-затравку на длину, равную 0,8-1,0 пути отката подающего аппарата с вытяжкой µ от 7,8 до 8,1, гильзу с дорном возвращают в исходное положение, сводят валки, образуя калибр равным 295 мм, и прокатывают передний обкатанный конец и полый слиток-заготовку в передельную трубу-плеть размером 290×12×25300-26700 мм; а установившийся процесс прокатки передельных труб-плетей производят со скоростью вращения валков пилигримового стана 42-44 оборотов в минуту, при затравке, на длине равной 1,2-1,5 пути отката подающего аппарата, производят снижение скорости вращения валков на 15,0-16,0%, а при обкатке-докатке пилигримовой головки на длине, равной 1,0-1,2 пути отката подающего аппарата, производят снижение скорости вращения валков на 10,0-11,0%.

Реализация способа по изобретению представлена следующим примером.

В производство было задано 10 полых слитков (5 плавок), полученных электрошлаковым переплавом стали марки 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,57 до 2,78. Полые слитки были поделены на две части с равным содержанием бора. Пять слитков-заготовок размером 475-480×вн.280×2300-2400 мм были изготовлены и прокатаны по известной технологии. Пять полых слитков - заготовок ЭШП общей массой 10,731 т были нагреты до температуры 1050-1070°C и прокатаны на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы - плети размером 290×12-21900-22700 мм с коэффициентом вытяжки µ от 10,81 до 11,16. Каждая труба-плеть была размечена на четыре заготовки-крата длиной 5400-5700 мм. В процессе предварительной приемки четыре заготовки-крата были забракованы по рванинам - дефекты проката; две заготовки-крата - со стороны затравочных концов, одна заготовка-крат по середине, а четвертая заготовка-крат - со стороны пилигримовой головки. На механическую обработку-обточку, расточку и профилирование было отгружено 16 заготовок-кратов, из которых в процессе механической обработки были забракованы еще две трубы-заготовки: одна - по наружной плене и поперечным трещинам, а вторая - по внутренней плене. Спрофилированы и приняты годными 14 шестигранных труб-заготовок размером 257+2.0/-3,0×6+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм общей массой 2,590 т. Средний расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 4,143.

Пять полых слитков ЭШП из низкопластичной стали марки 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,57 до 2,78, общей массой 11,749 т и размерами 470±5×вн.275±5×3000-3200 мм были отлиты электрошлаковым переплавом, обточены и расточены в полые слитки-заготовки размером 460±5×вн.285±5×3000-3200 мм, нагреты и прокатаны в передельные трубы-плети размером 290×12×25300-26300 мм в соответствии со способом по изобретению. При этом слитки был обточены и расточены до удаления раковин и следов флюса и чистоты поверхности R_z=35±3 мкм и размеры полого слитка-заготовки составили 460±2×285±3×3000-3200 мм. После этого полые слитки-заготовки были нагреты до температуры 1040-1060°C и прокатаны в передельные трубы размером 290×12×25300-26300 мм на трубопрокатной установке ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами на разогретом дорне с подкладным углеродистым кольцом. Прокатку полых слитков-заготовок в трубу-плеть на дорне вели с вытяжкой µ от 9,45 до 9,7 и обжатием по диаметру Δ от 35,6 до 37,0%. Затем трубы-плети разрезали на пиле горячей резки на кратные трубы длиной 10150±50 мм и остаток, правили, разрезали кратные трубы на две заготовки-крата длиной не менее 5000 мм, растачивали и обтачивали в трубы-заготовки размером 284,75+2,0/=3,0×6+2,0/-1,0 мм и профилировали в шестигранные трубы-заготовки заданного размера.

При осуществлении способа по изобретению полые слитки-заготовки прокатывали в передельные трубы-плети в калибре 295 мм на дорнах, разогретых до температуры 500-550°C, путем прокатки настроечных углеродистых гильз следующим образом: на дорн надевали углеродистое кольцо размером 480±5×вн.280±5,0×250±10 мм, дорн с углеродистым кольцом вводили в полый слиток-заготовку, разводили валки, образуя калибр равным 300 мм, обкатывали передний конец-затравку на длину, равную 0,8-1,0 пути отката подающего аппарата с вытяжкой µ от 7,8 до 8,1. Затем гильзу с дорном возвращали в исходное положение, сводили валки, образуя калибр равным 295 мм, и прокатывали передний обкатанный конец и полый слиток-заготовку в передельную трубу-плеть размером 290×12×25300-26700 мм.

Кроме того, установившийся процесс прокатки передельных труб-плетей производили со скоростью вращения валков пилигримового стана 42-44 оборотов в минуту, при затравке, на длине, равной 1,2-1,5 пути отката подающего аппарата, производили снижение скорости вращения валков на 15,0-16,0%, а при обкатке-докатке пилигримовой головки на длине, равной 1,0-1,2 пути отката подающего аппарата, производили снижение скорости вращения валков на 10,0-11,0%.

В процессе предварительной приемки две трубы-крата были забракованы по рванинам со стороны пилигримовых головок - дефекты проката. В процессе изготовления шестигранных труб под «ключ» 257+2,0/-3,0 проявились скрытые дефекты и были забракованы еще два крата: один - по наружной плене и один - по внутренней плене. Спрофилированы и приняты годными 21 шестигранная труба - заготовка размером "под ключ" 257+2,0/-3,0×6,0+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм, общей массой 3,885 т. Средний расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 3,024.

Данные по прокатке и сдаче передельных труб размером 290×12 мм из полых слитков-заготовок стали марки 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,57 до 2,78%, полученных известным способом и способом по изобретению, производству из них шестигранных труб-заготовок размером "под ключ" 257+2,0/-3,0×6,0+2,0/-1,0×4300+80/-30 мм приведены в таблице.

Таким образом, способ по изобретению обеспечивает достижение поставленного технического результата: снижение количества брака по рванинам на затравочных концах и снижение расходного коэффициента металла.

Изобретение предназначено для повышения качества изделий и снижения расхода металла при их изготовлении. Снижение доли технологических отходов и исключение брака по рванинам обеспечивается за счет того, что способ включает отливку электрошлаковым переплавом полых слитков из низкопластичной стали 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,0 до 3,0%, расточку и обточку их в полые слитки-заготовки, нагрев, прокатку в передельные трубы-плети и удаление пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, после чего трубы-плети разрезают на пиле горячей резки на кратные трубы и остаток, правят, кратные трубы разрезают на две заготовки-крата, растачивают и обтачивают в трубы-заготовки и профилируют в шестигранные трубы заданного размера, при этом размеры заготовок и режимы обработки на всех этапах регламентированы. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства шестигранных труб-заготовок размером 257+2,0/-3,0×6,0+2,0/-1,0×4300+807-30 мм для хранения и транспортировки отработанного ядерного топлива, включающий отливку электрошлаковым переплавом полых слитков из низкопластичной стали 04Х14Т5Р2Ф-Ш с содержанием бора от 2,0 до 3,0% размером 470±5×вн.275±5×3000-3200 мм, расточку и обточку их в полые слитки-заготовки размером 460±5×вн.285±5×3000-3200 мм, нагрев до температуры 1040-1060°C, прокатку в передельные трубы-плети размером 290×12×25300-26700 мм с вытяжкой µ от 9,45 до 9,70 и обжатием по диаметру Δ от 35,6 до 37,0% и удаление пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, после чего трубы-плети разрезают на пиле горячей резки на кратные трубы длиной 10150±50 мм и остаток, правят, кратные трубы разрезают на две заготовки-крата длиной не менее 5000 мм, растачивают и обтачивают в трубы-заготовки размером 284,75+2,07-3,0×6,0+2,0/-1,0 мм и профилируют в шестигранные трубы заданного размера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки-заготовки прокатывают в передельные трубы-плети в калибре 295 мм на дорнах, разогретых до температуры 500-550°C путем прокатки настроечных углеродистых гильз, при этом на дорн одевают углеродистое кольцо размером 480±5×вн.280±5,0×250±10 мм, дорн с углеродистым кольцом вводят в полый слиток-заготовку, разводят валки, образуя калибр, равный 300 мм, обкатывают передний конец - затравку на длине, равной 0,8-1,0 пути отката подающего аппарата с вытяжкой µ от 7,8 до 8,1, гильзу с дорном возвращают в исходное положение, сводят валки, образуя калибр, равный 295 мм, и прокатывают передний обкатанный конец и весь полый слиток-заготовку в передельную трубу-плеть размером 290×12×25300-26700 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что установившийся процесс прокатки передельных труб-плетей производят со скоростью вращения валков пилигримового стана 42-44 оборотов в минуту, при этом при затравке на длине, равной 1,2-1,5 пути отката подающего аппарата, производят снижение скорости вращения валков на 15,0-16,0%, а при обкатке-докатке пилигримовой головки на длине, равной 1,0-1,2 пути отката подающего аппарата, производят снижение скорости вращения валков на 10,0-11,0%.