СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 530Х25-60 ММ ДЛЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ, ПАРОПРОВОДОВ И КОЛЛЕКТОРОВ УСТАНОВОК С ВЫСОКИМИ И СВЕРХКРИТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ПАРА ИЗ СТАЛИ МАРКИ 10Х9МФБ-Ш Российский патент 2014 года по МПК B21B19/04 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш, и может быть использовано на трубопрокатной установке 8-16″ с пилигримовыми станами при производстве товарных труб размером 530×31-60 мм и передельных труб размером 550×45 и 550×48 мм из полых слитков-заготовок ЭШП для последующей механической обработки - обточки и расточки их в товарные трубы размером 530×25-30 мм.

В практике трубопрокатного производства существует способ изготовления котельных труб большого и среднего диаметров из кованых заготовок сталей марок 20, 15ГС, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 10Х9МФБ, 12Х11В2МФ, 08X16II9M2, 12Х18Н12Т и 10Х13Г12БС2Н2Д2 с заданными требованиями по механическим свойствам, включающий отливку слитков, ковку их в поковки (уплотнение структуры) с уковом≥2,5, механическую обработку поковок в заготовки (обточку со съемом металла 10-15 мм на сторону), сверление в заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм для удаления центральной ликвационной пористости и неметаллических включений, нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку заготовок в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз в трубы диаметром 245-550 мм на пилигримовой установке 8-16″ с допуском по диаметру +1,25/-1,0 и толщине стенки +25/-5% (ТУ 14-1-2560-78 ″Заготовка трубная кованая для котельных труб″, ТУ 14-3-460-2003 и ТУ 14-ЗР-55-2001 ″Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов″ и ТУ 14-3-420-75 ″Трубы для паровых котлов и трубопроводов из стали 15ГС и 15ХM1Ф″).

Недостатком указанного способа является высокая энергоемкость процесса, связанная с нагревом и деформацией (ковкой) слитков в поковки с последующей обточкой и сверлением центрального отверстия, нагревом заготовок до температуры пластичности, прошивкой и прокаткой их в трубы на пилигримовых станах с допуском по стенке +20/-5%, повышенный расходный коэффициент металла при переделе слиток - поковка - заготовка - труба и, как следствие, высокая стоимость труб, а также то, что данная марка стали включена в ТУ 14-ЗР-55-2001, но трубы из нее до настоящего времени не производились.

В трубном производстве известен способ изготовления газлифтных труб большого диаметра из слитков стали 09Г2С выплавки ЭШП и ВДП (Патент RU №2119395, Кл. В21В 19/04), где деформацию слитков в прошивном стане ведут вдоль расположения кристаллов, задавая слитки в стан головной частью, и прошивают с посадом по диаметру на величину

D = 2S_Г (1 - sin α) / S_{С ,}

где S_Г - толщина стенки гильзы, мм;

S_С - толщина стенки сверленого слитка ЭШП, мм;

α - угол наклона фронта кристаллизации к оси слитка, град.

Недостатком указанного способа изготовления труб большого диаметра из слитков ЭШП и ВДП стали марки 09Г2С является необходимость изготовления макротемплетов для определения угла наклона фронта кристаллизации к оси слитка, а прошивка слитков усадочной (головной) частью вперед приводит к образованию дефектов в виде внутренних плен на передних концах гильз.

В трубном производстве известен также способ производства котельных труб большого диаметра из слитков ЭШП (патент RU №2180874, Кл. В21В 19/04), обеспечивающий уменьшение энергозатрат, снижение расхода металла и, как следствие, снижение стоимости котельных труб за счет использования слитков большего диаметра и ведения процесса прошивки с посадом по диаметру, равным 8-16%.

Недостатками данного способа являются то, что из-за малой мощности привода прошивного стана ОАО ″ЧТПЗ″ слитки ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш прошить с посадом по диаметру 8-16% не представляется возможным.

Известен также способ производства бесшовных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава и непрерывно-литых заготовок (патент RU №2322314, Кл. В21В 19/04), предусматривающий прошивку слитков ЭШП и НЛЗ в станах поперечно-винтовой прокатки с посадом по диаметру в зависимости от марки стали и суммарной вытяжки при переделе слиток электрошлакового переплава -труба или непрерывно-литая заготовка-труба, при этом значения величин посада по диаметру слитков электрошлакового переплава при прошивке в станах поперечно-винтовой прокатки определяют из выражения

$${\Delta }_{i\text{'}эшп}$$ = k _I'эшп μ_iΣ,

где Δ_I'эшп - значения величин посада по диаметру при прошивке в станах поперечно - винтовой прокатки слитков ЭШП i-й марки стали, %;

µ_iΣ = µ_пр µ_п - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке труб i-гo размера;

k_i'эшп - коэффициент, учитывающий величину посада по диаметру при прошивке гильз из слитков ЭШП i-й марки стали, %;

µ_пр - коэффициент вытяжки при прошивке гильз под прокатку труб i-гo размера;

µ_п - коэффициент вытяжки при прокатке труб j-гo размера на пилигримовом стане, при этом коэффициенты k_i'.эшп для разных марок варьируются от 24 до 40.

Недостатком данного способа является то. что он очень сложен для производства, так как под каждый размер труб необходимы свои размеры слитков ЭШП, распространяется данный способ на производство бесшовных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из углеродистых марок стали и не предусматривает производство котельных труб из слитков ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш.

В трубном производстве известен также способ производства горячекатаных передельных и товарных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами (Патент RU №2278750, Кл. В21В 21/00), включающий обточку слитков ЭШП и кованых заготовок, сверловку центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку с последующей раскаткой в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы и прокатку гильз на пилигримовом стане в горячекатаные передельные или товарные трубы с относительно толстой стенкой, при этом первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки производят донным концом вперед, а вторую прошивку-раскатку усадочным концом вперед, прокатку труб на пилигримовом стане производят из гильз с отношением диаметра к толщине стенки D/S=6,5-8,0 с вытяжкой µ≤4,5.

Недостатком данного способа является то, что он включает нагрев слитков ЭШП и заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного или горячего посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы с последующей прокаткой их на пилигримовом стане в товарные или передельные трубы. Двойной нагрев приводит к двойному угару металла, а прошивка слитков ЭШП и заготовок в гильзы-заготовки с последующей раскаткой их в гильзы приводит к потере производительности пилигримовой установке в 2 раза, а следовательно, к повышению стоимости товарных и передельных труб. Распространяется данный способ на производство бесшовных горячедеформированных передельных и товарных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из труднодеформируемых марок стали и сплавов и не предусматривает производство котельных труб из сплошных и полых слитков ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш.

Наиболее близким техническим решением является способ подготовки заготовок для прокатки товарных и передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами (Патент RU №2340417, Кл. В21В 21/00), включающий отливку полых слитков-гильз электрошлаковым переплавом, обточку и расточку их в полые заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений

Δ = K * D/S,

Δ₁ = K₁ * D/S.

где Δ - величина снимаемого слоя металла при обточке полых слитков-гильз ЭШП. мм; Δ₁, - величина снимаемого слоя металла при расточке полых слитков-гильз ЭШП. мм; D - наружный диаметр полых слитков-заготовок, мм; S - толщина стенки полых слитков-гильз, мм; K =0,3-0,4 - коэффициент для определения величины снимаемого слоя металла при обточке слитков-гильз, большие значения которого относятся к сталям с большим содержанием легирующих элементов; K₁= 0,4-0,5 - коэффициент для определения величины снимаемого слоя металла при расточке слитков-гильз, большие значения которого относятся к сталям с большим содержанием легирующих элементов, а донную часть полых слитков - гильз ЭШП удаляют анодно-механической резкой, величину которой определяют из выражения

L = K₂*D/S,

где К₂=15-20 - коэффициент для определения величины удаляемой донной части слитков-гильз, большие значения которого относятся к сталям с большим содержанием легирующих элементов.

Недостатком данного способа является то, что он направлен на технологию передела полых слитков ЭШП в полые слитки-заготовки для производства труб из труднодеформирумых марок стали и сплавов и не решает технологические вопросы производства бесшовных труб для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами из стали марки 10Х9МФБ-Ш диаметром 530 мм с толщинами стенок от 25 до 60 мм.

Котельные трубы диаметром 530 мм с разными толщинами стенок в России можно производить только на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами.

Прокатка труб размером 530×25-30 мм на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из-за низкой температуры стали 10Х9МФБ-Ш под деформацию 1180-1200°С проблематична. Для прокатки труб размером 530×25-30 мм необходимы слитки-заготовки ЭШП размером 630-650×100×1750±50 мм, из которых на стане поперечно-винтовой прокатки за прошивку и раскатку получаем гильзы размером 650хвн.510×3900-4100 мм или полые гильзы-заготовки размером 660хвн.490х3200±50, 660хвн.460х3200±50 и 660хвн.430х3200±50, мм. На существующем прошивном стане ОАО ″ЧТПЗ″ можно получить гильзу не длиннее 3600 мм, а задать в пилигримовый стан гильзу не длиннее 3500 мм. Время прокатки трубы размером 530×25 мм из гильзы длиной 3500 мм с толщиной стенки 70 мм на пилигримовом стане составляет более 4.0 минут. За данный промежуток времени гильза-труба остывает ниже 800°С (при рекомендуемой не ниже 850°С в конце прокатки). Прокатка труб размером 530×25-30 мм и докатка пилигримовых головок из стали марки 10Х9МФБ - Ш при температуре ниже 850°С приводит к повышенным нагрузкам на привод пилигримового стана и затяжкам дорнов. что в свою очередь приводит к поломкам предохранительных болтов и шпинделей пилигримового стана, снижению производительности за счет извлечения дорнов из-за затяжек, замены предохранительных болтов и шпинделей. Для исключения затяжек дорнов необходимо производить прокат труб на дорнах с конусностью 5-6 мм вместо существующей конусности 1,0 мм, а это приведет к продольной разностенности, т.е. к повышенной отбраковке труб по толщине стенки.

Задачей предложенного способа (изобретения) является освоение производства бесшовных труб диаметром 530 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара, с толщинами стенок от 25 до 60 мм, из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 660хвн.340×2100±50, 660хвн.300×2100±50 и 660хвн.200×2100±50 из стали марки 10Х9МФБ-Ш, а именно производство товарных труб размером 530×31-60 мм и передельных труб размером 550×45 и 550×48 мм на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами и последующего передела передельных труб механической обработкой - обточкой и расточкой в товарные трубы размером 530×25-30 мм с повышенными требованиями по геометрическим размерам и качеству поверхности.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ - Ш, включающем выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку-обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, охлаждение гильз-заготовок, ремонт гильз-заготовок при необходимости, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах в товарные трубы размером 530×25-60 мм, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, трубы размером 530×25-30 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, полые слитки обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 660хвн.340×2100±50, которые нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки размер в размер или с подъемом по диаметру не более 2.3% на оправке диаметром 475 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420 мм с вытяжкой, соответственно, от µ=1.44 до µ=1.59, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 550×45×6000-6400 и 550×48×5600-5900 мм с вытяжками, соответственно, от µ=2,03 до µ=2,37 и посадом по диаметру от 16,7 до 18,5%, с подачами гильз в очаг деформации m = 20-22 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, повторно правят на шестивалковой правильной машине с замером общей кривизы на длину труб не более 5.0 мм, трубы размером 550×45×6000-6400 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×25-28×6000-6400 мм, трубы размером 550×48×5600-5900 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×28-30×5600-5900 мм, товарные трубы диаметром 530 мм с толщинами стенок от 31 до 45 мм производят на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП размером 660хвн.340×2100±50 мм, которые нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках диаметром 475 и 450 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420-660 - 675хвн.465×2670-3070 с вытяжками, соответственно, от µ =1,30 до µ=1,43, в зависиот толщины стенки товарных труб, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×31×7200-7500 - 530×45×6000-6200 мм с вытяжками от µ1 =2,51 до µ=3,46 и посадом по диаметру от 19,7 до 21.5%, трубы диаметром 530 мм с толщинами стенок от 46 до 60 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 660хвн.300×2100±50 и 660хвн.200×2100±50 мм, которые нагревают до температуры 1170-1190°С, и прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках диаметром 450 и 425 мм в гильзы размером 660-675хвн.465×2950-3420 - 660-675хвн.440×2670 - 3070 с вытяжками, соответственно, от µ =1.40 до µ=1,59, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×46×6500-7100 - 530×60×6000-6300 мм с вытяжками от µ=2,12 до µ=2,76, в зависимости от толщины стенки, и посадом по диаметру от 19,7 до 21,5%, производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок, термическую обработку труб, травление, ремонт, ультразвуковой контроль, приемку труб размером 530×25-30 мм производят с допуском по диаметру ±1,0% и по стенке +15/-5,0%, а труб размером 530×31-60 мм с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и по стенке ±20/-5,0%, полые слитки электрошлакового переплава отливают с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,7-3,8, обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,8 -4,2, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам-заготовкам для прокатки передельных труб с меньшими толщинами стенок, механическую обработку - обточку и расточку передельных труб размером 550×45 и 550×48 мм в товарные начинают с более толстых стенок, а именно 530×28 и 530×30 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, полые слитки-заготовки нагревают в методической печи по режиму: посад слитков-заготовок на колосники печи партиями по 6-8 штук в один ряд с интервалом через 1,0-1,25 часа при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,0-1,25 часа; нагрев слитков-заготовок со скоростью 1,9-2,0°С в течение 6,0-6,5 часа до температуры 1170-1200°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол ≈ 210-230°; выдержка при температуре 1170 - 1200°С в течение 0,5 - 0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈ 210-230°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра слитков-заготовок 1170 - 1200°С.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш, отличается тем, что трубы размером 530×25-30 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, полые слитки обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 660хвн.340×2100±50, которые нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки размер в размер или с подъемом по диаметру не более 2,3% на оправке диаметром 475 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420 мм с вытяжкой, соответственно, от µ=1,44 до µ=1,59, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 550×45×6000-6400 и 550×48×5600-5900 мм с вытяжками, соответственно, от µ=2,03 до µ=2,37 и посадом по диаметру от 16,7 до 18,5%, с подачами гильз в очаг деформации m = 20-22 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, повторно правят на шестивалковой правильной машине с замером общей кривизы на длину труб не более 5,0 мм трубы размером 550×45×6000-6400 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×25-28×6000-6400 мм, трубы размером 550×48×5600-5900 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×28-30×5600-5900 мм, товарные трубы диаметром 530 мм с толщинами стенок от 31 до 45 мм производят на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП размером 660хвн.340×2100±50 мм, которые нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках диаметром 475 и 450 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420-660 - 675хвн.465×2670 - 3070 с вытяжками соответственно от µ =1.30 до µ=1,43, в зависимости от толщины стенки товарных труб, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×31×7200-7500 - 530×45×6000-6200 мм с вытяжками от µ=2,51 до µ=3,46 и посадом по диаметру от 19,7 до 21,5%, трубы диаметром 530 мм с толщинами стенок от 46 до 60 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 660хвн.300×2100±50 и 660хвн.200×2100±50 мм, которые нагревают до температуры 1170-1190°С, и прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки на оправках диаметром 450 и 425 мм в гильзы размером 660-675хвн.465×2950-3420 - 660-675хвн.440×2670 - 3070 с вытяжками, соответственно, от µ =1,40 до µ=1,59, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×46×6500-7100-530×60×6000-6300 мм с вытяжками от µ=2,12 до µ=2,76, в зависимости от толщины стенки, и посадом по диаметру от 19,7 до 21,5%, производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок, термическую обработку труб, травление, ремонт, ультразвуковой контроль, приемку труб размером 530×25-30 мм производят с допуском по диаметру ±1.0% и по стенке +15/-5.0%, а труб размером 530×31-60 мм с допуском по диаметру +1.25/-1,0% и по стенке +20/-5,0%, полые слитки электрошлакового переплава отливают с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,7-3,8, обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,8 -4,2, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам - заготовкам для прокатки передельных труб с меньшими толщинами стенок, механическую обработку-обточку и расточку передельных труб размером 550×45 и 550×48 мм в товарные начинают с более толстых стенок, а именно 530×28 и 530×30 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, полые слитки-заготовки нагревают в методической печи по режиму: посад слитков-заготовок на колосники печи партиями по 6-8 штук в один ряд с интервалом через 1,0-1,25 часа при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,0-1,25 часа; нагрев слитков-заготовок со скоростью 1,9-2,0°С в течение 6,0-6,5 часа до температуры 1170-1200°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол ≈ 210-230°; выдержка при температуре 1170 - 1200°С в течение 0,5 - 0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈ 210-230°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра слитков-заготовок 1170 - 1200°С.

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 соответствует патентоспособности ″изобретательский уровень″.

Предложенный способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш заключается в том, что трубы размером 530×25-30 мм производят из полых слитков электрошлакового переплава, полые слитки обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 660хвн.340×2100±50, которые нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки размер в размер или с подъемом по диаметру не более 2,3% на оправке диаметром 475 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420 мм с вытяжкой соответственно от µ=1,44 до µ=1,59, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 550×45×6000-6400 и 550×48×5600-5900 мм с вытяжками соответственно от µ=2,03 до µ=2,37 и посадом по диаметру от 16,7 до 18,5%, с подачами гильз в очаг деформации m = 20-22 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, повторно правят на шестивалковой правильной машине с замером общей кривизы на длину труб не более 5,0 мм, трубы размером 550×45×6000-6400 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×25-28×6000 - 6400 мм трубы размером 550×48×5600-5900 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×28-30×5600-5900 мм, товарные трубы диаметром 530 мм с толщинами стенок от 31 до 45 мм производят на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП размером 660хвн.340×2100±50 мм. которые нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатке на оправках диаметром 475 и 450 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420-660 - 675хвн.465×2670 - 3070 с вытяжками, соответственно, от µ =1,30 до µ=1,43. в зависимости от толщины стенки товарных труб, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×31×7200-7500 - 530×45×6000-6200 мм с вытяжками от µ=2,51 до µ=3,46 и посадом по диаметру от 19,7 до 21,5%, трубы диаметром 530 мм с толщинами стенок от 46 до 60 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 660хвн.300×2100±50 и 660хвн.200×2100±50 мм, которые нагревают до температуры 1170-1190°С, и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатке на оправках диаметром 450 и 425 мм в гильзы размером 660 - 675хвн.465×2950 - 3420 - 660 - 675хвн.440×2670 - 3070 с вытяжками соответственно от µ =1,40 до µ=1,59, которые прокатывают на ТПУ 8 - 16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×46×6500-7100 - 530×60×6000-6300 мм с вытяжками от µ=2,12 до µ=2,76, в зависимости от толщины стенки, и посадом по диаметру от 19,7 до 21,5%, производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок, термическую обработку труб, травление, ремонт, ультразвуковой контроль, приемку труб размером 530x25-30 мм производят с допуском по диаметру ±1,0% и по стенке +15/-5,0%, а труб размером 530×31-60 мм с допуском по диаметру ±1.25/-1,0% и по стенке ±20/-5,0%, полые слитки электрошлакового переплава отливают с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,7-3,8. обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,8 -4,2, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам-заготовкам для прокатки передельных труб с меньшими толщинами стенок, механическую обработку - обточку и расточку передельных труб размером 550×45 и 550×48 мм в товарные начинают с более толстых стенок, а именно 530×28 и 530×30 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, полые слитки-заготовки нагревают в методической печи по режиму: посад слитков-заготовок на колосники печи партиями по 6-8 штук в один ряд с интервалом через 1,0-1,25 часа при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,0-1,25 часа; нагрев слитков - заготовок со скоростью 1,9 - 2,0°С в течение 6,0 - 6,5 часа до температуры 1170- 1200°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол ≈ 210-230°; выдержка при температуре 1170 - 1200°С в течение 0,5 - 0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈ 210-230°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра слитков-заготовок 1170 - 1200°С.

Прокатку товарных труб размером 530x35 и передельных размером 550×45 мм из стали 10Х9МФБ-Ш производили на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП размером 660хвн.340×2100±50. Механическая обработка передельных горячекатаных труб размером 550×45 мм в товарные трубы размером 530×25-28 мм производилась на участке обработки заготовок и труб специального назначения ОАО ″ЧТПЗ″. Данные по прокатке передельных труб размером 550×45 мм и товарных труб размером 530×35 мм из полых слитков-заготовок ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами, механической обработке - обточке и расточке передельных труб размером 550×45 мм в товарные трубы размером 530×25-28 мм и результатам сдачи приведены в таблице 1. Для сравнения в таблице 1 приведены данные по прокатке передельных труб размером 550×45 мм и товарных труб размером 530×35 мм из слитков - заготовок ЭШП. Из таблицы 1 видно, что для производства передельных труб размером 550×45 мм было использовано 5 полых слитков-заготовок ЭШП размером 660×340×2100±50 поставки ОАО ″ЗМЗ″. Полые слитки-заготовки ЭШП размером 660хвн.340×2100±50 мм были нагреты до температуры 1190-1200°С, которые были прошиты - раскатаны в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 475 мм в гильзы размером 660×490×3260-3420 мм и прокатаны на ТПУ 8-16″ в передельные трубы размером 550×45×6000-6400 мм, а пять полых слитков-заготовок ЭШП размером 660хвн.340×2100±50 мм в товарные трубы размером 530×35 мм в соответствии с пп.1 и 2 формулы изобретения. Полые слитки-заготовки для прокатки передельных труб были посажены в методическую печь и нагреты в соответствии с пп.1 и 4 формулы изобретения до температуры 1190-1200°С. Полые слитки-заготовки общей массой 20,720 тн были прошиты-раскатаны в прошивном стане и прокатаны на пилигримовом стане в передельные трубы размером 550×45×6000-6400 мм с вытяжкой µ=2,24. обжатием по диаметру Δ=16,7% и подачами гильз в очаг деформации m = 20-22 мм. Суммарная вытяжка на прошивном и пилигримовом станах µ_Σ составила 3,56. От труб на пиле горячей резки были отрезаны технологические отходы - пилигримовые головки и затравочные концы. Трубы были выправлены на шестивалковой правильной машине, термообработаны, повторно выправлены с замером кривизны не более 5,0 мм на общую длину, переданы на участок по обработке поковок и труб специального назначения. Трубы были обточены и расточены в товарные трубы размером 530×27-28×5800-6200 мм в соответствии с п.3 формулы изобретения. После механической обработки были получены: 3 трубы размером 530×27×6000-6200 и 2 трубы размером 530×22×5800-6200 мм, которые были приняты с допуском по диаметру ±1,0% и по стенке +15/-5,0 общей массой 10,972 тн. (в соответствии с п.1 формулы изобретения). Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,889. Для сравнения данный размер труб был прокатан по классической схеме из сверленых слитков-заготовок ЭШП размером 630×100×1750±50 мм с двойным нагревом, прошивкой, прошивкой-раскаткой и прокаткой на пилигримовом стане. Расходный коэффициент металла составил 2,207. Товарные трубы размером 530×35 мм производили из полых слитков-заготовок ЭШП размером 660×340×2100±50 мм. В производство было задано 5 полых слитков-заготовок ЭШП общей массой 20,5230 тн, которые были нагреты в методической печи до температуры 1190-1200°С,прошиты - раскатаны в прошивном стане и прокатаны на пилигримовом стане в товарные трубы размером 530×35×7800-8200 мм с вытяжкой µ=2,62 и обжатием по диаметру Δ=19,7%. Суммарная вытяжка на прошивном и пилигримовом станах составила 4,48. На пиле горячей резки от труб были отрезаны технологические отходы, затем трубы были термообработаны, протравлены, отремонтированы (при необходимости), прошли ультразвуковой контроль и приняты в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 с допуском по диаметру ±1,0%, а по стенке ±20/-5%. Было принято 5 труб размером 530×35×7050-7300 мм общей массой 17,616 тн. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1.165. Для сравнения в производство было также задано 5 слитков-заготовок ЭШП размером 630×100×1750±50 мм общей массой 20,878 тн., которые были дважды нагреты, прошиты в гильзы-заготовки, прошиты - раскатаны в гильзы и прокатаны на пилигримовом стане в товарные трубы размером 530×35 мм. В соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 принято 5 труб общей массой 16,319 тн. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,279. Снижение расходного коэффициента металла при прокатке передельных труб размером 550×45 мм по предлагаемой технологии, по сравнению с существующей, составило 318 кг, а при прокатке товарных труб размером 530×35 мм - 114 кг на каждой тонне труб.

Таким образом, использование предложенного способа позволит впервые в России осуществить производство бесшовных горячекатаных труб размером 530x25-60 мм из полых слитков-заготовок ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара с механическими свойствами металла и геометрическими размерами труб, превышающими значения данных показателей, приведенных в ТУ 14-3Р-55-2001, что позволит значительно снизить энегозатраты за счет исключения нагрева слитков-заготовок ЭШП под прошивку, исключения из технологического процесса прошивки слитков-заготовок в гильзы-заготовки, производить качественные товарные и передельные трубы на ТПУ8-16″ с пилигримовыми станами ОАО ″ИТГО″ для последующего передела передельных труб в товарные механической обработкой - обточкой и расточкой с меньшими припусками, снизить расход металла при переделе полых слитков-заготовок ЭШП в товарные и передельные трубы, повысить производительность ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами, а следовательно, снизить стоимость котельных труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара. Способ включает выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку-обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, охлаждение гильз-заготовок, ремонт гильз-заготовок при необходимости, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах, отрезку пилой горячей резки технологических отходов, термическую обработку труб, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку товарных труб. Обеспечивается производство труб с механическими свойствами и геометрическими размерами, превышающими требования существующих технических условий при снижении расходного коэффициента металла и повышении производительности пилигримовой установки. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10Х9МФБ-Ш, включающий выплавку слитков электрошлаковым переплавом (ЭШП), механическую обработку - обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, охлаждение гильз-заготовок, ремонт гильз-заготовок при необходимости, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах, отрезку пилой горячей резки технологических отходов, термическую обработку труб, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку товарных труб, отличающийся тем, что товарные трубы размером 530×25-30 мм производят из полых слитков ЭШП, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки размером 660хвн.340×2100±50, которые затем нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки размер в размер или с подъемом по диаметру не более 2,3% на оправке диаметром 475 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420 мм с вытяжкой, соответственно, от µ=1,44 до µ=1,59, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 550×45×6000-6400 и 550×48×5600-5900 мм с вытяжками, соответственно, от µ=2,03 до µ=2,37 и посадом по диаметру от 16,7 до 18,5%, с подачами гильз в очаг деформации m=20-22 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, осуществляют термическую обработку и повторно правят на шестивалковой правильной машине с замером общей кривизы на длину труб не более 5,0 мм, причем трубы размером 550×45×6000-6400 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×25-28×6000-6400 мм, а трубы размером 550×48×5600-5900 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером 530×28-30×5600-5900 мм, при этом товарные трубы диаметром 530х31-45 мм производят на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из упомянутых полых слитков-заготовок ЭШП размером 660хвн.340×2100±50 мм, которые нагревают до температуры 1190-1200°С и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатке на оправках диаметром 475 и 450 мм в гильзы размером 660-675хвн.490×2950-3420-660-675хвн.465×2670-3070 с вытяжками, соответственно, от µ=1,30 до µ=1,43, в зависимости от толщины стенки товарных труб, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×31×7200-7500-530×45×6000-6200 мм с вытяжками от µ=2,51 до µ=3,46 и посадом по диаметру от 19,7 до 21,5%, а товарные трубы диаметром 530х46-60 мм производят из полых слитков-заготовок ЭШП размером 660хвн.300×2100±50 и 660хвн.200×2100±50 мм, которые нагревают до температуры 1170-1190°С, и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатке на оправках диаметром 450 и 425 мм в гильзы размером 660-675хвн.465×2950-3420-660-675хвн.440×2670-3070 с вытяжками, соответственно, от µ=1,40 до µ=1,59, которые прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 530×46×6500-7100-530×60×6000-6300 мм с вытяжками от µ=2,12 до µ=2,76, в зависимости от толщины стенки, и посадом по диаметру от 19,7 до 21,5%, при этом приемку товарных труб размером 530×25-30 мм производят с допуском по диаметру ±1,0% и по стенке +15/-5,0%, а товарных труб размером 530×31-60 мм с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и по стенке +20/-5,0%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки электрошлакового переплава отливают с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,7-3,8, обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=2,8-4,2, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам-заготовкам для прокатки передельных труб с меньшими толщинами стенок.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что механическую обработку - обточку и расточку передельных труб размером 550×45 и 550×48 мм в товарные начинают с более толстых стенок, а именно 530×28 и 530×30 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев полых слитков-заготовок осуществляют в методической печи по режиму:
- посад слитков-заготовок на колосники печи партиями по 6-8 штук в один ряд с интервалом через 1,0-1,25 часа при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С;
- выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,0-1,25 часа;
- нагрев слитков-заготовок со скоростью 1,9-2,0°С в течение 6,0-6,5 часа до температуры 1170-1200°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол = 210-230°;
- выдержка при температуре 1170-1200°С в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол = 210-230°;
- кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра слитков-заготовок 1170-1200°С.