СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 610×28-32×4700-5400 мм ИЗ СТАЛЕЙ МАРОК 15Х1М1Ф И 10Х9МФБ-Ш НА ТПУ 8-16" С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПЕРЕГРЕВА ПАРА КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК С ПОВЫШЕННЫМИ МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ Российский патент 2014 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×4700-5400 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш мм для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенными механическими свойствами, и может быть использовано на трубопрокатной установке 8-16” с пилигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ” при производстве товарных труб размером 610×28-32 мм из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 650×вн.390×1650±50 мм.

ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ” единственная в России, на которой в настоящее время производят трубы диаметром до 550 мм в валках с калибром 562 мм и диаметром бочки 1045 мм. Для прокатки труб размером 610×28-32 мм необходим калибр диаметром 618-620 мм, который врезать в валки с идеальным диаметром 1070 мм не представляется возможным, т.к. они будут поломаны при прокатке первой трубы. Путь отката подающего аппарата при прокатке труб диаметром 610 мм в валках с диаметром бочки 1045 мм сократится более чем в 1,5 раза, что приведет к снижению оборотов валков и потере производительности ТПУ 8-16” ≈ в 1.5 раза.

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-Ш, 12Х11В2МФ, 08Х16Н9М2, 12Х18Ш2Т и 10Х13П2БС2Н2Д2 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 +20/-5% (ТУ 14-1-2560-78 “Заготовка трубная кованая для котельных труб”, ТУ 14-3-460-2003 и ТУ 14-3Р-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 15Х1М1Ф").

Недостатком указанного способа производства труб диаметром более 465 мм 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 их в гильзы-заготовки, охлаждением, ремонтом гильз-заготовок (при необходимости), прошивкой-раскаткой гильз-заготовок в гильзы и прокаткой их в трубы диаметром 530 и 550 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами с допуском по диаметру +1,25/-1,0 и по стенке +20/-5%, повышенный расходный коэффициент металла при переделе слиток-поковка-заготовка-труба и, как следствие, высокая стоимость труб, а также то, что трубы размером 610×28-32 мм в ТУ 14-3Р-55-2001 отсутствуют и они в данный момент способом горячей прокатки в России не производятся.

В трубной промышленности известен способ производства бесшовных горячедеформированных механически обработанных труб размером 530×15 и 550×25 мм из стали марки 20 для трубопроводов судовых систем из передельных горячедеформированных труб размером 550×33 и 570×43 мм, прокатываемых на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий обточку поковок размером 680×1240-1400 мм в заготовки размером 650×1240-1400 мм, сквозное сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки на оправке диаметром 375 мм с вытяжкой µ=1,41 и подъемом по диаметру 1,5-1,6%, нагрев гильз-заготовок до температуры пластичности с холодного или горячего посада, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размер в размер по наружному диаметру па оправке диаметром 500 мм с вытяжкой µ=1,61, прокатку передельных труб на пилигримовом стане размером 550×33×6000-6200 мм в калибре 562 мм, передельных труб размером 570×43×5000-5200 мм в калибре 584 мм, механическую обработку - обточку и расточку передельных горячедеформированных труб в товарные размером, соответственно, 530×15×6000-6200 и 550×25×5000-5200 мм с допуском по диаметру ±3,0 мм, а по стенке +2,5/-1,0 мм с удалением с наружной поверхности труб по 10 мм, а с внутренней по 8 мм (ТУ 14-3Р-53-2001 “Трубы стальные бесшовные механически обработанные для паропроводов”, ТИ 158-Тр.ТБ1-5-99 “Изготовление бесшовных горячедеформированных механически обработанных труб из стали марки 20 по ТУ 14-3Р-53-2001”).

Данный способ направлен на прокат передельных труб для последующей механической обработки - обточки и расточки их в товарные трубы размером 530×15 и 550×25 мм и не решает технические и технологические вопросы производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенныи механическими свойствами.

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

Недостатками данного способа являются то, что из-за малой мощности привода прошивного стана ОАО “ЧТПЗ” слитки ЭШП диаметром более 600 мм из данных марок стали прошить за одну прошивку не представляется возможным. Для производства качественных товарных труб диаметром 610 мм с разными толщинами стенок на ТПУ 8-16” с пилигимовыми станами гильзы должны иметь диаметр 700-720 мм. Данный размер гильз на ТПУ 8-16” ОАО “ЧТПЗ” получить не возможно, т.к. гильзы диаметром более 690 мм нельзя выдать из стана поперечно-винтовой прокатки.

В трубном производстве известен также способ производства горячедеформированных и передельных труб большого и среднего диаметров (273-465 мм с отношением D/S=8-12,5) из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПА с пилигримовыми станами, включающий первую прошивку слитков ЭШП (заготовок) диаметром 460-600 мм в стане поперечно-винтовой прокатки с вытяжкой 1,2-1,4 при скорости вращения рабочих валков 15-25 оборотов в минуту, а вторую и последующие (при необходимости) прошивки-раскатки с подъемом или посадом по диаметру не более 5.0% и вытяжкой 1,5-1,75 при скорости вращения валков 25-50 оборотов в минуту, выдержку холодных гильз-заготовок после первой прошивки диаметром 460-600 мм с отношением D/S=3,0-4,5 на колосниках при температуре 400-500°С в течение 50-70 минут в зависимости от диаметра и толщины стенки, затем нагрев до температуры пластичности 1100-1260°С со скоростью 1,6-1,8 градуса в минуту в зависимости от марки стали, равномерный нагрев горячих гильз-заготовок после прошивного стана с температурой 600-800°С до температуры пластичности 1100-1260°С со скоростью 1,7-2,0 градуса в минуту, выдержку гильз-заготовок в течение 45-60 минут перед выдачей из печи при температуре пластичности с кантовкой через 10-15 минут на угол ≈180°, прошивку гильз-заготовок, от захвата слитков-заготовок ЭШП до полного нахождения на оправку, с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 25 до 15, установившийся процесс прошивки при 15-20 оборотах в минуту, увеличение числа оборотов валков до 35-40 на выходе гильзы, прошивку-раскатку гильз-заготовок в гильзы, от захвата гильзы до полного нахождения на оправку, с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 50 до 20, установившийся процесс раскатки при 20-25 оборотах в минуту и увеличение числа оборотов на выходе гильзы из валков до 45-50, а прокатку труб на пилигримовом стане с вытяжкой µ=3,0-5,0 (патент РФ №2247612 от 06.05.2003 г.).

Недостатком данного способа является то, что он направлен па производство горячекатаных и передельных труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов и как предыдущие аналоги не решает технические и технологические вопросы производства бесшовных горячекатаных котельных труб диаметром более 550 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами.

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, повышенной кривизне гильза, следовательно, к повышенной разностенности труб, 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 размером 610×28-32 мм из полых слитков-заготовок ЭШП сталей марок 15Х1М1Ф и 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 электрошлаковым переплавом, обточку и расточку их в полые слитки-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 ЭШП, мм; Δ₁ - величина снимаемого слоя металла при расточке полых слитков ЭШП, мм; D - наружный диаметр полых слитков-заготовок, мм; S - толщина стенки полых слитков-заготовок, мм; K=0,3-0,4 - коэффициент для определения величины снимаемого слоя металла при обточке полых слитков, 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 полых слитков, большие значения которого относятся к сталям с большим содержанием легирующих элементов, а донную часть полых слитков ЭШП удаляют анодно-механической резкой, величину которой определяют из выражения:

L=K₂∗D/S,

где K₂=15-20 - коэффициент для определения величины удаляемой донной части полых слитков, 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 горячекатаных труб размером 610×28-32 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенными механическими свойствами.

Котельные бесшовные горячекатаные трубы размером 610×28-32 мм в России можно производить только на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ”.

Для прокатки труб размером 610×28-32 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами необходимы слитки-заготовки ЭШП размером 620×100×1250±50 мм, из которых на стане поперечно-винтовой прокатки за прошивку и раскатку получаем гильзы размером 690×вн.590×3300-3570 мм с температурой для стали 15Х1М1Ф не выше 1200°С, а для стали марки 10Х9МФБ-Ш не выше 1100°С или полые слитки-заготовки размером 700× вн.580×3200±50 мм. На существующем стане поперечно-винтовой прокатки ОАО “ЧТПЗ” можно получить гильзу диаметром не более 690 мм, а задать в пилигримовый стан гильзу длиной не более 3500 мм. Время прокатки трубы размером 610×28-32 мм из гильзы длиной 3500 мм с толщиной стенки 50 мм на пилигримовом стане составляет более 4,0 минут. За данный промежуток времени гильза-труба из стали марки 15Х1М1Ф остывает ниже 800°С, а из стали 10Х9МФБ-Ш ниже 750°С (при рекомендуемой не ниже 850°С в конце прокатки). Прокатка труб размером 610×28-32 мм и докатка пилигримовых головок из стали марок 15Х1М1Ф и 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 горячекатаных труб размером 610×28-32×4700-5400 мм в условиях ОАО “ЧТПЗ” из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 650×вн.390×1650±50 мм сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенными механическими свойствами и геометрическими размерами по ТУ 14-3Р-55-2001, снижение расходного коэффициента металла, увеличение длины труб и повышение производительности ТПУ 8-16”.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячекатаных труб 610×28-32×4700-5400 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенными механическими свойствами, включающем выплавку слитков в электрических и мартеновских печах, ковку слитков в поковки размером 680×1400±50 мм, обточку поковок в трубные заготовки размером 650×1400±50 мм, сверление в заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 660×вн.340×1690-1810 мм на оправке диаметром 325 мм с вытяжкой µ_пр=1,25 и подъемом по диаметру Δ=1,54, охлаждение гильз-заготовок, ремонт гильз-заготовок при необходимости, повторный нагрев гильз-заготовок с холодною посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 680×вн.530×2890-3100 мм на оправке диаметром 515 мм с вытяжкой µ_пр=1,71 и подъемом по диаметру Δ=3,03%, прокатку гильз на пилигримовых станах в валках диаметром 1045 мм с калибром 562 мм в товарные трубы размером 550×28-32×6000-8800 мм, с подачей гильз в очаг деформации m=20-25 мм, коэффициентом вытяжки µ_пр от 2,74 до 3,1, обжатием по диаметру δ=17,7% и коэффициентом полировки K_п от 4,8 до 5,3, отрезку технологических отходов-пилигримовых головок и затравочных концов пилой горячей резки, термическую обработку, травление, осветление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, трубы размером 610×28-32 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 650×вн.390×1650±50 мм, которые нагревают до температуры, соответственно, 1270-1290 и 1190-1210°С, прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 690×вн.590×3280-3480 мм на оправке диаметром 575 мм с вытяжкой µ_пр=2,05 и подъемом по диаметру Δ=6,15,%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28-32×4950-5600 мм в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм, с вытяжками µ_п от 1,73 до 1,96, обжатием по диаметру δ=10,4%, с подачами гильз m=18-22 мм в очаг деформации при прокатке труб размером 610×28 мм, а при прокатке труб размером 610×32 мм с подачами m=20-24 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, травят, осветляют, ремонтируют при необходимости, правят, проводят УЗК и принимают с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, полые слитки электрошлакового переплава отливают с отношением диаметра к толщине стенки D/S=4,3-4,5, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=4,9-5,1, большие значения которого относится к полым слиткам-заготовкам для прокатки товарных труб с толщиной стенки 28 мм, полые слитки-заготовки из стати марки 10Х9МФБ-Ш нагревают в методической печи по режиму: посад 8-10 слитков-заготовок на колосники печи в два ряда при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,0-1,5 часа; кантовка первых 2-х слитков-заготовок с каждого ряда с колосников печи на 22-е окно через 1,0-1,5 часа, а последующих 2-х слитков-заготовок с каждого рада через 25-30 минут; посад 4-х слитков-заготовок в 2-го ряда на колосники печи через 2-5 минут после кантовки слитков-заготовок с колосников печи; нагрев слитков - заготовок со скоростью 2,6-2,9°С в минуту в течение 7,0-8,0 часов до температуры 1180-1200°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 6-е окно через 22-25 минут на угол ≈ 210-220°; выдержка при температуре 1180-1200°С в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈ 210-220°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1210°С, полые слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают в методической печи по режиму: посад по 4 слитка-заготовки на колосники печи в два ряда с интервалом через 20-25 минут при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С; нагрев слитков-заготовок в течение 7,0-8,0 часов со скоростью 2,6-3,0°С в минуту до температуры 1270-1290°С с равномерной кантовкой по 2 слитка-заготовки по подине печи из каждого ряда с 23-го по 4-е окно через 21-25 минут на угол ≈ 210-220° и посад по 2 слитка-заготовки в ряд после каждой кантовки; выдержка при температуре 1270-1290°С в течение 0,45-1,0 часа с равномерной кантовкой с 4-го на 1-е окно через 10-15 минут на угол ≈ 210-220°; кантовка с 1-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1270-1290°С, перед прошивкой-раскаткой слитков-заготовок во внутреннюю полость с двух концов подают смазку - смесь графита с поваренной солью (50/50) массой по 0,5-0,75 кг, окалину с внутренней поверхности гильз удаляют сжатым воздухом под давлением 6-10 атм, прокат труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш производят на 2 дорнах, разогретых до температуры 400-500°С, прокаткой настроечных гильз из углеродистых марок стали, с поочередной сменой и смазкой их способом окунания в ванну, прокатку труб производят с коэффициентами полировки k_п=8-10,5, большее значение которого принимают при прокатке труб с толщиной стенки 28 мм, прокатку труб производят с суммарным коэффициентом вытяжки µ_Σ≥3,5, значение которого определяют из выражения µ_Σ=µ_пр µ_п, где µ_np=2,05 - коэффициент вытяжки при прошивке-раскатке полых слитков-заготовок ЭШП в стане поперечно-винтовой прокатки; µ_п - коэффициент вытяжки при прокатке труб на пилигримовом стане с i-той толщиной стенки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×4700-5400 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенными механическими свойствами отличающийся тем, что трубы размером 610×28-32 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 650×вн.390×1650±50 мм, которые нагревают до температуры, соответственно, 1270-1290 и 1190-1210°С, прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 690×вн.590×3280-3480 мм на оправке диаметром 575 мм с вытяжкой µ_пр=2,05 и подъемом по диаметру δ=6,15%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28-32×4950-5600 мм в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм, с вытяжками µ_n от 1,73 до 1,96, обжатием по диаметру 8=10,4%, с подачами гильз m=18-22 мм в очаг деформации при прокатке труб размером 610×28 мм, а при прокатке труб размером 610×32 мм с подачами m=20-24 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, травят, осветляют, ремонтируют при необходимости, правят, проводят УЗК и принимают с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%, полые слитки электрошлакового переплава отливают с отношением диаметра к толщине стенки D/S=4,3-4,5, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=4,9-5,1, большие значения которого относятся к полым слиткам-заготовкам для прокатки товарных труб с толщиной стенки 28 мм, полые слитки-заготовки из стали марки 10Х9МФБ-Ш нагревают в методической печи по режиму: посад 8-10 слитков-заготовок на колосники печи в два ряда при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,0-1,5 часа; кантовка первых 2-х слитков-заготовок с каждого рада с колосников печи на 22-е окно через 1,0-1,5 часа, а последующих 2-х слитков-заготовок - с каждого ряда через 25-30 минут; посад 4-х слитков-заготовок в 2 ряда на колосники печи через 2-5 минут после кантовки слитков-заготовок с колосников печи; нагрев слитков-заготовок со скоростью 2,6-2,9°С в минуту в течение 7,0-8,0 часов до температуры 1180-1200°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 6-е окно через 22-25 минут на угол ≈ 210-220°; выдержка при температуре 1180-1200°С в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈ 210-220°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1210°С, полые слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают в методической печи по режиму: посад по 4 слитка-заготовки на колосники печи в два ряда с интервалом через 20-25 минут при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С; нагрев слитков-заготовок в течение 7,0-8,0 часов со скоростью 2,6-3,0°С в минуту до температуры 1270-1290°С с равномерной кантовкой по 2 слитка-заготовки по подине печи из каждого ряда с 23-го по 4-е окно через 21-25 минут на угол ≈ 210-220° и посад по 2 слитка-заготовки в ряд после каждой кантовки; выдержка при температуре 1270-1290°С в течение 0.45-1,0 часа с равномерной кантовкой с 4-го на 1-е окно через 10-15 минут на угол ≈ 210-220°; кантовка с 1-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1270-1290°С, перед прошивкой-раскаткой слитков-заготовок во внутреннюю полость с двух концов подают смазку - смесь графита с поваренной солью (50/50) массой по 0,5-0,75 кг, окалину с внутренней поверхности гильз удаляют сжатым воздухом под давлением 6-10 атм, прокат труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш производят на 2-х дорнах, разогретых до температуры 400-500°С, прокаткой настроечных гильз из углеродистых марок стали, с поочередной сменой и смазкой их способом окунания в ванну, прокатку труб производят с коэффициентами полировки k_n=8-10,5, большее значение которого принимают при прокатке труб с толщиной стенки 28 мм, прокатку труб производят с суммарным коэффициентом вытяжки µ_Σ≥3,5, значение которого определяют из выражения µ_Σ=µ_пр µ_п, где µ_пр=2,05- коэффициент вытяжки при прошивке-раскатке полых слитков-заготовок ЭШП в стане поперечно-винтовой прокатки; µ_ni - коэффициент вытяжки при прокатке труб на пилигримовом стане с i-той толщиной стенки. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию “изобретательский уровень”.

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”.

Так как данный размер труб на ТПУ 8-16” с пнлигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ” не производился, то сравнительные опытно-промышленные прокатки не производились. Наиболее технологически сложным являются трубы размером 610×28 мм. Поэтому прокатку опытно-промышленной партии товарных труб производили на размер 610×28 из стали 15Х1М1Ф. Прокат товарных труб размером 610×28 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ” производили из полых слитков-заготовок ЭШП размером 650×вн.390×1650±50 мм поставки ОАО “ЗМЗ”. Данные по прокатке опытно-промышленной партии котельных труб размером 610×28×5000-5400 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами по предлагаемой технологии из полых слитков-заготовок ЭШП размером 650×вн.390×1650±50 мм стали марки 15Х1М1Ф приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что в производство было задано 5 полых слитков ЭШП размером 670×вн.370×1650±50 мм общей массой 16,009 т поставки ОАО “ЗМЗ”, которые были обточены и расточены в полые слитки-заготовки размером 650×вн.3900×1600-1700 мм (пп.1 и 2 формулы изобретения). Полые слитки-заготовки ЭШП были нагреты в методической печи до температуры 1270-1290°С (п.4 формулы изобретения), прошиты-раскатаны в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 690×вн.530×3280-3480 мм на оправке диаметром 575 мм с коэффициентом вытяжки µ_np=2,05, подъемом по диаметру Δ=6,15% (пп.1, 5 и 6 формулы изобретения) и прокатаны на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28×5250-5600 мм (пп.7 и 8 формулы изобретения). Прокат труб производили в валках диаметром 1150 мм с калибром 620 мм, на дорнах диаметром 562/563 мм, с вытяжкой µ=1,96, подачей гильз в очаг деформации m=20 мм (пп.1, 7 и 8 формулы изобретения). При подаче m=20 мм теоретический коэффициент полировки составил K_п=10,2, что соответствует п.8 формулы изобретения. Суммарный коэффициент вытяжки µ_Σ составил 4,02, что соответствует п.9 формулы изобретения. От труб были отрезаны пилой горячей резки технологические отходы (пилигримовые головки и затравочные концы). Трубы были выправлены на шестивалковой правильной машине, термообработаны, протравлены, осветлены, отремонтированы (при необходимости), прошли УЗК и приняты с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%. Принято по ТУ 14-3Р-55-2001 пять труб, обшей длиной 26,0 м и массой 11,15 т. Средняя длина труб на сдаче составили 5200 мм. Расходный коэффициент металла составил 1,436. По существующей технологии данный размер труб в России производят способом прессования. Данные по производству промышленной партии котельных труб размером 610×28 мм из стали марки 15Х1М1Ф способом прессования с последующей механической обработкой-обточкой и расточкой приведены в таблице 2. В производство было задано 5 поковок размером 650×1250±50 мм общей массой 16,535 т. Поковки были обточены в заготовки размером 630×1250±50 мм, общей массой 15,539 т. Заготовки были прошиты в передельные стаканы-заготовки размером 630×вн.530×4150-4300 мм. От стаканов-заготовок были удалены недошитые части (донышки) и верхние утяжены, а затем они были обточены и расточены в товарные трубы размером 610×28×3800-3900 мм. В соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 принято 5 труб длиной 3,75-3,9 м общей массой 8,19 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,019. Средняя длина трубы на сдаче составила 3820 мм. Использование предложенного способа производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×4700-5400 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенными механическими свойствами по сравнению с прессованием позволило снизить расходный коэффициент металла на 583 кг на каждой тонне труб при одновременном увеличении их длины более чем в 1,36 раза.

Таким образом, использование предложенного способа позволит впервые в России осуществить производство бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×4700-5400 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами ОАО “ЧТПЗ” из полых слитков-заготовок ЭШП размером 650хвп.390×1650±50 мм сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с повышенными механическими свойствами и геометрическими размерами в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001, что позволит значительно снизить расход металла при переделе полый слиток-заготовка ЭШП - товарная труба, увеличить длину труб по сравнению с прессованными более чем 1,36 раза и снизить их стоимость.

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок. Полые слитки ЭШП размером 670хвн.370х1650±50 мм растачивают и обтачивают в полые слитки-заготовки, нагревают до температуры пластичности и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 690хвн.590х3280-3480 мм. На ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами гильзы прокатывают в товарные трубы размером 610х28-32х4700-5400 мм. Обеспечивается повышение механических свойств и точность геометрических размеров труб. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×4700-5400 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок, включающий выплавку электрошлаковым переплавом полых слитков размером 670хвн.370х1650±50мм, обточку и расточку слитков в полые слитки-заготовки электрошлакового переплава размером 650хвн.390×1650±50 мм, нагрева слитков-заготовок до температуры пластичности, причем слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают до температуры 1270 - 1290^оС, а из стали марки 10Х9МФБ-Ш - до 1190 - 1210^оС, прошивку-раскатку полых слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 690хвн.590×3280-3480 мм на оправке диаметром 575 мм с вытяжкой µ_np=2,05 и подъемом по диаметру Δ=6,15%, прокатку гильз на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28-32×4950-5600 мм в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм, с вытяжками µ_n от 1,73 до 1,96, обжатием по диаметру δ=10,4%, с подачами гильз m=18-22 мм в очаг деформации при прокатке труб размером 610×28 мм, и с подачами m=20-24 мм при прокатке труб размером 610×32 мм, отрезку технологических отходов пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термообработку, травление, осветление, ремонт при необходимости, правку, ультразвуковой контроль и приемку с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20/-5,0%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки-заготовки из стали марки 10Х9МФБ-Ш нагревают в методической печи по режиму, включающему посад 8-10 слитков-заготовок на колосники печи в два ряда при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С, выдержку слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,0-1,5 часа, кантовку первых двух слитков-заготовок с каждого ряда с колосников печи на 22-е окно через 1,0-1,5 часа, а последующих двух слитков-заготовок с каждого ряда через 25-30 минут, посад четырех слитков-заготовок в два ряда на колосники печи через 2-5 минут после кантовки слитков-заготовок с колосников печи, нагрев слитков-заготовок со скоростью 2,6-2,9°С в минуту в течение 7,0-8,0 часов до температуры 1180-1200°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 6-е окно через 22-25 минут на угол 210-220°, выдержку при температуре 1180-1200°С в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол 210-220°, кантовку с 4-го окна на яму печи и выдачу слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1210°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают в методической печи по режиму, включающему посад по четыре слитка-заготовки на колосники печи в два ряда с интервалом через 20-25 минут при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С, нагрев слитков-заготовок в течение 7,0-8,0 часов со скоростью 2,6-3,0°С в минуту до температуры 1270-1290°С с равномерной кантовкой по два слитка-заготовки по подине печи из каждого ряда с 23-го по 4-е окно через 21-25 минут на угол 210-220° и посад по два слитка-заготовки в ряд после каждой кантовки, выдержку при температуре 1270-1290°С в течение 0,45-1,0 часа с равномерной кантовкой с 4-го на 1-е окно через 10-15 минут на угол 210-220°, кантовку с 1-го окна на яму печи и выдачу слитков-заготовок из печи с температурой центра 1270-1290°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед прошивкой-раскаткой слитков-заготовок во внутреннюю полость с двух концов подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой по 0,5-0,75 кг.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш в ТПУ8-16” производят на двух дорнах, разогретых до температуры 400-500°С, путем прокатки настроечных гильз из углеродистых марок стали, с поочередной сменой и смазкой дорнов путем окунания в ванну.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб производят с коэффициентами полировки k_n=8-10,5, большее значение которого принимают при прокатке труб с толщиной стенки 28 мм.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб производят с суммарным коэффициентом вытяжки µ_Σ≥3,5, значение которого определяют из выражения:
µ_Σ=µ_npµ_n,
где µ_np=2,05 - коэффициент вытяжки при прошивке-раскатке полых слитков-заготовок ЭШП в стане поперечно-винтовой прокатки,
µ_n - коэффициент вытяжки при прокатке труб на пилигримовом стане с i-той толщиной стенки.