СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 610×28-32×5300-6000 мм ИЗ СТАЛЕЙ МАРОК 15Х1М1Ф И 10Х9МФБ-Ш ДЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ПЕРЕГРЕВА ПАРА КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК Российский патент 2014 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×5300-6000 мм из сталей марок 15ХШ1Ф и 10Х9МФБ-Ш мм для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок 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 700×вн.580×3200±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 производительности ТПУ 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, 12Х11 В2МФ, 08Х16Н9М2, 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 +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 ТУ14-3Р-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 на оправке диаметром 500 мм с вытяжкой µ=1,61, прокатку передельных труб на пилигимовом 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.

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. B21B 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 невозможно, 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 коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПА с пилигримовыми станами, включающий первую прошивку слитков-заготовок ЭШП 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 печи при температуре 400-500°C в течение 50-70 минут в зависимости от диаметра и толщины стенки, затем нагрев до температуры пластичности 1100-1260°C 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°C до температуры пластичности 1100-1260°C 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 на производство горячекатаных и передельных труб из трудно-деформируемых 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. B21B 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-заготовок 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 установки ≈ в 2 раза, повышенной кривизне гильз, а 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 трудно-деформируемых 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. B21B 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-гильз, 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 трубрпроводов промежуточного перегрева пара котельных установок.

Котельные бесшовные горячекатаные трубы размером 610×28-32 мм в России можно производить только на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами. 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°C, а для стали марки 10Х9МФБ-Ш не выше 1100°C 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°C, а из стали 10Х9МФБ-Ш ниже 750°C (при рекомендуемой не ниже 850°C 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°C 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 610×28-32×5300-6000 мм в условиях ОАО "ЧТПЗ" из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 700×вн.580×3200±50 мм сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с механическими требованиями и геометрическими размерами по ТУ 14-3Р-55-2001, снижение расходного коэффициента металла, увеличений длины труб и повышение производительности ТПУ 8-16".

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×5300-6000 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок, 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=1,25 и подъемом по диаметру Δ=1,54, 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 размером 680×вн.530×2890-3100 мм на оправке диаметром 515 мм с вытяжкой µ=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 от 2,74 до 3,1, обжатием по диаметру Δ=17,7% и коэффициентом полировки k_п от 4,8 до 5,3, 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 610×28-32 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 700×вн.580×3200±50 мм, которые нагревают до температуры соответственно 1270-1290 и 1190-1210°C, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28-32×5300-6000 мм в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм и, с вытяжками µ от 2,01 до 2,29, обжатием по диаметру 11,4%, с подачами гильз m=18-20 мм в очаг деформации при прокатке труб размером 610×28 мм, а при прокатке труб размером 610×32 мм m=20-22 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, травят, 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=8,5-9,0, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=11,5-11,7, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам-заготовкам для прокатки товарных труб с меньшими толщинами стенок, полые слитки-заготовки из стали марки 10Х9МФБ-Ш 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°C; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 0,75-1,0 часа; нагрев слитков-заготовок со скоростью 2,2-2,3°C в течение 5,0-5,5 часа до температуры 1180-1200°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол ≈200-210°; выдержка при температуре 1180-1200°C в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈200-210°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1210°C, полые слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают в методической печи по режиму: посад по 2 слитка-заготовки на колосники печи в один ряд с интервалом через 15-20 минут при температуре в третьей зоне печи 950-1000°C; нагрев слитков-заготовок со скоростью 3,9-4,2°C в течение 5,0-5,5 часа до температуры 1270-1290°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22 - го по 4-е окно через 15-17 минуты на угол ≈200-210°; выдержка при температуре 1270-1290°C в течение 20-30 минут с равномерной кантовкой с 4-го на 1-е окно через 8-10 минут на угол ≈200-210°; кантовка с 1-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1270-1290°C, транспортировку нагретых полых слитков-заготовок от выдачи из печи до начала процесса пилигримовой прокатки производят в течение 1,0-2,5 минут, после выдачи из печи слитков-заготовок из стали марки 10Х9МФБ-Ш на передаточную тележку во внутрь подают смазку смесь графита с поваренной солью (50/50) массой 1,0-1,5 кг, прокат труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш производят на разогретых дорнах до температуры 400-500°C, прокаткой настроечных гильз из углеродистых марок стали, прокатку труб производят с коэффициентами полировки k_п=8-10,5, большее значение которого относится к трубам с толщиной стенки 28 мм.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ 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, отличающийся тем, что трубы размером 610×28-32 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 700×вн.580×3200±50 мм, которые нагревают до температуры соответственно 1270-1290 и 1190-1210°C, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28-32×5300-6000 мм в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм и, с вытяжками µ от 2,01 до 2,29, обжатием по диаметру 11,4%, с подачами гильз m=18-20 мм в очаг деформации при прокатке труб размером 610x28 мм, а при прокатке труб размером 610×32 мм m=20-22 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, травят, 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=8,5-9,0, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=11,5-11,7, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам-заготовкам для прокатки товарных труб с меньшими толщинами стенок, полые слитки-заготовки из стали марки 10Х9МФБ-Ш 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°C; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 0,75-1,0 часа; нагрев слитков-заготовок со скоростью 2,2-2,3°C в течение 5,0-5,5 часа до температуры 1180-1200°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол ≈200-210°; выдержка при температуре 1180-1200°C в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈200-210°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1210°C, полые слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают в методической печи по режиму: посад по 2 слитка-заготовки на колосники печи в один ряд с интервалом через 15-20 минут при температуре в третьей зоне печи 950-1000°C; нагрев слитков-заготовок со скоростью 3,9-4,2°C в течение 5,0-5,5 часа до температуры 1270-1290°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 4-е окно через 15-17 минуты на угол ≈200-210°; выдержка при температуре 1270-1290°C в течение 20-30 минут с равномерной кантовкой с 4-го на 1-е окно через 8-10 минут на угол ≈200-210°; кантовка с 1-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1270-1290°C, транспортировку нагретых полых слитков-заготовок от выдачи из печи до начала процесса пилигримовой прокатки производят в течение 1,0-2,5 минут, после выдачи из печи слитков-заготовок из стали марки 10Х9МФБ-Ш на передаточную тележку во внутрь подают смазку смесь графита с поваренной солью (50/50) массой 1,0-1,5 кг, прокат труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш производят на разогретых дорнах до температуры 400-500°C, прокаткой настроечных гильз из углеродистых марок стали, прокатку труб производят с коэффициентами полировки k_п=8-10,5, большее значение которого относится к трубам с толщиной стенки 28 мм. 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".

Предложенный способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 610x28-32x5300-6000 мм из сталей марок 15+Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок заключается в том, что трубы размером 610×28-32×5300-6000 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 700×вн.580×3200±50 мм, которые нагревают до температуры соответственно 1270-1290 и 1190-1210°C, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28-32×5300-6000 мм в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм, с вытяжками µ от 2,01 до 2,29, обжатием по диаметру 11,4%, с подачами гильз m=18-20 мм в очаг деформации при прокатке труб размером 610×28 мм, а при прокатке труб размером 610×32 мм m=20-22 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, травят, 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=8,5-9,0, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки с отношением диаметра к толщине стенки D/S=11,5-11,7, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам-заготовкам для прокатки товарных труб с меньшими толщинами стенок, полые слитки-заготовки из стали марки 10Х9МФБ-Ш 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°C; выдержка слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 0,75-1,0 часа; нагрев слитков-заготовок со скоростью 2,2-2,3°C в течение 5,0-5,5 часа до температуры 1180-1200°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол ≈200-210°; выдержка при температуре 1180-1200°C в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 минут на угол ≈200-210°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1210°C, полые слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают в методической печи по режиму: посад по 2 слитка-заготовки на колосники печи в один ряд с интервалом через 15-20 минут при температуре в третьей зоне печи 950-1000°C; нагрев слитков-заготовок со скоростью 3,9-4,2°C в течение 5,0-5,5 часа до температуры 1270-1290°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по падине печи с 22-го по 4-е окно через 15-17 минуты на угол ≈200-210°; выдержка при температуре 1270-1290°C в течение 20-30 минут с равномерной кантовкой с 4-го на 1-е окно через 8-10 минут на угол ≈200-210°; кантовка с 1-го окна на яму печи и выдача слитков-заготовок из печи с температурой центра 1270-1290°C, транспортировку нагретых полых слитков-заготовок от выдачи из печи до начала процесса пилигримовой прокатки производят в течение 1,0-2,5 минут, после выдачи из печи слитков-заготовок из стали марки 10Х9МФБ-Ш на передаточную тележку во внутрь подают смазку смесь графита с поваренной солью (50/50) массой 1,0-1,5 кг, прокат труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш производят на разогретых дорнах до температуры 400-500°C, прокаткой настроечных гильз из углеродистых марок стали, прокатку труб производят с коэффициентами полировки k_п=8-10,5, большее значение которого относится к трубам с толщиной стенки 28 мм.

Так как данный размер труб на ТПУ 8-16" с пилигримовыми 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 мм 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 700×вн.580×3200±50 мм поставки ОАО "ЗМЗ". Данные по прокатке опытно-промышленной партии котельных труб размером 610×28 мм на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами по предлагаемой технологии из полых слитков-заготовок ЭШП стали марки 15Х1М1Ф приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что в производство было задано 5 полых слитков ЭШП размером 720×вн.560×3200±50 обшей массой 17,032 т поставки ОАО "ЗМЗ", которые были обточены и расточены в полые слитки-заготовки размером 700×вн.580×3200±50 мм (пп.1 и 2 формулы изобретения). Полые слитки-заготовки ЭШП были нагреты в методической печи до температуры 1270-1290°C (п.4 формулы изобретения) и прокатаны на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 610×28×6050-6250 мм (пп.5 и 8 формулы изобретения). Прокат труб производили в валках диаметром 1150 мм с калибром 620 мм, на дорнах диаметром 556/557 мм, с вытяжкой µ=2,29 и подачей слитков-заготовок в очаг деформации m=20 мм. При подаче m=20 мм теоретический коэффициент полировки составил k_п=10,2, что соответствует п.8 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, 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 29,15 м и массой 12,501 т. Средняя длина труб на сдаче составили 5830 мм. Расходный коэффициент металла составил 1,434. 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 15X1 М1Ф 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 610x28-32 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок по сравнению с прессованием позволило снизить расходный коэффициент металла на 585 кг на каждой тонне труб при одновременном увеличении их длины более чем в 1,5 раза, а следовательно, снизить их стоимость.

Таким образом, использование предложенного способа позволит впервые в России осуществить производство бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×5300-6000 мм на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ" из полых слитков-заготовок ЭШП сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок с геометрическими размерами в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001, что позволит значительно снизить расход металла при переделе слиток-заготовка ЭШП - товарная труба, увеличить длину труб по сравнению с прессованными более чем 1,5 раза и снизить их стоимость.

Изобретение относится к производству труб для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок. Методом ЭШП выплавляют полые слитки размером 720×вн.560×3200±50 мм, которые растачивают и обтачивают в полые слитки-заготовки размером 700×вн.580×3200±50 мм. Слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности и прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в товарные трубы в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм, с вытяжками µ от 2,01 до 2,29, обжатием по диаметру 11,4%. Обеспечивается повышение точности геометрических размеров труб. Использование полых слитков ЭШП позволяет снизить расход металла. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 610×28-32×5300-6000 мм из сталей марок 15Х1М1Ф и 10Х9МФБ-Ш для трубопроводов промежуточного перегрева пара котельных установок, включающий расточку и обточку полых слитков ЭШП размером 720×вн.560×3200±50 мм в полые слитки-заготовки размером 700×вн.580×3200±50 мм, нагрев полых слитков-заготовок до температуры 1270-1290^оС и 1190-1210^оС соответственно марке стали, прокатку на ТПУ 8-16'' с пилигримовыми станами в товарные трубы в валках с диаметром бочки 1150 мм и калибром 620 мм, с вытяжками µ от 2,01 до 2,29, обжатием по диаметру 11,4%, с подачами m=18-20 мм в очаг деформации при прокатке труб размером 610×28 мм и m=20-22 мм при прокатке труб размером 610×32 мм, отрезку технологических отходов пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термообработку, травление, ремонт, правку, ультразвуковой контроль и приемку с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенки +20,0/-5,0%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки ЭШП с отношением диаметра к толщине стенки D/S=8,5=9,0 растачивают и обтачивают в полые слитки-заготовки ЭШП с отношением диаметра к толщине стенки D/S=11,5-11,7, большие значения которых относятся к полым слиткам и слиткам-заготовкам для прокатки труб с меньшими толщинами стенок.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки-заготовки из стали марки 10Х9МФБ-Ш нагревают в методической печи по режиму, включающему посад 6-8 слитков-заготовок на колосники печи в один ряд с интервалом через 1,0-1,25 часа при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С, выдержку слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 0,75-1,0 часа, нагрев слитков-заготовок со скоростью 2,2-2,3^оС в течение 5,0-5,5 часа до температуры 1180-1200^оС с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 6-е окно через 18-22 минуты на угол 200-210^о, 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 200-210°, кантовку с 4-го окна на яму печи и выдачу слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1210°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки-заготовки из стали марки 15Х1М1Ф нагревают в методической печи по режиму, включающему посад по два слитка-заготовки на колосники печи в один ряд с интервалом через 15-20 минут при температуре в третьей зоне печи 950-1000°С, нагрев слитков-заготовок в течение 5,0-5,5 часов со скоростью 3,9-4,2°С в минуту до температуры 1270-1290°С с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 4-е окно через 15-17 минут на угол 200-210°, выдержку при температуре 1270-1290°С в течение 20-30 минут с равномерной кантовкой с 4-го на 1-е окно через 8-10 минут на угол 200-210°, кантовку с 1-го окна на яму печи и выдачу слитков-заготовок из печи с температурой центра 1270-1290°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что транспортировку нагретых полых слитков-заготовок от выдачи из печи до начала процесса пилигримовой прокатки производят в течение 1,0-2,5 минут.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выдачи из печи слитков-заготовок из стали марки 10Х9МФБ-Ш на передаточную тележку, во внутреннюю полость подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью 50/50 массой 1,0-1,5 кг.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб из стали марки 10Х9МФБ-Ш в ТПУ8-16” производят на дорнах, разогретых до температуры 400-500°С, путем прокатки настроечных гильз из углеродистых марок стали.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб производят с коэффициентами полировки k_п=8-10,5, большее значение которого относится к трубам с толщиной стенки 28 мм.