СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННЫХ КОТЕЛЬНЫХ И ПАРОПРОВОДНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 465×15-24 мм ИЗ ЖАРОПРОЧНОЙ СТАЛИ МАРКИ 10Х9К3В2МФБР-Ш ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С СУПЕРСВЕРХКРИТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ПАРА Российский патент 2014 года по МПК B21B19/04 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных горячедеформированных механически обработанных труб размером 465×15-24 и 530×17-29 мм из стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из передельных горячекатаных труб размером 480×35, 460×40, 550×38, 550×42 и 550×46 мм, прокатанных на трубопрокатной установке 8-16" с пилигримовыми станами из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 600×100×1750±50 мм, и может быть использовано на трубопрокатной установке 8-16" с пилигримовыми станами при производстве передельных труб с последующей механической обработкой - обточкой и расточкой - их на токарных станках в товарные трубы в соответствии с заказами потребителей с геометрическими размерами, превышающими требования ТУ 14-3Р-55-2001.

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, 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 на пилигримовой установке 8-16" в трубы диаметром 245-550 мм 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 14-3Р-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 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 диаметру +1,25/-1,0 и стенке +23/-5%, повышенный расходный коэффициент металла при переделе слиток - поковка - заготовка - труба и, как следствие, высокая стоимость труб, а также то, что трубы из стали марка 10Х9К3В2МФБР-Ш до настоящего времени не производились не только в России, но и в мире.

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(l-sinα)/S_c,

где S_г - толщина стенки гильзы, мм;

S_c - 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 большого диаметра и ведения процесса прошивки с посадом по диаметру, равным 8-16%.

Недостатком данного способа является то, что из-за малой мощности привода прошивного стана ОАО "ЧТПЗ" слитки ЭШП из данной марки стали прошить с посадом по диаметру 8-16% не представляется возможным.

Наиболее близким техническим решением является 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

Δ_i'эшп=k_i'эшпµ_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_прµ_п - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке труб i-го 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-го 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 10Х9К3В2МФБР-Ш. В настоящее время заводами России, а именно ОАО "Мечел", освоено производство слитков-заготовок ЭШП размером 450×1750±50, 500×1750±50, 540×1750±50 и 600×1750±50 мм. Для производства других диаметров нужны кристаллизаторы, производство которых требует больших инвестиций, да и нет целесообразности, т.к. геометрические размеры слитков-заготовок, а следовательно, кристаллизаторов можно унифицировать.

Трубы диаметром 465 и 530 мм в России можно производить только на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами.

Прокатка труб размером 465×15-24 мм на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами проблематична из-за низкой температуры стали 10Х9К3В2МФБР-Ш под деформацию 1180-1200°С. Для прокатки труб размером 465×15-24 мм необходимы слитки-заготовки ЭШП размером 620×100×1750±50 мм, из которых на стане поперечно-винтовой прокатки за прошивку и раскатку получаем гильзы размером 620×вн.465×3700-3900 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 465×15 мм из гильзы длиной 3500 мм с толщиной стенки 77 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 465×15-24 мм и обкатка пилигримовых головок из стали марки 10Х9К3В2МФБР-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 изобретения (способа) является освоение производства бесшовных труб размером 465×15-24 и 530×17-29 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами по ТУ 14-3Р-55-2001 из слитков электрошлакового переплава размером 600×100×1750±50 мм стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш в условиях ОАО "ЧТПЗ", а именно производство передельных труб размером 480×35, 480×40, 530×38, 530×42 и 530×46 мм на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами и последующего передела передельных труб механической обработкой - обточкой и расточкой - в товарные трубы размером 465×15-24 и 530×17-29 мм с повышенными требованиями по геометрическим размерам и качеству поверхности.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб размером 465×15-24 и 530×17-29 мм из жаропрочной стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш для энергетического оборудования с суперсверхкритическими параметрами пара, включающем выплавку передельных трубных заготовок способом электрошлакового переплава в виде сплошных слитков размером 615×1750±50 мм, механическую обработку, обточку сплошных слитков в слитки-заготовки размером 600×1750±50 мм, сверление центрального отверстия в слитках-заготовках диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, нагрев гильз-заготовок с холодного или горячего посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках, диаметр которых выбирают в зависимости от геометрических размеров гильз, прокатку гильз на пилигримовых станах в трубы размером 465×25-75 и 530×30-50 мм с вытяжками в зависимости от диаметра и толщины стенки, слитки-заготовки размером 600×100×1750×50 мм садят в методическую печь в два ряда, равномерно нагревают до температуры 1190-1210°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 620×вн.290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру δ=3,3% и вытяжкой µ=1,13 на оправке диаметром 275 мм, которые с холодного или горячего посада нагревают в методической печи до температуры 1210-1220°С, прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2590-2740 мм с подъемом по диаметру δ=3,2% и вытяжкой µ=1,35 на оправке диаметром 425 мм, прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы размером 480×35×7400-8000 мм и 480×40×6400-6900 мм с обжатием по диаметру Δ=24,2% и вытяжками соответственно µ=3,47 и µ=3,07, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 480x35 мм m=15-16 мм, а при прокатке труб размером 480×40 мм m=16-17 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, ремонтируют при необходимости и повторно правят на шестивалковой машине с замером общей кривизны труб не более 5,0 мм, передельные трубы размером 480×35 и 480×40 мм разрезают на две трубы равной длины, обтачивают и растачивают в товарные трубы размером соответственно 465×15-20×3700-4000 и 465×20-24×3200-3450 мм, трубы подвергают УЗК и принимают по ТУ 14-3Р-55-2001 с допуском по диаметру ±0,8% и толщине стенки +15,0/-5,0%, слитки-заготовки размером 600×100×1750±50 мм нагревают в методической печи до температуры 1190-1210°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×вн.315×1940-2050 мм с подъемом по диаметру δ=5,0%, с вытяжкой µ=1,14 на оправке диаметром 300 мм, которые с холодного или горячего посада нагревают в методической печи до температуры 1210-1220°С, гильзы-заготовки прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 660×вн.515×3300-3500 и 660×вн.490×2860-3030 мм с подъемом по диаметру δ=4,8% и вытяжками µ=1,70 и µ=1,48 на оправках 500 и 475 мм, гильзы размером 660×вн.515×3300-3500 мм прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы размером 550×38×5700-6000 и 550×42×4900-5300 мм с обжатием по диаметру Δ=15,8% и вытяжками соответственно µ=2,19 и µ=1,94, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 550×38 мм m=14-15 мм, а труб размером 550×42 мм m=15-16 мм, гильзы размером 660×вн.490×2860-3030 мм прокатывают в передельные трубы размером 550×46×4500-4900 мм с подачей m=16-17 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, ремонтируют при необходимости и повторно правят на шестивалковой машине с замером общей кривизны труб не более 4,0 мм, передельные трубы размером 550×38, 550×42 и 550×46 мм обтачивают и растачивают в товарные трубы размером соответственно530×17-20×5700-6000, 530×20-25×4900-5300 и 530×25-29×4500-4900 мм, механическую обработку - обточку и расточку - передельных труб размером 480×35, 480×40, 550×38, 550×42 и 550×46 мм начинают с более толстых стенок, а именно 465×20, 465×24, 530×20, 530×25 и 530×29 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, количество и значения которых определяют из выражения nS_jп=n₁S_Tmax+n₂S_Ti+n₃S_Тmin, где S_jп - толщина стенки передельных труб j-гo размера, мм; n - количество передельных труб j-гo размера, шт.; S_Tmax - максимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-гo размера, мм; S_Tmax - минимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-гo размера, мм; S_Тi - промежуточная толщина стенки товарных труб при механической обработке передельных труб j-гo размера, мм; n₁ -количество труб в заказе j-гo размера на максимальную толщину стенки, шт.; n₂ - количество труб в заказе j-гo размера на промежуточные толщины стенок, шт.; n₃ - количество труб в заказе j-гo размера на минимальную толщину стенки, шт., припуск под механическую обработку - обточку - передельных труб в товарные трубы определяют из выражения: Δ_об=кD₃, где D₃ - наружный диаметр передельной трубной заготовки, мм; к=(0,016-0,018) - коэффициент, большее значение которого относится к передельным трубам большего диаметра, а припуск под механическую обработку - расточку - передельных труб в товарные трубы определяют из выражения: Δ_рас=D/S·к_1, где D - наружный диаметр товарной трубы, мм; S - толщина стенки товарной трубы, мм; к₁=(0,38-0,41) - коэффициент, большие значения которого относятся к товарным трубам большего диаметра, мм.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб размером 465×15-24 и 530×17-29 мм из жаропрочной стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш для энергетического оборудования с суперсверхкритическими параметрами пара отличается тем, что слитки-заготовки размером 600×100×1750±50 мм садят в методическую печь в два ряда, равномерно нагревают до температуры 1190-1210°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 620×вн.290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру δ=3,3% и вытяжкой µ=1,13 на оправке диаметром 275 мм, которые с холодного или горячего посада нагревают в методической печи до температуры 1210-1220°С, прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2590-2740 мм с подъемом по диаметру δ=3,2% и вытяжкой µ=1,35 на оправке диаметром 425 мм, прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы размером 480×35×7400-8000 мм и 480×40×6400-6900 мм с обжатием по диаметру Δ=24,2% и вытяжками соответственно µ=3,47 и µ=3,07, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 480×35 мм m=15-16 мм, а при прокатке труб размером 480×40 мм m=16-17 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, ремонтируют при необходимости и повторно правят на шестивалковой машине с замером общей кривизны труб не более 5,0 мм, передельные трубы размером 480×35 и 480×40 мм разрезают на две трубы равной длины, обтачивают и растачивают в товарные трубы размером соответственно 465×15-20×3700-4000 и 465×20-24×3200-3450 мм, трубы подвергают УЗК и принимают по ТУ 14-3Р-55-2001 с допуском по диаметру ±0,8% и толщине стенки +15,0/-5,0%, слитки-заготовки размером 600×100×1750±50 мм нагревают в методической печи до температуры 1190-1210°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×вн.315×1940-2050 мм с подъемом по диаметру δ=5,0%, с вытяжкой µ=1,14 на оправке диаметром 300 мм, которые с холодного или горячего посада нагревают в методической печи до температуры 1210-1220°С, гильзы-заготовки прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 660×вн.515×3300-3500 и 660×вн.490×2860-3030 мм с подъемом по диаметру δ=4,8% и вытяжками µ=1,70 и µ=1,48 на оправках 500 и 475 мм, гильзы размером 660хвн.515×3300-3500 мм прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы размером 550×38×5700-6000 и 550×42×4900-5300 мм с обжатием по диаметру Δ=15,8% и вытяжками соответственно µ=2,19 и µ=1,94, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 550×38 мм m=14-15 мм, а труб размером 550×42 мм m=15-16 мм, гильзы размером 660×вн.490×2860-3030 мм прокатывают в передельные трубы размером 550×46×4500-4900 мм с подачей m=16-17 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, ремонтируют при необходимости и повторно правят на шестивалковой машине с замером общей кривизны труб не более 4,0 мм, передельные трубы размером 550×38, 550×42 и 550×46 мм, обтачивают и растачивают в товарные трубы размером соответственно 530×17-20×5700-6000, 530×20-25×4900-5300 и 530×25-29×4500-4900 мм, механическую обработку - обточку и расточку - передельных труб размером 480×35, 480×40, 550×38, 550×42 и 550×46 мм начинают с более толстых стенок, а именно 465×20, 465×24, 530×20, 530×25 и 530×29 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, количество и значения которых определяют из выражения nS_jп=n₁S_Tmax+n₂S_Ti+n₃S_Тmin, где S_jп - толщина стенки передельных труб j-го размера, мм; n - количество передельных труб j-го размера, шт.; S_Tmax - максимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-го размера, мм; S_Tmin - минимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-го размера, мм; S_Ti - промежуточная толщина стенки товарных труб при механической обработке передельных труб j-го размера, мм; n₁ - количество труб в заказе j-го размера на максимальную толщину стенки, шт.; n₂ - количество труб в заказе j-го размера на промежуточные толщины стенок, шт.; n₃ - количество труб в заказе j-го размера на минимальную толщину стенки, шт., припуск под механическую обработку - обточку - передельных труб в товарные трубы определяют из выражения: Δ_об=кD₃, где D₃ - наружный диаметр передельной трубной заготовки, мм; к=(0,016-0,018) - коэффициент, большее значение которого относится к передельным трубам большего диаметра, а припуск под механическую обработку - расточку передельных труб в товарные трубы определяют из выражения: Δ_рас=D/S*к₁, где D- наружный диаметр товарной трубы, мм; S - толщина стенки товарной трубы, мм; к₁=(0,38-0,41) - коэффициент, большие значения которого относятся к товарным трубам большего диаметра, 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 критерию "изобретательский уровень".

Предложенный способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб размером 465×15-24 и 530×17-29 мм из жаропрочной стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш для энергетического оборудования с суперсверхкритическими параметрами пара заключается в том, что слитки-заготовки размером 600×100×1750±50 мм садят в методическую печь в два ряда, равномерно нагревают до температуры 1190-1210°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 620×вн.290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру δ=3,3% и вытяжкой µ=1,13 на оправке диаметром 275 мм, которые с холодного или горячего посада нагревают в методической печи до температуры 1210-1220°С, прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2590-2740 мм с подъемом по диаметру δ=3,2% и вытяжкой µ=1,35 на оправке диаметром 425 мм, прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы размером 480×35×7400-8000 мм и 480×40×6400-6900 мм с обжатием по диаметру Δ=24,2% и вытяжками соответственно µ=3,47 и µ=3,07, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 480x35 мм m=15-16 мм, а при прокатке труб размером 480×40 мм m=16-17 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, ремонтируют при необходимости и повторно правят на шестивалковой машине с замером общей кривизны труб не более 5,0 мм, передельные трубы размером 480×35 и 480×40 мм разрезают на две трубы равной длины, обтачивают и растачивают в товарные трубы размером соответственно 465×15-20×3700-4000 и 465×20-24×3200-3450 мм, трубы подвергают УЗК и принимают по ТУ 14-3Р-55-2001 с допуском по диаметру ±0,8% и толщине стенки +15,0/-5,0%, слитки-заготовки размером 600×100×1750±50 мм нагревают в методической печи до температуры 1190-1210°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×вн.315×1940-2050 мм с подъемом по диаметру δ=5,0%, с вытяжкой µ=1,14 на оправке диаметром 300 мм, которые с холодного или горячего посада нагревают в методической печи до температуры 1210-1220°С, гильзы-заготовки прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 660×вн.515×300-3500 и 660×вн.490×2860-3030 мм с подъемом по диаметру δ=4,8% и вытяжками µ=1,70 и µ=1,48 на оправках 500 и 475 мм, гильзы размером 660×вн.515×3300-3500 мм прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы размером 550×38×5700-6000 и 550×42×4900-5300 мм с обжатием по диаметру Δ=15,8% и вытяжками соответственно µ=2,19 и µ=1,94, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 550×38 мм m=14-15 мм, а труб размером 550×42 мм m=15-16 мм, гильзы размером 660×вн.490×2860-3030 мм прокатывают в передельные трубы размером 550×46×4500-4900 мм с подачей m=16-17 мм, отрезают технологические отходы пилой горячей резки, правят на шестивалковой правильной машине, термообрабатывают, ремонтируют при необходимости и повторно правят на шестивалковой машине с замером общей кривизны труб не более 4,0 мм, передельные трубы размером 550×38, 550×42 и 550×46 мм, обтачивают и растачивают в товарные трубы размером соответственно 530×17-20×5700-6000, 530×20-25×4900-5300 и 530×25-29×4500-4900 мм, механическую обработку - обточку и расточку - передельных труб размером 480×35, 480×40, 550×38, 550×42 и 550×46 мм начинают с более толстых стенок, а именно 465×20, 465×24, 530×20, 530×25 и 530×29 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, количество и значения которых определяют из выражения nS_jп=n₁S_Tmax+n₂S_Ti+n₃S_Тmin, где S_jп - толщина стенки передельных труб j-го размера, мм; n - количество передельных труб j-го размера, шт.; S_Tmaх - максимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-го размера, мм; S_Tmin - минимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-го размера, мм; S_Тi - промежуточная толщина стенки товарных труб при механической обработке передельных труб j-го размера, мм; n₁ - количество труб в заказе j-го размера на максимальную толщину стенки, шт.; n₂ - количество труб в заказе j-го размера на промежуточные толщины стенок, шт.; n₃ - количество труб в заказе j-го размера на минимальную толщину стенки, шт., припуск под механическую обработку - обточку - передельных труб в товарные трубы определяют из выражения, Δ_об=кD₃, где D₃ - наружный диаметр передельной трубной заготовки, мм; к=(0,016-0,018) - коэффициент, большее значение которого относится к передельным трубам большего диаметра, а припуск под механическую обработку - расточку - передельных труб в товарные трубы определяют из выражения Δ_рас=D/S·к₁, где D - наружный диаметр товарной трубы, мм; S - толщина стенки товарной трубы, мм; к₁=(0,38-0,41) - коэффициент, большие значения которого относятся к товарным трубам большего диаметра, мм.

Прокатки передельных размером 480×38 и 550×38 мм из стали 10Х9К3В2МФБР-Ш производились на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами из слитков ЭШП размером 600×100×1750±50 мм. Механическая обработка передельных горячекатаных труб размером 480×38 и 550×38 мм в товарные трубы размером 465×18 и 530×20 мм производилась на участке обработки заготовок и труб специального назначения ОАО "ЧТПЗ". Данные по прокатке передельных труб размером 480×38 и 550×38 мм из стали 10Х9К3В2МФБР-Ш на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами и механической обработке - обточке и расточке - передельных труб размером 480×38 и 550×38 мм в товарные трубы размером 465×18 и 530×20 мм, результатам сдачи, механическим свойствам и геометрическим размерам труб приведены в таблицах 1 и 2. Из таблицы 1 видно, что в производство было задано 10 слитков-заготовок ЭШП размером 600×100×1750±50 поставки ОАО "Мечел". Пять слитков-заготовок ЭШП размером 600×100×1750±50 мм были прокатаны на ТПУ 8-16" в передельные трубы размером 480±38 мм, а пять слитков в передельные трубы размером 550×38 мм. Слитки для прокатки передельных труб были посажены в методическую печь и нагреты в соответствии с п.1 формулы изобретения до температуры 1190-1210°С. Пять слитков, общей массой 20,079 т, были прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 275 мм в гильзы-заготовки размером 620×вн.×290×1920-2030 мм с вытяжкой µ=1,13 и подъемом по диаметру δ=3,3% (в соответствии с п.1 формулы изобретения). Затем гильзы были охлаждены до температуры окружающей среды, осмотрены и повторно были нагреты с холодного посада до температуры 1210-1220°С, гильзы-заготовки были прошиты-раскатаны в гильзы размером 640×вн.440×2590-2750 мм на оправке диаметром 425 мм с вытяжкой µ=1,35 и подъемом по диаметру δ=3,2%, а затем гильзы были прокатаны на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 480×38×7500-8000 мм (в соответствии с п.1 формулы изобретения). Передельные горячекатаные трубы были термообработаны, выправлены (в соответствии с п.1 формулы изобретения) и отправлены на участок обработки поковок и труб специального назначения цеха №1. Передельные горячекатаные трубы размером 480×38 мм были порезаны на две трубы - крата равной длины, обточены и расточены в товарные трубы размером 465×18 мм (в соответствии с пп.3 и 4 формулы изобретения). Трубы разрезались на две равные части, т.к. существующее оборудование не позволяет производить механическую обработку труб длиннее 6000 мм. В результате было получено и принято в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 десять труб размером: 465×18×3500-3700 мм, общей массой 7,524 т. Средний расходный коэффициент металла по данной партии труб составил 2,496. Сравнения по данной прокатке не производили, т.к. трубы данного сортамента из стали 10Х9К3В2МФБР-Ш в России не производились ввиду отсутствия технологии и оборудования для их производства.

Одновременно в производство было задано 5 слитков ЭШП размером 600×100×1750±50 мм, общей массой 18,992 т, которые были нагреты до температуры 1190-1210°С, прошиты в гильзы размером 630×315×1970-2050 мм на оправке диаметром 300 мм с вытяжкой µ=1,14 с подъемом по диаметру δ=5,0%. Гильзы были охлаждены до температуры окружающей среды, осмотрены и повторно были нагреты с холодного посада до температуры 1210-1220°С, гильзы-заготовки были прошиты-раскатаны в гильзы размером 660×вн.515×3350-3490 мм на оправке диаметром 500 мм с вытяжкой µ=1,70 и подъемом по диаметру δ=4,8%, а затем гильзы были прокатаны на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 550×38×5800-6100 мм с коэффициентом вытяжки µ=2,19 и обжатием по диаметру Δ=15,8% (в соответствии с п.2 формулы изобретения). Трубы были обточены и расточены (в соответствии с пп.3 и 4 формулы изобретения) в товарные трубы размером 530×20 мм и приняты в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 - 28,5 м общей массой 7,509 т. Средний расходный коэффициент металла по труб данной партии составил 2,529. Сравнения по данной прокатке также не производили, т.к. трубы данного сортамента из стали 10Х9К3В2МФБР-Ш в России не производились.

В таблице 2 приведены данные по механическим свойствам металла и геометрические размеры труб. Из таблицы видно, что механические свойства металла и геометрические размеры труб, прокатанных из слитков ЭШП по предлагаемой технологии, выше, чем по ТУ 14-3Р-55-2001, что в свою очередь дает гарантированную возможность снизить плюсовое поле допуска по толщине стенки для труб размером 465×15-19 и 530×17-29 мм и установить допуск +15/-5.0 вместо существующего +25/-5,0%, а по диаметру ±0,8 вместо +1,25/-1,0%. А так как качество металла слитков ЭШП значительно лучше, то основной критерий котельных труб - длительная прочность - будет значительно выше. Образцы на длительную прочность отправлены на испытания в ОАО НПО "ЦНИИТМАШ".

Таким образом, использование предложенного способа позволит впервые в России осуществить производство бесшовных горячедеформированных механически обработанных котельных и паропроводных труб размером 465×15-19 и 530×17-29 мм из слитков-заготовок ЭШП размером 600×100×1750±50 мм из жаростойкой стали 10Х9К3В2МФБР-Ш для энергетического оборудования с суперсверхкритическими параметрами пара с механическими свойствами металла и геометрическими размерами, превышающими значения данных показателей, приведенных в ТУ 14-3Р-55-2001, что позволит значительно снизить энергозатраты за счет исключения нагрева слитков под ковку и ковку слитков в поковки, снизить нагрузки при прошивке слитков ЭШП с дифференцированными обжатиями по диаметру и производить качественные передельные трубы на ТПУ8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ" для последующего передела их в товарные механической обработкой - обточкой и расточкой - в соответствии с заказами потребителя.

Данные по прокатке передельных труб размером 480×35 и 550×38 мм из стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш на ПТУ 8-16" с пилигримовыми станами и механической обработке - обточке и расточке - их в товарные трубы размером 465×18 и 530×20 мм и сдаче их по ТУ 14-3Р-55-2001 представлены в таблице 1.

Данные по механическим свойствам металла труб размером 465×18 и 530×20 мм из стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш при комнатной температуре и геометрическим размерам представлены в таблице 2.

Изобретение относится к трубопрокатному производству. Слитки ЭШП обтачивают в слитки-заготовки размером 600×100×1750±50 мм, нагревают в методической печи до 1190-1210^оС и прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки. Гильзы-заготовки нагревают до 1210-1220^оС и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2590-2740 мм, которые прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы размерами 480×35×7400-8000 и 480×40×6400-6900 мм. После отрезки технологических отходов, правки, ремонта и разрезки передельных труб на две трубы равной длины их растачивают и обтачивают в товарные трубы размерами 465×15-20×3700-4000 и 465×20-24×3200-3450 мм соответственно. Обеспечивается повышение механических свойств, точности геометрических размеров и качества поверхности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб размером 465×15-24 из жаропрочной стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш для энергетического оборудования с суперсверхкритическими параметрами пара, включающий обточку слитков ЭШП в слитки-заготовки размером 600×100×1750±50 мм, посадку их в методическую печь в два ряда и равномерный нагрев до температуры 1190-1210°С, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 620×вн.290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру δ=3,3% и вытяжкой µ=1,13 на оправке диаметром 275 мм, нагрев гильз-заготовок с холодного или горячего посада в методической печи до температуры 1210-1220°С, прошивку-раскатку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2590-2740 мм с подъемом по диаметру δ=3,2% и вытяжкой µ=1,35 на оправке диаметром 425 мм, прокатку на пилигримовых станах в передельные трубы размером 480×35×7400-8000 мм и 480×40×6400-6900 мм с вытяжками соответственно µ=3,47 µ=3,07 и обжатием по диаметру Δ=24,2%, с подачами гильз в очаг деформации m=15-16 мм при прокатке труб размером 480×35 мм и m=16-17 мм при прокатке труб размером 480×40 мм, отрезку технологических отходов пилой горячей резки, правку на шестивалковой правильной машине, термообработку, ремонт при необходимости и повторную правку на шестивалковой машине с замером общей кривизны труб не более 5,0 мм, разрезку передельных труб на две трубы равной длины, расточку и обточку в товарные трубы размерами 465×15-20×3700-4000 мм и 465×20-24×3200-3450 мм соответственно, ультразвуковой контроль и приемку с допуском по диаметру ±0,8% и толщине стенки +15,0/-5,0%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расточку и обточку передельных труб размером 480×35 и 480×40 мм осуществляют вначале на товарные трубы с более толстыми стенками, а именно 465×20, 465×24 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку расточку и обточку производят на товарные трубы с более тонкими стенками, при этом количество передельных труб и значения толщин стенок определяют из выражения:
nS_jП=n₁S_Tmax+n₂S_Ti+n₃S_Tmin,
где S_jП - толщина стенки передельных труб j-гo размера, мм,
n - количество передельных труб j-гo размера, шт.,
S_Tmax - максимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при обточке и расточке передельных труб j-го размера, мм,
S_Tmin - минимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при обточке и расточке передельных труб j-го размера, мм,
S_Ti - промежуточная толщина стенки товарных труб при обточке и расточке передельных труб j-го размера, мм,
n₁ - количество труб в заказе j-го размера на максимальную толщину стенки, шт.,
n₂ - количество труб в заказе j-го размера на промежуточные толщины стенок, шт.,
n₃ - количество труб в заказе j-го размера на минимальную толщину стенки, шт.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что припуск под обточку передельных труб в товарные трубы определяют из выражения:
Δ_об=кD_з,
где D_з - наружный диаметр передельной трубной заготовки, мм,
к=(0,016-0,018) - коэффициент, большее значение которого относится к передельным трубам большего диаметра,
при этом припуск под расточку передельных труб в товарные трубы определяют из выражения:
Δ_рас.=D/Sк₁,
где D - наружный диаметр товарной трубы, мм,
S - толщина стенки товарной трубы, мм,
к₁=(0,38-0,41) - коэффициент, большие значения которого относятся к товарным трубам большего диаметра, мм.