СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 465×75 мм ДЛЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ, ПАРОПРОВОДОВ И КОЛЛЕКТОРОВ УСТАНОВОК С ВЫСОКИМИ И СВЕРХКРИТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ПАРА ИЗ СЛИТКОВ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА СТАЛИ МАРКИ 10Х9МФБ-Ш Российский патент 2014 года по МПК B21B21/00 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно, к способу производства бесшовных горячекатаных длинномерных котельных труб размером 465×75 мм на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш и может быть использовано на трубопрокатной установке 8-16″ с пилигримовыми станами при производстве товарных труб размером 465×75×6800-7000 мм из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 640×вн.320×3200±50 мм.

В практике трубопрокатного производства существует способ изготовления котельных труб большого и среднего диаметров из кованых заготовок сталей марок 20, 15ГС, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 10Х9МФБ, 12Х11В2МФ, 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 +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 стенке +20/-5%, повышенный расходный коэффициент металла при переделе слиток - поковка - заготовка - труба и, как следствие, высокая стоимость труб, а также то, что данная марка стали хотя и включена в ТУ 14-3Р-55-2001, но трубы из нее не производились, да и трубы размером 465×75 мм в ТУ вообще отсутствуют.

В трубном производстве известен способ изготовления газлифтных труб большого диаметра из слитков стали 09Г2С выплавки ЭШП и ВДП (патент RU №2119395, Кл. B21B 19/04), где деформацию слитков в прошивном стане ведут вдоль расположения кристаллов, задавая слитки в стан головной частью, и прошивают с посадом по диаметру на величину

D=2S_г(1-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. B21B 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 диаметром 630 мм прошить с посадом по диаметру 8-16% не представляется возможным.

Известен также способ производства бесшовных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава и непрерывно-литых заготовок (патент RU №2322314, Кл. B21B 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

k_i′эшпµΣ,

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

µ_iΣ=µ_пр.µ_п. - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке труб i-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-го 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 размером 465×75 мм из слитков ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш.

В трубном производстве известен также способ производства горячекатаных передельных и товарных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами (патент RU №2278750, Кл. B21B 21/00), включающий обточку слитков ЭШП и кованых заготовок, сверление центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку с последующей раскаткой в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы и прокатку гильз на пилигримовом стане в горячекатаные передельные или товарные трубы с относительно толстой стенкой, при этом первую прошивку слитков ЭШП и кованых заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки производят донным концом вперед, а вторую прошивку - раскатку усадочным концом вперед, прокатку труб на пилигримовом стане производят из гильз с отношением диаметра к толщине стенки D/S=6,5-8,0 с вытяжкой µ≤4,5.

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

В трубной промышленности известен также 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-гильз электрошлаковым переплавом, обточку и расточку их в полые заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений

Δ=K·D/S,

Δ₁=K₁·D/S,

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

L=K₂·D/S,

где K₂=15-20 - коэффициент для определения величины удаляемой донной части слитков-гильз, большие значения которого относятся к сталям с большим содержанием легирующих элементов.

Недостатком данного способа является то, что он направлен на технологию передела полых слитков ЭШП в полые слитки-заготовки для производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов и не решает технологические вопросы производства бесшовных длинномерных труб для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами из стали марки 10Х9МФБ-Ш размером 465×75 мм.

Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных горячедеформированных котельных толстостенных труб размером 465×75 мм на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами для трубопроводов тепловых угольных блоков с суперсверхкритическими параметрами пара, включающий выплавку передельных трубных заготовок в виде полых слитков стали марки 10Х9В2МФБР-Ш размером 620×вн.320×2000-3200 мм способом электрошлакового переплава, нагрев заготовок до температуры пластичности, прокатку гильз на пилигримовых станах с выведением пилигримовых головок на подкладные углеродистые кольца, удаление донной части слитков анодно-механической резкой на длину 100-110 мм, обтачку и расточку в заготовки размером 600×вн.340×2000-3200 мм, выполнение на донных концах полых заготовок конуса на длине 1=(0,4-0,5)D_з с торцевым притуплением h=(1,1-1,2)S_т, где D_з - наружный диаметр полой заготовки, мм; S_т - толщина стенки трубы, мм; h - торцевое притупление конуса, мм, прокатку полых заготовок на пилигримовом стане в трубы конусными концами вперед с вытяжкой µ=2,1-2,2 и редуцированием по внутреннему диаметру 6-8%, ведение процесса затравки на длине трубы, равной L_з=(10-12)L_отк с подачей заготовки в очаг деформации m=(0,6-0,7)m_уст, а докатку заднего конца полой заготовки - обкатку пилигримовой головки на длине полой заготовки, равной L_г=(1,2-1,5)D_з, с подачей m_г=(1,1-1,2)m_уст, где m_уст - величина подачи при установившемся процессе прокатки, мм; L_отк=(1150-1200) - длина пути отката подающего аппарата при прокатке труб в валках с калибром 472 мм и диаметром бочки 1045 мм; D_з - наружный диаметр полой заготовки, мм, а прокатку труб на пилигримовых станах на дорнах с конусностью 2-3 мм (патент RU №2386592, Кл. B21B 21/00, бюл. №11, 2010).

Недостатком данного способа является то, что он направлен на технологию передела полых слитков ЭШП в полые слитки-заготовки стали марки 10Х9В2МФБР-Ш и прокатки их в трубы размером 465×75 мм на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами и не решает технологических особенностей производства длинномерных труб размером 465×75 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш.

Котельные трубы диаметром 465 мм с разными толщинами стенок в России можно производить только на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами.

Трубы размером 465×75 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш отсутствуют в ТУ14-3Р-55-2001 и до настоящего времени в России и мире на ТПУ с пилигримовыми станами не производились. Для прокатки длинномерных труб размером 465×75 мм необходимы полые слитки-заготовки ЭШП размером 600×вн.200×2000-2100 или 600×вн.320×3100-3300 мм, из которых на стане поперечно-винтовой прокатки в процесс прошивки-раскатки получаем гильзы размером 620×вн.340×2280-2400 мм или полые слитки-заготовки ЭШП размером 600×вн.320×3100-3300 мм. Из полого слитка-заготовки ЭШП размером 600×вн.200×2000-2100 мм можно прокатать трубу размером 465×75×3850-4100 мм, а из полого слитка-заготовки ЭШП размером 600×вн.320×3100-3300 мм трубу размером 465×75×5300-5500 мм.

Задачей предложенного способа (изобретения) является освоение производства бесшовных длинномерных труб размером 465×75×6800-7000 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш в условиях ОАО «ЧТПЗ», а именно, производство товарных длинномерных труб размером 465×75 мм на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами, с техническими требованиями и геометрическими размерами в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 и снижение расходного коэффициента металла при переделе полый слиток-заготовка ЭШП - товарная труба размером 465×75 мм.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячекатаных длинномерных труб размером 465×75 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш, включающем выплавку полых слитков, механическую обработку - расточку и обточку их в полые слитки-заготовки, нагрев полых слитков-заготовок до температуры пластичности, прокатку полых слитков-заготовок на пилигримовых станах в товарные трубы с выведением пилигримовых головок на подкладные углеродистые кольца, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб, трубы размером 465×75 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 640×вн.320×3200±50 мм, при этом полые слитки-заготовки нагревают до температуры 1190-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 465×75×6800-7000 мм с вытяжкой µ=2,44, обжатием по диаметру 26,6%, с подачами слитков-заготовок в очаг деформации m=25-30 мм и обкаткой пилигримовых головок на свободном дорне диаметром 309/310 мм, разогретом до температуры 500-600°C, затем производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - переходных зон от труб к пилигримовым головкам и затравочных концов, правку на шестивалковой правильной машине, термообработку, травление, ремонт, при необходимости, повторную правку на шестивалковой правильной машине или штемпельном прессе, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенке +20/-5,0%, полые слитки-заготовки нагревают в методической печи по режиму: посад полых слитков-заготовок на колосники по центру печи в количестве 6-8 штук при температуре в третьей зоне 950-1000°C; выдержка полых слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,5-2,5 ч; кантовка первых двух полых слитков-заготовок с 22-го на 21-е окно; посад следующих 2 полых слитков-заготовок на колосники печи; нагрев полых слитков-заготовок со скоростью 2,1-2,2°C/мин в течение 5,5-6,0 до температуры 1190-1200°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 6-е окно через 20-23 мин на угол ≈210-225°; выдержка при температуре 1190-1200°C в течение 0,5-0,75 ч с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 мин на угол ≈210-225°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача полых слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1200°C, транспортировку нагретых полых слитков-заготовок производят в течение 1,5-1,75 мин, включающих время от выдачи их из печи до начала пилигримовой прокатки, с внутренней поверхности полых слитков-заготовок окалину удаляют на передаточной тележке продувкой сжатым воздухом или инертным газом, после удаления окалины во внутрь слитков-заготовок подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 1,5-2,0 кг, прокат первой трубы из стали 10Х9МФБ-Ш размером 465×75 мм производят на разогретом дорне до температуры 500-600°C путем прокатки двух настроечных гильз данного размера, прошитых из бракованных слитков углеродистой стали и нагретых во второй печи до температуры 1280-1300°C, а прокат последующих труб на разогретом дорне по технологии: извлечение дорна из трубы; захват дорна клещами передаточной тележки; погружение дорна в ванну со смазкой продолжительностью 10-15 секунд; извлечение дорна из ванны со смазкой; поворот - кантовка дорна на передаточной решетке на 180±20°; погружение дорна в ванну со смазкой продолжительностью 10-15 секунд; извлечение дорна из ванны со смазкой и установка его в дорновую головку подающего аппарата; введение дорна в полый слиток-заготовку; прокатка слитка-заготовки с оставлением недоката слитка-заготовки длиной 150-200 мм; извлечение дорна из слитка-заготовки - трубы на длину 1,5-2,0 м; обкатка пилигримовой головки на свободном дорне; извлечение дорна из трубы, охлаждение и смазка по приведенной выше технологии в течение вспомогательного времени, состоящего из выдачи полого слитка-заготовки из печи, продувки, смазки и транспортировки к пилигримовому стану, прокатку труб производят в валках толстостенной калибровки с калибром 472 мм со скорость вращения валков 34-36 об/мин по технологии: затравка полых слитков-заготовок за 12-15 ударов - подач с постепенным увеличением подач m слитков-заготовок в очаг деформации от 0 до 25-30 мм; установившийся процесс прокатки с подачами полых слитков-заготовок в очаг деформации m=25-30 мм; извлечение дорна из слитков-заготовок - труб на длину 1,5-2,0 м; обкатка пилигримовых головок на свободном дорне со снижением величины подач m с 25-30 до 5-10 мм; извлечение дорна из прокатанной трубы.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства бесшовных горячекатаных длинномерных труб размером 465×75 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш отличается тем, что трубы размером 465×75 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 640×вн.320×3200±50 мм, при этом полые слитки-заготовки нагревают до температуры 1190-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 465×75×6800-7000 мм с вытяжкой µ=2,44, обжатием по диаметру 26,6%, с подачами слитков-заготовок в очаг деформации m=25-30 мм и обкаткой пилигримовых головок на свободном дорне диаметром 309/310 мм, разогретом до температуры 500-600°C, затем производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - переходных зон от труб к пилигримовым головкам и затравочных концов, правку на шестивалковой правильной машине, термообработку, травление, ремонт, при необходимости, повторную правку на шестивалковой правильной машине или штемпельном прессе, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенке +20/-5,0%, полые слитки-заготовки нагревают в методической печи по режиму: посад полых слитков-заготовок на колосники по центру печи в количестве 6-8 штук при температуре в третьей зоне 950-1000°C; выдержка полых слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,5-2,5 ч; кантовка первых двух полых слитков-заготовок с 22-го на 21-е окно; посад следующих 2 полых слитков-заготовок на колосники печи; нагрев полых слитков-заготовок со скоростью 2,1-2,2°C/мин в течение 5,5-6,0 ч до температуры 1190-1200°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 6-е окно через 20-23 мин на угол ≈210-225°; выдержка при температуре 1190-1200°C в течение 0,5-0,75 ч с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 мин на угол ≈210-225°; кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача полых слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1200°C, транспортировку нагретых полых слитков-заготовок производят в течение 1,5-1,75 мин, включающих время от выдачи их из печи до начала пилигримовой прокатки, с внутренней поверхности полых слитков-заготовок окалину удаляют на передаточной тележке продувкой сжатым воздухом или инертным газом, после удаления окалины во внутрь слитков-заготовок подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 1,5-2,0 кг, прокат первой трубы из стали 10Х9МФБ-Ш размером 465×75 мм производят на разогретом дорне до температуры 500-600°C путем прокатки двух настроечных гильз данного размера, прошитых из бракованных слитков углеродистой стали и нагретых во второй печи до температуры 1280-1300°C, а прокат последующих труб на разогретом дорне по технологии: извлечение дорна из трубы; захват дорна клещами передаточной тележки; погружение дорна в ванну со смазкой продолжительностью 10-15 с; извлечение дорна из ванны со смазкой; поворот - кантовка дорна на передаточной решетке на 180±20°; погружение дорна в ванну со смазкой продолжительностью 10-15 с; извлечение дорна из ванны со смазкой и установка его в дорновую головку подающего аппарата; введение дорна в полый слиток-заготовку; прокатка слитка-заготовки с оставлением недоката слитка-заготовки длиной 150-200 мм; извлечение дорна из слитка-заготовки - трубы на длину 1,5-2,0 м; обкатка пилигримовой головки на свободном дорне; извлечение дорна из трубы, охлаждение и смазка по приведенной выше технологии в течение вспомогательного времени, состоящего из выдачи полого слитка-заготовки из печи, продувки, смазки и транспортировки к пилигримовому стану, прокатку труб производят в валках толстостенной калибровки с калибром 472 мм со скорость вращения валков 34-36 об/мин по технологии: затравка полых слитков-заготовок за 12-15 ударов - подач с постепенным увеличением подач m слитков-заготовок в очаг деформации от 0 до 25-30 мм; установившийся процесс прокатки с подачами полых слитков-заготовок в очаг деформации m=25-30 мм; извлечение дорна из слитков-заготовок-труб на длину 1,5-2,0 м; обкатка пилигримовых головок на свободном дорне со снижением величины подач m с 25-30 до 5-10 мм; извлечение дорна из прокатанной трубы. 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».

Прокатку товарных труб размером 465×75 из стали марки 10Х9МФБ-Ш производили на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП размером 600×вн.200×2000-2100 мм и 600×вн.320×3150-3250 мм (существующая технология) и полых слитков-заготовок размером 640×вн.320×3200±50 мм (предлагаемая технология). По существующей технологии в производство было задано три полых слитка-заготовки размером 600×вн.200×2000-2100 мм, которые были нагреты до температуры 1180-1190°C, прошиты - раскатаны в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 325 мм в гильзы размером 620×340×2280-2400 мм с подъемом по диаметру δ=3,3% и вытяжкой µ=1,14. Гильзы были прокатаны на пилигримовом стане с вытяжкой µ=2,18 и обжатием по диаметру Δ=24,2% в горячекатаные трубы размером 465×75×4100-4300 мм. По данной технологии задано в производство три полых слитка-заготовки общей массой 12,128 т. Сданы три трубы размером 465×75×3850-4200 мм общей массой 9,147 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,326. По существующей технологии в производство также были заданы три полых слитка-заготовки размером 600×вн.320×3150-3250 мм общей массой 15,257 тонн, которые были нагреты до температуры 1180-1190°C и покатаны на пилигримовом стане в товарные трубы размером 465×75×5550-5750 мм с обжатием по диаметру Δ=21,7% и коэффициентом вытяжки µ=2,05. В соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 было принято 16,2 м труб общей массой 12,4 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,230.

По предлагаемой технологии в производство были заданы три полых слитка-заготовки, размером 640×вн.320×3200±50 мм, которые были нагреты до температуры 1190-1200°C и прокатаны на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные длинномерные трубы размером 465×75×6800-7000 мм с вытяжкой µ=2,44, обжатием по диаметру 26,6%, с подачами слитков-заготовок в очаг деформации m=27,8-28,5 мм и обкаткой пилигримовых головок на свободном дорне диаметром 309/310 мм, разогретом до температуры 500-600°C (п.1 формулы изобретения). Полые слитки-заготовки нагревались в печи, продувались сжатым воздухом, во внутрь полых слитков-заготовок подавалась смазка, транспортировались к пилигримовому стану и прокатывались в товарные трубы, в соответствии с пп.2-6 формулы изобретения. В производство было задано три полых слитка-заготовки общей массой 18,173 т, сдано в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 - 20,1 м труб размером 465×75 мм общей массой 15,385 т. Расходный коэффициент металла составил 1,181.

Данные по технологическим параметрам производства котельных труб размером 465×75 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш по ТУ 14-3Р-55-2001 по существующей и предлагаемой технологиям приведены в табл. 1.

Таким образом, использование предложенного способа позволит впервые в России осуществить производство бесшовных длинномерных труб размером 465×75 мм на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами из полых слитков-заготовок ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара с механическими свойствами металла и геометрическими размерами, соответствующими ТУ 14-3Р-55-2001, что позволит исключить из технологического процесса прошивку - раскатку полых слитков-заготовок ЭШП в стане поперечно-винтовой прокатки, увеличить длину труб на 24,1%, снизить количество монтажных стыков на паропроводах и коллекторах, снизить расходный коэффициент металла ≈ на 50 кг на каждой тонне труб, а следовательно, снизить стоимость котельных труб размером 475×75 мм из стали 10Х9МФБ-Ш.

Таблица 1 Данные по технологическим параметрам производства котельных труб размером 465×75 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш по ТУ 14-3Р-55-2001 по существующей и предлагаемой технологиям Вид технол. Вид заготов. Размер слитков-заготовок (мм) Колич. загот. (шт.) Масса полых слитков-заготов. (кг) Технология передела полых слитков-заготовок в товарные трубы Длина труб на сдаче (мм) Масса сданных труб (кг) Расход. коэфф. металла Технология раскатки полых слитков-заготовок в гильзы Технология прокатки гильз и полых слитков-заготовок в горячекатаные трубы Размер гильз (мм) Диаметр оправки (мм) Коэфф. вытяжки (µ) Размер г/к труб (мм) Обжатие по диам. (%) Коэфф. вытяжки (µ) Средняя величина подачи (m) Существ. Полый слиток-заготовка 600×вн.200×2100 1 4141 620×вн.340×2400 325 µ=1,14 465×75×4300 24,2 2,18 He лимитир. 4100 3138 1,320 600×вн.200×2000 1 3944 620×вн.340×2280 465×75×4100 3850 2947 1,338 600×вн.200×2050 1 4043 620×вн.340×2340 465×75×4200 4000 3062 1,320 Итого: 3 12128 - - - - - - - - 9147 1,326 Полый слиток-заготовка 600×вн.320×3200 1 5080 - - - 465×75×5600 21,7 2,05 He лимитир. 5400 4133 1,229 600×вн.320×3150 1 4999 - - - 465×75×5550 5300 4057 1,232 600×вн.320×3250 1 5178 - - - 465×75×5750 5500 4210 1,230 Итого: 3 15257 - - - - - - - - 12400 1,230 Предлаг. Полый слиток-заготовка 640×вн.320×3200 1 6058 - - - 465×75×6900 26,6 2,44 28,5 6700 5128 1,181 640×вн.320×3250 1 6152 - - - 465×75×7000 28,0 6800 5205 1,182 640×вн.320×3150 1 5963 - - - 465×75×6800 27,8 6600 5052 1,180 Итого: 3 18173 - - - - - - - - 15385 1,181

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно, к способу производства бесшовных горячекатаных длинномерных котельных труб размером 465×75 мм на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш. Способ включает выплавку полых слитков, механическую обработку - расточку и обточку их в полые слитки-заготовки, нагрев полых слитков-заготовок до температуры пластичности, прокатку полых слитков-заготовок на пилигримовых станах в товарные трубы с выведением пилигримовых головок на подкладные углеродистые кольца, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб. Обеспечивается увеличение длин труб размером 465×75 мм на 24,1%, снижение энергозатрат, за счет исключения из технологического процесса прошивки - раскатки полых слитков-заготовок в гильзы, снижение количества монтажных стыков на паропроводах и коллекторах установок и расходного коэффициента металла при переделе полый слиток-заготовка ЭШП - товарная труба. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства бесшовных горячекатаных длинномерных труб размером 465×75 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш, включающий выплавку полых слитков, механическую обработку - расточку и обточку их в полые слитки-заготовки, нагрев полых слитков-заготовок до температуры пластичности, прокатку полых слитков-заготовок на пилигримовых станах в товарные трубы с выведением пилигримовых головок на подкладные углеродистые кольца, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб, отличающийся тем, что трубы размером 465×75 мм производят из полых слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 640×вн.320×3200±50 мм, при этом полые слитки-заготовки нагревают до температуры 1190-1200°C и прокатывают на ТПУ 8-16″ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 465×75×6800-7000 мм с вытяжкой µ=2,44, обжатием по диаметру 26,6%, с подачами слитков-заготовок в очаг деформации m=25-30 мм и обкаткой пилигримовых головок на свободном дорне диаметром 309/310 мм, разогретом до температуры 500-600°C, затем производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - переходных зон от труб к пилигримовым головкам и затравочных концов, правку на шестивалковой правильной машине, термообработку, травление, ремонт, при необходимости, повторную правку на шестивалковой правильной машине или штемпельном прессе, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и толщине стенке +20/-5,0%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые слитки-заготовки нагревают в методической печи по режиму:
- посад полых слитков-заготовок на колосники по центру печи в количестве 6-8 штук при температуре в третьей зоне 950-1000°C;
- выдержка полых слитков-заготовок на колосниках без кантовки в течение 1,5-2,5 ч;
- кантовка первых двух полых слитков-заготовок с 22-го на 21-е окно;
- посад следующих 2 полых слитков-заготовок на колосники печи;
- нагрев полых слитков-заготовок со скоростью 2,1-2,2°C/мин в течение 5,5-6,0 ч до температуры 1190-1200°C с равномерной кантовкой слитков-заготовок по подине печи с 22-го по 6-е окно через 20-23 мин на угол =210-225°;
- выдержка при температуре 1190-1200°C в течение 0,5-0,75 ч с равномерной кантовкой с 6-го на 4-е окно через 15-20 мин на угол =210-225°;
- кантовка с 4-го окна на яму печи и выдача полых слитков-заготовок из печи с температурой центра 1190-1200°C.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что транспортировку нагретых полых слитков-заготовок производят в течение 1,5-1,75 мин, включающих время от выдачи их из печи до начала пилигримовой прокатки.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что с внутренней поверхности полых слитков-заготовок окалину удаляют на передаточной тележке продувкой сжатым воздухом или инертным газом, после удаления окалины во внутрь слитков-заготовок подают смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 1,5-2,0 кг.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокат первой трубы из стали 10Х9МФБ-Ш размером 465×75 мм производят на разогретом дорне до температуры 500-600°C путем прокатки двух настроечных гильз данного размера, прошитых из бракованных слитков углеродистой стали и нагретых во второй печи до температуры 1280-1300°C, а прокат последующих труб на разогретом дорне по технологии:
- извлечение дорна из трубы;
- захват дорна клещами передаточной тележки;
- погружение дорна в ванну со смазкой продолжительностью 10-15 с;
- извлечение дорна из ванны со смазкой;
- поворот - кантовка дорна на передаточной решетке на 180±20°;
- погружение дорна в ванну со смазкой продолжительностью 10-15 с;
- извлечение дорна из ванны со смазкой и установка его в дорновую головку подающего аппарата;
- введение дорна в полый слиток-заготовку;
- прокатка слитка-заготовки с оставлением недоката слитка-заготовки длиной 150-200 мм;
- извлечение дорна из слитка-заготовки - трубы на длину 1,5-2,0 м;
- обкатка пилигримовой головки на свободном дорне;
- извлечение дорна из трубы, охлаждение и смазка по приведенной выше технологии в течение вспомогательного времени, состоящего из выдачи полого слитка-заготовки из печи, продувки, смазки и транспортировки к пилигимовому стану.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб производят в валках толстостенной калибровки с калибром 472 мм со скорость вращения валков 34-36 об/мин по технологии:
- затравка полых слитков-заготовок за 12-15 ударов - подач с постепенным увеличением подач m слитков-заготовок в очаг деформации от 0 до 25-30 мм;
- установившийся процесс прокатки с подачами полых слитков-заготовок в очаг деформации m=25-30 мм;
- извлечение дорна из слитков-заготовок-труб на длину 1,5-2,0 м;
- обкатка пилигримовых головок на свободном дорне со снижением величины подач m с 25-30 до 5-10 мм;
- извлечение дорна из прокатанной трубы.