СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 465×15-60 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 B21B19/04 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных труб размером 465×15-60 мм 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 465×26-60 мм и передельных труб размером 485×35, 485×38, 485×40, 485×42 мм для последующей механической обработки - расточки и обточки их в товарные трубы размером 465×15-25 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, 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 +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 ТУ14-3Р-55-2001, но из нее не производились.

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

где S_Г - толщина стенки гильзы, мм;

S_С - толщина стенки сверленого слитка ЭШП, мм;

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

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

В трубном производстве известен также способ производства котельных труб большого диаметра из слитков ЭШП (патент RU №2180874, Кл. 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%.

Недостатками данного способа являются 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. 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:

где Δ_i′эшп - значения величин посада по диаметру при прошивке в станах поперечно-винтовой прокатки слитков ЭШП i-той 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-той 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 из слитков ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш. В настоящее время заводами России, а именно ОАО «ЗМЗ» и ОАО «Мечел», освоено производство слитков ЭШП размером 430×1750±50, 470×1750±50, 490×1750±50, 565×1750±50 и 620×1750±50 мм. Для производства других диаметров нужны кристаллизаторы, производство которых требует больших инвестиций, да и нет целесообразности, т.к. геометрические размеры кристаллизаторов можно унифицировать.

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

Прокатка труб размером 465×15-25 мм на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами проблематична из-за низкой температуры стали 10Х9МФБ-Ш под деформацию 1180-1200°C. Для прокатки труб размером 465×15-25 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°C (при рекомендуемой не ниже 850°C в конце прокатки). Прокатка труб размером 465×15-25 мм и докатка пилигримовых головок из стали марки 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 стеки.

Задачей предложенного способа (изобретения) является освоение производства бесшовных труб диаметром 465 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара, с толщинами стенок всего размерного ряда ТУ 14-3Р-55-2001, т.е. от 15 до 60 мм, из слитков электрошлакового переплава размером 620×100×1750±50 мм стали марки 10Х9МФБ-Ш в условиях ОАО «ЧТПЗ», а именно производство товарных труб размером 465×26-60 мм и передельных труб размером 485×35, 485×38, 485×40 и 485×42 мм на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами и последующего передела передельных труб механической обработкой - расточкой и обточкой их в товарные трубы размером 465×15-25 мм с повышенными требованиями по геометрическим размерам и качеству поверхности.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных труб размером 465×15-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш, включающем выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку - обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×15-60 мм, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру и толщине стенки, трубы размером 465×15-25 мм производят из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1200°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 640×вн.290×1920-2030 мм на оправке диаметром 275 мм с вытяжкой µ=1,13 и подъемом по диаметру 3,1-3,3%, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1170-1190°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 660×вн.440×2530-2680 мм на оправке диаметром 425 мм с вытяжкой µ=1,32 и подъемом по диаметру 3,0-3,2%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 485×35×6700-7300, 485×38×6000-6500, 485×40×5800-6300 и 485×42×5700-6200 мм с вытяжками соответственно µ=3,84, µ=3,56, µ=3,40 и µ=3,25, обжатием по диаметру 26,5%, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 485×35-38 мм m=15-16 мм, а при прокатке труб размером 485×40-42 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, при этом передельные трубы размером 485×35×6700-7300, 485×38×6000-6500, 485×40×5800-6300 и 485×42×5700-6200 мм растачивают и обтачивают в товарные трубы размером соответственно 465×15-18×6700-7300, 465×18-21×6000-6500, 465×21-23×5800-6300 и 465×23-25×5700-6200 мм, а трубы диаметром 465 мм с толщинами стенок от 26 до 40 мм производят на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°C, слитки-заготовки прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру 1,6-1,7% на оправке 275 мм и вытяжкой µ=1,17, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1170-1190°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2530-2680-640×415×2480-2620 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправках соответственно 425 и 400 мм, с вытяжками µ=1,32 и µ=1,29, гильзы прокатывают на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×26×9500-10200-465×40×5800-6200 мм с вытяжками от µ=4,94 до µ=3,34, посадом по диаметру 27,3%, трубы диаметром 465 мм с толщинами стенок от 41 до 60 мм производят на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами из слитков-заготовок ЭШП размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1170-1190°C, слитки-заготовки ЭШП прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×вн.290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправке 275 мм и вытяжкой µ=1,17, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1160-1180°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×415×2480-2620-640×390×2280-2420 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправках соответственно 400 и 375 мм, с вытяжками µ=1,29 и µ=1,19, гильзы прокатывают на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×41×5600-6000-465×60×4600-4900 мм с вытяжками от µ=3,27 до µ=2,54 и посадом по диаметру 27,3%, производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок, термическую обработку труб, травление, правку, ремонт, ультразвуковой контроль, при этом трубы размером 465×15-25 мм производят с допуском по диаметру ±1,0% и по стенке +15/-5,0%, а труб размером 465×26-60 мм - с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и по стенке +20/-5,0%, прокатку товарных труб размером 465×26-60 мм прокатывают на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами производят с подачей гильз в очаг деформации m=18-25 мм, большие значения которой относятся к трубам с большими толщинами стенок, механическую обработку - расточку и обточку передельных труб размером 485×35, 485×38, 485×40 и 485×42 мм начинают с более толстых стенок, а именно 465×18, 465×21, 465×23 и 465×24 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, количество и значения которых определяют их выражения: nS_jП=n₁S_Тmax+n₂S_Тi+n₃-S_Тmin, где S_jП - толщина стенки передельных труб j-го размера, мм; n - количество передельных труб j-го размера, шт.; S_Тmax - максимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-го размера, мм; S_Тmin - 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.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства бесшовных труб размером 465×15-60 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 465×15-25 мм производят из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1200°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 640×вн.290×1920-2030 мм на оправке диаметром 275 мм с вытяжкой µ=1,13 и подъемом по диаметру 3,1-3,3%, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1170-1190°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 660×вн.440×2530-2680 мм на оправке диаметром 425 мм с вытяжкой µ=1,32 и подъемом по диаметру 3,0-3,2%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 485×35×6700-7300, 485×38×6000-6500, 485×40×5800-6300 и 485×42×5700-6200 мм с вытяжками соответственно µ=3,84, µ=3,56, µ=3,40 и µ=3,25, обжатием по диаметру 26,5%, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 485×35-38 мм m=15-16 мм, а при прокатке труб размером 485×40-42 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, при этом передельные трубы размером 485×35×6700-7300, 485×38×6000-6500, 485×40×5800-6300 и 485×42×5700-6200 мм растачивают и обтачивают в товарные трубы размером соответственно 465×15-18×6700-7300, 465×18-21×6000-6500, 465×21-23×5800-6300 и 465×23-25×5700-6200 мм, а трубы диаметром 465 мм с толщинами стенок от 26 до 40 мм производят на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°C, слитки-заготовки прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру 1,6-1,7% на оправке 275 мм и вытяжкой µ=1,17, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1170-1190°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2530-2680-640×415×2480-2620 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправках соответственно 425 и 400 мм, с вытяжками µ=1,32 и µ=1,29, гильзы прокатывают на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×26×9500-10200-465×40×5800-6200 мм с вытяжками от µ=4,94 до µ=3,34, посадом по диаметру 27,3%, трубы диаметром 465 мм с толщинами стенок от 41 до 60 мм производят на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами из слитков-заготовок ЭШП размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1170-1190°C, слитки-заготовки ЭШП прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×вн.290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправке 275 мм и вытяжкой µ=1,17, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1160-1180°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×415×2480-2620-640×390×2280-2420 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправках соответственно 400 и 375 мм, с вытяжками µ=1,29 и µ=1,19, гильзы прокатывают на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×41×5600-6000-465×60×4600-4900 мм с вытяжками от µ=3,27 до µ=2,54 и посадом по диаметру 27,3%, производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок, термическую обработку труб, травление, правку, ремонт, ультразвуковой контроль, при этом трубы размером 465×15-25 мм производят с допуском по диаметру ±1,0% и по стенке +15/-5,0%, а труб размером 465×26-60 мм - с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и по стенке +20/-5,0%, прокатку товарных труб размером 465×26-60 мм прокатывают на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами производят с подачей гильз в очаг деформации m=18-25 мм, большие значения которой относятся к трубам с большими толщинами стенок, механическую обработку - расточку и обточку передельных труб размером 485×35, 485×38, 485×40 и 485×42 мм начинают с более толстых стенок, а именно 465×18, 465×21, 465×23 и 465×24 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, количество и значения которых определяют их выражения:

где S_jП - толщина стенки передельных труб j-го размера, мм;

n - количество передельных труб j-го размера, шт.;

S_Тmax - максимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-го размера, мм;

S_Тmin - 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.

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».

Пример конкретного исполнения приведен при прокатке передельных размером 485×38 мм и товарных труб размером 465×35 мм из стали 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами из слитков ЭШП размером 620×100×1750±50 мм. Сравнительная прокатка не проводилась, т.к. трубы из данной марки стали и данных размеров в России не производились. Механическая обработка передельных горячекатаных труб размером 485×38 мм в товарные трубы размером 465×18-21 мм производилась на участке обработки заготовок и труб специального назначения ОАО «ЧТПЗ». Данные по прокатке передельных труб размером 485×38 мм и товарных труб размером 465×35 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами и механической обработки - расточки и обточки передельных труб размером 485×38 мм в товарные трубы размером 465×18-21 мм, и результатам сдачи приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что в производство было задано 10 слитков-заготовок ЭШП размером 620×100×1750±50 поставки ОАО «Мечел». Пять слитков-заготовок ЭШП размером 620×100×1750±50 мм были прокатаны на ТПУ 8-16′′ в передельные трубы размером 485×38 мм, а пять слитков в товарные трубы размером 465×35 мм. Слитки для прокатки передельных труб были посажены в методическую печь и нагреты до температуры 1180-1190°C. Слитки, общей массой 20,079 тонн, были прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 275 мм в гильзы-заготовки размером 640×вн.×290×1920-2030 мм с вытяжкой µ=1,13 и подъемом по диаметру δ=3,2%. Затем гильзы были охлаждены до температуры окружающей среды, осмотрены и повторно были нагреты с холодного посада до температуры 1180-1190°C, гильзы-заготовки были прошиты - раскатаны в гильзы размером 660×вн.440×2530-2680 мм на оправке диаметром 425 мм с вытяжкой µ=1,32 и подъемом по диаметру δ=3,1%, а затем гильзы были прокатаны на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 485×38×6000-6500 мм. Передельные горячекатаные трубы были термообработаны, выправлены и отправлены на участок обработки поковок и труб специального назначения цеха №1. Передельные горячекатаные трубы размером 485×38 мм были расточены и обточены в товарные трубы размером 465×19-21 мм (в соответствии с п.3 формулы изобретения). В результате было получено и принято в соответствии с ТУ 14.3Р.55.2001 пять труб размером: 465×19×6300, 465×21×6150, 465×21×6500, 465×21×6000 и 465×20×6150 мм общей массой 6,948 тонн. Средний расходный коэффициент металла по данной партии труб составил 2,890.

Одновременно в производство было задано 5 слитков ЭШП размером 620×100×1750±50 мм, общей массой 20,194 тонн, которые были нагреты до температуры 1190-1200°C, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×290×1990-2100 мм на оправке диаметром 275 мм с вытяжкой µ=1,17 с подъемом по диаметру δ=1,6%. Гильзы были охлаждены до температуры окружающей среды, осмотрены и повторно были нагреты с холодного посада до температуры 1180-1190°C, гильзы-заготовки были прошиты - раскатаны в гильзы размером 640×вн.415×2570-2710 мм на оправке диаметром 400 мм с вытяжкой µ=1,29 и подъемом по диаметру δ=1,6%, а затем гильзы были прокатаны на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами в товарные трубы размером 465×35×7900-8400 мм с коэффициентом вытяжки µ=3,86 и обжатием по диаметру Δ=27,3%. Трубы были приняты в соответствии с ТУ14-3Р-55-2001 - 40,8 м общей массой 15,137 тонн. Средний расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,334.

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 465×15-25 мм и установить допуск +15/-10% вместо существующего +20/-5,0%. А так как качество металла слитков ЭШП значительно лучше, то основной критерий котельных труб - длительная прочность будет значительно выше.

Таким образом, использование предложенного способа позволит впервые в России осуществить производство бесшовных труб размером 465×15-60 мм из слитков 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, 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 товарные и передельные трубы на ТПУ8-16′′ с пилигримовыми станами ОАО «ЧТПЗ» для последующего передела передельных труб в товарные механической обработкой - обточкой и расточкой в соответствии с заказами потребителя.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных труб размером 465×15-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш. Способ включает выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку - обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×15-60 мм, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру и толщине стенки. Обеспечивается производство бесшовных труб с механическими свойствами металла и геометрическими размерами, превышающими значения данных показателей, приведенных в ТУ 14-3Р-55-2001, снижение энергозатрат и нагрузок на привод стана поперечно-винтовой прокатки. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства бесшовных труб размером 465×15-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш, включающий выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку - обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×15-60 мм, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб с допуском по диаметру и толщине стенки, отличающийся тем, что трубы размером 465×15-25 мм производят из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1200°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 640×вн.290×1920-2030 мм на оправке диаметром 275 мм с вытяжкой µ=1,13 и подъемом по диаметру 3,1-3,3%, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1170-1190°C, гильзы-заготовки прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 660×вн.440×2530-2680 мм на оправке диаметром 425 мм с вытяжкой µ=1,32 и подъемом по диаметру 3,0-3,2%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 485×35×6700-7300, 485×38×6000-6500, 485×40×5800-6300 и 485×42×5700-6200 мм с вытяжками соответственно µ=3,84, µ=3,56, µ=3,40 и µ=3,25, обжатием по диаметру 26,5%, с подачами гильз в очаг деформации при прокатке труб размером 485×35-38 мм m=15-16 мм, а при прокатке труб размером 485×40-42 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 кривизы труб не более 5,0 мм, при этом прередельные трубы размером 485×35×6700-7300, 485×38×6000-6500, 485×40×5800-6300 и 485×42×5700-6200 мм растачивают и обтачивают в товарные трубы размером соответственно 465×15-18×6700-7300, 465×18-21×6000-6500, 465×21-23×5800-6300 и 465×23-25×5700-6200 мм, а трубы диаметром 465 мм с толщинами стенок от 26 до 40 мм производят на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами из слитков-заготовок электрошлакового переплава размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°C, слитки-заготовки прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру 1,6-1,7% на оправке 275 мм и вытяжкой µ=1,17, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1170-1190°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×вн.440×2530-2680-640×415×2480-2620 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправках соответственно 425 и 400 мм, с вытяжками µ=1,32 и µ=1,29, гильзы прокатывают на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×26×9500-10200-465×40×5800-6200 мм с вытяжками от µ=4,94 до µ=3,34, посадом по диаметру 27,3%, трубы диаметром 465 мм с толщинами стенок от 41 до 60 мм производят на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами из слитков-заготовок ЭШП размером 620×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1170-1190°C, слитки-заготовки ЭШП прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки размером 630×вн.290×1920-2030 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправке 275 мм и вытяжкой µ=1,17, гильзы-заготовки охлаждают, ремонтируют при необходимости, гильзы-заготовки с холодного посада повторно нагревают до температуры 1160-1180°C, гильзы-заготовки прошивают - раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 640×415×2480-2620-640×390×2280-2420 мм с подъемом по диаметру 1,5-1,7% на оправках соответственно 400 и 375 мм, с вытяжками µ=1,29 и µ=1,19, гильзы прокатывают на пилигримовых станах в товарные трубы размером 465×41×5600-6000-465×60×4600-4900 мм с вытяжками от µ=3,27 до µ=2,54 и посадом по диаметру 27,3%, производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - затравочных концов и пилигримовых головок, термическую обработку труб, травление, правку, ремонт, ультразвуковой контроль, при этом трубы размером 465×15-25 мм производят с допуском по диаметру ±1,0% и по стенке +15/-5,0%, а труб размером 465×26-60 мм - с допуском по диаметру +1,25/-1,0% и по стенке +20/-5,0%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку товарных труб размером 465×26-60 мм прокатывают на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами производят с подачей гильз в очаг деформации m=18-25 мм, большие значения которой относятся к трубам с большой толщиной стенок.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что механическую обработку - расточку и обточку передельных труб размером 485×35, 485×38, 485x40 и 485×42 мм начинают с более толстых стенок, а именно 465×18, 465×21, 465×23 и 465×24 мм, а при наличии дефектов или закрытии заказа на данную стенку механическую обработку производят на более тонкие стенки, количество и значения которых определяют их выражения:
nS_jП=n₁S_Тmax+n₂S_Тi+n₃S_Тmin,
где S_jП - толщина стенки передельных труб j-го размера, мм;
n - количество передельных труб j-го размера, шт.;
S_Тmax - максимальная толщина стенки товарных труб, которую можно получить при механической обработке передельных труб j-го размера, мм;
S_Тmin - 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.