СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 219×8-50 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 произволегва бесшовных труб размером 219×8-50 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 трубопрокатных установках с пилигримовыми станами при производстве передельных труб для последующего переката их в товарные трубы размером 219×8-50 мм на станах ХПТ 250.

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, 12Х18Н121 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%, прокатку гильз на средних пилигримовых установках или автоматических станах в трубы диаметром 219 мм с толщинами стенок от 8 до 50 мм с допуском по диаметру ±1,0% и по толщине стенки +20/-5,0% (ТУ 14-1-2560-7S "Заготовка трубная кованая для котельных труб", ТУ 14-3-460-2Q03 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 трубы до последнего момента 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

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 прошить с посадом по диаметру 8-16% не представляется возможным, да и данная установка не предназначена для прокатки труб диаметром 219 мм.

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

Δ_i'эшп =k_i'эшпµΣ,

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

µ,Σ=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 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.

В России отсутствует ТПУ 350 с автоматическим станом, а ТПУ 220 ОАО "ПНТЗ" с автоматическим станом предназначена для производства труб диаметром 219 мм с максимальной толщиной стенки 7,0 мм из катаной заготовки диаметром 220-230 мм.

Прокатка труб размером 219x8-15 мм на средних трубопрокатных установках с пилигримовыми станами проблематична из-за низкой температуры стали 10Х9МФБ-Ш под деформацию 1180-1200°C. Из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм на пилигримовом стане получают трубу 219×8 мм длиной от 40 до 42 метров. Время прокатки такой трубы составляет более 5,0 минут. За данный промежуток времени гильза-труба остывает ниже 800°C (при рекомендуемой не ниже 850°C в конце прокатки). Прокатка труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с допуском по толщине стенки +20/-5% приводит к дополнительному расходу металла.

Задачей предложенного способа (изобретения) является освоение производства бесшовных труб размером 219×8-50 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава размером 430×100×1750±50 мм стали марки 10Х9МФБ-Ш вместо кованой заготовки в условиях ОАО “ЧТПЗ”, а именно производство передельных труб размером 273×18, 273×21, 273×24, 345×22-54 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами и последующего передела (переката) их на станах ХПТ 250 в товарные трубы размером 219×8-50 мм с повышенными требованиями по механическим свойствам, геометрическим размерам и качеству поверхности труб, снижение расхода металла при переделе слиток ЭШП - котельная труба за счет снижения плюсового допуска по толщине стенки и повышения механических свойств металла труб, за счет дробности деформации при прокатке на ТПУ с пилигримовыми станами и прокатке (перекатке) передельных труб на станах ХПТ.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных труб размером 219×8-50 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 с последующей обточкой и сверлением центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку их в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы с деформацией металла вдоль расположения кристаллов путем задачи слитков в стан головной частью и с посадом по диаметру, равным 8-16%, прокатку гильз на средних пилигримовых установках или автоматических станах, калибровку, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку труб, трубы размером 219×8-15 мм производят из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460×вн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×18×12300-13300, 273×21×10500-11000 и 273×24×9200-9900 мм с вытяжками соответственно µ=7,7, µ=6,42 и µ=5,91 и обжатием по диаметру 6=40,7%, а затем перекатывают на стане ХПТ 250 в передельные трубы размером 245×13×18400×19900, 245×16×15000-16200 и 245×19×12500-13500 мм с вытяжками соответственно (µ=1,52, µ=1,5 и µ=1,39), трубы разрезают на трубы-краты равной длины, трубы размером 245×13×9200-9950 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 219×8×16100-17500, 219×9×14400-15600 и 219×10×13000×14000 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками, 15600 и 219×10×13000×14000 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками соответственно µ=1,79, µ=1,6 и µ=1,44, трубы размером 245×16×7500-8100 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×11×11700-12600, 219×12×10700-11600 и 219×13×9900-10800 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками µ=1,60, µ=1,48 и µ=1,37, передельные трубы размером 245×19×6250-6750 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×14×9000-9800 и 219×15×8500-9100 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками µ=1,50 и µ=1,40, а трубы размером 219×16-50 мм производят из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 420×вн.230×2350-2500, 420×вн.215×2240-2370, 420×вн.190×2070-2200 и 420×вн.175×1950-2070 мм на оправках диаметром 215, 200, 175 и 160 мм с вытяжками соответственно µ=1,39, µ=1,32, µ=1,22, µ=1,15 и посадом по диаметру 2,2-2,4%, гильзы размером 420×вн.230×2350-2500 и 420×вн.215×2240-2370 мм прокатывают на пилигримовом стане в передельные трубы размером 245×22×11800-12700 - 245×30×8800-9400, гильзы размером 420×вн.215×2240-2370 и 420×вн.190×2070-2200 мм в передельные трубы размером 245×30×8800-9400 - 245×38×7200-7800, а гильзы размером 420×вн.190×2070-2200 и 420×вн.175×1950-2070 в передельные трубы 245×42×6400-6900 - 245×54×6000-6500 мм с вытяжками от µ=6,29 до µ=3,62 и обжатием по диаметру 41,7%, из которых на стане ХПТ 250 прокатывают товарные трубы размером от 219×16×17200-18600 до 219×50×7000-7500 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками от µ=1,51 до µ=1,22, значения которых зависят от геометрических размеров передельных и товарных труб, трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят, подвергают ультразвуковому контролю и принимают на соответствие ТУ 14-ЗР-55-2001 с допуском по диаметру ±1,0% и толщине стенки +15/-5,0%, слитки ЭШП размером 430×100×1750±50 мм садят на колосники методических печей партиями по 8-10 штук с интервалом 0,75-1,0 часа по два слитка в ряд при температуре III-й зоны печи 800-850°C и выдерживают без кантовки в течение 0,75-1,0 часа, затем нагревают до температуры пластичности 1180-1190°C со скоростью 1,8-1,9°C в минуту с равномерной кантовкой их через 20-22 минуты на угол 270°, выдерживают при температуре пластичности в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой через 8-12 минут с 4-го окна на яму печи, передельные трубы размером 245×22-54 мм прокатывают с подачей гильзы в очаг деформации, значение которой определяют из выражения $$m_j=m_{22}+\frac{m_{22}}{{\mu }_j}$$ , где m₂₂ - величина подачи гильзы в очаг деформации при прокатке труб размером 245×22 мм из гильз размером 420×вн.230×2350-2500 мм в валках с калибром 250 мм и равная 20-22 мм; µ_j - величина вытяжки при прокатке труб диаметром 245 мм с j-ой толщиной стенки.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства бесшовных труб размером 219×8-50 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 219×8-15 мм производят из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460×вн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×18×12300-13300, 273×21×10500-11000 и 273×24×9200-9900 мм с вытяжками соответственно µ=7,7, µ=6,42 и µ=5,91 и обжатием по диаметру δ=40,7%, а затем перекатывают на стане ХПТ 250 в передельные трубы размером 245×13×18400×19900, 245×16×15000-16200 и 245×19×12500-13500 мм с вытяжками соответственно µ=1,52, µ=1,5 и µ=1,39, трубы разрезают на трубы-краты равной длины, трубы размером 245×13×9200-9950 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 219×8×16100-17500, 219×9×14400-15600 и 219×10×13000-14000 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками соответственно µ=1,79, µ=1,6 и µ=1,44, трубы размером 245×16×7500-8100 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×11×11700-12600, 219×12×10700-11600 и 219×13×9900-10800 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками µ=1,60, µ=1,48 и µ=1,37, передельные трубы размером 245×19×6250-6750 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×14×9000-9800 и 219×15×8500-9100 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками µ=1,50 и µ=1,40, а трубы размером 219×16-50 мм производят из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 420×вн.230×2350-2500, 420×вн.215×2240-2370, 420×вн.190×2070-2200 и 420×вн.175×1950-2070 мм на оправках диаметром 215, 200, 175 и 160 мм с вытяжками соответственно µ=1,39, µ=1,32, µ=1,22, µ=1,15 и посадом по диаметру 2,2-2,4%, гильзы размером 420×вн.230×2350-2500 и 420×вн.215×2240-2370 мм прокатывают на пилигримовом стане в передельные трубы размером 245×22×11800-12700 - 245×30×8800-9400, гильзы размером 420×вн.215×2240-2370 и 420×вн.190×2070-2200 мм в передельные трубы размером 245×30×8800-9400 - 245×38×7200-7800, а гильзы размером 420×вн.190×2070-2200 и 420×вн.175×1950-2070 в передельные трубы 245×42×6400-6900 - 245×54×6000-6500 мм с вытяжками от µ=6,29 до µ=3,62 и обжатием по диаметру 41,7%, из которых на стане ХПТ 250 прокатывают товарные трубы размером от 219×16×17200-18600 до 219×50×7000-7500 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками от µ=1,51 до µ=1,22, значения которых зависят от геометрических размеров передельных и товарных труб, трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят, подвергают ультразвуковому контролю и принимают на соответствие ТУ 14-ЗР-55-2001 с допуском по диаметру ±1,0% и толщине стенки +15/-5,0%, слитки ЭШП размером 430×100×1750±50 мм садят на колосники методических печей партиями по 8-10 штук с интервалом 0,75-1,0 часа по два слитка в ряд при температуре III-й зоны печи 800-850°C и выдерживают без кантовки в течение 0,75-1,0 часа, затем нагревают до температуры пластичности 1180-1190°С со скоростью 1,8-1,9°C в минуту с равномерной кантовкой их через 20-22 минуты на угол 270°, выдерживают при температуре пластичности в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой через 8-12 минут с 4-го окна на яму печи, передельные трубы размером 273×18-24 мм прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами из гильз размером 460×вн.265×2060-2180 мм с подачей в очаг деформации 16-18 мм, а передельные трубы размером 245×22-54 мм прокатывают с подачей гильзы в очаг деформации, значение которой определяют из выражения $$m_j=m_{22}+\frac{m_{22}}{{\mu }_j}$$ , где m₂₂ - величина подачи гильзы в очаг деформации при прокатке труб размером 245×22 мм из гильз размером 420×вн.230×2350-2500 мм в валках с калибром 250 мм и равная 20-22 мм; µ_j - величина вытяжки при прокатке труб диаметром 245 мм с j-ой толщиной стенки. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию “изобретательский уровень”.

Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что соответствует патентоспособности “изобретательский уровень”.

Предложенный способ производства бесшовных труб размером 219×8-50 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш заключается в том, что трубы размером 219×8-15 мм производят из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460×вн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×18×12300-13300, 273×21×10500-11000 и 273×24×9200-9900 мм с вытяжками соответственно µ=7,7, µ=6,42 и µ=5,91 и обжатием по диаметру 40,7%, а затем перекатывают на стане ХПТ 250 в передельные трубы размером 245×13×18400×19900, 245×16×5000-16200 и 245×19×12500-13500 мм с вытяжками соответственно µ=1,52, µ=1,5 и µ=1,39, трубы разрезают на трубы-краты равной длины, трубы размером 245×13×9200-9950 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 219×8×16100-17500, 219×9×14400-15600 и 219×10×13000×14000 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками соответственно µ=1,79, µ=1,6 и µ=1,44, трубы размером 245×16×7500-8100 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×11×11700-12600, 219×12×10700-11600 и 219×13×9900-10800 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками µ=1,60, µ=1,48 и µ=1,37, передельные трубы размером 245×19×6250-6750 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×14×9000-9800 и 219×15×8500-9100 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками µ=1,50 и µ=1,40, а трубы размером 219×16-50 мм производят из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1180°C, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 420×вн.230×2350-2500, 420×вн.215×2240-2370, 420×вн.190×2070-2200 и 420×вн.175×1950-2070 мм на оправках диаметром 215, 200, 175 и 160 мм с вытяжками соответственно µ=1,39, µ=1,32, µ=1,22, µ=1,15 и посадом по диаметру 2,2-2,4%, гильзы размером 420×вн.230×2350-2500 и 420×вн.215×2240-2370 мм прокатывают на пилигримовом стане в передельные трубы размером 245×22×11800-12700 - 245×30×8800-9400, гильзы размером 420×вн.215×2240-2370 и 420×вн.190×2070-2200 мм в передельные трубы размером 245×30×8800-9400 - 245×38×7200-7800, а гильзы размером 420×вн.190×2070-2200 и 420×вн.175×1950-2070 в передельные трубы 245×42×6400-6900 - 245×54×6000-6500 мм с вытяжками от µ=6,29 до µ=3,62 и обжатием по диаметру 41,7%, из которых на стане ХПТ 250 прокатывают товарные трубы размером от 219×16×17200-18600 до 219×50×7000-7500 мм с допуском по толщине стенки +15/-5,0% с вытяжками от µ=1,51 до µ=1,22, значения которых зависят от геометрических размеров передельных и товарных труб, трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят, подвергают ультразвуковому контролю и принимают на соответствие ТУ 14-ЗР-55-2001 с допуском по диаметру ±1,0% и толщине стенки +15/-5,0%, слитки ЭШП размером 430×100×1750±50 мм садят на колосники методических печей партиями по 8-10 штук с интервалом 0,75-1,0 часа по два слитка в ряд при температуре III-й зоны печи 800-850°C и выдерживают без кантовки в течение 0,75-1,0 часа, затем нагревают до температуры пластичности 1180-1190°C со скоростью 1,8-1,9°C в минуту с равномерной кантовкой их через 20-22 минуты на угол 270°, выдерживают при температуре пластичности в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой через 8-12 минут с 4-го окна на яму печи, передельные трубы размером 273×18-24 мм прокатывают на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами из гильз размером 460×вн.265×2060-2180 мм с подачей в очаг деформации 16-18 мм, а передельные трубы размером 245×22-54 мм прокатывают с подачей гильзы в очаг деформации, значение которой определяют из выражения $$m_i=m_{22}+\frac{m_{22}}{}$$ , где m₂₂ - величина подачи гильзы в очаг деформации при прокатке труб размером 245×22 мм из гильз размером 420×вн.230×2350-2500 мм в валках с калибром 250 мм и равная 20-22 мм; µ_j - величина вытяжки при прокатке труб диаметром 245 мм с j-ой толщиной стенки.

Прокатка передельных труб размером 273×18 и 245×42 мм из стали 10Х9МФБ-Ш по предлагаемому способу осуществлено на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, а производство из них товарных труб размером 219×10 и 219×38 мм по ТУ 14-ЗР-55-2001 на стане ХПТ 250 ОАО “ЧТПЗ”. Данные по прокаткам, результатам сдачи, механическим свойствам и геометрическим размерам труб приведены в таблицах 1 и 2. В производство было задано 10 слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, поставки ОАО “Мечел”. Пять слитков ЭШП были прокатаны на ТПУ 8-16” в передельные трубы размером 273×18 мм, а пять в передельные трубы размером 245×42 мм. Слитки были посажены в методическую печь и нагреты в соответствии с п.2 формулы изобретения до температуры 1180-1190°C. Пять слитков, общей массой 9,266 тн, были прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке 250 мм в гильзы размером 465×вн.265×2060-2120 мм с вытяжкой 1,21 и подъемом по диаметру 7,0% (в соответствии с п.1 формулы изобретения). Затем гильзы были прокатаны на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×18×12300-12800 мм (в соответствии с пп.1 и 3 формулы изобретения). Передельные горячекатаные трубы были порезаны на две трубы-крата равной длины и отправлены в цех №5 на холодный передел. В цехе №5 передельные горячекатаные трубы размером 273×18 мм были перекатаны на стане ХПТ 250 в передельные холоднокатаные размером 245×13 мм, а затем в товарные трубы размером 219×10 мм (в соответствии с п.1 формулы изобретения). В результате было прокатано и принято в соответствии с ТУ 14-ЗР-55-2001 десять труб размером 219×10×12800-13800 мм общей массой 6,781 тн. Средний расходный коэффициент металла по данной партии труб составил 1,367. Сравнения по данной прокатке не производили, т.к. трубы данного сортамента из стали 10Х9МФБ-Ш в России не производились в виду отсутствия технологии и оборудования для их производства.

Одновременно в производство было задано 5 слитков ЭШП размером 430×100×1750+50 мм, общей массой 9,435 тн, которые были нагреты в соответствии с п.2 формулы изобретения, прошиты и прокатаны в передельные трубы размером 245×42×6400-6900 мм на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами в соответствии с пп.1 и 3 формулы изобретения. Трубы были приняты в соответствии с СТП 158-30 и направлены в цех №5 на передел. На стане ХПТ 250 передельные трубы размером 245×42 мм (в соответствии с п.1 формулы изобретения) были прокатаны в товарные трубы размером 219×38×7600-8250 мм. УТК цеха №5 было принято в соответствии с ТУ 14-ЗР-55-2001 - 39,53 м труб общей массой 6,701 тн. Средний расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,408.

В таблице 2 приведены данные по механическим свойствам металла и геометрические размеры труб. Из таблицы видно, что механических свойств металла и геометрические размеры труб, прокатанных из слитков ЭШП по предлагаемой технологии, выше чем по ТУ 14-ЗР-55-2001, что в свою очередь дает гарантированную возможность снизить плюсовое поле допуска по толщине стенки и установить допуск +15/-5 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 позволило впервые в России осуществить производство бесшовных труб размером 219×8-50 мм непосредственно из слитков ЭШП для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара с механическими свойствами металла, геометрическими размерами и качеством поверхности труб, превышающими значения данных показателей, приведенных в ТУ 14-ЗР-55-2001, что позволит значительно снизить энергозатраты за счет исключения нагрева слитков под ковку и ковку слитков в поковки, снижения нагрузок 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 в соответствии с заказами потребителя, снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - котельная труба, а следовательно, снизить стоимость котельных труб из данной марки стали.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных труб размером 219×8-50 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 с последующей обточкой и сверлением центрального отверстия, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку их в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы с деформацией металла вдоль расположения кристаллов путем задачи слитков в стан головной частью и с посадом по диаметру 8-16% и последующую прокатку гильз в трубы, калибровку, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку готовых труб. Обеспечивается производство труб с механическими свойствами, геометрическими размерами и качеством поверхности, превышающими требования существующих технических условий, а также снижение расходного коэффициента металла за счет снижения поля допуска по толщине стенки. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ производства бесшовных труб размером 219×8-50 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 с последующей обточкой и сверлением центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку их в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы с деформацией металла вдоль расположения кристаллов путем задачи слитков в стан головной частью и с посадом по диаметру, равным 8-16%, и последующую прокатку гильз в трубы, калибровку, термическую обработку, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку готовых труб, отличающийся тем, что трубы размером 219×8-50 мм производят из слитков ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°С, при этом трубы размером 219×8-15 мм прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460хвн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×18×12300-13300, 273×21×10500-11000 и 273×24×9200-9900 мм с вытяжками соответственно µ=7,7, µ=6,42 и µ=5,91 и обжатием по диаметру δ=40,7%, а затем перекатывают на стане ХПТ 250 в передельные трубы размером 245×13×18400×19900, 245×16×15000-16200 и 245×19×12500-13500 мм с вытяжками соответственно µ-1,52, µ=1,5 и µ=1,39, трубы разрезают на трубы - краты равной длины, трубы размером 245×13×9200-9950 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 219×8×16100-17500, 219×9×14400-15600 и 219×10×13000×14000 мм с вытяжками соответственно µ=1,79, µ=1,6 и µ=1,44, трубы размером 245×16×7500-8100 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×11×11700-12600, 219×12×10700-11600 и 219×13×9900-10800 мм с вытяжками µ=1,60, µ=1,48 и µ=1,37, передельные трубы размером 245×19×6250-6750 мм прокатывают в товарные трубы размером 219×14×9000-9800 и 219×15×8500-9100 мм с вытяжками µ=1,50 и µ=1,40, а трубы размером 219×16-50 мм прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 420хвн.230×2350-2500, 420хвн.215×2240-2370, 420хвн.190×2070-2200 и 420хвн.175×1950-2070 мм на оправках диаметром 215, 200, 175 и 160 мм с вытяжками соответственно µ=1,39, µ=1,32, µ=1,22, µ=1,15 и посадом по диаметру 2,2-2,4%, гильзы размером 420хвн.230×2350-2500 и 420хвн.215×2240-2370 мм прокатывают на пилигримовом стане в передельные трубы размером 245×22×11800-12700 - 245×30×8800-9400, гильзы размером 420хвн.215×2240-2370 и 420хвн.190×2070-2200 мм в передельные трубы размером 245×30×8800-9400 - 245×38×7200-7800, а гильзы размером 420хвн. 190×2070-2200 и 420хвн.175×1950-2070 в передельные трубы 245×42×6400-6900 - 245×54×6000-6500 мм с вытяжками от µ=6,29 до µ=3,62 и обжатием по диаметру 41,7%, из которых на стане ХПТ 250 прокатывают товарные трубы размером от 219×16×17200-18600 до 219×50×7000-7500 мм с вытяжками от µ=1,51 до µ=1,22, значения которых зависят от геометрических размеров передельных и товарных труб, трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят, подвергают ультразвуковому контролю и принимают с допуском по диаметру ±1,0% и толщине стенки +15/-5,0%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слитки ЭШП размером 430×100×1750±50 мм садят на колосники методических печей партиями по 8-10 штук с интервалом 0,75-1,0 часа по два слитка в ряд при температуре III-й зоны печи 800-850°C и выдерживают без кантовки в течение 0,75-1,0 часа, затем нагревают до температуры пластичности 1180-1190°C со скоростью 1,8-1,9°C в минуту с равномерной кантовкой их через 20-22 минуты на угол 270°, выдерживают при температуре пластичности в течение 0,5-0,75 часа с равномерной кантовкой через 8-12 минут с 4-го окна на яму печи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что передельные трубы размером 273×18-24 мм прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами из гильз размером 460хвн.265×2060-2180 мм с подачей в очаг деформации 16-18 мм, а передельные трубы размером 245×22-54 мм прокатывают с подачей гильзы в очаг деформации, значение которой определяют из выражения
$$m_j=m_{22}+\frac{m_{22}}{{\mu }_j}$$ ,
где m₂₂ - 20-22 - величина подачи гильзы в очаг деформации при прокатке труб размером 245×22 мм из гильз размером 420хвн.230×2350-2500 мм в валках с калибром 250 мм, мм;
µ_j - величина вытяжки при прокатке труб диаметром 245 мм с j - толщиной стенки.