Способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%

Способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%

Реферат

Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% ЧС 82, и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных передельных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В трубном производстве известен способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% (ЧС 82), предусматривающий выплавку стали вакуумно-дуговым (ВД), вакуумно-индукционным (ВИ), вакуумно-индукционным с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ИД) и плазменным переплавом (П) в слитки диаметром 460 мм с последующей ковкой их в прутки-заготовки диаметром 225-230 мм и механической обработкой - обточкой на размер 215×1850-1950 мм, нагрев до температуры пластичности, прошивку в прошивном стане на ТПА-350 с автоматическим станом в гильзы размером 220×45×2700-2850 мм, охлаждение, ремонт, прошивку на первом прошивном стане в гильзы размером 250×28×3400-3600 мм, прошивку на втором стане в гильзы размером 292×13×5600-5950 мм, прокатку в автоматическом стане в три прохода с обжатиями соответственно 14,3%, 8,3%, 0,5% и калибровку в калибровочном стане в трубы размером 288×11 мм при температуре 850-950°С (Отчет по НИР "Освоение технологии производства горячекатаных труб большого диаметра из стали ЧС 82 в условиях ТПА-350 "ЮТЗ", Днепропетровск, 1988 г.).

Недостатком данного способа являются межгосударственные перевозки (Челябинск - Никополь - Челябинск), трудоемкая операция ковки слитков диаметром 460 мм в прутки - заготовки диаметром 225-230 мм с последующей механической обработкой - обточкой и порезкой на размер 215×1850-1950 мм, большой расходный коэффициент металла при переделе слиток - шестигранная заготовка, равный 6,53, и, как следствие, высокая стоимость передельных труб и готовой продукции (шестигранных заготовок).

В трубной промышленности известен также способ производства трубных заготовок для изготовления шестигранных чехловых труб из низкопластичной безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий выплавку стали вакуумно-дуговым, вакуумно-индукционным, вакуумно-индукционным с последующим вакуумно-дуговым переплавом и плазменным переплавом в слитки размером 460×1700-1750 мм, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку в прошивном стане ТПА 8-16" в гильзы размером 460×110×2100-2300 мм, прокатку гильз на пилигримовом стане в трубы-заготовки размером 377×88,5×31500-3500 мм, охлаждение, при необходимости ремонт, и порезку на две равные части-заготовки размером 377×88,5×1575-1750 мм, повторный нагрев их до температуры пластичности, прошивку-раскатку в прошивном стане в гильзы размером 400×50×2300-2550 мм, прокатку на пилигримовом стане в передельные трубы размером 290×12×11000-12000 мм и правку на правильной машине при температуре не ниже 100°С, используя температуру прокатного нагрева (Патент РФ №2226133 "Способ производства трубных заготовок для изготовления шестигранных чехловых труб из низкопластичной безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%", Бюл. №9, 2004 и А.В.Сафьянов, А.А.Федоров, В.П.Борисов и др. "Разработка и освоение новой технологии производства шестигранных чехловых труб из низколегированной нейтронопоглощающей безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%. "Труды четвертого конгресса прокатчиков", Магнитогорск, 16-19 октября 2001 г., Москва, 2002, стр.44-47).

Известный способ имеет следующие недостатки. Технологический процесс производства передельных труб из стали ЧС 82, включающий два нагрева, две прошивки, две прокатки на пилигримовом стане и порезку на станках труб-заготовок на два равных крата-заготовки, трудоемок, требует больших затрат, что приводит к росту цены передельных труб и, как следствие, к росту цены шестигранных чехловых труб. Прокатка двух кратов-заготовок размером 377×88,5×1600-1800 мм, полученных из одного слитка, на пилигримовом стане в передельные трубы размером 290×12×11500-12500 мм приводит к увеличению технологических отходов в виде двух затравочных концов и двух пилигримовых головок. При неустановившемся процессе прокатки, т.е. при затравке и обкатке пилигримовых головок, из-за малой пластичности стали образуются концевые дефекты в виде продольных трещин и рванин на длине 0,5-0,8 метра. Это приводит к увеличению расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - передельная труба. Прокатка на пилигримовом стане труб размером 290×12×11500-12500 мм из гильз размером 400×50×2300-2500 мм в течение 3,0-3,2 минут приводит к снижению температуры гильзы до 750°С, т.е. конец прокатки труб происходит при температуре 750-800°С, а это значительно ниже нижнего предела интервала пластичности данной марки стали (800-850°С), что приводит к образованию рванин под пилигримовую головку на длине 2,0-3,0 метров, а это, в свою очередь, приводит к браку одного крата, т.к. минимальная длина трубы для профилирования (передела в шестигранник) должна быть 5250 мм. Средний расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная туба - заготовка по данной технологии составил 4,55, т.е. для получения одной тонны шестигранных труб "под ключ" размером 257×6×4300 мм необходимо 4,55 тонн слитков ЭШП стали ЧС 82.

Наиболее близким техническим решением является способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий отливку слитков ЭШП размером 460-480×1600-1750 мм, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм в слитках ЭШП с донного конца на длину L=Н-В, где Н - высота слитка, мм; В - недосверленная часть слитка, равная 100-120 мм, нагрев их до температуры пластичности по режиму: слитки при температуре 450-500°С выдерживают на колосниках методической печи без кантовки в течение 90-120 минут, нагревают до температуры 800-850°С со скоростью 1,8-2,0°С в минуту, затем нагревают до температуры 1060-1090°С со скоростью 2,0-2,2 С° в минуту с кантовкой через 15-20 мин и выдерживают при данной температуре в течение 70-80 мин с кантовкой на угол ≈180° через 10-15 мин, задачу перед прошивкой внутрь слитков смазки в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) %, прошивку слитков в стане косой прокатки сверленым концом вперед с вытяжкой 1,6-1,75 без подъема по диаметру и с выполнением следующих технологических операций: установившийся процесс прошивки производят со скоростью вращения рабочих валков 40-45 оборотов в мин, при заполнении очага деформации, от захвата слитков валками до полного нахождения гильзы на оправку, скорость вращения валков снижают на 20-25% - 30-35 оборотов в мин, а на выходе гильзы из очага деформации скорость вращения валков снижают на 30-35% - 25-30 оборотов в мин, прокатку гильз на пилигримовом стане в передельные трубы с вытяжкой μ=9,0-10,5 и обжатием по диаметру 35-40% с выполнением технологических операций в следующей последовательности: затравку и обкатку пилигримовой головки производят с вытяжкой μ=7,5-8,5, равной 0,8-0,85 величины вытяжки установившегося процесса прокатки, при затравке на длине 1,0-1,1 и обкатке пилигримовой головки на длине 0,3-0,5 пути отката подающего аппарата, вытяжку снижают за счет разведения валков пилигримового стана (Патент РФ №2255820 "Способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%", Бюл. №10 от 10.07.2004).

Недостатком данного способа также является образование рванин на передних концах труб из-за неустановившегося процесса при затравке, величина которых достигает до 1,5 м и более, что, в свою очередь, приводит к забракованию крата по некратности, большой расходный коэффициент металла при переделе слиток - шестигранная труба-заготовка, равный 4,32, из-за большой отбраковки заготовок по дефектам прокатного происхождения на наружной поверхности и выхода толщин стенок за пределы минусового допуска при их ремонте и, как следствие, высокая стоимость передельных труб и готовой продукции (шестигранных труб).

Задачей предложенного способа является освоение нового технологического процесса производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% на ТПА 8-16 с пилигримовыми станами, направленного на исключение процесса прошивки слитков в станах косой прокатки, снижение или полное исключение рванин на передних (затравочных) концах труб, снижение количества отбракованных шестигранных труб-заготовок по пленам и рванинам, выводящими толщину стенок за пределы минусового поля допуска, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - передельная трубная заготовка, а следовательно, снижение стоимости конечной продукции - шестигранных труб-заготовок из стали ЧС 82.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающем отливку слитков электрошлаковым способом, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку их в стане косой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовом стане в передельные трубы-плети размером 290×12×22000-23000 мм, порезку труб-плетей на две трубы равной длины или кратной длине передельной заготовке, слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480-490×270 вн. × 2300-2500 мм, растачивают и обтачивают до удаления раковин и следов флюса в полые заготовки размером 470-480×280 вн. × 2300-2500 мм с чистотой поверхности R_z≤40 мкм, прокатывают на дорнах диаметром 264/265 мм, после чего производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов и теплую правку на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева, на концах полых заготовок, соответствующих донным концам, выполняют с наружной поверхности конус на длине L=(1,5-2,0)Sз, с толщиной притупления h=(5,0-6,0)Sт, где Sз - толщина стенки полых заготовок электрошлакового переплава, мм; Sт - толщина стенки передельных труб, мм; h - толщина притупления полых заготовок электрошлакового переплава, мм, заготовки нагревают до температуры 1040-1060°С и прокатывают в передельные трубы-плети с вытяжкой μ=10,7-11,4.

Сущность способа заключается в том, что производство передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% производят из полых слитков электрошлакового переплава размером 480-490×270 вн. × 2300-2500 мм, которые растачивают и обтачивают до удаления раковин и следов флюса в полые заготовки размером 470-480×280 вн. × 2300-2500 мм с чистотой поверхности Rz≤40 мкм, прокатывают на дорнах диаметром 264/265 мм, после чего производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, и теплую правку на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева, на концах полых заготовок, соответствующих донным концам, выполняют с наружной поверхности конус на длине L=(1,5-2,0)Sз с толщиной притупления h=(5,0-6,0)Sт, где Sз - толщина стенки полых заготовок электрошлакового переплава, мм; Sт - толщина стенки передельных труб, мм; h - толщина притупления полых заготовок электрошлакового переплава, мм (см. фиг.1) заготовки нагревают до температуры 1040-1060°С и прокатывают в передельные трубы-плети с вытяжкой μ=10,7-11,4.

Исключение из технологического цикла процесса прошивки слитков в гильзы значительно снижает количество дефектов в виде наружных, внутренних плен и рванин, а также дает возможность вести процесс нагрева на 20-30°С ниже, что также оказывает положительное значение, т.к. оптимальным температурным интервалом пластичности для данной марки стали являются (800-850°С), увеличение толщины стенки заготовок на 5,0 мм и исключение потерь тепла при прошивке дают возможность заканчивать процесс прокатки передельных труб при температуре не ниже 800°С, а выполнение с наружной поверхности конуса на длине L=(1,5-2,0)Sз с толщиной притупления h=(5,0-6,0)Sт позволяет снизить количество ударов на затравку (подач гильзы в очаг деформации), вести процесс затравки при температуре пластичности, а следовательно, снизить или полностью исключить рванины на передних концах труб и повысить производительность пилигримового стана.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% отличается тем, что слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480-490×270 вн. × 2300-2500 мм, растачивают и обтачивают до удаления раковин и следов флюса в полые заготовки размером 470-480×280 вн. × 2300-2500 мм с чистотой поверхности Rz≤40 мкм, прокатывают на дорнах диаметром 264/265 мм, после чего производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов и теплую правку на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева, на концах полых заготовок, соответствующих донным концам, выполняют с наружной поверхности конус на длине L=(1,5-2,0)Sз, с толщиной притупления h=(5,0-6,0)Sт, где Sз - толщина стенки полых заготовок электрошлакового переплава, мм; Sт - толщина стенки передельных труб, мм; h - толщина притупления полых заготовок электрошлакового переплава, мм, заготовки нагревают до температуры 1040-1060°С и прокатывают в передельные трубы-плети с вытяжкой μ=10,7-11,4. 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: Способ был осуществлен при прокатке передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% (ЧС 82) на трубопрокатной установке 8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ". По данному способу впервые в 2005 г. получены качественные передельные трубы размером 290×12×23000-24000 мм для изготовления шестигранных чехловых труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% (ЧС 82).

В производство было задано 20 полых слитков-заготовок размером 470×280×2500 мм и 20 слитков ЭШП размером 470×1750 мм из стали ЧС 82. В слитках ЭШП на ОАО "ЧТПЗ" сверлили центральное отверстие размером 100±5,0 мм. Полые заготовки ЭШП обтачивались и растачивались на ОАО "ЗМЗ" в соответствии с п.1 формулы изобретениия, а с донного конца заготовок выполняли конус в соответствии с п.2 формулы изобретения и чертежом (геометрические размеры конуса с донного конца полых заготовок ЭШП стали ЧС 82). Данные по прокатке передельных труб размером 290×12×22000-23000 мм из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% на ТПА 8-16" ОАО "ЧТПЗ" по существующей и предлагаемой технологиям и производству из них шестигранных труб-заготовок "под ключ" размером 257×6,0×4300 мм приведены в таблице. Вес 20 слитков ЭШП составил 47,634 та, а 20 полых слитков-заготовок 43,9 та. Из слитков ЭШП прокатано 40 труб (80 кратов), из которых 5 кратов было забраковано в цехе №1 по некратности из-за рванин на передних концах труб-плетей. В цех №5 на передел в шестигранные трубы-заготовки было отправлено 75 кратов. Из 20 слитков заготовок прокатано 40 труб (80 кратов). Брак по вине проката отсутствовал. При механической обработке (расточке и обточке) кратов, прокатанных по существующей технологии, по дефектам прокатного происхождения забраковано 7 кратов (6 кратов по тонкой стенке из-за выведения наружных плен и 1 крат по внутренним пленам). При механической обработке (обточке и расточке) кратов, прокатанных по предлагаемой технологии, по дефектам прокатного происхождения забраковано 3 крата (2 крата по тонкой стенке из-за выведения наружных плен и 1 крат по внутренним пленам). Выход годного (труб-заготовок) из передельных труб, прокатанных по существующей технологии, составил 64 или 80%, а по предлагаемой технологии 75 или 93,75%. Расходный коэффициент металла по передельным трубам, прокатанным по существующей технологии, составил 4,024, а по передельным трубам, прокатанным по предлагаемой технологии, 3,164. Снижение расходного коэффициента металла на передельных трубах, прокатанных по предлагаемой технологии, составило 860 кг на каждую тонну шестигранных труб-заготовок.

Таким образом, по предлагаемому способу производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% получено снижение расхода металла на каждой тонне на 860 кг.

Использование предлагаемого способа производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% позволит значительно снизить расход металла за счет отбраковки шестигранных туб-заготовок по дефектам прокатного происхождения, а следовательно, снизить стоимость шестигранных труб-заготовок из стали ЧС 82.

ТаблицаДанные по прокатке передельных труб размером 290×12×22000-23000 мм из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% на ТПА 8-16" ОАО "ЧТПЗ" по существующей и предлагаемой технологиям и производству из них шестигранных труб-заготовок "под ключ" размером 257×6,0×4300 мм
Вид технологии	ТПА 8-16"	Цех №5
	Трубная заготовка	Брак кратов (шт.)	Расшифровка брака	Сдано годных заготовок	Расход. коэфф. металла
	Размеры слитков ЭШП (мм)	Размеры полых заготовок ЭШП (мм)	Колич. (шт.)	Вес (т)	Средний размер труб (мм)	Отгруж. в цех №5 (кратов)	Брак (кратов)		Зарез	Нар. плена	Внутр. плена
												Штук	Тонн
Существ.	470×100×1700-1750	-	20	47,6	290×12×22500	75	5 - по некратности из-за рванин на передних концах труб-плетей	9	2	6	1	64	11,840	4,024
Предлаг.	-	470×280×2500	20	43,9	290×12×22500	80	-	5	2	2	1	75	13,845	3,164

1. Способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий отливку слитков электрошлаковым переплавом, нагрев до температуры пластичности, прокатку на пилигримовом стане в передельные трубы-плети размером 290×12×22000-23000 мм, порезку труб-плетей на две трубы равной длины или кратной длине передельной заготовки, отличающийся тем, что слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480-490×270 вн. × 2300-2500 мм, растачивают и обтачивают до удаления раковин и следов флюса в полые заготовки размером 470-480×280 вн. × 2300-2500 мм с чистотой поверхности R_z≤40 мкм, прокатывают на дорнах диаметром 264/265 мм, после чего производят отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, и теплую правку на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на концах полых заготовок, соответствующих донным концам, выполняют с наружной поверхности конус на длине

L=(1,5-2,0)Sз,

с толщиной притупления

h=(5,0-6,0)Sт,

где Sз - толщина стенки полых заготовок электрошлакового переплава, мм;

Sт - толщина стенки передельных труб, мм;

h - толщина притупления стенки полых заготовок электрошлакового переплава, мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовки нагревают до температуры 1040-1060°С и прокатывают с вытяжкой μ=10,7-11,4.