Способ изготовления холоднодеформированных труб

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может бцть использовано при изготовлении холоднодеформированных труб из ферритно-аустенитной стали. Целью изобретения является повьшение -выхода годного и стабилизация прочностных свойств партии труб из ферритноаустенитной стали. Заготовку из ферритно-аустенитной стали прокатывают в несколько проходов на стане холодной прокатки труб. Причем в последнем проходе отношение козффициента вытяжки по стенке трубы к коэффициенту вытяжки по диаметру равно 1,5- 2,5. Последующее волочение трубы ведут в нечетное число проходов. 2 ил., 4 табл. 9

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) 68 А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4257179/31-02 (22) 04. 06. 87 (46) 23. 11 . 88. Бюл. Y 43 (7 1) Уральский политехнический институт им.С.И.Кирова и Первоуральский новотрубный завод (72) В.Ф,Игошин, О.И.Иижирицкий, Я.А.Шехтер, В.И.Плетнев и А.А.Богатов (53) 621.774i3(088.8) (56) Розов Н.В. Холодная прокатка стальных труб. — И,: Металлургия, 1977, с, 126. (М) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРИИРОВАННЫХ ТРУБ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может (51) 4 В 21 В 21/00, В 21 С 1/00, В 21 В 23/00 бь|ть использовано при изготовлении холоднодеформированных труб из ферритно-аустенитной стали. Целью изобретения является повышение выхода годного и стабилизация прочностных свойств партии труб из ферритноаустенитной стали. Заготовку из фер ритно-аустенитной стали прокатывают

Ф в несколько проходов на стане холодной прокатки труб, Причем в последнем проходе отношение коэффициента вы-тяжки по стенке трубы к коэффициенту вытяжки по диаметру равно 1,52,5. Последующее волочение трубы ведут в нечетное число проходов.

2 ил., 4 табл.

1438868

Изобретение относится к обработке металлов давлением и модет бытьиспользовано при изготовлении холоднодеформированных труб из ферритно5 аустенитных марок стали (типа

X21H5T), имеющих нестабильный фазовый состав в условиях обработки.

Цель изобретения — повышение выхода годного и стабилизация прочностных свойств партии труб из ферритно-аустенитной стали.

На фиг, 1 и 2 приведены графики, поясняющие предлагаемый способ, Сущность изобретения состоит в

I регламентировании режимов деформации, при которых возникает эффект разупрочнения металла готовых труб.

Стали типа Х21Н5Т относится к классу ферритно-аустенитных сталей 20 и содержат несколько фазовых составляющих (аустенит, феррит, мартенсит и др.).Пластическая деформация существенно изменяет соотношение фаз и свойства изготавливаемых изделий. 25

Термическая обработка не восстанавливает исходные соотношения фаз и свойства металла. На практике это приводит к нестабильности предела прочности, Эффект разупрочнения свя- gp зан с выравниванием содержания ферритной и аустенитной фаэ в металле, Режимы деформации, при которых воз-. никает эффект разупрочнения, выявлены экспериментально. Установлено, что Ь .после безоправочного волочения зависит, главным образом, от предела прочности труб перед этим проходом 6

1088 29. М

<е<>а

Д где р — коэффициент вытяжки в данном проходе безоправочного воло-. чения., Из формулы (1) и фиг. 1 видно, что чем больше исходный предел прочности тем меньшую прочность будет иметь о металл после волочения, и наоборот, 50

Влияние коэффициента вытяжки р на .уровень прочности проявляется незна чительно. Например, если металл имел предел прочности Г-,= 1000 МПа, то после одного прохода волочения (1 55 — 1,2) и термообработки Ь„ = 896 МПа (линия à, b, с, фиг. 1). После второго прохода волочения с таким же коэффициентом вытяжки г = 1,2 и термообработки предел прочности

Г

1007. MIIa (линия d е f, фиг. 1) и т,д.

Таким образом,. в каждом последующем нечетном проходе получается значение предела прочности б, < 896 МПа, в каждом четном йг ) 1000 MIIa (фиг. 2). Поэтому получение готовых труб с пределом прочности 700 МПа (r (950 МПа можно осуществлять по двум вариантам: прокатка на стане ХПТ труб с пределом прочности 6О 950 МПа (с учетом естественного разбора свойств целесообразно иметь 6o 1000 MIIa) плюс безоправочное волочение в нечетное число проходов; прокатка на стане ХПТ труб с пределом прочности 6 < 950 МПа (с учетом естественного разброса свойств целесообразно иметь 4, (900 МПа) плюс беэоправочное волочение в четное число проходов.

Оба варианта обеспечивают получение труб с прочностными характеристиками 700 МПа d„ 6 950 1 Па. Однако, как показали исследования, при всех режимах прокатки на стане

ХПТ всегда предел прочности труб д ) 900 MIIa, т.е, второй вариант на практике трудно осуществим. Поэтому в предлагаемом изобретении ис,пользуется первый вариант реализации эффекта разупрочнения стали.

Эксперименты показали, что прочность труб после прокатки на стане ХПТ зависит, главным образом, от отношения коэффициента вытяжки по стенке и к ко5 . эффициенту вытяжки по диаметру трубы

Р5

С увеличением отношения -- возрас3

/А в тает прочность изготавливаемых труб. Например, в последнем проходе прокатки при отношении- — = 1,5 получаются трубы с

Рв пределом прочности о =1000 МПа, а

Ps при отношении — = 2,92 предел проч(4,) ности Ь 1120 ИПа. Однако дефор1 5 мацйя труб при отношении — 2,5

Рв приводит к массовому растрескиванию, концов трубы вследствие большой неравномерности деформации, Поэтому для получения труб по первому варианту рекомендуется в последнем проходе прокатки отношение 1 5 4 — 62 5

Р5

Ф гарантирующее получение труб с 6, - + 1000 KIa. Последующее безоправочное волочение в нечетное число проходов реализует экспериментально обнаруженный эффект разупрочнения стали и получение труб с заданными прочностными свойствами 700 МПа < 6„ 950 ala.

Во всех четных проходах безоправочного волочения наблюдается упрочнение с увеличением „ свыше 1000 БЛа (фиг. 2), Способ осуществляют следующим

15 образом.

Согласно действующим калибровкам станов ХПТ задают маршрут обжатий, причем в последующем проходе устанавливают отношение вытяжек по стенf 5 ке и диаметру — = 1 5-2 5 а во (У Э Ф

D всех остальных проходах принимают ! g

1. Рассчитывают суммарную вытяж14 25 ку и из условия деформации без разрушения находят среднее значение вытяжки за один проход беэоправочного волочения. По этим значениям опре . деляют число проходов безоправочного волочения, которое затем округляют в большую сторону до нечетного числа.

Для определения связи прочностных свойств ферритно-аустенитной стали с режимами деформации проведены . в промышленных условиях две серии

35 экспериментов.

В первой серии экспериментов установлены закономерности изменения прочности при безоправочном волочении 4 труб из стали марки 12Х21Н5Т. Все трубы, предназначенные для волочения, изготовлены из стали одной плавки путем 2-кратной прокатки на станах ХПТ. Последний проход на ста- 45 не ХПТ осуществлялся с различныии . режимами деформации, чтобы получить трубы для волочения с различной исходной прочностью, Волочение осуществляли- на цепном волочильном стане через волоки с углом конусности 12 на мыльной смазке. Перед и после деформации все трубы отжигались по- режиму: темнература нагрева 1050 С, время вью держки 5 мин, охлаждение на воздухе. ,От всех труб в термообработанном

, состоянии отбирали образцы на разрыв для определения предела прочности.

1438868

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и на .фиг. 1.

Опытные данные с достаточной степенью точности описываются зависимостью (1). Как следует из приведен- . ных данных, можно получать трубы после волочения, удовлетворяющие верхнему ограничению по пределу прочности Д р 950 МПа, только в том случае, если перед последним проходом деформации предел прочности труб 6 о 950 МПа. Причем изменение коэффициента вытяжки ы при волочении ,оказывает (по сравненин с исходным пределом прочности 6 ) весьма незначительное влияние на прочностные свойства 6 готовых труб. Как следует из фиг. 1 и 2, при последующем волочении труб с исходной прочностью 950 МПа во всех нечетных проходах будет наблюдаться разупрочнение и 4» < 950 ИПа, а во всех четных проходах — упрочнение и 6» > 950 ИПа.

Во второй серии промышленных экспериментов исследовано влияние различных режимов прокатки на стане

ХПТ на предел прочности труб. Цель исследований — установить режимы деформации в последнем проходе прокатки на стане ХПТ, обеспечивающие достижение максимально допустимого по условиям деформации без разрушения .тпредела прочности 6, . Для этого в промышленном эксперименте варьировали коэффициенты вытяжки по стенке и по диаметру трубы. После прокатки и термообработки (рЕжииы термообработки: температура нагрева о

1050 С, время выдержки 5 мин — оставались неизменными) от каждой трубы отбирались образцы для определения предела прочности. Толщину стенки трубы до и после прокатки измеряли микрометром в восьми точках по периметру трубы, а для расчета использовали усредненные данные.

Основные параметры процесса прокатки на стане ХПТ труб с исходными размерами 45х4,1 мм представлены в табл. 2. (Диаметр и толщина стенки трубы до и после прокатки обозначены соответственно D0> 8 0 и Dqq 8,).

Как следует из табл ° 2, при npoPs катке с отношением -- (1,5 (опыты

Мр

6 и 7) уровень - прочности практичес.ки не зависит от режима деформации и достигает критического значения

5 14

6О = 940 МПа, что не гарантирует стабильного получения готовых труб после волочения с b „ (950 МПа фиг. 1), При прокатке на стане ХПТ

+3 с отношением — i1,5 после отжига

Рр предел прочности 1000 МПа (опыты 1-5), что обеспечивает получение труб после волочения в нечетное число проходов, удовлетворяющих ограничению по прочностным свойствам

700 МПа < 6, 950 МПа. Из табл. 2 следует, что максимальное значение — 1120 MIIa получается при отношеРз нии -- = 2,9. Однако прокатка с таf4 ) ким обжатием сопровождается растрескиванием концов труб вследствие большой неравномерности деформации. Поэтому н качестве верхней границы знаPs чений принято -- 2,5. Согласно опыт.

Рр ным данным табл. 2 диапазон рекомен- дуемых режимов деформации на стане

ХПТ, обеспечивающий эффект разупрочнения стали при последующем нолочении в нечетное число проходов, составляет:

1,5 (-- (2,5.

М И

Пример. Требуется изготовить трубы с размерами 10х1,5 мм из заготовки 83х8 мм. Существующая технология (изнестный способ) включает три прокатки на стане XIIT и четыре волочения ° Маршрут изготовления труб представлен н табл. 3. Последний проход на стане ХПТ осуществляется ( при отношении — = 1,09. Число прохо"ь дон нолочеш я выбрано четным. Такие режимы деформации позволяют получить среднее значение предела прочности готовых труб 6 = 937 МПа, что с учетом естественного разброса механических свойств обуславливает высокий уровень брака. Выход годного при изготовлении труб по известному способу составляет 637.

38868 6

По технологии, разработанной в соответствии с предлагаемым способом, вначале осуществляют две прокатки на стане ХПТ, а затем пять проходов волочения. Маршрут изготовления труб по предлагаемому способу предстанлен в табл. 3. Последний проход на стане ХПТ осуществляется при отноше10 " s нии — = 1,57, а число проходов воло ц Э У ! чения выбрано нечетным. Согласно опытным данным в табл. 4 по предлагаемому способу среднее значение

15 предела прочности готовых труб

6 .= 879 MIIa что позволяет существенно повысить выход |годного до

98Х. Таким образом, в рассмотренном

I примере при изготовлении труб 83 х

20 х 8 мм - 10 х 1,5 мм разработанные режимы позволяют повысить выход годного на 35Х по сравнению с извест ным способом.

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого способа является экономия металла в результате повышения выхода годного при изготовлении труб из .сталей ферритно-аустенитного класса типа Х21 Н5Т, что

З0 достигается путем рационального выбора режимов деформации, обеспечивающих получение готовых труб со стабильными прочностншми свойствами (700 МГА < 6г < 950 МПа), 35

Формула изобретения

Способ изготовления холоднодеформированных труб, включающий много40 проходную холодную прокатку с отношением н последнем проходе коэффициента вытяжки по стенке трубы к коэффициенту вытяжки по диаметру не более 2,5 и последующее безоправоч45 ное волочение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода годного и стабилизации прочностньгх свойств партии труб из Аер. ритно-аустенитной стали, беэопра50 ночное волочение ведут н нечетное число проходов.

1438868 8

Таблица 1

Опыт

6,, MIIa

960

914

1,14

1010

914

1,33

1,45

1000

914

960

916,6

1,16

940

960 t, 40

1,75

1000

1,22

1000

1,37

890

1000

1,57

Таблица 2

В, р мм

МТ!а

° ММ

Опыт

4,10

1,00

1,41

2,92

1120

3 80

1,08

1,52

2,50

1080

1, 15

2,22

3,57

1,01

1030

1010

3 20

1,28

1,80

1,78

1,39

1,90

1 50

2,95

1000

6 22,0

1,40

2,81

2,05

940

1,37

2,50

940

1,14

2,25

7 20,0

1 32,0

2 29,6

3 28,0

4 25,0

5 23,0 (6, МПа ) 936,6

926,6

893,3

1438868

Таблица 3

Известный способ

Предлагаемый способ

1х S,t

83х8 45х4, 5

45х4,5 22х1,4

22х1,4 18х1,42

18х1,42 16х1,44

16х1 44 14++1 þ 46

83х8 57х5,1 1

57х5,1 38х2,9 2

ХПТ

ХПТ

38х2,9 20х1,4 3

Волочение

20х1,4 16х1,42 4

Волочение

16х1, 42 14х1,45 . 5

14х1,45 12х1,48 6

12х1,48 10х1 50 7

14х1,46 12х1,48

12х1,48 10х1,50 Таблица 4 9

NIIa

Количест- Количест- М /, p y во: прохо- во опера- в последдов на ций воло- нем проХПТ ченМя ходе

Выход годного, Х

Общее количество операций деформации

Наименование маршрута

По известному способу

1,:09

937

По предлагаемому способу 7

1,57

897

Номер Наименование Пц х 8;,; D < х S„, Номер Наименование D х S, опера- процесса мм мм опера процесса мм ции ции

1438868

Д,-, МРй

1100

1050 фбО

4, еаза ф м1

ИО

О 1 2 . Я Ф $6

Номер прохода при йломаю аг

Ф4М 2

Редактор В. Петраш

Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6006/12

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3„enu

/ОЯО

О/0

ЮЮО

Составитель А. Толмачев

Техред A.Êð ö óK Корректор Л. Пилипенко с