Способ производства горячепрессованных труб

 

Использование: относится к производству стальных бесшовных труб. Сущность изобретения: получают непрерывнолитую заготовку, обтачивают ее и обкатывают. Обкатку осуществляют до получения глубины наклепанного слоя в пределах 4 . . . 6 мм, а нагрев заготовок до температуры пластической деформации осуществляют в две стадии. На первой стадии заготовку нагревают до температуры равной 0,5 . . . 0,7 температуры ликвидус данной марки стали. Осуществляют выдержку, время которой составляет 0,5 . . . 1,0 ч в зависимости от диаметра заготовки. Затем заготовку прессуют. В данном способе термообработку непрерывнолитых круглых заготовок с целью перекристаллизации наружного слоя выполняют в процессе нагрева заготовки под прессование, что удешевляет производство труб. Для ускоренного прохождения перекристаллизации при термообработке в вышеуказанном слое создают напряжение за счет наклепа.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к производству бесшовных труб.

Известен способ производства стальных бесшовных труб, включающий отливку слитков сифоном или сверху, изготовление трубных заготовок ковкой или прокаткой, обточку и обкатку трубных заготовок с целью получения заданной чистоты поверхности, нагрев заготовок до температур пластической деформации, прошивку осевого отверстия на вертикальном прессе, подогрев заготовок и прессование труб на горизонтальном прессе.

Недостатком данного способа являются большие затраты по переделам и отходы металла, связанные с изготовлением деформированных круглых заготовок на специализированных станах из слитков обычной разливки.

Прототипом изобретения является способ производства горячепрессованных труб, при котором на УНРС отливают круглые слитки, подвергают их термообработке, после чего подвергают обточке и обкатке с целью получения заданной чистоты поверхности, нагревают заготовки до температур пластической деформации, прошивают заготовку, подогревают гильзы и затем прессуют трубы.

Установлено, что при изготовлении горячепрессованных труб из непрерывнолитых круглых заготовок с развитой транскристаллитной макроструктурой на поверхности труб возникают дефекты в виде продольных рисок и бороздок, возникающих вследствие поворота осей транскристаллитов при прессовании на горизонтальном прессе из радиального направления в продольное, возникновение бороздок происходит из-за различия прочности и пластичности металла в транскристаллите и межкристаллитных пространствах.

Обкатка заготовок после обтачки по принятым режимам для обеспечения требуемой чистоты поверхности (4-6 класс точности) не обеспечивает устранения бороздок и рисок из-за сохранения в наружном слое заготовок транскристаллитов, поэтому в способе, указанном в прототипе, непрерывнолитую круглую заготовку после выдачи из УНРС подвергают рекристаллизации в специальных печах.

Недостатком этого способа является наличие дополнительного передела, требующего дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат и, следовательно, удорожания производства труб.

Целью изобретения является снижение затрат на производство труб и повышение производительности.

Это достигается тем, что обкатку заготовок осуществляют до получения глубины наклепанного слоя в пределах 4 . . . 6 мм, при этом термообработку заготовок совмещают с их нагревом до температуры пластической деформации путем нагрева заготовки до температуры, равной 0,5 . . . 0,7 температуры ликвидус данной марки стали, с выдержкой при этой температуре в течение 0,5 . . . 1,0 ч.

Указанные соотношения определены экспериментально для современных условий производства стальных труб на трубопрессовых установках, на которых могут применяться заготовки диаметром d в пределах от 0,15 до 0,5 м, а усилие на обкатный ролик станков типа "Кизерлинг", где осуществляется обточка и обкатка заготовок, может изменяться в пределах 2 - 5 тс. При этом удельное давление может изменяться в зависимости от изменения усилия обкатки и ширины обкатного ролика (в пределах 10 - 20 мм).

При изучении качества поверхности труб, изготовленных из литых заготовок, имеющих транскристаллитную макроструктуру, в частности из сталей 40Х, 08-10Х18Н10Т, установлено, что дефекты в виде рисок и бороздок на поверхности исчезают, если наружный слой заготовки имеет мелкокристаллическую структуру. При этом в зависимости от диаметра заготовки достаточно иметь толщину этого слоя в пределах 4 - 6 мм или (0,012 . . . 0,025).

Экспериментально установлено, что существующий режим нагрева заготовок под прессование не обеспечивает необходимой полноты рекристаллизации в наклепанном слое заготовки.

Для прохождения процесса перекристаллизации необходимы оптимальная температура рекристаллизации и время ее протекания, которое зависит от температуры рекристаллизации, теплофизических свойств стали и наличия напряжений в исходной кристаллической структуре.

Исследования образцов нескольких марок стали (20, 40Х, Х8Х18Н10Т и др. ) показали, что процессы перекристаллизации начинаются при температуре не ниже 0,5 . . . 0,7 температуры ликвидус данной марки стали. В частности, для стали 08Х18H10Т эта температура составляет не менее 715^оС (температура ликвидус 1430^оС).

Общее время выдержки металла при температуре рекристаллизации слагается из времени прогрева наклепанного слоя ( τ₁), которое зависит от площади поперечного сечения заготовки или от ее диаметра d и теплофизических свойств металла и времени перекристаллизации τ₂, зависящего от температуры перекристаллизации. Установлено, что для указанных марок стали, у которых значения теплопроводности и температуропроводности при температурах перекристаллизации (700 - 900^оС) колеблется в пределах, соответственно, 0,14 . . . 0,17 ккал/(кг˙ град) и 0,014 . . . 0,022 м²/ч, скорость прогрева наружного слоя до заданной температуры на его границе колеблется в пределах 0,5 . . . 1,5 мм/мин, т. е. время прогрева слоя толщиной 4 . . . 6 мм колеблется от 2,5 до 12 мин. Время рекристаллизации при температурах в интервалах (0,5 . . . 0,7) температуры ликвидус данной марки стали было получено в пределах 30 - 40 мин, т. е. общее время выдержки заготовок может колебаться в пределах 32,5 - 52 мин или округленно от 0,5 до 1 ч. В пересчете на эмпирическое соотношение в зависимости от диаметра заготовки (от 0,5 до 0,15 м) время выдержки составит (1 . . . 6,5) d (ч).

Примеры осуществления изобретения.

На четырехручьевой УНРС разливают 150 т плавки аустенитной нержавеющей стали (08Х18Н10Т) на круглые заготовки диаметрами 174 и 355 мм. После отливки, контроля качества заготовки направляют в трубопрессовый цех, где их на специальных станках типа "Кизерлинг" подвергают обточке до диаметров 170 и 350 мм и обкатке поверхности с целью получения чистоты поверхности 5 - 6 класса точности. Далее заготовки нагревают в кольцевой печи до температур пластической деформации (1200^оС), прошивают отверстие на вертикальном прессе, гильзу подогревают в индукционной печи до температуры пластической деформации и на горизонтальном гидравлическом прессе прессуют трубы размера 20 х 215 и 10 х 178 мм. После правки, охлаждения и травления труб для удаления остатков стеклосмазки трубы поступают на стеллаж ОТК для контроля качества.

Отличительными операциями в этой технологической схеме являются При обкатке заготовки увеличивают удельное давление на заготовки в 1,1, 1,2, 1,8 и 2,2 раза (22, 24, 36 и 44 кгс/мм²), при этом от заготовок диаметром 170 и 250 мм отбирают радиальные образцы от поперечных темплетов, на которых по величине твердости контролируют глубину наклепанного слоя, после чего подвергают их термообработке до температур 0,4Т_л (570^оС), 0,5 Т_л (715^оС), 0,7 Т_л (1000^оС) и до 1200^оС с различной выдержкой и исследуют макроструктуру наружного слоя образцов.

В процессе нагрева заготовок под прессование первоначально заготовки нагревают до 570, 715, 1000^оС и непосредственно, по существующему режиму - до 1200^оС, при этом время выдержки при этих температурах для заготовок диаметром 170 мм составило 10 мин (1d) и 66 мин (6,5d), а для заготовки диаметром 350 мм - 21 мин (1d) и 30 мин (1,4d). (56) Такахаши Г. , Окинака Т. , Сузуки М. Горячее прессование непрерывнолитых круглых заготовок из аустенитной нержавеющей стали. Доклад International conference of steel Rolling, Tokio, 1985.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕПРЕССОВАННЫХ ТРУБ, включающий получение непрерывнолитых заготовок, их термообработку, обточку, обкатку, нагрев до температуры пластической деформации и прессование труб, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на производство труб и повышения производительности, обкатку заготовок осуществляют до получения глубины наклепанного слоя 4 - 6 мм, при этом термообработку заготовок совмещают с нагревом заготовок до температуры пластической деформации путем нагрева заготовки до температуры, равной 0,5 - 0,7 температуры ликвидус данной марки стали, с выдержкой при этой температуре в течение 0,5 - 1 ч.