Способ производства бесшовных горячекатаных труб большого диаметра из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения

 

Использование: изобретение относится к производству бесшовных горячекатаных труб большого диаметра из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Сущность: способ производства бесшовных горячекатаных труб большого диаметра из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения включает нагрев заготовки, например слитка ЭШП, прошивку и прокатку на пилигримовом стане в валках с круглым калибром на полирующем участке, при этом прокатку производят в валках с калибром, равным Д_к= Д_н(1+αt)[1+4α(t-t1)], с уменьшением расстояния между ребордами валков после затравки на величину Δ=4Д_нα(1+αt)(t-t1), где Д_н - номинальный диаметр прокатываемых труб, мм; α - коэффициент линейного расширения; t - температура гильзы в начале прокатки, ^oС; t1 - температура конца трубы в момент схода с дорна, ^oС. Изобретение обеспечивает исключение застревания дорнов при прокатке и снижение расходного коэффициента металла за счет уменьшения продольной разностенности труб при производстве труб на установках с пилигримовыми станами.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, в частности к способу производства бесшовных горячекатаных труб большого диаметра из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения, и может быть использовано при производстве бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В трубопрокатном производстве известны способы производства бесшовных горячекатаных труб большого диаметра на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения, к которым относятся стали из нержавеющих и высоколегированных марок стали (ТИ 158-Тр.ТБ1-6-94 "Изготовление труб из стали марок 08Х10Н20Т2 и 08X10H16T2 по ТУ 14-3-1564-83"). Известен способ производств нержавеющих труб из стали марки 08Х18Н10Т на дорнах с повышенной конусностью (ТИ API Q1 158-Тр. ТБ 1-63-98 "Изготовление бесшивных горячекатаных труб из стали марки 08Х18Н10Т для химического машиностроения и для рубашек гидроцилиндров форголлеров пильгерстана по ТУ 14-3-743-78").

Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных горячекатаных труб большого диаметра из сталей с повышенным коэффициентом литейного расширения, заключающийся в нагреве заготовок (слитков ЭШП) до температуры 1150-1280 С (в зависимости от марки стали), прошивке их в стане поперечно-винтовой прокатки в полую гильзу и прокатке их в трубы на пилигримовом стане в валках с круглым калибром на пилигримовом участке, равным Дк=Дн (1+αt)+(1,0-1,8) мм (Данилов Ф.Н., Глейберг А.З., Балакин В.Г. Горячая прокатка труб. Металлургиздат, 1962, с. 325).

Недостатком известного способа производства бесшовных горячекатаных труб из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения является затяжка (застревание) дорнов в трубах и повышенный расходный коэффициент металла, вызванный необходимостью использования дорнов с повышенной конусностью (перепад по диаметру до 8 мм), что в свою очередь приводит к продольной разностенности труб и как следствие - к увеличению расхода металла при механической обработке (обточке и расточке). Так, например, при производстве труб размером 426•20 из стали 08Х18Н10Т по ТУ 14-3-743-78 на пилигримовом стане катаются трубы размером 450•45 мм, т.е. при механической отработке в стружку уходит более 50% металла.

Целью предложенного способа является исключение затяжек (застревания) дорнов при прокатке и снижение расходного коэффициента металла за счет уменьшения продольной разностенности труб при производстве их на установках с пилигримовыми станами.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства бесшовных горячекатаных труб из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения прокатку труб производят в валках с круглым калибром на полирующем участке, равным Дк=Дн(1+αt) [l+4α(t-t1)], c уменьшением расстояния между ребордами валков после затравки на величину Δ=4Днα(1+αt)(t-t1), где Дн - номинальный диаметр прокатываемой трубы, мм; α - коэффициент линейного расширения стали; t - температура гильзы в начале прокатки, ^oС; t1 - температура конца трубы в момент схода с дорна, ^oС.

Создав определенную овализацию в очаге деформации с учетом коэффициента линейного расширения осуществляем отрыв металла от дорна со стороны реборд (выпусков) валков. При этом периметр по внутренней поверхности трубы будет больше периметра дорна. Так как процесс прокатки периодический, с кантовкой на угол ≈90^o, то за счет внеконтактной деформации овал переходит в круг, диаметр которого больше диаметра дорна.

Таким образом зазор, полученный между дорном и внутренней поверхностью трубы при остывании последней, в процессе прокатки исключает затяжину дорна, т. е. застревание его в трубе. Использование предложенного способа позволит вести процесс прокатки на цилиндрических дорнах или дорнах с наименьшим перепадом диаметров по длине, порядка 1-2,0 мм. Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ производства бесшовных горячекатаных труб из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения отличается тем, что прокатку на пилигримовом стане производят в валках с калибром на полирующем участке, равным Дк=Дн(1+αt)[1+4α(t-t1)], с уменьшением расстояния (зазора) между ребордами валков после затравки на величину Δ= 4Днα(1+αt)(t-t₁). Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решения от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии кретерию "существенные отличия".

Способ опробован на установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ".

Проведены сравнительные прокатки труб размером 273•11 мм из стали марки 08Х18Н10Т по существующей технологии и предлагаемому способу.

По существующей технологии для производства труб размером 273•11 мм используют заготовки (слитки ЭШП) размером 480•100•1500 мм, которые нагревают в методической печи до температуры 1240-1260^oС, прошивают на прошивном стане в гильзы размером 500•290•2000 мм на оправке диаметром 275 мм и прокатывают в пилигримовом стане в трубы размером 293•29 мм в валках с калибром 298 мм на дорнах диаметром 232/239 мм, т.е. с переподом по диаметру 7,0 мм. В производство было задано 8 слитков ЭШП. Прокатано 8 труб, из них две трубы застряли на дорнах, которые затем подогревали на яме в методической печи и повторно вытягивали (снимали) на пилигримовом стане. Припуск на механическую обработку по толщине стенки (обточку и расточку) составил 18 мм. После механической обработки (обточки и расточки) получено 8 труб размером 273•11 мм. От двух труб со стороны пилигримовой головки отрезаны концы длиной 800 и 650 мм по внутренним дефектам в виде невыведенной черноты и мелких плен, которые были прокатаны на участках дорнов, имеющих максимальный диаметр 239 мм. Расходный коэффициент металла за счет механической обработки (обточки и расточки) составил 2,62, а за счет дополнительного брака по внутренним дефектам составил 1,023. Общий расходный коэффициент металла по партии составил 2,68.

Для проведения опытной прокатки по предложенному способу также были взяты 8 слитков ЭШП данной марки стали размером 480•100•1500 мм, которые были нагреты в методической печи до температуры 1240-1260^oС, прошиты на прошивном стане в гильзы размером 500•290•2000 мм на оправке диаметром 275 мм и прокатаны в пилигримовом стане в трубы размером 293•26 мм в валках с калибром 303 мм на дорнах 236/237 мм и сведением валков после затравки на величину 6,2 мм, т. е. с уменьшением зазора между бочками валков (шпронта) с 25 до 18,8 мм. В результате прокатки получено 8 труб. Затяжек дорнов не было. Трубы хорошо сходили с дорна. Брак по внутренним дефектам после расточки отсутствовал. Расходный коэффициент металла за счет механической обработки труб размером 293•26 мм на размер 273•11мм составил 2,37, т.е. получили снижение расхода металла на 310 кг на тонну труб, а следовательно, увеличение длины трубы на 4,2 метра.

Использование предлагаемого способа производства бесшовных горячекатаных труб большого диаметра из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения позволит исключить затяжку дорнов в трубах, снизить продольную разностенность труб за счет ведения процесса прокатки на дорнах с минимальной конусностью, снизить расходный коэффициент металла при переделе заготовка (слиток ЭШП) - труба и как следствие увеличить выход годного, за счет чего снизить стоимость труб из дорогостоящих сталей и сплавов.

Формула изобретения

Способ производства бесшовных горячекатаных труб большого диаметра из сталей с повышенным коэффициентом линейного расширения, включающий нагрев заготовки, например, слитка ЭШП, прошивку и прокатку на пилигримовом стане в валках с круглым калибром на полирующем участке, отличающийся тем, что прокатку производят в валках с калибром, равным Д_к=Д_н(1+αt)[1+4α(t-t1)], с уменьшением расстояния между ребордами валков после затравки на величину

Δ=4Д_н·α(1+αt)(t-t1),

где Д_н - номинальный диаметр прокатываемых труб, мм;

α - коэффициент линейного расширения;

t - температура гильзы в начале прокатки, °С;

t1 - температура конца трубы в момент схода с дорна, °С.