Способ производства котельных труб из непрерывно-литой заготовки

Изобретение относится к трубному производству, а именно к способу производства бесшовных горячекатаных котельных труб большого и среднего диаметров из НЛЗ, и может быть использовано на установках с пилигримовыми станами. Способ включает нагрев заготовки, прошивку на стане поперечно-винтовой прокатки, раскатку гильзы на пилигримовом стане, при этом прошивку НЛЗ производят с подъемом по диаметру ≥9%, гильзы перед пилигримовым станом охлаждают до температуры 960-1050°С и прокатывают с суммарной вытяжкой на станах ≥8. Изобретение обеспечивает получение структуры и механических свойств, удовлетворяющих требованиям котельных труб. 1 табл.

 

Изобретение относится к трубному производству, а именно к способу производства бесшовных горячедеформированных котельных труб большого и среднего диаметров из НЛЗ, и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, имеющих в своем составе станы поперечно-винтовой прокатки.

Известен способ производства котельных труб из кованой (уплотненная структура) заготовки с уковом от 1,5 до 3,0 в зависимости от марки стали (ТУ 14-1-2560-78 "Заготовка трубная кованая для котельных труб", ТУ 14-3-460-2003 и ТУ 14-3Р-55-2001 "Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов").

Недостатком указанного способа является высокая энергоемкость процесса, связанная с нагревом и ковкой слитков и НЛЗ в поковки и последующей обточкой, сверлением центрального отверстия, нагревом и дальнейшей прокаткой, т.е. за счет дополнительных энергоемких операций возрастает стоимость передела труб.

В трубопрокатном производстве известны способы прошивки на посад, т.е. уменьшение диаметра гильзы относительно диаметра заготовки на 2÷5%, на подъем - увеличение диаметра гильзы на 3÷7% и размер в размер (Ф.А.Данилов и др. "Горячая прокатка", Москва, Металлургиздат, 1982 г., с.300, табл.34).

Недостатком указанных способов прошивки с приведенными параметрами является низкая проработка литой структуры и, как следствие, не возможность получения требуемых механических свойств котельных труб в соответствии с ТУ 14-3-460-2003 и ТУ 14-3Р-55-2001.

Целью предложенного способа является производство котельных труб большого и среднего диаметров непосредственно из НЛЗ с получением требуемых механических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что при производстве котельных труб прошивку НЛЗ производят с подъемом по диаметру ≥9%, гильзы перед пилигримовым станом охлаждают до температуры 960÷1050°С и прокатывают с суммарной вытяжкой на станах ≥8.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что прошивку НЛЗ производят с подъемом по диаметру ≥9%, подстуживанием гильзы перед пилигримовым станом до температуры 960÷1050°С и суммарной вытяжкой на станах не менее 8. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "Новизна".

Известны технические решения, в которых изменяют деформационные параметры на прошивном и пилигримовом станах. Однако при известных деформациях и температурных параметрах не обеспечивается проработка структуры и получение требуемых механических свойств, которые достигаются в заявляемом решении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "Существенные отличия".

Осуществление подъема на прошивном стане по диаметру ≥9% приводит к скручиванию гильзы и интенсивному разрушению литой структуры. Прокатка подстуженной гильзы до температуры 960-1050°С в сочетании с суммарной вытяжкой по станам ≥8 позволяет полностью разбить литую структуру по сечению стенки трубы, т.е. указанное распределение деформационных параметров со снижением температуры гильзы перед пильгерованием позволяет исключить уков, производимый на заготовках, предназначенных для изготовления котельных труб.

Предложенный способ производства котельных труб из НЛЗ был осуществлен на установке с пилигримовым станом ТПА 8-16" ЧТПЗ.

Прокатку труб размером 273×16 мм производили из сверленой НЛЗ диаметром 430 мм стали марки 20. Прошивку производили на оправке диаметром 250 мм с подъемом по диаметру 9,3%. Гильзу подстуживали до температуры 970-1000°С. Суммарная вытяжка составила 10,6.

Для исследования, от двух партий труб были отобраны образцы и отправлены в ФГУП "ЦНИИТМАШ", который провел испытания металла горячекатаных котельных труб.

Анализ контроля сдаточных испытаний металла труб, результатов испытаний на длительную прочность, кратковременных механических испытаний при высоких температурах и микроструктуры показал, что кратковременные механические свойства и микроструктура металла исследованных горячекатаных труб полностью соответствует ТУ 14-3Р-55-2001.

Результаты механических испытаний металла труб из НЛЗ стали марки 20 (заключение №14-3Р-813-2004) приведены в таблице.

Таблица
Результаты механических испытаний металла котельных труб из НЛЗ
Марка стали	Номер плавки	Номер партии	Размер труб, мм	Температура испытаний, °С	Механические свойства	Примечания
					σ0,2, кгс/мм2		σВ, кгс/мм2	δ,%	ψ,%
Фактич.	Норматив.
				Норматив при 20°С	≥22	42-56	≥24	≥49
20	НТ345742	870	273×16	20	39,0		51	27,0	64,0	Данные сертификата
				20	38,5 37,0		50,0 51,5	25,0 25,5	63,0 61,5	Данные ЦНИИТМАШ
				250	34,5 32,5	≥20	54,0 53,0	14,0 16,5	49,0 55,0	Данные ЦНИИТМАШ
				400	30,5 30,5	≥14	43,0 42,5	34,0 27,6	72,0 68,0	Данные ЦНИИТМАШ
450	24,5 24,5	≥13	36,5 34,5	26,0 36,2	71,5 75,0	Данные ЦНИИТМАШ
20	НТ345742	874	273×16	20	32,0		47,5	32,0	64,0	Данные сертификата
				20	32,0 31,0	≥22	48,0 48,5	31,5 33,5	67,5 65,0	Данные ЦНИИТМАШ
				250	21,5 21,0	≥20	46,5 46,0	21,5 23,5	59,5 59,5	Данные ЦНИИТМАШ
				400	17,0 18,0	≥14	41,0 40,5	36,0 19,5	76,5 77,5	Данные ЦНИИТМАШ
450	17,5 18,0	≥13	34,0 34,0	13,5 32,5	82,5 82,5	Данные ЦНИИТМАШ

Способ производства котельных труб из непрерывно-литой заготовки, включающий нагрев заготовки, прошивку на стане поперечно-винтовой прокатки, раскатку гильзы на пилигримовом стане, отличающийся тем, что прошивку производят с подъемом по диаметру ≥9%, гильзы перед пилигримовым станом охлаждают до температуры, равной 960-1050°С, при этом суммарная вытяжка на станах составляет ≥8.