Способ прокатки передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами
Изобретение относится к способу прокатки передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Способ включает отливку слитков в вакуумно-дуговых печах с последующей ковкой их в заготовки, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков и заготовок в муфелях в методических печах до температуры пластичности (1155-1180)°С, прошивку их в гильзы в станах косой прокатки и прокатку передельных труб на пилигримовых станах, прокатку труб на пилигримовом стане при установившемся процессе производят с подачей гильзы в очаг деформации m=20-40 мм и вытяжкой μ=2,5-4,0, во время затравки величину подачи увеличивают с 10 до 20 мм, при установившемся процессе прокатки подачу плавно увеличивают с 20 до 40 мм, а при температуре гильз-труб менее 850°С подачу плавно снижают до 25 мм, обкатку пилигримовых головок производят с подачей не более 20 мм, при установившемся процессе прокатки подачу на пилигримовом стане увеличивают, величину которой определяют из выражения m=mуст+(tнач-tкрит)К, а при температуре гильз-труб 850°С подачу плавно снижают, величину которой определяют из выражения m1=m-(tкрит-tкон)К1, где mуст=20 - величина подачи при установившемся процессе прокатки, после затравки и полного пути отката подающего аппарата, мм; tнач=1155-1180 - температура гильзы в начале прокатки, °С; tкрит=850 - критическая температура гильзы-трубы, при которой плавно снижают величину подачи гильз-труб в очаг деформации, °С; tкон - температура конца прокатки гильз-труб, °С; К=0,06 - коэффициент, учитывающий увеличение подачи в начале установившегося процесса прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С, мм/°С; K1=0,09 - коэффициент, учитывающий снижение подачи в процессе прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С ниже критической, мм/°С, после затравки гильзы в валки пилигримового стана и до конца прокатки подачу воды на валки пилигримового стана снижают в 2-3 раза, прокатку труб производят на двух дорнах, разогретых до 600-650°С путем прокатки 2-3 настроечных углеродистых гильз, после прокатки трубы дорн извлекают и охлаждают на воздухе при перекатывании по наклонной решетке в течение 30-45 секунд к ванне со смазкой, дорноподъемным механизмом дорн погружают в ванну со смазкой и через 5-10 секунд извлекают, поворачивают в дорноподьемном механизме на 180±20° и повторно погружают в ванну со смазкой на 5-10 секунд, охлаждают на воздухе, а затем передают в замок подающего аппарата и производят прокатку следующей трубы, после прокатки пилой горячей резки отрезают пилигримовую головку, а трубу передают, используя температуру прокатного нагрева, на правильную машину для правки кривизны, трубы-краты после правильной машины с кривизной более 4,0 мм на длине 3600-4000 мм нагреваются в камерных печах до температуры 750-800°С и в нагретом состоянии производят правку на штемпельном прессе, а правку труб-кратов производят за счет изгиба трубы в противоположную сторону на величину, превышающую стрелу прогиба в 1,5-2,0 раза, где большие значения относятся к трубам-кратам с большей кривизной. Изобретение обеспечивает снижение стоимости передела слиток (заготовка) - товарная труба. 8 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу прокатки передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, и может быть использовано при производстве передельных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана.
В практике трубного производства известен способ прокатки передельных труб размером 492×48, 485×36 и 398×46 мм под механическую обработку на размер 474×29,5, 467×16 и 377×24 мм из слитков и заготовок титанового сплава 14 размером 650×100×1750 мм, включающий отливку слитков в вакуумно-дуговых печах ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" с последующей ковкой их в заготовки или использование в качестве заготовок слитков, сверление сквозного центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков и заготовок в муфелях в методических печах до температуры пластичности (1155-1180°С), прошивку их в гильзы в стане косой прокатки и прокатку передельных труб на пилигримовых станах 8-16" ОАО "ЧТПЗ" (ТУ 14-3-1218-83 "Трубы бесшовные горяче-деформированные, обточенные и расточенные из сплава 14". ТИ 158 - Тр. ТБ1-54-97 "Изготовление бесшовных горячедеформированных труб из сплава 14 по ТУ 14-3-1218-83 и ТУ 14-3-1236-83".
Недостатком указанного способа является то, что в процессе нагрева, прошивки в станах косой прокатки и прокатки на пилигримовых станах происходит газонасыщение поверхностных слоев слитков-заготовок, гильз и передельных труб. На поверхностях горячих слитков-заготовок, гильз и труб образуется газонасыщенный (альфированный)-хрупкий слой, который при прошивке в двухвалковом стане винтовой прокатки и прокатке на пилигримовых станах приводит к образованию поверхностных дефектов в виде рванин, которые на передельных трубах-заготовках приходится удалять способом механической обработки (обточки и расточки) на глубину 9,0-9,5 мм. В некоторых случаях дефекты превышают эти значения, что приводит к окончательному браку передельных труб-заготовок или, при наличии попутчиков, переточки на более тонкие стенки. Другим недостатком данного способа является то, что при прокатке передельных труб на пилигримовых станах не оговорена величина подачи гильзы в очаг деформации (валки пилигримового стана), которая зависит от навыков вальцовщика, калибровки валков пилигримовых станов и от температурных факторов гильз-труб в процессе прокатки. В начале прокатки (особенно при затравке) при температуре гильзы 1100-1150°С, с целью снижения количества и размеров (глубины) рванин подачу гильзы в очаг деформации, необходимо вести с меньшими величинами m=10-20 мм, которую при установившемся процессе прокатки (после затравки и полного пути отката подающего аппарата) по мере снижения температуры гильз-труб до 850°С следует плавно увеличивать до 40 мм, а затем плавно снижать до 25 мм, а обкатку пилигримовых головок производить с подачей не более 20 мм. При прокатке передельных труб из гильз размером 650×435×3100 мм в трубы размером 492×48×7500 мм в течение 2,5-3.0 минут валки пилигримового стана от перегрева и налипания сплава обильно охлаждаются водой, которая при температуре выше 900°С приводит к дополнительному газонасыщению (наводороживанию) наружной поверхности гильз-труб и, как следствие, к увеличению рванин (трещин) на трубах. При существующей технологии и величине поверхностных дефектов в виде рванин, которые на передельных трубах-заготовках приходится удалять способом механической обработки (обточки и расточки) на глубину 9,0-9,5 мм, не оговорена толщина стенки передельных труб, а именно минимальная вытяжка, т.е. стенка, при минимальных значениях которой можно получать качественные передельные трубы.
Основным видом дефектов на трубах из титановых сплавов являются рванины на наружной и внутренней поверхностях и раковины на внутренней. Основной причиной образования раковин являются рванины на внутренней поверхности гильз, которые закатываются при прокатке на пилигримовом стане. На их образование также влияет способ продувки гильз после прошивного стана. Из-за наличия данных дефектов необходимо увеличивать толщину стенки передельных горячекатаных труб и проводить дополнительные операции по расточке. В результате механической обработки более 40% сплава уходит в стружку. Кроме того, наружная и внутренняя поверхности гильз-труб охлаждаются водой и технологическим инструментом (дорном и рабочими валками), что приводит к интенсивному охлаждению, именно дефектных мест, и образованию малопластичных участков. Деформация гильз с такими участками в пилигримовом стане приводит к увеличению глубины дефектов и к их закатке на внутренней поверхности передельных труб в виде раковин, которые вскрываются при механической обработке.
В трубном производстве известен способ прокатки труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплава 14 на трубопрокатной установке 8-16" с пилигримовыми станами, включающий сверление центрального отверстия, нагрев в муфелях в методических печах сверленых слитков и заготовок до температуры 1155-1180°С с использованием для уменьшения окалинообразования и газонасыщения внутренней поверхности слитков-заготовок в процессе нагрева заглушек из графитовых стержней и коррозионно-стойких сталей. Использование заглушек дало возможность снизить количество грубых рванин и раковин на внутренней поверхности гильз, а следовательно, исключить переводы передельных труб в брак по выходу толщин стенок за минусовые значения (А.В.Сафьянов, О.Г.Хохлов-Некрасов, Л.И.Лапин, "Сталь", №9, 1992, с.61).
Недостатком указанного способа является то, что при нагреве слитков-заготовок выше 700-800°С и кантовке их кантовальной машиной вдоль методической печи заглушки выпадают из центрального отверстия.
Наиболее близким техническим решением является способ прокатки труб из слитков и заготовок сплава 14 на трубопрокатной установке 8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ", включающий сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков и заготовок в муфелях в методических печах до температуры пластичности (1155-1180)°С, прошивку их в гильзы в двухвалковом стане косой прокатки и прокатку передельных труб на пилигримовых станах на разогретых до 600-650°С дорнах с волнистой поверхностью. Сочетание такой калибровки и разогрева дорнов позволяет увеличить пластичность сплава в контактном слое и уменьшить концентрацию напряжений во время прокатки, т.е. снизить глубину проникновения трещин, образовавшихся при деформации альфированного слоя (А.В.Сафьянов, О.Г.Хохлов-Некрасов, Л.И.Лапин, "Сталь", №9, 1992, с.62-63. Авт. свидетельство СССР №603447, кл. В21В 25/00, Бюллетень №15, 1978 г.).
Недостатком данного способа является то, что он не регламентирует количество дорнов в комплекте, технологию их смазки, охлаждение и поддержание температуры дорнов на заданном уровне, что приводит к неравномерному их нагреву и искривлению, т.е. к окончательному браку и потере производительности стана, т.к. нагрев дорна до температуры 600-650°С производится путем прокатки двух-трех настроечных углеродистых гильз. Изготовление дорнов с волнистой поверхностью с амплитудой, равной 0,15-0,25 величины подъема внутреннего диаметра, и длиной волны 3,5-5,5 величины амплитуды на существующем токарном оборудовании сложно и данные дорна нельзя использовать для прокатки труб из рядовых марок стали. Снижение амплитуды и длины волны приводит к снижению эффективности, т.к. поверхность данного дорна приближается к цилиндрическим, а увеличение амплитуды и длины волны приводит к закатке дорнов в гильзах-трубах.
Целью предложенного способа прокатки передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами является получение качественных передельных труб из слитков и заготовок сплавов на основе титана, снижение расходного коэффициента сплава за счет уменьшения припуска под механическую обработку горячекатаных передельных труб из-за снижения количества и величины дефектов в виде рванин и раковин, снижения кривизны передельных баллонных заготовок и повышение производительности пилигримовых установок, за счет снижения брака дорнов по кривизне.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе прокатки передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающем отливку слитков в вакуумно-дуговых печах с последующей ковкой их в заготовки, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков и заготовок в муфелях в методических печах до температуры пластичности (1155-1180)°С, прошивку их в гильзы в станах косой прокатки и прокатку передельных труб на пилигримовых станах, прокатку труб на пилигримовом стане при установившемся процессе производят с подачей гильзы в очаг деформации m=20-40 мм и вытяжкой μ=2,5-4,0, во время затравки величину подачи увеличивают с 10 до 20 мм, при установившемся процессе прокатки подачу плавно увеличивают с 20 до 40 мм, а при температуре гильз-труб менее 850°С, подачу плавно снижают до 25 мм, обкатку пилигримовых головок производят с подачей не более 20 мм, при установившемся процессе прокатки подачу на пилигримовом стане увеличивают, величину которой определяют из выражения
m=mуст+(tнач-tкрит)К,
а при температуре гильз-труб 850°С подачу плавно снижают, величину которой определяют из выражения
m1=m-(tкрит-tкон)К1,
где mуст=20 - величина подачи при установившемся процессе прокатки, после затравки и полного пути отката подающего аппарата, мм;
tнач=1155-1180 - температура гильзы в начале прокатки, °С;
tкрит=850 - критическая температура гильзы - трубы, при которой плавно снижают величину подачи гильз-труб в очаг деформации, °С;
tкон - температура конца прокатки гильз-труб, °С;
К=0,06 - коэффициент, учитывающий увеличение подачи в начале установившегося процесса прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С, мм/°С;
K1=0,09 - коэффициент, учитывающий снижение подачи в процессе прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С ниже критической, мм/°С, после затравки гильзы в валки пилигримового стана и до конца прокатки подачу воды на валки пилигримового стана снижают в 2-3 раза, прокатку труб производят на двух дорнах, разогретых до 600-650°С путем прокатки 2-3 настроечных углеродистых гильз, после прокатки трубы из сплава на основе титана дорн извлекают и охлаждают на воздухе при перекатывании по наклонной решетке в течение 30-45 секунд к ванне со смазкой, дорноподъемным механизмом дорн погружают в ванну со смазкой и через 5-10 секунд извлекают, поворачивают в дорноподьемном механизме на 180±20° и повторно погружают в ванну со смазкой на 5-10 секунд, охлаждают на воздухе, а затем передают в замок подающего аппарата и производят прокатку следующей трубы, после прокатки пилой горячей резки отрезают пилигримовую головку, а трубу передают, используя температуру прокатного нагрева, на правильную машину для правки кривизны, трубы-краты после правильной машины с кривизной более 4,0 мм на длину 3600-4000 мм, нагреваются в камерных печах до температуры 750-800°С и в нагретом состоянии производят правку на штемпельном прессе, а правку труб-кратов производят за счет изгиба трубы в противоположную сторону на величину, превышающую стрелу прогиба в 1,5-2,0 раза, где большие значения относятся к трубам-кратам с большей кривизной.
Величину подачи при затравке гильз без кантовки производят с более низкими подачами. В нашем случае при прокатке передельных толстостенных труб из сплавов на основе титана с вытяжками μ=2,5-4,0 величину подачи при затравке следует постепенно увеличивать с 10 до 20 мм. При прокатке передельных труб размером 492×48×7500 мм из гильз размером 650×107,5×3100 мм необходимо для полной затравки произвести 18-20 подач (ударов) гильзы в очаг деформации. За каждый удар необходимо увеличивать подачу на 0,5-0,55 мм. После затравки, т.е. пути отката подающего аппарата, равного 1150-1200 мм, наступает установившийся процесс прокатки. При установившемся процессе прокатки при температуре 1100°С и выше величину подачи следует увеличивать по мере снижения температуры, т.к. при повышенных температурах и повышенных подачах образуется большее количество рванин и их глубина проникновения в тело трубы. При установившемся процессе прокатки с равными величинами подачи на первой половине труб наблюдается наибольшее количество дефектов на наружной и внутренней поверхностях и глубина их проникновения. Поэтому необходимо при установившемся процессе прокатки подачу плавно увеличивать с 20 до 40 мм. При температуре 850°С пластические свойства сплавов на основе титана начинают снижаться, следовательно, необходимо подачу плавно снижать до 25 мм, а обкатку пилигримовых головок производить с подачей не более 20 мм. Для определения величин подачи в процессе прокатки передельной трубы в п.3 формулы. При прокатке передельных труб из сплавов на основе титана максимальная вытяжка не должна превышать 4,0, т.к. с увеличением вытяжки, т.е. с утонением стенки передельных труб образуются сквозные трещины (рванины), что является окончательным браком передельных труб. С целью снижения газонасыщения наружной поверхности передельных труб предложено после затравки гильзы в валки пилигримового стана и до конца прокатки снижать подачу воды на валки пилигримового стана в 2-3 раза. Для исключения искривления дорнов и осуществления процесса прокатки качественных передельных труб предложено прокатку партии труб в количестве 30-40 штук производить на двух дорнах, разогретых до температуры 600-650°С путем прокатки на каждом дорне 2-3 настроечных углеродистых гильз с последующей технологией их охлаждения и прокатки в соответствии с п.п.5 и 6 формулы изобретения. Так как передельные трубы идут под механическую обработку (расточку и обточку), то они должны иметь минимальную кривизну. С этой целью после отрезки пилой горячей резки пилигримовой головки (технологический отход пилигримового способа производства) трубы передают, используя температуру прокатного нагрева, на правильную машину для правки, т.к. в холодном виде данные трубы не правятся. Если после правки труб на косовалковой машине и разметке их на краты длиной 3600-4000 мм кривизна их будет более 4,0 мм, то предложено трубы-краты нагревать в камерной печи до температуры 750-800°С и в нагретом состоянии производить правку на штемпельном прессе за счет изгиба трубы в противоположную сторону на величину, превышающую стрелу прогиба в противоположную сторону в 1,5-2,0 раза, где большие значения относятся к трубам-кратам с большей кривизной.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что прокатку труб на пилигримовом стане при установившемся процессе производят с подачей гильзы в очаг деформации m=20-40 мм и вытяжкой μ=2,5-4,0, во время затравки величину подачи увеличивают с 10 до 20 мм, при установившемся процессе прокатки подачу плавно увеличивают с 20 до 40 мм, а при температуре гильз-труб менее 850°С, подачу плавно снижают до 25 мм, обкатку пилигримовых головок производят с подачей не более 20 мм, при установившемся процессе прокатки подачу на пилигримовом стане увеличивают, величину которой определяют из выражения m=mуст+(tнач-tкрит)К, а при температуре гильз-труб 850°С подачу плавно снижают, величину которой определяют из выражения m1=m-(tкрит-tкон)K1, где mуст=20 - величина подачи при установившемся процессе прокатки, после затравки и полного пути отката подающего аппарата, мм; tнач=1155-1180 - температура гильзы в начале прокатки, °С; tкрит=850 - критическая температура гильзы - трубы, при которой плавно снижают величину подачи гильз-труб в очаг деформации, °С; tкон - температура конца прокатки гильз-труб, °С; К=0,06 - коэффициент, учитывающий увеличение подачи в начале установившегося процесса прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С, мм/°С; K1=0,09 - коэффициент, учитывающий снижение подачи в процессе прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С ниже критической, мм/°С, после затравки гильзы в валки пилигримового стана и до конца прокатки подачу воды на валки пилигримового стана снижают в 2-3 раза, прокатку труб производят на двух дорнах, разогретых до 600-650°С путем прокатки 2-3 настроечных углеродистых гильз, после прокатки трубы из сплава на основе титана дорн извлекают и охлаждают на воздухе при перекатывании по наклонной решетке в течение 30-45 секунд к ванне со смазкой, дорноподъемным механизмом дорн погружают в ванну со смазкой и через 5-10 секунд извлекают, поворачивают в дорноподъемном механизме на 180±20° и повторно погружают в ванну со смазкой на 5-10 секунд, охлаждают на воздухе, а затем передают в замок подающего аппарата и производят прокатку следующей трубы, после прокатки пилой горячей резки отрезают пилигримовую головку, а трубу передают, используя температуру прокатного нагрева, на правильную машину для правки кривизны, трубы-краты после правильной машины с кривизной более 4,0 мм на длину 3600-4000 мм, нагреваются в камерных печах до температуры 750-800°С и в нагретом состоянии производят правку на штемпельном прессе, правку труб-кратов производят за счет изгиба трубы в противоположную сторону на величину, превышающую стрелу прогиба в 1,5-2,0 раза, где большие значения относятся к трубам-кратам с большей кривизной. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".
Сравнение заявляемого решения (способа) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".
Способ опробован и внедрен на трубопрокатной установке 8-16" с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ". В таблице приведены сравнительные данные по передельным трубам размером 492×48×7500 мм, прокатанным по существующему и предлагаемому способам из слитков размером 650×100×1750 мм сплава 14, отлитых в вакуумно-дуговых печах ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" (г.Верхняя Салда - Россия) по ТУ 1-5-180-94, для изготовления баллонных заготовок размером 474×29,5×3550+100 мм по ТУ 14-3-1218 и ТУ14-3-1236-83.
В производство было задано по 10 слитков из титанового сплава 14 для изготовления механически обработанных (обточенных и расточенных) труб - заготовок размером 474×29,5×3550+100 мм по существующей и предлагаемой технологиям. 10 слитков сплава 14 размером 650×10×1750 мм прокатаны на пилигримовом стане по существующей технологии в передельные трубы размером 492×48×7500 мм (ТИ 15 8-Тр. ТБ1-64-2002 "Изготовление бесшовных горячедеформированных труб из сплава 14 по ТУ 14-3-1218-83 и ТУ 14-3-1236-83" с равномерной величиной подачи гильзы в очаг деформации при установившемся процессе прокатки, равной 35 мм, и величиной вытяжки μ=2,74. Прокат труб на пилигримовом стане производился на одном дорне, нагретом до температуры 600-650°С. Дорн охлаждался на воздухе, а затем в ванне со смазкой в течение 15-20 секунд путем погружения. Валки пилигримового стана охлаждались водой под давлением 5 атм и расходом 2,0 м3 в минуту. После отрезки пилигримовых головок трубы охлаждались на шлеппере до температуры 30-40°С и правились в шестивалковой правильной машине. После правки трубы имели кривизну от 6,0 до 8,5 мм на длину крата 3600-4000 мм. Все трубы пришлось править на прессе по нескольку раз, т.к. трубы пружинили и кривизна не уменьшалась. На наружной и внутренней поверхностях труб, особенно на первой половине от затравки наблюдалось большое количество рванин (поперечных трещин), глубина которых превышала допустимый предел снимаемого слоя при механической обработке (расточке и обточке), в результате чего два крата были переточены на размер 474×27,0×3510 мм, а три крата забракованы по не выведенным внутренним дефектам в виде раковин и рванин. Расходный коэффициент сплава по данной партии труб составил 2,225. Десять слитков были прокатаны в передельные трубы по предлагаемой технологии (способу). Пять слитков были прокатаны в передельные трубы размером 492×48×7500 мм, а пять в трубы размером 492×46×7500 мм. Для прокатки передельных труб по данному варианту в производство было задано 5 слитков размером 650×100×1700 мм. В процессе затравки величину подачи плавно увеличивали с 10 до 20 мм, а при установившемся процесс величину подачи плавно увеличивали с 20 до 40 мм до охлаждения труб-гильз до 850°С, которую потом плавно уменьшали до 25 мм, а обкатку пилигримовых головок производили с подачей 10-20 мм. После затравки, охлаждение валков пилигримового стана производили с расходом воды 0,7 м3/мин, т.е. расход охлаждающей воды был уменьшен ≈ в три раза. Прокатку передельных труб производили на комплекте дорнов из 2-х штук, которые были нагреты до температуры 600-650°С путем прокатки первого дорна 3-х, а второго дорна 2-х настроечных углеродистых гильз. Процесс охлаждения дорнов осуществляли в соответствии с п.6 формулы изобретения, а именно после прокатки трубы из сплава на основе титана дорн извлекали и охлаждали на воздухе при перекатывании по наклонной решетке в течение 30-45 секунд к ванне со смазкой, дорноподъемным механизмом дорн погружали в ванну со смазкой и через 5-10 секунд извлекали, дорн поворачивали в дорноподьемном механизме на 180±20° и повторно погружали в ванну со смазкой на 5-10 секунд, после охлаждали на воздухе, а затем по мере необходимости передавали в замок подающего аппарата и производили прокатку следующей трубы. После отрезки пилой горячей резки пилигримовых головок трубы при температуре конца прокатки 650-700°С краном передавались на шлеппер в пролет, где расположены две шестивалковые правильные машины. Трубы без задержек передавались на входную сторону правильной машины и при температуре 200-300°С правились. После правки и охлаждения на каждой трубе на длине крата замерялась кривизна, которая кроме одного крата отвечала требованиям НТД, а именно была меньше 4,0 мм на длине 3600-4000 мм. Один крат с кривизной 5,5 мм был нагрет в камерной печи до температуры 770°С и в нагретом состоянии был выправлен на штемпельном прессе за счет изгиба трубы-крата в противоположную сторону на 9,0 мм. После охлаждения труба-крат имела максимальную стрелу прогиба (кривизну) 2,5 мм. Все трубы-краты, прокатанные по предлагаемой технологии, были расточены и обточены на размер 474×29,5×3550 мм. Расходный коэффициент сплава по первой опытной партии составил 1,872, а по второй, за счет прокатки качественных передельных труб с толщиной стенки 46 мм вместо 48, составил 1,818.
Таким образом, из таблицы видно, что лучшие результаты по расходному коэффициенту сплава 14 при производстве товарных труб (расточенных и обточенных) размером 474×29,5×3550 мм получены при прокатке их по предлагаемому способу за счет снижения количества рванин и раковин, проникновения их в глубь толщины стенки, т.е. получили снижение расхода сплава 14 в первом случае на 353 кг, а во втором случае, за счет прокатки качественных передельных труб с более тонкой стенкой, на 407 кг на тонну товарных труб.
Использование предлагаемого способа прокатки передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами позволит значительно снизить количество и величину дефектов прокатного происхождения на наружной и внутренней поверхностях в виде рванин, трещин и раковин за счет ведения оптимального процесса прокатки передельных труб на пилигримовом стане, правки в косовалковых правильных машинах, на штемпельных прессах, и как следствие, снизить расходный коэффициент дорогостоящих сплавов на основе титана, а следовательно, снизить стоимость передела слитков (заготовка) из сплавов на основе титана - товарная труба.
| Данные по прокатке передельных труб размером 492×48×7500 мм из слитков сплава 14 размером 650×100×1750 мм на ТПА с пилигримовыми станами ОАО "ЧТПЗ" и изготовлению баллонных заготовок размером 474×29,5×3550 и 474×27,0×3510 мм по существующей и предлагаемой технологиям | |||||||||||||||
| Вид технолог. | Размер слитков (мм) | Количество слитков | Прошивка гильз | Прокатка труб на пилигримовом стане | Правка на шестивалковой правильн. машине | Правка на прессе (шт) | Сдано труб | Расход. коэфф. металла | |||||||
| штук | тонн | Диаметр оправки (мм) | Размер гильз (мм) | Величина m (мм) | Вытяжка μ | Колич. дорнов | Охлажд. валков, м3/мин | Охлажд. дорнов | Кратов (шт) | Тонн | |||||
| Существ. | 650×100×1750 | 10 | 25,480 | 420 | 650×435×3100 | При уст. процессе 35 | 2,74 | 1 | 2,0 | На воздухе, а затем в ванне 15-20 сек | Холодная | 10 | 474×29,5×3550 - 15 474×27,0×3550 - 2 Брак - 3 | 11,451 | 2,225 |
| Предлаг. | 650×100×1750 | 5 | 12,740 | 420 | 650×435×3100 | 10-20-40-25-20 | 2,74 | 2 | 0,7 | 1. На воздухе. | При темп.200-300°С | 1 | 474×29,5×3550 - 10 | 6,806 | 1,872 |
| 2. В ванне - 5-10 сек | |||||||||||||||
| 3. Поворот на 180° | |||||||||||||||
| 4. В ванне - 5-10 сек | |||||||||||||||
| 5. На возд | |||||||||||||||
| 650×100 ×1700 | 5 | 12,376 | 420 | 650×435 ×3000 | 10-20-40-25-20 | 2,84 | 2 | 0,7 | 1. На воздухе. | При темп. 200-300°С | - | 474×29,5× 3550-10 | 6,806 | 1,818 | |
| 2. В ванне - 5-10 сек | |||||||||||||||
| 3. Поворот на 180° | |||||||||||||||
| 4. В ванне - 5-10 сек | |||||||||||||||
| 5. На воздухе |
1. Способ производства передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий отливку слитков в вакуумно-дуговых печах с последующей ковкой их в заготовки, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков и заготовок в муфелях в методических печах до температуры пластичности 1155-1180°С, прошивку их в гильзы в станах косой прокатки и прокатку труб на пилигримовых станах, отличающийся тем, что прокатку на пилигримовом стане при установившемся процессе производят с подачей гильзы в очаг деформации m=20-40 мм и вытяжкой μ=2,5-4,0.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу при затравке гильз в пилигримовый стан подачу увеличивают от 10 до 20 мм, при установившемся процессе прокатки подачу гильз-труб плавно увеличивают с 20 до 40 мм, а при температуре гильз-труб менее 850°С подачу плавно снижают до 25 мм, обкатку пилигримовых головок производят с подачей не более 20 мм.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при установившемся процессе прокатки подачу на пилигимовом стане увеличивают, величину которой определяют из выражения
m=mуст.+(tнач.-tкрит.)К,
а при достижении температуры гильз-труб 850°С плавно снижают подачу, величину которой определяют из выражения
m1=m-(tкрит.-tкон.)K1,
где mуст.=20 - величина подачи при установившемся процессе прокатки, после затравки и полного пути отката подающего аппарата, мм;
tнач.=1155-1180 - температура гильзы в начале прокатки, °С;
tкрит.=850 - критическая температура гильзы-трубы, при которой плавно снижают величину подачи гильз-труб, °С;
tкон. - температура конца прокатки гильз-труб, °С;
К=0,06 - коэффициент, учитывающий увеличение подачи в начале установившегося процесса прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С, мм/°С;
K1=0,09 - коэффициент, учитывающий снижение подачи в процессе прокатки, при снижении температуры гильзы-трубы на 1°С ниже критической, мм/°С.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что после затравки гильзы в пилигримовый стан и до конца прокатки температуру снижают путем уменьшения подачи воды на валки пилигримового стана в 2-3 раза.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокатку труб производят на двух дорнах, разогретых до 600-650°С путем прокатки двух-трех настроечных углеродистых гильз.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что после прокатки трубы дорн извлекают и охлаждают на воздухе при перекатывании по наклонной решетке в течение 30-45 с к ванне со смазкой, дорноподъемным механизмом дорн погружают в ванну со смазкой и через 5-10 с извлекают, поворачивают в дорноподъемном механизме на 180±20° и повторно погружают в ванну со смазкой на 5-10 с, охлаждают на воздухе, а затем передают в замок подающего аппарата и производят прокатку следующей трубы.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что после прокатки пилой горячей резки отрезают пилигримовую головку, а трубу с температурой прокатного нагрева передают на правильную машину для правки кривизны.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что трубы-краты после правильной машины с кривизной более 4,0 мм на длине 3600-4000 мм нагревают в камерных печах до температуры 750-800°С и в нагретом состоянии производят правку на штемпельном прессе.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что правку труб-кратов производят за счет изгиба трубы в противоположную сторону на величину, превышающую стрелу прогиба в 1,5-2,0 раза, где большие значения относятся к трубам-кратам с большей кривизной.
