Способ производства слитков-заготовок электрошлаковым переплавом из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% и прокатки из них на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами труб для последующего передела их в шестигранные трубы-заготовки для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива
Изобретение относится к способу производства слитков-заготовок электрошлаковым переплавом из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% и прокатки из них на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами труб для последующего передела их в шестигранные трубы-заготовки для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива. Способ включает отливку слитков электрошлаковым способом размером 470-490×1700-1750 мм, механическую обработку - обточку в слитки-заготовки размером 460-480×1700-1750 мм, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев их до температуры пластичности 1060-1090°С, прошивку в стане косой прокатки на оправке диаметром 275 мм в гильзы размером 470-480х290 вн. х 2500-2600 мм с вытяжкой μ=1,47-1,51, прокатку гильз на пилигримовом стане с подкладными углеродистыми кольцами в передельные трубы-плети размером 290×12×22000-23000 мм на дорнах диаметром 264/265 мм с вытяжкой μ=10,25-11,0, отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, порезку труб-плетей на две трубы равной длины или кратные длине передельной заготовке и последующую правку их на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева, при этом слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480×270 вн. × 2450±50 мм, донную и усадочную части полых слитков электрошлакового переплава, образующих при прокатке передельных труб пилигримовую головку и затравочный конец, отливают из пластичных углеродистых марок стали, высоты донной и усадочной частей из пластичной углеродистой марки стали определяют из выражений Lд=(0,12-0,15)Lс, Ly=(0,05-0,06)Lc, где Lд - высота донной части полого слитка из пластичной углеродистой марки стали, мм; Ly - высота усадочной части полого слитка из пластичной углеродистой марки стали, мм; Lc - общая высота полого слитка (2450±50), мм, полые слитки растачивают и обтачивают с усадочной стороны в полые заготовки размером 470×280 вн. мм до границ сплавления двух металлов в донной части слитков или со смещением в сторону пластичной углеродистой стали на 50-80 мм с чистотой поверхности Rz≤40 мкм, при обточке переход на донном конце слитков от основного металла к пластичной углеродистой стали выполняют плавно в виде усеченного конуса на длине 50-80 мм, биметаллические полые слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности 1040-1060°С по режиму нагрева стали с содержанием бора 1,3-1,8%, после удаления технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов из пластичных углеродистых марок стали со стороны пилигримовых головок и затравочных концов оставляют участки труб из пластичных углеродистых марок стали длиной 500-700 мм, после порезки труб-плетей на две трубы равной длины или кратные длине передельной заготовке на последующую теплую правку трубы задают в шестивалковую правильную машину концами из пластичных углеродистых марок стали, сверление отверстий для тянущей цепи под теплое профилирование на трубах-заготовках с углеродистыми пластичными концами производят на участках труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали, а концы труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали удаляют перед термической обработкой с выполнением всех последующих операций по технологическому процессу. Обеспечивается снижение брака труб, повышается производительность пилигримовых станов, снижается стоимость товарных шестигранных труб-заготовок. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к трубному и металлургическому производствам, в частности к способу производства шестигранных труб-заготовок для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% из передельных горячекатаных труб размером 290х12х22000-23000 мм, прокатываемых на ТПУ 8-16" из полых слитков электрошлакового переплава, с последующим переделом их в шестигранные трубы-заготовки, и может быть использовано при производстве слитков-заготовок на электрошлакоплавильных печах, прокатки из них передельных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, механической обработки передельных труб (обточки и расточки) с последующим профилированием их на профилировочном стане в шестигранные трубы-заготовки.
В трубном производстве известен способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% (ЧС 82), предусматривающий выплавку стали вакуумно-дуговым (ВД), вакуумно-индукционным (ВИ), вакуумно-индукционным с последующим вакуумно-дуговым переплавом (ИД) и плазменным переплавом (П) в слитки диаметром 460 мм с последующей ковкой их в прутки-заготовки диаметром 225-230 мм и механической обработкой - обточкой на размер 215×1850-1950 мм, нагрев до температуры пластичности, прошивку в прошивном стане на ТПА-350 с автоматическим станом в гильзы размером 220×45×2700-2850 мм, охлаждение, ремонт, прошивку на первом прошивном стане в гильзы размером 250×28×3400-3600 мм, прошивку на втором стане в гильзы размером 292×13×5600-5950 мм, прокатку в автоматическом стане в три прохода с обжатиями, соответственно 14,3%, 8,3%, 0,5%, и калибровку в калибровочном стане в трубы размером 288х11 мм при температуре 850-950°С (Отчет по НИР "Освоение технологии производства горячекатаных труб большого диаметра из стали ЧС 82 в условиях ТПА-350 "ЮТЗ", Днепропетровск 1988 г.).
Недостатками данного способа являются межгосударственные перевозки (Челябинск-Никополь-Челябинск), трудоемкая операция ковки слитков диаметром 460 мм в прутки-заготовки диаметром 225-230 мм с последующей механической обработкой - обточкой и порезкой на размер 215×1850-1950 мм, большой расходный коэффициент металла при переделе слиток - шестигранная трубная заготовка, равный 6,53 и, как следствие, высокая стоимость передельных труб и шестигранных труб-заготовок.
В металлургической и трубной промышленностях известен способ производства сплошных слитков из коррозионно-стойкой стали марки 04Х14ТЗР1Ф-Ш (ЧС 82-Ш), выплавленных в электропечах под шлаком, которые обтачиваются в слитки-заготовки размером 460-480±10×1750-1650±70 мм и поставляются трубникам для производства передельных труб на трубопрокатных установках с пилигримовьми станами (Изменение №2 от 16.02.2001 г."Заготовка трубная из стали марок 04Х14ТЗР1Ф-ВИ (ЧС 82-ВИ), 04Х14ТЗР1Ф-ПТ (ЧС 82-ПТ), 04Х14ТЗР1Ф-ПШ (ЧС 82-ПШ) и 04Х14ТЗР1Ф-Ш (ЧС 82-Ш"). Данные слитки на ОАО "ЧТПЗ" подвергаются сверлению на диаметр 100±5,0 мм и задаются в производство для прокатки передельных труб.
Недостатком данного способа является повышенный расход металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная трубная заготовка, который достигает более 4,5.
В трубной промышленности известен также способ производства трубных заготовок для изготовления шестигранных чехловых труб из низкопластичной безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий выплавку стали вакуумно-дуговым, вакуумно-индукционным, вакуумно-индукционным с последующим вакуумно-дуговым переплавом и плазменным переплавом в слитки размером 470×1700-1750 мм, обточку слитков на размер 460×1700-1750 мм, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев их до температуры пластичности, прошивку в прошивном стане ТПА 8-16" в гильзы размером 460×110×2100-2300 мм, прокатку гильз на пилигримовом стане в трубы-заготовки размером 377×88,5×31500-3500 мм, охлаждение, при необходимости ремонт, и порезку на две равные части-заготовки размером 377×88, 5×1575-1750 мм, повторный нагрев их до температуры пластичности, прошивку-раскатку в прошивном стане в гильзы размером 400×50×2300-2550 мм, прокатку на пилигримовом стане в передельные трубы размером 290×12×11000-12000 мм и правку на правильной машине при температуре не ниже 100°С, используя температуру прокатного нагрева (патент РФ №2226133 "Способ производства трубных заготовок для изготовления шестигранных чехловых труб из низкопластичной безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%", бюл. №9, 2004 и А.В.Сафьянов, А.А.Федоров, В.П.Борисов и др. "Разработка и освоение новой технологии производства шестигранных чехловых труб из низколегированной нейтронопоглощающей безникелевой стали с содержанием бора 1,3-1,8%. "Труды четвертого конгресса прокатчиков". Магнитогорск, 16-19 октября 2001 г., Москва, 2002, стр.44-47).
Известный способ имеет следующие недостатки. Технологический процесс производства передельных труб из стали ЧС 82, включающий два нагрева, две прошивки, две прокатки на пилигримовом стане и порезку на станках труб-заготовок на два равных крата-заготовки, трудоемок, требует больших затрат, что приводит к росту цены передельных труб и, как следствие, к росту цены шестигранных чехловых труб. Прокатка двух кратов-заготовок размером 377×88,5×1600-1800 мм, полученных из одного слитка, на пилигримовом стане в передельные трубы размером 290х12х11500-12500 мм приводит к увеличению технологических отходов в виде двух затравочных концов и двух пилигримовых головок. При неустановившемся процессе прокатки, т.е. при затравке и обкатке пилигримовых головок, из-за малой пластичности стали, образуются концевые дефекты в виде продольных трещин и рванин на длине 0,5-0,8 метра. Это приводит к увеличению расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - передельная труба. Прокатка на пилигримовом стане труб размером 290×12×11500-12500 мм из гильз размером 400×50×2300-2500 мм в течение 3,0-3,2 мин приводит к снижению температуры гильзы до 750°С, т.е. конец прокатки труб происходит при температуре 750-800°С, а это значительно ниже нижнего предела интервала пластичности данной марки стали (800-850°С), что приводит к образованию рванин под пилигримовую головку на длине 2,0-3,0 метров, а это, в свою очередь, приводит к браку одного крата, т.к. минимальная длина трубы для профилирования (передела в шестигранник) должна быть 5250 мм. Средний расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - шестигранная туба-заготовка по данной технологии составил 4,55, т.е. для получения одной тонны шестигранных труб "под ключ" размером 257×6×4300 мм необходимо 4,55 тонн слитков ЭШП стали ЧС 82.
Наиболее близким техническим решением является способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий отливку слитков ЭШП размером 470-490×1600-1750 мм, обточку слитков на размер 460-480×1600-1750 мм, сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм в слитках ЭШП с донного конца на длину L=H-B, где Н - высота слитка, мм; В - недосверленная часть слитка, равная 100-120 мм, нагрев их до температуры пластичности по режиму: слитки при температуре 450-500°С выдерживают на колосниках методической печи без кантовки в течение 90-120 мин, нагревают до температуры 800-850°С со скоростью 1,8-2,0°С в мин, затем нагревают до температуры 1060-1090°С со скоростью 2,0-2,2°С в мин с кантовкой через 15-20 мин и выдерживают при данной температуре в течение 70-80 мин с кантовкой на угол ≈ 180° через 10-15 мин, задачу перед прошивкой внутрь слитков смазки в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) %, прошивку слитков в стане косой прокатки сверленым концом вперед с вытяжкой 1,6-1,75 без подъема по диаметру и с выполнением следующих технологических операций: установившийся процесс прошивки производят со скоростью вращения рабочих валков 40-45 оборотов в мин, при заполнении очага деформации, от захвата слитков валками до полного нахождения гильзы на оправку, скорость вращения валков снижают на 20-25% - 30-35 оборотов в мин, а на выходе гильзы из очага деформации скорость вращения валков снижают на 30-35% - 25-30 оборотов в мин, прокатку гильз на пилигримовом стане в передельные трубы производят с подкладными углеродистыми кольцами с вытяжкой μ=9,0-10,5 и обжатием по диаметру 35-40% и выполнением технологических операций в следующей последовательности: затравку и обкатку пилигримовой головки производят с вытяжкой μ=7,5-8,5, равной 0,8-0,85 величины вытяжки установившегося процесса прокатки, при затравке на длине 1,0-1,1 и обкатке пилигримовой головки на длине 0,3-0,5 пути отката подающего аппарата, вытяжку снижают за счет разведения валков пилигримового стана (патент РФ №2255820 "Способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%", бюл. №10 от 10.07. 2004).
Недостатками данного способа являются большой расходный коэффициент металла при переделе слиток - шестигранная труба-заготовка, равный 4,32, из-за большой отбраковки заготовок по дефектам прокатного происхождения на наружной поверхности и выхода толщин стенок за пределы минусового допуска при их ремонте, а также изготовление, нагрев, транспортировка краном к пилигримовым станам подкладных углеродистых колец и надевание их на дорна, а следовательно, увеличение вспомогательного времени и снижение производительности пилигримовых станов и, как следствие, высокая стоимость передельных труб и готовой продукции (шестигранных труб-заготовок).
Задачей предложенного способа является освоение нового технологического процесса производства шестигранных труб-заготовок для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, направленного на исключение из технологического процесса прошивки сверленых слитков в станах косой прокатки, исключение брака в виде рванин при затравке и докатке пилигримовых головок, исключение изготовления подкладных углеродистых колец, нагрева в методических печах и транспортировки их краном к пилигримовым станам, повышение производительности пилигримовых станов за счет снижения вспомогательного времени на транспортировку нагретых колец к пилигримовому стану, одевания их на дорн, снятия с дорна и транспортировку использованных колец к коробкам для технологических металлических отходов, исключение трещин на передних концах труб при правке их в шестивалковых правильных машинах, снижение времени и температуры нагрева полых слитков-заготовок до температуры пластичности, снижение технологических отходов при теплом профилировании круглых труб-заготовок в шестигранные трубы-заготовки, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП - передельная трубная заготовка, а следовательно, снижение стоимости конечной продукции - шестигранных труб - заготовок из стали ЧС 82.
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства шестигранных труб-заготовок для уплотнения хранения отработанного ядерного топлива из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающем отливку слитков электрошлаковым переплавом размером 470-490×1700-1750 мм, механическую обработку-обточку в слитки-заготовки размером 460-480×1700-1750 мм, нагрев их до температуры пластичности 1060-1090°С, прошивку их в стане косой прокатки на оправке диаметром 275 мм в гильзы размером 470-480×290 вн.×2500-2600 мм с вытяжкой μ=1,47-1,51, прокатку гильз на пилигримовом стане с подкладными углеродистыми кольцами в передельные трубы-плети размером 290×12×22000-23000 мм на дорнах диаметром 264/265 мм с вытяжкой μ=10,25-11,0, отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, порезку труб-плетей на две трубы равной длины или кратной длине передельной заготовке и последующую правку их на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева с получением передельных труб-заготовок, последующую их порезку, механическую обработку и теплое профилирование, слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480×270 вн.×2450±50 мм, донную и усадочную части полых слитков электрошлакового переплава, образующие при прокатке передельных труб пилигримовую головку и затравочный конец, отливают из пластичных углеродистых марок стали, высоты донной и усадочной частей из пластичных углеродистых марок стали определяют из выражений Lд=(0,12-0,15)Lс, Lу=(0,05-0,06)Lс, где Lд - высота донной части полого слитка из пластичной углеродистой марки стали, мм; Lу - высота усадочной части полого слитка из пластичной углеродистой марки стали, мм; Lс - общая высота полого слитка (2450±50), мм, полые слитки растачивают и обтачивают с усадочной стороны в полые заготовки размером 470×280 вн. мм до границ сплавления двух металлов в донной части слитков или со смещением в сторону пластичной углеродистой стали на 50-80 мм с чистотой поверхности Rz≤40 мкм, при обточке, переход на донном конце слитков от основного металла к пластичной углеродистой стали, выполняют плавно в виде усеченного конуса на длине 50-80 мм, составные полые слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности 1040-1060°С, после удаления технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, из пластичных углеродистых марок стали со стороны пилигримовых головок и затравочных концов оставляют участки труб из пластичных углеродистых марок стали длиной 500-700 мм, после порезки труб-плетей на две трубы равной длины или кратные длине передельной заготовке, на последующую теплую правку трубы задают в шестивалковую правильную машину концами из пластичных углеродистых марок стали, сверление отверстий для тянущей цепи под теплое профилирование на трубах-заготовках с углеродистыми пластичными концами производят на участках труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали, а концы труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали удаляют перед термической обработкой с выполнением всех последующих операций по технологическому процессу.
Сущность способа заключается в том, что слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480×270 вн. × 2450±50 мм, донную и усадочную части полых слитков электрошлакового переплава, образующих при прокатке передельных труб пилигримовую головку и затравочный конец, отливают из пластичных углеродистых марок стали, высоты донной и усадочной частей, отлитых из пластичной углеродистой марки стали, определяют из выражений Lд=(0,12-0,15)Lc, Lу=(0,05-0,06)Lc, где Lд - высота донной части полого слитка, отлитой из пластичной углеродистой марки стали, мм; Lу - высота усадочной части полого слитка, отлитой из пластичной углеродистой марки стали, мм; Lc - общая высота полого слитка (2450±50), мм, полые слитки растачивают и обтачивают с усадочной стороны в полые заготовки размером 470х280вн.мм до границ сплавления двух металлов в донной части слитков или со смещением в сторону пластичной углеродистой стали на 50-80 мм с чистотой поверхности Rz≤40 мкм, при обточке, переход на донном конце слитков от основного металла к пластичной углеродистой стали выполняют плавно в виде усеченного конуса на длине 50-80 мм, составные полые слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности 1040-1060°С, после удаления технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, из пластичных углеродистых марок стали со стороны пилигримовых головок и затравочных концов оставляют участки труб из пластичных углеродистых марок стали длиной 500-700 мм, после порезки труб-плетей на две трубы равной длины или кратные длине передельной заготовке, на последующую теплую правку трубы задают в шестивалковую правильную машину концами из пластичных углеродистых марок стали, сверление отверстий для тянущей цепи под теплое профилирование на трубах-заготовках с углеродистыми пластичными концами производят на участках труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали, а концы труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали удаляют перед термической обработкой с выполнением всех последующих операций по технологическому процессу.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ производства шестигранных труб-заготовок для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, отличается тем, что слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480×270 вн. × 2450±50 мм, донную и усадочную части полых слитков электрошлакового переплава, образующих при прокатке передельных труб пилигримовую головку и затравочный конец, отливают из пластичных углеродистых марок стали, высоты донной и усадочной частей, отлитых из пластичной углеродистой марки стали, определяют из выражений Lд=(0,12-0,15)Lc, Lу=(0,05-0,06)Lc, где Lд - высота донной части полого слитка, отлитой из пластичной углеродистой марки стали, мм; Lу - высота усадочной части полого слитка, отлитой из пластичной углеродистой марки стали, мм; Lc - общая высота полого слитка (2450±50), мм, полые слитки растачивают и обтачивают с усадочной стороны в полые заготовки размером 470х280вн. мм до границ сплавления двух металлов в донной части слитков или со смещением в сторону пластичной углеродистой стали на 50-80 мм с чистотой поверхности Rz≤40 мкм, при обточке, переход на донном конце слитков от основного металла к пластичной углеродистой стали выполняют плавно в виде усеченного конуса на длине 50-80 мм, составные полые слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности 1040-1060°С, после удаления технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, из пластичных углеродистых марок стали со стороны пилигримовых головок и затравочных концов оставляют участки труб из пластичных углеродистых марок стали длиной 500-700 мм, после порезки труб-плетей на две трубы, равной длины или кратные длине передельной заготовке, на последующую теплую правку трубы задают в шестивалковую правильную машину концами из пластичных углеродистых марок стали, сверление отверстий для тянущей цепи под теплое профилирование на трубах-заготовках с углеродистыми пластичными концами производят на участках труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали, а концы труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали удаляют перед термической обработкой с выполнением всех последующих операций по технологическому процессу. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".
Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что соответствует патентноспособности "изобретательский уровень".
Способ был осуществлен при производстве полых слитков размером 480×270 вн. × 2450±50 мм электрошлавовым переплавом на новой установке ЭШП ОАО "ЗМЗ", которые были расточены и обточены на ОАО "ЗМЗ" в слитки-заготовки размером 470×280 вн. × 2450±50 мм, поставлены на ОАО "ЧТПЗ" и прокатаны на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами в трубы размером 290×12×22000-23000 мм для последующего передела их в шестигранные трубы-заготовки "под ключ" размером 257х6х4300 мм по предлагаемой технологии. В производство было задано 10 слитков-заготовок ЭШП размером 470×100×1700±50 мм, отлитых по существующей технологии, и 10 полых слитков-заготовок ЭШП, отлитых по предлагаемой технологии. Данные по прокатке передельных труб размером 290х12х22000-23000 мм из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% (ЧС 82) на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами из слитков-заготовок ЭШП, полых слитков-заготовок ЭШП и переделу их в шестигранные трубы заготовки "под ключ" размером 257×6×4300 мм для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице. Из таблицы видно, что по существующей технологии слитки ЭШП размером 480×1700±50 мм на ОАО "ЗМЗ" были обточены в слитки-заготовки размером 470×1700±50 мм, а на ОАО "ЧТПЗ" просверлены на диаметр 100±5,0 мм и заданы в производство по существующей технологии, а именно: нагреты в печи до температуры 1080-1090°С, прошиты в стане косой прокатки на оправке диаметром 275 мм в гильзы размером 470×290 вн. × 2500-2600 мм с вытяжкой μ=1,47, гильзы после продувки прокатаны на пилигримовом стане в передельные трубы размером 290×12×22000-23000 мм с вытяжкой μ=10,25, обкатку пилигримовых головок производили с использованием подкладных углеродистых колец размером 480×290 вн. × 300 мм, которые нагревали в другой печи до температуры 1250-1260°С, краном передавали к пилигримовому стану и одевали на дорн, а затем на дорн одевали гильзу из стали ЧС 82 и прокатывали в передельные трубы. Среднее вспомогательное время (время выдачи колец из печи, одевания колец на крюк крана, транспортировку к пилигримовому стану и одевание их на дорн) составило 3'45'' (3 мин 45 с). По существующей технологии прокатано 40 труб - кратов, из них в цехе №1 забраковано по рванинам и наружным пленам 4 трубы - крата. В цех №5 на переработку отгружено 36 кратов, из которых при переделе по дефектам проката (наружным пленам) забракованы 3 шестигранника-заготовки. Таким образом, по существующей технологии в производство задано 21,13 тонн стали ЧС 82, принято 33 шестигранных трубы-заготовки, общим весом 6,11 тонн.
Расходный коэффициент металла по данной партии составил 3,459. По предлагаемой технологии полые слитки с донного конца на длине 350±25 мм отливались из стали 10, затем на сталь 10 наплавлялась сталь ЧС 82, а усадочная часть на длине 125±25 мм отливалась из стали 10. По предлагаемой технологии полые слитки-заготовки размером 480×270 вн. × 2450±50 мм растачивались и обтачивались с усадочного конца в полые заготовки до границ сплавления двух металлов в донной части слитков или со смещением в сторону пластичной стали марки 10 на 50-80 мм с чистотой поверхности Rz<40 мкм на размер 470×280 вн. ×2160±50 мм, а с донного конца на длине 290±25 мм полые заготовки имели размер 480×270 вн × 290±25 мм из стали 10. Переход на донном конце слитков от основного металла ЧС 82 к углеродистой стали выполняли в виде усеченного конуса на длине 50-80 мм. Полые биметаллические заготовки ЭШП нагревались в методической печи до температуры 1040-1050°C по режиму нагрева стали ЧС 82. Нагретые полые биметаллические заготовки выдавались из печи на слитковую тележку и краном в течение 30-40 с подавались к пилигримовому стану, одевались на дорн усадочным концом вперед и прокатывались в передельные трубы размером 290×12×22000-23000 мм с вытяжкой μ=10,68. После прокатки пилой горячей резки удалялся передний затравочный конец из стали 10 длиной 500-600 мм и пилигримовая головка длиной 550-650 мм. С переднего и заднего концов труб-плетей оставались участки труб из стали 10 длиной 500-700 мм. Трубы плети разрезались пилой горячей резки на две трубы длиной 11000-11500 мм и задавались на теплую правку в шестивалковую правильную машину концами из пластичной углеродистой стали марки 10. После правки трубы принимались ОТК как передельные и отгружались в цех №5 на последующую обработку. В цехе №5 трубы принимались ОТК, размечались и разрезались на два крата. После расточки и обточки трубы принимались ОТК, на 2-х из четырех кратов сверление отверстий для тянущей цепи под теплое профилирование производили на концах из стали 10. Концы труб-заготовок из стали 10 удаляли перед термической обработкой с выполнением всех последующих операций по технологическому процессу. Таким образом, в цехе №1 из 40 кратов годными принято 38, из которых в цехе №5 по наружной плене (дефект проката) забраковано 3 крата. Из 40 кратов сдано 35 шестигранных труб-заготовок, общим весом 6,48 тонн. Общий расходный коэффициент металла составил 3,175, а по стали ЧС 82 - 2,542.
Таким образом, по результатам производства опытно-промышленных партий шестигранных труб по существующему и предлагаемому способам видно, что расходный коэффициент металла по стали ЧС 82 при переделе полая биметаллическая заготовка ЭШП - шестигранная труба-заготовка по предлагаемому способу производства шестигранных труб-заготовок для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% снизился на 917 кг.
Использование предлагаемого способа производства шестигранных труб-заготовок для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8% позволит значительно снизить расход дорогостоящего металла ЧС 82 за счет образования технологических отходов (пилигримовых головок, затравочных концов и частично концов труб - кратов для сверления отверстий для тянущей цепи) из пластичных углеродистых марок стали и снижение брака труб по рванинам при затравке и докатке пилигримовых головок из стали ЧС 82, повысить производительность пилигримовых станов за счет снижения вспомогательного времени на транспортировку колец к стану и надевание их на дорн, исключить операцию изготовления подкладных углеродистых колец и их нагрев в другой методической печи, а следовательно, снизить стоимость товарных шестигранных труб-заготовок.
| Таблица | |||||||||||||||
| Данные по прокатке передельных труб размером 290×12×22000-23000 мм из стали ЧС 82 на ТПА 8-16" с пилигримовыми станами из слитков- заготовок ЭШП, полых слитков-заготовок и переделу их в шестигранные трубы заготовки "под ключ" размером 257×6,0×4300+80 мм для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива по существующей и предлагаемой технологиям | |||||||||||||||
| Вид технол. | Размеры слитков-заготовок (мм) | Задано в производство | Прокатка труб на пилигримовом стане | Принято годных шестигранных труб-заготовок | Расходный коэфф. металла | ||||||||||
| Слиток-заготовка ЭШП | Полая заготовка ЭШП | шт. | тн | Темпер. нагрева °C | Прошивка слитков-заготовок в гильзы | Прокатка труб | Прок. кратов (шт.) | Отгруж. в цех №5 кратов (шт.) | Общий расход. коэфф. | Расход. коэфф. по ЧС82 | |||||
| Размер гильз (мм) | Коэфф. вытяж. | Размер труб (мм) | Коэфф. вытяж. | (шт.) | (тн) | ||||||||||
| Существ. | 470×100×1700±50 | 10 | 21,13 | 1080-1090 | 470×290вн. ×2500-2600 | μ=1,47 | 290×12× 22000-23000 | μ=10,25 | 40 | 36 | 33 | 6,11 | 3,459 | 3,459 | |
| Предлаг. | 470×280вн ×2450±50 | 10 | 20,57 ЧС8216,47 | 1040-1050 | - | - | 290х12х 22000-23000 | μ=10,68 | 40 | 38 | 35 | 6,48 | 3,175 | 2,542 |
1. Способ производства шестигранных труб-заготовок для уплотненного хранения отработанного ядерного топлива из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий отливку слитков электрошлаковым переплавом размером 470-490×1700-1750 мм, механическую обработку-обточку в слитки-заготовки размером 460-480×1700-1750 мм, нагрев их до температуры пластичности 1060-1090°С, прошивку в стане косой прокатки на оправке диаметром 275 мм в гильзы размером 470-480х290 вн. × 2500-2600 мм с вытяжкой μ=1,47-1,51, прокатку гильз на пилигримовом стане с подкладными углеродистыми кольцами в передельные трубы-плети размером 290×12×22000-23000 мм на дорнах диаметром 264-265 мм с вытяжкой μ=10,25-11,0, отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, порезку труб-плетей на две трубы равной длины или кратные длине передельной заготовке и последующую правку их на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева с получением передельных труб-заготовок, последующую их порезку, механическую обработку и теплое профилирование, отличающийся тем, что слитки электрошлакового переплава отливают полыми размером 480×270 вн. × 2450±50 мм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что донную и усадочную части полых слитков электрошлакового переплава, образующих при прокатке передельных труб пилигримовую головку и затравочный конец, отливают из пластичных углеродистых марок стали.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что высоту донной и усадочной частей, отлитых из пластичной углеродистой марки стали определяют из выражений
Lд=(0,12-0,15)Lс,
Lу=(0,05-0,06)Lc,
где Lд - высота донной части полого слитка, отлитой из пластичной углеродистой марки стали, мм;
Lу - высота усадочной части полого слитка, отлитой из пластичной углеродистой марки стали, мм;
Lc - общая высота полого слитка (2450±50), мм.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что полые слитки растачивают и обтачивают с усадочной стороны в полые заготовки размером 470×280 вн. мм до границ сплавления двух металлов в донной части слитков или со смещением в сторону пластичной углеродистой стали на 50-80 мм с чистотой поверхности Rz≤40 мкм.
5. Способ по п.5, отличающийся тем, что при обточке переход на донном конце слитков от основного металла к пластичной углеродистой стали выполняют плавно в виде усеченного конуса на длине 50-80 мм.
6. Способ по любому из пп.4-5, отличающийся тем, что составные полые слитки-заготовки нагревают до температуры пластичности 1040-1060°С.
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что после удаления технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов из пластичных углеродистых марок стали со стороны пилигримовых головок и затравочных концов оставляют участки труб из пластичных углеродистых марок стали длиной 500-700 мм.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что после порезки труб-плетей на две трубы равной длины или кратные длине передельной заготовке на последующую теплую правку трубы задают в шестивалковую правильную машину концами из пластичных углеродистых марок стали.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что сверление отверстий для тянущей цепи под теплое профилирование на трубах-заготовках с углеродистыми пластичными концами производят на участках труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что концы труб-заготовок из пластичных углеродистых марок стали удаляют перед термической обработкой с выполнением всех последующих операций по технологическому процессу.
