Способ производства передельных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу удаления окалины с внутренней поверхности гильз из сплавов на основе титана, и может быть использовано при производстве передельных труб из сплавов на основе титана на ТПУ 8-16” с пилигримовыми станами. Способ включает нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки на короткой оправке в гильзы и удаление окалины с внутренней поверхности гильзы, при этом в качестве реагента используют инертный газ аргон под давлением 5-10 кгс/см2. Изобретение обеспечивает снижение глубины залегания раковин и сетки трещин на внутренней поверхности гильз, снижение толщины стенки передельных труб, а следовательно, снижение расхода сплавов на основе титана при одновременном улучшении качества внутренней поверхности передельных труб. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства передельных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана, и может быть использовано при производстве передельных труб из сплавов на основе титана на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами.

В практике трубного производства известен способ прокатки передельных труб размером 492×48, 485×36 и 398×46 мм под механическую обработку на размер, соответственно, 474×29,5, 467×16 и 377×24 мм из слитков и заготовок титанового сплава ВТ 14 размером 650×100×1750 и 585×100×1740 мм, включающий отливку слитков в вакуумно-дуговых печах ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» с последующей ковкой их в заготовки или использование в качестве заготовок слитков вакуумно-дугового переплава, сверление сквозного центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков и заготовок в муфелях в методических печах до температуры 1155-1180°C, прошивку их в гильзы в стане поперечно-винтовой прокатки, удаление окалины с внутренней поверхности гильз сжатым воздухом под давлением 5-7 кгс/см2 и прокатку передельных труб на ТПУ с пилигримовыми станами 8-16" ОАО «ЧТПЗ» с припуском под механическую обработку по стенке от 18,5 до 22,0 мм (ТУ 14-3-1218-83 «Трубы бесшовные горячедеформированные обточенные и расточенные из сплава ВТ 14». ТИ 158-Тр. ТБ 1-54-97 «Изготовление бесшовных горячедеформированных труб из сплава ВТ 14 по ТУ 14-3-1218-83 и ТУ 14-3-1236-83»).

Недостатком указанного способа является то, что в процессе нагрева, прошивки в стане поперечно-винтовой прокатки, продувки гильз сжатым воздухом 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 - хрупкий (альфированный) слой, который при прошивке в двухвалковом стане поперечно-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 по наружной поверхности на глубину 9,0-10,5 мм, а по внутренней - на глубину 9,5-11,5 мм, а т.к. временное сопротивление разрыву σв превышает 800 МПа, а относительное удлинение δ5 не более 10%, то трубы данного размера из данного слава на станах ХПТ не производят. В некоторых случаях дефекты превышают эти значения, что приводит к окончательному браку передельных труб-заготовок или, при наличии попутчиков, к переточке их на более тонкие стенки. Промышленные прокатки передельных горячекатаных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами показали, что припуск по толщине стенки, при переделе передельных труб в товарные механической обработкой в доверительном интервале выхода годных труб, должен находиться в пределах от 16 до 20 мм, большие значения которых относятся к товарным трубам большей длины и с большим отношением Dm/Sm.

Основным видом дефектов на передельных трубах из титановых сплавов являются рванины на наружной и внутренней поверхностях, плены на наружной поверхности и раковины на внутренней поверхности. Из-за наличия данных дефектов необходимо увеличивать толщину стенки передельных горячекатаных труб и проводить дополнительные операции по расточке и обточке. Кроме того, наружная и внутренняя поверхности гильз и труб охлаждаются водой, сжатым воздухом 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 трубной промышленности известен способ прокатки передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплава ВТ14 на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами ОАО «ЧТПЗ», включающий сверление в слитках и заготовках центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков и заготовок в муфелях в методических печах до температуры 1155-1180°C, прошивку их в гильзы в двухвалковом стане поперечно-винтовой прокатки, продувку гильз сжатым воздухом и прокатку передельных труб на пилигримовых станах на разогретых до 600-650°C дорнах с волнистой поверхностью. Сочетание волнистой калибровки и разогретых дорнов позволяет увеличить пластичность сплавов в при контактном слое и уменьшить концентрацию напряжений во время прокатки, т.е. снизить глубину проникновения трещин на внутренней поверхности передельных труб, образовавшихся при деформации альфированного слоя (А.В. Сафьянов, О.Г. Хохлов-Некрасов, Л.И. Лапин. «Сталь», 1992, №9, с.62-63. Авт. свидетельство СССР №603447, Кл. B21B 25/00, бюл. №15, 1978 г.).

Недостатком данного способа является то, что он направлен на частичное снижение величины дефектов в виде рванин на внутренней поверхности передельных труб и не решает вопроса снижения дефектов на внутренней поверхности в виде раковин из-за продувки гильз с температурой внутренней поверхности до 1200°C сжатым воздухом.

В трубном производстве известен способ производства горячекатаных передельных труб из титановых α и (α+β) сплавов, включающий изготовление заготовок ковкой с уковом У=(1,0-1,25)Асз, где Уmin=2,7, сверление центрального отверстия в слитках или заготовках, нагрев до температуры выше температуры полиморфного превращения, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы без подъема диаметра с вытяжкой µ=1,2-1,35, прокатку гильз на пилигримовых станах в передельные трубы при охлаждении валков пилигримового стана и наружной поверхности гильз водой, при этом величину минимально допустимого съема при механической обработке определяют из выражения H = D m p / 2 ( 1 1 4 A з ( D з A з ) / μ D m p ) + K , где У - величина укова; Ас - величина зерна слитка, мм; Аз - величина зерна заготовки, мм; Н - величина съема при механической обработке труб, мм; Dmp - диаметр передельной горячекатаной трубы, мм; Dз - диаметр заготовки, мм; µ - коэффициент вытяжки при прокатке (прошивке и прокатке на пилигримовом стане); K=0,5-1,5 - коэффициент, учитывающий глубину газонасыщения сплава в зависимости от продолжительности нагрева заготовок и вида продувки гильз после прошивки (патент РФ №2094141, кл. B21B 23/00, B21B 3/00, бюл. №38, 1997 г.).

Недостатком данного способа является то, что он сложен в производстве, т.к. требуются замеры величин зерен слитков и заготовок, и не учитывает основные факторы съема металла, а именно зависимость их от технологии продувки гильз, прокатки труб, длины и кривизны передельных труб.

В трубном производстве известен также способ производства передельных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из слитков и заготовок сплавов на основе титана, 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 до температуры пластичности, прошивку их в гильзы в стане поперечно-винтовой прокатки, прокатку передельных труб на пилигримовом стане, для последующей переработки в товарные механической обработкой или перекаткой на станах ХПТ по однопроходному маршруту производят с припуском по стенке ΔSм, а передельных труб под холодный передел по многопроходным маршрутам с припуском по стенке ΔSх, где ΔSм=16-20 - припуск по толщине стенки при переделе передельных труб в товарные механической обработкой или перекаткой на станах ХПТ по однопроходному маршруту, большие значения которого принимают для товарных труб с большим отношением Dm/Sm, мм; ΔSх=8-12 - припуск по толщине стенки при переделе передельных труб в товарные перекаткой на станах ХПТ по многопроходным маршрутам, большие значения которого принимают для товарных труб с большим отношением Dm/Sm, мм; Dm - номинальный наружный диаметр товарных труб, мм; Sm - номинальная толщина стенки товарных труб, мм, соотношение между припусками под механическую обработку наружных и внутренних слоев принимают равным ΔSмн/ΔSмв=ΔSхн/ΔSхв=0,7-0,95, где меньшие значения ΔSн/ΔSв принимают для товарных труб с большим отношением Dm/Sm; ΔSмн - припуск по толщине стенки с наружной поверхности при переделе передельных труб в товарные механической обработкой или перекаткой на станах ХПТ по однопроходному маршруту, мм; ΔSмв - припуска по толщине стенки с внутренней поверхности при переделе передельных труб в товарные механической обработкой или перекаткой на станах ХПТ по однопроходному маршруту, мм, ΔSхн - припуск по толщине стенки с наружной поверхности при переделе передельных труб в товарные перекаткой на станах ХПТ по многопроходным маршрутам, мм; ΔSхв - припуск по толщине стенки с внутренней поверхности при переделе передельных труб в товарные перекаткой на станах ХПТ по многопроходным маршрутам, мм (патент РФ №2311240, Кл. B21B 21/00, бюл. №33, 2007 г.).

Недостатком данного способа является то, что он распространяется на механическую обработку передельных труб в товарные кратной длины, т.е. относительно малых длин, а также для последующего передела передельных механически обработанных труб в товарные на станах ХПТ по одно- и многопроходным маршрутам и не решает технические вопросы снижения дефектов в виде раковин и рванин из-за образования альфированного слоя при продувке гильз сжатым воздухом.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки (продувки) гильз в горячем состоянии от окалины водяным паром (авт. свидетельство СССР №395144, Кл. B21B 45/04, бюл. №35, 1973 г.).

Недостатком данного способа (прототипа) является то, что он направлен на снижение количества и размеров дефектов на внутренней поверхности гильз и труб из углеродистых и легированных марок стали и не решает технические вопросы снижения раковин на внутренней поверхности гильз из сплавов на основе титана.

Задачей предложенного способа удаления окалины с внутренней поверхности гильз из сплавов на основе титана при производстве передельных труб большого и среднего диаметров из слитков и заготовок сплавов на основе титана на ТПУ 8-16" пилигримовыми станами для последующей механической обработки - расточки и обточки их в товарные трубы является снижение величины раковин и дефектов на внутренней поверхности гильз, повышение качества внутренней поверхности гильз и передельных труб, снижение припуска под механическую обработку - расточку.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства передельных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана, включающем нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки на короткой оправке в гильзы и удаление окалины с внутренней поверхности гильзы, для удаления окалины в качестве реагента используют инертный газ аргон под давлением 5-10 кгс/см2, окалину удаляют вращательно-поступательным движением сопла за три прохода: первый проход от начала гильзы к концу, второй - от конца к началу и третий, чистовой проход, - от начала к концу гильзы, а в качестве сопла используют трубу диаметром 1/2-3/4 дюйма.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ производства передельных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана отличается тем, что для удаления окалины в качестве реагента используют инертный газ аргон под давлением 5-10 кгс/см2, окалину удаляют вращательно-поступательным движением сопла за три прохода: первый проход от начала гильзы к концу, второй - от конца к началу и третий, чистовой проход, - от начала к концу гильзы, а в качестве сопла используют трубу диаметром 1/2-3/4 дюйма. Таким образом, 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 патентоспособности «изобретательский уровень».

Способ опробован на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами ОАО «ЧТПЗ» при прокатке передельных труб размером 260×45×5200 мм из титанового сплава ПТ 3В под механическую обработку - расточку и обточку на размер 245×30×2500 мм по ГОСТ 21945-76. В производство были заданы 10 кованых заготовок вакуумно-дугового переплава размером 410×100×1400 мм из сплава ПТ 3В. Данные по прокатке передельных труб размером 260×45×5200 мм из заготовок ВДП сплава ПТ 3В размером 410×100×1400 мм на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами для последующей механической обработки - расточки и обточки в товарные трубы размером 245×30×2500 мм по ГОСТ 21945-76 по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице 1. Заготовки были нагреты в муфелях до температуры 1170-1180°C, прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 190 мм в гильзы размером 420×вн.205×1620 мм и прокатаны на пилигримовом стане в калибре 273 мм в передельные трубы размером 260×45×5200 мм. По существующей технологии продувку гильз после стана поперечно-винтовой прокатки производили сжатым воздухом из сети под давлением 5-7 кгс/см2, а при прокатке по предлагаемой технологии - аргоном из баллонов под давлением 10 кгс/см2.

Таблица 1
№ п/п Вид технолог. Марка сплава Размер слитков (мм) Размер гильз (мм) Размер передельных труб (мм) Толщина снимаемого слоя при расточке до удаления дефектов (мм) Размер труб по ГОСТ 21945-76 (мм) Средняя толщина снимаемого слоя при расточке до удаления дефектов (мм)
1 Сущест. ТП 3В 410×100×1400 420×вн.205×1620 260×45×5200 7,0 245×30×2500 7,4
2 260×45×5200 8,0
3 260×45×5200 7,0
4 260×45×5200 7,0
5 260×45×5200 8,0
1 Предлаг. ПТ 3В 410×100×1400 420×вн.205×1620 260×45×5200 6,0 245×30×2500 6,0
2 260×45×5200 6,0
3 260×45×5200 6,0
4 260×45×5200 6,0
5 260×45×5200 6,0

После прокатки передельные трубы размером 260×45×5200 мм были порезаны на мерные длины размером 260×45×2500 мм. Расточку труб, прокатанных по существующей технологии, производили до удаления внутренних дефектов в четыре прохода со съемом металла по проходам 3+3+1+1 мм, а труб, прокатанных по предлагаемой технологии, со съемом металла по проходам 2+2+1+1 мм. После каждого прохода производили осмотр внутренней поверхности труб. Средняя толщина снимаемого слоя до удаления дефектов при расточке труб, прокатанных по существующей технологии, составила 7,4 мм, а труб, прокатанных по предлагаемой технологии, 6,0 мм. При прокатке передельных труб размером 260×45 мм из титанового сплава ПТ 3В, по предлагаемой технологии, получено снижение залегания (распространения) дефектов на внутренней поверхности на 1,4 мм, что дает возможность с достоверной вероятностью снизить припуск по толщине стенки передельных труб под расточку на 1,0 мм.

Использование предлагаемого способа производства передельных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана позволит снизить толщину стенки, а следовательно, снизить расход сплавов на основе титана при одновременном улучшении качества внутренней поверхности передельных труб за счет снижения глубины залегания раковин и сетки трещин.

1. Способ производства передельных труб большого и среднего диаметров из сплавов на основе титана, включающий нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки на короткой оправке в гильзы и удаление окалины с внутренней поверхности гильзы, отличающийся тем, что для удаления окалины в качестве реагента используют инертный газ аргон под давлением 5-10 кгс/см2.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окалину удаляют вращательно-поступательным движением сопла за три прохода, при этом первый проход осуществляют от начала гильзы к концу, второй - от конца к началу, а третий, чистовой проход, - от начала к концу гильзы.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве сопла используют трубу диаметром 1/2-3/4 дюйма.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к распылительным насадкам высокого давления для удаления окалины с изделий из стали. .

Изобретение относится к сталепроволочному и калибровочному производствам, в частности к очистке длинномерных цилиндрических заготовок (катанки) из качественных металлов от окалины и к оборудованию для очистки горячекатаных заготовок в составе поточных линий «очистка от окалины - волочение проволоки».

Изобретение относится к способу для очистки и для удаления окалины с тонких слябов, слябов и полос в установках горячей прокатки, установках обработки полосы или подобных установках, а также к устройству для осуществления способа.

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к очистке от окалины поверхности круглых непрерывнолитых заготовок непосредственно на машине непрерывной разливки стали после порезки, может быть использовано в других технологических процессах для очистки от окалины, ржавчины, загрязнения длинномерных и мерных цилиндрических изделий (круглый прокат, катанка, трубы) и может найти применение на трубных, метизных и машиностроительных заводах.

Изобретение относится к области вакуумной техники, а именно к шлюзовым устройствам непрерывной загрузки и выгрузки длинномерных изделий, и может быть использовано как для нанесения покрытий в вакууме, так и, например, для удаления поверхностных загрязнений на изделиях при вакуумно-дуговой очистке.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при горячей прокатке сортовых профилей из стальных непрерывно-литых заготовок. .
Изобретение относится к способу транспортировки длинномерных объектов через вакуумную камеру и может быть использован для увеличения ресурса работы и производительности герметизирующих шлюзов на входе и выходе длинномерных изделий, транспортируемых через вакуумную камеру.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для создания установок для очистки сортового проката от окалины при помощи абразивных порошков, в частности для зачистки горячекатаных прутков перед ультразвуковым контролем.

Изобретение относится к устройству или способу для работы со струями криогенной жидкости, в частности жидкого азота, при высоком давлении, особенно для обработки поверхности, обдирания или удаления поверхностного слоя материалов с покрытием или без него, таких как металлы, бетон, древесина, полимеры, различные виды керамики и пластмассы. В устройстве для распыления одной или более струй жидкости или газа трансмиссионный механизм включает опорную шестерню, способную совершать вращательное движение вокруг оси вращения, находящейся в центре опорной шестерни. Транспортирующий жидкость или газ трубопровод расположен асимметрично относительно центра и свободно проходит через опорную шестерню, а также устройство, приводящее в движение шестерню, соединенное с опорной шестерней. Транспортирующий жидкость трубопровод соединен с якорным устройством, размещенным на трубопроводе до опорной шестерни. Якорное устройство формирует всю наладочную систему или ее часть. С помощью наладочной системы может быть выбрана или отрегулирована длина транспортирующего жидкость или газ трубопровода между якорным устройством и нижним концом трубопровода. Изобретение также относится к способу поверхностной обработки, обдирания или отслаивания материала с использованием жидкости или газа под высоким давлением с помощью устройства для распыления. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и обеспечение возможности варьирования участка, обрабатываемого струей или струями азота на определенном расстоянии от форсунки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способу и устройству для подготовки подвергаемого горячей прокатке материала перед деформацией в прокатной клети или группе (16) прокатных клетей. Технический результат - повышение энергоэффективности и производительности удаления окалины. Согласно способу прокатываемый материал (6) нагревается в индукционной печи (7), а затем с прокатываемого материала (14) удаляется окалина, прежде чем он будет прокатан в прокатной клети или группе (16) прокатных клетей. Причем окалина с нагретого прокатываемого материала (10) удаляется, по меньшей мере, одной вращающейся водяной струей из ротационного устройства (13) для удаления окалины. Затем посредством температуроизмерительного устройства (15) регистрируется и подается к регулятору (18), по меньшей мере, одна температура лишенного окалины прокатываемого материала (14). Регулятор (18) с учетом закона регулирования и с учетом заданной температуры определяет, по меньшей мере, одну регулируемую величину (21) и подает ее к регулирующему органу. При этом, по меньшей мере, одним индуктором индукционной печи (7) управляют так, чтобы температура лишенного окалины прокатываемого материала (14) максимально соответствовала заданной температуре. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при шлифовании непрерывнолитого изделия, в частности плоского, имеющего в поперечном сечении прямоугольный контур с двумя противолежащими длинными сторонами и двумя противолежащими короткими сторонами. Одну из длинных сторон изделия в положении обработки, в котором оно одной из своих длинных сторон расположено на шлифовальном столе, подвергают поверхностной обработке посредством шлифовального инструмента. До или после шлифования длинной стороны изделия в том же положении подвергают обработке по меньшей мере одну из коротких сторон изделия посредством упомянутого шлифовального инструмента. Предусмотрено устройство для шлифования непрерывнолитого изделия по приведенной выше схеме обработки. В результате повышается качество и производительность обработки непрерывнолитого изделия с обеспечением улавливания шлифовальной стружки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при производстве труб, например длинномерных, методом холодной прокатки. Способ включает одновременную очистку внутренней и наружной поверхности труб от технологической смазки непосредственно в процессе прокатки. Уменьшение сложности и трудоемкости процесса обеспечивается за счет того, что для очистки внутренней поверхности применяют втулку с кольцевыми лепестками треугольного со срезанной вершиной профиля на наружной поверхности, а удаление технологической смазки с наружной поверхности производят устройством, выполненным в виде торцевых шайб, расположенной между ними плоской манжеты и опорного кольца с центральными отверстиями, собранных между двумя металлическими кольцами и установленных неподвижно на выходной стороне стана холодной прокатки труб по оси прокатки, втулка изготовлена из эластичного полимерного материала, торцевые шайбы и опорное кольцо - из жесткого полимерного материала, а плоская манжета - из маслостойкой резины. 1 ил.
Наверх