Способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб

Авторы патента:

Скоробогатых Владимир Николаевич (RU)

Федоров Александр Анатольевич (RU)

Дуб Алексей Владимирович (RU)

Воронин Анатолий Андреевич (RU)

Тазетдинов Валентин Иреклеевич (RU)

Осадчий Владимир Яковлевич (RU)

Сафьянов Анатолий Васильевич (RU)

B21B19/04 - прокатка заготовок сплошного сечения; прошивка

Владельцы патента RU 2454286:

Открытое Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") (RU)

Изобретение относится к трубопрокатному производству горяче-деформированных труб для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш и на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами. Способ включает выплавку передельных трубных заготовок способом электрошлакового переплава в виде сплошных слитков, механическую обработку, сверление центрального отверстия, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, при этом слитки-заготовки садят в методическую печь в два ряда, равномерно нагревают до заданной температуры с кантовкой и выдерживают при данной температуре с равномерной кантовкой с восьмого по четвертое окно, с четвертого окна кантуют на яму печи и выдают с заданной температурой из печи на прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках, диаметр которых выбирают в зависимости от геометрических размеров гильз, прокатку гильз на пилигримовых станах в трубы, при этом осуществляют равномерный нагрев слитков до температуры 1160-1180°С со скоростью 3,2-3,3°С/мин с кантовкой и выдерживают при данной температуре в течение 60-80 мин, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках с посадом по диаметру Δ=6,7% и вытяжками µ от 1,43 до 1,57, а прокатку гильз ведут с обжатием по диаметру Δ=41,0% и вытяжками µ от 4,36 до 7,66. Обеспечивается производство труб с механическими свойствами, превышающими требования существующих технических условий, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток-заготовка ЭШП - котельная труба, а следовательно, снижение стоимости котельных труб из данной марки стали. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области производства бесшовных котельных и паропроводных труб из жаропрочной стали 10Х9К3В2МФБР-Ш и может найти применение при производстве труб для паровых котлов, паропроводов и коллекторов.

Известен способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб из жаропрочной стали, включающий выплавку передельных трубных заготовок способом электрошлакового переплава в виде сплошных слитков размером, механическую обработку-обточку сплошных слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия, нагрев слитков-заготовок в методической печи, прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках, прокатку гильз на пилигримовых станах в трубы с вытяжками в зависимости от диаметра и толщины стенки (RU 2322314, В21В 19/04, опубликовано 20.04.2008).

Недостатком известного способа является невозможность его использования для изготовления бесшовных котельных и паропроводных труб из жаропрочной стали 10Х9К3В2МФБР-Ш в связи с повышенными нагрузками на приводы пилигримовых станов при прокатке, что может привести к поломкам предохранительных болтов и шпинделей пилигримового стана.

Задачей и техническим результатом изобретения является способ производства труб из жаропрочной стали 10Х9К3В2МФБР-Ш, обеспечивающий снижение нагрузок на приводы пилигримовых станов при прокатке и достижение следующих технических параметров бесшовных котельных и паропроводных труб при высоких температурах эксплуатации:

длительной прочности

длительной пластичности

Технический результат достигается тем, что способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб из жаропрочной стали 10Х9К3В2МФБР-Ш включает выплавку передельных трубных заготовок способом электрошлакового переплава в виде сплошных слитков, их механическую обработку, сверление центрального отверстия, нагрев в методической печи, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках и прокатку гильз на пилигримовых станах в трубы, причем нагрев слитков до температуры 1160-1180°С ведут со скоростью 3,2-3,3°С/мин, выдерживают при данной температуре в течение 60-80 мин, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках с посадом по диаметру Δ=6,7% и вытяжками µ от 1,43 до 1,57, а прокатку гильз ведут с обжатием по диаметру Δ=41,0% и вытяжками µ от 4,36 до 7,66.

Технический результат также достигается тем, что слитки равномерно кантуют на угол 290-300° при нагревании через 24-26 мин, а при выдержке - через 15-20 мин.

Способ по изобретению может быть проиллюстрирован следующим примером.

Исходным материалом для реализации способа по изобретению служили семь сплошных слитков размером 465×1750±50 мм из стали 10Х9К3В2МФБР-Ш производства ОАО «Мечел», полученные способом электрошлакового переплава. Сплошные трубные заготовки подвергали механической обработке-обточке в слитки размером 450×1750±50 мм. Затем в слитках сверлили центральные отверстия диаметром 100±5,0 мм. После этого слитки садили в два ряда в методическую печь и с восьмого по четвертое окно методической печи равномерно нагревали до температуры 1170±10°С со скоростью 3,25±0,5°С/мин и в течение 72 мин выдерживали при температуре 1170±10°С. При нагреве и выдержке слитки равномерно кантовали на угол 295±5°: при нагреве через 25 мин, а при выдержке - через 17 мин. После нагрева слитки с температурой центра заготовок 1160-1180°С из четвертого окна кантовали на яму печи и выдавали на прошивку.

Прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки слитков вели в гильзы размером 420 вн.×225±5×24080±70 мм на оправках диаметром 200 мм с посадом по диаметру Δ=6,7% и вытяжками µ 1,52±0,04. Затем гильзы прокатывали на пилигримовых станах в трубы размером 245×18 мм с обжатием по диаметру Δ=41,0% и вытяжками µ=4,40±0,04.

Механические свойства труб (см. таблицу 1) из стали 10Х9К3В2МФБР-Ш, полученные способом по изобретению при комнатной температуре выше аналогичных показателей труб, полученных известным способом из стали 10Х9МФБ-Ш (ТУ14-3Р-55-2001)

Все товарные трубы из жаропрочной стали 10Х9К3 В2МФБР-Ш, полученные способом по изобретению, имели более высокие характеристики при высоких температурах:

длительную прочность

длительную пластичность

При осуществлении способа по изобретению были снижены нагрузки на приводы пилигримовых станов при прокатке.

Таблица 1
Данные по механическим свойствам металла труб при комнатной температуре
Свойства труб	Известный способ (сталь 10Х9МФБ-Ш)	Способ по изобретению
Продольные образцы	σ_в, Н/мм²	600	819
	σ_0,2, Н/мм²	400	710
	δ₅, %	19	20,5
	Ψ,%	55	60
KCU (Дж/см²)	78	58
Твердость, НВ	255	235
Поперечные образцы	σ_в, Н/мм²	600	770
	σ_0.2, Н/мм²	400	710
	δ₅, %	17	20
	Ψ, %	50	55
KCU (Дж/см²)	59	157

1.Способ производства бесшовных горячедеформированных котельных и паропроводных труб из жаропрочной стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш, включающий выплавку передельных трубных заготовок методом электрошлакового переплава в виде сплошных слитков, их механическую обработку, сверление центрального отверстия, нагрев в методической печи, прошивку слитков в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках и прокатку гильз на пилигримовых станах в трубы, при этом осуществляют равномерный нагрев слитков до температуры 1160-1180°С со скоростью 3,2-3,3°С/мин с кантовкой и выдерживают при данной температуре в течение 60-80 мин, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы на оправках с посадом по диаметру Δ=6,7% и вытяжками µ от 1,43 до 1,57, а прокатку гильз ведут с обжатием по диаметру Δ=41,0% и вытяжками µ от 4,36 до 7,66.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нагреве слитки кантуют на угол 290-300° через 24-26 мин, а при выдержке - через 15-20 мин.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу винтовой прокатки полых изделий. .

Способ получения гильз // 2438810

Изобретение относится к области трубопрокатного производства, а точнее к способам получения гильз из сплошной заготовки на прошивных станах поперечно-винтовой прокатки.

Способ прокатки гильзы на прошивном стане // 2419497

Изобретение относится к способу прокатки гильз на прошивном стане и может быть использовано на агрегатах, производящих цельные горячекатаные трубы. .

Способ производства гильз винтовой прошивкой // 2404869

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается технологии производства бесшовных труб, в частности, с применением винтовой прошивки для получения гильз, преимущественно из сталей и сплавов с пониженной пластичностью, например из слитков.

Способ прокатки гильзы на прошивном стане // 2391156

Изобретение относится к трубопрокатной области и касается, в частности, технологии получения гильз для дальнейшего производства труб. .

Способ изготовления гильзы из литой заготовки // 2391155

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения полых заготовок - гильз из непрерывно-литой заготовки или слитка. .

Способ винтовой прокатки // 2380179

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается технологии получения горячекатаных бесшовных труб (гильз) короткой длины винтовой прокаткой, в частности к способу получения горячекатаных труб на станах винтовой прокатки нагретой заготовки на оправке в калибре, образованном валками и линейками.

Способ производства гильз на стане поперечно-винтовой прокатки // 2378062

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при прошивке гильз на трубопрокатных агрегатах при производстве гладких и профильных горячекатаных труб и штучных заготовок различных машиностроительных деталей.

Способ производства стальных труб из низколегированных труднодеформируемых и углеродистых марок стали // 2371265

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к производству стальных труб из низколегированных труднодеформируемых и углеродистых марок стали, и может быть использовано на трубопрокатных установках с непрерывным станом.

Устройство для подготовки заготовки под прошивку // 2364453

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается подготовки заготовки к прошивке с использованием станов винтовой прокатки путем калибровки заготовки по диаметру и нанесения зацентровочного углубления на передний торец заготовки.

Способ получения бесшовных труб // 2455092

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения горячекатаных труб на трубопрокатных агрегатах (ТПА) с раскатным станом продольной прокатки, например, с непрерывным станом

Способ винтовой прошивки литой заготовки // 2489220

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается изготовления гильз из литой, а также непрерывно-литой заготовки в косовалковом прошивном стане

Способ производства горячекатаных труб // 2489221

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано для изготовления бесшовных горячекатаных труб из непрерывнолитой, а так же катаной заготовок, преимущественно на трубопрокатных агрегатах с автоматическими раскатными станами

Валок прошивного стана // 2494825

Изобретение предназначено для повышения качества изделий и снижения простоев косовалкового прошивного стана за счет увеличения межперевалочного срока службы валков. Валок прошивного стана содержит входной конус, пережим и выходной конус. Снижение количества дефектов "плена" на внутренней поверхности труб за счет обеспечения надежного захвата заготовки валками и повышения стойкости валков обеспечивается посредством того, что на рабочей поверхности входного конуса валка выполнена винтовая резьба переменной глубины с направлением, противоположным вращению валка, с максимальным значением глубины в начале входного конуса валка, равным 0,1÷0,3 шага резьбы, и уменьшением глубины на участке пережима валка до значения 0,0÷0,15 максимальной ее глубины, при этом резьба имеет криволинейный, треугольный или трапециевидный профиль с наклоном боковых поверхностей 25÷65°. 2 ил.

Технологический инструмент косовалкового прошивного стана // 2496590

Изобретение предназначено для улучшения качества поверхности гильз, получаемых на косовалковом прошивном стане для производства горячекатаных труб. Технологический инструмент косовалкового прошивного стана содержит валки, включающие конус прошивки и конус раскатки, разделенные пережимом, линейки и оправку, выдвинутую за пережим валков. Повышение обжатия заготовки, снижение износа технологического инструмента прошивного стана обеспечивается за счет того, что на рабочем конусе оправки выполнена кольцевая выемка длиной не более 3/4 длины рабочего конуса от поперечного сечения начала калибрующего участка оправки и глубиной 1,5-12,0% от величины диаметра оправки. Кольцевая выемка может быть образована пересечением участков конических поверхностей, равных по высоте и с разнонаправленной конусностью, с эквидистантной поверхностью рабочего конуса оправки, причем в сечении, соответствующем началу калибрующего участка оправки, расположен участок прямого конуса, а в носовой части оправки - участок обратного конуса. Кольцевая выемка может быть образована пересечением поверхностей участка обратного конуса и рабочего конуса оправки в носовой части и сопряжением поверхности кольцевой выемки с поверхностью рабочего конуса оправки в сечении, соответствующем началу калибрующего участка оправки. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ винтовой прокатки гильз // 2510714

Изобретение предназначено для исключения образования дефектов на внутренней поверхности гильз в процессе их винтовой прокатки. Способ включает подачу смазки на внутреннюю поверхность гильз и прокатку гильз на короткой удерживаемой оправке. Предотвращение вытекания смазки из полости гильзы обеспечивается за счет того, что прокатку производят с расположением оси прокатки и оси гильзы с наклоном вниз по ходу прокатки на угол 3-10 минут к горизонтальной плоскости. 1 ил.

Способ производства бесшовных горячекатаных труб размером 530х25-60 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из стали марки 10х9мфб-ш // 2514240

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных горячекатаных труб размером 530×25-60 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара. Способ включает выплавку слитков электрошлаковым переплавом, механическую обработку-обточку слитков в слитки-заготовки, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности, прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы-заготовки, охлаждение гильз-заготовок, ремонт гильз-заготовок при необходимости, повторный нагрев гильз-заготовок с холодного посада до температуры пластичности, прошивку-раскатку гильз-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз на пилигримовых станах, отрезку пилой горячей резки технологических отходов, термическую обработку труб, травление, правку, ультразвуковой контроль и приемку товарных труб. Обеспечивается производство труб с механическими свойствами и геометрическими размерами, превышающими требования существующих технических условий при снижении расходного коэффициента металла и повышении производительности пилигримовой установки. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Технологический инструмент стана поперечно-винтовой прокатки для прошивки-раскатки гильз-заготовок и полых слитков-заготовок электрошлакового переплава большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов // 2517068

Изобретение предназначено для снижения себестоимости товарных и передельных труб большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов. Технологический инструмент состоит из рабочих приводных валков, установленных на угол подачи и угол раскатки, оправки с носиком, выдвинутой за пережим и жестко насаженной на вращающийся стержень - дорновую штангу. Повышение производительности ТПУ с пилигримовыми станами обеспечивается за счет того, что инструмент снабжен дополнительной оправкой, которая надета на дорновую штагу за основной оправкой и имеет две степени свободы - вращения и скольжения по дорновой штанге до фиксирующего упора - и состоит из четырех участков, профиль поверхности которых регламентирован математическими зависимостями. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Технологический инструмент для прошивки непрерывнолитых заготовок // 2518040

Изобретение предназначено для улучшения проработки непрерывнолитой структуры заготовок при их прошивке в двухвалковых прошивных станах винтовой прокатки. Инструмент имеет биконические валки с пережимом между их конусами и установленную между ними прошивную оправку, носок которой выдвинут за пережим в сторону входа в очаг деформации, а также направляющие линейки, имеющие входной конический и выходной участки с гребнем между ними, который расположен в пережиме валков или сдвинут в сторону носка оправки. Повышение доли поперечной деформации за счет изменения характера овализации заготовки обеспечивается за счет того, что выходной участок линеек выполнен с продольным профилем, имеющим криволинейную вогнутость со стороны прошиваемых заготовок. 3 ил.

Способ производства бесшовных горячекатаных труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами // 2522508

Изобретение относится к трубному производству. Способ включает нагрев слитков-заготовок до температуры пластичности и прошивку их в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы с разными вытяжками по длине µпр, µпр1 и µпр2. В стане поперечно - винтовой прокатки слитки-заготовки прошивают в гильзы, имеющие форму двух полых совмещенных усеченных конусов, один из которых имеет длину, равную (0,10-0,15) длины гильзы, и меньшее основание его расположено на переднем конце по ходу прошивки гильз, а второй конус имеет длину, равную (0,85-0,9) длины гильзы, и меньшее основание его расположено на заднем конце по ходу прошивки гильз. Гильзы i-го размера прокатывают на пилигримовом стане в трубы J-го размера с постоянной величиной подачи mij при установившемся процессе прокатки и вытяжками µпг1ij, µпг2ij, и µпг3ij, соответственно, при затравке, установившемся процессе и конце прокатки - при выведении пилигримовых головок из конусных частей гильз. Трубы-плети режут на трубы - краты и удаляют технологические отходы - пилигримовые головки и затравочные концы пилой горячей резки. Обеспечивается снижение расхода металла, поперечной разностенности труб, колебаний нагрузок на привод пилигримового стана при прокатке труб-плетей с фиксированной величиной подачи, повышение производительности и исключение смятия задних концов гильз. 2 з.п. ф-лы,1 табл.