способ изготовления оправок для трубопрокатного стана

Формула изобретения

Способ изготовления оправок для трубопрокатного стана, включающий получение поковки и ее обработку с образованием оправки, отличающийся тем, что поковку получают путем электрошлаковой переплавки вышедших из строя оправок для трубопрокатного стана, собранных в пучок и выполненных из комплексно-легированных хромистых инструментальных сталей с содержанием хрома выше 4%, каждого из карбидообразующих элементов и кремния - до 1%, углерода - 0,32-0,44%, с получением слитка, его отжига и ковки на радиально-ковочной машине, обработку поковки с образованием оправки ведут путем последовательно осуществляемых отжига, термообработки, лезвийной обработки, шлифования, хромирования и хонингования, после чего проводят испытания оправки на соответствие заданным для эксплуатации характеристикам методами неразрушающего контроля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно: к способам изготовления оправок для трубопрокатного стана, в том числе из вышедших из строя оправок большой длины, до 15 метров, трубопрокатных станов, которые изготовлены из комплексно-легированных хромистых инструментальных сталей с содержанием хрома выше 4%, каждого из карбидообразующих элементов и кремния - до 1% и углерода 0,32-0,44%.

Известно, что для производства горячекатаных бесшовных труб используют трубопрокатные агрегаты различного типа, например, непрерывный стан, в котором труба в процессе производства раскатывается между калибрами вращающихся валков прокатных клетей и оправкой длиной до 12 метров (см., например, Зотов В.Ф. Производство проката, 2000 г.). Материалом указанных оправок служат стали 12Х5МА, ОХН2Ф, ОХНЗФ и 65Г (см., например, Данилов Ф.А. и др. «Горячая прокатка и прессование труб», 1972, стр.576-557).

Известно также, что были разработаны стали 4Х5МФС или 4Х5МФ1С, намного превосходящие ранее указанные стали по потребительским свойствам, но из них не умели изготавливать такой инструмент, как длинные оправки трубопрокатного стана, а рекомендовались к применению для мелких молотовых штампов и вставок средних и крупных молотовых штампов (см., например, Васильев Д.И. и др. Основы проектирования деформирующего инструмента: учебное пособие для металлург., 1984, стр.99). Масса самого большого слитка, который могли обрабатывать, составлял 1400 кг (см. там же, стр.113). Кроме того, пытались разрабатывать и другие инструментальные стали (см., например, Тишаев С.И. и др. «Новая сталь 4ХЗВМФС (ДИ71) для тяжелонагруженных инструментов горячего деформирования». Кузнечно-штамповочное производство. № 10, 1983, стр.29-30). Поскольку зарубежные страны умели производить длинные оправки трубопрокатных станов из материала типа THYROTHERM 2343 и THYROTHERM 2344, то их стали закупать по импорту. При этом, испытывая воздействие динамических нагрузок, высоких температур, данные оправки также выходят из строя и требуют ремонта, который может осуществляться по отношению к конкретной оправке на специальном оборудовании, таких как технологические комплексы для ремонта оправок непрерывного стана (см., например, http://www.sadka.ru/index.php?option=com_content&view=section&layout=blog&id=7&l temid=65).

Однако возможный ремонт указанных оправок может быть исчерпан, и тогда оправки превращаются в металлолом, при том, что металл, из которого они сделаны, относится к высококачественным инструментальным сталям и представляет большую ценность.

Известен также способ изготовления оправок для трубопрокатного стана (см., например, патент РФ № 2357817), включающий получение поковки и ее последующую обработку с образованием оправки: а именно способ, включающий правку заготовки, осуществляемую в двухвалковом обкатном стане с обжатием 0,5-0,6 мм при одновременно охлаждении валков водой с температурой 18-30^оС, и перед которой заготовку нагревают в печи до 750-820^оС. Однако указанный способ не позволяет использовать для получения поковок, подвергающихся последующей обработке с целью образования оправки, уже вышедшие из строя оправки, изготовленные из комплексно-легированных хромистых инструментальных сталей, например, с содержанием хрома выше 4%, каждого из карбидообразующих элементов и кремния - до 1% и углерода - 0,32-0,44%.

Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении возможности повторного использования дорогостоящих высококачественных инструментальных сталей, из которых сделаны оправки трубопрокатных агрегатов, по своему прежнему назначению, т.е. в качестве тех же оправок с подтверждением требуемых характеристик.

Указанный технический результат достигают тем, что используют способ изготовления оправок для трубопрокатного стана, при котором поковку получают путем электрошлаковой переплавки вышедших из строя оправок для трубопрокатного стана, собранных в пучок и выполненных из комплексно-легированных хромистых инструментальных сталей с содержанием хрома выше 4%, каждого из карбидообразующих элементов и кремния - до 1%, углерода - 0,32-0,44%, с получением слитка, его отжига и ковки на радиально-ковочной машине, обработку поковки с образованием оправки ведут путем последовательно осуществляемых отжига, термообработки, лезвийной обработки, шлифования, хромирования и хонингования, после чего проводят испытания оправки на соответствие заданным для эксплуатации характеристикам методами неразрушающего контроля. При этом, в случае необходимости, при наличии показаний проведения неразрушающего контроля поковки перед проведением термообработки поковки осуществляют ремонт ее поверхности.

Благодаря наличию приведенных признаков, появляется возможность повторно использовать дорогостоящий материал для изготовления оправок, при этом при их изготовлении не требуется заново производить дорогостоящую выплавку легированного металла.

При этом известно, что при производстве непосредственно сталей THYROTHERM 2343 и THYROTHERM 2344 осуществляют операции электрошлакового переплава, ковки (см., например, сайт www. Schmolz-Bichenbach.ru, раздел «Продукция. Инструментальные стали.»). Однако заявляемый способ позволяет исключить такие трудоемкие и энергоемкие стадии производства стали как выплавку и разлив, и одновременно иметь в дальнейшем оправки из качественных, удовлетворяющих высоким требованиям инструментальных сталей.

В качестве примера можно рассмотреть случай, когда для получения новой восстановленной оправки Ø175×11500 мм, используя предлагаемый способ, были взяты две оправки Ø168×12000 мм, имевшие глубокие продольные и поперечные трещины, которые практически были списаны в металлолом. Их разрезали пополам и собрали в пучок, затем с помощью электрошлакового переплава получили слиток Ø600×1880 мм, который охладили по специальному режиму. Затем его проковали на радиально-ковочной машине до размера Ø205×11750 мм, получая поковку. После этого поковку подвергли отжигу и термообработке, используя закалку с отпуском, обточили, прошлифовали и произвели хромирование и хонингование. В результате было получено требуемое изделие - новая оправка Ø175×11500 мм.