способ производства биметаллических центробежно-литых заготовок и биметаллических износостойких труб для транспортировки сыпучих абразивных материалов и пульп на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами

Формула изобретения

1. Способ производства биметаллических центробежно-литых заготовок и биметаллических износостойких труб для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий отливку центробежным способом полых биметаллических заготовок с износостойким внутренним слоем, составляющим 50-60% от общей толщины стенки, нагрев заготовок до температуры пластичности и прокатку их в биметаллические трубы на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с износостойким плакирующим слоем, составляющим не более 50 % от общей толщины стенки, и вытяжкой не более 9, т.е. 9,0, отличающийся тем, что отливку полых центробежно-литых заготовок и прокатку биметаллических труб на пилигримовых станах производят с учетом угара пластичного наружного слоя центробежно-литых биметаллических заготовок в процессе нагрева их под прокатку в нагревательных печах до температуры пластичности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину пластичного слоя на биметаллических центробежно-литых заготовках увеличивают с учетом угара при нагреве их до температуры пластичности и с увеличением наружного диаметра, которую определяют по формуле

где D - диаметр центробежно-литой заготовки, мм;

_s ^- величина угара-утонения толщины стенки пластичного наружного слоя центробежно-литой заготовки при нагреве до температуры пластичности, мм;

К - коэффициент угара металла при нагреве центробежно-литых заготовок до температуры пластичности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства биметаллических центробежно-литых заготовок и биметаллических износостойких труб, и может быть использовано при производстве их на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.

В практике трубного производства известен способ производства биметаллических труб на пилигримовом стане, включающий нагрев исходных центробежно-литых заготовок и их прокатку на дорнах (М.И.Чепурко, Н.П.Карпенко, А.В.Сафьянов и др. Технологические основы производства биметаллических труб. Челябинск: Металл, 1993 г., с.39-47, с.196-211).

Указанный способ применяется для производства биметаллических труб, слои которых имеют близкую пластичность или близкий коэффициент объемного расширения при высоких температурах. Поэтому нагрев в широком интервале температур с разной скоростью нагрева металла и разными величинами деформации не приводят к разрывам труб при их изготовлении.

Недостатком указанного способа производства биметаллических труб является отсутствие технологических параметров нагрева и допустимых величин деформации для производства труб с композицией углеродистая сталь - инструментальная сталь с содержанием углерода до 2,2%, т.е. имеющая низкую пластичность из-за наличия в структурной составляющей - карбидов.

Наиболее близким техническим решением производства биметаллических износостойких труб на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами является способ производства биметаллических труб, включающий нагрев полых центробежно-литых биметаллических заготовок с содержанием до 2,2% углерода в металле плакирующего слоя до температуры 800-850°С со скоростью 3,3-4,5 град./мин, а далее до температуры пластичности 1180-1200°С со скоростью 2,7-3,3 град./мин и прокатку (деформацию) в валках пилигримового стана с вытяжкой <9,0 (Патент РФ №2133160, кл. В 21 В 21/00, Бюл. №20 от 20.07.1999, "Способ производства биметаллических труб" и Н.П.Карпенко, Л.И.Лапин, В.В.Игнатьев. Производство износостойких труб большого диаметра для транспортировки сыпучих материалов. Сталь, №9, с.48, 1997 г.).

Недостатком указанного способа производства биметаллических труб является то, что биметаллические трубы размером 219×14, 273×14, 325×16, 426×20 и 530×25 мм прокатываются с износостойким (плакирующим) слоем, составляющим не более 50% от общей толщины стенки, без учета варьирования толщины пластичного слоя и коэффициента вытяжки в зависимости от геометрических размеров труб и размеров центробежно-литых заготовок, а также без учета величины угара толщины стенки пластичного (наружного) слоя центробежно-литых заготовок при нагреве их до температуры пластичности.

Целью настоящего изобретения является производство износостойких против абразивного износа биметаллических центробежно-литых заготовок и биметаллических труб с внутренним (плакирующим) слоем из инструментальной стали с содержанием углерода до 2,2% и с другими композиционными материалами с толщиной плакирующего слоя, составляющего 75-85% от общей толщины стенки трубы, и с варьированием толщины пластичного слоя и коэффициентов вытяжек в зависимости от геометрических размеров труб и центробежно-литых заготовок, а также с учетом угара пластичного (наружного) слоя центробежно-литых биметаллических заготовок в процессе нагрева их под прокатку в нагревательных печах до температуры пластичности.

Указанная цель достигается тем, что в способе производства биметаллических центробежно-литых заготовок и биметаллических износостойких труб для транспортировки сыпучих абразивных материалов и пульп на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающем отливку центробежным способом полых биметаллических заготовок с износостойким внутренним слоем, составляющим 50-60% от общей толщины стенки, нагрев заготовок до температуры пластичности и прокатку их в биметаллические трубы на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с износостойким слоем, составляющим не более 50% от общей толщины стенки, и вытяжкой не более 9 (<9,0), отливку полых центробежно-литых заготовок и прокатку биметаллических труб на пилигримовых станах производят с учетом угара пластичного слоя центробежно-литых биметаллических заготовок в процессе нагрева их под прокатку в нагревательных печах до температуры пластичности, а толщину пластичного слоя на биметаллических центробежно-литых заготовках увеличивают с учетом угара при нагреве их до температуры пластичности и с увеличением наружного диаметра, которую определяют по формуле

,

где D - диаметр центробежно-литой заготовки, мм;

_s - величина угара (утонения) толщины стенки пластичного (наружного) слоя центробежно-литых заготовок при нагреве до температуры пластичности, мм;

К - коэффициент угара металла при нагреве центробежно-литых заготовок до температуры пластичности.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что с целью увеличения срока службы биметаллических труб толщину износостойкого слоя увеличивают в 1,5-2,0 раза, а для производства качественных труб по толщине стенки (без дефектов в виде рванин) отливку полых центробежно-литых биметаллических заготовок и прокатку биметаллических труб на пилигримовых станах производят с учетом угара пластичного (наружного) слоя центробежно-литых биметаллических заготовок в процессе нагрева их под прокатку в нагревательных печах до температуры пластичности, а толщину пластичного слоя на биметаллических центробежно-литых заготовках увеличивают с учетом угара при нагреве их до температуры пластичности и с увеличением наружного диаметра, которую определяют по формуле

где D - диаметр центробежно-литой заготовки, мм;

_s - величина угара (утонения) толщины стенки пластичного (наружного) слоя центробежно-литой заготовки при нагреве до температуры пластичности, мм;

К - коэффициент угара металла при нагреве центробежно-литых заготовок до температуры пластичности.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию "новизна".

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 позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Способ был отработан и осуществлен на ОАО "Череповецкий литейно-механический завод" и на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16" ОАО "ЧТПЗ". По данному способу были отлиты биметаллические заготовки и прокатаны качественные биметаллические трубы из сталей 30+Х12 (в стали X12 содержание углерода 2,0-2,2, марганца 0,15-070, кремния - 0,15-0,35 и хрома 13,0-13,5%) размером 219×16 (3+13), 273×16 (3+13), 325×16 (5+11) и 426×25 (5+20) мм вместо 219×14 (7+7), 273×14 (7+7), 325×16 (8+8) и 426×20 (10+10) по ТУ 14-3-849-79. В скобках первая цифра означает толщину пластичного слоя (ст.30), а вторая цифра толщину износостойкого (плакирующего) слоя (ст.X12). Данные по геометрическим размерам биметаллических центробежно-литых заготовок и труб, изготовленных по существующему и предлагаемому способам, приведены в таблице.

Использование предложенного способа производства биметаллических труб позволило получить качественные длинномерные трубы длиной (10-12 метров) с увеличенным износостойким слоем в 1,5-2,0 раза для транспортировки абразивных материалов в районе вечной мерзлоты и закрыть потребность в данных трубах АК "Алмазы Россия - Саха", что в свою очередь позволило увеличить срок эксплуатации данных труб в 1,5-2,0 раза по сравнения с трубами, прокатанными из биметаллических центобежно-литых заготовок, отлитыми и прокатанными в трубы по существующему способу.

Таблица Размеры биметаллических труб и центробежнолитых заготовок из стали 30+Х12, изготовленных по существующему и предлагаемому способам
Способ изготовлен. заготовок и труб	Геометрические размеры труб						Геометрические размеры центробежно-литых заготовок
	Наружн. диаметр труб	Толщ. стенки труб	Внутр. диаметр труб	Толщина внутрен. слоя	Толщина наружн. слоя	Граничный диаметр	Наружный диаметр	Внутр. диаметр	Граничный диаметр	Толщина углед. слоя	Толщина плакир. слоя	Толщ. угара наруж. слоя
-	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм	мм
Предлагаемый	219	16	187	13	3	213	400	220	365,9	17,05	72,95	3,02
	273	16	241	13	3	267	445	270	410,6	17,20	70,30	3,36
	325	16	293	11	5	315	445	325	405,1	19,95	40,05	4,08
	426	25	376	20	5	416	540	405	507,8	16,1	51,40	4,76
Существующий	219	14	191	7	7	205	400	240	324	38	42	не определялась
	273	14	245	7	7	259	445	303	375	35	36
	325	16	293	8	8	309	445	303	375	35	36
	426	20	386	10	10	406	540	400	468	36	34