способ производства бесшовных труб размером 245×10-15 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава - эшп стали марки 10х9мбф-ш
Классы МПК: | B21B19/04 прокатка заготовок сплошного сечения; прошивка |
Автор(ы): | Сафьянов Анатолий Васильевич (RU), Федоров Александр Анатольевич (RU), Тазетдинов Валентин Иреклеевич (RU), Дуб Алексей Владимирович (RU), Воронин Анатолий Андреевич (RU), Скоробогатых Владимир Николаевич (RU), Щенкова Изабелла Алексеевна (RU), Головинов Валерий Александрович (RU), Климов Николай Петрович (RU), Баричко Владимир Сергеевич (RU), Бубнов Константин Эдуардович (RU), Сафьянов Александр Анатольевич (RU), Матюшин Александр Юрьевич (RU), Еремин Виктор Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-12-21 публикация патента:
10.09.2014 |
Изобретение предназначено для снижения себестоимости бесшовных труб размером 245×10-15 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава (ЭШП) стали марки 10Х9МФБ-Ш. Трубы производят из слитков-заготовок ЭШП. Уменьшение расхода металла и поломок оборудования за счет снижения нагрузок на привод прокатного стана обеспечивается за счет того, что используют слитки размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460хвн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×16×14200-15200 и 273×19×11600-12500 мм с подачами m=16-18 мм, с вытяжками соответственно µ=8,60 и µ=7,32 и обжатием по диаметру =40,7%, трубы разрезают на трубы-краты равной длины, трубы размером 273×16×7100-7600 мм прокатывают на станах ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×10×12100-1300, 245×11×11000-11800 мм и 245×12×10100-10800 мм с вытяжками соответственно µ=1,75, µ=1,60 и µ=1,47, трубы размером 273×19×5800-6250 мм прокатывают на станах ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×13×8500-9300, 245×14×8000-8600 и 245×15×7800-8400 мм с вытяжками µ=1,53, µ=1,43 и µ=1,40, товарные трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят и принимают с допуском по диаметру ±1,0% и стенке +15/-5,0. 2 табл.
Формула изобретения
Способ производства бесшовных труб размером 245×10-15мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава (ЭШП) стали 10Х9МФБ-Ш, характеризующийся тем, что трубы производят из слитков-заготовок ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460хвн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16" с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×16×14200-15200 и 273×19×11600-12500 мм с подачами m=16-18 мм, с вытяжками соответственно µ=8,60 и µ=7,32 и обжатием по диаметру =40,7%, трубы разрезают на трубы-краты равной длины, при этом трубы размером 273×16×7100-7600 мм прокатывают на станах ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×10×12100-1300, 245×11×11000-11800 мм и 245×12×10100-10800 мм с вытяжками соответственно µ=1,75, µ=1,60 и µ=1,47, а трубы размером 273×19×5800-6250 мм прокатывают на станах ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×13×8500-9300, 245×14×8000-8600 и 245×15×7800-8400 мм с вытяжками µ=1,53, µ=1,43 и µ=1,40, причем товарные трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят и принимают с допуском по диаметру ±1,0% и стенке +15/-5,0.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных труб размером 245×10-15 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами и на станах ХПТ 250 при производстве котельных труб.
В практике трубопрокатного производства существует способ изготовления котельных труб большого и среднего диаметров из кованых заготовок сталей марок 20, 15ГС, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР, 10Х9МФБ, 12Х11В2МФ, 08Х16Н9М2, 12Х18Н12Т и 10Х13Г12БС2Н2Д2 с заданными требованиями по механическим свойствам, включающий отливку слитков, ковку их в поковки (уплотнение структуры) с уковом 2,5, механическую обработку поковок в заготовки (обточку со съемом металла 10-15 мм на сторону), сверление в заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм для удаления центральной ликвационной пористости и неметаллических включений, нагрев заготовок до температуры пластичности, прошивку заготовок в станах поперечно-винтовой прокатки в гильзы, прокатку гильз в трубы диаметром 245-550 мм на пилигримовой установке 8-16 , прокатку гильз на пилигримовых установках или автоматических станах в трубы диаметром 219 мм с толщинами стенок от 8 до 50 мм (ТУ 14-1-2560-78 Заготовка трубная кованая для котельных труб , ТУ 14-3-460-2003 и ТУ 14-3Р-55-2001 Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов и ТУ 14-3-420-75 Трубы для паровых котлов и трубопроводов из стали 15ГС и 15Х1М1Ф ).
Недостатками указанного способа являются высокая энергоемкость процесса, связанная с нагревом и деформацией (ковкой) слитков в поковки, и повышенный расходный коэффициент металла при прокатке тонкостенных труб из высоколегированных марок стали на пилигримовом стане. Прокатка труб размером 245×10-15 мм из стали марки 10Х9МФБ на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами затрудняется низкой температурой деформации, так, температура гильзы при прошивке должна быть не более 1200°С. Время прокатки труб 245×10-15 мм на пилигримовом стане составляет более 4 минут. За данный промежуток времени гильза-труба остывает до 800-820°С (при рекомендуемой не ниже 850°С в конце прокатки). Прокатка труб при температуре ниже 850°С приводит к повышенным нагрузкам на привод пилигримового стана и затяжкам дорнов, что в свою очередь приводит к повышенным потерям металла и увеличивает вероятность поломок оборудования пилигримового стана. Для исключения затяжек дорнов применяется прокатка труб с использованием дорнов с увеличенной до 4-8 мм конусностью вместо существующей конусности 1-2 мм, а это приводит к продольной разностенности и увеличению отбраковки труб по толщине стенки.
Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава и непрерывно-литых заготовок (патент RU № 2322314, кл. В21В 19/04), предусматривающий прошивку слитков ЭШП и НЛЗ в станах поперечно-винтовой прокатки с посадом по диаметру в зависимости от марки стали и суммарной вытяжки при переделе слиток электрошлакового переплава - труба или непрерывно-литая заготовка - труба, при этом значения величин посада по диаметру слитков электрошлакового переплава при прошивке в станах поперечно-винтовой прокатки определяют из выражения i'эшп=ki'эшпµi где i'эшп - значения величин посада по диаметру при прошивке в станах поперечно-винтовой прокатки слитков ЭШП i-й марки стали, %; µi =µпрµп - суммарный коэффициент вытяжки при прокатке труб i-го размера; ki'эшп - коэффициент, учитывающий величину посада по диаметру при прошивке гильз из слитков ЭШП i-й марки стали, %; µпр - коэффициент вытяжки при прошивке гильз под прокатку труб i-го размера; µп - коэффициент вытяжки при прокатке труб j-го размера на пилигримовом стане, при этом коэффициенты ki'эшп для разных марок варьируются от 24 до 40.
Недостатком данного способа является то, что прошивка с посадом по диаметру приводит к повышенным нагрузкам на привод прошивного стана и увеличивает количество поломок.
Задачей предложенного способа (изобретения) является освоение производства бесшовных труб размером 245×10-15 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9МФБ-Ш, снижение расхода металла и нагрузок на привод прошивного стана.
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства бесшовных труб размером 245×10-15 мм для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава (ЭШП) стали марки 10Х9МФБ-Ш трубы производят из слитков-заготовок ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460×вн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×16×14200-15200 и 273×19×11600-12500 мм с подачами m=16-18 мм, с вытяжками соответственно µ=8,60 и µ=7,32 и обжатием по диаметру =40,7%, трубы разрезают на трубы-краты равной длины, трубы размером 273×16×7100-7600 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×10×12100-13000, 245×11×11000-11800 и 245×12×10100-10800 мм с вытяжками соответственно µ=1,75, µ=1,60 и µ=1,47, трубы размером 273×19×5800-6250 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×13×8500-9300, 245×14×8000-8600 и 245×15×7800-8400 мм с вытяжками µ=1,53, µ=1,43 и µ=1,40, товарные трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят и принимают по диаметру ±1,0% и стенке +15,0/-5,0%.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что трубы размером 245×10-15 мм производят из слитков-заготовок ЭШП размером 430×100×1750±50 мм, которые нагревают до температуры 1180-1190°С, прошивают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 460×вн.265×2060-2180 мм на оправке диаметром 250 мм с вытяжкой µ=1,21 и подъемом по диаметру 6,9-7,1%, гильзы прокатывают на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×16×14200-15200 и 273×19×11600-12500 мм с подачами m=16-18 мм, с вытяжками соответственно µ=8,60 и µ=7,32 и обжатием по диаметру =40,7%, трубы разрезают на трубы-краты равной длины, трубы размером 273×16×7100-7600 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×10×12100-13000, 245×11×11000-11800 и 245×12×10100-10800 мм с вытяжками соответственно µ=1,75, µ=1,60 и µ=1,47, трубы размером 273×19×5800-6250 мм прокатывают на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×13×8500-9300, 245×14×8000-8600 и 245×15×7800-8400 мм с вытяжками µ=1,53, µ=1,43 и µ=1,40, товарные трубы разрезают на длины в соответствии с заказом, термообрабатывают, травят, правят и принимают по диаметру ±1,0% и стенке +15,0/-5,0%. 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 осуществлен при прокатке на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами передельных труб размером 273×16 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш для последующего переката их на стане ХПТ 250 в товарные трубы размером 245×10 мм.
Данные по прокатке передельных труб размером 273×16 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами и прокатке передельных труб размером 273×16 в товарные трубы размером 245×10 мм на стане ХПТ 250 ОАО ЧТПЗ , результатам сдачи, механическим свойствам и геометрическим размерам труб приведены в таблицах 1 и 2. В производство было задано 5 слитков ЭШП размером 430×100×1700-1750 мм поставки ОАО Мечел . Слитки для прокатки передельных труб были посажены в методическую печь и нагреты до температуры 1180-1190°С. Слитки общей массой 9,266 тонн были прошиты в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке 250 мм в гильзы размером 465×вн.265×2060-2120 мм с вытяжкой 1,21 и подъемом по диаметру 7,0%. Затем гильзы были прокатаны на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 273×16×14200-14700 мм. Передельные горячекатаные трубы были порезаны на две трубы-крата равной длины и отправлены в цех № 5 на холодный передел. В цехе № 5 передельные горячекатаные трубы размером 273×16 мм были перекатаны на стане ХПТ 250 в товарные холоднокатаные размером 245×10 мм. В результате было прокатано и принято в соответствии с ТУ 14-3Р-55-2001 десять труб размером 245×10×12000-12350 мм общей массой 7,070 тонн. Средний расходный коэффициент металла по данной партии труб составил 1,311. Сравнения по данной прокатке не производили, т.к. трубы данного сортамента из стали 10Х9МФБ-Ш в России не производились ввиду отсутствия технологии и оборудования для их производства.
В таблице 2 приведены данные по механическим свойствам металла и геометрические размеры труб. Из таблицы 2 видно, что механические свойства металла и геометрические размеры труб, прокатанных из слитков ЭШП по предлагаемой технологии, выше чем по ТУ 14-3Р-55-2001, что в свою очередь дает гарантированную возможность снизить плюсовое поле допуска по толщине стенки и установить допуск +15/-10% вместо существующего +20/-5%. А так как качество металла слитков ЭШП значительно лучше, то основной критерий котельных труб - длительная прочность будет значительно выше.
Таким образом, использование предложенного способа позволило впервые в России осуществить производство бесшовных труб размером 245×10-15 мм непосредственно из слитков ЭШП для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара с механическими свойствами металла и геометрическими размерами труб, превышающими значения данных показателей, приведенных в ТУ 14-3Р-55-2001, что позволит снизить энергозатраты за счет исключения нагрева слитков под ковку и ковку слитков в поковки, производить качественные передельные трубы на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами ОАО ЧТПЗ для последующего передела их в товарные в соответствии с заказами потребителя.
Данные по прокатке передельных труб размером 273×16 мм из стали марки 10Х9МФБ-Ш на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами и прокатке передельных труб размером 273×16 мм в товарные трубы размером 245×10 мм на стане ХПТ 250 ОАО ЧТПЗ
Таблица 1 | |||||||||||||||
№ № п/п | Размер слитков ЭШП (мм) | Вес слитков (кг) | Прошивка гильз | Прокатка товарных и передельных труб на пилигримовом стане | Прокатка передельных и товарных труб на ХПТ 250 | Расход. коэфф. металла | |||||||||
Размер гильз (мм) | Диаметр оправки (мм) | Коэфф. вытяжки (µ) | Подъем или посад по диаметру ( или ) (%) | Размер труб (мм) | Коэфф. вытяжки (µ) | Обжатие по диаметру ( , %) | Размер предельных туб (мм) | Коэфф. втяжки (µ) | Размер сданных товарных труб (мм) | Коэфф. втяжки (µ) | Вес труб (кг) | ||||
1 | 430×100×1700 | 1833 | 460×265×2060 | 273×16×14200 | 273×16×7100 | 245×10×12100 | 700,9 | ||||||||
273×16×7100 | 245×10×12000 | 695,2 | |||||||||||||
2 | 430×100×1725 | 1860 | 460×265×2090 | 273×16×14500 | 273×16×7250 | 245×10×12100 | 701,0 | ||||||||
273×16×7250 | 245×10×12300 | 712,0 | |||||||||||||
3 | 430×100×1750 | 1886 | 460×265×2120 | 250 | 1,21 | =7,0 | 273×16×14700 | 8,6 | =41,7 | 273×16×7350 | 1,521 | 245×10×12400 | 1,75 | 718,3 | |
273×16×7350 | 245×10×12550 | 727,0 | |||||||||||||
4 | 430×100×1700 | 1833 | 460×265×2060 | 273×16×14200 | 273×16×7100 | 245×10×12000 | 695,2 | ||||||||
273×16×7100 | 245×10×12050 | 698,1 | |||||||||||||
5 | 430×100×1720 | 1854 | 460×265×2080 | 273×16×14400 | 273×16×7200 | 245×10×12200 | 706,7 | ||||||||
273×16×7200 | 245×10×12350 | 715,4 | |||||||||||||
Итого: | 9266 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 7069,3 | 1,311 |
Данные по механическим свойствам металла труб при комнатной температуре и геометрическим размерам
Класс B21B19/04 прокатка заготовок сплошного сечения; прошивка