способ поперечно-винтовой прошивки-раскатки гильз-заготовок и полых слитков-заготовок электрошлакового переплава большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов
Классы МПК: | B21B19/04 прокатка заготовок сплошного сечения; прошивка |
Автор(ы): | Сафьянов Анатолий Васильевич (RU), Федоров Александр Анатольевич (RU), Тазетдинов Валентин Иреклеевич (RU), Воронин Анатолий Андреевич (RU), Осадчий Владимир Яковлевич (RU), Головинов Валерий Александрович (RU), Пашнин Владимир Петрович (RU), Баричко Владимир Сергеевич (RU), Климов Николай Петрович (RU), Бубнов Константин Эдуардович (RU), Матюшин Александр Юрьевич (RU), Сафьянов Александр Анатольевич (RU), Еремин Виктор Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-09-14 публикация патента:
10.09.2014 |
Изобретение относится к трубопрокатному производству. Способ включает прошивку на оправке. Оправка удерживается жестко на вращающемся стержне - дорновой штанге. Передний конец гильз при выходе из очага деформации фиксируют второй оправкой. Вторая оправка установлена на стержне и имеет две степени свободы - вращения и скольжения по стержню до фиксирующего упора. Обеспечивается повышение производительности ТПУ с пилигримовыми станами, снижение расхода дорогостоящего металла и снижение стоимости товарных и передельных труб. 1 табл.
Формула изобретения
Способ поперечно-винтовой прошивки-раскатки гильз-заготовок и полых слитков-заготовок электрошлакового переплава в гильзы большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов на оправке, удерживаемой жестко на вращающемся стержне - дорновой штанге, отличающийся тем, что передний конец гильз при выходе из очага деформации фиксируют второй оправкой, установленной на стержне и имеющей две степени свободы - вращения и скольжения по стержню до фиксирующего упора.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу поперечно-винтовой прошивки-раскатки гильз-заготовок и полых слитков-заготовок электрошлакового переплава большого диаметра из труднодеформируемых марок стали и сплавов, и может быть использовано при производстве труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами.
Известен способ поперечно-винтовой прошивки слитков, где процесс прошивки разбит на три части - деформация сплошной части слитков до носика оправки, деформация на оправке и деформация при обкатке гильз (В.Я.Осадчий и др. "Технология и оборудование трубного производства". Москва. "ИНТЕРНЕТ ИНЖИНИРИНГ". 2001 г., стр.60).
Недостатком данного способа прошивки слитков большого диаметра является образование внутренних плен и расслоя на гильзах. Это обуславливается тем, что слитки большого диаметра имеют большую усадочную раковину и увеличивающее количество неметаллических включений от донной части слитка к головной (усадочной). С увеличением количества неметаллических включений при заданной деформации перед носиком оправки возрастает вероятность разрушения центральной части слитка и образование внутренних плен и расслоя.
В трубопрокатном производстве известен способ производства товарных и передельных труб из труднодеформируемых марок стали, включающий сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм в заготовках и слитках ЭШП диаметром 380-500 мм, выдержку их на колосниках методических печей при температуре 500-550°С в течение 70-05 минут в зависимости от диаметра, после чего нагрев до температуры 1120-1140°С со скоростью 1,4-1,5 град/мин, прошивку заготовок и слитков ЭШП в гильзы размер в размер по диаметру при скорости вращения рабочих валков 25040 об/мин на оправке диаметром, обеспечивающим редуцирование на пилигримовом стане не менее 25 мм (патент РФ № 2175899, кл. B21B 21/00, бюл. № 32. 20.11.2001).
Недостатком данного способа является то, что он приемлем только для производства горячекатаных товарных и передельных труб среднего диаметра, а именно труб диаметром 219-325 мм, т.к. для прокатки труб диаметром более 325 мм необходимы заготовки или слитки ЭШП диаметром 540-620 мм, которые из-за малой мощности привода стана поперечно-винтовой прокатки прошить невозможно.
В трубопрокатном производстве известен способ прокатки товарных и передельных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на ТПУ с пилигримовыми станами, включающий сверление центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм в слитках ЭШП и заготовках, нагрев их до температуры пластичности, первую прошивку слитков ЭШП или заготовок диаметром 540-620 мм в прошивном стане с вытяжкой µ=1,2-1,4 при скорости вращения рабочих валков 15-25 об/мин, а вторую и последующие при необходимости прошивки-раскатки с подъемом или посадом по диаметру не более 5,0% и вытяжкой µ=1,4-1,5 при скорости вращения валков 20-50 об/мин, с использованием холодного или горячего посада гильз в печь, процесс прошивки от захвата слитков ЭШП или заготовок до полного нахождения на оправку ведут с уменьшением оборотов рабочих валков с 25 до 15, установившийся процесс прошивки при 15-20 об/мин, а на выходе гильзы из валков число оборотов увеличивают до 35-40 об/мин, процесс прошивки раскатки-раскатки (вторую прошивку) от захвата гильзы до полного нахождения на оправку ведут с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 50 до 20, установившийся процесс прошивки-раскатки при 20-25 об/мин, а на выходе гильзы из валков число оборотов увеличивают до 45-50, а прокатку труб на пилигримовом стане ведут с вытяжкой µ=3,0-5,0 (патент РФ № 2247612, кл. B21B 21/00, бюл. № 7. 10.03.2005).
Недостатком данного способа является то, что при прошивке-раскатке гильз-заготовок или полых слитков-заготовок ЭШП из-за неравномерности их нагрева в методических печах по длине и сечению образуется искривление передних концов гильз, которое приводит к повышенной продольной и поперечной разностенности товарных и передельных труб, а в некоторых случаях и к невозможности введения дорнов вовнутрь гильз, т.е. к браку. Для снижения количества брака по кривизне приходится вести процесс прошивки-раскатки на оправках большего диаметра, что увеличивает редуцирование гильз, а это в свою очередь приводит к переполнению калибра и увеличению поперечной разностенности труб.
Наиболее близким технически решением является способ производства гильз на станах поперечно-винтовой прокатки, включающий поперечно-винтовую прошивку приводными (рабочими) валками на оправке сплошных или сверленых заготовок в гильзы и непрерывно следующую обкатку их передних концов в калибре, образованном холостыми валками, а после обкатки передних концов гильз калибр холостых валков увеличивают до наружного диаметра гильз и подвергают калиброванию участок гильз, равный между приводными и холостыми валками, после чего холостые валки разводят (авт. свид. СССР № 804022, кл. B21B 19/04.04.04.1979).
Недостатком данного способа является то, что он предназначен для обкатки передних концов гильз с целью сокращения машинного времени на затравку и калибрования наружного диаметра гильз на расстоянии между приводными и холостыми валками. Данный механизм сложен в изготовлении и эксплуатации и не нашел промышленного применения. Гильзы с обкатанными концами с внутренними диаметрами, равными или немного больше диаметров дорнов, из-за малейшей их кривизны невозможно надеть на дорн, что в свою очередь приводит к снижению производительности пилигримовых установок и повышенному расходу металла из-за отбраковки данных гильз.
Задачей предложенного способа является снижение кривизны передних концов гильз при прошивке-раскатке в станах поперечно-винтовой прокатки гильз-заготовок или полых слитков-заготовок ЭШП большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов, повышение производительности пилигримовых станов, снижение продольной и поперечной разностенности труб и, как следствие, снижение расхода металла при производстве товарных и передельных труб из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов.
Технический результат достигается тем, что в известном способе поперечно-винтовой прошивки-раскатки гильз-заготовок и полых слитков-заготовок электрошлакового переплава большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов на оправке, удерживаемой жестко на вращающемся стержне - дорновой штанге, передний конец гильз при выходе из очага деформации фиксируют второй оправкой, установленной на стержне и имеющей две степени свободы - вращения и скольжения по стержню до фиксирующего упора.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что передний конец гильзы при выходе из очага деформации фиксируют второй оправкой, установленной на стержне и имеющей две степени свободы - вращения и скольжения по стержню до фиксирующего упора. 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 трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16 ОАО "ЧТПЗ" при прокатке передельных труб размером 550×30 мм для последующей механической обработки - обточки и расточки их в товарные размером 530×12-16 мм для коммуникаций нефтеперерабатывающих заводов по ТУ 14-3Р-62-2002. По существующей технологии производство передельных труб размером 550×30 мм производится с двойным нагревом - двойной прошивкой и прокаткой на ТПУ 8-16 с пилигримовыми станами. Первую прошивку производят на оправке диаметром 325 мм в гильзы-заготовки размером 650×вн.340×1550 мм, которые с повторного нагрева прошивают и раскатывают на оправке диаметром 500 мм в гильзы размером 660×вн.515×2550 мм. Прокатку передельных труб размером 550×30×6500-7000 мм производят в калибре 562 мм. В производство было задано 16 заготовок размером 630×100×1250 мм, которые были поделены на две части. Первая часть (8 заготовок) были дважды нагреты, дважды прошиты и прокатаны по существующей технологии, а вторая половина (8 заготовок) были нагреты - прошиты в гильзы-заготовки, которые были повторно нагреты, прошиты-раскатаны в гильзы и прокатаны в передельные трубы по предлагаемой технологии, т.е. прошивку-раскатку гильз-заготовок в гильзы производили с фиксированием переднего конца гильзы на выходе из очага деформации второй оправкой диаметром 490 мм, установленной на стержне - дорновой штанге, после основной оправки и имеющей две степени свободы, т.е. вращения и скольжения по дорновой штанге на расстояние 650 мм до фиксирующего упора, установленного на дорновой штанге на расстоянии 650 мм от торца основной оправки. Данные по прокатке передельных труб размером 550×30 мм из стали марки 15Х5М на ТПУ 8-16 ОАО "ЧТПЗ" и передела их механической обработкой - обточкой и расточкой в товарные трубы размером 530×12-16 мм по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице 1.
Из таблицы 1 видно, что до раскатки гильз-заготовок в гильзы технология передела заготовок в гильзы-заготовки идентичная. По существующей технологии 8 гильз-заготовок были нагреты в методической печи до температуры 1260-1280°С и прошиты-раскатаны в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 660×вн.515×2670 мм на оправке диаметром 500 мм. Максимальная нагрузка на привод стана поперечно-винтовой прокатки не превышала 7,5 кА. На всех гильзах с переднего конца была повышенная кривизна. Из-за кривизны гильз вспомогательное время надевания их на дорн составило от 2,0 до 3,0 минут. Три гильзы вообще не могли прокатать, т.к. не могли в них вставить дорн. Гильзы были посажены в печь, подогреты до температуры 1260-1280°С, надеты на дорн и прокатаны в передельные трубы размером 550×30 мм. Общее время прошивки-раскатки-подогрева 3-х гильз и прокатки их в передельные трубы составило 4,5 часа. Из-за повышенной кривизны гильз передельные трубы имели повышенную продольную и поперечную разностенность. При механической обработке передельных труб в товарные размером 530×16 мм на трех трубах не были выведены дефекты на внутренней и наружной поверхностях. Данные трубы были переточены на размер 530×12 мм с минимальным полем допуска по наружному диаметру (527-528) мм. В результате было получено 5 труб (28,5 м) размером 530×16 мм и 3 трубы (12,0 м) размером 530×12 мм общей массой 7,72 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,869. По предлагаемой технологии 8 гильз-заготовок были прошиты-раскатаны в соответствии с формулой изобретения, т.е. с фиксированием переднего конца гильзы на выходе из очага деформации второй оправкой диаметром 490 мм, установленной на стержне - дорновой штанге, после основной оправки и имеющей две степени свободы, т.е. вращения и скольжения по дорновой штанге на расстояние 650 мм до фиксирующего упора, установленного на дорновой штанге. Гильзы были относительно ровными, свободно надеты на дорн и прокатаны в передельные трубы размером 550×30×6000 мм. Общее время прокатки передельных труб данной партии составило 2 часа. Трубы были обточены и расточены на размер 530×16 мм и приняты в соответствии с ТУ 14-3Р-62-2002. Сдано 8 труб (47,5 м) размером 530×16 мм общей массой 9,63 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 2,224.
Таким образом, общее время прокатки 8 передельных труб размером 550×30×6000 мм по существующей технологии составило 4,5 часа, а по предлагаемой технологии 2,0 часа. Получено повышение производительности пилигримового стана в 2,25 раза, при одновременном снижении расходного коэффициента металла при переделе трубная заготовка - товарная труба с 2,869 до 2,224, т.е. получена экономия металла 645 кг на каждой тонне товарных труб размером 530×12-16 мм из стали 15X5M.
Использование предлагаемого способа поперечно-винтовой прошивки-раскатки гильз-заготовок и полых слитков-заготовок ЭШП большого диаметра из легированных труднодеформируемых марок стали и сплавов позволит значительно повысить производительность ТПУ с пилигримовыми станами, снизить расход дорогостоящего металла, а следовательно, снизить стоимость труб данного сортамента.
Класс B21B19/04 прокатка заготовок сплошного сечения; прошивка