СПОСОБ ПРОКАТКИ ТРУБ ДИАМЕТРОМ ОТ 273 ДО 426 ММ НА ТРУБОПРОКАТНЫХ УСТАНОВКАХ С ПИЛИГРИМОВЫМИ СТАНАМИ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ МАРОК СТАЛИ С ПОВЫШЕННЫМИ ТРЕБОВАНИЯМИ К УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ
ROLLING OF 273-428 MM DIAMETER PIPES AT PRU WITH PILGER MILLS FROM CARBON AND LOW-ALLOY STEELS WITH HIGHER REQUIREMENTS TO IMPACT DUCTILITY

Изобретение направлено на совершенствование технологии прокатки котельных и газлифтных труб из углеродистых, низколегированных марок стали, в том числе микролегированных, и может быть использовано на трубопрокатных установках с пилигримовым станом для повышения ударной вязкости металла труб.
П
Н
К
Н
Н
К
3
Известен способ прокатки труб, требующих повышения ударной вязкости из углеродистых и низколегированных сталей, заключающийся в том, что трубы, прокатанные на пилигримовом стане, подвергают нормализации в проходных роликовых печах в технологическом потоке без проведения предварительных экспериментальных работ. Трубы нагревают до заданной температуры при скорости ее перемещения в печи, равной: V=0,03 λL/cρS(D-S)Т-Т//Т-Т, где: L - длина печи, м; λ - теплопроводность, ккал/(м.ч. град); c - теплоемкость, ккал/(кг. град); ρ - плотность, кг/м; S - толщина стенки трубы, м; D - диаметр трубы, м; ТП - максимальная температура в печи, °C; Т - начальная температура трубы перед печью, °C; Т - заданная температура нагрева, °C; V - скорость перемещения трубы в печи, м/мин. При этом две последние зоны печи имеют температуру, равную заданной температуре нагрева трубы (патент РФ №2242522, М. Кл. C21D 1/26, C21D 9/08, F27B 9/28, опубл. 20.12.2004 г.).
Недостатком данного способа является то, что требуются дополнительные затраты на проведение нормализации в проходных роликовых печах.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ производства котельных труб из непрерывно-литой заготовки, включающий нагрев заготовки, прошивку, раскатку на пилигримовом стане с предварительным охлаждением гильзы до температуры от 960 до 1050°C, при этом суммарная вытяжка на станах составляет ≥8 (патент РФ №2288058, М., Кл. B21B 21/00, B21B 19/00, опубл. 27.11.2006 г.).
Недостатком данного способа являются повышенные нагрузки на оборудование и высокая вероятность образования дефектов на поверхности труб из-за низкой температуры прокатки на пилигримовом стане.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа прокатки котельных, газлифтных труб из углеродистых и низколегированных марок стали, в том числе микролегированных, который не требует установки в линию пилигримового стана дополнительного оборудования, позволяет вести прокатку при температурах технологической пластичности, обеспечивает получение после прокатки механических свойств, близких к свойствам металла, прошедшего нормализацию. Данный эффект достигается прокаткой на пилигримовом стане при определенной величине подачи гильзы в очаг деформации и использованием стали микролегированной ванадием (0,02 до 0,07%) и ниобием (от 0,01 до 0,03%) или титаном (от 0,01 до 0,03%) и алюминием (от 0,02 до 0,05%). Известно, что деформация в пилигримовом стане имеет дробный характер. Объем металла, подаваемый в стан за один цикл работы, деформируется в сечение готового размера за несколько этапов деформации. Между этапами деформации проходит пауза, во время которой протекает рекристаллизация, что измельчает зерно аустенита, тем самым увеличивая ударную вязкость металла. Задавая величину подачи гильзы в пилигримовый стан можно одновременно изменять количество этапов деформации, величину деформации на каждом из этапов деформации и режим охлаждения металла во время прокатки, тем самым добиваясь различной степени измельчения зерна аустенита при прокатке. Использование микролегированной стали позволяет предотвратить рост зерна во время охлаждения после прокатки на пилигримовом стане. За счет выбора величины подачи гильзы в очаг деформации пилигримового стана обеспечивается прокатка с дробностью деформации, наиболее благоприятной для формирования наиболее мелкодисперсной микроструктуры стали, и тем самым обеспечивается повышение ударной вязкости металла труб после прокатки на пилигримовом стане.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известных тем, что прокатку труб на пилигримовом стане производят с величиной подачи гильзы в очаг деформации от 15 до 20 мм для труб с толщиной стенки от 10 до 15 мм и от 20 до 25 мм для труб с толщиной стенки от 15 до 20 мм. Деформация в пилигримовом стане осуществляется с использованием наиболее благоприятного режима деформации, который задается величиной подачи гильзы и применением стали наиболее благоприятного химического состава. В данном случае не требуется снижение температуры гильзы перед пилигримовым станом и не требуется проведение нормализации после прокатки. Таким образом, эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сравнение заявленного способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что соответствует патентоспособности «изобретательский уровень».
В целом реализация заявляемого способа требует уменьшения величины подачи по сравнению с применяемыми в настоящий момент, что позволяет говорить о возможности его реализации. Предлагаемый способ был реализован на ТПУ 8-16″ с пилигримовым станом ОАО «Челябинский трубопрокатный завод». Опытные прокатки труб из стали марки 09Г2С микролегированной Ti и Al показали увеличение ударной вязкости металла труб, прокатанных с величиной подачи гильзы, уменьшенной на величину от 5 до 10 мм по сравнению с действующей технологией (см. таблицу).
Таблица
Результаты прокатки труб 273×10 мм из стали марки 09Г2С
Вариант технологии
Средняя величина ударной вязкости, МДж/м<sup>2</sup>
KCU
KCU
KCV
-40°C
-60°C
-60°C
Требуемые значения ударной вязкости
не менее 0,3
Действующая технология
2,2
0,3
0,15
Прокатка с изменением величины подачи
2,6
2,2
0,15
Прокатка с изменением величины подачи и использование стали микролегированой 0,02% Ti и 0,035% Al
2,6
2,2
0,75
Использование предлагаемого способа прокатки позволяет одновременно с повышением величины ударной вязкости металла труб снизить энергозатраты на их обработку без увеличения вероятности образования дефектов поверхности.