СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ПОВЫШЕННОГО КАЧЕСТВА ИЗ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОЙ СТАЛИ МАРКИ 08Х18Н10Т-Ш ДЛЯ ОБЪЕКТОВ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
METHOD OF PRODUCING HIGH-QUALITY PIPES FROM ANTIRUST STEEL 08X18H10T-"+" FOR NUCLEAR POWER ENGINEERING STRUCTURES

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства горячекатаных передельных труб размером 260-450×40-70 мм под последующую механическую обработку (расточку и обточку) в трубы размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики или прокатку на пилигримовом стане передельных труб размером 250-440×30-60 мм с последующей механической обработкой под технологический перекат на станах ХПТ в трубы данных размеров.
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 70-95 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 25-40 об/мин на оправке диаметром, обеспечивающим редуцирование на пилигримовом стане не менее 25 мм (патент РФ №2175899, 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 необходима заготовка диаметром 540-620 мм, которую из-за малой мощности привода стана косой прокатки прошить невозможно, а самое главное то, что данный способ не оговаривает припуск под механическую обработку передельных труб для изготовления товарных труб размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики.
В трубопрокатном производстве известен способ производства товарных и передельных горячедеформированных труб большого и среднего диаметров из коррозионно-стойких труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках (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 460-600 мм в прошивном стане с вытяжкой 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 1,4-1,75 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 числа 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 (вторую прошивку) от захвата гильзы до полного нахождения на оправку ведут с уменьшением числа оборотов рабочих валков с 50 до 20, установившийся процесс 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, бюл. №7, 10.03.2005).
Недостатком данного способа является то, что он также не оговаривает припуск под механическую обработку передельных труб для изготовления товарных труб повышенного качества размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики.
a
Наиболее близким техническим решением является способ производства бесшовных горячедеформированных труб размером 245×19, 351×36, 415×50, 426×40, 426×50 и 436×45 мм из слитков ЭШП коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики с расточенной внутренней и обточенной наружной поверхностями с шероховатостью не более R 10 мкм по ГОСТ 2789 (ТУ 14-158-131-2002 "Трубы бесшовные горячедеформированные из коррозионно-стойкой стали повышенного качества").
a
Недостатком данного способа является то, что при производстве труб данных размеров длиной не менее 4000 мм припуск под механическую обработку (расточку и обточку) должен быть не менее 10 мм на сторону. Таким образом, при механической обработке (обточке и расточке) с шероховатостью не более R 10 мкм в стружку на каждом погонном метре уходит от 111,5 до 227,1 кг дорогостоящего металла, т.е. от 35,0 до 55,0% (в зависимости от диаметра и толщины стенки труб).
Задачей предложенного способа является снижение припуска под механическую обработку (расточку и обточку) передельных горячедеформированных труб, снижение расходного коэффициента металла при переделе слиток ЭШП-товарная труба из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-158-131-2002, увеличение длины товарных труб, а следовательно, снижение их стоимости.
a
1
1
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства труб из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетики, включающем отливку слитков электрошлаковым переплавом, сверление в слитках центрального отверстия диаметром 100±5,0 мм, нагрев слитков до температуры пластичности, прошивку слитков в стане косой прокатки в гильзы, прокатку гильз в передельные горячекатаные трубы на пилигримовом стане, отрезку технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов пилой горячей резки, правку труб, термическую обработку - аустенизацию, механическую обработку - обточку и расточку на готовый размер с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более R 10,0 мкм, передельные горячекатаные трубы механически обрабатывают - растачивают и обтачивают, на станках со следящей системой, в передельные трубы-заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений ΔSв.п=КΔSв.с, ΔSн.п=KΔSн.с, где - ΔSв.п - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм; ΔSв.с - величина снимаемого слоя металла при расточке на готовый размер, мм; К=(0,5-0,6) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при расточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров; ΔSн.п - величина снимаемого слоя металла при обточке под технологический перекат, мм; ΔSн.с - величина снимаемого слоя металла при обточке на готовый размер, мм; K=(0,4-0,5) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при обточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров, не выведенные дефекты на передельных трубах-заготовках удаляют абразивной зачисткой или шлифовкой, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 2,5 мкм, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с обжатием по стенке от 10,0 до 20% и редуцированием по диаметру от 8,0 до 15,0%, причем большие значения относятся к трубам меньшего диаметра.
1
1
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что передельные горячекатаные трубы механически обрабатывают - растачивают и обтачивают, на станках со следящей системой, в передельные трубы-заготовки со съемом металла, величину которого определяют из выражений ΔSв.п=КΔSв.с, ΔSн.п=KΔSн.с, где ΔSв.п - величина снимаемого слоя металла при расточке под технологический перекат, мм; ΔSв.с - величина снимаемого слоя металла при расточке на готовый размер, мм; К=(0,5-0,6) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при расточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров; ΔSн.п - величина снимаемого слоя металла при обточке под технологический перекат, мм; ΔSн.с - величина снимаемого слоя металла при обточке на готовый размер, мм; K=(0,4-0,5) - коэффициент снижения величины снимаемого слоя металла при обточке, большие значения которого относятся к трубам больших диаметров, не выведенные дефекты на передельных трубах-заготовках удаляют абразивной зачисткой или шлифовкой, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с шероховатостью наружной и внутренней плоскостей не более Ra 2,5 мкм, передельные трубы-заготовки перекатывают на станах холодной прокатки в товарные трубы с обжатием по стенке от 10,0 до 20% и редуцированием по диаметру от 8,0 до 15,0%, причем большие значения относятся к трубам меньшего диаметра. 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 патентноспособности "изобретательский уровень".
Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16′′ ОАО "ЧТПЗ" при прокатке передельных труб размером 370×56×4900 и 445×60×5300 мм из слитков ЭШП размером 540×100×1750 и 585×100×1750 мм стали марки 08Х18Н10Т-Ш по существующей технологии и передельных труб размером и 420×52×5400, и 480×55×5200 мм из слитков ЭШП размером 540×100×1750 и 585×100×1750 мм по предлагаемой технологии с последующей их расточкой и обточкой в цехе №5 на размер 410×42×5400 и 470×45×5200 мм и перекаткой их на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 351×36 и 426×40 мм. Данные по прокатке труб размером 351×36 и 426×49 мм из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-158-131-2002 для объектов атомной энергеники по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице. Из таблицы видно, что в производство было задано по 5 слитков ЭШП на каждый размер труб по существующей и предлагаемой технологиям. По существующей технологии при производстве товарных труб размером 351×36 мм из 5 слитков общей массой 15,184 т на пилигримовом стане получено 5 труб размером 370x56x5800 мм, которые были расточены и обточены в товарные трубы по ТУ 14-158-131-2002. Средняя длина труб на сдаче составила 5800 мм. Сдано 29,0 м труб общей массой 8,161 т. Расходный коэффициент металла от слитка ЭШП до готовой трубы составил 1,861. По предлагаемой технологии на ТПУ 8-16′′ слитки ЭШП были прокатаны в передельные трубы размером 420x52x5400 мм, которые были расточены и обточены на станке со следящей системой в передельные трубы размером 410×42×5400 мм со съемом металла на сторону в соответствии с п.1 формулы изобретения. Места, где не выведены были дефекты прокатного производств (чернота и мелкие плены), были удалены абразивной зачисткой (п.2 формулы изобретения). Трубы были предварительно приняты ОТК и перекатаны на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 351×36 мм в соответствии с п.4 формулы изобретения. Средняя длина труб составила 6700 мм. В соответствии с ТУ 14-158-131-2001 принято 33.5 м труб общей массой 9,428 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,611. Таким образом, при производстве труб размером 351×36 мм по предложенной технологии (способу) получено снижение расходного коэффициента дорогостоящего металла на каждой тонне труб на 250 кг, увеличение длины труб на 15,5%, а шероховатость наружной и внутренней поверхностей снижена более чем в 4,0 раза. Аналогичная картина получена и при прокатке труб размером 426×40 мм. По существующей технологии 5 слитков ЭШП размером 585×100×1750 мм общей массой 17,914 т были прокатаны на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами в передельные трубы размером 445×60×5300 мм, которые были расточены и обточены в товарные трубы размером 426×40×5300 мм. Принято в соответствии с ТУ14-158-131-2002 - 26,5 м труб общей массой 10,154 т. Расходный коэффициент металла составил 1,754. По предлагаемой технологии 5 слитков ЭШП стали марки 08Х18Н10Т-Ш были прокатаны в передельные трубы размером 480×55×5200 мм, а затем расточены и обточены на станке со следящей системой в передельные трубы размером 470×45×5200 мм в соответствии с п.1 формулы изобретения, а затем перекатаны на стане ХПТ 450 в товарные трубы размером 426×40×5900 мм. Принято в соответствии с ТУ 29,5 м труб общей массой 11,304 т. Расходный коэффициент металла по трубам данной партии составил 1,584. Таким образом, при производстве труб размером 426×40 мм по предложенной технологии (способу) получено снижение расходного коэффициента дорогостоящего металла на каждой тонне труб на 170 кг, увеличена длина труб на 11,3%, а шероховатость наружной и внутренней поверхностей снижена в 4,0 раза.
Использование предлагаемого способа производства труб из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш для объектов атомной энергетикм позволит значительно снизить расход дорогостоящего металла, снизить шероховатость наружной и внутренней поверхностей и значительно увеличить длину труб, а следовательно, снизить стоимость труб и снизить количество сварочных стыков на объектах атомной энергетики (АЭС).
Данные по производству труб повышенного качества размером 351×36 и 426×40 мм из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т-Ш по ТУ 14-158-131-2002 для объектов атомной энергетики по существующей и предлагаемой технологиям
Размер труб
Вид технологии
Размер слитков ЭШП
Задано в производство слитков ЭШП
Размер передельн. труб
Размер труб после мехобраб.
Размер труб после ХПТ
Сдано труб по ТУ 14-158-131-2002
Чистота поверхн. R<sub>a</sub>
Расходный коэффиц. металла
(мм)
-
(мм)
(штук)
(тонн)
(мм)
(мм)
(мм)
(м/тн)
мкм
-
351×36
Существ.
540×100×1750
5
15,184
370×56×5800
351×36×5800
-
<img file="00000001.tif" he="11" wi="11" img-content="undefined" img-format="tif" />
≤10
1,861
Предлаг.
540×100×1750
5
15,184
420×52×5400
410×42×5400
351×36×6700
<img file="00000002.tif" he="11" wi="11" img-content="undefined" img-format="tif" />
≤2,5
1,611
426×40
Существ.
585×100×1750
5
17,914
445×60×5300
426×40×5300
-
<img file="00000003.tif" he="11" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
≤10
1,754
Предлаг.
585×100×1750
5
17,914
480×55×5200
470×45×5200
426×40×5900
<img file="00000004.tif" he="11" wi="14" img-content="undefined" img-format="tif" />
≤2,5
1,584