СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРЕДЕЛЬНЫХ ГОРЯЧЕКАТАНЫХ МЕХАНИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 325×12 мм С ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТЬЮ ПО ДИАМЕТРУ И СТЕНКЕ ИЗ СТАЛЕЙ МАРОК 12Х12М1БФРУ-Ш, 16Х12МВСФБР-Ш, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПЕРЕКАТА НА СТАНАХ ХПТ 450 И ХПТ 250 В ПЕРЕДЕЛЬНЫЕ ТРУБЫ-ЗАГОТОВКИ РАЗМЕРОМ 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 мм И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ В ШЕСТИГРАННЫЕ ТРУБЫ-ЗАГОТОВКИ РАЗМЕРОМ "ПОД КЛЮЧ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 мм И 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм ДЛЯ РЕАКТОРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ
MANUFACTURING METHOD OF SEMI-FINISHED HOT-ROLLED MECHANICALLY PROCESSED PIPES WITH SIZE OF 325×12 mm WITH INCREASED ACCURACY AS TO DIAMETER AND WALL FROM STEEL GRADES "12Х12М1БФРУ-Ш", "16Х12МВСФБР-Ш" FOR REROLLING ON "ХПТ" 450 AND "ХПТ" 250 MILLS INTO SEMI-FINISHED PIPE WORKPIECES WITH SIZE OF 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 mm AND FURTHER SHAPING INTO HEXAGONAL PIPE WORKPIECES WITH FLAT-TO-FLAT SIZE OF 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 mm AND 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 mm FOR FAST NEUTRON REACTORS OF NEW GENERATION

Изобретение относится к металлургическому и трубопрокатному производствам, а именно к способу производства полых слитков способом электрошлакового переплава из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш), передела их в полые слитки-заготовки, способу производства из полых слитков-заготовок ЭШП на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами передельных горячекатаных труб размером 338×25 мм, механической обработки их в передельные трубы размером 325×12 мм с допуском по диаметру ±0,8% и толщине стенки ±10%, для переката их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в передельные трубы размером 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 мм, 194±1,2×2,5+0,37-0,2 мм и последующего профилирования в шестигранные трубы-заготовки размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 мм и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм для реакторов нового поколения на быстрых нейтронах и может быть использовано при отливке полых слитков из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) размером 490×вн.290×2850±25 мм и полых слитков из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) размером 490×вн.290 ×3000±25 мм на установках ЭШП, переточке их в слитки-заготовки размером соответственно 480×вн.300×2850±25 и 480×вн.300×3000±25 мм на ОАО "ЗМЗ", переделе полых слитков-заготовок ЭШП в передельные горячекатаные трубы-заготовки размером 338×25 мм на ТПУ 8-16′′ с пилигримовыми станами, механической обработке - расточке и обточке в передельные трубы размером 325×12 мм, перекате их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в передельные холоднокатаные трубы размером 202±1,2×3,5+0,37-0,2 и 194±1,2х×2,5+0,3/-0,2 мм для последующего профилирования в шестигранные трубы - заготовки размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 мм и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм на ОАО "ЧТПЗ" и использовании их на АЭС, имеющих в своем составе реакторы нового поколения на быстрых нейтронах.
В трубопрокатном производстве известен способ производства горячекатаных товарных и передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами из слитков ЭШП стали марки 10Х9МФБ-Ш (ТУ 14-134-398-2003 "Заготовка трубная - слитки для котельных труб ЭШП", ТУ 14-3Р-55-2001 "Трубы стальные бесшовные для паровых котлов и трубопроводов", ТИ 158-Тр.ТБ1-56-2007 "Изготовление бесшовных горячекатаных труб для паровых котлов и трубопроводов по ТУ 14-3Р-55-2001").
Недостатком данного способа является то, что трубы после прокатки имеют большое количество дефектов на внутренней поверхности в виде плен и разгарных трещин, требуют последующую механическую обработку - расточку и обточку со съемом металла по 8-10 мм на сторону. Данная марка стали имеет интервал горячей пластичности 1160-900°C и повышенный коэффициент линейного расширения. Если слитки-заготовки ЭШП нагревать до температуры 1160°C, то при прошивке слитков в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы температура металла в очаге деформации на границе оправка - внутренняя поверхность гильз повышается на 50-70°C в зависимости от диаметра слитка ЭШП. При прокатке гильз на пилигримовом стане в товарные трубы с температурой наружной поверхности 1160C° и менее конец прокатки происходит при температуре 800-850°C в зависимости от диаметра и толщины стенки, что приводит к затяжкам дорнов даже с конусностью 4-5 мм вместо 1,0 по ТИ 158-Тр.ТБ1-56-2007. Нагрев слитков-заготовок ЭШП данной марки стали выше 1160°C приводит к перегреву внутренней поверхности гильз и массовому образованию внутренних плен и разгарных трещин. Данные трубы необходимо браковать или растачивать на меньшую стенку со съемом металла более 10 мм на сторону, что в свою очередь приводит к повышенному расходу металла и дополнительной трудоемкой операции - расточке труб с дефектами на внутренней поверхности.
ср.д.
пер.к.т.
ср.д.
пер.к.т.
max
min
max
min
В трубопрокатном производстве известен также способ производства труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения, включающий нагрев рабочей части дорна до средней температуры, равной или большей необходимой температуры переднего конца трубы в момент схода ее с дорна T≥T, где T - средняя температура дорна перед началом прокатки, °C; T - необходимая температура переднего конца трубы в момент ее схода с дорна,°C, нагрев рабочей части дорна с перепадом температуры по длине рабочей части не более 100°C, T-T<100°C, где T - максимальная температура рабочей части дорна в зоне интенсивной деформации,°C; T - минимальная температура рабочей части дорна, °C (Патент РФ №2214312, кл. B21B 21/00, 20.10.2003, бюл. №29).
Недостатком данного способа является то, что он направлен на снижение количества затяжек дорнов при прокатке труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения за счет нагрева дорнов перед прокаткой и в процессе прокатки. Данный способ не решает основные технологические вопросы: докатки гильз - обкатки пилигримовых головок при температурах ниже нижнего интервала горячей пластичности данных марок стали и сплавов и тем более технологии получения качественных по внутренней поверхности гильз в процессе прошивки слитков-заготовок ЭШП и прошивки-раскатки гильз-заготовок в гильзы в стане поперечно-винтовой прокатки из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш).
В трубной промышленности известен также способ производства горячекатаных товарных и передельных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами, включающий отливку полых слитков высотой 1750-2100 мм на установках электрошлакового переплава. Слитки обтачивают и растачивают до удаления окалины и микротрещин на диаметр 400-620 мм с отношением диаметра к толщине стенки D/S=3,0-4.0, большие значения которых соответствуют слиткам-гильзам меньшего диаметра. Затем слитки-гильзы нагревают до температуры пластичности и прошивают-раскатывают в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы с вытяжками µ=1,5-1,7, большие значения которых соответствуют гильзам большего диаметра. Гильзы, прошитые-раскатанные с вытяжками µ=1,5-1,6, прокатывают на пилигримовых станах в передельные трубы, а гильзы прошитые-раскатанные с вытяжками µ=1,6-1,7, - в товарные трубы (Патент РФ №2311979. Кл. B21B 21/00. 10.12.2007).
Недостатком данного способа является то, что он только частично снижает образование дефектов на внутренних поверхностях гильз за счет снижения коэффициента вытяжки (обжатия гильз-заготовок по стенке) в очаге деформации при прошивке-раскатке гильз-заготовок из коррозионностойких труднодеформируемых марок стали и сплавов с низким температурным интервалом горячей пластичности и высоким коэффициентом линейного расширения в станах поперечно-винтовой прокатки. Данный способ не решает технологические вопросы нагрева слитков ЭШП из стали марок 12Х12М1БФРУ-Ш и 16Х12МВСФБР-Ш, прошивки и прокатки передельных труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с низким температурным интервалом горячей пластичности и высоким коэффициентом линейного расширения для прокатки их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в передельные трубы размером 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 и 194±1,2×2,5+0,3/-0,2 мм для по следующего профилирования их в шестигранные трубы-заготовки размером 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм для реакторов нового поколения на быстрых нейтронах.
В трубной промышленности известен способ производства холоднокатаных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенной точностью по стенке, включающий прокатку передельной сварной заготовки в калибрах с переменным радиусом в товарную холоднокатаную трубу максимального диаметра с вытяжкой µ=1,4-1,7 и обжатием по стенке не менее 25%, при этом при последующих перекатах вытяжку плавно увеличивают на от 0,05-0,10 до 1,7-2,0, а большие значения вытяжек и обжатий по стенке принимают для сталей с большим содержанием хрома и никеля, передельную трубную заготовку прокатывают в товарную или передельную холоднокатаную трубу максимального диаметра с отношением диаметра к толщине стенки трубы D/S=40-50, которую при последующем перекате прокатывают в трубы меньшего диаметра с увеличением отношения D/S от 2 до 10, а последний перекат производят с отношением D/S=50-75.
Недостатком данного способа является то, что он направлен на технологию производства холоднокатаных труб большого и среднего диаметров из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенной точностью по стенке из сварных заготовок и не решает технологические и конструкционные вопросы производства передельных механически обработанных труб размером 325×12 мм из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) с повышенной точностью по диаметру и стенке для последующего передела их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в трубы размером 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 и 194±1,2×2,5+0,3/-0,2 мм и профилирования в шестигранные трубы-заготовки размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,37-0,2×3750+20/-0 и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм для реакторов АЭС нового поколения на быстрых нейтронах.
г.вн.
ср.д.
г.вн.
ср.д.
Известен также способ производства бесшовных горячекатаных передельных длинномерных труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов, включающий прокатку гильз-заготовок в передельные горячекатаные трубы-заготовки в пилигримовом стане в калибрах валков при разности между внутренним диаметром гильз-заготовок и средним диаметром дорнов, равной D-D=10-20 мм и с обеспечением вытяжки µ≤6,0, где µ - коэффициент вытяжки на пилигримовом стане; D - внутренний диаметр гильзы, мм; D - диаметр дорна, мм. Прокатку труб на пилигримовом стане в валках с круглым калибром с углом поперечного выпуска на полирующем участке α=25-30°, где α - угол поперечного выпуска валков пилигримового стана на полирующем участке, град., или прокатку на пилигримовом стане в валках с овальным калибром с отношением B/H=1,1-1,15, где B - ширина калибра валка на полирующем участке, мм; H - высота калибра валка, мм (Патент РФ №2266132, кл. B21B 21/00, 27.03.2004. Бюл. №9).
Недостатком данного способа, как и приведенных выше аналогов, является то, что он также направлен на снижение количества затяжек дорнов при прокатке труб из труднодеформируемых марок стали и сплавов с повышенным коэффициентом линейного расширения за счет прокатки в валках с повышенной овализацией и не решает основного технологического вопроса, докатки гильз-обкатки пилигримовых головок при температурах ниже нижнего интервала горячей пластичности данных марок стали и сплавов, технологии получения качественных по внутренней поверхности гильз в процессе прошивки слитков и прошивки-раскатки гильз-заготовок в гильзы в стане поперечно-винтовой прокатки.
z
Известен также способ производства опытных образцов шестигранных труб-заготовок размером "под ключ" 181,8×3,5×3750+20/-0 мм из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) для реакторов АЭС нового поколения на быстрых нейтронах (протокол №60/11 от 03.08.2011 и ТУ 1367-043-00186654-2012 (опытная партия) "Трубы бесшовные холоднодеформированные шестигранные из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш)", включающий отливку слитков электрошлаковым переплавом размером 485×1540 мм, обточку слитков в слитки-заготовки размером 470×1540 мм, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев до температуры 1180-1200°C, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 480×вн.315×2400 мм, прокатку гильз на пилигримовых станах в передельные горячедеформированные трубы-заготовки размером 344×31 мм в калибре 351 мм, отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, правку труб и механическую обработку-расточку и обточку в передельные трубы размером 325×12 мм с допуском по диаметру ±1,0% и толщине стенки ±12,5%, со съемом металла по наружной и внутренней поверхностям по 9,5 мм с чистотой поверхности R≤30 мкм, перекатку механически обработанных труб размером 325×12 мм на станах ХПТ 450 ХПТ 250 в передельные трубы размером 202×3,5 мм с допуском по диаметру ±0,8% и толщине стенки ±10,0%.
Недостатком данного способа является то, что при переделе слитков-заготовок ЭШП размером 470×1540 мм в передельные горячекатаные механически обработанные трубы размером 325±3,25×12±1,5 мм, даже при трехкратном перекате на станах ХПТ 450 и ХПТ 250, холоднокатаные трубы размером 202×3,5 мм с допуском по диаметру ±1,2 мм и стенке +0,3/-0,2 мм получить невозможно. При производстве передельных горячекатаных труб размером 325×12 мм получаются повышенные отходы по не кратности. Прошивка заготовок ЭШП в стане поперечно-винтовой прокатки при температуре нагрева 1180-1200°C приводит на границе оправки с внутренней поверхностью гильз к повышению температуры до 1250-1270°C, которая для данной марки стали чревата перегревом внутренней поверхности и образованием сетки разгарных трещин, что в свою очередь приводит к браку или увеличению съема металла при расточке горячекатаных труб в передельные механически обработанные трубы размером 325×12 мм.
z
m
m
з
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ производства передельных труб из низкопластичной стали с содержанием бора 1,3-1,8%, включающий отливку электрошлаковым переплавом полых слитков размером 480-490×вн.270×2300-2500 мм, расточку и обточку до удаления раковин и следов флюса в полые слитки-заготовки размером 470-480×вн.280×2300-2500 мм с чистотой поверхности R≤40 мкм, на концах которых, соответствующих донным концам полых слитков ЭШП, выполнены с наружной поверхности конуса на длине L=(1,5-2,0)S, с толщиной притупления h=(5,0-6,0)S, где S - толщина стенки передельных труб, мм; S - толщина стенки полых заготовок электрошлакового переплава, мм; h - толщина притупления стенки полых слитков-заготовок электрошлакового переплава, мм, нагрев заготовок до температуры 1040-1060°C и прокатку их на пилигримовом стане в передельных горячекатаных трубах размером 290×12×22000-23000 мм на дорнах диаметром 264/265 мм с вытяжкой µ=10,7-11,4, отрезку пилой горячей резки технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов, теплую правку на шестивалковой правильной машине с использованием температуры прокатного нагрева и отгрузку передельных труб в цех №5 для выполнения всех последующих операций по технологическому процессу передела горячекатаных труб в шестигранные трубы-заготовки размером "под ключ" 257+2/-3×6+2/-1×4300+80/-30 мм (Патент РФ №2297893. Кл. B21B 21/00. 27.04.2007).
Недостатком данного способа производства шестигранных труб-заготовок является то, что он направлен на производство шестигранных труб из борсодержащей стали ЧС 82 размером "под ключ" 257+2/-3×6+2/-1×4300+80/-30 мм, т.е. с более широким полем допуска круглых труб по диаметру и толщине стенки и не решает технические и технологические вопросы производства передельных труб размером 325×12 мм с повышенной точностью по диаметру и стенке для последующего переката их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в трубы размером 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 и 194±1,2×2,5+0,3/-0,2 мм и профилирования их в шестигранные размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм из труднодеформируемых сталей марок 12Х12М1БФРУ (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) для реакторов АЭС на быстрых нейтронах.
Задачей предложенного способа является исключение из технологического процесса наиболее дефектообразующей операции - прошивки в стане поперечно-винтовой прокатки слитков-заготовок ЭШП из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) в гильзы, снижение расхода металла, при переделе полый слиток ЭШП - передельная горячекатаная труба - передельная механически обработанная труба, за счет изменения технологии нагрева и схемы деформации полых слитков-заготовок на пилигримовом стане при производстве передельных горячекатаных труб, технологии производства передельных механически обработанных труб размером 325×12 мм с гарантированным допуском по диаметру ±0,8% и толщине стенки ±10,0% для последующего использования их при освоении производства шестигранных труб-заготовок размером "под ключ" 181,3±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш и 16Х12МВСФБР-Ш для оснащения АЭС реакторами нового поколения на быстрых нейтронах, а следовательно, снижение стоимости передельных труб размером 325×12 мм.
пр.
n
z
z
<mrow><mi>L</mi><mo>≥</mo><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>d</mi></mrow><mrow><mn>20</mn></mrow></mfrac></mrow>
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства передельных горячекатаных механически обработанных труб размером 325×12 мм с повышенной точностью по диаметру и стенке из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш), 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) для переката их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в передельные трубы размером 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 мм, 184±1,2×2,5+0,3/-0,2 мм и последующего профилирования в шестигранные трубы-заготовки размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 мм и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм для реакторов нового поколения на быстрых нейтронах, включающий отливку слитков электрошлаковым переплавом размером 485×1540 мм, обточку слитков в слитки-заготовки размером 470×1540 мм, сверление в слитках-заготовках центрального отверстия диаметром 100±5 мм, нагрев до температуры пластичности, прошивку в стане поперечно-винтовой прокатки на оправке диаметром 300 мм в гильзы размером 480×480×вн.315×2400 мм с вытяжкой µ=1,55-1,56 и подъемом по диаметру δ=(2,1-2,2) %, прокатку гильз на пилигримовых станах в передельные горячедеформированные трубы-заготовки размером 344×31 мм в калибре 351 мм на дорнах диаметром 283/287 мм с вытяжкой µ=3,28-3,29, обжатием по диаметру Δ=(28,3-28,4) % и подачей гильз в очаг деформации m=20-22 мм, отрезку технологических отходов - пилигримовых головок и затравочных концов пилой горячей резки, правку труб, механическую обработку-расточку и обточку в передельные трубы размером 325×12 мм с допуском по диаметру ±1,0% и стенке ±12,5% со съемом металла по наружной и внутренней поверхностям по 9,5 мм, слитки электрошлакового переплава отливают полыми из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) размером 490×вн.290×2850±25 мм, а из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) размером 490×вн.290×3000±25 мм, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки соответственно размером 480×вн.300×2850±25 и 480×вн.300×3000±25 мм, нагревают до температуры 1130-1150°C, прокатывают на пилигримовых станах с использованием подкладных углеродистых колец в передельные горячедеформированные трубы-заготовки размером 338×25×11200±100 и 338×25×11850±100 мм в калибре 340 мм на дорнах диаметром 282/286 мм с вытяжкой µ=4,35, обжатием по диаметру Δ=29,2% и подачей полых слитков-заготовок в очаг деформации m=16-18 мм, от труб-заготовок пилой горячей резки удаляют технологические отходы - пилигримовые головки и затравочные концы, трубы-заготовки с использованием температуры прокатного нагрева правят в шестивалковой правильной машине, трубы-заготовки разрезают на две трубы-заготовки соответственно размером 338×25×5600±50 и 338×25×5925 мм, растачивают и обтачивают в трубы-заготовки размером 325×12×5600±50 и 325×12×5925±50 мм со съемом металла по внутренней и наружной поверхностям по 6,5 мм с чистотой поверхности R≤30 мкм с допуском по диаметру ±0,8% и стенке ±10,0%, дефекты в виде черновин глубиной не более 0,5 мм, расположенные на разных поверхностях со смещением относительно друг друга по окружности, удаляют пологой зачисткой с чистотой поверхности R≤30 мкм, а величину смещения определяют из выражения
, где d - наружный диаметр передельной трубы, мм, нагрев полых слитков-заготовок ЭШП из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) производят по технологии: на колосники методической печи садят две углеродистые гильзы из стали марок 10 или 20 размером 480×вн.300×2500-3000 мм для настройки пилигримового стана и разогрева дорнов, затем в один ряд садят 6-8 полых слитков-заготовок при температуре в третьей зоне печи 800-900°C и выдерживают их без кантовки в течение 30-45 минут, нагревают до температуры 1130-1150°C со скоростью 3,3-3,5°C в минуту с равномерной кантовкой по два слитка-заготовки с 22-го по 7-е окно через 17-20 минут на угол, равный ≈290-300°, выдерживают при температуре 1130-1150°C в течение 30-50 минут с равномерной кантовкой с 7-го на 4-е окно через 10-15 минут, кантуют с 4-го окна на яму печи и выдают с температурой центра слитков-заготовок 1130-1150°C, посад следующих 2-х слитков-заготовок производят после кантовки с колосников первых двух слитков-заготовок, полые слитки-заготовки выдают с ямы печи на слитковую тележку, внутрь слитков-заготовок задают смазку в виде смеси поваренной соли и графита (50/50) массой 1000-1200 грамм и краном с максимальной скоростью транспортируют на входную сторону пилигримового стана, полые слитки-заготовки прокатывают на пилигримовом стане в передельные трубы на дорнах с температурой наружной поверхности 500-600°C, которая достигается за счет прокатки двух настроечных углеродистых гильз.
z
z
<mrow><mi>L</mi><mo>≥</mo><mfrac><mrow><mi>π</mi><mi>d</mi></mrow><mrow><mn>20</mn></mrow></mfrac></mrow>
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что слитки электрошлакового переплава отливают полыми из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) размером 490×вн.290×2850±25 мм, а из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) размером 490×вн.290×3000±25 мм, которые обтачивают и растачивают в полые слитки-заготовки соответственно размером 480×вн.300×2850±25 и 480×вн.300×3000±25 мм, нагревают до температуры 1130-1150°C, прокатывают на пилигримовых станах с использованием подкладных углеродистых колец в передельные горячедеформированные трубы-заготовки размером 338×25×11200±100 и 338×25×11850±100 мм в калибре 340 мм на дорнах диаметром 282/286 мм с вытяжкой (µ=4,35, обжатием по диаметру Δ=29,2% и подачей полых слитков-заготовок в очаг деформации m=16-18 мм, от труб-заготовок пилой горячей резки удаляют технологические отходы - пилигримовые головки и затравочные концы, трубы-заготовки с использованием температуры прокатного нагрева правят в шестивалковой правильной машине, трубы-заготовки разрезают на две трубы-заготовки соответственно размером 338×25×5600±50 и 338×25×5925±50 мм, растачивают и обтачивают в трубы-заготовки размером 325×12×5600±50 и 325×12×5925±50 мм со съемом металла по внутренней и наружной поверхностям по 6,5 мм с чистотой поверхности R≤30 мкм с допуском по диаметру ±0,8% и стенке ±10,0%, дефекты в виде черновин глубиной не более 0,5 мм, расположенные на разных поверхностях со смещением относительно друг друга по окружности, удаляют пологой зачисткой с чистотой поверхности R≤30 мкм, а величину смещения определяют из выражения
, где d - наружный диаметр передельной трубы, мм, нагрев полых слитков-заготовок ЭШП из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) производят по технологии: на колосники методической печи садят две углеродистые гильзы из стали марок 10 или 20 размером 480×вн.300×2500-3000 мм для настройки пилигримового стана и разогрева дорнов, затем в один ряд садят 6-8 полых слитков-заготовок при температуре в третьей зоне печи 800-900°C и выдерживают их без кантовки в течение 30-45 минут, нагревают до температуры 1130-1150°C со скоростью 3,3-3,5°C в минуту с равномерной кантовкой по два слитка-заготовки с 22-го по 7-е окно через 17-20 минут на угол, равный ≈290-300°, выдерживают при температуре 1130-1150°C в течение 30-50 минут с равномерной кантовкой с 7-го на 4-е окно через 10-15 минут, кантуют с 4-го окна на яму печи и выдают с температурой центра слитков-заготовок 1130-1150°C, посад следующих 2-х слитков-заготовок производят после кантовки с колосников первых двух слитков-заготовок, полые слитки-заготовки выдают с ямы печи на слитковую тележку, внутрь слитков-заготовок задают смазку в виде смеси поваренной соли и графита (50/50) массой 1000-1200 грамм и краном с максимальной скоростью транспортируют на входную сторону пилигримового стана, полые слитки-заготовки прокатывают на пилигримовом стане в передельные трубы на дорнах с температурой наружной поверхности 500-600°C, которая достигается за счет прокатки двух настроечных углеродистых гильз. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень".
Сравнение заявляемого решения (способа) не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности "изобретательский уровень".
Способ опробован на трубопрокатной установке с пилигримовыми станами 8-16′′ и на участке обработки поковок и труб специального назначения при обточке и расточке передельных горячекатаных труб размером 344×31 и 338×25 мм в трубы размером 325×12 мм. Сначала в производство были заданы 2 слитка-заготовки ЭШП размером 470×100×1540 мм стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш, которые были в течение 8 часов равномерно нагреты до температуры 1190 и 1200°C. Прошивку производили на оправке диаметром 300 мм в гильзы размером 480×вн.315×2400 мм. При прошивке первого слитка-заготовки с температурой 1190°C на внутренней поверхности гильзы были рванины, глубину которых определить на горячих гильзах было невозможно. Гильза была прокатана на пилигримовом стане в трубу размером 344×31 мм на дорне диаметром 283/287 мм. Труба по длине имела сквозные рванины. Из данной трубы был вырезан годный участок трубы длиной 1450 мм. Данная труба была обточена и расточена до удаления дефектов на размер 320×8,5×1200 мм. Второй слиток-заготовка с температурой центра на выдаче из печи 1200°C при прошивке в стане поперечно-винтовой прокатки развалился по длине на три части и был забракован. Сквозной расходный коэффициент металла от слитка до передельной трубы размером 320×8,5×1200 мм составил 57,186.
После данного случая по существующей технологии 2 слитка-заготовки размером 470×100×1540 мм общей массой 4040 кг были нагреты по предлагаемой технологии в методической печи до температуры 1130 и 1140°C. Прошивку слитков-заготовок в стане поперечно-винтовой прокатки производили на оправке диаметром 300 мм. При прошивке на гильзах были внутренние плены и небольшие рванины. Прокатку гильз на пилигримовом стане производили в валках с калибром 351 мм на дорнах диаметром 283/287 мм с конусностью 4,0 мм в передельные трубы размером 344×31 мм. Прокатку труб производили с подкладными углеродистыми кольцами с подачами гильз в очаг деформации m=20-22 мм. Трубы сошли с дорна удовлетворительно, т.к. температура конца прокатки была 860-870°C. На трубах на внутренней поверхности были плены и поперечные рванины. Трубы были выправлены на правильной машине и порезаны на две трубы-заготовки размером 344×31×3300 мм. Трубы-заготовки были расточены до удаления внутренних дефектов, а затем обточены на диаметр 325 мм. Толщина стенки труб составила от 9,5 до 12,5 мм, т.е. с допуском по толщине стенки +4,2/-20,8%. Расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - передельная труба размером 325×12 мм составил 3,730, а при механической обработке передельных труб размером 344×31 мм в трубы размером 325×12 мм - 2,808. Трубы были приняты как условно годные и переданы в цех №5. Трубы на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 были перекатаны в передельные трубы размером 202×3,5 мм по маршрутам: 325×12×3300 - 273×8×5500 - 250×5×9100 - 202×3,5×15600 мм. Трубы размером 202×3,5×15600 мм были приняты как условно годные с допуском по диаметру ±0,8% или ±1,55 мм и толщине стенки ±12,5% или ±0,44 мм. Таким образом, при переделе 2 слитков размером 470×1540 мм получено 13,2 метра механически обработанных передельных труб размером 325×12 мм с допуском по диаметру ±1,0% и стенке +4,2/-20,8%.
z
По предлагаемой технологии 2 полых слитка-заготовки размером 480×вн.300×2850 мм из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш и 2 полых слитка-заготовки размером 480×вн.300×3000 мм из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш были нагреты в методической печи до температуры 1140°C. После выдачи слитков-заготовок из печи внутрь задавали смазку в виде смеси графита с поваренной солью (50/50) массой 1000-1200 г (по две лопаты) и краном в течение 20-30 секунд были переданы на водную сторону пилигримового стана (п.4 формулы изобретения). Заготовки были прокатаны на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы размером соответственно 338×25×11200 и 338×25×11850 мм в соответствии с п.1, 3 и 5 формулы изобретения. Трубы были порезаны на две равные части, расточены и обточены в соответствии с п.1 формулы изобретения в передельные механически обработанные трубы-заготовки размером 325×12×5600 и 325×12×5925 мм. На одной трубе-заготовке из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш на наружной поверхности осталась чернота площадью 25×25 мм глубиной 0,5 мм, которая была удалена абразивной зачисткой с чистотой поверхности R≤30 мкм (п.2 формулы изобретения). Расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - передельная труба размером 325×12 мм из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш составил 2,642, а при механической обработке передельных труб размером 338×25×5600 мм в трубы размером 325×12×5600 мм - 2,083. Расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - передельная труба размером 325×12 мм из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш составил 2,629, а при механической обработке передельных труб размером 338×25×5925 мм в трубы размером 325×12×5925 мм - 2,083.
При переделе 2 полых слитков размером 490×вн.390×2850 мм из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш получено 22,4 метра механически обработанных передельных труб размером 325×12 мм, а из стали 16Х12МВСФБР-Ш-23,7 метра с допуском по диаметру ±0,8% и стенке ±10,0%. Затем механически обработанные трубы-заготовки размером 325×12×5600 и 325×12×5925 мм были перекатаны в цехе №5 на станах ХПТ450 и ХПТ 250 в трубы размером соответственно 202±1,3×3,5+0,3/-0,2 и 194±1,2×2,5+0,37-0,2 мм. Трубы размером 202±1,3×3,5+0,3/-0,2 и 194±1,2×2,5+0,3/-0,2 мм мм были спрофилированы в профилировочном "стане 400" в шестигранные трубы размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0.3/-0,2×3750+20/-0 и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680 мм. Данные по производству горячекатаных механически обработанных труб размером 325×12 мм с повышенной точностью по диаметру и стенке из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш) и 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) для переката их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в передельные трубы размером 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 мм и 194±1,2×2,5+0,3/-0,2 мм и последующего профилирования в шестигранные трубы-заготовки размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 и 194±1,2×2,5+0,37-0,2×2580+20/-0 мм для реакторов нового поколения на быстрых нейтронах по существующей и предлагаемой технологиям приведены в таблице. Из таблицы видно, что при производстве передельных горячекатаных механически обработанных труб размером 325×12 мм из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш и 16Х12МВСФБР-Ш по предлагаемой технологии получены трубы с допуском по диаметру ±0,8% и стенке ±10,0%, перекатка которых на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 дает возможность производить трубы размером 202×3,5 и 194×2,5 мм с допуском по диаметру ±1,2 мм и толщине стенки +0,3/-0,2 мм для последующего профилирования их в шестигранные трубы-заготовки размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм. При производстве передельных горячекатаных механически обработанных труб размером 325×12 мм из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш получено снижение расходного коэффициента металла на 1088 кг, а из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш на 1101 кг, исключена трудоемкая операция расточки и обточки труб размером 344×31 мм с дефектами на внутренней поверхности в передельные механически обработанные размером 325×12 мм.
Использование предложенного способа производства передельных горячекатаных механически обработанных труб размером 325×12 мм с повышенной точностью по диаметру и стенке из сталей марок 12Х12М1БФРУ-Ш (ЭП450У-Ш), 16Х12МВСФБР-Ш (ЭП823-Ш) для переката их на станах ХПТ 450 и ХПТ 250 в передельные трубы размером 202±1,2×3,5+0,3/-0,2 мм, 184±1,2×2,5+0,37-0,2 мм и последующего профилирования в шестигранные трубы-заготовки размером "под ключ" 181,8±0,4×3,5+0,3/-0,2×3750+20/-0 мм и 175±0,4×2,5+0,3/-0,2×2680+20/-0 мм для реакторов нового поколения на быстрых нейтронах позволит освоить их производство, снизить расходный коэффициент металла при переделе слиток ЭШП - передельная горячекатаная труба размером 325×12 мм из стали марки 12Х12М1БФРУ-Ш на 1088 кг, а из стали марки 16Х12МВСФБР-Ш на 1101 кг, а следовательно, снизить их стоимость, а, следовательно, стоимость шестигранных труб-заготовок из данных марок стали.