Спосіб виготовлення безшовних труб з жароміцної високохромистої сталі

Корисна модель відноситься до обробки металів тиском і може бути використана при виготовленні труб з жароміцної високохромистої сталі за хімічним складом яка містить 20-30% хрому, здатної протистояти окисленню та окалиноутворюванню для теплообмінної апаратури, працюючої при температурі до +1100°С в середовищі пічних газів: муфелів, димових шиберів, рекуператорів, чохлів термопар, теплообмінників і т.п. Найбільш близьким за технічною суттю до заявляємого є спосіб виготовлення труб з мартенситно-феритної сталі, що включає нагрів заготівки, нанесення скломаси, одержування порожнистої гільзи, нанесення скломаси з наступним пресуванням на трубопрофільному стані, після пресування здійснення низькотемпературної термообробки труб з попереднім охолодженням на повітрі, а також наступну теплу прокатку на готовий розмір при температурі 150-180°С [патент України № 7171 U, МПК7 В21С23/08, заявл.07.10.04, опубл.15.06.05, бюл. №6]. При цьому нагрів заготівки здійснюють в індукційній печі з постійним підвищенням температури до температури перед пресуванням, яка становить 1070-1090°С. Недоліком способу є режим нагрівання заготівки без урахування фізико-механічних особливостей високохромистої сталі - її низьку теплопровідність в діапазоні температур 20-500°С. У результаті низької теплопровідності виникають теплові напруги, пов'язані із значним перепадом температури по перетину заготівки, які приводять до порушення суцільності металу. Ще суттєвим недоліком способу є те, що уповільнене охолодження труб-заготівок після пресування та термообробки на повітрі передає металу заготівки крихкість, називаною відпускною „крихкістю при 475°С". Ця крихкість проявляється в різкому зниженні механічних властивостей металу заготівки, зокрема відносного витягу і ударної в'язкості, та порушенню стабільності процесу прокатки що не забезпечує отримання високоякісних готови х труб. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу виготовлення безшовних тр уб з жароміцної високохромистої сталі, у якому шляхом зміни режиму нагріву заготівки та введенням додаткових технологічних операцій для зміни схеми охолодження труб-заготівок після пресування та термообробки забезпечується виготовлення високоякісних готови х труб. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення безшовних труб з жароміцної високохромистої сталі, що включає нагрів заготівки, нанесення скломаси, одержування порожнистої гільзи, нанесення скломаси з наступним пресуванням на трубопрофільному стані, після пресування здійснення низькотемпературної термообробки труб з попереднім охолодженням на повітрі, а також наступну теплу прокатку на готовий розмір при температурі 150-180°С, при цьому нагрів заготівки здійснюють до температури 10701090°С, відповідно до корисної моделі нагрівання заготівки здійснюють східчастим підвищенням температури до 0,39-0,43 значення температури перед пресуванням, а після пресування та термообробки охолоджують нижче 350°С примусово, наприклад водою, при швидкості охолодження 50-60°С/сек. При цьому нагрівання перед пресуванням здійснюють за схемою нагрів-витримка, температуру на кожній ступені підвищують на 5-15°С по відношенню до попередньої, а час витримки встановлюють в інтервалі 15-35сек, при цьому підвищення температури повинно забезпечувати залежність 15°С³Тн-Тв£30°С, де Тн і Тв , відповідно, температура зовнішньої та вн утрішньої поверхонь. Зміна режиму нагріву заготівки східчастим підвищенням температури до 0,39-0,43 значення температури перед пресуванням за схемою нагрів-витримка обмежує швидкість нагріву, та відповідно, виникаючі напруги, сприяє рівномірному розподілу температури по перетину заготівки що не приводить до порушення суцільності металу. До того зміна схеми охолодження труб-заготівок після пресування та термообробки стабілізує механічні властивості металу заготівки, зокрема відносного витягу і ударної в'язкості, та забезпечує отримання високоякісних готови х тр уб. Пропонований спосіб здійснюють таким чином. Заготівку діаметром 180мм із жароміцної високохромистої сталі ріжуть на частини 360-670мм і виконують на кожній частині з одного кінця фаску 15х45°, для центрування у контейнері вертикального гідравлічного пресу. Далі, підготовлені таким чином заготівки, поміщають в індукційну піч де нагрівають. Нагрівання проводиться східчастим підвищенням температури до 0,39-0,43 значення температури перед пресуванням, яка становить 1070-1090°С, за схемою нагрів-витримка, температуру на кожній ступені підвищують на 5-15°С по відношенню до попередньої, а час витримки встановлюють в інтервалі 15-35сек; потім - після східчастого підвищення температури - нагрівають постійно підвищуючи температур у до температури перед пресуванням; при цьому східчасте, а потім постійне підвищення температури повинно забезпечувати залежність 15°C³Тн-Тв£30°С, де Тн і Тв, відповідно, температура зовнішньої та внутрішньої поверхонь. Встановлені параметри режиму нагріву отримані експериментальним шляхом за умови недопущення порушення суцільності металу. Якщо порушено співвідношення, яке зв'язує допустиму різницю температур зовнішньої та внутрішньої поверхонь, тоді не додержується послідовність режиму підвищення температури на усьому протязі зони нагріву. При цьому порушується суцільність металу за рахунок виникаючих великих теплових напружень як наслідок недопустимого перепаду температур по перетину заготівки. Встановлений режим підвищення температури, який складається з східчастого та послідуючого постійного підвищення температури враховує фізико-механічні особливості високохромистої сталі - її низьку теплопровідність в діапазоні температур 20-500°С та забезпечує виконання залежності 15°С³Тн-Тв£30°С. При невиконанні та недотриманню параметрів нагріву, що заявляються, використання запропонованого способу не має рації. Потім на нагріту в індукційній печі заготівку наносять технологічну скломасу і поміщають в контейнер вертикального гідравлічного пресу, де прошивають і одержують порожнисту гільзу. Отриману гільзу підігрівають в індукційній печі до температури 1080°С, наносять на її поверхні те хнологічну скломасу і подають на вісь трубопрофільного стану. Пресування труб-заготівок здійснюється при постійній швидкості за один прохід. Після пресування труби-заготівки примусово охолоджують нижче 350°С в спеціальній ванні з проточною водою, швидкість охолодження становить 50-60°С/сек. Потім труби-заготівки піддаються термообробці при температурі 800-850°С з наступним пришвидшеним охолодженням водяним спреєром із швидкістю охолодження 50-60°С/сек до температури навколишнього середовища, що підвищує механічні властивості металу, зокрема відносний витяг до 25-35% і ударну в'язкість до 68-127Дж/см 2, забезпечуючи задовільну деформацію металу при прокатці. Далі труби-заготівки правляться на трубоправильному стані, після правки кривизна становить 0,5-1,5мм на 1 погонний метр, що дає змогу поміщати труби-заготівки на вісь прокатного стана і вводити у внутрішню порожнину труб-заготівок деформуючій інструмент - оправку не ушкоджуючи поверхні труб. Після правки на поверхню труб-заготівок в спеціальній ванні наноситься технологічне змащення, розведене водою у співвідношенні 0,8-1,1 частин змащення на 1 частину води, що забезпечує рівномірність нанесення змащення. Потім перед прокаткою труби-заготівки поміщають в спеціальну сушильну камеру, температура в камері становить 200-250°С, де випарюють вологу із змащення, що забезпечує рівномірне фіксування змащення по поверхні труб-заготівок, яке гарантує розподіл поверхні труби та прокатного інструменту не ушкоджуючи поверхні труби інструментом в процесі прокатки. Прокатку труб проводять з труби-заготівки підігрітої в індукторі до 150-180°С, сумарна деформація металу (є)становить 50-70%. Катані труби, наприклад розміром 57´4,5мм, одержують по розробленій схемі: нагрівають в індукційній печі заготівку східчастим підвищенням температури до заданих значень, потім постійним підвищенням температури до температури пресування, пресують труби-заготівки розміром 95х7,0мм і зразу їх о холоджують водою, здійснюють термообробку з наступним охолодженням водою, правлять, наносять на їх поверхню те хнологічне змащення та його фіксацію, підігрівають до температури 150-180°С і прокатують на стані ХПТ-75 на розмір 57´4,5мм (e=61,6%). Слід зазначити, що, використовуючи запропонований спосіб в умовах серійного виробництва були виготовлені високоякісні труби із сталі феритного класу марки 15Х25Т в діапазоні зовнішніх діаметрів від 20 до 90мм і товщинами стінок від 1,0 до 7,0мм. Об'єм виготовлених труб сягнув понад 750тн при виході гідного 98,099,5%. До речі, зробити високоякісні труби по відомому способу не представилося можливим, усі 100% труб мали порушення суцільності металу й були забраковані працівниками відділу те хнічного контролю. Як видно з опису приклада конкретного здійснення, застосування пропонованого способу в порівнянні з відомим сприяє рівномірному розподілу температури по перетину заготівки що не приводить до порушення суцільності металу при нагріві, стабілізує механічні властивості металу труб-заготівок для задовільного процесу прокатки і забезпечує виготовлення високоякісних безшовних тр уб з жароміцної високохромистої сталі.