Спосіб холодного періодичного прокатування труб із нержавіючої сталі

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к холодной прокатке труб и может быть использовано при изготовлении труб из нержавеющей стали на станах холодной прокатки труб (ХПТ). Известен способ холодной прокатки труб из нержавеющей стали на станах ХПТ [1], включающий рабочий конус, который состоит из участка свободного редуцирования, где происходит деформация трубы до соприкосновения с оправкой не более 1,13 от диаметра заготовки и участка обжатия трубы на конической оправке. При этом каждый мгновенный очаг деформации на оправке включает зону редуцирования и зону обжатия по толщине стенки. Известно [2], что при редуцировании трубы происходит уменьшение внутреннего диаметра с одновременным радиальным течением металла в сторону свободной внутренней поверхности. Радиальное течение металла неравномерно и сопровождается образованием выступов в микрорельефе поверхности. При уменьшении внутреннего диаметра эти выступы сближаются, образуя складки, в период обжатия трубы на оправке по толщине стенки складки микрорельефа разглаживаются. При обезжиривании прокатанных тр уб технологическая смазка из складок не удаляется. В процессе последующей термической обработки остатки смазки сгорают, локально насыщая поверхностный слой вредными примесями, которые понижают коррозионную стойкость металла трубы. При удалении окалины в растворах кислот в результате коррозионных процессов образуются растравы и трещины в микрослое внутренней поверхности. В последующих проходах эти дефекты завальцовываются, а на их месте возникают новые. Так образуется дефектный слой, глубина которого достигает 100мкм [3]. Дефектный слой ухудшает служебные свойства готовых тр уб и, в частности, уменьшает их пластичность при испытании растяжением. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является [4] способ холодной периодической прокатки труб из нержавеющей стали на станах ХПТ, включающий обжатие заготовки по диаметру и толщине стенки валками на конической оправке с отношением коэффициента обжатия по диаметру к коэффициенту обжатия по толщине стенки равным или меньше единицы, с минимальным обжатием трубы по диаметру на участке свободного редуцирования и с уменьшенным обжатием по диаметру при прокатке готового размера многопроходных тр уб по сравнению с предыдущими проходами. Недостатком способа является то, что в нем предоставлены только общие рекомендации, а не приводятся конкретные параметры процесса прокатки готового размера многопроходных труб, не отражено влияние условий деформации на пластичность металла труб готового размера. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа холодной периодической прокладки труб из нержавеющей стали, в котором в результате уменьшения глубины дефектного слоя (глубины складок) на внутренней поверхности труб и повышения пластичности металла готовых тр уб происходит снижение брака. Поставленная задача решается тем, что в способе холодной периодической прокладки труб из нержавеющей стали, включающей обжатие заготовки по диаметру и толщине валками на конической оправке с отношением коэффициента обжатия по толщине стенки равным или меньше единицы, с минимальным обжатием трубы по диаметру в зоне свободного редуцирования и с уменьшением обжатия по диаметру за проход при прокладке готового размера многопроходных труб по сравнению с предыдущими проходами, согласно изобретения, отношение коэффициента обжатия по диаметру к коэффициенту обжатия по толщине стенки составляет 0,8 - 0,6, обжатие трубы по диаметру в зоне свободного редуцирования составляет 1,1 - 1,04 и коэффициент обжатия диаметра трубы за проход составляет 1,2 - 1,7. Аналитическое выражение приведенных параметров имеет вид Здесь D0, D, t0 , t - соотве тственно, диаметр и толщина стенки трубы до и после прокатки, мм; z - диаметральный зазор между оправкой и внутренним диаметром заготовки, мм. Отсутствие складок на внутренней поверхности труб на участке свободного редуцирования обусловлено тем, что æ D0 ö ç ç D - Z £ 1,1÷ ÷ ø радиальное течение металла еще не получает существенного развития. при малом редуцировании è 0 Образование складок в период обжатия трубы на конической оправке сдерживается меньшим обжатием по диаметру по сравнению с обжатием по толщине стенки (в мгновенном очаге деформации обеспечивается D0 / D £ 0,8. минимальное редуцирование), что обеспечивается отношением t 0 / t Пластичность металла зависит от кристаллографической ориентации его структуры. Ограничение коэффициента D0 £ 17 , обжатия диаметра за проход до D учитывает это явление. D0 Нижнее предельное значение параметра D0 - Z ограничено до 1,04 возможностью свободного перемещения оправки внутри заготовки при перезарядке станов ХПТ, т.к. в практике производства труб всегда имеет место меньшее значение внутреннего диаметра от расчетного из-за отклонений от номинального значения допусков на заготовку (плюс по толщине стенки и минус по диаметру). D0 = 12 , Ограничение обжатия по диаметру до D уменьшает цикличность производства многопроходных труб, а D0 / D = 0,6 ограничение параметра t 0 / t вызвано максимально допустимым обжатием толщины стенки (достигающим 50%) при холодной прокатке для приведенного минимального обжатия диаметра. Сущность предложенного способа заключается в определении рационального с точки зрения достижения требуемого технического результата, соотношения коэффициента обжатия по диаметру к коэффициенту обжатия по толщине стенки, коэффициенту обжатия по диаметру за проходи коэффициенту обжатия по диаметру на участке свободного редуцирования, как наиболее существенных факторов, влияющи х на те хнический результат. Проведены сравнительные прокатки труб из стали 08Х18Н10Т. Данные прокатки и параметры качества труб представлены в табл.1. Сравнивая значения колонок 8, 9, 10 таблицы с выражениями (1, 2, 3), видно, что по варианту 1 параметры процесса прокатки не соответствуют условиям (1), (2), (3), в результате чего трубы имеют дефектный слой на внутренней поверхности глубиной до 97мкм и были забракованы при ультразвуковом контроле. По варианту 2 параметры процесса прокатки удовлетворяют условиям (1), (2), (3) в результате чего глубина дефектного слоя не превысила 38мкм и трубы соответствовали требованиям ТУ 14 - 3 - 197 - 89 по качеству поверхности. "Относительное удлинение металла готовых труб, определяющее количественно степень его пластичности, оказалось на 10% выше, чем в варианте 1 за счет меньшей глубины дефектного слоя и лучшей текстуры (структуры деформированного металла). Текстура термообработанных труб, прокатанных предложенным способом, не содержит компонентов, обуславливающи х низкую пластичность, в отличие от известного способа, при котором текстура содержит такие компоненты". Массовые испытания изложенных принципов проводили при изготовлении труб из стали 08Х18Н10Т. Данные испытаний приведены в табл.2. Как следует из этих данных с учетом минимальных значений относительное удлинение соответствует допустимой величине лишь в 1 и 2 вариантах (1, 2 строки, 12 и 15 столбцы табл.2). В 3 и 4 вариантах минимальное значение относительного удлинения оказалось ниже допустимой величины и поэтому дают случаи брака труб по этому признаку. При этом параметры процесса прокатки (столбцы 8, 9, 10) в 1 и 2 вариантах соответствуют условиям (1), (2), (3), а в вариантах 3 и 4 эти параметры не соответствуют указанным условиям. Таким образом, поставленная цель достигается в случае выполнения условий (1), (2), (3), что является техническим преимуществом предлагаемого изобретения. Источники информации 1. Ме таллургическая и горнорудная промышленность. - 1982. - №3. - С.31. 2. Ме таллургия и коксохимия. Сборник №50. - К.: Те хника, 1976. - С.53. 3. Электрохимическая обработка проката и труб из сталей и сплавов. Тезисы Всесоюзного научно-технического семинара. Минчермет СССР, Союзтрубосталь, УралНИТИ, ЦНИИЧМ, Челябинское областное правление НТО Минчермета СССР. - М., 1980. - С.3. 4. Ме таллургическая и горнорудная промышленность. - 1974. - №30. - С.30 (прототип). 5. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. - М.: Металлургия, 1978. - С.138.