Спосіб виробництва котельних труб із вуглецевої та низьколегованої сталі

Спосіб виробництва котельних труб з вуглецевої і низьколегованої сталі, який включає багатопрохідне гаряче деформування зливків в готову трубу з сумарним витягом 5-10 і завершуючим пільгерним прокатуванням, до того ж матеріал деформовуваних зливків вибирають, виходячи з вмісту в ньому неметалевих вкраплень, який відрізняється тим, що у матеріалі деформованих зливків обмежують вміст сульфідів, оксидів і силікатів - не більше за бал 3,5 кожного виду, а процес завершуючого пільгерного прокатування готової труби ведуть таким чином, щоб температура його закінчення була на 70-140 °С вища за критичну точку (Ас3) деформованої сталі. (19) (21) u201002877 (22) 15.03.2010 (24) 25.08.2010 (46) 25.08.2010, Бюл.№ 16, 2010 р. (72) ОПРИШКО ЛЮДМИЛА ВАСИЛІВНА, СЕНІНА ТЕТЯНА ВОЛОДИМИРІВНА, ВАХРУШЕВА ВІРА СЕРГІЇВНА, ШЕПЕЛЬ ГРИГОРІЙ ГРИГОРОВИЧ, БЄСЄДНОВ СЕРГІЙ ВІКТОРОВИЧ, БОГДАН ДМИТРО ОЛЕКСІЙОВИЧ (73) ДЕРЖАВНЕ ПІДПРИЄМСТВО "НАУКОВОДОСЛІДНИЙ ТА КОНСТРУКТОРСЬКОТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ ТРУБНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ІМ. Я.Ю. ОСАДИ" 3 В основі даної корисної моделі лежить рішення задачі удосконалення способу виготовлення котельних труб з вуглецевої і низьколегованої сталі шляхом змінення умов вибору матеріалу зливків і температурних умов деформування, внаслідок чого забезпечується виготовлення труб з покращеною якістю поверхонь і гарантованим рівнем жароміцності. Поставлене завдання вирішене тим, що в способі, який включає багатопрохідне гаряче деформування зливків в готову трубу з сумарним витягом 5-10 і завершуючим пільгерним прокатуванням, з використанням зливків, що мають регламентований вміст неметалевих вкраплень, згідно до корисної моделі під час вибирання матеріалу деформовних зливків обмежують вміст сульфідів, оксидів і силікатів - не більше за бал 3.5 кожного виду, а процес завершуючого деформування - пільгерного прокатування готової труби ведуть таким чином, щоби температура її закінчення була на 70-140°С вища за критичну точку (Ас3) сталі, яку деформують. Вказані параметри отримані дослідним шляхом. Відмінність заявлюваного способу від найбільш близького з аналогів полягає у виборі матеріалу зливка з обмеженим вмістом в ньому неметалевих вкраплень - сульфідів, оксидів і силікатів не більше за бал 3.5 кожного виду, а процес завершуючої деформації ведуть таким чином, щоби температура її закінчення на 70-140°С була вища за критичну точку Ас3 сталі, що деформують. Технічним результатом використання пропонованого способу виготовлення котельних труб у порівнянні з найбільш близьким з аналогів є забезпечення виготовлення труб з покращеною якістю їхніх поверхонь і гарантованим рівнем жароміцності. Це досягається обмеженням забрудненості деформовного матеріалу неметалевими вкрапленнями, що у поєднанні з заявлюваним інтервалом температур закінчення прокатування запобігає виникненню на поверхнях труб дефектів в місцях скупчення оксидів, силікатів, сульфідів та забезпечує створення структури, яка дозволяє гарантувати нормований рівень тривалої міцності. Для гарантування вказаного в технічних умовах рівня основної службової характеристики котельних труб - межі тривалої міцності за 100 тисяч годин за робочих температур - труби повинні мати регламентовану технічними умовами структуру. Пропонований спосіб здійснюється таким чином. Після виплавлення у відкритій мартенівській або електропечі сталь піддають позапічному обробленню на установці «піч-ківш (наприклад, вакуумуванню для очищення її від неметалевих вкраплень - зменшення в матеріалі зливка вмісту сульфідів, оксидів і силікатів - не більше за бал 3.5 кожного виду) і розливають у виливниці. Зливок після обрізання прибуткової частини обточують і свердлять для видалення дефектів поверхні і серцевини, нагрівають до 1240-1280°С і деформують в першому агрегаті трубопрокатувального стану з отриманням порожнистої трубної заготовки - гільзи 52481 4 (на прошивальному косовалковому стані) або стакана (на прошивальному пресі). Гільзу або стакан потім піддають гарячому прокатуванню за єдиною схемою «елонгатор-пільгерстан». Температура гільз, стаканів після прошивання - 1100-1140°С; витяг у виготовленні стаканів 1.21.3, гільз - 1.2-1.6. Подальше трубне перероблення на елонгаторі здійснюють з таким же витягом, як у прошиванні. Прокатування труб готового розміру з витягом 3-3.3 на пільгерстані проводять так, щоби температура закінчення деформування їх була на 70140°С вищою за критичну точку Ас3 деформовуваної сталі. Сумарний витяг від зливка до готової труби знаходиться в діапазоні 5-10. Охолоджування всіх труб зівказаної температури здійснюють на повітрі. За пропонованим способом у промислових умовах із вакуумованої сталі 20 мартенівського виплавлення провели прокатування 12 зливків діаметром 428-445 мм в труби розміром 219 34 і 273 34 мм. Виготовлення порожнистої трубної заготовки зі зливків, обідраних із зніманням 810мм на сторону (для видалення поверхневих дефектів), з висвердленою (діаметром 90-110 мм) осьовою зоною проводили: - на прошивальному пресі трубопрокатувальної установки ТПА 6-12" для отримання стаканів зовнішнім діаметром 439-460 мм із товщиною стінки 112-118 мм і товщиною денця 90-790 мм; - на прошивальному косовалковому стані ТПА 5-12" для отримання гільз діаметром 373-433 мм із товщиною стінки 116-146 мм. На ТПА 6-12" порожнисті трубні заготовки прокатали в труби номінальних розмірів 219 34 мм - із стаканів і 273 34 мм - з гільз з витягом 3.8-6.8. Сумарний витяг (від зливка до готової труби) дорівнював 5-7. У тому випадку, коли кількість сульфідів, оксидів і силікатів (кожного виду) не перевищувала бал 3.5, труби мали задовільну якість поверхонь, дефектів-плен по скупченнях неметалевих вкраплень не було. Оскільки Ас3 сталі 20 дорівнює ~850°С, заявлюваний відповідно до пропонованого способу температурний інтервал закінчення деформування готових труб з вуглецевої сталі складав 920-990°С. У разі температури закінчення деформування готової труби в межах 920-990°С структура виготовлених із сталі 20 труб характеризувалася наступними показниками: орієнтація фериту за відманштеттом - в межах 0-1 бал (за норми 3 бал), смугастість - в межах 1-2,0 балів (за норми 3 бал). При цьому отримані оптимальні результати випробувань на жароміцність, проведених за температури 450°С і напруги 120 МПа: стійкість 62877456 годин - забезпечує гарантовувану межу тривалої міцності за 100 тис г ( 78 МПа) за високої тривалої пластичності - відносне подовження =42-44%. За нижчої температури закінчення деформування (880°С) труби мають істотно нижчу стійкість - 3271 г, яка відповідає межі тривалої міцності 58 МПа, що нижче за мінімальну гарантовану норму (62 МПа). У разі температури закінчення дефор 5 52481 мування 1000°С збільшення стійкості до 8308 г супроводжується значним (удвічі) зниженням тривалої пластичності під час розриву ( =19%), наслідком чого може бути раптове крихке руйнування труби в експлуатаційних умовах. Межа тривалої міцності котельних труб, виготовлених в дослідній партії відповідно до найбільш близького з аналогів, нестабільна, виходить за межі норми, що підлягає гарантуванню. Крім того, у разі використання зливка з підвищеною кількістю Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 неметалевих вкраплень і наявності оксидів, силікатів і сульфідів більше за бал 3.5, на поверхнях труб під час деформування утворилися дефектиплени, які за технічними умовами на котельні труби неприпустимі. Таким чином, застосування пропонованого способу виготовлення котельних труб дозволяє забезпечити гарантований рівень жароміцності труб з високою якістю їхніх поверхонь. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601