Глава 7. Технология прокатки труб на станах периодического действия
7.1. Технология производства холоднокатаных труб
Важнейшее место в технологическом процессе производства холоднодеформированных труб занимает операция формоизменения исходной заготовки в готовую трубу, которую проводят в один или несколько циклов в зависимости от геометрических размеров заготовки, пластических свойств деформируемого металла и требований к качеству готовых труб. Каждый цикл, кроме основной операции – прокатки на станах ХПТ или ХПТР включает операции по термической обработке труб с целью восстановления пластических свойств, а также химическую обработку для подготовки поверхности передельной трубы к проведению нового цикла. Процесс периодической прокатки на станах ХПТ и ХПТР применяют для изготовления широкого сортамента холоднодеформированных труб из высоколегированных, легированных и углеродистых сталей и сплавов. Технологические схемы производства труб на станах ХПТ и ХПТР зависит от стали или сплава, из которых изготовляют холоднодеформированные трубы, а также от размера и назначения таких труб и условно их подразделяют на три группы. К первой группе относят процессы изготовления труб по всем действующим стандартам из углеродистых, легированных и коррозионостойких сталей, которые не предусматривают особых требований к качеству поверхности, точности геометрических размеров; характеризуются малой цикличностью обработки и сравнительно низким расходным коэффициентом металла. По данной схеме производят трубы толстостенные диметром ≥ 20 мм из горячедеформированной заготовки-трубы, а также тонкостенные трубы из электросварной заготовки. Ко второй группе относят технологические процессы изготовления труб из углеродистых, легированных и коррозионностойких сталей по действующим стандартам и отдельным техническим условиям, которые предусматривают определенные требования к качеству поверхности и точности геометрических размеров и характеризуются значительной цикличностью обработки (более двух), а также повышенным расходным коэффициентом металла. К третьей группе относят технологические процессы изготовления труб из разных металлов и сплавов, в том числе из труднодеформируемых, и характеризуются повышенными требованиями к качеству поверхности, точности геометрических размеров; большой цикличностью обработки, применением специальных операций в технологическом цикле и особого контроля готовой продукции. Для выполнения всех требований необходим комплекс оборудования в технологической линии, на котором возможно получение тонкостенных и особотонкостенных труб.
На рис. 7.1 представлена типовая схема технологического процесса производства холоднокатаных труб, которая состоит из ряда последовательных операций (подготовительных, основных и отделочных). Со станов холодной прокатки трубы могут поступать в виде готовой продукции, при этом их могут прокатывать на станах одного, двух или трех типоразмеров последовательно, или же они могут поступать на холодное волочение после любой прокатки – на станах ХПТ или ХПТР.
Трубную заготовку со склада 1 подают на инспекторские стеллажи 2, где осматривают и отбраковывают некачественную продукцию. Годные заготовки набирают в пакеты 5. При необходимости обрезают концы труб на резцовых трубообрезных станках 4, так как для прокатки требуются заготовки с хорошо подготовленными концами, а заготовки разрезают, если их длины превышают допустимую, которую может принять стан ХПТ. При производстве труб из специальных сталей и сплавов или сварных труб для снижения прочностных характеристик и снятия остаточных напряжений, а также для повышения пластичности и получения однородной структуры заготовки предварительно отжигают в печи 3. Набранные в пакеты 5 заготовки подвергают травлению растворами кислот в ванне 6, затем промывают в ванне 7 с горячей водой и в камере 8 струей холодной воды, подаваемой под давлением, нейтрализуют в ванне 9 в щелочном растворе. После этого заготовки просушивают в печи 10 и осматривают на стеллажах 11. Заготовки с дефектами ремонтируют на шлифовальных станках 12 или окончательно бракуют. На годные заготовки в ванне 13 наносят твердые покрытия (фосфатированием, оксалатированием, омеднением) и смазки, после чего подают заготовки для прокатки на станы 14.
Трубы, подвергаемые повторной холодной прокатке, поступают в печь 15, где проводят повторный отжиг, после чего они проходят промежуточную правку на эксцентриковом (кулачковом) прессе 16. Затем циклы операций (3–14) повторяются. Трубы после последнего прохода или последней прокатки поступают в печь 15 для отжига. Готовые трубы правят на прессе 16 и валковой правильной машине 17; затем концы труб на станках 18 обрезают, осматривают на инспекционных стеллажах 19 и по требованию заказчика трубы могут подвергаться гидроиспытаниям на прессе 20. После осмотра на стеллажах 19, если необходимо, трубы погружают в ванну 21, затем маркируют, упаковывают и передают на склад готовой продукции 22.
В табл. 7.1 и 7.2 приведены режимы деформации и смазки, которые применяются при холодной прокатке труб на станах ХПТ.
Таблица 7.1. Деформационные режимы прокатки стальных труб на станах ХПТ
Группа сталей |
Типоразмер стана |
Диаметр наружный, мм |
Коэффициент вытяжки |
Зазор между оправкой и заготовкой. мм |
||
заготовок |
труб |
по площади |
по стенке |
|||
10; 20 |
ХПТ32 |
26…42 |
16…32 |
5,5 |
3,2 |
2…9 |
15Х; 20Х; 10Г2 |
ХПТ55 |
33…70 |
20…51 |
5,0 |
3,0 |
8…18 |
08Г |
ХПТ75 |
57…114 |
32…80 |
4,5 |
3.0 |
1,5…2,5 |
20А; 20К; 15ХМ; 20ГС; 38ХМЮА; 40Х; 50ХФА |
ХПТ55 |
38…68 |
20…51 |
4,5 |
3,0 |
2…8 |
12Х1МФ |
ХПТ75 |
57…95 |
32…80 |
4,0 |
2,5 |
1,5…2,5 |
36Г2С;Д;45 |
ХПТ32 |
26…42 |
16…32 |
5,5 |
3,2 |
|
30ХГСА; 38ХНМ |
ХПТ55 |
38…63 |
20…51 |
5,0 |
3,0 |
8…13 |
38ХНМ |
ХПТ75 |
57…95 |
32…80 |
4,5 |
3,0 |
4…15 |
Примечание. Абсолютное обжатие по стенке 1,5…2,5 мм.
Таблица 7.2. Технологические смазки, применяемые при холодной прокатке труб
№ п/п |
Состав |
Содержание, % мас. |
№ п/п |
Состав |
Содержание, % мас. |
Холодная прокатка труб на валковых станах |
Холодная прокатка труб на роликовых станах |
||||
1 |
Касторовое или хлопковое масло Тальк |
60–65 40–45 |
6 |
Касторовое масло Цинковые белила |
80 20 |
2 |
Полимерные жирные кислоты Тальк, хлорид аммония или натрия |
60–80 40–20 |
7 |
Известковое молоко Мыло хозяйственное |
80 20 |
Теплая прокатка труб |
|||||
3 |
Эмульсия или мылонафтат Тальк |
90 10 |
8 |
Селитра NaNO3 Серебристый графит Известковое молоко (гашеная известь) |
30 3 67 |
4 |
Касторовое масло Оксид цинка |
70-80 30-20 |
|||
5 |
Графит Солидол |
10–15 85–90 |
|||
Термическая обработка холоднодеформированных труб выполняется как одна из завершающих технологических операций для придания трубам необходимых технологических и эксплуатационных свойств или же как промежуточная операция между деформациями для восстановления пластических свойств металла до уровня, необходимого для следующей прокатки. В табл. 7.3 приведены режимы термической обработки холоднодеформированных труб.
Таблица 7.3. Режимы термической обработки холоднодеформированных труб
Марка стали |
Камерная печь |
Проходная печь |
Электроконтактная установка |
|||||
tн, °С |
t, мин |
Охлаждение |
tнвых, °С |
Охлаждение |
tн, °С |
t, с |
Охлаждение |
|
10, 20 |
920…950 |
20 |
На воздухе |
780…800 |
На воздухе |
– |
– |
– |
12ХН3Ф |
680…700 |
20 |
690…710 |
– |
– |
– |
||
30ХГСА |
720…740 |
60 |
780…800 |
– |
– |
– |
||
Х5М |
760…780 |
90 |
С печью 650°С |
– |
– |
– |
– |
|
15Х, 40Х, 20Г |
880…920 |
20 |
На воздухе |
780…800 |
– |
– |
– |
|
0Х13, Х17 |
780…800 |
60 |
– |
840…860 |
20 |
В воде |
||
08Х18Н10Т, 00Х16Н15М3 |
900…1080 |
30 |
1000…1130 |
1020…1100 |
Без выдержки |
В воде, на воздухе |
||
13Х13С2М2 |
700–830 |
40 |
1020…1050 |
850…900 |
20…30 |
На воздухе |
||
Жаропрочные сплавы |
– |
– |
– |
1100…1150 |
1180…1230 |
20…40 |
||
Примечание. tн – температура нагрева; – выдержка.
Особенности прокатки труб из цветных металлов и сплавов. Заготовки из пластичных цветных металлов (медь, латунь, бронза) и сплавов на их основе прокатывают с большей степенью деформации, чем стальные заготовки (табл. 7.4 и 7.5). Перед прокаткой заготовки смазывают 25%-ной водной эмульсией на основе пасты, состоящей из минерального масла (50%), плавиковой кислоты (10%) и триэтаноламина (4%).
Таблица 7.4. Допустимые степени деформации при холодной прокатке труб из меди (числитель), латуни (знаменатель) (Ю.Ф. Шевакин и др.)
Тип стана |
Степень деформации, % |
Толщина стенки, максимально допустимая, мм |
ХПТ32 |
|
|
ХПТ55 |
|
|
ХПТ75 |
|
|
Таблица 7.5. Примеры маршрутов прокатки труб из меди
D × S, мм |
Коэффициент вытяжки |
Типоразмер стана |
|
заготовки |
труб |
||
43 × 8,5 |
24 × 1,0…1,5 |
12,7…9,5 |
ХПТ55 |
36 × 5,0 |
19 × 1,0…1,5 |
8,0…5,6 |
ХПТ55 |
32 × 3,0 |
19 × 0,5…1,0 |
9,4…4,9 |
ХЛТ32 |
32 × 3,0 |
15 × 0,75 |
7,6 |
ХПТ32 |