книги из ГПНТБ / Производство труб на установках с пилигримовыми станами

T

* Два горизонтальных млн вертикальных гидравлических.

чеокий процесс их получения максимально автоматизи­ рован и механизирован.

2.МЕТАЛЛ ДЛЯ ТРУБ И ПОДГОТОВКА ЕГО

КПРОКАТКЕ

Внастоящее время сталь, предназначенную для производства бесшовных труб, относят к категории качественных. От рядовых сталей она отличается более низким содержанием вредных примесей — фосфора и се­ ры. Если в обычных, рядовых марках стали допускается содержание этих элементов до 0,055 %, а иногда и боль­

ше, то для большинства трубных сталей их содержание ограничивают 0,040% и лишь для некоторых марок (С,

D)допускают до 0,045%.

Повышенное качество трубной стали должно обеспе­

чиваться и низким содержанием растворенных в ней га­

•стали дополнительно подвергают .специальным испыта­ ниям («а механические свойства), а также проводят контроль макро- и микроструктуры.

Выплавляют сталь для труб в основных мартенов­ ских печах и дуговых электропечах.

Стали с повышенным содержанием углерода (марки С,- D» и им подобные) используют для изготовления

труб большого диаметра, которые применяются в неф­ тедобывающей промышленности в качестве обсадных и бурильных труб, а также других труб ответственного назначения.

Стали с более низким содержанием углерода (10, 20 и др.) используют для производства паропроводных, ко­ тельных и других труб.

В зависимости от способа производства и назначения труб исходным материалом может быть катаная и кова­ ная заготовка, а также слитки.

Слитки используют для изготовления труб диамет­ ром более 140 мм на установках с пилигримовыми ста­ нами в связи с трудностью получения круглой катаной заготовки большого диаметра. Применяют слитки круг­ лого, многогранного или квадратного сечений е конусно­ стью около 1% и массой 1,8—3,5 т.

Катаную или кованую заготовку применяют круглого сечения диаметром 80—320 мм и квадратного сечения (для прошивки на прессах) размерами от 140X140 до 350X350 мм.

Качество исходного металла во многом определяет качество готовых труб, так как пороки, имеющиеся на слитках или заготовках, как правило, сохраняются и на готовых трубах. Наружные пороки могут привести к об­ разованию трещин, разрывав и плен на трубах.

На рис. 64 .показан разрез слитка, отлитого в излож­ ницу без прибыльной надставки.

При разливке стали из-за мгновенного ее охлаждения у стенок изложницы образуется слой мелких, беопорядочно расположенных кристаллов 1. При дальнейшем затвердевании металла начинают расти крупные кри­ сталлы— дендриты 2. Рост дендрнтов идет в направле­ нии к центру изложницы, и они образуют слой плотно­ зернистого строения. В центральной части слитка крупные кристаллы-дендриты не имеют свободного раз­ вития и растут без определенного направления, образуя

зону 3.

В связи с тем что рост кристаллов при остывании стали происходит одновременно от стенок изложницы и от поддона, на котором она устанавливается, металл, остывающий со стороны поддона, может, быть в некото­ рых случаях отделен от остальной части слитка кони­ ческой поверхностью с неметаллическими включениями

Элементы, входящие в состав стали, в связи с различными ус­ ловиями кристаллизации, располагаются по сечению

слитка неравномерно (так называемая «ликвация»), В стали сильно ликвируют сера и фосфор, меньше угле­ род и слабо — марганец и кремний. Ликвация наблюда­ ется также в крупных зернах металла.

Ликвирующие элементы в результате их неравномер­ ного распределения в стали концентрируются в зоне усадочной рыхлости и прилегающей к ней центральной части -слитка 10 (обведена штриховой линией).

Усадочная рыхлость, а также поверхность всех уса­ дочных пустот обычно имеют неметаллические и шла­ ковые включения, более легкие, чем металл.

Ликвация и неоднородность -строения создают не­ равномерность свойств металла по сечению, в частности плохую свариваемость в местах наибольшей ликвации.

На качество готовых труб значительное влияние ока­ зывают микроструктура и чистота металла. Большое скопление неметаллических включений или пористость металла приводят к нарушению оплошности, что прояв­ ляется чаще всего в виде разрывов, трещин и -плен на внутренней поверхности труб, а иногда и в виде рассло­ ений.

Наиболее часто встречающиеся дефекты на слитках трубной стали — поверхностные трещины, завороты

корки, подкорковые пузыри, поверхностные неметалли­ ческие включения, усадочная раковина и рыхлость, плеіны и др.

Поверхностные трещины на слитках могут быть трех категорий:

1)продольные горячие трещины, образующиеся при температурах выше 1100°С;

2)поперечные трещины (зависания), образующиеся

вследствие термических напряжений.

Завороты— плотные окисленные корочки, не сварив­ шиеся с телом слитка, характерны для сифонной разлив­ ки стали.

Плены представляют собой окисленные заплески (или брызги металла, попадающие на стенки изложницы и затем не сваривающиеся с основной массой слитка. Они обнаруживаются на поверхности потового изделия в виде тонких отслаивающихся корочек металла. Этот по­ рок слитков характерен в основном для разливки сверху.

К дефектам слитков усадочного происхождения от­ носятся усадочная раковина и усадочная рыхлость, ко­ торые могут обнаруживаться в виде расслоений или плен в прокатанных изделиях. Объем усадочной рако­ вины доходит до 3,5—3,6% объема затвердевающего ме­ талла.

Слитки спокойной стали довольно часто поражены подкорковым пузырем. В зависимости от глубины рас­ положения подкорковый пузырь может называться «свищом», если он имеет сообщение с атмосферой, или «оспой», если он выходит наружу. В готовом прокате подкорковый пузырь обычно дает трещины, волосовины и .рванины, которые .составляют около двух третей всего брака по вине металла.

Неметаллические включения образуются в результа­ те попадания в металл огнеупорной керамики или обма­ зочных глин при разливке. Они приводят к образова­ нию трещин, рванин, волосовин.

Катаная или кованая заготовка лишена целого ряда дефектов, присущих слитку, так как слитки перед про­ каткой на трубозаготовочных станах ремонтируются и раскат обрезается.

Дефекты на поверхности слитков и заготовки долж­ ны быть удалены путем ремонта. Обычно производят пологую вырубку дефектных мест пневматическими молотками, шлифовку наждачным кругом, а в послед­ нее время используют огневую зачистку.

Огневой зачисткой удаляются поверхностные дефек­ ты: неметаллические включения, продольные п попереч­ ные трещины, плены, бугры, приливы, раковины, подкор­ ковые пузыри. Глубина зачистки 25—35 мм (в зависи­ мости от диамет.ра слитка). Для огневой зачистки к стел­ лажам подведены природный газ и кислород от обще­ цеховой магистрали. С целью обнаружения мелких поро­ ков применяют травление металла для удаления слоя окалины, скрывающего дефекты.

При изготовлении труб ответственного назначения и из малопластичных сталей (коррозионностойких, жаро­ прочных) заготовку подвергают сплошной обточке или шлифовке.

Для труб весьма ответственного назначения приме­ няют заготовку, полученную электрошлаковым перепла­ вом, при котором очень мало загрязнений неметалличе­

стойками. Между отдельными картами имеются прохо­ ды для обслуживающего персонала. Подача слитков, поступивших в цех на железнодорожных платформах, к местам хранения осуществляется электромостовыми кранами с подвесными электромагнитами. На складе слитки укладываются горизонтально штабелями высо­ той до 2,5 м в несколько ярусов.

Для осмотра и ремонта слитков - сооружают стелла­ жи, на которых слитки раскладываются в один ряд.

3. 'НАГРЕВ МЕТАЛЛА ПЕРЕД ПРОКАТКОЙ

Правильный выбор режима нагрева металла

взначительной мере определяет качество готовых труб

ив то же время обеспечивает работу всего оборудования

при наименьших нагрузках, с меньшим расходом энер­ гии.

Продолжительность нагрева заготовки (слитка) оп­ ределяется физико-механическими свойствами нагрева­ емого металла и условиями теплопередачи, зависящими от свойств этого металла, конструкции лечи и располо­ жения заготовки в рабочем лр-остранстве печи.

Допускаемая скорость нагрева металла ограничивает­ ся напряжениями, возникающими в нем вследствие пе­ репада температур по сечению нагреваемого слитка или заготовки. Для легированной и высоколегированной ста­ лей эти напряжения обычно опасны в первый период нагрева — до 500—550°С. Для низколегированной стали этот температурный интервал не опасен.

Удельная продолжительность нагрева составляет 10—12 мин на 1 см диаметра слитка и ограничивается тепловой мощностью и конструкцией печи.

Для уменьшения усилий деформации температуру нагрева всегда желательно иметь наиболее высокую. Однако слишком высокая температура нагрева может привести к перегреву, вызывающему рост зерна, снижаю­ щему пластичность стали, или даже к оплавлению и окислению ираниц зерен (пережогу) и полной потере пла­ стических свойств стали. Поэтому температура нагрева углеродистой стали должна быть обязательно на 150— 250 град ниже линии температур начала плавления на диаграмме состояния железо—углерод. Следовательно, температура нагрева стали с увеличением содержания в ней углерода должна снижаться.

Для легированных п высоколегированных сталей, более чувствительных к перегреву и пережогу, темпера­ турный интервал нагрева необходимо устанавливать бо­ лее точно, обязательно учитывая разогрев металла в процессе прошивки на 30—50 град. Температуру нагре­ ва этих сталей устанавливают на 20—40 град ниже об­ ласти температур максимальной пластичности, опреде­ ленной методом горячего скручивания образцов метал­ ла при лабораторных испытаниях.

Температура прошивки большинства сталей должна находиться в пределах 1150—1270°С.

Равномерность нагрева слитков и заготовок по сече­ нию и длине является важным фактором. В этом от­

ношении современные кольцевые печи с вращающимся подом имеют бесспорные преимущества. В этих печах заготовки закладываются так, что между ними имеется просвет, а всесторонний нагрев обеспечивает равномер­ ность температуры металла по сечению. Хорошая гер­ метизация печи способствует равномерности нагрева по длине заготовок.

при кантовке) и уменьшаются потери металла в ока­ лину.

В методических печах равномерность нагрева метал­ ла по сечению зависит от правильной и своевременной кантовки заготовок. В этих печах заготовки укладыва­ ются плотно, в связи с чем необходима кантовка загото­ вок на 180°.

Кантовку проводят вручную или машинами (для слитков) через боковые окна печи. При этом в печь мо­ жет подсасываться холодный воздух, что приводит к ох­ лаждению концов заготовок и слитков.

Вметодических печах потери на окалину составляют

~2 % , а в кольцевых 0,5—1,0%.

Применяемые в трубных цехах нагревательные печи отапливаются жидким или газообразным топливом, в последнее время широко используется природный газ.

При горячей прокатке в некоторых случаях применя­ ют промежуточный подогрев раскатов на разных стади­ ях передела (перед калибровкой, редуцированием, прес­ сованием и др.). Для этого используют камерные печи снаклонным подом или с шагающими балками и электри­ ческие проходные индукционные печи, где трубы нагре­ вают токами высокой частоты.

На немодернизированных установках с пилигримовыми станами слитки после осмотра и ремонта загружа­ ют в методические ролевые печи и нагревают до -1260—1310°С.

На модернизированных установках нагрев осуществ­ ляется в двух кольцевых печах с вращающимся подом, температура нагрева 1220—1280°С.

Подача слитков к нагревательным печам произво­ дится с помощью цепных загрузочных транспортеров и рольгангов. После нагрева слитки выдаются на отводя­ щий рольганг.