white line white line
Заявки на оборудование просьба присылать в технический отдел на e-mail info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86
white line

Изготовление трубных заготовок/заготовок труб
производится на заводах в Швейцарии, Турции и Кореи

Трубные заготовки (заготовки труб)

Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в Турции и Республике Корея, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию трубные заготовки/заготовки труб.


Свойства и получение трубных заготовок

Для изготовления бесшовных труб берется исходный полупродукт или заготовка, предопределяющая качество и себестоимость будущей трубы. В себестоимости бесшовных труб до 85% составляет стоимость исходного материала. Для успешного ведения технологических процессов, традиционно применяемых в изготовлении бесшовных труб, требуются весьма высокие качественные характеристики поверхности исходной заготовки.

Чтобы производить всесторонний сортамент горячекатаных труб с помощью разных методов, используют всевозможные виды исходного материала (заготовок), как например, катаную заготовку (с круглым, квадратным поперечным профилем), слитки с круглым, многогранным сечением, кованую заготовку, заготовки, разлитые непрерывнолитым и центробежнолитым способом.

Катаную заготовку (с круглым поперечным профилем) выбирают для линий с прошивными станами, заготовки с квадратным профилем берут для производства на агрегатах, оснащенных прошивными прессами.

Катаная заготовка диаметром 90-270 мм (круглая) является на сегодня преобладающим видом заготовки. При поступлении в трубный цех она может подвергаться выборочному контролю поверхности в случае появления выпадов по качеству труб; что связано со сталеплавильным дефектом или дефектом прокатного плана. При получении тру для котлов, коррозионностойких сортов труб для особо важного применения предпочитают заготовки уже в обточенном виде. Это делается для достижения высококачественной поверхности труб. В зависимости от намерений использования, сорта материала, идущего на трубы, выполняется дополнительно структурный анализ, проверяют микро- и макроструктуру.

При поступлении в цех заготовки представляют из себя штанги 3,5 - 12 м длиной. Затем они кроятся на мерные длины, зацентровываются передние торцы.

Раскрой штанг проводится:

  • резкой холодных заготовок диаметром макс. 150 мм пресс-ножницами, реже - теплых (80-300 ºС), чтобы избежать трещинообразования, на отдельных агрегатах - горячих заготовок после разогрева всей штанги перед прокаткой;
  • ломкой холодных заготовок диаметром до 270 мм гидравлическими прессами; предварительно наносится надрез с помощью газокислородных резаков или плазмотронов;
  • резкой дисковыми пилами. Этим способом режут заготовки из сталей с высоким легированием и из сплавов;
  • газокислородной резкой.

При делении штанг надо стремиться к безостаточному их разделению, с другой стороны, заготовки должны иметь длину для получения труб определенного размера. При заказе на большие партии труб раскат делить на штанги лучше на самом трубозаготовочном стане.

Наносить лунку в центре торцевой части заготовки (делать зацентровку) лучше:

  • на горячую заготовку вдавливанием пуансона пневматическим ударным приспособлением; это наиболее используемый метод зацентровки заготовок из углеродистой стали и стали с легированием, реже - из стали высокого легирования;
  • на холодную заготовку сверлением на станке; это метод для более глубокой зацентровки заготовок из стали с обычным и высоким легированием.

Это делается для снижения разностенности на передних участках гильз, для более удобного захвата в прошивном стане. Увеличивается длина области контакта при заходе носика оправки в заготовку.

Полученные методом сифонной разливки слитки используют на агрегатах, оснащенных пилигримовым станом. Здесь идет производство труб среднего и большого диаметра (из углеродистой стали и сталей с низким легированием). Литая и неравномерная по структуре заготовка, большое число дефектов слитка приводят к низкой пластичности материала, к повышенному количеству дефектов на трубе. Производство указанного сортамента труб из слитков оправдывается их низкой стоимостью, если сравнивать с аналогичными трубами из катаной и других видов заготовки, а также техническими трудностями прокатки заготовок диаметром более 270-300 мм. Максимальный диаметр слитков может достигать 700 мм при производстве труб максимальных размеров.

Использование слитков - это особенность линий, оснащенных пилигримовым станом. Объяснить это можно своеобразным распределением деформации между прошивкой и раскаткой: относительно малый уровень деформации при прошивке литого металла, большое обжатие предварительно деформированного металла в пилигримовом стане.

Форма поперечного профиля будущего слитка определяет его качество. Форма зависит от выбора прошиваемого оборудования (стан или пресс).

Круглый профиль обеспечивает удобный захват слитка валками прошивной линии. Многогранный профиль способствует уменьшению трещинообразования в момент кристаллизации (продольных трещин). Масса слитка составляет 1-6 т.

Перед прокаткой слиток готовят, проведя контроль и ремонт поверхности. Для ремонта используют вырубку, огневую зачистку. Слитки, идущие на получение труб особо важного применения (например, котельных) сверлят насквозь, удаляют в центральной части металл с усадочной рыхлостью и где больше включений неметаллического характера.

Кованая заготовка с круглым поперечным профилем идёт на производство труб особо важного применения среднего и большого диаметра, когда нет возможности получить катаную заготовку, или её получение нерационально из-за небольшой партии. Технологические же характеристики заготовок (кованой и катаной) примерно одинаковы.

На автоматических линиях раскатки, раскатных станах с 3-я валками на изготовление труб берут кованые заготовки (цельные) из котельных, коррозионно- и жаростойких сталей, сплавов из титана диаметром 150- 270 мм после обточки. На линиях, оснащенных пилигримовым станом, перерабатывают кованые заготовки после сверления и обточки из котельных сталей (наружного диаметра 380-650 мм и с внутренним диаметром, равным 100-120 мм).

Заготовки, разлитые непрерывным методом, из углеродистой стали и сталей с легированием идут на трубопрокатные заводы и агрегаты с прессовыми линиями. Обычно на таких агрегатах использовались катаная заготовка, слитки сифонной разливки. Доля непрерывно разлитого металла увеличивается, растет его применение на трубопрокатных заводах, улучшаются технические и экономические показатели при процессе разливки и получении готовой трубной продукции, уменьшается расход энергии.

На изготовление труб отливаются:

  • круглые цельные заготовки диаметр 150-420 мм;
  • с граненым профилем - диаметр макс. 560 мм;
  • квадратного профиля 170 х 170 -- 360 х 360 мм;
  • с прямоугольным профилем макс. 250 х 500 мм.

Наименьшее предпочтение в трубопрокатном производстве отдаётся круглым непрерывнолитым заготовкам. Ибо они в момент кристаллизации подвержены трещинообразованию, но пригодны для формирования гильз с помощью прошивки. Прямоугольные профили заготовки предварительно прокатываются на трубозаготовочном стане до диаметра 90-180 мм. Заготовки с квадратными профилями прошивают прессами или на прессово-валковых станах.

Исследования в области прокатывания трубной продукции из круглых цельных и полых (непрерывнолитых) заготовок показывают преимущество цельных заготовок. У них лучше расходный фактор металла и качественные показатели у некоторых видов труб. Исследования относительно выбора вида заготовок под производство трубной продукции продолжаются. Это обусловлено продолжением разработок по улучшению качественных характеристик полых заготовок.

Разнообразно применение и центробежнолитых гильз:

  • как цельные заготовки для прокатки труб;
  • как цельные заготовки для изготовления труб прессованием;
  • в качестве готового продукта из литых труб. Они используются после обточки наружной стенки и расточки внутренней их поверхности, наружным диаметром макс. 1000 мм и стенкой макс. 250 мм толщиной (а из труднодеформируемых материалов - диаметром макс. 400 мм).

Применение гильз, разлитых центробежнолитым способом, как трубных заготовок, предполагает следующие преимущества:

  • получение труб на трубопрокатных линиях из малопластичных сталей (не идущих на прошивку) и сплавов;
  • без прошивки не имеет место разрушение металла вследствие напряжений;
  • нет предварительных трудоемких подготовительных операций;
  • нет необходимости сборки при выпуске биметаллических труб;
  • при выпуске труб особо важного применения (например, для энергетической машиностроительной сферы) гильзы обтачивают и растачивают;
  • при выполнении каждой из выше названных операций удаляется металлический слой 10-15 %;
  • гильзы можно не обтачивать и не растачивать в случае запланированной механической обработки трубы после прокатки.

Исходные трубных заготовок (заготовок труб) и методы их изготовления

Бесшовные трубы изготавливают из большинства металлических материалов. В масштабах трубной индустрии изготавливают трубы из сплавов железа (стальные и чугунные), легких, тяжелых цветных и тугоплавких металлов, их сплавов. На производство бесшовных труб идет наибольшее количество сталей, в марочном сортаменте стальных горячекатаных труб превалируют низкоуглеродистые стали марок 10-45, Ст5, Ст6. Химсостав сталей разных классов (легированных и высоколегированных) имеет основное значение в трубопроизводстве горячекатаных труб: нержавеющих, кислотостойких, коррозионностойких и жаропрочных.

На трубопроизводство идут полупродукты из стали, относящейся к категории "качественной". От рядовых сталей она отлична тем, что имеет мало вредных компонентов фосфора и серы. Соответствующее качество трубной стали достигается и малым количеством растворенных в ней газов азота, кислорода, водорода. Кроме контроля содержания химических элементов, некоторые трубные марки стали дополнительно подвергают испытаниям (на механ. свойства), проводят контроль макро- и микроструктуры.

Из сталей, где большое содержание углерода, делают трубы для использования нефтедобывающей индустрией: это обсадные и бурильные трубные продукты. Этот же сортамент идет на трубные продукты ответственного назначения других видов. Низкоуглеродистые стали, например, идут на изготовление паропроводных котельных труб.

Исходные полупродукты, применяемые при получении бесшовных труб:

  • трубные слитки, получаемые разливкой в изложницы (круглого, многогранного сечения слитки);
  • литые непрерывным методом полупродукты (круглого, квадратного сечения заготовки);
  • дутые заготовки, которые получают посредством центробежного литья, последующего обдирания и расточки;
  • трубозаготовки, получаемые после прокатывания слитков:
    • разливаемых в изложницы,
    • литых непрерывным методом трубозаготовок круглого, прямоугольного сечений, заготовки, получаемые из слитков ЭШП;
  • получаемые посредством ковки полупродукты с последующим сверлением и обдиранием.

Качество исходной трубозаготовки тесно связано с качественными признаками будущей бесшовной трубы. У нас и за границей в трубопроизводстве известны три направления в совершенствовании технологии производства исходной заготовки:

  • выплавка, внепечная обработка материала;
  • внедрение НРС (непрерывной разливки стали) для получения трубозаготовки;
  • технология процесса прокатки, отделки.

Мартеновские печи, конвертеры и дуговые электропечи служат для выплавки стали для труб.

Первичный продукт при получении бесшовных труб

Первичным продуктом при получении бесшовных труб является, в основном, спокойная сталь. Она отличается низким содержанием вредных компонентов, отсутствием пустот под поверхностным слоем заготовки. В производстве бесшовных труб менее ответственных функций применяют кипящую и полуспокойную сталь. Именно из-за значительной концентрации примесей, относительно большого количества пустот под поверхностным слоем.

Структуру стальных слитков см. на рис. 1: спокойная (а) и кипящая (б) сталь.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 1. Строение слитка спокойной (а) и кипящей (б) стали:
1 - мост металла над раковиной; 2 - усадочная раковина; 3 - усадочные пустоты; 4 - осевая усадочная рыхлость; 5 - зона беспорядочно ориентированных кристаллов; б - мелкие равноосные кристаллы; 7,8- зоны столбчатых кристаллов; 9 - столбчатые кристаллы, направленные к тепловому центру; 10- конус осаждения; 11 - мелкие равноосные кристаллы (плотная корочка); 12 - сотовые пузыри; 13 - зона плотного металла; 14, 15 - вторичные пузыри; 16 - головная рыхлость

Структура слитка/заготовки из спокойной стали

При попадании в изложницу жидкой стали, выплавляемой по технологии получения спокойной стали, на стенках и основании изложницы быстро образуется слой (толщиной 6-15 мм) мелких, хаотично ориентированных кристаллов, так называемая корочка. См. рис. 1, а. В дальнейшем теплоотвод идет медленнее, кристаллы растут перпендикулярно стенкам изложницы, увеличиваясь в размере. Образуется зона кристаллов в виде столбиков крупного размера (дендритов). Кристаллы растут, теплоотвод в центральных зонах слитка ослабевает, что способствует интенсивному росту кристаллов по разным направлениям. В нижней зоне слитка образуется область разноориентированных кристаллов среднего размера. Эта область образуется при опускании кристаллов, образованных в жидкой стали, вниз, на основание, и при распаде растущих дендритов.

Вверху слитка образуется усадочная раковина, причиной появления которого является усадка стали при затвердевании. Это объясняется разностью плотностей металла разных состояний: жидкого и твердого. Усадка равна 2-5%. В начальный момент застывания металла усадка идет в верхнем слое слитка. Образовавшийся верхний слой сжимается, отходит от стенок изложницы, а внутри слитка находится жидкий металл. При увеличении толщины верхнего слоя уменьшается объем, что вызывает образование полости в последнем жидком слое металла. При разливке в изложницы с утепляющими надставками в последнюю очередь застывает металл вверху слитка. Там и образуется усадочная раковина, где концентрируются всплывающие неметаллические включения, частички шлака, газовые пузырьки. Прежде, чем прокатывать слиток, усадочная раковина вырезается.

Размер, глубина расположения усадочной раковины зависят от размеров слитка (поперечных и продольных). С нарастанием температуры разливки растет размер усадочной раковины.

Есть разные методики, способствующие сосредоточению усадочной раковины вверху слитка, уменьшению его размера. Они направлены на обогрев верхнего участка слитка. На изложницу ставят утепленные надставки; в верхний участок изложницы вставляют платы из керамзита, картона; засыпают верх слитка экзотермическими компонентами или теплоизоляционными составами в виде порошка. Это позволяет уменьшить верхний срез слитка и увеличить годность металла.

Структура слитка из кипящей стали

Продольное сечение слитка кипящей стали. См. рис. 1, б. При контакте стали со стенками изложницы формируется тонкая, довольно плотная корочка (11). Корочка без пузырьков, ибо они вытесняются в жидкую фазу металла, толщиной 3-40 мм. При росте дендритов появляются пузырьки, образуя пузыри (12). Оси дендритов направлены перпендикулярно стенкам изложницы, между ними располагаются пузырьки СО, образующиеся при кипении стали. Одна их часть успевает всплыть, а образованные в момент формирования дендритов зажаты между их осями в виде вытянутой формы. Зона пузырьков высотой max 2/3 высоты слитка. Вверху слитка сотовых пузырьков нет: газы успели выделиться из металла.

Можно прервать кипение стали в изложнице. Для этого накрывают изложницу массивной крышкой, добавляют в неё сверху раскислители (они прерывают кипение, облегчают формирование пленки из твердого металла). Верхняя зона слитка «застывает», растет давление внутри него, выделение пузырей СО прекращено, и область плотного металла сформирована (13). Металл в жидкой фазе насыщается углеродом и кислородом, и в менее благоприятных условиях начинают выделяться вторичные пузырьки СО. Пузырьки не могут подняться вверх, приобретая сферическую форму (14). Такие же пузырьки формируются в центре слитка (15). Вверху слитка из-за загрязненности металла всплывают пузырьки, образуя рыхлый слой (16). Усадочное место слитка в кипящей стали не формируется. Оно распределяется по газовым пузырькам. В слитках из кипящей стали не наблюдается образования крупных кристаллов в виде столбиков, металл постоянно перемешивается поднимающимися пузырями СО. Кристаллическая структура этих слитков довольно однородна.

Важным признаком для получения хорошего качества проката из кипящей стали служит толщина корочки. При прокате корочка должна оставаться целостной, пузырьки не должны вскрываться. В противном случае окислится их внутренняя поверхность. При прокатке эта часть металла не раскатывается и идет в брак. Для того, чтобы увеличить толщину корочки, металл перед разливкой или при разливке окисляют добавлением в изложницу материалов, которые насыщают сталь кислородом. Тогда в начальный момент кипение стали более сильное, что способствует образованию более толстой корочки.

Технология процесса производства трубозаготовок (слитков)

Слитки идут на производство труб диаметром более 140 мм на пилигримовых прокатных агрегатах. Имеют место определенные трудности при изготовлении круглой заготовки (катаной) большого диаметра. На трубы идут слитки сечением круглого или многогранного профиля, с конусом прибл. 1 %, весом max 3,5 т.

Разливка спокойной стали идет снизу (сифоном), сверху в изложницы. Изложницы кверху расширяются и имеют нагревательные надставки. Кипящую сталь льют в изложницы с уширением книзу.

Схематичная разливка. Рис. 2.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 2. Схемы разливки стали сверху (a), сифоном (б):
1 - ковш; 2 - изложница; 3 - поддон; 4 - «центровая»; 5 - сифонный кирпич

Разливка стали сверху. Особенности.

Сверху сталь разливается или сразу из сталеразливочного ковша, или через промковш и воронки. При верхней разливке порция металла должна идти точно по центру мульды. Чтобы металл, ударяясь об основание мульды, не разбрызгивался, в начале процесса металл льют медленно, не открывая стопор разливочного ковша полностью. Как только сформируется определенный слой жидкого металла, так называемая «подушка», разливку продолжают полным ходом, на рабочей скорости. Разливочная скорость связана непосредственно с диаметром разливочного стакана. Скорость разливки сверху меняется (0,3 - 1,0 м/мин.). Тело слитка весом 2-20 т наполняется за 2-8 мин.

Сифонная разливка. Специфика.

При сифонной разливке основание изложницы также заполняется медленно. Далее скорость разливки меняется в связи со спецификой поверхности стали в изложнице. На поверхности металла почти всегда образуется окисленная корка. Корка заворачивается по стенкам изложницы, и качество слитка снижается.

Факторы увеличения толщины корки металла:

  • малая разливочная скорость,
  • недостаточная температура металла,
  • наличие в стали компонентов, легко окисляющихся, как алюминий, титан, хром.

Чтобы корка не заворачивалась на стенки изложницы, металл разливают, образуя между стенками изложницы и коркой слой металла жидкой фракции. Разливая стали, содержащие повышенное количество алюминия, титана и хрома, уйти от заворотов корки с помощью увеличения разливочной скорости не удается.

Разливочная скорость с помощью сифона обычно равна 0,15 - 0,6 м/мин. Наполнение тела слитков весом 1 - 13 т продолжается от 1,5 до 9 мин. После завершения наполнения слитка из спокойной стали верхний слой металла в утепленной надставке заполняют люнкеритом или теплоизолирующими компонентами. Площадки с "замораживающимися" слитками стоят в разливочном пролете от 40 минут до 2 часов. Стоят без движения. Сорт стали и вес слитка определяют время выдержки.

Специфичные дефекты

Основные дефекты слитков:

  • усадочные места на слитках из спокойной стали,
  • химическая разнородность слитков,
  • плены на поверхности.

Касательно качества слитка имеется тоже ряд других дефектов, которые образуются при заполнении сталью изложницы и при "замораживании" стали. Рассмотрим основные дефекты.

1) Осевая рыхлость. В слитке из спокойной стали, в его осевой части, обнаруживаются мелкие усадочные пустоты. Они называются "осевой рыхлостью".

При прокатке металла не всегда завариваются осевые поры. Это проявляется, как правило, при производстве заготовок сечением крупного профиля из-за малой степени обжатия. Осевая пористость определяется при контроле макроструктуры заготовок. Если выявляется центральная пористость, что является недопустимым, то этот металл не берут на изготовление деталей ответственного предназначения.

При наличии осевой рыхлости:

  • понижается температура разливаемого металла,
  • увеличивается вес слитка,
  • увеличивается наличие в стали компонентов, вызывающих усадку при "замораживании" металла, напр., углерода,
  • растет наличие элементов, увеличивающих вязкость стали в жидкой фракции (хром, титан).

Имеет место прямая зависимость между осевой рыхлостью и конусностью. Чем больше конусность, тем больше затвердевание верхнего слоя по сравнению с нижним. Конусность слитков делают меньше, например, 2 - 4 %. Большая конусность осложняет прокатку слитков.

Можно уменьшить осевую пористость, улучшив обогрев в верхнем участке слитка.

2) Заворачивание корки. Это наиболее частый дефект на плоскости слитка. Причина этого дефекта:

  • окисление,
  • охлаждение открытой поверхности материала в изложнице (в жидкой фракции).

При разливке с помощью сифона поверхность поднимающегося в изложнице металла покрыта окислительной пленкой. Она образуется вследствие окисления составляющих компонентов стали кислородом. Металл затвердевает под пленкой, образуя вместе с пленкой корку. Эта корка поглощает все включения (неметаллические и шлаковые). Признаки формирования и роста корки:

  • заниженная температура при разливке стали,
  • падение разливочной скорости,
  • наличие в металле элементов, легко окисляющихся под действием кислорода.

Растущая корка закрывает поверхность металла, прилипая к стенкам изложницы. Металл движется вверх, разрывая корку, заворачивая её. При контакте окислов корки с углеродом в стали образуются включения (неметаллические) и пузырьки газа. При прокатке мест, где завернулась корка, возникают разрывы и надломы. При разливке сталей, в которых содержатся легкоокисляющиеся элементы (хром, алюминий, титан), вся поверхность слитка может быть покрыта заворотами корки.

Плоскость слитков с заворотами корки нужно зачищать, прежде чем начать прокатку. В качестве защиты используются абразивные круги. Защита наносится огневым методом, может помочь вырубка пневматическими молотками, обдирание на токарных станках. Однако такие методы зачисток снижают и осложняют производственные процессы, вызывая большие потери металла. Поэтому сегодня широко используются всевозможные методы, защищающие поверхность металла жидкой фракции от окисления в изложнице.

3) Поперечные горячие трещины. Наружные трещины поперечного профиля образуются из-за зависания слитка в изложнице в момент кристаллизации. Если на стенках изложницы есть углубления, воронки или между изложницей и надставкой имеет место зазор, то металл в жидкой фракции попадает в эти самые выбоины и застывает там. В полузатвердевшем состоянии слиток застревает в этих местах, длина слитка уже стала меньше из-за усадки. И под весом слитка корка может разорваться, потому что она ещё тонкая.

Чтобы избежать выше названного дефекта, должно быть гарантировано плотное прилегание изложницы с надставкой, а изложницы с плохими (дефектными) стенками должны списываться в брак.

4) Продольные горячие трещины. Если корка затвердевшего металла недостаточно прочная, то в момент кристаллизации слитка она может разрываться, и снаружи образуются продольные горячие трещины. Длина продольных трещин варьируется от 1 м и более, ширина - от 1 до 3 мм. Возникновение трещин: происходит усадка корки затвердевшего металла, изложница расширяется, и между изложницей и слитком возникает зазор. В стенках затвердевшей корки сосредотачивается металл в жидкой фракции. Тонкая корка не выдерживает сдавливания, позволяя образовываться трещинкам продольной формы, как правило, в углах слитка.

Но продольные трещины могут иметь место и по краям слитка. Это объясняется неправильным распределением по центру потока жидкого металла, когда разливка идёт сверху. Если поток металла попадает в изложницу с отклонением от её оси, то он размывает корку затвердевшего слитка. Корка не выдерживает и ломается, где она ещё тонкая.

Опасность возникновения продольных трещин объясняется повышением температуры стали, высокой разливочной скоростью. В таких условиях корка формируется и толстеет медленно. На образование корки влияет также форма изложницы. Слитки, которые отливают в изложницах круглой формы, имеют большее количество продольных трещин, чем слитки, отливаемые в других изложницах. В круглых формах контакт между слитком и изложницей не плотный, корка формируется и толстеет не так быстро. Наименьшее количество продольных трещин образуется на слитках, которые отливаются в прямоугольные формы с вогнутыми и волнистыми краями.

Меры предупреждения образования продольных горячих трещин:

  • снижение скорости разливки,
  • не должно быть перегрева стали,
  • использование изложниц с вогнутыми и волнистыми краями.

5) Продольные холодные трещины. Образование холодных наружных продольных трещин происходит по краям слитка во время его охлаждения (ниже 600 °С). Это происходит при очень быстром охлаждении слитков. Причина тому: термические и фазовые напряжения. С целью предотвращения возникновения таких трещин необходимо медленно охлаждать слитки. А ещё лучше осуществлять посад слитков в нагревательные колодцы горячими.

К возникновению холодных трещин более склонны стали, легированные хромом, марганцем, кремнием. Если в стали больше 0,4 % углерода, будут образовываться холодные трещины.

6) Подкорковые газовые пузыри. В слитках из спокойной стали имеют место пузырьки почти на их поверхности, так называемые подкорковые.

Они могут возникать:

  • в связи с лишним толстым слоем смазки в изложнице. Металл в жидком виде поступает в изложницу, а смазка до его поступления не успевает выгорать, а образующиеся при этом газы сосредотачиваются в кристаллизующемся металле. При этом газы образуют пузырьки;
  • они также возникают и при большом содержании влаги (более 0,5 %) в смазке, так как влага испаряется;
  • если разливают недостаточно раскисленную сталь, то образование пузырьков СО при ее кристаллизации неминуемо;
  • образование подкорковых пузырей бывает и при разбрызгивании стали, когда её льют сверху. Прилипшие к стенкам изложницы капли жидкого металла окисляются на поверхности. Попадая в металл в жидкой фракции, окисленные капельки вступают в реакцию с углеродом стали. При этой реакции и образуются пузырьки СО;
  • образование подкорковых пузырей бывает из-за этого же в местах, где заворачивается окисленная плёнка и корка.

Подкорковые пузырьки могут стать причиной образования во время прокатывания металла волосовин. Это мелкие тонкие трещины.

7) Рослость слитка и газовые пузыри (внутренние). Это поражение слитков из спокойной стали. Возникновение этого дефекта провоцирует повышение содержания водорода в стали. При кристаллизации металла происходит выделение избыточного газа (водорода). Это способствует «росту» металла в изложнице и образованию пузырьков в слитке. Чаще это поражение происходит в слитках из кремнистой стали.

Технологический процесс производства непрерывнолитых заготовок

Потребность в повышении эффективности в получении металла ведет к освоению новых технологий в получении бесшовных труб: заготовок, разлитых непрерывным методом, имеющих сечение круглой формы, квадратного, прямоугольного и многогранного профиля. Их применяют или сразу на агрегатах трубной прокатки, либо предварительно подвергают прокатке. Предварительная прокатка непрерывнолитых заготовок производится при необходимости формоизменения квадратной непрерывнолитой заготовки в круглую, чтобы её прошить в гильзу (на линиях винтовой прокатки). Иногда это делается с целью получения нужного качества у металла перед прошивкой.

Непрерывнолитые заготовки являются более дешевыми и обладают сравнительно лучшими качественными характеристиками в сравнении со слитками, получаемыми обычным способом разливки. Использование непрерывной разливки обеспечивает наименьшие затраты при изготовлении заготовок диаметром 150-400 мм. Но из-за сложности переналадки установок непрерывной разливки, трубопрокатный агрегат должен выполнять всю производственную программу при использовании заготовок одного-двух типоразмеров.

Размеры заготовок, разлитых непрерывным методом:

  • для заготовок круглого профиля - max диаметр 200 - 450 мм,
  • для заготовок с квадратным профилем - стороны квадрата 180 - 340 мм,
  • для заготовок прямоугольного сечения - размеры от 220 х 280 до 410 х 560 мм.

Заготовки, разлитые непрерывным методом, могут использоваться на любых трубопрокатных линиях:

  • на непрерывных линиях прокатки,
  • автоматических линиях,
  • реечных станах,
  • пилигримовых агрегатах,
  • на трубопрессовых установках.

Достигается хорошее качество труб и высокий выход годного, который на 10 - 15% превышает его выход с применением слитков.

Сегодня в мировой производственной практике сложилась технологическая схема, которая значительно улучшила качества исходной заготовки. Это сочетание внепечной обработки металла жидкой фракции с НР (разливкой непрерывным способом).

Внепечная обработка стали для труб

Внепечная обработка это довольно рентабельный способ повышения качества материала.

Все операции по внепечной обработке выполняются в ковше:

  • раскисление,
  • десульфурация,
  • глубокое обезуглероживание,
  • частичное легирование.

Внепечная обработка имеет преимущества перед рафинированием стали в печи. Если эти процессы выполнять в сталеплавильных печах, то заметно увеличится продолжительность плавки, и ухудшатся технико-экономические производственные показатели. Благодаря современным способам внепечной обработки сложившаяся десятилетиями специализация сталеплавильных агрегатов по сортам выплавляемой стали полностью изменилась, а сам технологический процесс выплавки качественной стали все больше сводится к получению в агрегатах жидкого полупродукта, и последующему (в ковше) удалению фосфора и углерода, а иногда и серы до заданных пределов.

При такой технологии резко возрастает производительность сталеплавильных линий.

Внепечная обработка позволила увеличить технологические возможности сталеплавильных линий по выплавке новых сортов сталей. Ранее производство этих сталей считалось невозможным. Сюда относятся стали с низким процентным содержанием углерода, серы, с малыми допусками по легирующим элементам, стали для труб, функционирующих при минусовой температуре и под напором.

На металлургических комбинатах все чаще используются такие виды внепечной обработки, как продувка металла инертными газами, порошкообразными (рафинирующими и науглероживающими) материалами; обработка синтетическими шлаками и шлакообразующими смесями; вакуумирование и перемешивание стали электромагнитным способом.

Мировой опыт работы на доменных печах показывает, что получить чугун стабильного химсостава, соответствующего условиям переработки его в кислородных конвертерах, практически не удается. Значит, для обеспечения требуемого качества стали, наряду с внепечной обработкой её в сталеразливочных ковшах, необходима внедоменная десульфурация чугуна, которая все шире применяется на заводах.

Химсостав стали, её предназначение, виды последующих обработок предопределяют выбор методов, повышающих качество стали. Здесь немаловажны и условия производства, и предъявляемые к готовому изделию требования, основные из которых:

  • снижение в стали количества вредных примесей, газов, неметаллических включений,
  • изменение химсостава и структуры включений,
  • постоянство разливочной температуры,
  • защита продукта от окисления (вторичного).

Вредные примеси, которые резко снижают все полезные свойства стали, это сера и фосфор.

Снижением количества серы в стали достигают:

  • повышают её пластичность,
  • улучшают поверхность проката,
  • снижают брак проката, вследствие плены,
  • сокращают угар железа при нагреве, величину обрези,
  • улучшают свариваемость металла.

При анализе изменения ударной вязкости трубной стали видно, что заметное улучшение этих характеристик проявляется при количестве S < 0,015 %. Установлено также, что повышенное количество серы (более 0,02 %) ведет к росту дефектов на поверхности слябов.

Особое значение имеет снижение содержания серы при производстве металла, где нужна глубокая вытяжка металла, и при большом весе разливаемых слитков.

Количество серы в стали можно снизить, понизив его в исходном продукте, т.е. в чугуне. Десульфурацией стали в конвертерах, двухванных печах, электропечах большой мощности этого полностью не достичь. Внепечная обработка сегодня один из удачных видов процесса глубокой десульфурации стали.

В мире распространена технология десульфурации стали в жидкой фракции в ковше. Туда вдуваются через фурму в струе инертного газа десульфураторы в виде порошка (карбид кальция, силикокальций, магний, смесь плавикового шпата с известью и др.). После данного процесса количество серы в металле становится < 0,006 %. Эффективность этого метода будет в 1,5-2 раза выше, если при футеровке ковшей применять огнеупоры, препятствующие дополнительному поступлению в металл кислорода.

Реализация процесса вдувания десульфураторов в виде порошка сопряжена с созданием практически нового оборудования для подготовки порошка, порошковой смеси, для транспортировки и дозирования пылегазовых смесей с обеспечением возможности гибкого управления не только плотностью пылегазового потока, но и окислительным потенциалом газообразных смесей.

Особенность этого метода внепечной обработки металла состоит в однозначном направлении создания комплексных установок, обеспечивающих не только рафинирование металла от вредных примесей, но и регулирование его химсостава, температуры, создание условий для удаления неметаллических включений, получение необходимой микро- и макроструктуры. Все это помогает достичь требуемых механических свойств и служебных характеристик металлопродукции.

Снижение содержания фосфора, присутствие которого чаще нежелательно в стали, производится чаще в сталеплавильных печах. Реже прибегают к внепечной дефосфорации чугуна и стали, потому что производство стали - процесс окислительный, и дефосфорация в печи или конвертере никаких проблем не вызывает. Отрицательно воздействуют на свойства стали содержащиеся в ней кислорода и водорода, их повышенное содержание ведёт к большей хрупкости, склонности к старению (из-за большого количества оксидных включений), к образованию флокенов, пористости посередине, свищей, к падению пластичности и усталостной прочностности.

Азот в стали не всегда вреден, он используется даже как легирующий компонент. Он влияет на упрочнение некоторых конструкционных марок сталей. При производстве низколегированного металла для листа впоследствии с глубокой вытяжкой, при выплавке трубных, конструкционных марок сталей, которые будут применяться для работы при сильном холоде, высоком давлении, количество азота в стали должно быть низким.

Наиболее эффективен способ снижения содержания этих газов в металле, называемый вакуумированием, продувкой инертным газом.

Химсостав и структура соединений металлов с металлоидами (неметаллических включений) в стали также воздействуют на механические свойства металла, разнородность состава слитка, склонность к трещинообразованию, свариваемость. Размер зерна и равномерное расположение неметаллических включений регулируются посредством добавки в нее специальных модификаторов. Их добавляют после выпуска стали, при её внепечной обработке.

Защищая от повторного окисления сталь при разливке, мы снижаем точку загрязненности неметаллическими включениями. Такая защита может делаться аргоном, шлаками, теплоизоляционными смесями. Этого можно достичь путем разливки «под уровень».

Непрерывная разливка стали

По конструктивным особенностям линии для непрерывной разливки (MHЛЗ) делятся на установки: вертикальные, радиальные и криволинейные.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 3. Схема МНЛЗ вертикального типа:
1 - промежуточный ковш; 2 - кристаллизатор; 3 - система вторичного охлаждения; 4 - тянущие валки; 5 - резак

Сталь из разливочного ковша льют в промковш. Промковш оснащен одним или двумя стопорами, чтобы одновременно заливать в один или два кристаллизатора. Промковш позволяет регулировать разливочную скорость стали, сепарирует шлак.

Внизу, под промковшом, расположен водоохлаждаемый кристаллизатор из меди, который представляет собой пустотелую коробку, которая имеет форму изготавливаемой заготовки. До начала разливочного процесса в кристаллизатор поступает "затравка" (стержень из стали). На её торце находится насадка, выполненная в виде ласточкиного хвоста для лучшего сцепления с образующимся слитком. Слиток, формирующийся в кристаллизаторе, сцепляется с головкой затравки, а тянущие ролики вытягивают слиток вниз. В районе стенок кристаллизатора сталь жидкой фракции затвердевает и образует твёрдую оболочку. Выйдя из кристаллизатора, слиток с жидкой серединой (стержнем) охлаждается в зоне вторичного охлаждения, где на поверхность слитка с помощью форсунок подаются распыленные струи воды. Отсюда слиток уходит в твердом состоянии к тянущим роликам, а затем на резку, где от него газокислородными резаками отрезают мерные заготовки и отделяют затравку. Заготовки впоследствии направляются на склад.

Чтобы у слитка была плотная корка, и он не приварился к кристаллизатору, сам кристаллизатор движется возвратно – поступательно вдоль вертикальной оси, т.е. совершает колебательные движения по вертикали. При опускании на 10-50 мм кристаллизатор движется со скоростью передвижения слитка. Темп возврата в исходную позицию в 3 раза быстрее. Кристаллизатор качается, делая в минуту 10-100 циклов. Чтобы не возникало сильного трения стенок кристаллизатора со слитком, сверху в кристаллизатор поступает парафиновая смазка.

На MНЛЗ (Машинах Непрерывного Литья Заготовок) разливаются слитки, темп вытягивания которых составляет max 1,2 метров/мин. и более. Так может быть достигнута продуктивность линии max 100 т/ч.

Недостатком вертикальных машин по литью заготовок непрерывным способом является их высота. Эти установки достаточно высоки (40-50 м). В последние годы строят МНЛЗ радиального, криволинейного образца. Они не такие высокие, ниже вдвое-втрое, имеют более длинную зону под вторичное охлаждение, тем самым увеличивая скорость литья. Горизонтальный выход полосы создает возможность производства заготовок неограниченной длины, а так же способствует привязке МНЛЗ к прокатным станам.

Действующие МНЛЗ чаще всего имеют 2-4 ручья.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 4. Схема МНЛЗ радиального типа:
1 - промежуточный ковш; 2 - радиальный кристаллизатор; 3 - система вторичного охлаждения; 4 - слиток; 5 - выпрямляющие валки

Машина оснащена дугообразным кристаллизатором, через который и идёт разливка. Затем слиток охлаждается вторично в камере охлаждения. Камера с тем же изгибом, что и сам слиток. Она оснащена опорными роликами. Далее слиток транспортируется на выпрямляющие валки, они одновременно и тянущие. Значение радиуса кривизны кристаллизатора и камеры для вторичного охлаждения - параметр постоянный. Он устанавливается таким, чтобы "замораживание" слитка завершилось на тот момент, когда тот покидает систему вторичного охлаждения. МНЛЗ такого типа гораздо меньше по высоте (max 12 м).

Криволинейные машины литья заготовок непрерывным методом устроены так, что слиток перемещается по изгибу переменного радиуса кривизны. Слиток плавно разгибается в области вторичного охлаждения, имея стержень в жидкой фракции. А полностью разгибается в клети правильно-тянущих роликов.

Хорошие качественные показатели углеродистых сталей, полученных непрерывным методом литья, связано с более выигрышными условиями при кристаллизации. При обычном методе разливки в изложницы приходится разливать металл в слитки сечением большого поперечного профиля. В изложнице сталь затвердевает очень медленно. При этом присутствует неоднородность примесей и включений неметаллического характера, их неравномерное распределение по всему объему. Эти недостатки сохраняются в следующих переделах и не устраняются термообработкой. Метод литья заготовок непрерывным способом подразумевает точное регулирование и ускоренное охлаждение при затвердевании металла. Это снижает неоднородность и скачкообразное расположение примесей в заготовке при сопоставлении со слитком. Готовое изделие из заготовки получается более однородным, чем полученное из слитка изделие. Соответственно, имеют место более высокие механические и технологические показатели у изделий, прокатанных из заготовок, а не из слитков.

На MHЛЗ последних лет отливают трубные заготовки, разливая металл после предварительной внепечной обработки на агрегатах «ковш - печь». Линии оснащены промковшом большой вместимости с шиберной заслонкой. Она помогает точно регулировать подачу металла, гарантируя полную защиту металла в жидком состоянии от окисления посредством шлакообразующих смесей. Смеси подают на зеркало металла:

  • в сталеразливочном ковше,
  • в промковшах,
  • в кристаллизаторе,
  • в защитных трубах на магистралях «сталеразливочный - промковш» и «промковш - кристаллизатор».

Как упоминалось выше, кристаллизатор совершает возвратно – поступательные движения. Качание кристаллизатора, качественные шлакообразующие смеси, системы плавного водо-воздушного охлаждения способствуют образованию качественной поверхности заготовки. Чтобы структура заготовки была плотной, без дефектов, по полной длине в MНЛЗ применяют электромагнитное перемешивание, слабое обжатие, жесткие ролики. MНЛЗ сегодня представляют собой полностью автоматизированные линии, оснащенные предупреждающими системами, сигнализирующими о возможных сбоях в разливочном процессе. Системы эти постоянно следят за качеством заготовки, отбраковывая некачественные слитки.

Сегодняшние технологические процессы литья и внепечной обработки позволяют осуществлять непрерывную разливку сталей практически всех марок, используемых для получения труб: для нефтяного ассортимента, обсадных, эксплуатационных, бурильных, конструкционного назначения, для подшипников, магистральных линий, ёмкостей высокого давления, для котлов и установок химической сферы индустрии, а также высокохромистых, хромоникелевых сталей (коррозинностойких), которые идут на трубы для подогревателей и пароперегревателей котлов, функционирующих при высоком давлении и высокой температуре, труб высокотемпературных теплообменных агрегатов атомных электростанций.

На выпуск бесшовных труб применяют исходные заготовки сечения квадратного или круглого профиля, сплошные или пустотелые.

Эффективным считается сегодня брать на выпуск труб цельные (круглые) непрерывнолитые заготовки. А следом - заготовки, катанные из непрерывно-литых блюмов и из слитков. Когда на производство труб идут слитки, обдирке поверхности подлежат 20 - 70 % исходных заготовок. Это определяется назначением труб и видом трубопрокатной линии. Величина снятого при обдирке слоя металла составляет 6 - 12 мм. После контроля делается дополнительная зачистка, которой подвергается прибл. 15-20% заготовок, подвергнутых обдирке, и брак заготовки составляет

1,8 - 3,0 %. Дефекты на поверхности заготовок (круглых и катаных из непрерывнолитых блюмов) практически не присутствуют: более 96 % заготовок без дефектов поверхности.

Уменьшение расхода материала на выпуск труб при использовании заготовок, катаных из непрерывнолитых блюмов, составляет 114,1 кг/т, а при применении непрерывнолитых заготовок в литом состоянии - 161,7 кг/т.

Непрерывнолитой металл имеет более однородную и чистую по примесям структуру. Исследования показывают, что круглая заготовка в отличие от непрерывнолитого блюма при выпуске труб имеет следующие преимущества:

  • круглая форма заготовок не имеет пористости, а, следовательно, внутренних микродефектов, снижена неоднородность, нет центральных и внутренних трещин;
  • поверхность заготовок с хорошим качеством (нет выщербин, свищей, осевых, угловых трещин), что позволяет без предварительной зачистки отдавать заготовки на прокатку;
  • плотная структура осевой зоны заготовки исключает микродефекты, образующиеся внутри трубы вследствие центральной пористости.

Разливка на MHЛЗ, в сравнении с традиционной возможностью разливки стали в изложнице, имеет ряд положительных характеристик:

  • меньше металла идет в отход после обрезки (с 12-20 до 4-5%); нет отходов от зачистки, и растет годность металла;
  • сокращение рабочей силы, повышение продуктивности труда;
  • нет необходимости прокатки на обжимных станах; отлитую заготовку можно сразу передавать на трубопрокатную линию или прессовые агрегаты.
  • весь процесс производства сильно сокращается, в плавильных цехах ликвидируется парк изложниц.

Преимущества непрерывной разливки еще более возрастают при привязке МНЛЗ к прокатным линиям, создавая тем самым единый литейно-прокатный агрегат. Процесс производства становится максимально компактным, сокращаются энергозатраты, уменьшаются потери тепла в окалину.

Возникает проблема большой загрузки прокатной линии из-за невысокой скорости на МНЛЗ при литье заготовок. Разрабатываются 2 возможности в решении этого вопроса.

1. Выходящие из МНЛЗ полосы режутся на части, которые поочередно подаются на прокатную линию. С целью выравнивания температуры перед прокаткой заготовки проходят через подогревательные печи. При такой схеме производительность прокатного стана будет равна суммарной производительности всех ручьев МНЛЗ, или чуть меньше, что позволяет заготовки отправлять на склад. Тогда склад будет являться неким буфером, который в момент отказа МНЛЗ не позволит прерывать работу прокатного стана.

2. На линии литья (МНЛЗ) с одним ручьём устанавливается прокатная клеть с возможностью давать довольно большое обжатие в одной клети, обеспечивая фактор вытяжки 40-60 и более. Тогда при невысокой скорости входа в стан непрерывнолитой заготовки будет достигнута относительно большая выходная скорость. В качестве такого агрегата может быть использован планетарный стан.

Характерные дефекты непрерывнолитых заготовок

При выпуске заготовки непрерывнолитым методом вследствие нарушения технологии подготовки металла к разливочному процессу, отклонения от заданных оптимальных режимов разливки металла, применения несоответствующих материалов, нарушений в режиме функционирования узлов и устройств МНЛЗ, отказов систем автоматики происходит поражение металла заготовки различного рода дефектами.

Наиболее характерными и распространенными дефектами заготовок, отлитых непрерывным методом, являются:

  • продольные трещины, шлаковые включения, газовые пузырьки, пояса и раковины (дефекты поверхности);
  • кривизна и овальность (дефекты формы);
  • осевая химическая неоднородность, центральная пористость, внутренние трещины и краевое точечное загрязнение (дефекты макроструктуры).

Системы методов изготовления и качества полых центробежнолитых заготовок

Центробежное литье гильз является одной из возможностей выпуска трубной заготовки с отверстием (наружный диаметр max 1 м, толщина с стенки до 250 мм). Гильзы, полученные центробежным литьем, поступают впоследствии на прокатку на пилигримовую линию.

Перед прокаткой трубные заготовки подлежат расточке и обточке для уменьшения толщины стенки на 10-15 %. Если в определенных случаях наружную поверхность можно не обтачивать, то для внутренней поверхности эта операция обязательна.

Система методов изготовления трубной заготовки

Трубная заготовка диаметром 90 - 300 мм выпускается на самых различных станах - как на специализированных трубозаготовочных, так и на крупносортовых линиях (линейных и непрерывных). В отличие от методов производства среднего и крупного круглого сортового проката, при выпуске трубной заготовки используют более чистую (по содержимому серы, фосфора и растворенных газов) сталь; производят более тщательную подготовку поверхности исходного изделия и кромки; обеспечивают более качественную отделку.

Исходными продуктами для выпуска трубных заготовок используют блюмы, а также непрерывнолитые квадратные и прямоугольные заготовки.

Оборудование и методы выпуска трубной заготовки

Рис. 5: План расположения оборудования трубозаготовочного стана. Линия представлена для прокатки круглой трубной заготовки диаметром 90-350 мм. Исходные заготовки - блюмы размером 295 х 485, 270 х 300, 270 х 420, 270 х 370 мм, которые прокатывают на блюминговом агрегате из слитков. Стан представляет одну клеть дуо (реверсивную) и три клети дуо (нереверсивные). Клети идут последовательно.

Клеть (малый блюминг) оснащена спереди и сзади линейками манипулятора.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 5. План расположения основного оборудования трубозаготовочного стана
1 - транспортеры подачи блюмов на адьюстаж; 2 нагревательные методические печн; 3 - обжимная клеть; 4 - ножницы горячей резки; 5 - конвейер уборки оброков; 6-8 - клети; 9 - рольганг; 10 - пилы горячей резки; 11 - холодильники; 12 - ножницы горячей резки;

Нагрев блюмов перед прокатыванием производится в трех печах методического типа (3 зоны, верхний и нижний подогрев) и с торцевой выдачей нагретого металла. Температура нагрева металла 1180-1250 °С. Печи функционируют на доменном газе, удельная теплотворная способность которого 1000 ккал/м3. В печь можно ставить холодные, отремонтированные или горячие блюмы.

При прокатке трубной заготовки больших диаметров (250 и 270 мм) блюмы могут поступать на трубозаготовочный стан непосредственно с блюминга, без подогрева или с подогревом в печах (нагревательных методических). Прокатка без подогрева нежелательна, так как блюмы при этом поступают на стан без ремонта наружной поверхности. И качество заготовки снижается.

Прокатка на трубозаготовочном стане ведется двумя способами: в одной клети и во всех 4-х клетях агрегата.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 6 План расположения основного оборудования непрерывно-заготовочного стана
1-2 - клети I группы; 3-8 - клети II группы; 9-14 - клети III группы; 15 - поворотное устройство; 16 - кантователь; 17 - рольганг; 18 - ножницы; 19 - маятниковые ножницы; 20 - летучие ножницы; 21 - клеймовочная машина; 22-23 - рольганг с косорасположенными роликами; 24 - холодильники

Ассортимент стана представляет собой круглые стальные заготовки диаметром 105, 120, 140, 150, 170, 220 мм (из углеродистых и легированных сортов стали). Исходным материалом являются блюмы размерами 300 х 300 / 370 х 370 мм. Стан включает 14 рабочих клетей, объединенных в 3 группы. Перед первой клетью II-й группы установлен кантователь. Крупные заготовки сечением 120 х 120-170 х 170 мм после прокатывания во II-й группе на передаточных стеллажах поступают на обводной рольганг и к стационарно установленным ножницам с плавающим валом. Максимальное усилие реза ножниц равно 10 МН (1000 т); они могут разрезать одновременно три раската размером 170 х 170 мм (на мерные длины 4-12 м). За стационарными ножницами расположены маркировщик и пакетирующий рольганг. Перед III-й группой рабочих клетей стоят электрические маятниковые ножницы; усилие их реза 2 МН (200 т), и кантователь. Металл покидает последнюю клеть со скоростью 7,0 м/с.

Производство трубной заготовки ковкой и радиально-сдвиговой прокаткой

Обработка давлением слитков и непрерывнолитой заготовки значительно улучшает их качество. Так, процесс ковки слитков с профилированной наружной поверхностью помогает вместе с последующей обточкой наружной поверхности и высверливанием отверстия получить высококачественную заготовку из стали (высоколегированной) для последующего изготовления труб прессованием. Однако, сравнительно низкий коэффициент использования металла, высокая трудоемкость процесса снижают его эффективность. Использование схем ротационной и радиальной ковки по уже названным причинам нельзя признать эффективным. Известный за рубежом способ планетарной прокатки, который можно сочетать с непрерывной разливкой (вариант литейно-прокатного комплекса), отличается сложностью используемого оборудования и довольно низкой производительностью.

Разработан новый способ деформации - радиально-сдвиговая прокатка, использующийся и для выпуска трубной заготовки.

В основу способа заложен процесс винтовой прокатки при большом (более 15°) угле подачи, высоких обжатиях (единичных и суммарных) при прокатке в двух- или трехвалковых клетях.

В сравнении со станами винтовой прокатки, в станах радиально-сдвиговой прокатки создаются условия не для разрыхления центральной зоны, а наоборот, для уплотнения и интенсивной деформации металла в очаге деформации. Для этого используется возможное варьирование интенсивности в изменении формы и внутренние напряжения и деформации в металле. Это достигается путём изменения основных управляющих факторов: пространственной ориентации положения рабочих валков, геометрии очага деформации.

Опыт работы на станах с большим углом подачи указывает на принципиальную достижимость уплотнения осевой зоны прокатываемых заготовок.

Известно, что схема прокатки на 3-хвалковом стане, при которой не используется направляющий инструмент, обеспечивает большую маневренность стана. При этом размер производимого прутка определяется установкой валков, их сводят или разводят для образования соответствующего калибра. Отсутствие направляющего инструмента снижает энергопотребление и предотвращает налипание металла. Эта схема при использовании валков со специальной калибровкой позволяет обеспечивать высокий параметр вытяжки за 1 проход.

Заготовка, совершая движение в суживающемся калибре (рис. 7), образованном тремя рабочими валками, по заданной траектории с большим углом подъема, обжимается по диаметру с интенсивным уплотнением металла в очаге деформации.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 7 Схема очага деформации (а, б) и поперечное сечение очага деформации (в) стана радиально-сдвиговой прокатки

Высокие значения коэффициента вытяжки за 1 проход (4-25) совместно со значительной накопленной степенью деформации обеспечивают достижение хорошей структуры металла, позволяют применять новые разработки для производства высококачественной трубной заготовки.

Поперечный разрез трехвалковой клети радиально-сдвиговой прокатки см. рис. 8.

Трубные заготовки, заготовки труб
Рис. 8. Схема трехвалковой клети стана радиально-сдвиговой прокатки

Привод можно выбирать: групповым, индивидуальным, а, при необходимости, реверсивным.

В настоящее время представляется целесообразным применение этих агрегатов для выпуска высококачественной трубной заготовки:

  • либо в составе одной-двух клетей (возможно, в сочетании с непрерывной группой клетей продольной прокатки),
  • либо в виде специальных и универсальных станов, процесс прокатки на которых сочетает обжатие и прошивку.

Основные дефекты трубных заготовок (заготовок труб)

По своему происхождению дефекты поверхности трубных заготовок делятся на:

  • сталеплавильные: трещины, волосовины, рванины, неметаллические включения, завороты, плены, образующиеся вследствие неправильного нагрева (перегрев и закаты коксика);
  • прокатные (закаты, «лампасы», брак по форме поперечного сечения заготовки).

Обычно дефекты прокатного происхождения - это 20...30 % от всех дефектов. Таким образом, качество трубной заготовки определяется дефектами слитков или непрерывнолитых заготовок, тщательностью их удаления.

К внутренним дефектам трубных заготовок относятся: усадочная раковина, расслойка, пористость, ликвационный квадрат, подкорковые пузырьки, неметаллические включения, внутренние трещины и завороты корки.


Инженеры всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым трубным заготовкам (заготовкам труб).

Ваши запросы на трубные заготовки просим присылать в технический департамент нашей компании на e-mail: info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86

Центральный сайт компании ENCE GmbH
Наша сервисная компания Интех ГмбХ

Головные Представительства в странах СНГ:
России
Казахстане
Украине
Туркменистане
Узбекистане
Латвии
Литве

Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH