7.2. Маршруты прокатки и расчет технологического процесса изготовления холоднодеформированных труб

Холодной прокаткой на готовый размер получают трубы из углеродистых и высоколегированных сталей; трубы подшипниковые из стали ШХ15, трубы с точным внутренним диаметром и трубы переменного сечения.

Величину подачи применяют в пределах 4–13 мм и в зависимости от размеров трубы, типа станов, двойных ходов клети в минуту и марки стали. Вследствие зависимости подачи от многих факторов в настоящее время принято характеризовать работу станов ХПТ произведением подачи на коэффициент вытяжки m, величина которой определяет длину трубы, прокатываемой за один двойной ход.

Ниже приведены применяемые режимы прокатки труб:

Стали . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	Углеродистые		Легированные
Станы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	ХПТ	ХПТР	ХПТ	ХПТР
, % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	90	83	75	80
 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10 (4,0…5,5)	6,0 (2,5…4,0)	4,0 (3,0…4,0)	5,5 (2,5…3,5)
S, % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	До 70	80	До 62	75
ΔD, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21…35	2…3	21…35	1…3

Основой для составления маршрутов прокатки и технологического процесса изготовления труб служит технологическая карта, составленная на основе расчета калибровки технологического инструмента станов ХПТ или ХПТР, которая позволяет определить тип станов, величины допустимых обжатий и коэффициентов вытяжки, данные о потере металла в процессе изготовления труб и размеры калибров валков станов ХПТ, а также все промежуточные операции, которым подвергаются заготовки в процессе изготовления труб холодной прокаткой. Расчет технологической карты холодной прокатки труб размером D_т × S_т = 20 × 1,0 мм из КС-стали приведен в табл. 7.6. Расчет ведется следующим образом. Графы 1–6 заполняются на основе результатов расчета калибровки технологического инструмента. Промежуточные операции (графа 9) принимаются по перечню технологиче­ских операций; исходя из данных графы 9, заполняется графа 10. Масса одного метра труб (графа 11) принимается по справочным данным. Графы 12 и 13 заполняются по расчетным данным, причем потери по массе принимаются согласно данным.

При первой прокатке потери составляют 5% (ремонт, травление, брак при прокатке), следовательно, масса трубы после первой прокатки 54,75 / (1–0,05) = 52,01 кг. Длина трубы после первой прокатки 52,01 / 3,87 = 13,44 м; это – число метропрокатов на стане ХПТ75

(графа7).

Таблица 7.6. Технологическая карта холодной прокатки трубы размером D_т × S_т = 20,0 × 1,0 мм из КС-стали

Проход, №	Параметры трубы				Коэффици­ент вытяжки	Типоразмер стана	Промежуточные операции	Число получаемых труб, шт.	Масса, кг			Потери массы за каждую прокатку
	dнар, мм	Sтр, мм	F, мм2	Lтр, м					1 м	трубы	всех труб	%	кг
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
0	83	5,75	1384,72	5,0			Ремонт, травление, промывка, омеднение, смазка	1	10,95	54,75	54,75	5,0	2,74
1	57	2,9	492,63	4,48	2,84	ХПТ75	Разрезка, обезжиривание, стабилизирующий отжиг, предварительная, окончательная правка, обрезка концов, травление, промывка, омеднение, смазка	3	3,87	17,34	52,01	4,25	2,21
2	38	1,5	171,92	4,10	2,86	ХПТ55	То же	9	1,35	5,53	49,8	4,25	2,12
3	20	1,0	59,66	5,65	2,88	ХПТ32	Разрезка, обезжиривание, закалка, предварительная, окончательная правка, обрезка концов, шлифование, инспекция и снятие проб, пассерование, стилоскопирование	18	0,469	2,65	47,68	9,0	4,29

Перед задачей во второй стан труба должна быть разрезана на три части 13,44 : 3 = 4,48 м (графа 5), так как стан ХПТ55 может принять заготовку не длиннее 5 м. Аналогично рассчитывают трубу D_т × S_т = 38 × 1,5 мм для прокатки в стане ХПТ55 и трубу размером 20 × 1,0 мм на стане ХПТ32, где потери металла составляют: при травлении 1,5%, стабилизирующем отжиге 0,75%, обрезке конца трубы 1%, при прокатке 1% (всего 4,25%).

Потери металла после окончательной прокатки составляют 9%: при закалке 1%, после пассивирования 0,5%, после обрезки 7%, после шлифования 0,5%. Кроме того, в окончательный брак теряется 1,5% в виде проб. Рассчитывают показатели на 1000 м готовых труб после отделки: расход заготовки (54,75 × 1000) / 89,5 = 611 кг или 611 / 10,95 = 55,8 м; расходный коэффициент металла 54,75 / 41,96 = 1,30; количество метропрокатов по стану ХПТ75 (13,75 × 1000) / 89,5 = 160. Для двух остальных станов количество метропрокатов определяют аналогичным образом.

Технологические карты для станов ХПТР рассчитывают аналогично расчету технологических карт для станов ХПТ с учетом особенностей калибровки роликовых станов и потерь металла в процессе прокатки труб.

В табл. 7.7 приведены примерные маршруты холодной прокатки труб на станах ХПТ на готовый размер труб.

В табл. 7.8 приведены некоторые маршруты изготовления тонкостенных труб D_т × S_т = 10×0,5 мм из углеродистой стали (а) и особотонкостенных труб размером D_т × S_т = 6×0,2 мм. 51,2×0,2 мм; 12×0,5 мм из нержавеющей стали (б).

Маршруты комбинированного способа производства холоднодеформированных труб. Одним из эффективных путей увеличения выпуска и повышения качества холоднодеформированных труб, как показывает мировая практика, является выбор оптимального сочетания холодной прокатки и волочения.

В отечественном трубном производстве преимущественное развитие получила холодная прокатка вне зависимости от вида изготовляемых труб, а способ волочения труб не получил достаточно широкого распространения. На некоторых трубных заводах число станов холодной прокатки превышает число волочильных станов в 5–7 раз.

В мировой практике при производстве холоднодеформированных труб предпочтение отдано процессам волочения. Так, в Австрии фирмой «Vereinigte Edelstahlwerke AG» при экспериментальном сравнении двух способов изготовления труб для атомной энергетики – длиннооправочного волочения и холодной прокатки – установлено, что при первом способе по сравнению со вторым затраты на передел на 20…60% ниже и качество внутренней поверхности труб выше за счет уменьшения (~ на 60%) глубины рисок.

Таблица 7.7. Маршруты прокатки труб

Размер труб, мм	Коэффициент вытяжки	Типоразмер стана	Размер труб, мм	Коэффициент вытяжки	Типоразмер стана
Углеродистые и низколегированные стали
57×5,5 32×2,3	– 4,2	– ХПТ55	89×4,5 60×3,5	– 4,3	– ХПТ75
17×0,95 15×0,5	4,4 2,2	ХПТ32 ХПТР	76×4,5 50×1,5	– 4,4	– ХПТ75
57×4,5 32×1,9 18…20×1,0	– 4,1 4,6	– ХПТ55 ХПТ32	57×4,0 30×1,5	– 4,7	– ХПТ55
68×6,0 38×2,3	– 4,2	– ХПТ55	52…57×3,3 25×1,5	– 4,8	– ХПТ55
18…20×1	4,6	ХПТ32	42…46×4,0 25×1,0	– 5,1	– ХПТ32
Коррозионностойкие стали
88×6,0 48×3,3 32×1,8 17×0,95 15×0,5	– 3,2 3,0 2,2 2,2	– ХПТ75 ХПТ55 ХПТ32 ХПТР	76×5,0 44×2,6 20…25×1,5	– 3,3 3,3	– ХПТ75 ХПТ55
			83×6,0 48×3,5 25×2,0	– 3,0 3,4	– ХПТ75 ХПТ55
89×6,5 57×3,5 38×1,8 18…20×1,0	-- 2,9 2,9 3,5	– ХПТ75 ХПТ55 ХПТ32
			76×5,0 48×2,3 30×1,0	– 3,4 3,6	– ХПТ75 ХПТ55

Таблица 7.8. Маршруты изготовления тонкостенных труб из углеродистой стали (А) и особотонкостенных труб из КС-стали (Б)

А	Труба Dт×Sт = 10,0×0,5 мм		Труба Dт×Sт = 20,0×1,0 мм
№ прохода	Dт×Sт, мм	Деформация	№ прохода	Dт×Sт, мм	Деформация
0	57×4,0	Заготовки	0	57×4,5	Заготовки
1	38×2,4	Прокатка на ХПТ55	1	38×2,4	Прокатка на ХПТ55
2	26×0,8	Прокатка на ХПТ32	2	28×1,2	Прокатка на ХПТ32
3	23×0,65	Волочение на неподвижной оправке	3	24×0,95	Волочение на неподвижной оправке
4	21×0,55	То же	4	20×1,0	Безоправочное волочение
5	19×0,49	Безоправочное волочение
6	15×0,49	То же
7	12×0,5	— “ —
8	10×0,5	— “ —

Продолжение табл. 7.8

Б	Труба Dт×Sт = 6,0×0,2 мм		Труба Dт×Sт = 51,2×0,2 мм		Труба Dт×Sт = 12,0×0,5 мм
№ прохода	Dт×Sт, мм	Деформация	Dт×Sт, мм	Деформация	Dт×Sт, мм	Деформация
0	80×4,0	Заготовки	80×4,0	Заготовки	80×4,0	Заготовки
1	49×2,4	Прокатка на ХПТ55	65×2,4	Прокатка на ХПТ75	49×2,9	Прокатка на ХПТ55
2	15×0,1	То же	57×1,2	Прокатка на ХПТ55	32×1,9	то же
3	18×0,95	Прокатка на ХПТ32	54×0,5	Прокатка на ХПТР30-60	18×1,2	Прокатка на ХПТ32
4	15×0,1	Безоправочное волочение	51,2×0,2	То же	16×0,45	Прокатка на ХПТ15-30
5	12×1,05	То же			14×0,47	Безоправочное волочение
6	10×0,5	Прокатка на ХПТР8-15			12,0×0,5	То же
7	8×0,19	То же
8	7×0,19,5	Безоправочное волочение
9	6,0×0,2	То же

Холодную прокатку в мировой практике используют в сочетании с процессами длиннооправочного и безоправочного волочения в поточной линии для производства труб ответственного назначения, преимущественно особотонкостенных, подшипниковых, из труднодеформируемых металлов и сплавов.

Наряду с обеспечением оптимального использования процессов холодной прокатки и волочения необходимым условием интенсификации производства широко потребляемых холоднодеформированных труб, в частности тонкостенных и тянутых из углеродистых и низколегированных сталей, является уменьшение размеров (диаметра, толщины стенки) и повышение качества горячекатаной и электросварной (со снятым внутренним гратом) заготовки.

В настоящее время отечественная промышленность для холодного передела использует горячекатаную заготовку диаметром 42 мм и более, тогда как в Германии применяют горячекатаную заготовку диаметром до 20 мм с толщиной стенки до 2 мм.

В табл. 7.9 приведены некоторые маршруты изготовления особотонкостенных холоднодеформированных труб из КС-стали комбинированным способом.

Таблица 7.9. Маршруты изготовления особотонкостенных труб комбинированным способом

№ прохода	Заготовка Dз×Sз = 80×4,0, мм				Заготовка Dз×Sз = 84×4,0, мм
	Готовая труба D0×S0 = 6,0×0,2, мм		Готовая труба D0×S0 = 51,2×0,2, мм		Готовая труба D0×S0 = 12×0,5, мм
	Dт×Sт, мм	Способ изготовления	Dт×Sт, мм	Способ изготовления	Dт×Sт, мм	Способ изготовления
1	49×2,4	ХПТ55	65×2,4	ХПТ75	49×2,9	ХПТ55
2	15×0,1	ХПТ55	57×1,2	ХПТ55	32×1,9	ХПТ55
3	18×0,95	ХПТ32	54×0,5	ХПТР30-60	18×1,2	ХПТ32
4	15×0,1	Б.о.	51,2×0,2	ХПТР30-60	16×0,45	ХПТР15-30
5	12×1,05	Б.о.			14×0,47	Б.о.*
6	10×0,5	ХПТР8-15			12×0,5	Б.о.
7	8×0,19	ХПТР8-15
8	7×0,195	Б.о.
9	6,0×0,2	Б.о.

* Безоправочное волочение.

Комбинированный способ изготовления холоднодеформированных труб уменьшает количество проходов, что подтверждается примерами (табл. 7.10). (При комбинированном способе изготовления труб 10×1,0 мм холодной прокаткой число проходов сократилось на два–пять вместо семи при волочении. Холодное волочение труб размером D_т × S_т = 22×2,0 мм осуществляется за четыре прохода, а изготовление этих труб комбинированным способом – за два).

Таблица 7.10. Маршруты изготовления труб волочением и комбинированным способом

№ прохода	Размер труб Dт×Sт, мм при способе обработки
	волочением*		комбинированным		волочением		комбинированным
0	57×3,5 заготовка		57×4,0 заготовка		57×3,5 заготовка		57×3,5 мм заготовка
1	50×1,95	В.п.о.	38×2,3	ХПТ55	46×2,8	В.к.о.	32×1,9	ХПТ 55
2	41×1,5	В.к.о.	22×0,85	ХПТ32	36×2,35	В.к.о.	22×2,0	Б.о.
3	33×1,15	В.к.о.	16×0,90	Б.о.	30×1,85	В.к.о.
4	28×0,85	В.к.о.	12×0,95	Б.о.	22×2,0	Б.о.
5	19×0,92	Б.о.	10×1,0	Б.о.
6	13,5×0,97	Б.о.
7	10×1,0	Б.о.

* В.п.о. – на подвижной оправке; в.к.о. – на короткой оправке; б.о. – без оправки.