Однако для труб ответственного назначения (паропроводные и коллекторные установок высокого давления) слитки не используют, так как крупнокристаллическое строение, макропористость и остатки усадочной рыхлости в них не позволяют получить поверхность трубы высокого качества. В этом случае применяют кованую заготовку с высверленной сердцевиной и наружной поверхностью, подвергнутой обдирке.
Слитки используют круглого, многогранного или квадратного сечений. Слитки квадратного сечения могут использоваться только в том случае, когда прошивку ведут на гидравлических прессах.
Качество исходного металла во многом предопределяет качество готовых труб, так как пороки, имеющиеся на слитках или заготовках, как правило, сохраняются и на готовых трубах. Являясь концентраторами напряжений, наружные пороки могут привести к образованию трещин, разрыврв и плен на трубах. Дефекты на поверхности исходного металла должны быть удалены путем ремонта.
Заготовки из малопластичных сталей (жаростойких) подвергают обязательной сплошной обточке или шлифовке. Кроме того, обточенную заготовку применяют при изготовлении труб ответственного назначения.
На качество готовых труб значительное влияние оказывает микроструктура и чистота металла, степень укова. Большое скопление неметаллических включений или пористость металла приводят к нарушению сплошности, что проявляется чаще всего в виде разрывов, трещин и плен на внутренней поверхности труб, а иногда в виде расслоений. Это прежде всего относится к малопластичным сталям. Поэтому во многих случаях структуру металла регламентируют, не допуская повышенной пористости и большого количества неметаллических включений.
Для труб весьма ответственного назначения применяют заготовку, полученную электрошлаковым переплавом, при котором загрязнений неметаллическими включениями возникает очень мало. Это позволяет изготовлять трубы с хорошей внутренней поверхностью.
Катаный металл поступает в трубопрокатный цех в виде штанг длиной от 4 до 7 м, а иногда и более. Эти штанги должны быть раскроены на короткие заготовки, длина которых определяется размерами готовой трубы.
Раскрой штанг может производиться в их холодном состоянии или после их нагрева. Чаще всего раскрой ведут в холодном состоянии. В этом случае полученные заготовки разной длины сортируют таким образом, чтобы на прокатку поступал металл с небольшими отклонениями по длине (в пределах 50—100 мм). Если при раскрое получатся заготовки чрезмерно короткие для прокатки трубы, данного размера, то их используют для производства более тонкостенных труб.
При раскрое нагретого металла нет возможности произвести сортировку заготовок по длине, так как они сразу же должны поступать на прокатку.
В связи с трудностями безостаточного деления штанг в нагретом состоянии часто используют штанги, длина которых кратна максимальной длине заготовки. Несмотря на повышенную стоимость таких штанг применение их частично оправдывается повышением производительности трубопрокатной установки. Использование штанг большой длины облегчает применение безостаточного деления, и в дальнейшем способ раскроя с применением длинных штанг должен получить широкое распространение.
Раскрой заготовки может производиться ломкой штанг на гидравлических прессах в холодном состоянии и разрезкой металла на пресс-ножницах или пилами в холодном или горячем состояниях.
Нагрев заготовки. Правильный выбор режима нагрева металла в значительной мере определяет качество готовых труб и в то же время обеспечивает работу всего оборудования при наименьших нагрузках и с меньшим расходом энергии.
Продолжительность нагрева заготовки (слитка) определяется физико-механическими свойствами нагреваемого металла и условиями теплопередачи, зависящими от свойств этого металла, конструкции печи и расположения заготовки в рабочем пространстве печи.
Допускаемая скорость нагрева металла ограничивается напряжениями, возникающими в нем вследствие получающегося температурного перепада по сечению нагреваемого слитка или заготовки. Для легированной и высоколегированной сталей эти напряжения обычно опасны в первый период нагрева — до 500— 550 °С. Для заготовки из низкоуглеродистой стали этот температурный интервал не опасен. Исследованиями последних лет доказано, что форсированный нагрев металла путем создания максимального температурного перепада между рабочим пространством печи и самим металлом не только возможен, но и весьма целесообразен: отмечается экономия топлива, уменьшается потеря металла в окалину. Вместе с тем установлено, что качество поверхности труб от этого не ухудшается. Однако раньше предпочитали длительный нагрев, полагая что при этом должны уменьшаться поверхностные дефекты из-за повышенного окалинообра-зования. Сейчас доказано, что чрезмерно длительный нагрев может привести даже к ухудшению качества наружной и внутренней поверхности труб вследствие изменения скоростных условий при прошивке на стане поперечно-винтовой прокатки.
Для уменьшения усилий деформации температуру нагрева всегда желательно иметь наиболее высокой. Однако чрезмерно высокая температура нагрева может привести к сильному росту зерна (перегреву), снижающему пластичность стали, или даже к оплавлению и окислению границ зерен (пережогу) и полной потере пластических свойств стали.
Равномерность нагрева слитков и заготовок по сечению и длине является важным требованием, соблюдение которого в значительной мере определяется конструкцией печи. В этом отношении бесспорные преимущества имеют современные кольцевые печи с вращающимся подом. В этих печах заготовки укладывают так, что между ними имеется просвет, а всесторонний нагрев обеспечивает равномерность температуры металла по сечению. Хорошая герметизация печи способствует равномерности нагрева по длине заготовок.
В методических печах, еще широко распространенных в трубных цехах, равномерность нагрева металла по сечению зависит от правильной и своевременной кантовки заготовок. В таких печах заготовки укладывают плотно. В связи с этим для равномерного нагрева необходима кантовка заготовок на 180°. Кантовку производят вручную, лишь слитки большого сечения кантуют с помощью машин. Кантовку ведут через боковые окна печи, в которые может засасываться холодный воздух, что приводит к охлаждению концов заготовок или слитков, расположенных у стенки печи. Только тщательное регулирование температуры по ширине печи позволяет добиваться относительно небольшой неравномерности нагрева металла.
Кольцевые нагревательные печи имеют следующие преимущества перед методическими: облегчается обслуживание (отпадает тяжелый физический труд при кантовке), лучше обеспечивается равномерный нагрев; уменьшаются потери металла в окалину.
Вместе с процессом поверхностного окисления стали при высокой температуре происходит обезуглероживание. Глубина обезуглероженного слоя в готовой трубе вследствие большой деформации заготрвки обычно невелика, однако во многих случаях обезуглероживание вообще недопустимо. Уменьшения обезуглероживания можно добиться теми же путями, что и снижения окалинообразования, но наиболее надежным способом является нагрев в нейтральной среде.
При горячей прокатке в некоторых случаях применяют промежуточный подогрев раскатов на разных стадиях передела (перед калибровкой, редуцированием, прессованием и др.).
|
