Способ изготовления холоднодеформированных труб

(191 51) 21 В 21/00 21 В 2300 1 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ С Р 43 ехиический инсПервоуральский) ная прок еталлургия ЕНИЯ ХОЛОДНОосится к обраием и может ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение отнботке металлов павле бь 1 ть использовано при изготовлении холоднодеформированных труб из ферритно-аустенитной стали, Целью изобретения является повышение .выхода годного и стабилизация прочностных свойств партии труб из ферритноаустенитной стали, Заготовку из фер ритно-аустенитной стали прокатываютФв несколько проходов на стане холодной прокатки труб, Причем в последнем проходе отношение коэфФициента вы.тяжки по стенке трубы к коэффициенту вытяжки по диаметру равно 1,5- 2,5. Последующее волочение трубы ведут в нечетное число проходов.2 ил., 4 табл.Изобретение относится к обработкеметаллов давлением и модет быть .использовано при изготовлении холоднодеформированных труб из ферритно 5аустенитных марок стали (типаХ 21 Н 5 Т), имеющих нестабильный фазовый состав в условиях обработки.Цель изобретения - повышениевыхода годного и стабилизация прочностных свойств партии труб из ферритно-аустенитной стали,На фиг, 1 и 2 приведены графики,поясняющие предлагаемый способ,Сущность изобретения состоит в1регламентировании режимов деформации, при которых возникает эффектразупрочнения металла готовых труб.Стали типа Х 21 Н 5 Т относится кклассу ферритно-аустенитных сталейи содержат несколько фазовых составляющих (аустенит, феррит, мартенсити др.).Пластическая деформация существенно изменяет соотношение фази свойства изготавливаемых изделий, 25Термическая обработка не восстанавливает исходные соотношения Фаз исвойства металла. На практике этоприводит к нестабильности пределапрочности, Эффект разупрочнения свя- Э 0зан с выравниванием содержания ферритной и аустенитной фаэ в металле,Режимы деформации, при которых воз-.никает эффект разупрочнения, выявлены экспериментально. Установлено,что Ь ,после безоправочного волочения зависит, главным образом, отпредела прочности труб перед этимпроходом б401088 29 МоЗЬ где р - коэффициент вытяжки в данномпроходе безоправочного воло-.чения.,Из формулы (1) и фиг. 1 видно, что чем больше исходный предел прочноститем меньшую прочность будет иметь о фметалл после волочения, и наоборот, 50Влияние коэффициента вытяжки р на уровень прочности проявляется незна. чительно, Например, если металл имел предел прочности Г-,= 1000 ИПа, то после одного прохода волочения ( 155 - 1,2) и термообработки Ь = 896 МПа (линия а, Ь, с, фиг, 1). После второго прохода волочения с таким же коэффициентом вытяжки= 1,2 и термообработки предел прочности 1Г1007. МПа (линия й е й, фиг. 1)и т,д,Таким образом в каждом последующем нечетном проходе получаетсязначение предела прочности 6,896 МПа, в каждом четном йг )1000 МПа (фиг. 2). Поэтому получение готовых труб с пределом прочности 700 МПа6950 МПа можно осуществлять по двум вариантам:прокатка на стане ХПТ труб с пределом прочности 6950 МПа (с учетом естественного разбора свойств целесообразно иметь А,1000 МПа) плюс безоправочное волочение в нечетное число проходов;прокатка на стане ХПТ труб с пределом прочности 6950 МПа (с учетом естественного разброса свойств целесообразно иметь ,900 ИПа) плюс беэоправочное волочение в четное число проходов.Оба варианта обеспечивают получение труб с прочностными характеристиками 700 МПаЙ950 1 Па, Однако, как показали исследования, при всех режимах прокатки на стане ХПТ всегда предел прочности труб д900 МПа, т.е, второй вариантна практике трудно осуществим. Поэтому в предлагаемом изобретении ис,пользуется первый вариант реализацииэффекта разупрочнения стали,Эксперименты показали, что прочность труб после прокатки на стане ХПТзависит, главным образом, от отношениякоэффициента вытяжки по стенке и к ко 5эффициенту вытяжки по диаметру трубыР 5С увеличением отношениявозрас 3(Аэтает прочность изготавливаемых труб, Например, в последнем проходе прокатки приМзотношении - = 1,5 получаются трубы сРвпределом прочности Б =1000 МПа, аРБпри отношении - = 2,92 предел проч(4 дности 61120 ИПа. Однако дефор 1Рмацйя труб при отношении -2,5Рвприводит к массовому растрескиванию,концов трубы вследствие большой неравномерности деформации, Поэтомудля получения труб по первому варианту рекомендуется в последнем проходе прокатки отношение 1 5 4 - 62 5Р 5У р У 9гарантирующее получение труб с 6,) 1000 МПа. Последующее безоправочноеволочение в нечетное число проходовреализует экспериментально обнаруженный эффект разупрочнения стали иполучение труб с заданными прочностными свойствами 700 МПа6 (950 МПа.10Во всех четных проходах безоправочного волочения наблюдается упрочнениес увеличением 1свыше 1000 МПа(фиг. 2),Способ осуществляют следующим15образом.Согласно действующим калибровкамстанов ХПТ задают маршрут обжатий,причем в последующем проходе устанавливают отношение вытяжек по стен"5ке и диаметру - = 1 5-2 5 а воЭ- Фввсех остальных проходах принимаютР1. Рассчитывают суммарную вытяж 14 26ку и из условия деформации без разрушения находят среднее значение вытяжки за один проход безоправочноговолочения. По этим значениям определяют число проходов безоправочного волочения, которое затем округляютв большую сторону до нечетного числа,Для определения связи прочностных свойств ферритно-аустенитнойстали с режимами деформации проведены,в промышленных условиях две серии35экспериментов.В первой серии экспериментовустановлены закономерности измененияпроЧности при безоправочном волочении 4 Отрубиз стали марки 12 Х 21 Н 5 Т. Всетрубы, предназначенные для волочения, изготовлены из стали однойплавки путем 2-кратной прокатки настанах ХПТ, Последний проход на стане ХПТ осуществлялся с различныиирежимами деформации, чтобы получитьтрубы для волочения с различнойисходной прочностью,Волочение осуществляли на цепномволочильном стане через волоки суглом конусности 12 на мыльнойсмазке. Перед и после деформациивсе трубы отжигались по режиму: темнература нагрева 1050 С, время вьюдержки 5 мин, охлаждение на воздухе., состоянии отбирали образцы на разрывдля определения предела прочности,14388684Результаты испытаний приведеныв табл. 1 и на фиг. 1.Опытные данные с достаточной степенью точности описываются зависимостью (1). Как следует из приведен- .ных данных, можно получать трубыпосле волочения, удовлетворяющиеверхнему ограничению по пределупрочности бр950 МПа, только втом случае, если перед последнимпроходом деформации предел прочноститруб 6 о950 МПа. Причем изменениекоэффициента вытяжки р при волочении,оказывает (по сравненин с исходнымпределом прочности 6 ) весьма незначительное влияние на прочностныесвойства 6 готовых труб. Как следует из фиг, 1 и 2, при последующемволочении труб с исходной прочностьюЙо950 МПа во всех нечетных проходах будет наблюдаться разупрочнение и 4950 МПа, а во всех четныхпроходах - упрочнение и 6950 ИПа,Во второй серии промышленныхэкспериментов исследовано влияниеразличных режимов прокатки на станеХПТ на предел прочности труб, Цельисследований - установить режимыдеформации в последнем проходе прокатки на стане ХПТ, обеспечивающиедостижение максимально допустимогопо условиям деформации без разрушеният.предела прочности 6, , Для этого впромышленном эксперименте Йарьировали коэффициенты вытяжки по стенкеи по диаметрутрубы, Послепрокатки и термообработки (рЕжииытермообработки: температура нагревао1050 С, время выдержки 5 мин - оставались неизменными) от каждой трубы отбирались образцы для определения предела прочности, Толщину стенки трубы до и после прокатки измерялимикрометром в восьми точках по периметру трубы, а для расчета использовали усредненные данные.Основные параметры процесса прокатки на стане ХПТ труб с исходнымиразмерами 45 х 4, мм представлены втабл. 2, (Диаметр и толщина стенкитрубы до и после прокатки обозначенысоответственно По, Бо и Л 8,).Как следует из табл2, при проР 5катке с отношением(1,5 (опытыМр6 и 7) уровень прочности практичес.ки не зависит от режима деформациии достигает критического значения5 14 6 о = 940 МПа, что не гарантирует стабильного получения готовых труб после волочения с 6950 МПа фиг. 1), При прокатке на стане ХПТР 5с отношением - 71,5 после отжигаРрпредел прочности1000 МПа (опыты 1-5), что обеспечивает получение труб после волочения в нечетное число проходов, удовлетворяющих ограничению по прочностным свойствам 700 МПа6, 950 МПа. Из табл. 2 следует, что максимальное значение- 1120 МПа получается при отноше 1 знии= 2,9. Однако прокатка с таадким обжатием сопровождается растрескиванием концов труб вследствие большой неравномерности деформации. Поэтому н качестве верхней границы знаРэчений принято2,5. Согласно опытРрным данным табл. 2 диапазон рекомен дуемых режимов деформации на стане ХПТ, обеспечивающий эффект разупрочнения стали при последующем волочении в нечетное число проходов, составляет: 1 5 ( (25.МП р и м е Р. Требуется изготовитьтрубы с размерами 10 х 1,5 мм из заготовки 83 х 8 мм. Существующая технология (известный способ) включает трипрокатки на стане ХПТ и четыре волоченияМаршрут изготовления трубпредставлен в табл. 3. Последнийпроход на стане ХПТ осуществляетсядпри отношении - = 1,09. Число прохо"Аьдов волоченпя выбрано четным, Такиережимы деформации позволяют получить среднее значение предела прочности готовых труб 6 = 937 МПа,что с учетом естественного разбросамеханических свойств обуславливаетвысокий уровень брака, Выход годногопри изготовлении труб по известномУспособу составляет 632,38868 6По технологии, разработанной всоответствии с предлагаемым способом,вначале осуществляют две прокатки настане ХПТ, а затем пять проходов волочения. Маршрут изготовления трубпо предлагаемому способу представлен в табл, 3, Последний проход настане ХПТ осуществляется при отноше 10 знии - = 1,57, а число проходов волоц .Э Учения выбрано нечетным. Согласноопытным данным в табл. 4 по предлагаемому способу среднее значение15 предела прочности готовых труб6 = 879 МПа, что позволяет существенно повысить выход годного до987, Таким образом, в рассмотренномгпримере при изготовлении труб 83 х20 х 8 мм - 10 х 1,5 мм разработанныережимы позволяют повысить выход годного на 353 по сравнению с известтным способом.Технико-экономическим преимуществом предлагаемого способа являетсяэкономия металла в результате повышения выхода годного при изготовлении труб из сталей ферритно-аустенитного класса типа Х 21 Н 5 Т, чтоЗ 0 достигается путем рационального выбора режимов деформации, обеспечивающихполучение готовых труб со стабильными прочностншми свойствами(700 МПА6 г950 МПа),35Формула изобретения Способ изготовления холоднодеформированных труб, включающий много проходную холодную прокатку с отношением в последнем проходе коэффициента вытяжки по стенке трубы к коэффициенту вытяжки по диаметру не более 2,5 и последующее безоправоч ное волочение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениявыхода годного и стабилизации прочностных свойств партии труб из фер. ритно-аустенитной стали, беэопра вочное волочение ведут в нечетноечисло проходов.1438868 10 Таблица 3 Известный способ Предлагаемый способ Номер Наименование Пц х 8;,; йх В, Номер Наименование Р х Яопера- процесса мм мм опера процесса ммции ции 1 х 8,83 х 8 45 х 4,5 45 х 4,5 22 х 1,4 22 х 1,4 18 х 1,42 18 х 1,42 16 х 1,44 16 х 1,44 14 х 146 83 х 8 57 х 5,1 1 57 х 5,1 38 х 2,9 2 ХПТ ХПТ 38 х 2,9 20 х 1,4 3 Волочение 20 х 1,4 16 х 1,42 4 Волочение 16 х 1,42 14 х 1,45 . 5 14 х 1,45 12 х 1,48 6 12 х 1,48 10 х 150 7 14 х 1,46 12 х 1,4812 х 1,48 10 х 1,50 Таблица 4 Количест- Количест- М/. 4 рво: прохо- во опера- в последдов на ций воло- нем проХПТ ченМя ходе Выход годного, Х Общее количество операций деформации Наименованиемаршрута По известномуспособу 1,09 63 937 По предлагаемому способу 7 1,57 897 981438868 Д,-, МРй 100 4;юа 7 амида Составитель А. ТолмТехред А.Кравчук Корректор Л. Пилипен В, Петраш ед 6/12ВНИИПИ 4 Т но Зак ос по делам Мос.кв/ОИ ЮО ЮЮО рствезобреЖфЙлоюами Подпного комитета ССений и открытийРаущская наб., д