Способ производства ленты из сплава л68, предназначенной для трубосварки
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству лент из сплава Л68. Предложен способ производства предназначенной для трубосварки ленты из сплава Л68. Способ включает плавку и отливку слитка, горячую, а затем холодную прокатку и окончательный отжиг ленты, при этом плавят слиток с содержанием кремния в сплаве не менее 0,1 мас.% с обеспечением величины зерна микроструктуры после окончательного отжига ленты - не более 100 мкм. Технический результат - предотвращение образования трещин в районе сварного шва за счет обеспечения содержания кремния в сплаве не менее 0,1 мас.% и величины зерна микроструктуры после окончательного отжига ленты - не более 100 мкм.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к производству заготовки, предназначенной для последующей непрерывной трубосварки.
Известен способ производства труб, заключающийся в формовке ленточной заготовки в трубу, ее продольной высокочастотной сварке и (при необходимости) волочении до требуемого размера [1]. Однако необходимым условием качества готовых труб является высокое качество сварного шва, в значительной степени определяемое качеством ленточной заготовки, в частности, ее химическим составом и структурой, зависящей также от технологии обработки.
Известна латунь Л68 по ГОСТ 15527-2004, используемая, в частности, для производства сварных труб и содержащая медь в пределах 67-70%, цинк, регламентируемые (в частности, свинца не более 0,03 масс.%) и не регламентируемые примеси с общим объемом последних - не более 0,3 масс.% [2].
Известен способ производства заготовки для трубосварки из латуни Л68, включающий отливку слитка, его горячую прокатку, холодную прокатку, термообработку и резку заготовки [3, 4]. Однако при сварке труб токами высокой частоты (больше 200 кГц) из заготовки, полученной этим способом, вблизи сварного шва часто образуются трещины, приблизительно перпендикулярные к направлению сварного шва. Эти "поперечные трещины" приводят к обрывам труб при последующем волочении, к потере их сплошности, что вызывает значительное снижение выхода годного. Исследования [3, 4] показывают, что качество шва зависит от характеристик предназначенной для трубрсварки ленточной заготовки, в частности, содержания в ней ряда примесей, из которых наиболее "вредным" является свинец. В результате, с целью обеспечения качества шва приходится ограничивать содержание этих примесей, то есть использовать более дорогую чистую шихту [4].
Известны медные сплавы для сварных труб [5, 6], содержащие значительное количество фосфора (0,005-0,070%), который обеспечивает после окончательного отжига мелкий размер зерна. Сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и не имеют склонности к трещинообразованию в зоне сварного шва, однако по составу не соответствуют материалам, используемым обычно для производства конкретных изделий (латуни Л68) и, следовательно, не отвечают требованиям, предъявляемым к многочисленным потребительским свойствам конкретных изделий.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ производства заготовки для трубосварки из латуни Л68, включающий отливку слитка, горячую прокатку, холодную прокатку за 2 передела и окончательный отжиг заготовки [7]. Способ обеспечивает высокое качество сварного шва при большем, чем ранее [4], но все же ограниченном по сравнению с ГОСТ [2] содержании свинца (≤0,02 масс.%), что делает необходимым употребление достаточно дорогой шихты. Необходимость использования при холодной прокатке промежуточного отжига также повышает общую себестоимость трубного производства.
Целью предлагаемого изобретения является устранение поперечных трещин при высокочастотной трубосварке ленты латуни Л68 без ограничений, накладываемых на максимально допустимое содержание ее примесей, и распределение обжатий по переходам холодной прокатки, что обеспечит достижение минимальной себестоимости труб. Предлагаемый способ производства ленты из сплава Л68, предназначенной для трубосварки, включает плавку и отливку слитка, горячую, а затем холодную прокатку за один или несколько переходов и окончательный отжиг.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в предотвращении образования трещин в районе сварного шва независимо от содержания вредных примесей в пределах, допускаемых ГОСТ для латуни Л68, и схемы холодной прокатки. Он достигается тем, что обеспечивают содержание кремния в сплаве не менее 0,1 масс.% и не более значения, которое в сумме с содержанием других, не регламентируемых элементов составляет 0,3 масс.%, а величину зерна микроструктуры после окончательного отжига - не более 100 мкм.
Пример выполнения.
При плавке латуни Л68 в печах ИЛК-1.6 в качестве одного из компонентов шихты использовали гильзы из сплава ЛК75-0,5 или вводили в расплав чистый кремний. Предварительно содержание химических элементов в сплаве контролировали спектральным "экспресс-анализом" литой пробы. Слитки размером 180×600×1500 мм, различающиеся по химическому составу, нагревали с использованием природного газа в проходной методической печи в течение 3,5 часов при температуре, уменьшающейся по зонам печи с 980 до 920°С, в результате чего температура слитка на выходе составляла 800±20°С, и прокатывали на реверсивном 2-валковом стане по схеме: 180-157-125-97-73-53-37-24-15-9-(5,5...7,0) мм со сверткой в рулон. Холодную прокатку осуществляли на 3-клетевом стане Тандем-1000 в 2 прохода до промежуточного размера 3,2 мм, а затем - до конечного размера (1,4...1,6) мм, причем часть партий ленты отжигали в размере 3,2 мм (холодная прокатка в 2 перехода), а часть - нет (1 переход). Отжиги выполняли в печах СГЗ10.56: промежуточный, в размере 3,2 мм, - по режиму 620±10°С, 5 часов, а окончательный, в размере (1,4...1,6) мм, - по режиму 600±10°С, 4 часа. Формовку и высокочастотную сварку труб ⊘27×1,4 мм проводили на трубоэлектросварочном агрегате ТЭСА 15-50 по режиму: скорость 60 м/мин, частота 440 кГц, напряжение и ток на аноде 10 кВ, 16 А. Дальнейшая обработка труб заключалась в волочении до конечного размера и окончательном отжиге в проходной печи.
Непосредственно после сварки производили отбор образцов для исследования микроструктуры, окончательного контроля химического состава спектральным анализом и испытания на сплющивание по ГОСТ 8695-75, которое позволяет обнаружить и идентифицировать трещины. Величина зерна микроструктуры исследуемых образцов колебалась в пределах 25-70 мкм, содержание свинца - в пределах до 0,03 масс.%, а содержание кремния превышало 0,1 масс.%. При этом сумма всех не регламентируемых элементов, включая кремний, составляла 0,2-0,3 масс.%. Испытание на сплющивание не выявило нарушений качества сварного шва независимо от использования промежуточного отжига при холодной прокатке. При последующей обработке (волочении) не было зафиксировано обрывов, а при испытании готовых труб на гидростенде - несплошностей.
Предлагаемый способ термомеханической обработки позволит снизить себестоимость производства и гарантировать качество сварных труб.
Источники информации
1. Рымов В.А., Полухин П.И., Потапов И.Н. Совершенствование производства сварных труб. - М.: Металлургия, 1963. - 313 с.
2. ГОСТ 15527-2004. Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 8 с.
3. Устранение растрескивания латуни при высокочастотной сварке труб / Ю.Ф.Шевакин, Б.Н.Ефремов, Л.Н.Пинус, Ю.К.Дозорцев // Цветные металлы. - 1989. - №12. - С.81-84.
4. Кожин В.Д., Лужбина Л.Ю., Певзнер М.З. Предотвращение трещинообразования при трубосварке на Кировском заводе ОЦМ // Цветные металлы. - 1990. - №12. - С.83-84.
5. Заявка 59-126742, Япония, МКИ С 22 С 9/04. Медный сплав для сварных труб / Каваути Сусуму, Цудзи Масахиро, Ямамото Митиаки, Нисикава Киеаки. - Заявлено 07.01.83, №58-474; опубл. 21.07.84.
6. Заявка 59-126743, Япония, МКИ С 22 С 9/04. Медный сплав для сварных труб / Каваути Сусуму, Цудзи Масахиро, Ямамото Митиаки, Нисикава Киеаки. - Заявлено 07.01.83, №58-475, опубл. 21.07.84.
7. Певзнер М.З. Анализ влияния технологических факторов на образование трещин при сварке латунных труб // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2005. - №2. - С.71-75.
Способ производства предназначенной для трубосварки ленты из сплава Л68, включающий плавку и отливку слитка, горячую, а затем холодную прокатку и окончательный отжиг ленты, отличающийся тем, что плавят слиток с содержанием кремния в сплаве не менее 0,1 мас.% с обеспечением величины зерна микроструктуры после окончательного отжига ленты не более 100 мкм.
