RU2068324C1

RU2068324C1 - Bimetal strip, for instance for welded pipes, and bimetal strip manufacture method

Info

Publication number: RU2068324C1
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Липухин; Л.И. Данилов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Северсталь"
Priority date: 1991-11-18
Filing date: 1991-11-18
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: electroslag fusing, in particular, bar and sheet rolled product manufacture. SUBSTANCE: bimetal strip has main and protective layers with variable cross section thickness. Thickness of main layer skelp edge exceeds thickness of protective layers adjacent to middle portion of strip by 2-4 times and makes 0.15-0.45 of total skelp thickness. Such strip is produced by cutting bimetal sheet manufactured by rolling preliminarily prepared fused billet. Low-carbon steel billet has periodic section with tapered portions formed as longitudinal channels positioned in spaced relation on slab surface, with space being equal to width of ready strip. Method involves applying protective layer of irregular thickness, with thickness difference being equal to depth of longitudinal channels; rolling and winding to obtain roll; cutting along maximum thickness areas of protective layer extending along channel centers. EFFECT: increased efficiency, wider operational capabilities and enhanced reliability in operation. 3 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области производства биметаллов и изготовления сварных труб и может быть использовано в металлургии для получения листового и полосового проката, например, штрипса для изготовления биметаллических сварных труб. The invention relates to the field of production of bimetals and the manufacture of welded pipes and can be used in metallurgy to obtain sheet and strip products, for example, a strip for the manufacture of bimetallic welded pipes.

Известна биметаллическая полоса, изготовленная способом электрошлаковой наплавки. Способ получения биметаллической полосы заключается в том, что на исходную заготовку из рядовой малоуглеродистой стали на установке для электрошлаковой наплавки осуществляют наплавку с двух сторон коррозионностойкой стали, подаваемой в зону наплавки в качестве плавящихся электродов. Known bimetallic strip made by the method of electroslag surfacing. A method for producing a bimetallic strip consists in the fact that on the initial billet from ordinary mild steel at the installation for electroslag surfacing, surfacing is performed on both sides of the corrosion-resistant steel supplied to the surfacing zone as melting electrodes.

Перед наплавкой плакирующего металла производится подготовка поверхности заготовки: зачистка и одновременное придание определенной формы ее поперечному сечению, для компенсации термических деформаций и уменьшения интенсивности поперечного течения металла основного слоя во время прокатки. Готовую трехслойную заготовку нагревают, прокатывают и получают лист, имеющий равномерный, высококачественный плакирующий слой по всей длине полосы, готовый прокат сматывают в рулоны. Before cladding metal surfacing, the surface of the workpiece is prepared: stripping and simultaneous shaping of its cross section to compensate for thermal deformations and reduce the intensity of the cross flow of the metal of the base layer during rolling. The finished three-layer billet is heated, rolled and a sheet is obtained having a uniform, high-quality cladding layer along the entire length of the strip, the finished rolled products are wound into rolls.

Недостатком полосы, полученной способом, описанным выше, является то, что после обработки кромок происходит значительное оголение основного слоя из рядовой стали, что имеет неблагоприятные последствия в процессе дальнейшего хранения и использования полосы, например, для производства сварных труб. В процессе сварки трубы на внутренней и наружной поверхностях сварного шва образуется грат, который по технологии производства сварных труб необходимо удалить. Зачистка шва ведет к оголению основного слоя ввиду того, что защитные слои снимаются вместе с гратом из-за своей небольшой толщины. В результате чего снижается качество сварного шва, возможна коррозия основного металла в месте стыковки, быстрый выход из строя готового изделия. Увеличение же толщины защитных слоев по всей поверхности полосы ведет к перерасходу коррозионностойкого металла, повышению себестоимости полосы (авт. св. N 1447612, кл. В 23 К 25/00, опубл. 30.12.88). The disadvantage of the strip obtained by the method described above is that after processing the edges there is a significant exposure of the main layer of ordinary steel, which has adverse effects in the process of further storage and use of the strip, for example, for the production of welded pipes. In the process of pipe welding on the inner and outer surfaces of the weld bead is formed, which according to the technology of production of welded pipes must be removed. Stripping the seam leads to exposure of the base layer due to the fact that the protective layers are removed with the burr due to its small thickness. As a result, the quality of the weld is reduced, corrosion of the base metal at the joining point, and quick failure of the finished product are possible. An increase in the thickness of the protective layers over the entire surface of the strip leads to an overuse of corrosion-resistant metal, an increase in the cost of the strip (ed. St. N 1447612, class B 23 K 25/00, publ. 30.12.88).

Известен способ получения биметаллической полосы посредством прокатки биметаллической заготовки с периодическим сечением плакирующего слоя, заключающийся в том, что дополнительные заготовки плакирующего материала размещаются между заготовками основного плакирующего слоя, высота каждой из которых равна толщине дополнительной заготовки плакирующего слоя и глубине пазов, выполненных на поверхности основного материала и в которых размещены заготовки основного плакирующего слоя. A known method for producing a bimetallic strip by rolling a bimetallic billet with a periodic section of the cladding layer, which consists in the fact that additional blanks of the cladding material are placed between the blanks of the main cladding layer, the height of each of which is equal to the thickness of the additional blank of the cladding layer and the depth of the grooves made on the surface of the base material and in which the blanks of the main cladding layer are placed.

Недостатком известного способа является трудоемкость подготовки заготовок и большой расход металла как основного, так и плакирующего слоев. Кроме того, при данном способе невозможно нанесение плакирующего слоя на обратную сторону заготовки (авт. св. N 697293, кл. В 23 К 20/00, опуб. 15.11.79). The disadvantage of this method is the complexity of preparing the workpieces and the high consumption of metal of both the main and clad layers. In addition, with this method, it is not possible to apply a clad layer to the back of the workpiece (ed. St. N 697293, class B 23 K 20/00, publ. 15.11.79).

Известна биметаллическая полоса для сварных биметаллических труб, изготовленная из лент из основного и плакирующего металлов, предварительно зачищенных до металлического блеска и наложенных одна на другую с последующей совместной формовкой этих двух лент с заранее подготовленными кромками в трубную заготовку. Помимо того, что производится предварительная обработка кромок полосы основного материала, после которой кромка имеет ступенчатую форму, ширина плакирующей ленты должна быть меньше ширины ленты из основного материала. После формовки на наружном слое трубы образуется внутренний продольный паз, который в процессе деформации заполняется плакирующим металлом. Known bimetallic strip for welded bimetallic pipes made of tapes from the base and clad metals, previously stripped to a metallic sheen and superimposed one on the other with subsequent joint molding of these two tapes with pre-prepared edges in the tube billet. In addition to the preliminary processing of the edges of the strip of the base material, after which the edge has a stepped shape, the width of the cladding tape should be less than the width of the tape of the base material. After molding, an inner longitudinal groove is formed on the outer layer of the pipe, which is filled with clad metal during deformation.

Рассматривая вышеизложенный способ изготовления биметаллической полосы для сварных труб, надо отметить, во-первых, трудоемкость процесса подготовки заготовки, во-вторых, многоэтапность в достижении конечного результата, в-третьих, функциональное назначение защитного слоя, т.е. плакирующий слой имеет только защитные характеристики: коррозионностойкость, стойкость к агрессивным средам и т.п. Так же при расчетах допустимых нагрузок для данных труб во внимание принимается диаметр соответствующий основному слою, т.к. по своей надежности такая труба будет значительно уступать трубам, изготовленным из гомогенных материалов (авт. св. N 388865, кл. В 23 К 20/00, опуб. 05.07.73). Considering the above method of manufacturing a bimetallic strip for welded pipes, it should be noted, firstly, the complexity of the preparation process, secondly, the multi-stage process in achieving the final result, thirdly, the functional purpose of the protective layer, i.e. the cladding layer has only protective characteristics: corrosion resistance, resistance to aggressive environments, etc. Also, when calculating the permissible loads for these pipes, the diameter corresponding to the main layer is taken into account, since in terms of reliability, such a pipe will be significantly inferior to pipes made of homogeneous materials (ed. St. N 388865, class B 23 K 20/00, publ. 05.07.73).

Сущность изобретения заключается в том, что биметаллическая полоса для сварных труб, при одинаковой общей толщине поперечного сечения как посередине полосы, так и в районе кромок, имеет различную толщину защитных слоев, которая по кромке полосы в 2-4 раза больше, чем толщины защитных слоев посередине полосы, и составляет 0,15-0,45 ее общей толщины. Кроме того, для изготовления более узких биметаллических полос с сохранением принципа распределения защитного покрытия коррозионностойкую сталь наносят на предварительно подготовленную заготовку из малоуглеродистой стали с периодическим сечением в виде продольных канавок, выполненных на поверхности заготовки из малоуглеродистой стали с двух сторон симметрично относительно плоскости, проходящей через центр заготовки параллельно ее поверхности, и расстояние между канавками соответствует ширине готовой полосы с учетом уширения при прокатке, порезку же на полосы биметаллической заготовки после прокатки и смотки в рулон производят по центру канавок, т.е. в районе максимальной толщины защитного покрытия. The essence of the invention lies in the fact that the bimetallic strip for welded pipes, with the same total thickness of the cross section both in the middle of the strip and in the region of the edges, has a different thickness of the protective layers, which along the edge of the strip is 2-4 times greater than the thickness of the protective layers in the middle of the strip, and is 0.15-0.45 of its total thickness. In addition, for the manufacture of narrower bimetallic strips, while maintaining the principle of the distribution of the protective coating, corrosion-resistant steel is applied to a pre-prepared billet of mild steel with a periodic section in the form of longitudinal grooves made on the surface of the billet of mild steel on two sides symmetrically with respect to the plane passing through the center the workpiece parallel to its surface, and the distance between the grooves corresponds to the width of the finished strip taking into account broadening at rolling, cutting into strips of bimetallic billets after rolling and winding into a roll is carried out in the center of the grooves, i.e. in the region of the maximum thickness of the protective coating.

Дополнительной проверкой научно-технической информации не выявлено источников, аналогичных предложенному устройству и способу по совокупности признаков, приводимых к достижению технического результата, и позволяет сделать вывод, что изобретение является новым, так как оно не известно из уровня техники. An additional check of scientific and technical information did not reveal sources similar to the proposed device and method according to the totality of the features leading to the achievement of a technical result, and allows us to conclude that the invention is new, since it is not known from the prior art.

На фиг. 1 изображена биметаллическая полоса для изготовления сварной трубы; на фиг.2 биметаллическая полоса, предназначенная для порезки на узкие заготовки; на фиг.3 биметаллическая сварная труба, изготовленная из биметаллической полосы, после сварки; на фиг.4 то же, с зачищенным гратом. In FIG. 1 shows a bimetallic strip for the manufacture of a welded pipe; figure 2 bimetallic strip intended for cutting into narrow workpieces; figure 3 bimetallic welded pipe made of a bimetallic strip, after welding; figure 4 is the same, with stripped burr.

Биметаллическая полоса (фиг.1) для изготовления сварных труб (фиг.3) состоит из основного малоуглеродистого слоя 1 и нанесенных с двух сторон защитных слоев 2 из коррозионностойкой стали. На крайних участках полосы 3 защитный слой имеет толщину в 2-4 раза больше толщины защитного слоя посередине 4 полосы. The bimetallic strip (Fig. 1) for the manufacture of welded pipes (Fig. 3) consists of a main low-carbon layer 1 and protective layers 2 made of corrosion-resistant steel deposited on both sides. In the extreme sections of strip 3, the protective layer has a thickness 2-4 times greater than the thickness of the protective layer in the middle of the 4 strip.

Трехслойный лист (фиг. 2), подготовленный для порезки на узкие полосы, представляет собой полосу, полученную прокаткой трехслойной заготовки. Основной слой 1 из малоуглеродистой стали имеет периодическое сечение с чередованием тонких 4 и толстых 5 участков, на него с двух сторон нанесен плакирующий коррозионностойкий слой 2 с сохранением общей толщины δ_п полосы в поперечном сечении. Порезку прокатаной трехслойной полосы на узкие заготовки производят по центру участков 4, толщина δ_oc основного слоя которых меньше толщины δ_пс плакирующих слоев в 2-4 раза.A three-layer sheet (Fig. 2), prepared for cutting into narrow strips, is a strip obtained by rolling a three-layer workpiece. The base layer 1 of mild steel has a periodic cross-section with alternating thin 4 and thick 5 sections, a cladding corrosion-resistant layer 2 is deposited on both sides, while maintaining the total thickness δ _{p of the} strip in the cross section. Cutting a rolled three-layer strip into narrow billets is performed in the center of sections 4, the thickness δ _{oc of the} main layer of which is 2-4 times less than the thickness δ _{ps of the} cladding layers.

Трехслойную трубу (фиг. 3) формуют из биметаллической полосы (фиг.1). Сформированные кромки биметаллической полосы соединяют встык, и полученную трубу подвергают безоправочному волочению. При этом наружный d₁ и внутренний d₂ диаметры трубы уменьшаются, кромки плакирующих слоев образуют на поверхности труба грат 6, который при последующей обработке удаляют (фиг.4). Тонкий защитный слой посередине полосы позволяет снизить расход коррозионностойкой стали и тем самым уменьшить себестоимость штрипса, а увеличение толщины защитного покрытия по краю полосы в 2-4 раза позволит повысить качество и коррозионностойкость кромки полосы, а также качество сварного шва при последующем изготовлении из этой полосы трубы.A three-layer pipe (Fig. 3) is formed from a bimetallic strip (Fig. 1). The formed edges of the bimetallic strip are joined end-to-end, and the resulting pipe is subjected to a safe drawing. In this case, the outer d ₁ and inner d ₂ pipe diameters are reduced, the edges of the cladding layers form on the surface of the pipe burrs 6, which are removed during subsequent processing (figure 4). A thin protective layer in the middle of the strip can reduce the consumption of corrosion-resistant steel and thereby reduce the cost of the strip, and an increase in the thickness of the protective coating at the edge of the strip by 2-4 times will improve the quality and corrosion resistance of the strip edge, as well as the quality of the weld in the subsequent manufacture of pipes from this strip .

Трехслойная труба, изготовленная из полосы, предложенной в данном техническом решении, отличается высокой степенью надежности и может быть подвержена всем нагрузкам, как труба, выполненная из гомогенного материала. Экспериментально проверено, что подобные трубы можно использовать только в агрессивных средах, не только как подводящие или отводящие коммуникации, но и как несущую конструкцию, гнуть, варить, т.е. подвергать механическому воздействию, предусмотренному техпроцессом. A three-layer pipe made of the strip proposed in this technical solution has a high degree of reliability and can be subjected to all loads, like a pipe made of a homogeneous material. It has been experimentally verified that such pipes can only be used in aggressive environments, not only as supply or exhaust communications, but also as a supporting structure, bend, cook, i.e. subject to mechanical stress provided by the process.

Трубы, выполненные из полосы, изготовленной в соответствии с предложенным техническим решением, имеют высокие прочностные характеристики. Особое внимание необходимо обратить на сварной шов, который получается при сварке встык боковых кромок полосы. Шов имеет утолщенный защитный слой, однородный по химическому составу, а т.к. отсутствует перемешивание материала слоев, защитные свойства шва аналогичны защитным свойствам плакирующего материала и прочностные характеристики сохраняются. Грат, образующийся на наружной и внутренней поверхностях трубы, состоит из коррозионностойкой стали и при зачистке грата поверхность шва (фиг.4) остается коррозионностойкой. Экспериментально получена зависимость качества сварного шва от отношения толщины защитного слоя к толщине полосы (таблица). Pipes made of strip made in accordance with the proposed technical solution have high strength characteristics. Particular attention must be paid to the weld, which is obtained by butt welding of the side edges of the strip. The seam has a thickened protective layer, uniform in chemical composition, and since there is no mixing of the material of the layers, the protective properties of the seam are similar to the protective properties of the cladding material, and the strength characteristics are preserved. The burr formed on the outer and inner surfaces of the pipe consists of corrosion-resistant steel, and when stripping the burr, the weld surface (FIG. 4) remains corrosion-resistant. The dependence of the quality of the weld on the ratio of the thickness of the protective layer to the thickness of the strip was experimentally obtained (table).

Таким образом, оптимальным отношением толщины защитного слоя к общей толщине полосы является величина 0,15-0,45. При таком соотношении толщин гарантировано качество кромки полосы, качество сварного шва, его долговечность. Thus, the optimal ratio of the thickness of the protective layer to the total thickness of the strip is 0.15-0.45. With this ratio of thicknesses, the quality of the edge of the strip, the quality of the weld, and its durability are guaranteed.

Использование предложенного способа изготовления биметаллических полос и использование полученных таким образом полос для производства сварных труб позволит уменьшить себестоимость полосы за счет снижения расхода коррозионностойкой стали, повысить антикоррозийные свойства кромки биметаллической полосы, а также снизить стоимости изготовления трубы за счет сокращения затрат на предварительную подготовку заготовки, повысить качество труб за счет высокого качества сварного шва и прочности соединения кромок при изготовлении труб способом сварки. Using the proposed method for manufacturing bimetallic strips and using the strips obtained in this way for the production of welded pipes will reduce the cost of the strip by reducing the consumption of corrosion-resistant steel, increase the anticorrosion properties of the edge of the bimetallic strip, and also reduce the cost of manufacturing the pipe by reducing the cost of preliminary preparation of the workpiece, increase pipe quality due to the high quality of the weld and the strength of the joint edges in the manufacture of pipes c sobom welding.

Claims

1. A bimetallic strip, for example, for welded pipes, comprising an inner layer of mild steel and protective outer layers of corrosion-resistant steel with specially prepared edges, characterized in that the main and protective layers are made with an uneven thickness in the cross section, and the thickness of the protective layer with the edges of the strip are 2 4 times the thickness of the protective layers in the middle and is 0.15 0.45 of the total thickness of the bimetal strip.

2. A method of manufacturing a bimetallic strip, for example, for welded pipes, including the preliminary preparation of the workpiece from the main mild steel, which consists in performing longitudinal grooves on the workpiece surface along the edge of the strip or at a certain distance from each other and applying a protective coating of corrosion-resistant steel to this workpiece uneven layer, heating the billet coated in a heating furnace, rolling the strip and winding it into a roll, characterized in that the distance between the grooves is chosen accordingly The existing width of the bimetallic strip, taking into account broadening during rolling, is cut in the center of the grooves before winding the strip into a roll.