一種管線用無(wú)縫鋼管及其制造方法[工藝流程]

摘要:專利名稱::管線用無(wú)縫鋼管及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域::本發(fā)明涉及具有優(yōu)良的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性的管線用無(wú)縫鋼管。本發(fā)明涉及的無(wú)縫鋼管,不僅具有API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))規(guī)格規(guī)定的X80級(jí)的強(qiáng)度,具體地說(shuō),就是具有8095ks...

  專利名稱::管線用無(wú)縫鋼管及其制造方法

  技術(shù)領(lǐng)域:

  :本發(fā)明涉及具有優(yōu)良的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性的管線用無(wú)縫鋼管。本發(fā)明涉及的無(wú)縫鋼管,不僅具有API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))規(guī)格規(guī)定的X80級(jí)的強(qiáng)度,具體地說(shuō),就是具有8095ksi(屈服強(qiáng)度551655MPa)的強(qiáng)度,并且具有良好的韌性和耐腐蝕性,特別是,即使在低溫下也具有良好的耐硫化物應(yīng)力裂紋性。因此,該無(wú)縫鋼管作為管線用的高強(qiáng)度、高韌性的厚壁無(wú)縫鋼管,尤其適宜在低溫環(huán)境下使用,例如可以用作寒冷地域使用的管線鋼管以及海底出油管道用鋼管或立管用鋼管。

  背景技術(shù):

  :近年來(lái),由于位于陸地和水深約500米為止的淺海區(qū)域的油田的石油、天然氣資源逐漸枯竭,導(dǎo)致海面下1000-3000米的深海海底油田的開(kāi)發(fā)曰益活躍。在深海油田中,需要采用被稱為出油管道和立管的鋼管,將原油和天然氣從設(shè)在海底的油井、天然氣井的坑口輸送到海面上的平臺(tái)。在構(gòu)成鋪設(shè)在深海中的出油管道或立管的鋼管內(nèi)部,除了承受深的地層壓之外,還要承受高壓的內(nèi)部流體壓,另外,停止作業(yè)時(shí)還有受到深海的海水壓的影響。構(gòu)成立管的鋼管,還要承受波浪導(dǎo)致的反復(fù)應(yīng)變的影響。在深海中,海水溫度一般下降到4'C左右。這里所謂的出油管道是指沿著地表或海底面的地勢(shì)鋪設(shè)的輸送用鋼管,立管是指從海底面立起通到海上平臺(tái)為止的輸送用鋼管。用于深海油田時(shí),這些鋼管的厚度通常需要達(dá)到30mm以上,實(shí)際上一般使用的是4050mm的厚壁管。由此也可以看出出油管道和立管都是在嚴(yán)酷條件下使用的構(gòu)件。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的深海油田和油氣田的生產(chǎn)流體多數(shù)含有腐蝕性的硫化氫。在這種環(huán)境中,高強(qiáng)度鋼會(huì)發(fā)生被稱為硫化物應(yīng)力裂紋(SulfideStressCracking,SSC)的氫致脆化,從而導(dǎo)致鋼管的破壞。迄今為止,一般認(rèn)為SSC感受性在常溫下變?yōu)樽罡撸恢痹诔丨h(huán)境下實(shí)施對(duì)耐SSC性進(jìn)行評(píng)價(jià)的耐腐蝕性試驗(yàn)。但現(xiàn)在知道,實(shí)際上硫化物應(yīng)力裂紋感受性在4'C左右的低溫環(huán)境中高于常溫環(huán)境,導(dǎo)致更加容易產(chǎn)生裂紋。因此,用于出油管道和立管的管線用鋼管,不僅應(yīng)該具有高強(qiáng)度、高韌性,還需要其在含有硫化物的環(huán)境下具有高的耐腐蝕性。在這種用途中,為了確保高可靠性,不能采用焊接鋼管,而應(yīng)采用無(wú)縫鋼管。現(xiàn)有的管線用鋼的耐腐蝕性,一直將重點(diǎn)放在防止氫致裂紋(HydrogenInducedCracking,HIC),即耐HIC性上。即使在迄今為止公開(kāi)的超過(guò)X80的強(qiáng)度的耐腐蝕性管線用鋼管中,也多強(qiáng)調(diào)的是耐HIC性。例如,在特開(kāi)平09-324216號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平09-324217號(hào)公報(bào)以及特開(kāi)平11-189840號(hào)公報(bào)中,公開(kāi)了具有優(yōu)良的耐HIC性的X80級(jí)的管線用鋼。在這些材料中,通過(guò)對(duì)鋼中的夾雜物進(jìn)行控制和提高淬火性,使鋼的耐HIC性得到提高。但是,關(guān)于耐SSC性,不用說(shuō)低溫下的耐SSC性,就連常溫下的耐SSC性也沒(méi)有進(jìn)行研究。如上所述,隨著深海油田和油氣田的不斷開(kāi)發(fā),用作出油管道和立管的管線用鋼管的耐SSC性變得日益重要。在深海油田和油氣田那樣的低溫環(huán)境中,高強(qiáng)度鋼的SSC感受性升高,尤其是在屈服強(qiáng)度(YS)為80ksi(551MPa)以上的高強(qiáng)度鋼中,SSC感受性升高到不能忽視的程度。因此,在由X80以上的高強(qiáng)度鋼組成的管線用無(wú)縫鋼管中,要求改善其耐.ssc性。

  發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于,提供一種具有高強(qiáng)度和穩(wěn)定的韌性,以及良好的耐ssc性,特別是在包括低溫環(huán)境在內(nèi)的評(píng)價(jià)中具備良好的耐ssc性的管線用無(wú)縫鋼管及其制造方法。本發(fā)明的發(fā)明人員,針對(duì)各種鋼材在常溫和低溫下的ssc感受性進(jìn)行了調(diào)査,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有的材料在低溫下都表現(xiàn)出高于常溫的ssc感受性。從該結(jié)果可知,在迄今為止的謀求改善常溫下的耐ssc性的材料設(shè)計(jì)中,在低溫下不能獲得良好的耐ssc性,為了改善低溫下的耐ssc性,需要設(shè)計(jì)出新的材料,基于這種想法進(jìn)行研究的結(jié)果,確定出不僅在常溫下,而且在低溫下也能表現(xiàn)出良好的耐SSC性的材料的化學(xué)組成及微觀組織。在選擇提高淬火性的化學(xué)組成,再為了通過(guò)淬火實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化而加快冷卻速度的迄今為止的高強(qiáng)度低合金管線用鋼中,即使可以改善常溫下的耐腐蝕性,特別是耐ssc性,也不能改善低溫環(huán)境下的耐腐蝕性。因此,以改善低溫下的耐腐蝕性為目的,對(duì)鋼的化學(xué)組成、冷卻速度的影響進(jìn)行了調(diào)査,結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加Mo使淬火性和回火軟化阻抗上升,而且使冷卻速度下降,由此產(chǎn)生貝氏體-馬氏體二相組織,使低溫下的耐SSC性得到飛躍性提高。本發(fā)明提供一種具有優(yōu)良的低溫耐硫化物應(yīng)力裂紋性的管線用無(wú)縫鋼管,其特征在于,具有下述的化學(xué)組成,其中,以質(zhì)量%計(jì)含有C:0.03~0.08%、Si:0.05%0.5%、Mn:1.0~3.0%、Mo:0.4%~1.2%但不含0.4%、Al:0駕0.層%、Ca:0.0010.005%,余量由Fe以及包含N、P、S、O及Cu的雜質(zhì)組成,雜質(zhì)中的N為0.01%以下,P為0.05。/。以下,S為0.01。/。以下,O(氧)為0.01%以下,Cu為0.1。/。以下,并且屈服強(qiáng)度為80ksi以上,且按照NACETM0177-2005methodD所規(guī)定的DCB試驗(yàn)法,在4'C環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),可以算出的應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)KKsc為20.1ksi/"in.以上。所述化學(xué)組成,還可以含有從下述元素中選出的一種或二種Cr:1.0%以下、Nb:0.1%以下、Ti:0.1%以下、Zr:0.1%以下、Ni:2.0/。以下、V:0.2%以下、B:0.005%以下。通過(guò)DCB試驗(yàn)獲得的應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)&值,是表示在給予的腐蝕環(huán)境中龜裂能夠擴(kuò)展的最低的K值(龜裂前端部的應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)度)的指標(biāo),該值越大表示在給予的腐蝕環(huán)境中裂紋感受性越低。在本發(fā)明中,通過(guò)按照NACE(NationalAssociationofCorrosionEngineers)TMO177-2005methodD進(jìn)行的DCB(DoubleCantileverBeam)試驗(yàn)對(duì)耐硫化物應(yīng)力裂紋性(耐ssc性)進(jìn)行了評(píng)價(jià),由該測(cè)定值計(jì)算出硫化物腐蝕環(huán)境下的應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)K^c。試驗(yàn)浴采用的是使latm的硫化氫氣體飽和的低溫(4C)的5wt。/。食鹽+0.5wt。/。醋酸水溶液。通過(guò)沿長(zhǎng)度方向的中心線楔入規(guī)定的楔子,使應(yīng)力作用于兩根梁分開(kāi)的方向(即,龜裂在梁的根部上擴(kuò)展的方向)上,將該試驗(yàn)片浸漬在上述試驗(yàn)浴中336小時(shí),根據(jù)下述公式,由浸漬后的龜裂擴(kuò)展長(zhǎng)度a和楔子開(kāi)放應(yīng)力P,可以計(jì)算出應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)KKsc。ISSC=Bh公式中B表示試驗(yàn)片的厚度,h表示兩側(cè)的兩根梁的寬度,Bn表示龜裂擴(kuò)展部的試驗(yàn)片厚度。通過(guò)圖4所示的簡(jiǎn)易模型進(jìn)行說(shuō)明,假定無(wú)限大的材料具有深度為a的初期龜裂(或者因腐蝕產(chǎn)生的缺陷),對(duì)該材料的龜裂開(kāi)口的方向上施加應(yīng)力So時(shí),應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)&可以用下述公式表示。KfcW兀aX1.1215艮P,初期龜裂越深,另外應(yīng)力越高,KJ直變得越大,龜裂前端附近的應(yīng)力越高。初期龜裂的最大值可以估計(jì)為0.5mm。另一方面,施加的應(yīng)力為API規(guī)格X80級(jí)的強(qiáng)度,即屈服強(qiáng)度(YS)80~95ksi(551655MPa),因此在耐腐蝕性試驗(yàn)中,一般被負(fù)荷的應(yīng)力變?yōu)閅S的90%,即7285.5ksi(496590MPa),算出對(duì)應(yīng)該應(yīng)力值的K!值時(shí),得到20.1ksi7"in(22.1MPa/"m)23.9ksi/"in(26.2MPaV"m)本發(fā)明的管線用無(wú)縫鋼管,在fC的應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)K^c為20.1ksi,in(22.1MPa/"m)以上。這表明本發(fā)明的無(wú)縫鋼管即使在SSC感受性較常溫高的低溫條件下,也具有非常優(yōu)異的耐SSC性,能夠在X80級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)耐SSC性試驗(yàn)中,防止硫化物腐蝕裂紋的產(chǎn)生。優(yōu)選4'C的K^c值為23.9ksi^Hn(23.9MPa,m)。由此,在施加具有X80級(jí)的最大強(qiáng)度即95ksi的YS的材料的90%載重的耐SSC性試驗(yàn)中,也可以防止出現(xiàn)裂紋,可以確保極高的耐SSC性。從另外一個(gè)側(cè)面來(lái)看,本發(fā)明涉及一種管線用無(wú)縫鋼管的制造方法,其特征在于,通過(guò)熱加工從具有上述化學(xué)組成的鋼片制成無(wú)縫鋼管,以20。C/s以下的冷卻速度對(duì)該鋼管實(shí)施淬火處理,其后實(shí)施回火處理。在本說(shuō)明書(shū)中,淬火時(shí)的"冷卻速度"是指厚壁中央部從800'C到500。C之間的平均冷卻速度。淬火可以先對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行冷卻,其后再加熱,或者也可以對(duì)通過(guò)熱加工制成的無(wú)縫鋼管直接進(jìn)行淬火。優(yōu)選在60(TC以上的溫度進(jìn)行回火。根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)對(duì)無(wú)縫鋼管的化學(xué)組成即鋼組成,及其制造方法進(jìn)行如上所述的規(guī)定,可以制成即使是厚度30mm以上的厚壁無(wú)縫鋼管,僅通過(guò)淬火、回火的熱處理,就可以獲得具有X80級(jí)(屈服強(qiáng)度551MPa以上)的高強(qiáng)度和穩(wěn)定韌性的、即使在低溫下也具有如上所述的良好的耐SSC性的、可以在深海油田那樣的含有硫化氫的低溫環(huán)境中使用的管線用無(wú)縫鋼管。這里使用的"管線",是指用于輸送原油、天然氣等流體的管構(gòu)件,既可以在陸地上使用,也可以在海上、海中使用。本發(fā)明涉及的無(wú)縫鋼管,特別適用于鋪設(shè)在深海的出油管道、立管等可以在海上、海中使用的管線,和鋪設(shè)在寒冷地域的管線,但其用途并不限定于此。本發(fā)明的無(wú)縫鋼管,對(duì)其形狀、尺寸并不作特殊限定,但在無(wú)縫鋼管的制造工序中,對(duì)其尺寸有所限制,一般最大外徑為500mm左右,最小外徑為150mm左右。用于出油管道和立管的情況下,多數(shù)情況下將鋼管的壁厚設(shè)定為30mm以上(例如3060mrn),但在用于陸地上的管線時(shí),也可以采用更薄的鋼管,例如5~30mm,更普遍的是1025mm左右的薄壁管。本發(fā)明的管線用無(wú)縫鋼管,尤其是在有可能含有硫化氫且低溫的深海油田中,作為立管和出油管道使用時(shí),具有優(yōu)異的機(jī)械特性和耐腐蝕性,因此對(duì)于能源的穩(wěn)定供給貢獻(xiàn)巨大,具有很高的實(shí)用意義。圖1是表示鋼的Mo含量對(duì)屈服強(qiáng)度(YS)和應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)(KISSC)造成的影響的曲線圖。圖2是表示因板厚而變化的淬火時(shí)的冷卻速度對(duì)屈服強(qiáng)度(YS)和應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)(KISSC)造成的影響的曲線圖。圖3是表示淬火時(shí)的冷卻速度為20C/s以下的鋼(▲)和超過(guò)20'C/s的鋼(△)的屈服強(qiáng)度(YS)和應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)(K1SSC)的關(guān)系的曲線圖。圖4是表示開(kāi)口型龜裂擴(kuò)展的模型的說(shuō)明圖。具體實(shí)施例方式以下,對(duì)在本發(fā)明中對(duì)鋼管的化學(xué)組成進(jìn)行如上所述的規(guī)定的理由進(jìn)行說(shuō)明。此外,如前所述,表示化學(xué)組成的含量(濃度)的"%"的含義是"質(zhì)量%"。C:0.03~0.080/0為了提高鋼的淬火性和強(qiáng)度,需要含有c,為了獲得足夠的強(qiáng)度,將C的含量設(shè)為0.03。/。以上。另一方面,C含量過(guò)剩時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼的韌性下降,因此將其上限設(shè)為0.08%。優(yōu)選C含量為0.04%以上、0.06%以下。Si:0.05~0,5%Si可以作為鋼的脫氧劑,作為脫氧所需的最低量,需要添加0.05%以上的Si。但是,由于Si具有使用于連接管線的圓周焊接時(shí)的焊接熱影響部的韌性下降的作用,因此其含量越少越好。添加0.5%以上的Si時(shí),不僅鋼的韌性顯著下降,也促使作為軟化相的鐵素體層的析出,從而導(dǎo)致鋼的耐SSC性下降。因此,將Si含量的上限設(shè)為0.5%。優(yōu)選Si含量為0.3%以下。Mn:1.0~3.0%為了提高鋼的淬火性和強(qiáng)度,同時(shí)確保鋼的韌性,需要使其含有一定量的Mn。當(dāng)Mn含量低于1.0%時(shí),不能獲得上述效果。但Mn含量過(guò)高時(shí),會(huì)導(dǎo)致鋼的耐SSC性下降。因此將其上限設(shè)為3.0%。為了確保鋼的韌性,優(yōu)選將Mn含量的下限設(shè)為1.5%。P:0.05%以下P為雜質(zhì),偏析到晶界,使耐SSC性下降。其含量超過(guò)0.05%時(shí),上述影響變得顯著,因此將其上限設(shè)為0.05%。優(yōu)選極力減少P含量。S:0.01%以下與P同樣,S也偏析到晶界,使耐SSC性下降。其含量超過(guò)0.01%時(shí),上述影響變得顯著,因此將其上限設(shè)為0.01%。優(yōu)選極力減少s含量。Mo:0.4%~1.2%但不含0.4%Mo可以提高淬火性,使鋼的強(qiáng)度得到提高,同時(shí)可以提高回火軟化阻抗,使高溫回火成為可能,因此是提高鋼的韌性的重要元素。為了獲得這些效果,需要含有超過(guò)0.4%的Mo。更優(yōu)的Mo含量下限為0.5%。將Mo的上限設(shè)為1.2M,是因?yàn)镸o價(jià)格昂貴,且超過(guò)該上限值時(shí),鋼的韌性提高會(huì)出現(xiàn)飽和。Al:0.005~0.100%Al元素對(duì)鋼的脫氧有效,其含量低于0.005%時(shí)不能獲得脫氧效果。另一方面,即使含量超過(guò)0.100%,其效果也會(huì)飽和。因此A1含量的優(yōu)選范圍是0.01~0.05%。本發(fā)明的Al含量是指酸可溶Al(即所謂的"sol.Al")。N:0.01%以下N(氮)作為雜質(zhì)存在于鋼中,其含量超過(guò)0.01%時(shí),會(huì)形成粗大的氮化物,使鋼的韌性和耐SSC性下降。因此將其上限設(shè)為0.01%。優(yōu)選極力減少N(氮)含量。0:0.01%以下O(氧)作為雜質(zhì)存在于鋼中,其含量超過(guò)0.01%時(shí),會(huì)形成粗大的氧化物,使鋼的韌性和耐SSC性下降。因此將其上限設(shè)為0.01%。優(yōu)選極力減少o(氧)含量。Ca:0.001~0.005%為了通過(guò)控制夾雜物的形態(tài),改善鋼的韌性、耐腐蝕性,以及抑制澆注時(shí)的噴嘴堵塞,改善澆注特性,而添加Ca。為了獲得這些效果,使鋼中含有0.001。/。以上的Ca。另一方面,Ca含量過(guò)剩時(shí),夾雜物變得容易團(tuán)簇化,反而會(huì)導(dǎo)致韌性、耐腐蝕性下降,因此將其上限設(shè)為0.005%。Cu:0.1%以下(雜質(zhì))一般情況下Cu是提高耐腐蝕性的元素,但己知Cu和Mo復(fù)合添加時(shí),會(huì)導(dǎo)致鋼的耐SSC性下降,這種影響在低溫環(huán)境下尤其顯著。本發(fā)明的管線用無(wú)縫鋼管,如上所述含有較通常更多量的Mo,且應(yīng)用于低溫環(huán)境,因此為了確保鋼的耐SSC性,不使鋼中含有Cu。但是,在制造過(guò)程中,有可能以雜質(zhì)的形式混入若干量的Cu元素,因此當(dāng)其與Mo共存時(shí),將其含量控制到0.1%以下,以防止其對(duì)耐腐蝕性造成實(shí)質(zhì)性的不良影響。本發(fā)明的管線用無(wú)縫鋼管,通過(guò)向上述的成分組成中,根據(jù)需要添加從以下元素中選出的一種或二種以上,可以獲得更高的強(qiáng)度、韌性及/或耐腐蝕性。Cr:1.0%以下Cr可以提高淬火性使鋼的強(qiáng)度得到提高,因此根據(jù)需要可以向鋼中添加Cr。但是,Cr含量過(guò)剩時(shí),會(huì)導(dǎo)致鋼的韌性下降,因此將其上限設(shè)為1.0%。對(duì)Cr含量的下限并不作限制,但為了提高淬火性,最少也要添加0.02%的&。進(jìn)行添加時(shí),優(yōu)選Cr含量的下限為0.1。/。。Nb、Ti、Zr:分別為0.1%以下Nb、Ti、Zr都可以和C、N結(jié)合后形成碳氮化物,通過(guò)銷住(Pinning)效果,有效地促進(jìn)微粒化,從而改善韌性等機(jī)械特性,因此可以根據(jù)需要進(jìn)行添加。為了確實(shí)獲得該效果,優(yōu)選任何一種元素的含量都在0.002%以上。另一方面,任何一種元素的含量即使超過(guò)0.1%,其效果也會(huì)飽和,因此將它們的含量的上限設(shè)為0.1%。優(yōu)選含量均為0.010.05%。Ni:1.0%以下Ni元素可以提高淬火性,提高鋼的強(qiáng)度,并且提高鋼的韌性,可以根據(jù)需要進(jìn)行添加。但,由于Ni價(jià)格昂貴,另外即使含量過(guò)剩時(shí)其效果也會(huì)飽和,因此添加Ni時(shí)將上限設(shè)為2.0%。對(duì)Ni含量的下限并不作特殊限定,但當(dāng)其含量為0.02%以上時(shí),可以獲得特別顯著的效果。V:0.2%以下V元素的含量由強(qiáng)度和韌性的平衡決定。當(dāng)通過(guò)添加其他的合金元素能夠獲得足夠的強(qiáng)度時(shí),不添加V可以獲得良好的韌性。但是,含有V元素時(shí),會(huì)與Mo—起生成微細(xì)碳化物即MC(M為V及Mo),Mo含量超過(guò)1%時(shí),抑制針狀M02C(成為SSC的起點(diǎn))的生成,并且具有提高淬火溫度的效果。從這一點(diǎn)來(lái)看,優(yōu)選至少添加0.05。/。以上的量,且使V含量與Mo含量保持平衡。另一方面,過(guò)量含有V元素時(shí),淬火時(shí)固溶的V元素出現(xiàn)飽和,提高回火溫度的效果飽和,因此將其上限設(shè)為0.2%。B:0.005%以下B具有促進(jìn)晶界粗大碳化物M23C6(M為Fe、Cr、Mo)的生成的作用,會(huì)導(dǎo)致鋼的耐SSC性下降。但是,由于B具有提高淬火性的效果,因此也可以根據(jù)需要,在對(duì)耐SSC性的影響小,確認(rèn)能夠提高淬火性的適度范圍內(nèi),添加0.005。/。以下的B。為了獲得上述效果,優(yōu)選添加0.0001%以上的B。其次,對(duì)本發(fā)明的管線用無(wú)縫鋼管的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明中,除了造管后的為了實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化而進(jìn)行的熱處理(淬火和回火)之外,對(duì)制造方法本身并不作特殊的限定,可以采用慣用的制造方法。通過(guò)適當(dāng)選擇鋼的化學(xué)組成和造管后的熱處理?xiàng)l件,可以制造出具備高強(qiáng)度和穩(wěn)定的韌性,且在低溫下也具有優(yōu)良的耐SSC性的無(wú)縫鋼管。以下對(duì)本發(fā)明的制造方法相關(guān)的優(yōu)選制造條件進(jìn)行說(shuō)明。無(wú)縫鋼管的制造將經(jīng)調(diào)整后具有上述化學(xué)組成的熔鋼,例如通過(guò)連續(xù)鑄造法制成截面呈圓形的鑄片,將該鑄片原樣作為軋制原料(鋼坯)使用,或者先制成截面呈角形的鑄片,之后通過(guò)軋制制成截面呈圓形的鋼坯后使用。對(duì)制備的鋼坯進(jìn)行熱穿孔、延伸及定徑軋制,制成無(wú)縫鋼管。此時(shí)的制造條件,與通過(guò)通常的熱加工制造無(wú)縫鋼管的條件相同即可,在本發(fā)明中,對(duì)制造條件并不作特殊限定。但為了通過(guò)對(duì)夾雜物進(jìn)行形態(tài)控制而確保其后的熱處理時(shí)的淬火性,優(yōu)選在熱穿孔時(shí)的加熱溫度為115(TC以上,軋制結(jié)束溫度為110(TC以下的條件下進(jìn)行造管。造管后的熱處理對(duì)通過(guò)造管制成的無(wú)縫鋼管,施加淬火及回火的熱處理。淬火可以采用對(duì)制成的高溫鋼管先進(jìn)行冷卻,其后進(jìn)行再加熱,然后進(jìn)行急冷淬火的方法,和利用剛造管后的鋼管具有的熱量,不進(jìn)行再加熱而急冷淬火的方法中的任何一種。淬火前先對(duì)鋼管進(jìn)行冷卻時(shí),不規(guī)定冷卻結(jié)束溫度。或者將鋼管放置冷卻到室溫后,進(jìn)行再加熱,然后進(jìn)行淬火;或者冷卻到發(fā)生轉(zhuǎn)變的500"C左右后,進(jìn)行再加熱,然后進(jìn)行淬火,也可以在搬運(yùn)到再加熱爐的過(guò)程中,冷卻后直接用再加熱爐進(jìn)行加熱,然后進(jìn)行淬火。再加熱溫度優(yōu)選為880。C1000。C。淬火時(shí)的急冷,以20C/s以下的較慢的冷卻速度(在厚壁中央部從80(TC到50(TC之間的平均冷卻速度)進(jìn)行。如此,生成貝氏體-馬氏體雙相組織。具有該二相組織的鋼,進(jìn)行淬火處理后,不僅具有高強(qiáng)度和高韌性,在SSC感受性增大的低溫條件下,也能夠表現(xiàn)出高的耐SSC性。當(dāng)冷卻速度大于2(TC/s時(shí),淬火組織變?yōu)轳R氏體單相,鋼的強(qiáng)度變高,但低溫下的耐SSC性大幅下降。因此淬火時(shí)的冷卻速度的優(yōu)選范圍是5~15C/s。冷卻速度過(guò)低時(shí),淬火變得不充分,導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度下降。淬火時(shí)的冷卻速度可以通過(guò)鋼管的厚度及冷卻水的流量進(jìn)行調(diào)整。淬火后的回火優(yōu)選在600。C以上的溫度下進(jìn)行。在本發(fā)明中,由于鋼的化學(xué)組成中含有較多的Mo,鋼的回火軟化阻抗高,可以在60(TC以上的高溫下進(jìn)行回火,因此可以提高鋼的韌性并改善耐SSC性。對(duì)回火溫度的上限并不作特殊限定,但通常不超過(guò)700。C。如此,根據(jù)本發(fā)明可以穩(wěn)定地制造出即使厚壁也具有X80級(jí)以上的高強(qiáng)度和高韌性,通過(guò)使鋼具有貝氏體-馬氏體雙相組織而具有所述的KISSC值,低溫耐SSC性良好的管線用無(wú)縫鋼管。下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的效果的例證,本發(fā)明并不受其任何的限制。在實(shí)施例1及2中,采用與無(wú)縫鋼管的制造條件相同的、施加了熱加工及熱處理的厚板,對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。厚板的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以適用于無(wú)縫鋼管的性能評(píng)價(jià)。實(shí)施例1將具有表1所示化學(xué)組成的50kg的各種鋼在真空中進(jìn)行熔煉,加熱到125(TC后,通過(guò)熱軋制成厚100mm的塊材。將這些塊材加熱到1250C后,通過(guò)熱軋制成厚40mm或20mm的板材。將該板材在95(TC保持15分鐘后,在同一條件下水冷后進(jìn)行淬火,接著在65(TC(—部分為62(TC)保持30分鐘后,通過(guò)放置冷卻進(jìn)行回火,制成供試驗(yàn)用的厚板。水冷時(shí)的冷卻速度,可以推算為在板厚20mm的情況下,大約40'C/s,在板厚為40mm的情況下,大約為10C/s。

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在表1中,C叫以及Pcm是可以分別通過(guò)下述公式算出的C當(dāng)量式的值,為淬火性的指標(biāo)C叫二C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15通過(guò)從各供試材上采取JIS12號(hào)拉伸試驗(yàn)片,按照J(rèn)ISZ2241規(guī)格進(jìn)行拉伸試驗(yàn),測(cè)定出屈服強(qiáng)度(YS),對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過(guò)DCB(DoubleCantileverBeam)試驗(yàn)對(duì)各供試材的耐SSC性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。從供試材上采取厚10mm、寬25mm、長(zhǎng)100mm的DCB試驗(yàn)片,按照NACE(NationalAssociationofCorrosionEngineers)TM0177-2005methodD進(jìn)行了DCB試驗(yàn)。作為試驗(yàn)浴,采用了使latm的硫化氫氣體飽和的、常溫(24C)或低溫(4C)的5wt。/。食鹽+0.5wt。/。醋酸水溶液(以下稱為A浴)。通過(guò)沿試驗(yàn)片的長(zhǎng)度方向的中心線楔入規(guī)定的楔子,使應(yīng)力作用于兩根梁分開(kāi)的方向,即裂紋在梁的根部上擴(kuò)展的方向上,將該試驗(yàn)片浸漬在24。C或4。C的A浴中336小時(shí),根據(jù)下述公式,由浸漬后的試驗(yàn)片上可見(jiàn)的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度a和楔子開(kāi)放應(yīng)力P,導(dǎo)出應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)KKsc。將相當(dāng)于YS為80ksi(80ksi級(jí)的下限)的材料的、K鵬c值為20.1ksWin.以上供試材的耐SSC性判定為良好,將相當(dāng)于YS為95ksi(80ksi級(jí)的上限)的材料的、K^c值為23.9ksiV"in.以上供試材的耐SSC性判定為非常良好。公式中B表示試驗(yàn)片的厚度,h表示沖口兩側(cè)的兩根梁的寬度,Bn表示裂紋擴(kuò)展部的試驗(yàn)片的厚度。圖1及2是表示DCB試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖,圖中橫軸表示鋼的YS,縱軸表示K^c;值。圖1表示板厚為20mm和40mm的供試材,當(dāng)表1的Mo含量為0.2%、0.5%、0.7%以及1.0%(鋼1~4)的4種鋼的試驗(yàn)溫度為24'C(空心記號(hào))及4'C(實(shí)心記號(hào))下的結(jié)果。同一個(gè)記號(hào)分別有兩個(gè),但位于右側(cè)的表示板厚為20mm的情況,位于左側(cè)的表示板厚為40mm的情況。從圖1可以確認(rèn)到隨著強(qiáng)度(YS)的增大,測(cè)定溫度的下降,KISSC值的下降(耐SSC性的下降)。但,在增加Mo的添加量提高了強(qiáng)度的材料中,即使在低溫下也可以獲得較高的K^c值。該結(jié)果表明通過(guò)添加Mo使高溫回火成為可能,使鋼高強(qiáng)度、高韌性化,從而可以提高耐SSC性。圖2是表示板厚分別為20mm和40mm情況下的僅將試驗(yàn)溫度設(shè)為4'C時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。在任何一種板厚中,都出現(xiàn)越是Mo含量增大,強(qiáng)度變高,K^c值越下降(即耐SSC性也下降)的情況。對(duì)比不同板厚時(shí),可以確認(rèn)到熱處理時(shí)的板厚的影響,即熱處理時(shí)的板厚越厚(因此冷卻速度慢)的材料,其K^c值變得越大。如圖2所示,通過(guò)添加Mo而提高強(qiáng)度,或者通過(guò)降低材料熱處理時(shí)的冷卻速度,形成貝氏體-馬氏體雙相組織,提高了K,ssc值。在形成二相組織的板厚為40mm的供試材中,YS為95ksi,K股c值達(dá)到23.9ksi7"in.以上,可以獲得即使在低溫下也表現(xiàn)出非常良好的耐SSC性的材料。實(shí)施例2采用具有表2所示的化學(xué)組成的鋼AG,反復(fù)進(jìn)行實(shí)施例1的試驗(yàn)。鋼AC的化學(xué)組成在本發(fā)明的范圍內(nèi),且板厚為40mm,因此它們是在淬火時(shí)的冷卻速度為2(TC/s以下(冷卻速度慢)的條件下可以迸行熱處理的材料。另一方面,鋼DE的化學(xué)組成在本發(fā)明的范圍內(nèi),但板厚為20mm,是淬火時(shí)的冷卻速度超過(guò)2(TC/s(冷卻速度快)的材料。鋼FG的板厚為40mm,淬火時(shí)的冷卻速度為2(TC/s以下,但是鋼的化學(xué)組成位于本發(fā)明的范圍外的材料。在本實(shí)施例的拉伸試驗(yàn)中,除了屈服強(qiáng)度對(duì)拉伸強(qiáng)度也進(jìn)行了測(cè)定。與實(shí)施例1相同,在4"C和24'C下進(jìn)行了耐腐蝕性(耐SSC性試驗(yàn))試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果的匯總?cè)绫?所示。[表2]
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下劃線表示本發(fā)明范圍之外;^x表示龜裂貫通K值的計(jì)算不可能,如表2所示,在本發(fā)明例的鋼AC中,與試驗(yàn)溫度無(wú)關(guān),低溫(4C)下的PQssc值超過(guò)X80級(jí)的下限強(qiáng)度水平所需的20.1ksi/"in,還超過(guò)X80級(jí)的上限強(qiáng)度水平所需的23.9ksi,in.,可以確認(rèn)其耐SSC性非常優(yōu)良。以此相對(duì),在比較例的鋼D、E中,低溫下的K股c值大幅低于最低水平即20.1ksivHn,耐SSC性顯著冷卻。其原因可以考慮為由于冷卻速度快,導(dǎo)致生成馬氏體單相組織所致。同樣,在比較例的鋼F中,由于Mo添加量不足,在比較例的鋼G中,由于Mo和Cu的復(fù)合添加,導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展到貫通試驗(yàn)片的程度,從而使耐SSC性極端惡化。在本發(fā)明例的鋼AC中,從強(qiáng)度值來(lái)看,可以判定鋼的微觀組織變?yōu)樨愂象w-馬氏體雙相組織。另一方面,比較例的鋼E、D,從強(qiáng)度值來(lái)看,可以判定鋼的微觀組織為馬氏體單相。圖3是一起表示大量含有表2所示成分的供試鋼的fC的K^c值和YS值的曲線圖。圖中的A表示從左向右的順序的鋼AC(即淬火時(shí)的冷卻速度為20。C/s以下的例子)的結(jié)果。剩余的A均表示板厚為20mm的冷卻速度變快的例子。可知當(dāng)冷卻速度超過(guò)20C/s時(shí),強(qiáng)度YS為80ksi級(jí)的上限的95ksi時(shí)的K股c值低于23.9ksi7"in.,不能獲得良好的低溫耐SSC性。在以上的實(shí)施例中,板厚為20mm的情況下,淬火時(shí)的冷卻速度快,不能形成貝氏體-馬氏體二相組織,導(dǎo)致耐SSC性下降的結(jié)果。但,如果通過(guò)對(duì)冷卻水的水量進(jìn)行控制,即使是板厚為20mm或者更薄的板材,也可以使淬火組織形成上述雙相組織,從而獲得良好的耐SSC性。因此,本發(fā)明并不限定于厚壁的無(wú)縫鋼管。實(shí)施例3經(jīng)過(guò)通常的熔煉、鑄造以及粗軋制,制成具有表3所示的化學(xué)組成的圓柱狀鋼片。將該鋼片作為鋼坯(軋制原料),通過(guò)曼內(nèi)斯曼-芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)方式的造管設(shè)備,進(jìn)行熱穿孔、延伸及定徑軋制,制成外徑323.9mm、壁厚40mm的無(wú)縫鋼管。在軋制完成后,立即以15。C/s的冷卻速度對(duì)制備的無(wú)縫鋼管進(jìn)行淬火,之后在65(TC均熱保持15分鐘后,通過(guò)防止冷卻進(jìn)行回火,制成YS82.4(568MPa)的無(wú)縫鋼管。[表3]鋼的化學(xué)組成(以質(zhì)量%計(jì),余量實(shí)質(zhì)上為Fe)
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為了調(diào)査耐ssc性,從該無(wú)縫鋼管的厚壁中央部上沿長(zhǎng)度方向采取厚2mm、寬10mm、長(zhǎng)75mm的試驗(yàn)片,按照ASTMG39進(jìn)行了4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。試驗(yàn)浴采用了通過(guò)將0.41atm的硫化氫氣體和0.59atm的二氧化碳?xì)怏w混合后的氣體,使其飽和的低溫(4C)的21.4wt。/。食鹽+0.007wtn/。碳酸氫鈣水溶液(以下稱為B浴)。在向試驗(yàn)片施加4點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的負(fù)荷方法中,向材料施加相當(dāng)于YS的90%應(yīng)力的應(yīng)變后,在B浴中浸漬720小時(shí),對(duì)浸漬后有無(wú)裂紋(SSC)進(jìn)行了確認(rèn),但發(fā)現(xiàn)沒(méi)有出現(xiàn)裂紋(SSC)。由此結(jié)果可以確認(rèn)即使在鋼管中也具有良好的耐低溫SSC性。權(quán)利要求1.一種低溫耐硫化物應(yīng)力裂紋性優(yōu)異的管線用無(wú)縫鋼管,其特征在于,具有下述的化學(xué)組成,其中,以質(zhì)量%計(jì)含有C0.03~0.08%、Si0.05%~0.5%、Mn1.0~3.0%、Mo0.4%~1.2%但不含0.4%、Al0.005~0.100%、Ca0.001~0.005%、Cr0~1.0%、Nb0~0.1%、Ti0~0.1%、Zr0~0.1%、Ni0~2.0%、V0~0.2%、B0~0.005%、余量由Fe及雜質(zhì)構(gòu)成,雜質(zhì)中的N為0.01%以下、P為0.05%以下、S為0.01%以下、O為0.01%以下、Cu為0.1%以下,并且,屈服強(qiáng)度為80ksi以上,并且按照NACETM0177-2005方法D所規(guī)定的DCB試驗(yàn)法,在4℃環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),算出的應(yīng)力擴(kuò)大系數(shù)KISSC為id="icf0001"file="S2006800378911C00011.gif"wi="24"he="6"top="113"left="108"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="no"/>以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線用無(wú)縫鋼管,其特征在于,所述化學(xué)組成以質(zhì)量。/。計(jì)含有從Cr:0.02~1.0%、Nb:0.002~0.10/0、Ti:0,002~0.1%、Zr:0.002-0.1%、Ni:0.022.0%、V:0.05~0.2%、B:0.0001~0.005%中選出的一種或二種以上的元素。3.—種管線用無(wú)縫鋼管的制造方法,其特征在于,通過(guò)熱加工從具有權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)組成的鋼片制成無(wú)縫鋼管,在厚壁中央部從80(TC到50CTC之間的平均冷卻速度為20C/s以下的條件下,對(duì)該鋼管實(shí)施淬火處理,其后實(shí)施回火處理。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,在600。C以上的溫度進(jìn)行回火處理。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,對(duì)通過(guò)熱加工制成的無(wú)縫鋼管先進(jìn)行冷卻,其后進(jìn)行再加熱,然后進(jìn)行淬火處理。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,對(duì)通過(guò)熱加工制成的無(wú)縫鋼管直接實(shí)施淬火處理。全文摘要本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度的、具備穩(wěn)定的韌性、在低溫至常溫下具備良好的耐硫化物腐蝕裂紋性的管線用無(wú)縫鋼管,其特征在于,具有下述的化學(xué)組成,其中,以質(zhì)量%計(jì)含有C0.03~0.08%、Si0.05~0.5%、Mn1.0~3.0%、Mo0.4%~1.2%但不含0.4%、Al0.005~0.100%、Ca0.001~0.005%,余量由Fe及包含P、S、O及Cu的雜質(zhì)組成,雜質(zhì)中的N為0.01%以下,P為0.05%以下,S為0.01%以下,O為0.01%以下,Cu為0.1%以下,且具有由貝氏體-馬氏體雙層組織構(gòu)成的微觀組織。文檔編號(hào)C21D8/10GK101287852SQ20068003789公開(kāi)日2008年10月15日申請(qǐng)日期2006年8月22日優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日發(fā)明者久宗信之,大村朋彥,小林憲司,荒井勇次,近藤邦夫申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社

  專利名稱:用于將連鑄坯導(dǎo)向裝置的至少一個(gè)輥段向連鑄坯調(diào)整的方法和裝置的制作方法

  用于將連鑄坯導(dǎo)向裝置的 至少一個(gè)輥段向連鑄坯調(diào)整的方法和裝置

  本發(fā)明涉及一種用于將板坯軋制設(shè)備的一個(gè)連鑄板坯導(dǎo)向裝置中 一個(gè)輥段調(diào)整靠在板坯上的方法以及一種計(jì)算機(jī)程序和 一種用于實(shí)施 此方法的連鑄坯導(dǎo)向裝置。

  由現(xiàn)有技術(shù),例如由國(guó)際專利申請(qǐng)WO 99/46 071基本上已知了這 樣的方法和裝置。更準(zhǔn)確地說(shuō),在這專利申請(qǐng)中公開(kāi)了一種方法和一 種裝置,它們用于將連鑄坯導(dǎo)向裝置中的至少一個(gè)輥段調(diào)整靠在連鑄 坯上,其中輥段具有一個(gè)上輥?zhàn)鸵粋€(gè)下輥?zhàn)鼈兎謩e至少裝有一 個(gè)輥用于使連鑄坯在輥之間導(dǎo)向。輥段在其四個(gè)轉(zhuǎn)角部位分別具有一 個(gè)調(diào)整元件用于使上輥?zhàn)拖螺佔(zhàn)嗷ハ鄬?duì)地調(diào)整。為了避免由于調(diào)

  壞,在所述的國(guó)際專利申請(qǐng)中建議如下這設(shè)計(jì)成液壓缸筒單元的調(diào) 整元件既可以位置調(diào)節(jié)也可以壓力調(diào)節(jié)地進(jìn)行調(diào)整。輥段的所有四個(gè) 調(diào)整元件#:同步地,也就是說(shuō)同時(shí)地控制并相互獨(dú)立地由 一個(gè)調(diào)節(jié)裝 置求出用于調(diào)整的值,液壓缸筒單元被設(shè)定于這些值。那就可以對(duì)每 個(gè)液壓油缸基本上相互獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于這些液壓缸來(lái)說(shuō)首先規(guī) 定位置,也就是說(shuō)它們?cè)瓌t上按位置調(diào)節(jié)并且只有當(dāng)單個(gè)液壓缸里的 壓力達(dá)到或超過(guò)了一個(gè)規(guī)定的壓力調(diào)整值時(shí)才轉(zhuǎn)換至一種按壓力調(diào)節(jié) 的運(yùn)動(dòng)用來(lái)控制液壓油缸。

  根據(jù)這種現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明的任務(wù)是如下對(duì) 一種已知的用于將連鑄 坯導(dǎo)向裝置中的一個(gè)輥段向連鑄坯調(diào)整的方法進(jìn)行改進(jìn),使后接于連 鑄坯導(dǎo)向裝置的軋機(jī)機(jī)座關(guān)于對(duì)其提出的任務(wù)并關(guān)于其機(jī)械負(fù)載在其 運(yùn)行期間卸載并改善連鑄坯的質(zhì)量。

  該項(xiàng)任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1中所述的方法來(lái)解決。這種方法的特征 在于,輥段的單個(gè)調(diào)整元件被單獨(dú)地進(jìn)行觸發(fā),從而使連鑄坯的右側(cè) 邊和左側(cè)邊的高度同樣大。

  傳統(tǒng)上這后接于連鑄坯導(dǎo)向裝置的軋機(jī)機(jī)座的任務(wù)是對(duì)于連鑄 坯輪廓里可能存在于一個(gè)被輸入的連鑄坯里的不受人歡迎的斜度,也 就是說(shuō)連鑄坯的不等高的側(cè)邊緣進(jìn)行平衡。然而這導(dǎo)致了在軋機(jī)機(jī)座

  里在其各自的軋輥寬度上軋輥的不受歡迎的不均勻的機(jī)械負(fù)載并因此

  造成軋輥不受歡迎的不均勻的磨損。通過(guò)本發(fā)明以有利的方式確保了 將一種鑄造的連鑄坯的輪廓的可能存在的斜度,在連鑄坯導(dǎo)向裝置中 就,也就是說(shuō)還在進(jìn)入后接的軋機(jī)才幾座之前就進(jìn)行補(bǔ)償平衡。因此理 想地通過(guò)本發(fā)明要確保給軋機(jī)機(jī)座只輸入一種沒(méi)有斜度的連鑄坯。 按此方式使軋初4幾座既初4成地卸載又在由它們以前要完成的消除連鑄 坯中可能有的斜度的任務(wù)方面卸載;此外最終改善了連鑄坯的質(zhì)量。

  按照第一實(shí)施例在一個(gè)位置上或在輥段上消除了在連鑄坯導(dǎo)向裝 置上可能有的斜度,在這種位置或輥段處連鑄坯還沒(méi)有完全凝固。其 優(yōu)點(diǎn)在于為了消除斜度由輥段的輥?zhàn)饔玫竭B鑄坯上的力只需遠(yuǎn)小于 如果連鑄坯完全凝固時(shí)的力,正如這一般在進(jìn)入后接的軋枳4幾座時(shí)的 情況那樣。

  有利地為了消除斜度可以對(duì)調(diào)整元件進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)整,在連鑄坯 導(dǎo)向裝置的只是單個(gè)、多個(gè)或者也可以在所有輥段處進(jìn)行。在多個(gè)輥 段處對(duì)調(diào)整元件的調(diào)整雖然要求技術(shù)上有較多的花費(fèi),然而具有以下 優(yōu)點(diǎn)對(duì)于單個(gè)調(diào)整元件來(lái)說(shuō)只需花費(fèi)較小的力;這尤其是因?yàn)樵诙?個(gè)輥段準(zhǔn)備提供了許多調(diào)整元件,用于總地平衡補(bǔ)償斜度。

  用于平衡斜度的調(diào)整元件的調(diào)整或者可以以一種控制或者一種調(diào) 節(jié)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一種控制來(lái)說(shuō)只是對(duì)于連鑄坯的右側(cè)和左側(cè)邊 界規(guī)定了一種相同的名義高度并相應(yīng)地觸發(fā)在輥元件的右側(cè)和左側(cè) (在材料流方向上看)上的調(diào)整元件。如果是調(diào)節(jié)的話則檢測(cè)連鑄坯 左、右側(cè)邊的高度并為了確定一種相應(yīng)的調(diào)節(jié)偏差分別與右側(cè)和左側(cè) 邊的 一種規(guī)定的相同名義高度對(duì)比。輥元件的單個(gè)調(diào)整元件則按照調(diào) 節(jié)偏差的大小分別單獨(dú)地進(jìn)行觸發(fā),使連鑄坯右側(cè)和左側(cè)邊的高度分 別被軋制到規(guī)定相同的名義高度。

  除了純粹地調(diào)節(jié)在連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊上的高度的也可以調(diào)節(jié) 連鑄坯的輪廓,也就是橫截面。為此首先檢測(cè)連鑄坯的實(shí)際輪廓并與 一個(gè)規(guī)定的名義輪廓對(duì)比用于確定輪廓調(diào)節(jié)偏差。在此情況下也可以 按照以前所求得的輪廓調(diào)節(jié)偏差來(lái)調(diào)整輥段的單個(gè)調(diào)整元件用于使實(shí) 際輪廓適應(yīng)(Angleichung)于規(guī)定的名義輪廓。這種輪廓的適應(yīng)當(dāng)然 也包括了在本發(fā)明范圍內(nèi)必須的對(duì)連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊高度的平 衡。

  更有利地可以在連鑄坯導(dǎo)向裝置內(nèi)的不同位置上檢測(cè)連鑄坯的側(cè) 邊高度或者檢測(cè)連鑄坯的實(shí)際輪廓。優(yōu)選在具有可調(diào)節(jié)的調(diào)整元件的 這樣的輥段的出口處進(jìn)行檢測(cè)。優(yōu)選在連鑄坯導(dǎo)向裝置的最后的輥段 出口處,也就是說(shuō)緊鄰地在進(jìn)入軋機(jī)機(jī)座之前進(jìn)行測(cè)量值的采集。因 為采用每個(gè)按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)力求使上面所述的調(diào)節(jié)偏差降低到零,

  因此按此方式則確保了事實(shí)上也只是使一種具有相同高度的側(cè)邊的 連鑄坯輸送給后接的軋機(jī)機(jī)座。

  有利地在所測(cè)量的力關(guān)系和/或壓力關(guān)系的基礎(chǔ)上,優(yōu)選在調(diào)整元 件的作用范圍里計(jì)算出鑄造的連鑄坯側(cè)邊高度可能有的差別。與此相 對(duì)地例如可以借助于適合的輪廓檢測(cè)裝置,例如光學(xué)方法檢測(cè)連鑄坯 的實(shí)際輪廓。

  上面所述的任務(wù)此外還通過(guò)一種計(jì)算機(jī)程序以及一種用于實(shí)施所 述方法的連鑄坯導(dǎo)向裝置來(lái)解決。計(jì)算機(jī)程序和連鑄坯導(dǎo)向裝置的優(yōu) 點(diǎn)基本上相當(dāng)于上面涉及所要求方法所述的優(yōu)點(diǎn)。

  連鑄坯導(dǎo)向裝置的尤其是調(diào)整元件的有利設(shè)計(jì)方案見(jiàn)從屬權(quán)利要 求的說(shuō)明。

  說(shuō)明總共附有四個(gè)附圖,其中附圖所示為

  圖1:按照本發(fā)明的一種新的連鑄坯導(dǎo)向裝置;

  圖2: —個(gè)輥段的示意圖3:通過(guò)輥段的一個(gè)橫斷面;

  圖4a:在輥段里帶有斜度的連鑄坯;和

  圖4b:在一個(gè)輥段的二個(gè)錐形輥之間的沒(méi)有斜度的連鑄坯。

  以下以實(shí)施例的形式參考所列附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

  圖1表示了按照本發(fā)明的連鑄坯導(dǎo)向裝置,用于對(duì)離開(kāi)澆注裝置 300之后的連鑄坯2 00進(jìn)行導(dǎo)向。連鑄坯導(dǎo)向裝置包括多個(gè)輥段110-n, 其中n=l-N,其中每個(gè)輥段110-n分別具有一個(gè)上部的和一個(gè)下部的輥 座112, 114。每個(gè)輥?zhàn)糜谥С兄辽僖粋€(gè)用于對(duì)在輥之間的離開(kāi)澆注 裝置之后的連鑄坯進(jìn)行導(dǎo)向的輥。至少一個(gè)輥段,在圖1中為三個(gè), 具有多個(gè)調(diào)整元件121-124用于相互相對(duì)地調(diào)整上、下輥?zhàn)?12, 114, 也可見(jiàn)圖2。此外連鑄坯導(dǎo)向裝置100包括有一個(gè)用于觸發(fā)輥?zhàn)膯蝹€(gè) 調(diào)整元件的裝置130,因此使連鑄坯200的右側(cè)和左側(cè)邊的高度相同。

  裝置130或者可以設(shè)計(jì)成控制裝置或者設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié)裝置。如果它

  只是設(shè)計(jì)成控制裝置,那么它分別例如預(yù)給定單個(gè)調(diào)整元件的位置值, 從而使連鑄坯的右側(cè)邊和左側(cè)邊分別軋制成相同高度。優(yōu)選分別這樣 進(jìn)行位置的預(yù)給定,使連鑄坯的右側(cè)邊和左側(cè)邊分別軋制成相同的預(yù)

  給定的名義高度。如果裝置130設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié)裝置,那么它或者接收所 測(cè)量的連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度或者代表連鑄坯的實(shí)際輪廓,也 就是實(shí)際橫截面的數(shù)據(jù)。連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度例如可以由適 合的測(cè)量裝置提供,這些裝置例如集成在調(diào)整元件里并在那里求出在 輥元件的二個(gè)輥?zhàn)?12, 114之間的給定的力的關(guān)系或壓力關(guān)系并由此 反推出連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度。例如可以通過(guò)一種適合的光學(xué) 輪廓檢測(cè)裝置14來(lái)進(jìn)行連鑄坯輪廓的檢測(cè);這裝置優(yōu)選如圖1所示那 樣,布置在連鑄坯導(dǎo)向裝置100的端部。這設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié)裝置的裝置130 能夠接收所接收的測(cè)量數(shù)據(jù),無(wú)論是連鑄坯側(cè)邊的當(dāng)前高度還是當(dāng)前 的實(shí)際輪廓并將這些數(shù)據(jù)分別為了求出調(diào)節(jié)偏差而與相應(yīng)預(yù)給定的名 義參數(shù),也就是說(shuō)或者與對(duì)于連鑄坯的右側(cè)邊和左側(cè)邊統(tǒng)一地預(yù)給定 的名義高度Hs。n或者與名義輪廓相對(duì)比。調(diào)節(jié)裝置則按照所求出的調(diào) 節(jié)偏差來(lái)觸發(fā)輥段的單個(gè)調(diào)整元件,使調(diào)節(jié)偏差盡可能變?yōu)榱恪0创?方式則可以保證 一種可能有的先前在連鑄坯^^黃向方向上,也就是在 其寬度方向上的斜度在連鑄坯進(jìn)入后接的軋機(jī)機(jī)座之前平衡了 。

  圖2表示了通常的為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所應(yīng)用的輥段的示意圖。在圖2 中與圖1中相同的元件都用相同的附圖標(biāo)記。可以良好地看到連鑄 坯200在材料流方向上(用一個(gè)水平箭頭表示)在輥段的輥116, 118 之間導(dǎo)引通過(guò)。此外可見(jiàn),在此處所示實(shí)施例中輥段在其四個(gè)角部位 里分別有 一個(gè)調(diào)整元件,其中每個(gè)調(diào)整元件同樣地作用在二個(gè)輥?zhàn)?并因此引起上、下輥?zhàn)?14, 112相互有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖2所示的調(diào)整元 件121-124設(shè)計(jì)成液壓缸。此外在圖2中用附圖標(biāo)記150表示在單個(gè) 調(diào)整元件里的測(cè)量裝置,它們用于檢測(cè)在輥段的輥?zhàn)?12, 114之間的 上面所述的力-或壓力關(guān)系。

  圖3表示一個(gè)由圖2已知的輥段的橫截面,其中相同元件也是用 相同的附圖標(biāo)記表示。在圖3中特別可以良好地看到對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)至 關(guān)重要的連鑄坯200的右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度Hr和Hl。此外在圖3中 可見(jiàn)連鑄坯在通過(guò)輥段110時(shí)尚未完全硬化,這用連鑄坯的尚處于 液態(tài)的用附圖標(biāo)記120標(biāo)出的部分來(lái)表示。這對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)具有以

  下優(yōu)點(diǎn)所要施加的用于平衡連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度Hr和HI 的力相對(duì)較小,也就是說(shuō)小于連鑄坯200完全凝固時(shí)所需的力。

  圖4a表示了對(duì)于在連鑄坯200 —種所檢測(cè)到的不受人歡迎的斜度 的一個(gè)實(shí)例,也就是說(shuō)在這連鑄坯200中右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度Hr和HI不同。按照本發(fā)明檢測(cè)一種這樣的情況就可以引起一種控制或調(diào)節(jié) 用于平衡在連鑄坯左側(cè)和右側(cè)的高度。

  圖4b最后表示了如圖4a所示同一個(gè)連鑄坯,但在按照本發(fā)明進(jìn) 行了連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊高度的平衡之后。導(dǎo)致生成錐形的輥段的 輥116, 118的可能會(huì)存在的不對(duì)稱摩損對(duì)于實(shí)施本發(fā)明來(lái)說(shuō)并不重要了,因?yàn)樗ㄟ^(guò)對(duì)連鑄坯左側(cè)和右側(cè)的調(diào)整元件121-124(在材料流方向上看)進(jìn)行所要求的單獨(dú)控制所平衡補(bǔ)償了。

  權(quán)利要求

  1.用于將板坯軋制設(shè)備的連鑄坯導(dǎo)向裝置(100)的至少一個(gè)輥段(110)向連鑄坯調(diào)整的方法,其中輥段具有上輥?zhàn)拖螺佔(zhàn)?114,112),它們分別裝有至少一個(gè)輥(116,118)用于使連鑄坯(200)在輥之間導(dǎo)向,而且在材料流方向上看,輥段(110)的右側(cè)和左側(cè)分別配置有至少一個(gè)調(diào)整元件(121-124)用來(lái)相互相對(duì)地調(diào)整這二個(gè)輥?zhàn)?114,112),這方法包括以下步驟單獨(dú)地對(duì)單個(gè)調(diào)整元件(121-124)進(jìn)行觸發(fā),其特征在于,使輥段(116)的單個(gè)調(diào)整元件(121-124)單獨(dú)地被觸發(fā),使連鑄坯(200)的右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度(Hr,Hl)變成同樣大。

  2. 按權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于,在連鑄坯(200 )的 在通過(guò)輥段(110)時(shí)還沒(méi)有完全凝固的范圍里進(jìn)行調(diào)整。

  3. 按上述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,在連鑄坯導(dǎo) 向裝置(100)有單個(gè)或多個(gè)輥段(110)時(shí)對(duì)調(diào)整元件(121-124)進(jìn) 行單獨(dú)調(diào)整。

  4. 按上述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,檢測(cè)連鑄坯 (200 )的右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度(Hr, Hl)并且為了確定調(diào)節(jié)偏差分別與右側(cè)邊和左側(cè)邊的規(guī)定的相同的名義高度(HSDll)進(jìn)行對(duì)比;而且 按照調(diào)節(jié)偏差單獨(dú)地觸發(fā)輥段(110)的單個(gè)調(diào)整元件(121-124), 使連鑄坯(200 )的右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度(Hr, Hl)分別軋制至相同 的名義高度(HSD )。

  5. 按權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,檢測(cè)連鑄坯的實(shí)際 輪廓并與一個(gè)名義輪廓對(duì)比;并且將比較的結(jié)果作為在調(diào)整調(diào)整元件(121-124)時(shí)的調(diào)節(jié)偏差考慮用于使實(shí)際輪廓與名義輪廓適配,包括 了連鑄坯(200 )右側(cè)邊和左側(cè)邊高度的平衡。

  6. 按權(quán)利要求1至3中之一所述的方法,其特征在于,以一種 控制的形式使高度(Hr, Hl )適配至相同的名義高度(Hs。u)。

  7. 按權(quán)利要求4, 5或6所述的方法,其特征在于,檢測(cè)連鑄坯 側(cè)邊的高度(Hr, Hl )或者其在連鑄坯導(dǎo)向裝置(100)中的至少一個(gè) 輥段的出口處的實(shí)際輪廓,優(yōu)選至少在連鑄坯導(dǎo)向裝置的最后的輥段(100-N)的出口處。

  8. 按上述權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,在所測(cè)得的 力關(guān)系和/或壓力關(guān)系的基礎(chǔ)上,優(yōu)選在調(diào)整元件(121-124)部位里 計(jì)算出連鑄坯(200 )的側(cè)邊高度(Hr, Hl)可能的差。

  9. 計(jì)算機(jī)程序,具有用于連鑄坯導(dǎo)向裝置(100)的調(diào)節(jié)裝置 (130)的程序代碼,其特征在于,設(shè)計(jì)程序代碼,從而對(duì)應(yīng)于按照權(quán)利要求1至8中之一所述的方法對(duì)連鑄坯導(dǎo)向裝置(100)里的輥?zhàn)?(112, 114)用的調(diào)整元件進(jìn)行觸發(fā)。

  10. 用于對(duì)連鑄坯(200 )在離開(kāi)鑄造裝置(300 )之后進(jìn)行導(dǎo)向 的連鑄坯導(dǎo)向裝置(100),包括有至少一個(gè)輥l殳(100-n),它有上部的和下部的輥?zhàn)?112, 114), 其中輥?zhàn)謩e具有至少一個(gè)輥(116, 118)用于對(duì)連鑄坯(200 )在離 開(kāi)鑄造裝置之后在輥之間進(jìn)行導(dǎo)向;在材料流方向上看,在輥段(IIO)的右側(cè)和左側(cè)上至少分別有一 個(gè)調(diào)整元件(121-124)用于相互相對(duì)地調(diào)整上、下輥?zhàn)?112, 114); 和用于觸發(fā)調(diào)整元件(121-124)的裝置(130); 其特征在于,設(shè)計(jì)觸發(fā)輥?zhàn)膯蝹€(gè)調(diào)整元件(121-124)的裝置 (130),從而使連鑄坯(200 )的右側(cè)邊和左側(cè)邊變成同樣高。

  11. 按權(quán)利要求10所述的連鑄坯導(dǎo)向裝置(100),其特征在于, 裝置(130)設(shè)計(jì)成控制裝置或者調(diào)節(jié)裝置,用于觸發(fā)輥?zhàn)膯蝹€(gè)調(diào)整 元件(121-124),從而將連鑄坯(200 )的右側(cè)邊和左側(cè)邊軋制至相 同的規(guī)定的名義高度(Hs。u)。

  12. 按權(quán)利要求11所述的連鑄坯導(dǎo)向裝置(100),其特征在于, 在材料流方向(4)上看,在連鑄坯導(dǎo)向裝置的至少一個(gè)輥段(110-2) 的出口處,優(yōu)選在最后的輥段(IOO-N)的出口處設(shè)有輪廓檢測(cè)裝置(140),用于檢測(cè)連鑄坯(200 )的在那里作為實(shí)際輪廓斷面的橫截 面,包括在連鑄坯右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度(Hr, Hl)之間可能出現(xiàn)的 差別;而且設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)裝置(13 0 )用于按照所接收的調(diào)節(jié)偏差來(lái)觸發(fā)調(diào)整元件, 這種偏差代表了在名義輪廓和實(shí)際輪廓之間的差,包括了在連鑄坯 (200 )右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度(Hr, Hl)之間可能有的差別。

  13. 按權(quán)利要求IO, 11或12所述的連鑄坯導(dǎo)向裝置(100),其 特征在于,輥段(110)在其四個(gè)角部位分別有調(diào)整元件(121-124)。

  14. 按權(quán)利要求9至13中之一所述的連鑄坯導(dǎo)向裝置(100), 其特征在于,調(diào)整元件(121-124)分別設(shè)計(jì)為液壓缸。

  15. 按權(quán)利要求10至14中之一所述的連鑄坯導(dǎo)向裝置(100), 其特征在于,測(cè)量裝置(150),它優(yōu)選集成在調(diào)整元件(121-124) 里,用于檢測(cè)在輥段的二個(gè)輥?zhàn)?112, 114)之間的力關(guān)系或壓力關(guān) 系。

  全文摘要

  本發(fā)明涉及用于將連鑄坯導(dǎo)向裝置中至少一個(gè)輥段調(diào)整靠在連鑄坯上的一種方法和一種連鑄坯導(dǎo)向裝置,其中輥段(110)具有一個(gè)上輥?zhàn)鸵粋€(gè)下輥?zhàn)?114,112),它們分別裝有一個(gè)輥(116,118)用于使連鑄坯(200)在輥之間導(dǎo)向。在材料流方向上輥段的右側(cè)和左側(cè)分別配置有至少一個(gè)調(diào)整元件用來(lái)相互相對(duì)調(diào)整這二個(gè)輥?zhàn)?112,114)。為了使一個(gè)后接于連鑄坯導(dǎo)向裝置的軋機(jī)機(jī)座考慮到其機(jī)械負(fù)載和考慮到對(duì)其提出的任務(wù)而卸載,并改善連鑄坯的質(zhì)量,按照本發(fā)明建議如下對(duì)單個(gè)調(diào)整元件單獨(dú)地控制,從而使連鑄坯(200)右側(cè)邊和左側(cè)邊的高度(Hr,HI)變成同樣大。

  文檔編號(hào)B22D11/12GK101374617SQ200680037892

  公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日

  發(fā)明者A韋耶, C斯托爾普, HE克拉森 申請(qǐng)人:Sms迪馬格股份公司

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作者: 鋼百科本文地址: 一種管線用無(wú)縫鋼管及其制造方法[工藝流程]發(fā)布于 2023-01-07 18:36:01
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