专利名称：生产具有特定性质的钢管的方法和装置的制作方法
生产具有特定性质的钢管的方法和装置本发明涉及用来生产具有提高的材料强度和改善的材料韧性的钢管的方法。本发明 还涉及用来生产具有特定性能组合的管的装置(Vorrichtimg)，其由用来对管表面施加冷却介质的器件(Einrichtung)组成。在生产无缝管的过程中，管壁的材料特性可能在基于位置和批次而具有显著差异。这些特性差异多数源于不相同的组织结构以及不利的钢组成或者伴生和杂质元素的含
量增高。出于上述原因，对于高负荷的管而言，组织结构应符合相关的要求，在管长范围内以及在管壁的同轴方向应具有在窄的限值内的均勻性，并且应该具有不含有害元素的材料组成。长度大于等于7m、外径小于200mm并且壁厚小于25mm的管仅能以高的费用对其进行热处理，以便在全部管体积范围内获得具有所需结构的均勻致密的组织，将垂直于纵向的弯曲度减小到最低程度。已知这样的方法，其中让管围绕其轴线旋转，并对外表面和/或者内表面进行冷却。但这类热处理方法的前提条件是管长范围内的材料具有大致同样高的温度，才能在管壁中实现均勻的组织结构。本发明的目的在于提供一种在管生产过程中通过热成形尤其是张力减径、接着对其进行处理从而提高强度并且改善管材料韧性的方法。本发明的任务还在于提供一种用来生产管的装置，可将其用来在热成形之后实现在全部管长范围内具有所需性能组合的管。采用以下所述的方法即可实现这个目的在热成形尤其是利用张力减径法变形之后立即进行快速冷却，其中在每一情形下在连续过程中在高于700°C但低于1050°C的温度最后一次变形之后，在连续过程中(im Durchlauf)在最多20秒的时间段内将一定量的冷却介质以升高的压力大约在大于管壁厚度400倍的长度周向地施加到该管的外表面上，所述冷却介质的施加量在所述快速冷却过程中在所述管长范围内以大于1°C /sec的相同冷却速度将管壁快速冷却到500°C 250°C范围的某一温度，然后在空气中将管继续冷却到室温。按照本发明所述的方法，如果在低于950°C的温度开始快速冷却管外表面，能实现特别高而且均勻的机械材料参数值尤其是韧性值。就整合的回火处理(Anlassbehandlung)而言，可能进一步有利的是，在快速冷却之后在空气中继续冷却管时有针对性地重新加热管壁表面区域，为了优化管质量或者改善管材料的质量，本发明所述方法的一种改进实施方式中可能必要的是，使用含有以下各合金元素和伴生杂质元素浓度的钢来生产管，单位为重量％，
权利要求
1.生产具有提高的材料强度和改善的材料韧性的钢管的方法，通过如下方式进行在热成形之后，尤其是利用张力减径法变形之后，立即快速冷却，其中在每一情况下在高于 700°C但低于1050°C的温度最后一次变形之后，在连续过程中在最多20秒的时间段内将一定量的具有升高压力的冷却介质在大于管壁厚度400倍的长度周向地施加到该管的外表面上，所述冷却介质的施加量在所述快速冷却过程中在所述管长范围内产生大于1°C /sec 的相同的管壁冷却速度，直到500°C 250°C范围的某一温度，然后在空气中将该管进一步冷却到室温。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在低于950°C的温度开始管外表面的快速冷却。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述快速冷却之后在空气中进一步冷却管时有针对性地重新加热所述管壁。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的方法，其中使用含有以下重量％的各种合金元素和伴生或杂质元素浓度的钢来生产管碳(C)0.03 至0.5硅(Si)0.15 至0.65锰(Mn)0.5 至2.0磷(P)最大0.03硫(S)最大0.03铬(Cr)最大1.5镍(Ni)最大1.0铜(Cu)最大0.3铝(Al)0.01 至0.09钛(Ti)最大0.05钼(Mo)最大0.8钒(V)0.02 至0.2锡(Sn)最大0.08氮(N)最大0.04铌(Nb)最大0.08钙(Ca)最大0.005铁(Fe)㈣。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的方法，用于生产长度大于7m但最高200m、外径大于20mm但小于200mm，并且壁厚大于2. Omm但小于25mm的油田管道。
6.根据权利要求4所述的方法，其中用于生产管的钢具有至少一种以下重量百分比含量的元素碳(C)0.05 至 0.35磷(P)最大0.015硫(S)馱0.005铬(Cr)最大1.0钛(Ti)最大0.02。
7.装置，用于在变形之后、尤其在利用张力减径法将管成形之后，通过快速冷却生产具有升高的材料强度和改善的材料韧性的钢管，所述装置由用来将冷却剂施加到管表面的器件组成，其特征在于，沿轧制方向在最后的变形机架后形成能控制的直通冷却段，所述直通冷却段包括许多个围绕轧材同心布置的、能够沿纵向定位在不同位置的冷却介质分配环， 所述分配环各具有至少3个分别基本上指向轴线的喷嘴，其中能够随生产量调节供应给每个或每组分配环的冷却介质。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述喷嘴各自形成沿喷淋方向拓宽的棱锥形冷却剂流。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述冷却剂流具有矩形横截面形状，并且矩形的长轴向管轴线倾斜。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，能够根据管端在该直通冷却段中的位置不同来控制供应给直通冷却段的冷却介质。
全文摘要
本发明涉及生产钢管的方法和装置。按照本发明，在高于700℃但低于1050℃的温度经过最后一次变形之后，在最多20秒的时间段内将一定量的冷却介质以升高的压力在大于管壁厚度400倍的长度范围内施加到管的外表面上，所述冷却介质施加量能够在管长范围内以大于1℃/sec的相同冷却速度将管壁快速冷却到500℃～250℃范围的某一温度，然后在空气中将管继续冷却到室温。
文档编号C21D9/08GK102224265SQ200980146610
公开日2011年10月19日 申请日期2009年11月16日 优先权日2008年11月20日
发明者J·克拉尔纳 申请人:奥钢联管柱有限责任两合公司