BRPI0410554B1

BRPI0410554B1 - Tarugo de liga de Fe-Cr para fabricar um tubo de aço sem costura e método de produção de um tarugo

Info

Publication number: BRPI0410554B1
Application number: BRPI0410554-0B1A
Authority: BR
Inventors: Toshiro Anraku; Tomio Yamakama; Yasufumi Kitamura; Yasuyoshi Hidaka
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2014-04-08
Also published as: CN1791477A; EP1637241B1; ZA200510009B; JP4265603B2; CA2525147A1; RU2313409C2; CN100417460C; MXPA05012509A; WO2004103589A1; EP1637241A1; JPWO2004103589A1; CA2525147C; RU2005140109A; BRPI0410554A; EP1637241A4

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TARUGO DE

LIGA DE FE-CR PARA FABRICAR UM TUBO DE AÇO SEM COSTURA E MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UM TARUGO”.

Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um tarugo de liga com base de ferro (no relatório descritivo simplesmente referida como "liga de Fe-Cr") contendo Cr na faixa de 5 a 17% e a um método de produção de um tarugo, em mais detalhes, um tarugo de liga de Fe-Cr que pode reduzir grandemen- te um tratamento de superfície de um tarugo antes da produção de tubos de aço sem costura que são produzidos a partir de desbaste, e um método de produção do tarugo.

Antecedentes da Técnica Em anos recentes, a demanda para tubos de aço feitos de uma liga de Fe-Cr para uso em poços de petróleo e indústrias químicas é alta, e para produzi-los eficientemente com alta qualidade, a produção conforme um método de produção a quente de tubos de aço sem costura está aumen- tando. Entretanto, na produção de tubos de aço sem costura de liga de Fe- Cr, em uma superfície externa de um tubo de aço obtido, em alguns casos, são gerados defeitos de superfície tais como falhas de carepa.

Tais defeitos de superfície, em muitos casos, são provocados devido aos defeitos de carepa na superfície de um tarugo antes da produção do tubo. Isto é, devido à falha de remoção de carepa em um processo de produção de um tarugo, as carepas são deixadas sem serem removidas, as carepas são pressionadas ou laminadas juntas para serem defeitos de care- pa, e quando o tarugo é submetida à produção de tubos com os defeitos de carepa remanescentes na mesma, são provocados os defeitos de superfície.

Conseqüentemente, uma melhoria no método de remoção de carepas no processo de produção de tarugos é desenvolvida. Entretanto, no momento presente, é difícil remover com segurança os resíduos de carepa.

Conseqüentemente, para evitar que ocorram defeitos de superfície em um tubo de aço após a produção a quente de tubos, quase todos os tarugos são submetidos a uma inspeção de superfície antes da produção do tubo de aço, e com base nos resultados, o tratamento de superfície é aplicado.

Normalmente, um tarugo usado para produção de tubos de aço sem costura de liga de Fe-Cr é, conforme mostrado nas figuras 1 e 2 que serão descritas mais tarde, produzido desbastando-se um lingote de aço feito da mesma liga. O lingote de aço, após ser aquecido até substancial- mente 1200°C, é processado pelo desbastamento por meio de um cilindro do tipo caixa ou estriado. Nesse momento, com uma laminação de múltiplas etapas, enquanto se reduz a mesma gradualmente e tornando o diâmetro do material menor, o lingote de aço é acabado na forma de um tarugo.

No desbaste, para remover as carepas geradas no lingote de aço devido ao aquecimento, é aplicada a remoção de carepa com água a alta pressão. Entretanto, freqüentemente, é ocasionada uma falha na remo- ção de carepa, as carepas remanescentes são pressionadas ou laminadas juntamente com uma superfície do lingote de aço, e, portanto, os defeitos de carepa são provocados na superfície do tarugo.

Para reduzir os defeitos de carepa, a capacidade de remoção de carepa é aumentada, por exemplo, com um aumento na taxa de fluxo e na pressão de ejeção da água de remoção de carepa. Entretanto, à medida que a remoção de carepa prossegue a temperatura do material em bruto torna- se menor, a própria produção do tarugo é perturbada, isto é, também no aumento da capacidade de remoção da carepa há um limite. Dessas situa- ções, no momento presente, é difícil remover-se seguramente os resíduos de carepa da superfície do tarugo.

Para superar os problemas acima, foram propostas várias medi- das para o equipamento de aquecimento. A publicação do pedido de patente japonês n° 07-258740 propõe um método de aquecimento contínuo caracte- rizado pelo fato de que quando um lingote de aço, tal como uma placa ou um tarugo, é aquecido continuamente com um queimador de combustão, a ge- ração de carepa de oxidação é suprimida durante o aquecimento, o lingote de aço após o aquecimento é oxidado para gerar carepas excelentes em capacidade de descascamento, e, portanto, os defeitos de superfície são removidos. Entretanto, quando o método proposto é aplicado, uma melhoria em grande escala e a remodelação do forno de aquecimento contínuo tor- nam-se necessárias.

Além disso, na publicação do pedido de patente japonês n° 57- 2831 é descrito um método no qual antes do desbaste SiC é revestido para transmitir capacidade de oxidação e portanto melhorar a capacidade de des- cascamento das carepas. Entretanto, de acordo com o método descrito aqui, o equipamento de revestimento para revestir SiC torna-se necessário. Além disso, a operação de revestimento torna-se uma operação off-line, resultan- do na redução da eficiência de produção.

Conseqüentemente, qualquer uma das medidas defensivas pro- postas nas publicações dos pedidos de patente japonesas n— 07-258740 e 57-2831 não podem ser trazidas em uma operação real como são, e tam- bém do ponto de vista de sua capacidade, a remoção completa de carepa é difícil. Consequentemente, após a produção do tarugo, o tratamento da su- perfície antes da produção do tubo ainda não foi excluído.

Como método de tratamento da superfície do tarugo antes da produção do tubo, há um método convencional no qual são detectadas fa- lhas pela detecção de defeito ultrassônica ou similar e as porções relativas são moídas externamente pelo uso de um moedor ou um descascador. En- tretanto, uma vez que os locais onde ocorrem as falhas e a sua freqüência são diferentes de um tarugo para outro, uma operação automatizada é difícil; como resultado, o tratamento de superfície antes da produção do tubo nor- malmente torna-se uma operação off-line. Conseqüentemente, a produção de tubos de aço sem costura a partir de um tarugo é baixa em termos de eficiência de produção e o ambiente de trabalho do tratamento do tarugo é ruim.

No caso do tratamento do tarugo ser automatizado, independen- temente da localização e da taxa de incidência de falhas, em alguns casos, se as falhas estão presentes ou não, é necessário esmerilhar uniformemente todas as superfícies dos tarugos para remover a carepa e tratar as superfí- cies. Nesse caso o rendimento do tarugo é notavelmente deteriorado.

No lugar do esmerilhamento uniforme da superfície do tarugo como esse, como um tratamento automatizado que especifica as posições das falhas, por exemplo, a publicação do pedido de patente japonês n° 10- 277912 propõe um método de tratamento das falhas de superfície caracteri- zado pelo fato de que após marcar no lingote de aço, os dados de sua ima- gem são coletados, e dos dados de imagem os dados de falhas de superfí- cie são extraídos. Entretanto, de acordo com o método proposto de trata- mento das falhas de superfície, são necessários vários equipamentos e des- pesas; conseqüentemente, não é adequado para um método de tratamento do tarugo.

Conforme mencionado acima, na produção de tarugos para uso na produção do tubo de aço sem costura, para evitar que ocorra o defeito de carepa na sua superfície, várias propostas foram submetidas. Entretanto a remoção completa da carepa é difícil, isto é, o tratamento de superfície após a produção do tarugo não foi ainda excluído.

Além disso, no tratamento de superfície do tarugo, a operação é geralmente executada off-line, a eficiência da produção é baixa e o ambiente de trabalho é ruim. Mesmo quando o tratamento é automatizado, o rendi- mento da produção é reduzido e grande despesa de equipamento é neces- sária.

Consequentemente, um método de produção que possa excluir ou reduzir o tratamento de superfície do tarugo, em particular, um método de produção que possa reduzir grandemente o tratamento de superfície do ta- rugo após o desbaste para uso na produção de tubos de aço sem costura de liga de Fe-Cr, deve ser desenvolvido.

Sumário da Invenção A presente invenção é executada de acordo com os problemas acima mencionados das tecnologias convencionais e de uma demanda pelo desenvolvimento de um método de produção, e pretende fornecer um tarugo de liga de Fe-Cr que possa reduzir grandemente o tratamento dos tarugos antes da produção de tubos no caso de tubos de aço sem costura, sendo produzido a partir de um lingote de aço da liga de Fe-Cr por meio de desbas- te, e um método de produção do tarugo.

Em vista disso, os métodos de remoção de carepa que têm sido usados e propostos até aqui não podem remover completamente os defeitos de carepa gerados em uma superfície do tarugo, os presentes inventores abraçaram a idéia de não remover as carepas, mas cobrir positivamente a superfície do tarugo com a carepa, suprimindo assim os defeitos de superfí- cie.

Para incorporar a ideia no tarugo de liga de Fe-Cr, o desbaste do lingote de aço adotado no processo de produção do tarugo de liga de Fe-Cr foi estudado em detalhes.

As figuras 1(a) a 1(c) são diagramas para explicar um processo de desbaste do lingote de aço em um processo de produção do tarugo, e situações de mudança na seção transversal do lingote de aço que acompa- nham o processo de desbaste. A figura 1(a) mostra uma seção transversal do lingote de aço antes do desbaste, a Figura 1(b) mostra uma seção trans- versal do lingote de aço no meio do processo de desbaste, e a Figura 1 (c) mostra uma seção transversal do tarugo após o desbaste. O desbaste é e- xecutado tanto na primeira quanto na segunda cadeira. Na primeira cadeira, com um cilindro estriado, por exemplo, um cilindro do tipo caixa e na segun- da cadeira com um cilindro estriado, a laminação reversível é respectiva- mente executada.

Um lingote de aço 1 no desbaste, após ser aquecido até subs- tancialmente 1200°C, é gradualmente reduzido para cada redução de super- fície na primeira cadeira. Conforme mostrado na Figura 1(b), ele é processa- da no lingote de aço 1 tendo uma seção transversal retangular. A seguir, o lingote de aço 1 tendo uma seção transversal retangular é carregado segun- da cadeira, laminado de forma a fazer a seção transversal gradativamente menor, conforme mostrado na Figura 1(c), acabado em uma forma de um tarugo final 2. A Figura 2 é um diagrama de um exemplo para explicar, em de- talhes, situações de mudança na forma da seção transversal do lingote de aço no processo de desbaste na produção do tarugo. No processo de des- baste mostrado na Figura 2, a seção transversal do lingote de aço 1 é grada- tivamente reduzida e finalmente acabada até um tarugo 2 após laminar dez passes. No processo de laminação, o lingote de aço 1 antes do desbaste é colocado de forma a ser estendido no lado mais curto (correspondente à Fi- gura 1(a)), e processado de forma a ser o lingote de aço 1 que tem uma se- ção transversal retangular após a laminação de sete passes na primeira ca- deira (correspondente à Figura 1 (b)). A seguir, o lingote de aço tendo a se- ção transversal retangular é submetido da oitava até a décima laminação na segunda cadeira e acabado no tarugo final 2 (correspondente à Figura 1(c)).

Em uma página mostrada na Figura 2, os primeiro, segundo, quarto, sexto, oitavo e décimo passes mostram a laminação na direção de redução vertical, e os terceiro, quinto, sétimo e nono passes mostram a la- minação na direção de redução horizontal. Na laminação atual, o lingote de aço é girada de 90° para mudar a direção de laminação de redução. O lingote de aço 1 mostrado na Figura 1(a) é dividido em uma alta taxa de redução de superfície 3 e uma baixa taxa de redução de super- fície 4, a superfície de alta taxa de redução 3 mostrando uma superfície que se torna maior na taxa de redução no desbaste, a taxa de redução baixa de superfície 4 mostrando outra de suas superfícies. No desbaste comum, con- forme mostrado na Figura 2, o lingote de aço antes do desbaste é disposta na direção longitudinal; conseqüentemente, a superfície de alta taxa de re- dução 3 torna-se uma superfície de lado menor no lingote de aço na forma de placa, a superfície de taxa de baixa redução 4 tornando-se uma superfí- cie de lado mais comprido.

Entretanto, quando pelo processo de desbaste mostrado nas Figuras 1(a) a 1(c) e na Figura 2, o lingote de aço 1 é reduzido para cada superfície de redução na primeira cadeira e posteriormente laminado na se- gunda cadeira para ser acabado no tarugo 2, e, em uma superfície externa do tarugo 2, uma relação de área de uma porção que foi a superfície de alta taxa de redução 3 até uma porção que foi a superfície de baixa taxa de re- dução 4 no lingote de aço 1 torna-se quase a mesma.

Isto é, uma seção transversal do tarugo 2 após o desbaste mos- trado na Figura 1(c) é igualmente dividida em quatro partes de duas superfí- cies de alta taxa de redução 3’ (porção reduzida com alta taxa de redução do lingote de aço 1) e duas superfícies de baixa taxa de redução 4’ (porção re- duzida com baixa taxa de redução do lingote de aço 1) e um ângulo central Θ (um ângulo ocupando uma porção da superfície do tarugo 2) da superfície de alta taxa de redução 3’ mostrado nos mesmos desenhos torna-se 90°. A Figura 3 é uma vista perspectiva mostrando uma configuração completa do tarugo após o desbaste. Na laminação com o cilindro estriado na primeira cadeira, uma porção central da superfície de baixa taxa de redu- ção 4 não é diretamente contida por um cilindro de redução, ou, mesmo quando contida, é apenas levemente contida se comparada a outras por- ções. Consequentemente no tarugo 2 após o desbaste, conforme mostrado na Figura 3, as dobras 5 são geradas na direção longitudinal do tarugo.

Como cilindro estriado que é usado no desbaste, um cilindro do tipo caixa, um cilindro do tipo diamante ou um cilindro do tipo oval pode ser ilustrado. Entretanto, o cilindro do tipo caixa é eficaz em evitar que o lingote de aço se incline/caia. Conseqüentemente, em vista da estabilidade do des- baste, o cilindro tipo caixa é adotado em muitos casos.

Conseqüentemente, na base das dobras 5 do tarugo 2 após o desbaste, a superfície de alta taxa de redução 3’ pode ser especificada em uma faixa de um ângulo central de ± 45° (Θ/2) com uma superfície h que é ortogonal às dobras 5 como um centro do tarugo 2.

Com base no conhecimento da superfície de alta taxa de redu- ção do lingote de aço e do tarugo, o processo de produção do tarugo de liga de Fe-Cr foi também estudado em mais detalhes e foram obtidas as desco- bertas (a) a (e) a seguir. a) Para evitar que os defeitos de carepa ocorram na superfície do tarugo de liga de Fe-Cr, é difícil remover completamente as carepas ge- radas no lingote de aço antes do desbaste. b) Desistiu-se da remoção completa das carepas geradas no lingote de aço e foi estudado o padrão de geração das carepas que são im- prováveis de serem pressionadas ou laminadas juntas durante o desbaste.

Como resultado, as carepas geradas e aderidas ao lingote de aço sobre uma grande área de cobertura foram descobertas como improváveis de serem pressionadas ou laminadas juntas durante o desbaste. c) Especificamente, no processo de produção do tarugo, não há necessidade de remoção de carepa com um removedor de carepa de alta pressão de água. d) Além disso, à medida que a laminação de um primeiro passe do desbaste (primeira cadeira) é iniciada a partir da superfície de alta taxa de redução do lingote de aço, as carepas geradas podem ser aderidas mais proximamente ao lingote de aço. e) Ainda, além disso, como as condições de aquecimento (at- mosfera, temperatura de aquecimento e tempo de retenção) do lingote de aço foram ajustadas, as carepas são improváveis de esfoliar-se durante o desbaste e podem ser geradas sobre uma maior área de cobertura do lingo- te de aço. A presente invenção foi alcançada com base nas descobertas acima, e um tarugo de liga de Fe-Cr conforme (1) abaixo e métodos de pro- dução de tarugos de liga de Fe-Cr conforme (2) a (4) abaixo são o funda- mento da invenção. 1) Um tarugo de liga de Fe-Cr, caracterizada pelo fato de que uma superfície de alta taxa de redução é coberta com uma camada de care- pa com uma razão de área de 70%, 80%, 90% ou mais. 2) Um método de produção de um tarugo de liga de Fe-Cr, o mé- todo de produção do tarugo de liga de Fe-Cr pelo desbaste, sem aplicação da remoção de carepa do lingote de aço. 3) Um método de produção do tarugo de liga de Fe-Cr, onde em um método de produção de um tarugo de liga de Fe-Cr pelo desbaste, após uma carepa com uma espessura de 1000 μίτι ou mais ser formada no lingote de aço, sem aplicação da remoção de carepa, o desbaste é executado. 4) No método de produção do tarugo de liga de Fe-Cr conforme (3), é preferível primeiramente reduzir-se a superfície de alta taxa de redu- ção do lingote de aço. Além disso, o lingote de aço é preferivelmente manti- do em uma atmosfera contendo 2,5% em volume ou mais de vapor, e a uma temperatura de 1200°C ou mais por 2 horas ou mais para gerar a carepa.

Na presente invenção, a "liga de Fe-Cr" significa uma liga com base de ferro contendo 5 a 17% de Cr e, onde necessário, outros elementos de liga tais como Ni e Mo podem estar contidos. A "superfície de alta taxa de redução" conforme a invenção sig- nifica, no lingote de aço, uma superfície onde quando o desbaste é aplicado para tomar a forma de tarugo, a taxa de redução torna-se maior, e, no taru- go, uma porção que foi a superfície de alta taxa de redução no lingote de aço antes da laminação. Normalmente, no lingote de aço tendo a forma de placa, a superfície de alta taxa de redução torna-se uma superfície de lado mais curto. A "superfície de alta taxa de redução" no tarugo, conforme mos- trado na Figura 3, simplesmente na base das dobras, pode ser especificada em uma faixa onde o ângulo central é ± 45° (Θ/2) com uma superfície central ortogonal às dobras em relação ao centro do tarugo. Para especificar mais precisamente a "superfície da alta taxa de redução" no tarugo, resultados de macro-observação da seção transversal do tarugo podem ser usados. A Figura 4 é um diagrama mostrando um exemplo dos resulta- dos de observação de macrofotografias da seção transversal do tarugo. Na porção central da macro-observação, conforme mostrado com uma linha pontilhada elíptica, a segregação correlacionada com uma direção da seção transversal do lingote de aço antes do desbaste pode ser observada. Isto é, uma vez que uma posição onde a segregação ocorre coincide com uma po- sição final de solidificação do lingote de aço, a posição final de solidificação depende da forma da seção transversal feita de um lado mais comprido da superfície 4 e de um lado mais curto da superfície 3 do lingote de aço.

Dos resultados da observação da macrofotografia da seção transversal mostrada na Figura 4, uma superfície aproximadamente paralela à linha pontilhada elíptica é a superfície de lado mais comprido 4, a "superfí- cie de menor taxa de redução", e uma superfície ortogonal à linha pontilhada elíptica é a superfície de lado mais curto 3, a "superfície de maior taxa de redução". Consequentemente, uma vez que no tarugo, mesmo após a lami- nação, a segregação correlacionada com a direção da seção transversal do lingote de aço antes do desbaste permanece a partir de uma distribuição da segregação mostrada pela linha pontilhada elíptica, a "superfície de alta taxa de redução" no tarugo pode ser especificada.

Conforme mencionado acima, as razões de área da superfície de alta taxa de redução e da superfície de baixa taxa de redução em uma superfície externa do tarugo após a produção tornam-se quase as mesmas, e a seção transversal do tarugo é igualmente dividida em quatro porções de duas superfícies de alta taxa de redução e duas superfícies de baixa taxa de redução. Conseqüentemente, um valor de "taxa de área da superfície de alta taxa de redução" (uma razão da área das carepas na superfície de alta taxa de redução) estipulado conforme a invenção, quando multiplicado por 1/2, pode ser substituído por uma "taxa de área total (do tarugo)" (uma razão da área das carepas em toda a área do tarugo).

Isto é, na invenção "70% ou mais da taxa de área da superfície de alta taxa de redução" podem ser estipulados em outras palavras como "35% ou mais da taxa de área total", "80% ou mais na taxa de área da su- perfície de alta taxa de redução" podem ser estipulados em outras palavras como "40% ou mais da taxa de área total", e 90% ou mais da taxa de área da superfície de alta taxa de redução" podem ser estipulados em outras pa- lavras como "45% ou mais da taxa de área total".

Breve Descrição dos Desenhos As Figuras 1 (a) a 1 (c) são diagramas para explicar um proces- so de desbaste de um lingote de aço em uma etapa de produção de um ta- rugo, e acompanham situações de uma mudança na seção transversal do lingote de aço. A Figura 2 é um diagrama de um exemplo para explicar em deta- lhes situações de uma mudança em uma forma da seção transversal do lin- gote de aço no processo de desbaste na produção do tarugo. A Figura 3 é uma vista em perspectiva mostrando uma constitui- ção total do tarugo após o desbaste. A Figura 4 é um diagrama mostrando um exemplo dos resulta- dos da observação de macrofotografias da seção transversa! do tarugo. A Figura 5 é um diagrama mostrando a relação entre a taxa de incidência de defeitos em uma superfície de um tarugo que usa uma amostra de teste A e uma espessura de carepa no lingote de aço. A Figura 6 é um diagrama mostrando a relação entre uma taxa de incidência de defeitos de uma superfície de um tarugo que usa similar- mente uma amostra de teste B e uma espessura de carepa no lingote de aço. A Figura 7 é um diagrama mostrando a relação entre a taxa de incidência de defeitos de uma superfície de um tarugo que usa similarmente uma amostra de teste C e uma espessura de carepa no lingote de aço. A Figura 8 é um diagrama mostrando a relação entre uma es- pessura de carepa do lingote de aço e uma temperatura de retenção quando uma quantidade de vapor em uma atmosfera de um forno de aquecimento é variada.

Melhor Forma de Execução da Invenção Em um tarugo de liga de Fe-Cr conforme a presente invenção, uma superfície de alta taxa de redução é coberta com uma camada de care- pa em uma área de 70%, 80%, 90% ou mais. Em outras palavras, é coberta com a camada de carepa em uma taxa de área total de 35% ou mais, 40% ou mais ou 45% ou mais.

Conforme mostrado nos exemplos descritos mais tarde, no caso da superfície de alta taxa de redução ser coberta com a camada de carepa em uma taxa de área de 70% ou mais, a taxa de tratamento de superfície pode ser reduzida de substancialmente 50% em comparação com exemplos comparativos onde a remoção de carepa é aplicada.

No tarugo de liga de Fe-Cr conforme a invenção, há uma ten- dência de que quanto maior for a taxa de área para a superfície de alta taxa de redução, menor será a taxa de tratamento de superfície do tarugo. Por exemplo, no caso da superfície de alta taxa de redução ser coberta com a camada de carepa na taxa de área de 80% ou mais, a taxa de tratamento torna-se substancialmente 30% daquela de um exemplo comparativo, e simi- larmente no caso de ser coberta com a camada de carepa na taxa de área de 90% ou mais, a taxa de tratamento torna-se substancialmente 20% da- quela do exemplo comparativo. Conseqüentemente, a taxa de área da su- perfície de alta taxa de redução coberta pela carepa se corresponde bem com a taxa de incidência de defeitos na superfície do tarugo.

No método de produção conforme a invenção, no desbaste do lingote de aço, para remover as carepas geradas durante o aquecimento do lingote de aço, a remoção da carepa com um removedor de carepa com alta pressão de água não é aplicada. A razão para isso é que, conforme mencio- nado acima, uma vez que uma tecnologia para remover completamente a carepa não foi ainda estabelecida, pretende-se evitar que a carepa perma- neça incompletamente ou irregularmente e seja pressionada e laminada jun- ta para provocar a falha de carepa.

No método de produção conforme a invenção, embora não seja especulado se o desbaste do lingote de aço será iniciado em uma superfície de alta taxa de redução ou em uma superfície de baixa taxa de redução, ele é preferivelmente iniciado na superfície de alta taxa de redução do lingote de aço. Isso é porque quando a superfície de alta taxa de redução é laminada no primeiro passe do desbaste, a carepa gerada no lingote de aço pode ser prensada-aglutinada suficientemente à superfície de alta taxa de redução.

Além disso, uma razão para pressionar-aglutinar a carepa à su- perfície de alta taxa de redução é porque quando a carepa é pressionada na superfície de alta taxa de redução com a carepa permanecendo insuficien- temente, a falha de carepa é provável de ser provocada. Na invenção, quan- do a carepa é anexada proximamente na taxa de área de 70% ou mais, em um processo de desbaste após isso, a carepa torna-se improvável de ser pressionada em uma matriz do lingote de aço. A tendência torna-se mais notável quanto maior for a taxa de área com a qual a cobertura de carepa torna-se maior.

Em um método de fabricação conforme a invenção, a carepa tendo uma espessura de 1000 pm ou mais se torna um defeito com dificul- dade no desbaste e é improvável de provocar um defeito na superfície do tarugo após a produção ser gerada no lingote de aço. A espessura da care- pa pode ser obtida controlando-se as condições de aquecimento (atmosfera, temperatura de aquecimento, e tempo de retenção) do lingote de aço.

As Figuras 5 a 7 são diagramas mostrando a relação, no caso da remoção de carepa não ser aplicada, entre a taxa de incidência de defei- tos em uma superfície de um tarugo de liga de Fe-Cr e uma espessura da carepa do lingote de aço. Como amostras de teste, são usadas as ligas A, B e C contendo 5 a 17% de Cr mostradas na Tabela 1. A Figura 5 mostra a relação com a amostra de teste A, a Figura 6 mostra a relação com a amos- tra de teste B e a Figura 7 mostra a relação com a amostra de teste C, res- pectivamente.

Tabela 1 Como condições específicas, as amostras de teste A, B e C são aquecidas a uma temperatura de 1200°C em um forno de aquecimento com atmosfera de ar com um tempo de retenção variado para alterar a espessura de uma superfície de alta taxa de redução e de uma superfície de baixa taxa de redução do lingote de aço. As amostras de teste são cada uma medida para a taxa de incidência de defeitos em uma superfície do tarugo. A razão para o forno de aquecimento com ar atmosférico ser ajustado a uma tempe- ratura de 1200°C é devido ao fato de que a temperatura de aquecimento é adequada para reduzir a resistência à deformação no desbaste.

Além disso, a medição da taxa de incidência de defeitos na su- perfície do tarugo é executada detectando-se os defeitos de superfície, após remover a carepa na superfície do tarugo por meio de jateamento com gra- nalha, pelo uso de um método de detecção de falha com um detector de va- zamento de fluxo magnético. A taxa de incidência de defeitos é expressa em termos de uma razão (número de tarugos onde os defeitos são detecta- dos/número total de tarugos).

Dos resultados mostrados nas Figuras 5 a 7, é descoberto que à medida que a carepa se torna mais espessa, a taxa de incidência de defeitos diminui. Quando a espessura da carepa da superfície de alta taxa de redu- ção é de 1000 pm ou mais, a taxa de incidência de defeitos torna-se 35% ou menos, e, além disso, quando é de 1200 pm ou mais, a taxa de incidência de defeitos torna-se 25% ou menos. Os resultados, conforme explicado nos exemplos descritos mais tarde, mostram que a taxa de incidência de defeitos é reduzida à metade, também substancialmente a um terço daquela do e- xemplo comparativo que é reproduzido por um método convencional. A partir disso, na invenção, antes do desbaste, a espessura da carepa no lingote de aço é necessariamente 1000 pm ou mais, e também desejavelmente 1200 pm ou mais.

Um detalhe do mecanismo não está claro; entretanto, considera- se que quando se pretende que a taxa de incidência de defeitos na superfí- cie do tarugo seja suprimida, de forma a cobrir a superfície do tarugo estira- da pelo desbaste com a camada de carepa tendo uma taxa de área tão grande quanto possível, certa quantidade de carepa, isto é, uma espessura de carepa deve ser eficazmente assegurada. A Figura 8 é um diagrama mostrando a relação entre a espessu- ra da carepa no lingote de aço e a temperatura de retenção quando uma quantidade de vapor em uma atmosfera de um forno de aquecimento é vari- ada. No desenho, uma quantidade de vapor contida em um gás de atmosfe- ra foi variada como 0, 2,5, 10 e 20% em % em volume.

Com a liga B contendo 13% de Cr mostrada na Tabela 1 como amostra de teste, e com um gás de atmosfera de 10% de CO2 - 5% de 02 - o saldo sendo N2 como base, uma concentração de vapor contida no gás da atmosfera foi variada na faixa de 0 a 20%. Nesse momento, o lingote de aço foi aquecido a uma temperatura de 1200°C e o tempo de retenção foi varia- do, e uma espessura da carepa gerada no lingote de aço foi medida. A espessura da carepa foi medida, após o lingote de aço ser o- xidada a um tempo de retenção entre 1 e 6 horas, cortando-se uma amostra de teste seguida de processamento até uma microamostra também seguida de observação da seção transversal. Além disso, as estruturas da carepa nesse momento estão mostradas na Tabela 2.

Dos resultados mostrados na Figura 8, para obter-se uma care- pa tendo uma espessura de 1000 pm ou mais em uma atmosfera que não contenha vapor, o aquecimento por substancialmente 6 horas é necessário. A atmosfera que não contém vapor é substancialmente a mesma que a at- mosfera de ar.

Por outro lado, permitindo-se conter 2,5% ou mais de vapor na atmosfera, uma velocidade de oxidação pode ser muito mais melhorada.

Para se obter efetivamente uma espessura de 1200 pm ou mais, em uma atmosfera contendo 2,5% ou mais de vapor, o lingote de aço tem apenas que ser mantida por 2 horas ou mais a uma temperatura de 1200°C.

Tabela 2 Conforme mostrado na Tabela 2, as estruturas de carepa são todas constituídas de estruturas de duas camadas incluindo uma carepa de camada externa e uma carepa de camada interna. Na invenção, a carepa de camada externa é uma carepa gerada fora da superfície de um lingote de aço original e a carepa de camada interna é uma carepa gerada dentro da superfície do lingote de aço original.

Em uma carepa formada em uma atmosfera que contém 2,5% ou mais de vapor, a carepa de camada externa é feita de Fe2C>3, Fe304 e FeO e a carepa de camada interna é feita de FeCr204 e FeO. Por outro lado, em uma carepa gerada em uma atmosfera que não contenha vapor, a care- pa de camada externa é feita de Fe203 e Fe304 e a carepa de camada inter- na é feita de FeCr204 e Fe304.

Embora a estrutura da carepa possa ser de qualquer um dos modos acima, como uma estrutura de carepa que não possa gerar mais facilmente defeito de carepa, aquela que contem FeO é preferível. Isto é porque, devido à alta deformabilidade do próprio FeO, o FeO não é pro- vável de provocar destruição tal como rachadura mesmo sob uma grande pressão, e além disso, uma vez que a sua dureza a alta temperatura é menor que a do lingote de aço, a falha por pressão não é provável de ser provocada.

Por exemplo, o Fe203 é dificilmente deformado, e também o Fe304 quando é deformado por estiramento experimentalmente a uma velocidade muito baixa a uma temperatura de 800°C ou mais, pode ser estirado, mas não pode lidar com uma velocidade de deformação duran- te a laminação, resultando na provocação de rachaduras e descasca- mento. Por outro lado, o FeO pode deformar-se em conformidade com uma velocidade de deformação durante a laminação e não provoca ra- chaduras.

No caso de o FeO estar presente, o FeO é preferivelmente con- tido em 30% ou mais como espessura da carepa de camada externa quando a seção transversal é submetida à micro-observação. A espessura de FeO pode ser medida observando-se o tom da cor por meio da micro-observação da seção transversal, mapeando-se o 02 (oxigênio) pelo uso de ΕΡΜΑ ou identificando-se antecipadamente uma estrutura de toda a carepa pelo uso de difração de raio X.

Além disso, quando a concentração de vapor torna-se maior que 20%, os efeitos de um aumento na velocidade de geração de carepa e um aumento na razão de FeO são gradativamente saturados. Conseqüentemen- te, em consideração aos danos de uma parede do forno e similares do forno de aquecimento, o limite superior da concentração de vapor é desejavelmen- te ajustado em substancialmente 25%.

Na invenção, para assegurar uma espessura de carepa no lingo- te de aço de 1000 pm ou mais, a temperatura de aquecimento do lingote de aço é desejavelmente ajustada para 1200°C ou mais. Além disso, a tempe- ratura de aquecimento, dos pontos de vista não apenas da geração de care- pa, mas também da capacidade de processamento durante o desbaste, é desejavelmente ajustada para 1200°C ou mais. Por outro lado, o limite supe- rior da temperatura de aquecimento, similarmente, em consideração aos da- nos e similares ao equipamento, é desejavelmente ajustada para 1300°C ou menos.

Na invenção, para assegurar a espessura da carepa no lingote de aço de 1000 μητι ou mais, no caso da temperatura de aquecimento do lingote de aço ser ajustada para 1200°C ou mais, o tempo de manutenção é preferivelmente ajustado para 2 horas ou mais. (Exemplo 1) Os efeitos que um método de produção de um tarugo de liga de Fe-Cr estipulado pela presente invenção mostra serão explicados em rela- ção aos Exemplos específicos 1 e 2. Os materiais de teste eram ligas A, B e C contendo de 5 a 17% de Cr e como lingote de aço de material de partida, foi usado um material de bloco CC tendo um lado menor de 280 mm x um lado maior de 600 mm x comprimento de 7400 mm. O lingote de aço foi submetido ao aquecimento a 1200°C por 6 horas em um forno de aqueci- mento atmosférico (não contendo vapor). Além disso, após o aquecimento do lingote de aço, a produção foi executada sob duas condições, isto é, em uma a remoção de carepa foi aplicada com um removedor de carepa de alta pressão de água tendo uma pressão de 100 kg/cm2, e na outra a remoção de carepa não foi aplicada. O desbaste do lingote de aço foi executado nas primeira e se- gunda cadeiras respectiva mente por laminação reversível. O primeiro passe da laminação na primeira cadeira foi diferenciado pelo fato de se a superfície de alta taxa de redução foi reduzida ou se a superfície de baixa taxa de re- dução foi reduzida. Posteriormente, na primeira cadeira, o lingote de aço foi reduzida até uma forma de seção transversal de substancialmente um lado menor de 250 mm x um lado maior de 400 mm, seguido de acabamento, na segunda cadeira, em um tarugo de uma dimensão final de um diâmetro de 225 mm.

Após o tarugo ser fabricada, uma superfície de carepa foi remo- vida por jateamento com granalha e a detecção de falhas foi executada pelo uso de um detector de falhas NDI devido ao método de detecção de falhas pelo vazamento de fluxo magnético. Aqui, falhas tendo uma profundidade de 0,5 mm ou mais foram detectadas. A falha tendo uma profundidade de 0,5 mm ou mais, quando submetida à laminação e fabricação de tubos na condição de sem tratamento, torna-se uma falha na superfície de um tubo de aço; conseqüentemente é necessário tratar-se a superfície. Não foi determinado um critério quanto ao comprimento do defeito. Entretanto, em consideração a ser estirado até um produto final, um defeito tendo um pequeno comprimento tal como várias dezenas de milímetros foi verifica- do. A taxa de incidência de defeitos foi avaliada em termos de razão (número de defeitos gerados/número total). Por último, foi investigada uma taxa de área com a qual a carepa cobre a superfície do tarugo. A taxa de área da carepa foi medida de tal forma que uma observação da amostra da seção transversal foi amostrada a partir da superfície de alta taxa de redu- ção do tarugo para cada 1 m, um comprimento de carepa descascada foi observado por micro-observação, e {(comprimento médio de carepa descas- cada em uma direção vertical x comprimento médio de carepa descascada em uma direção horizontal)/área total} foi calculado como uma taxa de á- rea.Como taxa de área da carepa, foi usado um valor médio das taxas de área de todas as amostras nos respectivos tarugos.

As freqüências de incidência de defeitos e as taxas de área de carepas que cobrem a superfície de alta taxa de redução do tarugo nesse momento estão mostradas nas Tabelas 3 a 5. A Tabela 3 mostra os resulta- dos da liga A contendo 5% de Cr usada como uma amostra de teste; a Ta- bela 4 mostra os resultados da liga B contendo 13% de Cr usada como uma amostra de teste; e a Tabela 5 mostra os resultados da liga C contendo 17% de Cr usada como uma amostra de teste.

No Exemplo 1, em cada caso onde qualquer das amostras foi usada, a espessura de carepas formadas no lingote de aço imediatamente após serem retiradas de um forno de aquecimento foi substancialmente 1000 μιη,βΒ estrutura de carepa foi feita de uma carepa de camada externa de Fe203 e uma carepa de camada interna de FeCr204 e Fe304. Além disso, a espessura de carepas cobrindo superfícies dos tarugos imediatamente após a produção foi de 150 pm ou mais.

Tabelas 3 Tabela 4 Nota) Amostra de teste: Liga A contendo 5% de Cr Nota) Amostra de teste: Liga B contendo 13% de Cr Tabela 5 Nota) Amostra de teste: Liga C contendo 17% de Cr Conforme mostrado nas Tabelas 3 a 5, no caso de a remoção de carepa ser aplicada no desbaste como exemplos comparativos, a cobertura de carepa foi na faixa de 45 a 50% pela taxa de área da superfície com alta taxa de redução (22,5 a 25% em termos da área total), a taxa de incidência de defeitos foi aproximadamente o número total, e com a taxa de 92 a 98% foi necessário tratamento de superfície.

Por outro lado no caso de, entre os exemplos da invenção, a superfície com baixa taxa de redução ser laminada no primeiro passe, a co- bertura de carepa da superfície de alta taxa de redução foi alta da ordem de 70 a 73% pela taxa de área da superfície de alta taxa de redução (35 a 36,5% em termos da área total), a taxa de incidência de defeitos caiu na or- dem de 44 a 47%. Isto é, metade da dos exemplos comparativos. Além dis- so, quando as superfícies de alta taxa de redução foram laminadas no pri- meiro passe nos exemplos da invenção, a cobertura de carepa foi alta na faixa de 80 a 83% na taxa de área da superfície de alta taxa de redução (40 a 41,5% em termos da área total), e ao mesmo tempo a taxa de incidência de defeitos foi reduzida para substancialmente um terço daquela dos exem- plos comparativos, isto é, 32 a 35%.

Dos resultados mostrados nas Tabelas 3 a 5, é descoberto que quando a cobertura de carepa é substancialmente 70% (35% em termos de taxa de área total) na taxa de área da superfície de alta taxa de redução, a taxa de incidência de defeitos é reduzida até substancialmente 50% compa- rada com o exemplo comparativo onde a remoção de carepa é aplicada, e, além disso, quando a cobertura de carepa é substancialmente 80% (40% em termos de taxa de área total) na taxa de área da superfície de alta taxa de redução, a taxa de incidência de defeitos é reduzida até substancialmente um terço comparada àquela do exemplo comparativo. É suposto que embora um detalhe do mecanismo não esteja claro, quando a carepa é aderida com certa taxa de área próxima a uma á- rea inteira ou mais, carepas desiguais que provocam entalhes ou inclusões podem ser inibidas de ocorrer. (Exemplo 2) Tiras de aço obtidas com amostras de teste e lingote de aço de materiais de partida sob as mesmas condições do Exemplo 1 foram aqueci- das em um forno de aquecimento. Neste momento, um dispositivo com umi- dade foi conectado ao forno atmosférico para variar a atmosfera no forno,e o aquecimento foi executado a 1200°C por 6 horas.

As condições do desbaste após o aquecimento e as condições de medição da taxa de incidência de defeitos e da taxa de área as quais ca- repas cobrem após a produção dos tarugos foram ajustadas com as mes- mas do (Exemplo 1), e, portanto, foi investigada uma influência de que a at- mosfera de aquecimento afeta a taxa de incidência de defeitos do tarugo. Os resultados da investigação estão mostrados nas Tabelas 6 a 8.

Como resultado da investigação, a Tabela 6 mostra os resulta- dos quando a liga A contendo 5% de Cr foi usada como amostra de teste, a Tabela 7 mostra os resultados quando a liga B contendo 13% de Cr foi usa- da como amostra de teste e a Tabela 8 mostra os resultados quando a liga C contendo 17% de Cr foi usada como amostra de teste. Em cada um dos ca- sos em que as amostras de teste acima foram usadas no Exemplo 2, a es- pessura da carepa que cobre a superfície do tarugo foi de 150 pm ou mais. , Tabela 6 Tabela 6 Continuação...

Nota) Material de teste: Liga A contendo 5% de Cr $ denota exemplo comparativo Tabela 7 Notas) Material de teste: Liga B contendo 13% de Cr $ denota exemplo comparativo Tabela 8 Notas) Material de teste: Liga C contendo 17% de Cr $ denota exemplo comparativo Conforme mostrado nas Tabelas 6 a 8, é descoberto que nos exemplos da invenção, à medida que a concentração de vapor na atmosfera aumenta, a taxa de área com a qual a carepa cobre a superfície de alta taxa de redução aumenta e ao mesmo tempo a taxa de incidência de defeitos do tarugo diminui. Isto é porque se o teor de vapor aumenta, a carepa fica mais espessa no lingote de aço e ao mesmo tempo o FeO que é improvável de ser pressionado em um material base durante o desbaste é bastante gerado.

Entre os exemplos da invenção que usam as respectivas amos- tras de teste, conforme mostrado nos testes nos A8 e A9, B8 e B9, e C8 e C9, quando o lingote de aço antes do desbaste foi mantido em uma atmosfe- ra contendo 10% ou mais de vapor na concentração a uma temperatura de aquecimento de 1200°C ou mais por 2 horas ou mais para gerar a carepa, a taxa de área da superfície de alta taxa de redução que a carepa cobre pode ser mais aumentada para 93% ou mais, e pode ser reduzida a taxa de inci- dência de defeitos do tarugo para 22% ou menos.

Aplicabilidade Industrial De acordo com um método de produção de um tarugo de liga de Fe-Cr da presente invenção, uma vez que o desbaste é executado com a superfície de alta taxa de redução do lingote de aço coberto com a camada de carepa tendo uma grande taxa de área, os entalhes e as inclusões da carepa podem ser reduzidos. Portanto, no caso de um tarugo para uso em tubos de aço sem costura sendo produzida de um lingote de aço de liga de Fe-Cr, o tratamento de superfície antes da produção do tubo pode ser lar- gamente reduzido.

Consequentemente, quando o tarugo de liga de Fe-Cr é adotado para produção de tubos de aço sem costura, mesmo o tubo de aço da liga de Fe-Cr sendo relativamente duro de processar, sendo capaz de produzir- se a baixos custos de produção e com eficiência, ele pode ser amplamente aplicado em um campo de produção de tubos de aço a quente sem costura.

Claims

1. Tarugo de liga de Fe-Cr para fabricar um tubo de aço sem costura, o tarugo apresentando uma camada de carepa na sua superfície, caracterizado pelo fato de que a camada de carepa cobre uma superfície com alta taxa de redução com uma taxa de área de 70% ou mais.

2. Tarugo de liga de Fe-Cr, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de carepa cobre uma superfície com alta taxa de redução com uma taxa de área de 80% ou mais

3. Tarugo de liga de Fe-Cr, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de carepa cobre uma superfície com alta taxa de redução com uma taxa de área de 90% ou mais.

4. Método de produção de um tarugo de liga de Fe-Cr para fabri- car um tubo de aço sem costura, onde um lingote de aço é submetido a des- baste para produzir o tarugo, caracterizado pelo fato de que o desbaste é aplicado sem que seja feita a remoção de carepa do lingote de aço.

5. Método de produção de um tarugo de liga de Fe-Cr, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a carepa, que apre- sentando uma espessura de 1000 pm ou mais, é gerada no lingote de aço antes do desbaste.

6. Método de produção de um tarugo de liga de Fe-Cr, de acordo coma reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que uma superfície de alta taxa de redução do lingote de aço é inicialmente reduzida no desbaste

7. Método de produção de um tarugo de liga de de Fe-Cr, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o lingote de aço é mantido em uma atmosfera contendo 2,5 ou mais de vapor em % de volume a uma temperatura de aquecimento de 1200°C ou mais por 2 ho-ras ou mais para gerar a carepa.