CN102405116A - 一种低碳焊管及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低碳焊接管及其制作方法。利用拉拔机方法制作焊接管需要消耗大量能源，因为需要多步(增强机械性能，尤其抗张值和屈服值)来缩小管直径到理想尺寸，每次仅有20-35％的收缩实现。进一步，每个过程都有大量材料消耗，又难以控制管尺寸的稳定性和表面加工。本发明提供了一种感应和/或电阻热处理所述空心管和冷轧过程的协作结合，显着减低拉制过程的方法中的能耗，同时通过提高尺寸稳定性，严格的公差、降低厚度变化、同心性，提高了所制管的质量，有效减少了材料浪费。

Description

一种低碳焊管及其制作方法
技术领域
本发明涉及低碳焊接管及其制作方法。特别地，本发明涉及冷轧低碳焊管，及其制作系统和方法。
背景技术
管应用于不同的领域，包括汽车、锅炉、织物、建筑、脚手架、能源、水压柱、气弹簧等，其可用碳钢或合金材料制作。通常，碳百分含量在0.01至0.45之间的管称为低碳钢管。无缝管通过挤压原料制作，而焊接管则通过焊接接缝的成型带钢制作。在很多领域中使用焊接管需要严格的尺寸公差，表面加工和机械性能如屈服强度和抗张强度。
一般，所述焊接管的制作程序包括多个步骤，其包括：
√根据最终管尺寸切割带钢；
√带刚成型；
√沿成型带钢接缝以电阻焊接法焊接形成空心管；
√热处理释放压力；
√表面处理；
√刺入操作，其中管的一部分被挤压以提供拉拔机的夹子的夹持部位，夹持部位用于将所述管拉过拉拔机，在拉拨机中不能使用的挤压部分变为废料；
√拉拔过程，其中所述管被拉过拉拔机以缩小所述管的直径至合适值；
√拉直；
√热处理释放压力(可选的)；
需要将空心管缩小直径和厚度(形成焊接良好的管)，从而达到理想的尺度并且增强机械性能如管的屈服值、抗张值、伸长率和硬度。屈服和抗张值与所述空心管缩至最后的管直径和厚度的缩小百分比成正比。利用拉拔机，所述管直径和厚度一次只能缩小35％。
通常所用管的截面/直径多于最终拉制管的40-50％，因此需要通过拉拔机多步操作才可达到合适的尺寸和机械性能。对于使用拉拔机的每一步，都需要热处理所述管并提供刺入部，所述刺入部达到管重量的7％。热处理这就导致约7％的材料损失和能耗。该方法也需要重复管的拉直和表面加工，导致产生较低的尺寸稳定和规定公差。
焊接管易于破裂，压力下焊口破裂，因此无缝管在关键应用中优于焊接管。
现有技术
美国专利20050076975公开了一种低碳合金钢管和其制作方法，其中所述钢管主要包括，按重量计：约0.06％至约0.18％碳；约0.5％至约1.5％锰；约0.1％至约0.5％硅；最多约0.015％硫；最多约0.025％磷；最多0.50％镍；约0.1％至约1.0％铬；约0.1％至约1.0％钼；约0.01％至约0.10％钒；约0.01％至约0.10％钛；约0.05％至约0.35％铜；约0.010％至约0.050％铝；最多约0.05％铌；最多约0.15％残余成分；和其余是铁和附带杂质。所述钢具有至少约145ksi的抗张值以及在温度低至-60℃时表现出延展性能。
日本专利JP3077576公开了一种通过将带钢制成管形制作的焊接管，所述带钢按重量包含≤0.05％C和10-14％Cr，以对接边部分温度在室温和1000℃之间条件下，按照条件(1)和(2)激光焊接，并在850-1000℃加热，以≥20℃/s的速度冷却至≤300℃，加热至600-700℃，然后以≤20℃/s的速度冷却至室温。(1)P≥15kW(2)0.4≤P.{exp(a.T)}/(V.t)≤2(其中，P：激光输出(kW)，a：常数(＝0.0006)，T：焊接前温度(℃)，V：焊接速率(m/min)，t：带钢厚度(mm))。同样，所述焊接管可通过加热上述焊接管至700-900℃，然后以≤20℃/s的速度冷却至室温。
日本专利JP09164425公开了一种通过将带钢制成管形制作的焊接管，所述带钢按重量包含≤0.05％C和10-14％Cr，以两对接边部分温度在室温和1000℃之间条件下，按照条件(1)和(2)激光焊接，并在850-1000℃加热，以≥20℃/s的速度冷却至≤300℃，加热至600-700℃，然后以≤20℃/s的速度冷却至室温。(1)P≥15kW(2)0.4≤P.{exp(a.T)}/(V.t)≤2(其中，P：激光输出(kW)，a：常数(＝0.0006)，T：焊接前温度(℃)，V：焊接速率(m/min)，t：带钢厚度(mm))。此外，所述焊接管的生产可通过加热上述焊接管至700-900℃，然后以≤20℃/s的速度冷却至室温。
日本专利JP11254030公开了一种不锈钢制的带钢加工成管状，所述带钢按重量包括12.0-15.0％Cr，1.0-5.0％Ni，≤0.030％C+N，两对接边部分用激光焊接，然后在730-900℃加热2-60秒，然后冷却至≤150℃，然后在580-770℃加热1-30秒，然后冷却至室温。
日本文献JP11343519公开了一种热轧钢板，所述钢板成分按重量包括≤0.05％C，≤1.0％Si，≤5.0％Mn，≤0.04％P，≤0.01％S，10.0-15.0％Cr，0.1-3.0％Mo，≤0.1％Al，≤0.10％Ti，Ni满足式：3.0-0.5×Mn≤Ni≤8.0-0.5×Mn，而余量的铁连同无可避免的杂质则进行退火。软化所述热轧钢板形成管状并且焊接对接边部分得到管。所述焊接管在850-1250℃保持≥10分钟，然后进行后热处理。此时，后热处理满足式中所示条件：2000×Mo+T2(20+logt2)≥T1(20+logt1)其中T1和t1为退火温度和时间，T2和t2为后热处理温度和时间。
日本专利JP2000126896公开了一种制作低碳马氏体不锈钢焊接管的方法，通过使用多个轧锻架将低碳马氏体不锈钢制成管状，加热两个边对接成的管钢并用激光焊接，在规定的间距用夹持这些边间部分的翅片孔型辊，和用于增压和对接这些边的挤压边辊，和设置在终翅片孔型辊3a和挤压边辊6之间的支撑辊装置7。测量两边缘在高度方向上的差距G，并基于测量结果调整支撑辊装置7的支撑度进行对接焊。
EP0217751公开了一种用于利用电焊带钢从而得到管条来制作钢管的方法，其中带钢在成型前预热。所述预热温度优选接近焊接温度，并且尽可能在炉口，所述炉可以是电的，如电磁型的、气炉或油炉等，并且在成型单元前提供能实现边缘控制步骤的装置。
日本专利JP10128413公开了分别布置在三个管基材(tube stocks)1内的三个心轴2，其为平行布置，三对槽型辊5同轴连接，每对槽型辊布置在每个管基材外围表面，从而使得辊槽6内表面接触每个管基材的外表面，同时轧制三个管。所述心轴2具有旋转部3，其直径在旋转方向上逐渐减小，根据旋转部直径的改变，槽底和槽型辊5的辊中心轴7之间的距离连续变化。设置所述槽形状和三组槽型辊5和心轴的尺寸，从而使得他们的工作比的分配充分一致，通过一组联合体，所轧制的管具有不同于其他组联合体所得到的轧制管得直径尺寸。
日本专利JP58144455公开了一种用于Pilger压辊的材料，其包括1.5W2.5％C，0.2W 1.2％Si，0.2W1.2％Mn，0.5W2.0％Cr，4W8％V和其余的铁和不可避免的杂质元素，通过合适的热处理能获得需要的表层硬度，获得充分的内在刚性、良好的抗磨性和具有好的易磨性以及长寿命。在上面所述的成分中，C存成大量的V碳化物从而给予辊材料抗磨性并增强钢基质。V的含量水平令V不会发生微观偏析，Cr的含量水平使合适的回火性能得以获得。
日本专利JP2005060796公开的焊接管成分包括质量％为0.02-0.2％C，≤1％Si，1.5-4％Mn，≤0.1％P，≤0.01％S，≤0.1％Al，≤0.01％N，≤0.1％Ti，≤0.1％Nb，≤0.01％B，在≥700℃的轧制完成温度下缩小轧制，施加≤35％的收缩直径比，所得钢管用作钢管坯，然后采用冷拉法使得该钢管坯形成规定尺寸的钢管。然后，经过冷拉处理后，进行退火处理。进一步，其中包含一种或多种Cu，Ni，Cr，Mo和/或一种或两种Ca和REM。
日本专利JP3485980公开了一种复合钢管，其通过利用碳钢、合金钢、不锈钢、抗热钢或类似的基材制的管作为管坯焊接抗腐蚀或抗热Ni-Cr-Mo合金以进行覆层制作。进行所述复合钢管的轧制、拉制等的冷操作或热操作，在再结晶温度或更高温度下进一步热处理。在≥1100℃条件下规定周期性加热，对Ni-Cr-Mo合金固溶体的热处理能够在复合钢管的外圆周部分实现再结晶。根据在所述复合钢管内圆周形的材料进行热处理，以实现再结晶。轧制和拉制不在加热条件下实现，而是在冷或温的条件下完成，是因为基材的高温强度与焊制覆合而成的层不同。在热的条件下不能达至一致加工，以致裂纹产生。
日本专利JP2001303196公开了一种热轧或冷轧环坯，其成分包括0.01-＜0.05％C，≤1.0％Si，≤3.0％Mn，≤0.15％P，≤0.015％S，≤0.04％Al，0.005-0.02％(和固溶体状态下≥0.003％)的N和其余的铁和不可避免的杂质元素，如果需要还至少包括一种选自0.005-0.040％Nb，0.005-0.50％Ti，0.005-0.020％B，0.02-1.5％Cu，0.02-1.0％Ni，0.02-1.0％Cr，0.02-1.0％Mo，0.0020-0.02％Ca和0.0020-0.02％REM，并成型成柱状，所得的接缝进行电阻焊，然后按0.3-10％外周长拉制比进行整形。
日本专利JP2001303195公开了一种热轧或冷轧环坯，其成分包括0.01-＜0.05％C，≤1.0％Si，≤1.0％Mn，≤0.15％P，≤0.015％S，0.01-0.1％Al和其余的铁和不可避免的杂质元素，如果需要还至少包括一种选自0.005-0.040％Nb，0.005-＜0.50％Ti，0.0005-0.020％B，0.02-0.5％Cu，0.02-1.0％Ni，0.02-1.0％Cr，0.02-1.0％Mo，0.0020-0.02％Ca和0.0020-0.02％REM，并成型成柱状，所得的接缝进行电阻焊，然后按0.3-10％外周长拉制比进行整形。
日本专利JP2001303192公开了一种热轧或冷轧环坯，其成分包括0.001-＜0.01％C，≤1.0％Si，≤2.0％Mn，≤0.15％P，≤0.015％S，0.01-0.10％Al，0.01-0.10％Nb，0.001-0.010％B，任一或两种的≤0.10％Ti和≤0.10％Zr，和其余的铁和不可避免的杂质元素，如果需要还包括任一或两种的0.002-0.5％Mo，0.02-1.0％Cr和其中所含C、Nb、Ti和Zr的量满足(12/48)(Ti(％)/C(％))+(12/93)(Nb(％)/C(％))+(12/91)(Zr(％)/C(％))≥1.0，并成型成柱状，所得的接缝进行电阻焊，然后按0.3-10％外周长拉制比进行整形。
日本专利JP2618563公开了一种钢材料板坯，其组分包括，按重量，0.10-0.20％C，0.15-0.50％Si，1.3-2.5％Mn，0.005-0.020％P，0.0005-0.0060％S，0.01-0.08％Al，0.02-0.2％Ti，0.0010-0.0030％B，0.002-0.005％N，0.3-0.7％Cr，0.3-1.0％Mo，和其余的铁和不可避免的杂质元素，如果需要还包括热轧的0.01-0.10％Nb。完工温度控制在950℃和Ar转化点之间，并在450-700℃成卷3次。通过电阻焊接将所述热轧卷成型成管，然后如果需要便进行正火，退火和拉制。通过该方法，可获得具有≤±0.15mm的外部直径和≤±0.15mm的厚度准确度，并具有(100-130)kgf/mm2抗张值的电阻焊制钢管。
日本专利JP08103867公开了一种复合钢管，其通过利用碳钢、合金钢、不锈钢、抗热钢或类似的基材制的管作为管坯焊接抗腐蚀或抗热Ni-Cr-Mo合金以进行覆层制作。进行所述复合钢管的轧制、拉制等的冷操作或热操作，在再结晶温度或更高温度下进一步热处理。在≥1100℃条件下规定周期性加热，对Ni-Cr-Mo合金固溶体的热处理能够在复合钢管的外圆周部分实现再结晶。根据在所述复合钢管内圆周的材料进行热处理再实现结晶。轧制和拉制不在加热条件下实现，而是在冷或温的条件下完成，是因为基材的高温强度与焊制覆合而成的层不同。在热的条件下不能达至一致加工，以致裂纹产生。
日本专利JP06010046公开了一种钢材料板坯，其组分包括，按重量，0.10-0.20％C，0.15-0.50％Si，1.3-2.5％Mn，0.005-0.020％P，0.0005-0.0060％S，0.01-0.08％Al，0.02-0.2％Ti，0.0010-0.0030％B，0.002-0.005％N，0.3-0.7％Cr，0.3-1.0％Mo，和其余的铁和不可避免的杂质元素，如果需要还包括热轧的0.01-0.10％Nb。完工温度控制在950℃和Ar转化点之间，并在450-700℃成卷3次。通过电阻焊接将所述热轧卷成型成管，然后如果需要进行正火，退火和拉制。通过该方法，可获得具有≤±0.15mm的外部直径和≤±0.15mm的厚度准确度，并具有(100-130)kgf/mm2抗张值的电阻焊制钢管。
日本专利JP05287371公开了一种电阻焊接钢管，其成分包括，按重量，0.15-0.40％C，0.05-0.50％Si，2.0-3.0％Mn，0.005-0.020％P，0.0005-0.0060％S，0.01-0.08％Al，0.01-0.20％，Ti，0.001-0.003％B，0.002-0.0050％N，0.1-1.0％Mo和0.1-0.3％V具有一种或多种0.1-0.7％Cr和0.01-0.20％Nb，和其余的铁和不可避免的杂质元素，管制成后，正火作为热处理。如果需要，在冷拉制期间和冷拉制后进一步进行正火。通过该方法，能够获得具有≥150kgf/mm2抗张值和≥10％的伸张度的电阻焊接钢管。
日本专利JP04365815公开了一种钢，其成分包括，按重量，≤0.01％C，≤0.05％Si，≤0.30％Mn，≤0.025％P，≤0.015％S，≤0.080％sol.Al，0.002-0.10％Ti和/或Nb，和其余的铁和不可避免的杂质元素，所述钢在≥(Ar3+40℃)热板完成温度和≥500℃成卷温度下热轧成规定的板厚度。所形成的热轧钢板冷却，成型成管状，并电阻焊接。所得钢管在700-900℃热处理并通过冷却收缩完成。通过该方法，通过拉制时每次面积缩小的增加减少拉制次数并显着降低制作成本。另外，加工性能的提高使其用途的广度值得期待。
日本专利JP01108346公开了一种用于电焊接钢管的钢材，其成分包括，按重量，0.003-0.20％C，≤1.0％Si，0.1-0.8％Mn，≤0.03％P，≤0.02％S，0.005-0.025％SolAl，≤0.0035％N，和其余的铁和不可避免的杂质元素，并具有较强的冷加工性能。通过使用上述钢材，可得到电缝合区AlN量与基材部相等的电焊接管，进一步，通过焊接点焊接钢管冷拉，可得到具有高冷成形性的冷拉制钢管。
日本专利JP3030602公开了在制作电阻焊接钢管时，通过使用带有缘的热轧卷片1，成型线的开毗辊3a的缝≥(坯厚度+缘高度+2mm)和≤4mm，具有翅片孔型辊4的电阻焊接时卷边收缩量≥0.1×(坯厚度+缘高度)和≤0.5×(坯厚度+缘高度)。此外，涂辊7的收缩量≥0.3％，≤收缩前钢管最外表面周长的1.2％，然后制成电阻焊接管10。因此，成型时，避免了缘的破碎和共有缘的焊接，提高了产量，制作成本降低，进一步展示了钢管的改进。
日本专利JP2006136927公开了一种冷轧方法，通过在轧前加热所述管的末端防止末端破裂的保护方法，通过在冷轧前加热所述管基材的末端避免轧质材的末端破裂。在利用冷轧管机进行轧制过程中，在轧前加热管基材末端的加热装置中，管基材末端通过以下方式加热：使用推送器将冷轧前的管坯推出辊道，在推送器在固定状态下降到推送器固定件后，将其放在一自由辊上，以固定负载将其推前，并将所述管末端推至接近加热管。
欧洲专利EP 0217751公开了从预热带钢制作电焊接钢管的方法，其中优选在成型前将带钢预热至焊接温度附近。
利用拉制架方法制作焊接管存在如下局限性：
√需要多个过程(增强机械性能，尤其抗张和屈服值)来缩小管直径到理想尺寸，每次仅有20-35％的收缩实现。
√每个过程的热处理，定向，表面处理都导致高能耗而得不到相应的效益。
√每个过程中大量的材料消耗
√难以控制管尺寸的稳定性和表面加工
需要提供一种有效的冷轧方法用于制作表面加工的低碳焊接管，其规定公差和机械性能与相当能量的方法制作的无缝钢管接近。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种制作低碳焊接管的有效方法。
本发明的另外目的在于避免传统的管制作方法需要多个过程。
另一方面，本发明达到了低碳焊接管的尺寸规定公差，表面加工和机械性能如屈服强度和抗张强度。
另一方面，本发明的目的在于减少焊接管制作的循环次数。
另一方面，本发明的目的在于提供焊接管的热处理方法。
另一发面，本发明的目的在于提供冷轧法的系统。
另一方面，本发明的目的在于提供用于冷轧方法的模板和心轴。
另一方面，本发明提供用于冷轧方法的管输送装置。
因此，依据本发明，冷轧焊接管的制作方法包括以下步骤：
√根据想得到的最终管尺寸切割带钢；
√带钢成型；
√沿所述带钢的接合缝进行高频感应焊接制作空心管，其中在所述管附近的线圈和焊接辊产生电磁场，其通过阻抗仪集中于所述开口缝，所述阻抗仪置于所述管内以沿所述缝产生热量达到熔接温度；通过所述开口缝的熔接完成焊接过程制作空心管；
√热处理空心管；
√可选择地表面处理空心管；
√冷轧所述空心管，其中所述空心管置于旋转方向前部，震荡辊中可旋转的凸形有槽轧辊底部，其中所述空心管逐渐向前移动至辊底部，其中所述辊的侧面使其成型从而通过旋转刺入所述空心管，向下至所述空心管内部布置的心轴上，同时所述带有心轴的空心管沿纵轴旋转直到空心管接近所述辊之间，其中所述心轴相对所述辊向回拉所述空心管，对所述空心管的其他部分重复所述方法。
附图说明
结合附图，本发明的特点和优势在下面的详细说明和优选实施例中显而易见。
图1传统方法的流程图(第1页)
图2本发明方法的流程图(第1页)
图3拉制管的微结构图(第2页)
图4冷轧管的微结构图(第3页)
图5关于区域片断的颗粒尺寸变化(第4页)
具体实施方式
冷轧：本申请中冷轧过程表示的过程如下：所述空心管沿冷轧方向在可旋转地安装于一摆式辊机座内的凸形有槽轧辊底部向前移动，其中所述空心管在所述辊底部逐步向前移动，其中所述辊的侧面的形状使到其在转动时刺入所述空心管以将其向下推至设于所述空心管内部的心轴上，同时所述空心管连同所述心轴在所述空心管在所述辊之间向前移动时沿纵轴旋转，其中所述心轴之后被拉后以将所述空心管拉离所述辊，对所述空心管的其他部分重复所述方法。
所述冷轧焊接管的制作方法包括以下步骤：
√根据想得到的最终管尺寸切割带钢；
√带钢成型；
√沿所述带钢的接合缝进行高频感应焊接制作空心管，其中在所述管附近的线圈和焊接辊产生电磁场，其通过置于所述管内的阻抗仪集中于所述开口缝，从而沿所述缝产生热量达到熔接温度；之后通过所述开口缝的熔接完成焊接过程制作空心管；
√在650-950℃热处理空心管；
√可选择地表面处理空心管；
√冷轧所述空心管，其中所述空心管沿冷轧方向在可旋转地安装于一摆式辊机座内的凸形有槽轧辊底部向前移动，其中所述空心管在所述辊底部逐步向前移动，其中所述辊的侧面的形状使到其在转动时刺入所述空心管以将其向下推至设于所述空心管内部的心轴上，同时所述空心管连同所述心轴在所述空心管在所述辊之间向前移动时沿纵轴旋转，其中所述心轴之后被拉后以将所述空心管拉离所述辊，对所述空心管的其他部分重复所述方法。
在所述方法的一个实施例中，管直径和管厚度同时缩小。
在一实施例中，所述热处理步骤利用感应电炉实现，其中所述空心管以每分钟2-10米的速度穿过所述炉。
所述低碳冷材料选自钢，所述钢包括0.04-0.45％C，0.41-1.7％Mn，0.01-0.25％Si，0.004-0.011％S，0.007-0.019％P，0.025-0.05％Al和可选的0.01-0.03％Nb。
上述成分包括例如如SAE 1020，SAE 1026，SAE 1541，SAE 1010，SAE1012，SAE 1018，SAE 1006，SAE 1018，SAE 1527，SAE 1010(改良的)，IS1079 Gr.D，IS 7048 Gr.3，IS 7048 Gr.D，DIN 17100 St.52.3的等级，但并不限于此。
所述轧制带钢接缝处的焊接使用高频感应焊接机完成，所述高频感应焊接机包括感应线圈和阻抗仪，其中由于感应线圈产生的电磁场感应线圈在金属中产生电流从而在钢带边缘产生热量，从而熔接两个边缘。所述焊接管于整个长度均一感应退火，从而焊接区域/热影响区的硬度和原材料的硬度之间的差异显着减少，从而在压力上显着减小。
利用所述方法制作的所述冷轧管一般具有以下特点：焊接区域的晶粒尺寸细、冷轧微结构均一。
本发明的所述冷轧管典型地表现出：
1.较高的GAM(晶粒平均取向差)和KAM(核平均取向差)显示更大量的塑性功和更多的硬化加工；
2.大约地，1/2晶粒尺寸(所述拉制管)表示更严重的塑性变形；
3.沿厚度方向(如顶部，中部和底部)的微结构发展(如晶粒尺寸和取向误差)更均一
XRD(X射线衍射)图中更宽的峰显示更多冷作存储能量。
4.沿厚度方向的晶粒取向的最大变化值小于或等于14％。
5.沿厚度方向的晶粒平均取向误差(GAM)最大变化值小于或等于8％。
6.沿厚度方向的核平均取向误差(KAM)最大变化值小于或等于8％。
7.沿厚度方向晶粒尺寸的最大变化值小于或等于14％。
利用本发明方法所述制作的管显示出本发明所述冷轧管的上述微结构性质，致使所述管的机械性能得到改进。这归因于在本发明所述冷轧管中较少的晶粒尺寸，导致更高的屈服值。本发明冷轧管的微结构中沿厚度方向的变化较小，致使增强了抗开裂/疲劳性质。
在带钢成型操作的一个实施例中，充分减小步与步之间的间隔，从而减少弹性后部缩少。
在另一实施例中，热处理使用感应装置，其包括AC电源，感应线圈，其中所述空心管置于所述线圈中，其中所述电源通过线圈发出交变电流，从而产生电磁场在空心管中形成涡流，均一加热空心管。
本发明另一方面，心轴具有润滑剂内部通道，其在心轴和内部管直径界面开口，以有利于所述表面的润滑。
在另一实施例中心轴具有锥形面。
在一实施例中所述系统成型所述带钢，并对其作进一步焊接以使部分成型带钢的反冲趋向降低。
在另一实施例中，所述空心管表面加工以有利于冷轧过程中其内表面和心轴之间的润滑。
在另一实施例中，提供一系统以根据管的尺寸协力控制管输送量和旋转角度。在另一实施例中提供一驱动系统以结合和协调所述辊的旋转和管输送的过程。
本发明提供了一种感应和/或电阻热处理所述空心管和冷轧过程的协作结合，从而避免包含拉制过程的方法中必要的多步，显着减低能耗，同时提高了所制管的质量，其具有改良的尺寸稳定性、严格的公差、较少的厚度变化、同心性、并有效减少了材料浪费。
在此本发明使用非限制性的实施例说明。
实施例
量化所述方法的能效
通过实验，其中比较管制作的新方法和传统拉制方法中的能耗。图1和图2示出各自的流程图。利用本发明的方法和传统方法制作管的原料相同。测量传统管拉制方法每步的能耗。测量本发明方法中的总能耗。值得注意的是本发明的方法是单步方法。计算两种方法的单位能量消耗：以kWh/kg为单位，相比传统管拉制方法消耗的能量，本发明的方法取得了能源节省。
下面是实验的详述：
√实验通过拉制法和本发明的冷轧法制作外径28.58mm和厚3.1mm(尺寸28.58mm×3.1mm)的管。
√切割带钢，成型带钢为一般程序
√进一步，所述成型带钢通过接缝焊接程序形成空心管，空心管外径50.80mm，厚4.5mm(尺寸50.80mm x 4.5mm)
√切割带钢，成型带钢和通过接缝焊接程序形成空心管对冷拉制和本发明的冷轧法来说都是一般程序。
√由于能耗对比的基准是管的重量(而非管的数量)，生产空心管后分别处理两批1.8吨的空心管(一批用冷拉制，另一批用本发明的冷轧法)(参见图1和图2)
√下面是拉制过程：
●在拉制过程中，要从50.80mm x 4.5mm缩小尺寸到36mm x3.8mm，需要将管拉制三次(正是因为一步缩小量的限制)
●在第一步中，所述管缩小至44.45mm x 4mm
●在第二步中所述管进一步缩小至36x 3.6mm尺寸
●最后在第三步中所述管缩小至28.58mm×3.1mm尺寸
●在第一步中，在拉制方法中拉所述管时开槽过程提供所述管的夹持和控制端
●在拉制方法中所述管的直径部分地缩小
●然后在管拉直系统中拉直所述管
●然后将所述拉制的管在感应炉中在950℃下热处理
●然后对所述管进行表面加工
●这完成了第一步，其中在第一步中所述方法总能耗为936.9kWh
●为缩小管的尺寸进一步进行第二步，其重复第一步所述方法
●第二步中热处理在800℃进行；
●第二步中的能耗测量为470.95kWh；
●为进一步缩小所述管的尺寸，第三步重复上述方法
●所述管在950℃进行热处理
●第三步中能耗测量为657.82kWh
√本发明所述冷轧方法中能耗测量如下：
●接缝焊接过程后在950℃对管热处理
●在炉中热处理管的速率为每分钟6米
●进一步，所述管利用冷轧法冷轧至最终尺寸36mm x 3.8mm
●能耗总计为100.2kWh
根据管的重量将能耗标准化处理得到单位能量消耗。可以看出本发明所述冷轧方法消耗0.22kWh/kg得到最终所制管，相比而言，传统的冷拉制方法消耗1.26kWh/kg。证明本发明所述方法相比传统拉制方法能耗低82.1％。
进行利用传统冷拉制方法和本发明冷轧方法所制管的微结构分析。
给出了顶部，中部和底部IPF以及相和图像质量分析图，其中使用FEGEBSD(电子背散射衍射)扫描利用两种方法制的的管。所述结果如图3-5所示。
√本发明冷轧样品的晶粒尺寸约为拉制样品管晶粒尺寸的一半，表示更多分裂变形。
√相比拉制材料管，沿厚度方向(如顶部，中部和底部)的微结构发展(如晶粒尺寸和取向误差)冷轧样品显示出更加均一。
因此本发明的冷轧样品中较小的晶粒尺寸导致更高的屈服值。冷轧微结构的均一性(沿厚度方向-如不同截面之间)比拉制材料管具有更好的抗开裂/疲劳特性。

Claims (17)

1.一种冷轧焊接管的制作方法包括括以下步骤：
Figure FPA00001447667000011
根据想得到的最终管尺寸切割带钢；
Figure FPA00001447667000012
带钢成型；
Figure FPA00001447667000013
沿所述带钢的接合缝进行高频感应焊接制作空心管，其中在所述管附近的线圈和焊接辊产生电磁场，其通过置于所述管内的阻抗仪集中于所述开口缝，从而沿所述缝产生热量达到熔接温度；之后通过所述开口缝的熔接完成焊接过程制作空心管；
Figure FPA00001447667000014
热处理空心管；
Figure FPA00001447667000015
可选择地表面处理空心管；
Figure FPA00001447667000016
冷轧所述空心管，其中所述空心管沿冷轧方向在可旋转地安装于一摆式辊机座内的凸形有槽轧辊底部向前移动，其中所述空心管在所述辊底部逐步向前移动，其中所述辊的侧面的形状使到其在转动时刺入所述空心管以将其向下推至设于所述空心管内部的心轴上，同时所述空心管连同所述心轴在所述空心管在所述辊之间向前移动时沿纵轴旋转，其中所述心轴之后被拉后以将所述空心管拉离所述辊，对所述空心管的其他部分重复所述方法。
2.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述空心管在温度范围650-950℃加热。
3.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述带钢成型操作，步与步之间的间隔充分减小，从而减少弹性后部。
4.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述成型带钢进一步焊接以充分降低部分成型带钢的反冲趋向。
5.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述热处理使用感应装置，其包括AC电源，感应线圈，其中所述空心管置于所述线圈中，其中所述电源通过线圈发出交变电流，从而产生电磁场在空心管中形成涡流，均一加热空心管。
6.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述轧制带钢接缝处的焊接使用高频感应焊接机完成，所述高频感应焊接机包括感应线圈和阻抗仪，其中由于感应线圈产生的电磁场感应线圈在金属中产生电流从而在钢带边缘产生热量，从而熔接两个边缘。
7.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述热处理为相转换退火，从而导致所述空心管无取向误差和细化晶粒。
8.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述热处理在感应炉中进行，其中空心管以每分钟2-10米的速度穿过所述炉。
9.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述空心管的热处理利用电阻加热。
10.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述管优选冷轧后热处理。
11.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述管通过单步由所述空心管形成。
12.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述低碳冷轧材料选自钢，所述钢包括0.04-0.45％C，0.41-1.7％Mn，0.01-0.25％Si，0.004-0.011％S，0.007-0.019％P，0.025-0.05％Al和可选的0.01-0.03％Nb。
13.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述钢选自SAE 1020，SAE 1026，SAE 1541，SAE 1010，SAE 1012，SAE 1018，SAE1006，SAE 1018，SAE 1527，SAE 1010(改良的)，IS 1079 Gr.D，IS 7048 Gr.3，IS 7048 Gr.D，DIN 17100 St.52.3。
14.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中心轴具有润滑剂内部通道，其在心轴和内部管直径界面开口，以有利于所述表面的润滑。
15.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述空心管表面加工以有利于冷轧过程中其内表面和心轴之间的润滑。
16.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中所述心轴具有锥形面。
17.一种如权利要求1所述的冷轧低碳焊接管的制备方法，其中根据管的尺寸协力控制管输送量和旋转角度。
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