CZ299495B6

CZ299495B6 - Zpusob výroby vysokopevných nízkolegovaných ocelových trubek

Info

Publication number: CZ299495B6
Application number: CZ20050756A
Authority: CZ
Inventors: Nový@Zbyšek; Kraus@Libor; Zrník@Jozef; Nemecek@Stanislav
Original assignee: Comtes Fht, S. R. O.
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2008-08-13
Also published as: CZ2005756A3; EP1984527A2; WO2007065380A3; WO2007065380A2; EP1984527B1

Abstract

Zpusob výroby vysokopevných nízkolegovaných trubek zahrnuje proces termomechanického zpracování a/nebo proces interkritického tepelného zpracování, kdy nejprve probíhá výroba trubek válcováním za tepla nebo protlacováním za tepla, následuje proces vychlazování a v záveru probíhá tažení a/nebo tvárení vnitrním pretlakem a/nebo ohýbání trubek. Pri válcování za tepla nebo protlacování za tepla je teplota na konci procesu tvárení v rozmezí 700 až 1000 .degree.C. Poté následuje proces rízeného vychlazování, kdy doba setrvání v teplotním intervalu 700 až 450 .degree.C je max. 40 s a doba setrvání vintervalu 450 až 350 .degree.C je min. 200 s, nebo interkritické tepelné zpracování, jehož max. teplota je v rozmezí 770 až 850 .degree.C, a po prodleve na této teplote rízené ochlazování, kdy doba setrvání v teplotním intervalu 700 až 450 .degree.Cje max. 40 s, a doba setrvání v teplotním intervalu 450 až 350 .degree.C je min. 200 s.

Description

Vynález se týká způsobu výroby vysokopevných nízkolegovaných trubek, které jsou vyrobené tažením, protlačováním, válcováním nebo kombinací těchto kroků a jsou vyrobené z ocelí s řízenou vícefázovou mikrostrukturou materiálu.

Dosavadní stav techniky

Podle obdobných způsobů řešení, která jsou dosud známá, se předmět vynálezu popsaný v dokumentu US 2003116238 týká vysokopevných ocelových trubek s výbornou tvářitelností materiálu, které byly získány pro tváření metodou hydroformingu a pro podobné tvářecí technologie.

Materiál trubek má chemické složení uváděné v hmotnostních procentech: 0,0005 až 0,30 % C, 0,001 až 2,0 % Si, 0,01 až 3,0 % Mn, v případě potřeby přiměřená množství legujících prvků. Zbývající podílje tvořen železem a nevyhnutelným množstvím příměsí.

Řešení podle tohoto dokumentu ovšem nespecifikuje technologický postup, který by zajistil vznik požadované mikrostruktury materiálu a požadované vlastnosti.

Podle dokumentu US 2003051782 má ocelová trubka chemické složení: 0,05 až 0,3 % C, 1,8 až 4 % Mn. Křemík a hliník prochází procesem redukce průměru válcováním, ve kterém celková redukce průměru není menší než 20 % a teplota na konci válcování pro zmenšení průměru není vyšší než 800 °C. Takto získaná struktura tvořená martenzitem a/nebo bainitem nebo i feritem je získaná jako produkt transformace deformovaného austenitu.

Výsledkem řešení je materiál pro trubky s pevností v tahu vyšší než 1000 MPa, který má vynikající vlastnosti ve tříbodovém ohybu. Chemické složení ocelových trubek dle tohoto dokumentu dále může obsahovat nejméně jeden z prvků ze skupiny obsahující Cu, Ni, Cr a Mo nebo nejméně jeden z prvků ze skupiny Nb, V, Ti a B nebo alespoň jeden prvek ze skupiny obsahující kovy vzácných zemin a Ca.

Řešení podle tohoto dokumentu ale nespecifikuje technologický postup, který zajistí vznik požadované mikrostruktury a vlastností.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob výroby vysokopevných nízkolegovaných trubek, při kterém jsou trubky vyrobené technologickými postupy protlačováním, válcováním nebo kombinací těchto postupů a jsou vyrobené z ocelí s vícefázovou mikrostrukturou materiálu. Složení materiálu je následující: 0,10 až 0,45 hmotn. % C, 1,2 až 2,5 hmotn. % Mn, 1,2 až 2,5 hmotn. % Si, zbytek tvoří Fe a nepatrný obsah stopových prvků. Materiál dále obsahuje škodlivé příměsi v množství max. 0,03 hmotn. % S, max. 0,03 hmotn. % P, max. 0,08 hmotn. % Cu, max. 0,08 hmotn. % AI, může též obsahovat mikrolegující prvky Nb, V, Ti.

Podstata způsobu výroby spočívá v tom, že proces zahrnuje termomechanické zpracování a/nebo proces interkritického tepelného zpracování, přičemž termomechanickým zpracováním je válcování za tepla a následné vychlazování nebo protlačování za tepla a následné vychlazování.

Výroba trubek nejprve probíhá válcováním za tepla nebo protlačováním za tepla, a teplota na konci procesu válcování nebo protlačování je v rozmezí 700 až 1000 °C, a celý proces je ukončen řízeným vychlazováním, kdy doba setrvání v teplotním intervalu 700 až 450 °C je max. 40 s a doba setrvání v intervalu 450 až 350 °C je min. 200 s.

Ve variantním řešení je postup takový, že po procesu válcování za tepla nebo protlačování za tepla probíhá proces vychlazování, po kterém následuje interkritické tepelné zpracování, jehož max. teplota je v rozmezí 770 až 850 °C. Po prodlevě na této teplotě následuje opět řízené vychlazování, tak jak je uvedeno v základním postupu.

Dále je možné další variantní řešení, při kterém po procesu válcování za tepla nebo protlačování za tepla probíhá proces vychlazování, po kterém následuje tažení nebo tváření vnitřním přetlakem nebo ohýbání trubek. Dále pak následuje postup popsaný výše.

Výhodou navrhovaného řešení je možnost získat vysokopevné trubky s vysokou plasticitou potřebnou pro proces tváření za studená, např. pro technologie tažení a/nebo ohýbání a/nebo hydro forming (tváření vnitřním přetlakem). Řešení umožňuje dosáhnout požadované vícefázové mikrostruktury s výbornými vlastnostmi materiálu buď termomechanickým zpracováním, anebo interkritickým tepelným zpracováním. Možnost volby jedné z uvedených variant představuje další výhodu, neboť v některých provozech nelze požadovaný režim termomechanického zpracování provádět a dále pro některé aplikace je zapotřebí před proces vývoje požadované mikrostruktury předřadit proces tažení. V takovém případě lze pak vývoj mikrostruktury materiálu zajistit procesem interkritického tepelného zpracování.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Z ocelového materiálu, který obsahoval max. 0,03 hmotn. % S, max. 0,03 hmotn. % P, max. 0,08 hmotn. % Cu, max. 0,08 hmotn. % Al, 0,10 až 0,45 hmotn. % C, 1,2 až 2,5 hmotn. % Mn, 1,2 až

2,5 hmotn. % Si, se zbytkem Fe a nepatrného obsahu stopových prvků a který dále obsahoval mikrolegující prvky Nb, V, Ti, byly zhotoveny vysokopevné nízkolegované trubky, jejichž tloušťka stěny je 2 mm.

Trubky byly zhotoveny z ocelí s vícefázovou mikrostrukturou materiálu a byly vyrobeny válcováním s řízeným vychlazováním a následným tažením.

Pro výrobu trubek byl v tomto příkladu použit proces termomechanického zpracování, při kterém probíhá válcování za tepla, kdy teplota na konci procesuje v rozmezí 800 až 900 °C. Poté probíhá proces řízeného vychlazování, kdy doba setrvání v teplotním intervalu 700 až 450 °C je 25 s, a doba setrvání v teplotním intervalu 450 až 350 °C je 300 s. V závěru procesu probíhá proces tažení, který je proveden jedním úběrem tzn. bez mezioperačního žíhání.

Tato skutečnost (výhoda) je umožněna vysokou plasticitou materiálu, která byla dosažena díky multifázové struktuře použité oceli. Řízená multifázová struktura materiálu byla dosažena během procesu termomechanického zpracování.

Příklad 2

Z ocelového materiálu, který obsahoval max. 0,03 hmotn. % S, max. 0,03 hmotn. % P max. 0,08 hmotn. % Cu, max. 0,08 hmotn. % Al, 0,10 až 0,45 hmotn. % C, 1,2 až 2,5 hmotn. % Mn, 1,2 až

Trubky byly zhotoveny z ocelí s vícefázovou mikrostrukturou materiálu a byly vyrobeny válcováním, tažením a interkritickým tepelným zpracováním.

Pro výrobu trubek byl v tomto příkladu použit postup, při kterém po procesu válcování za tepla nebo protlačování za tepla probíhá vychlazování, po kterém následuje tažení a dále interkritické tepelné zpracování, u kterého probíhá ohřev na teplotě 800 °C.

Po prodlevě na této teplotě následuje řízené vychlazování, kdy doba setrvání v teplotním intervalu 700 až 450 °C je 15 s, a doba setrvání v teplotním intervalu 450 až 350 °C je 400 s.

Takto vyrobená trubka je použitelná pro tváření vnitřním přetlakem, při kterém je nutné, aby materiál měl vysokou plasticitu. Požadovaná plasticita byla dosažena během interkritického tepelného zpracování, kdy vznikla multifázová mikrostruktura.

Průmyslová využitelnost

Praktické použití navrhovaného řešení je využitelné při výrobě dopravní techniky, především při výrobě automobilů nebo autobusů a kolejových vozidel.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby vysokopevných nízkolegovaných trubek zhotovených z materiálu obsahujícího 0,10 až 0,45 hmotn. % C, 1,2 až 2,5 hmotn. % Mn, 1,2 až 2,5 hmotn. %Si, zbytek tvoří Fe a nepatrný obsah stopových prvků a dále obsahujícího škodlivé příměsi v množství max. 0,03 hmotn. % S, max. 0,03 hmotn. % P, max. 0,08 hmotn. % Cu, max. 0,08 hmotn. % Al, při kterém jsou trubky vyrobené technologickými postupy protlačováním, válcováním nebo kombinací těchto postupů a jsou vyrobené z ocelí s vícefázovou mikrostrukturou materiálu, vyznačující se tím, že způsob výroby trubek zahrnuje proces termomechanického zpracování a/nebo proces interkritického tepelného zpracování, při kterém výroba trubek nejprve probíhá válcováním za tepla nebo protlačováním za tepla a teplota na konci procesu válcovaní nebo protlačování je v rozmezí 700 až 1000 °C, a celý proces je ukončen řízeným vychlazováním, kdy doba setrvání v teplotním intervalu 700 až 450 °C je maximálně 40 s a doba setrvání v intervalu 450 až 350 °C je minimálně 200 s.
2. Způsob výroby vysokopevných nízkolegovaných trubek podle nároku 1, vyznačující se tím, že po procesu válcování za tepla nebo protlačování za tepla probíhá proces vychlazování, po kterém následuje interkritické tepelné zpracování, jehož maximální teplota je v rozmezí 770 až 850 °C, po prodlevě na této teplotě následuje opět řízené vychlazování.
3. Způsob výroby vysokopevných nízkolegovaných trubek podle nároku 2, vyznačující se tím, že po procesu válcování za tepla nebo protlačování za tepla probíhá proces vychlazování, po kterém následuje tažení nebo tváření vnitřním přetlakem nebo ohýbaní trubek.
4. Způsob výroby vysokopevných nízkolegovaných trubek podle nároku laž3, vyznačující se tím, že materiál, ze kterého jsou trubky vyrobeny, obsahuje mikrolegující prvky