ES2844405T3

ES2844405T3 - Método para fabricar un tubo estriado

Info

Publication number: ES2844405T3
Application number: ES15863144T
Authority: ES
Inventors: Takashi Nakashima; Atsuro Iseda; Takeshi Miki; Shunichi Otsuka
Original assignee: Nippon Steel Corp; Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2035-11-24
Also published as: CN107000009B; EP3225319A1; US20170320124A1; MY188610A; CN107000009A; JPWO2016084361A1; PH12017500950A1; KR101950628B1; TW201632277A; RU2664494C1; WO2016084361A1; EP3225319B1; US10632521B2; MX2017006955A; BR112017010752A2; BR112017010752B1; JP6431548B2; EP3225319A4; TWI566850B; EP3225319B8

Abstract

Un método de producción para producir un tubo estriado que incluye una pluralidad de primeras nervaduras helicoidales sobre su superficie interior y tiene un diámetro exterior de no más de 34 mm, comprendiendo el método de producción del tubo estriado: una etapa de preparación de un tubo de acero con una composición química que no contiene más del 2,6 % de Cr en % en masa y con una resistencia a la tracción de no más de 600 MPa, y una etapa de producción del tubo estriado realizando un tratamiento químico en las superficies interior y exterior del tubo de acero y luego realizando un estirado en frío en el tubo de acero usando un tapón que incluye una pluralidad de ranuras helicoidales y una pluralidad de segundas nervaduras helicoidales cada una ubicada entre ranuras helicoidales adyacentes, satisfaciendo el tapón las Fórmulas (1) y (2): 0,08 < W x (A - B) x N/(2π x A) < 0,26 (1) 0,83 < S x (A - B) x N/(2 x M) < 1,8 (2) donde, en las Fórmulas (1) y (2), W se sustituye por un ancho (mm) de una superficie del fondo de la ranura de la ranura helicoidal en una sección transversal perpendicular a un eje central del tapón; A por un diámetro máximo (mm) del tapón; B por un diámetro mínimo (mm) del tapón en la misma sección transversal que el diámetro máximo; N por un número de las segundas nervaduras helicoidales en la sección transversal; S por el ancho (mm) de la superficie del fondo de la ranura de la ranura helicoidal en una sección longitudinal paralela al eje central del tapón; y M por un paso (mm) de las segundas nervaduras helicoidales adyacentes en la sección longitudinal.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para fabricar un tubo estriado

Campo de la técnica

La presente invención se refiere a un método para producir un tubo estriado con una pluralidad de nervaduras helicoidales en su superficie interior.

Antecedentes de la técnica

En un tubo de pared de agua de una caldera de generación de energía subcrítica, se produce un fenómeno de ebullición en el que el agua se convierte en vapor. Para un tubo de pared de agua de este tipo, se usa un tubo estriado. Un tubo estriado tiene una pluralidad de nervaduras helicoidales en su superficie interior. La pluralidad de nervaduras aumenta el área superficial de la superficie interior, en comparación con un tubo de acero sin nervaduras. Por lo tanto, un tubo estriado tiene una mayor superficie de contacto entre la superficie interior y el agua, mejorando así la eficiencia de generación de energía de la caldera.

Además, la pluralidad de nervaduras agita el agua en el tubo y pone el agua en un estado de flujo turbulento. Por tanto, se suprime la aparición de la ebullición en película. La ebullición en película es un fenómeno en el que se genera una fase de vapor similar a una película sobre la superficie interna del tubo cuando el agua que fluye a través del tubo se calienta y se transforma en gas vapor en su punto de ebullición. Si se produce la ebullición en película, el tubo se sobrecalentará a una elevada temperatura más allá del punto de ebullición, y puede ocurrir el estallido debido al sobrecalentamiento. La pluralidad de nervaduras suprime la aparición de la ebullición en película, suprimiendo así el estallido debido al sobrecalentamiento.

Para las calderas de generación de energía térmica de los últimos años, son muy necesarias la mejora de la eficiencia de la combustión y la mejora (reducción) de las emisiones de CO². Para lograr estas mejoras, es necesario aumentar la temperatura y la presión del vapor. Para lograr una temperatura más alta y una presión más alta del vapor, se requiere un tubo estriado de alta resistencia y de alto contenido en Cr.

El Número de Publicación de Solicitud Internacional WO2009/081655 (Literatura de Patentes 1) describe un método para producir un tubo estriado. Como se describe en la Literatura de Patentes 1, un tubo estriado generalmente se produce mediante el siguiente método. Primero, se prepara un tubo de acero. Se une un tapón con una pluralidad de ranuras helicoidales a una punta de un mandril para que pueda girar alrededor del eje del tapón. El tapón unido al mandril se inserta en el tubo de acero. Mediante el uso de una matriz, se realiza el estirado en frío en el tubo de acero en el que se ha insertado el tapón. A través de las etapas del proceso descritas anteriormente, se produce el tubo estriado.

El Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 3830087 A describe un método de producción para producir un tubo estriado que incluye una pluralidad de primeras nervaduras helicoidales en su superficie interior y tiene un diámetro exterior de no más de 34 mm, comprendiendo el método de producción del tubo estriado: una etapa de preparar un tubo de acero con una resistencia a la tracción de no más de 600 MPa, y una etapa de producir el tubo estriado realizando un estirado en frío en el tubo de acero usando un tapón que incluye una pluralidad de ranuras helicoidales y una pluralidad de segundas nervaduras helicoidales, cada una ubicada entre las ranuras helicoidales adyacentes, satisfaciendo el tapón las Fórmulas (1) y (2):

W x (A - B) x N/(2n x A) = 0,19 (1)

S x (A - B) x N/(2 x M) = 1,89 (2)

donde, en las Fórmulas (1) y (2), W se sustituye por un ancho (mm) de la superficie del fondo de la ranura de la ranura helicoidal en una sección transversal perpendicular a un eje central del tapón; A por un diámetro máximo (mm) del tapón; B por un diámetro mínimo (mm) del tapón en la misma sección transversal que el diámetro máximo; N por un número de las segundas nervaduras helicoidales en la sección transversal; S por el ancho (mm) de la superficie del fondo de la ranura de la ranura helicoidal en una sección longitudinal paralela al eje central del tapón; y M por un paso (mm) de las segundas nervaduras helicoidales adyacentes en la sección longitudinal.

Lista de citas

Literatura de patentes

Literatura de Patentes 1: Número de Publicación de Solicitud Internacional WO2009/081655

Como se describió anteriormente, un tubo estriado tiene una superficie interior de una forma complicada. Por tanto, en el estirado en frío, la carga ejercida sobre el mandril posiblemente sea excesivamente grande. En tal caso, se puede producir el agarrotamiento del tapón. Particularmente, cuando se produce un tubo estriado de alta resistencia, es probable que se produzca el agarrotamiento.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método para producir un tubo estriado, con el que se pueda suprimir la aparición del agarrotamiento debido al estirado en frío.

Se propone un método para producir un tubo estriado según la reivindicación 1.

El método de producción según la presente invención puede suprimir la aparición del agarrotamiento debido al estirado en frío.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama esquemático de una etapa de estirado en frío en el método para producir un tubo estriado según la presente realización.

La Figura 2 es una vista de la sección transversal perpendicular a un eje central de un tapón en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista parcialmente ampliada de una sección transversal de otro tapón con una forma diferente al de la Figura 2.

La Figura 4 es una vista parcialmente ampliada de una sección longitudinal paralela al eje central del tapón de la Figura 1.

La Figura 5 es una vista en perspectiva de la sección longitudinal de la proximidad de la superficie interior del tubo estriado.

La Figura 6 es una vista esquemática de una etapa de estirado en frío usando otro tapón con una forma diferente a la de las Figuras 1 y 3.

La Figura 7 es una vista lateral del tapón de la Figura 6.

La Figura 8 es un diagrama que muestra la relación entre F1 y F2, y el agarrotamiento en los Ejemplos.

Descripción de realizaciones

Un método para producir un tubo estriado según la reivindicación 1 produce un tubo estriado que tiene una primera nervadura helicoidal sobre su superficie interior y tiene un diámetro exterior de no más de 34 mm.

En el método para producir un tubo estriado según la presente realización, se produce un tubo estriado usando un tapón que satisface las Fórmulas (1) y (2) descritas anteriormente. En este caso, es posible suprimir la aparición del agarrotamiento en el tapón en la etapa de estirado en frío.

En la etapa descrita anteriormente de producción de un tubo estriado, por ejemplo, se produce un tubo estriado en el que el ángulo de avance de la primera nervadura helicoidal es de 20 a 43 grados.

En la etapa descrita anteriormente de preparación de un tubo de acero, se puede preparar un tubo de acero con una resistencia a la tracción de no más de 500 MPa, y en la etapa de producción de un tubo estriado, se puede producir un tubo estriado en el que el ángulo de avance es de 30 a 43 grados.

Cuando la resistencia a la tracción del tubo de acero no es más de 500 MPa, incluso si se produce un tubo estriado con un ángulo de avance grande, tal como de 30 a 43 grados, se puede obtener un ángulo de avance de alta precisión. En la etapa de preparación de un tubo de acero, se puede realizar una etapa de tratamiento térmico en dos etapas en un tubo en bruto que contenga no más del 2,6 % de Cr en % en masa para preparar un tubo de acero con una resistencia a la tracción de no más de 500 MPa. La etapa de tratamiento térmico de dos etapas incluye una etapa de mantener un tubo en bruto a una primera temperatura de tratamiento térmico del punto Ac3 al punto Ac3 50°C, y una etapa de reducción de la temperatura del tratamiento térmico a una segunda temperatura de tratamiento térmico de menos del punto Ar¹al punto Ar¹- 100°C después del mantenimiento a una primera temperatura de tratamiento térmico, y mantener el tubo en bruto a la segunda temperatura de tratamiento térmico.

En este caso, un tubo de acero cuyo contenido de Cr no es más del 2,6 % puede tener una resistencia a la tracción de no más de 500 MPa.

A continuación, con referencia a los dibujos, se describirán en detalle las realizaciones de la presente invención. Las partes iguales o correspondientes en las figuras se dan como símbolos de referencia, y no se repetirá la descripción de las mismas.

[Método de producción del tubo estriado]

El método para producir un tubo estriado según la presente realización incluye una etapa de preparación de un tubo de acero (etapa de preparación), y una etapa de realizar el estirado en frío (etapa de estirado en frío). A continuación, se describirán en detalle la etapa de preparación y la etapa de estirado en frío.

[Etapa de preparación]

Primero, se prepara un tubo de acero para un tubo estriado.

La resistencia a la tracción del tubo de acero no es más de 600 MPa. Cuando la resistencia a la tracción del tubo de acero es demasiado alta, se deteriorará la trabajabilidad. Por esa razón, el estirado en frío se volverá difícil, y se producirá el agarrotamiento del tapón. Cuando la resistencia a la tracción del tubo de acero no es más de 600 MPa, es poco probable que se produzca el agarrotamiento. Por consiguiente, un límite superior de la resistencia a la tracción del tubo de acero es 600 MPa, preferiblemente 500 MPa, y más preferiblemente 480 MPa. Un límite inferior de la resistencia a la tracción del tubo de acero es preferiblemente 400 MPa.

El cromo (Cr) aumenta la resistencia del acero a altas temperaturas. Además, el Cr mejora la resistencia a la corrosión y a la oxidación a altas temperaturas. Sin embargo, cuando el contenido de Cr es demasiado alto, resulta difícil evitar que la resistencia a la tracción no sea más de 600 MPa. Según la invención, el límite superior del contenido de Cr es del 2,6 %, preferiblemente del 2,3 %. Un límite inferior del contenido de Cr es preferiblemente el 0,5 %.

El tubo de acero puede ser un tubo de acero sin soldadura o puede ser un tubo de acero soldado tipificado por un tubo de acero soldado por resistencia eléctrica. El método para producir un tubo de acero no está particularmente limitado. Se puede producir un tubo de acero sin soldadura mediante el proceso del mandril de Mannesmann, y se puede producir un tubo de acero soldado por resistencia eléctrica mediante un método de soldadura por resistencia eléctrica y similares.

[Etapa de estirado en frío]

El tubo de acero preparado se somete a una etapa de estirado en frío.

La Figura 1 es un diagrama esquemático de una etapa de estirado en frío de la presente realización. En referencia a la Figura 1, un aparato de estirado en frío incluye una matriz 1, un tapón 2, y un mandril 3.

La matriz 1 incluye, en orden desde un lado de entrada (lado derecho en la Figura 1) hacia un lado de salida (lado izquierdo en la Figura 1), una parte de aproximación, una parte de apoyo, y una parte de alivio, sucesivamente. La parte de aproximación tiene la denominada forma cónica en la que el diámetro interior disminuye gradualmente desde el lado de la entrada hacia el lado de la salida de la matriz 1. Sin embargo, la forma de la parte de aproximación no se limita a la de tipo cónico, y no se excluyen otras formas tales como una del tipo R con una curvatura. La parte de apoyo está formada por un cilindro, cuyo diámetro interior es constante y corresponde al diámetro de la matriz. En la parte de alivio, el diámetro interior aumenta gradualmente desde el lado de la entrada hacia el lado de la salida. La matriz 1 está fija, por ejemplo, a un banco de estirado no mostrado.

El tapón 2 tiene una forma columnar. El tapón 2 incluye una pluralidad de ranuras helicoidales 21 y una pluralidad de segundas estrías helicoidales 22 sobre su superficie. La segunda nervadura helicoidal 22 se ubica entre ranuras helicoidales 21 adyacentes. La pluralidad de ranuras helicoidales 21 y las segundas nervaduras helicoidales 22 se extienden en forma helicoidal a lo largo del eje central del tapón 2. La pluralidad de las ranuras helicoidales 21 y de las segundas nervaduras helicoidales 22 forman una pluralidad de primeras nervaduras helicoidales 12 sobre la superficie interior 11 del tubo estriado 15. La primera nervadura helicoidal 12 se extiende de forma helicoidal a lo largo del eje central del tubo estriado 15. Como resultado de la formación de la pluralidad de las primeras nervaduras helicoidales 12, la superficie interior 11 constituye ranuras helicoidales. La primera nervadura helicoidal 12 y la ranura helicoidal (superficie interior) 11 se disponen alternativamente.

Un extremo delantero del tapón 2 se une a un extremo trasero del mandril 3. En este momento, el tapón 2 está unido al mandril 3 para que pueda girar alrededor del eje central del tapón 2. En la etapa de estirado en frío, el tapón 2 forma unas primeras nervaduras helicoidales 12 sobre la superficie interior del tubo de acero 10 mientras gira el tapón 2. El mandril 3 soporta el tapón 2 durante el estirado en frío, y mantiene el tapón 2 en una posición predeterminada.

[Fórmula (1) y Fórmula (2)]

El tapón 2 además satisface las Fórmulas (1) y (2):

0,08 < W x (A - B) x N/(2n x A) < 0,26 (1)

0,83 < S x (A - B) x N/(2 x M) < 1,8 (2)

donde, en las Fórmulas (1) y (2), W se sustituye por un ancho (mm) de la superficie del fondo de ranura de la ranura helicoidal 21 en una sección transversal perpendicular a un eje central del tapón 2, A se sustituye por un diámetro máximo (mm) del tapón 2, y B se sustituye por un diámetro mínimo (mm) del tapón 2 en la misma sección transversal que el diámetro máximo A. N se sustituye por un número de las segundas nervaduras helicoidales 22 en la sección transversal descrita anteriormente. S se sustituye por el ancho (mm) de la superficie del fondo de la ranura de la ranura helicoidal 21 en una sección longitudinal paralela al eje central del tapón 2, M se sustituye por un paso (mm) de las segundas nervaduras helicoidales 22 adyacentes en la sección longitudinal descrita anteriormente. A continuación, se describirán en detalle las Fórmulas (1) y (2).

[Fórmula 1)]

La Fórmula (1) muestra la relación entre la segunda nervadura helicoidal 22 y la ranura helicoidal 21 en una sección transversal del tapón 2. La Figura 2 es una vista en sección (sección transversal) perpendicular al eje central del tapón 2 en la Figura 1. Un círculo máximo indicado por una línea discontinua en la Figura 2 es una superficie periférica exterior de un tubo estriado 15.

Como se describió anteriormente, el tapón 2 incluye la ranura helicoidal 21 y la segunda nervadura helicoidal 22. En una parte correspondiente a la ranura helicoidal 21, se forma la primera nervadura helicoidal 12 del tubo estriado 15.

En referencia a la Figura 2, W es el ancho (mm) de la superficie del fondo de la ranura 210 de la ranura helicoidal 21 en una sección transversal. El ancho W está representado por la distancia (mm) a lo largo de un círculo 21C de un diámetro mínimo B del tapón 2 en la sección transversal. Como se muestra en la Figura 3, si la parte del borde de la superficie inferior de la ranura 210 está curvada con un radio de curvatura 21R, el ancho W se define por la distancia (mm) entre dos puntos de intersección 21P en los que la parte del borde del radio de curvatura 21R se cruza con el círculo 21C.

En referencia a la Figura 2, un diámetro máximo A (mm) es una distancia en línea recta desde la parte superior de una segunda nervadura helicoidal 22 hasta la parte superior de la segunda nervadura helicoidal 22 en el lado opuesto a través del eje central CL del tapón 2. Un diámetro mínimo B (mm) es una distancia en línea recta desde la superficie del fondo de la ranura 210 de una ranura helicoidal 21 hasta la superficie del fondo de la ranura 210 en el lado opuesto a través del eje central CL en la misma sección transversal que la del diámetro máximo A. N es el número de nervaduras helicoidales 22 en la sección transversal mostrada en la Figura 2. En la Figura 2, N es 4. Sin embargo, el número de las segundas nervaduras helicoidales 22 no está particularmente limitado siempre que sea plural. El número N de las segundas nervaduras helicoidales 22 puede ser 2 o puede ser 6. El número de las segundas nervaduras helicoidales 22 puede ser un número impar.

Una carga ejercida sobre el tapón 2 durante el estirado en frío depende del grado de irregularidad en la superficie periférica exterior del tapón 2, es decir, depende de las formas de la ranura helicoidal 21 y de la segunda nervadura helicoidal 22.

Se define de manera que F1 = W x (A - B) x N/(2n x A). F1 indica una proporción ocupada por la ranura helicoidal 21 en la superficie periférica exterior del tapón 2. Cuando F1 no es menor de 0,26, la carga ejercida sobre el tapón 2 se hace excesivamente alta y es probable que se produzca el agarrotamiento en el tapón 2. Cuando F1 es menor de 0,26, es posible suprimir la carga ejercida sobre el tapón 2 a condición de que se satisfaga la Fórmula (2). Por lo tanto, en el estirado en frío, es poco probable que se produzca un agarrotamiento en el tapón 2. Un límite superior de F1 es preferiblemente 0,22, y más preferiblemente 0,18.

Por otro lado, cuando F1 no es más de 0,08, el área de la sección transversal de la primera nervadura helicoidal 12 se hace demasiado pequeña y no funcionará como un tubo estriado. Por lo tanto, F1 es mayor de 0,08. Un límite inferior de F1 es preferiblemente 0,10, y más preferiblemente 0,12.

[Fórmula (2)]

La fórmula (2) muestra la relación entre la segunda nervadura helicoidal 22 y la ranura helicoidal 21 en una sección longitudinal del tapón 2. La Figura 4 muestra una parte de una sección paralela al eje central (sección longitudinal) del tapón 2 de la Figura 1.

En referencia a la Figura 4, un ancho S de la ranura helicoidal 21 en una sección longitudinal está representada por una distancia (una distancia en línea recta en este caso, en unidades de mm) a lo largo de la superficie periférica exterior (una línea recta en este caso) de un el diámetro mínimo B del tapón 2, M es un paso (mm) de la segunda nervadura helicoidal 22, y específicamente es la distancia entre segundas nervaduras helicoidales adyacentes 22 en una sección longitudinal. Como se muestra en la Figura 4, la distancia entre el centro de una segunda nervadura helicoidal 22 y el centro de una segunda nervadura helicoidal adyacente 22 se define como un paso (mm). Cuando un borde del fondo de la ranura de la ranura helicoidal 21 en la sección longitudinal tiene un radio de curvatura, el ancho S se determina de la misma manera que el ancho W.

Una carga ejercida sobre el tapón 2 durante el estirado en frío depende, como se describió anteriormente, del grado de irregularidad de la superficie periférica exterior del tapón 2. No solo la forma de la sección transversal del tapón 2, sino que también la forma de la sección longitudinal afecta al grado de irregularidad de la superficie periférica exterior del tapón 2.

Se define de manera que F2 = S x (A - B) x N/(2 x M). F2 indica una proporción ocupada por la ranura helicoidal 21 en la superficie periférica exterior del tapón 2. Cuando F2 no es menor de 1,8, la carga ejercida sobre el tapón 2 se hace excesivamente alta y es probable que se produzca el agarrotamiento en el tapón 2. Cuando F2 es menor de 1,8, es posible suprimir la carga ejercida sobre el tapón 2 a condición de que se satisfaga la Fórmula (1). Como resultado de eso, es poco probable que se produzca el agarrotamiento en el tapón 2 en el estirado en frío.

Por otro lado, cuando F2 no es más de 0,83, el tubo estriado 15 no funcionará como un tubo estriado ya que el área de la forma de la sección longitudinal de la primera nervadura helicoidal 12 del tubo estriado 15 es demasiado pequeña. En consecuencia, un límite inferior de F2 es más de 0,83. El límite inferior de F2 es más preferiblemente 0,90.

[Estirado en frío]

La etapa de estirado en frío usando un tapón 2 de la forma descrita anteriormente se realiza, por ejemplo, como sigue. Primero, una parte del extremo frontal del tubo de acero 10 se somete a un estrechamiento. A continuación, la parte del extremo frontal del tubo de acero procesado 10 se inserta en la matriz 1. Después de la inserción, se fija el tubo de acero 10. Por ejemplo, la parte del extremo delantero del tubo de acero 10 se sujeta mediante un mandril de un banco de estirado (no mostrado). Así, el tubo de acero 10 queda fijo.

A continuación, el tapón 2 se une de manera giratoria a la punta del mandril 3. Después de la unión, el tapón 2 se inserta en el tubo de acero 10 desde el lado del extremo trasero del tubo de acero 10 (lado de entrada de la matriz 1) en la dirección de estirado Z (ver Figura 1).

Posteriormente, el tubo de acero 10, que está fijo por el mandril o similar, se estira en la dirección de estirado Z. En este momento, el tapón 2 se hace avanzar en la dirección de estirado Z de modo que el tapón 2 se mantiene en una posición donde la parte con el diámetro máximo A del tapón 2 está más cerca del lado de la salida que de la parte de aproximación de la matriz 1. Después de sujetar el tapón 2, el tubo de acero 10 se estira más para producir un tubo estriado 15. Durante el estirado en frío, a medida que se estira el tubo de acero 10 en la dirección de estirado Z, el tapón 2 se impulsa para moverlo (girar automáticamente) en asociación con él. Como resultado de la rotación automática del tapón 2, se forman una pluralidad de primeras nervaduras helicoidales 12 en la superficie interior 11 del tubo de acero 10.

Obsérvese que según la invención y antes del estirado en frío, se realiza un tratamiento químico sobre las superficies interior y exterior del tubo de acero a someter al estirado en frío, y se lleva a cabo el estirado en frío.

El método de producción descrito anteriormente es particularmente adecuado para la preparación de un tubo estriado 15 con un diámetro exterior de no más de 34 mm. Cuando el diámetro exterior del tubo estriado 15 que se va a producir es grande, el diámetro del tapón 2 que se va a usar también se hace grande. Cuando el diámetro del tapón 2 es grande, la relación del área de la ranura helicoidal 21 con respecto al diámetro del tapón 2 naturalmente se hace pequeña. En este caso, la forma irregular de la superficie periférica exterior del tapón 2 cuando se somete al estirado en frío no tiene un efecto significativo sobre el agarrotamiento del tapón 2. En contraste con esto, cuando el diámetro exterior del tubo estriado 15 es pequeño, el diámetro del tapón 2 también se hace pequeño. En este caso, la relación del área de la ranura helicoidal 21 con respecto al diámetro del tapón 2 aumenta, y las formas de la ranura helicoidal 21 y de la segunda nervadura helicoidal 22 tienen un efecto sobre el agarrotamiento del tapón 2 durante el estirado en frío. Según el método de producción de la presente realización, es posible suprimir la aparición del agarrotamiento incluso cuando se produce un tubo estriado 15 con un diámetro exterior de no más de 34 mm.

Según el método de producción descrito anteriormente, es posible suprimir la aparición del agarrotamiento del tapón 2 en el estirado en frío incluso si el ángulo de avance de la primera nervadura helicoidal 12 del tubo estriado 15 es de 20 a 43 grados. En esta especificación, como se muestra en la Figura 5, el ángulo de avance (grados) se define como un ángulo AN formado entre la dirección X del eje del tubo del tubo estriado 15 y un borde lateral 12A de la superficie superior de la primera nervadura helicoidal 12. El ángulo de avance es preferiblemente de 30 a 43 grados. En este caso, el tubo estriado 15 puede suprimir aún más la aparición de la ebullición en película.

[Etapa de tratamiento térmico de ablandamiento]

Preferiblemente, la etapa de preparación descrita anteriormente incluye una etapa de tratamiento térmico de ablandamiento. En la etapa de tratamiento térmico de ablandamiento, que se lleva a cabo antes de la etapa de estirado en frío, el tubo en bruto se ablanda mediante tratamiento térmico para formar un tubo de acero. Esto mejorará la trabajabilidad del tubo de acero en la etapa de estirado en frío.

En la etapa de tratamiento térmico de ablandamiento, por ejemplo, se realiza un tratamiento térmico de una etapa. El tratamiento térmico de una etapa es como sigue. El tubo en bruto se carga en un horno de tratamiento térmico. El tubo en bruto se mantiene a una temperatura de tratamiento térmico de menos del punto Ac¹al punto Ac¹- 100°C. El tiempo de mantenimiento es preferiblemente de 30 a 60 minutos. Como resultado de la etapa de tratamiento térmico descrita anteriormente, resulta fácil refinar térmicamente el tubo de acero para que tenga una resistencia a tracción de no más de 600 MPa.

Más preferiblemente, se realiza un tratamiento térmico de dos etapas, en lugar del tratamiento térmico de una etapa. El tratamiento térmico de dos etapas incluye una primera etapa de tratamiento térmico y una segunda etapa de tratamiento térmico. En la primera etapa de tratamiento térmico, primero, el tubo en bruto se carga en un horno de tratamiento térmico y se mantiene a una primera temperatura de tratamiento térmico, que está en un intervalo y de temperaturas del punto Ac3 al punto Ac3 50°C (la primera etapa de tratamiento térmico). Posteriormente, la temperatura del tratamiento térmico se reduce a una segunda temperatura de tratamiento térmico de menos del punto Ar¹al punto Ar¹- 100°C, y el tubo en bruto se mantiene a la segunda temperatura de tratamiento térmico (la segunda etapa de tratamiento térmico). En este método de tratamiento térmico, en la primera etapa de tratamiento térmico, la microestructura del tubo en bruto se convierte en una fase única de austenita. Y la transformación isotérmica se produce en la segunda etapa del tratamiento térmico. En este caso, en comparación con el tratamiento térmico de una etapa, la resistencia a la tracción del tubo de acero después del tratamiento térmico se reduce aún más. El tiempo de mantenimiento en la primera etapa de tratamiento térmico es preferiblemente de 5 minutos a 10 minutos. El tiempo de mantenimiento en la segunda etapa de tratamiento térmico es preferiblemente de 30 minutos a 60 minutos. La primera etapa de tratamiento térmico y la segunda etapa de tratamiento térmico se pueden realizar en el mismo horno de tratamiento térmico, o se pueden realizar en diferentes hornos de tratamiento térmico.

Al aumentar el ángulo de avance de la primera nervadura helicoidal 12 para un tubo de acero de alta resistencia, específicamente, al aumentar el ángulo de avance de la nervadura helicoidal 12 para que sea de 30 a 43 grados usando un tubo de acero que no contenga más del 2,25 % de Cr en % en masa, es posible mejorar la precisión del ángulo de avance de la nervadura 12 realizando el tratamiento térmico en dos etapas. Específicamente, al realizar el tratamiento térmico en dos etapas, es posible suprimir el error entre el ángulo de avance después de la producción y el valor establecido (valor objetivo) del ángulo de avance para que no sea más de 3 grados.

[Otras etapas]

En el método de producción descrito anteriormente, antes de llevar a cabo la etapa de estirado en frío usando el tapón 2, se puede realizar el estirado en frío para formar el tubo de acero con una sección transversal circular usando un tapón con una superficie lisa con el fin de aumentar la redondez del tubo de acero.

Además, antes de realizar el estirado en frío para formar el tubo de acero con una sección transversal circular, se realiza un tratamiento lubricante, tal como un tratamiento químico, en las superficies interior y exterior del tubo de acero. Las cascarillas de óxido de las superficies interior y exterior del tubo de acero se pueden eliminar mediante un tratamiento de descascarillado después de la etapa de tratamiento térmico y antes de realizar la etapa de estirado en frío. En este caso, el tratamiento químico se realiza después del tratamiento de descascarillado.

[Forma del tapón 2]

En la realización descrita anteriormente, el tapón 2 tiene un forma columnar. Sin embargo, la forma del tapón 2 no se limita a una columna. Por ejemplo, el tapón 2 puede tener forma de bala como se muestra en la Figura 6.

Cuando el tapón 2 tiene forma de bala, el área de la sección transversal del tapón 2 aumenta a medida que se avanza hacia el extremo trasero en la dirección del eje central CL del tapón 2. Por lo tanto, en el tapón 2 con forma de bala, el diámetro máximo A se coloca en el extremo trasero del tapón 2. Como se muestra en la Figura 7, cuando se obtiene el diámetro máximo A en la sección transversal X, se supone que el diámetro mínimo B es el diámetro mínimo en la sección transversal X donde se obtiene el diámetro máximo A.

Incluso si el tapón 2 tiene forma de bala, también es posible lograr los efectos descritos anteriormente cuando se satisfacen las Fórmulas (1) y (2).

Ejemplos

Ejemplo 1

Se produjo una pluralidad de tubos estriados con nervaduras de diferentes formas para investigar la aparición o no aparición del agarrotamiento en el estirado en frío.

[Método de prueba]

Para producir tubos estriados los tubos de acero se sometieron a estirado en frío usando un tapón columnar mostrado en la Figura 1.

[Tabla 1]

Tabla 1

Los tapones usados en las Pruebas del N.° 1 al 10 tenían cada uno una forma diferente entre sí. Los valores de F1 y F2 de cada tapón eran como se muestra en la Tabla 1.

Cada tubo de acero de cada número de prueba, que se preparó mediante estirado en frío, tenía una composición química correspondiente al STBA22 definido en la norma JIS G3462 (2009) y contenía un 1,25 % en masa de Cr. El punto AC¹de estos tubos de acero era 742°C. Cada tubo de acero se produjo mediante el siguiente método. Se preparó una palanquilla con la composición química descrita anteriormente. Usando la palanquilla, se produjo un tubo en bruto mediante el proceso de mandril de Mannesmann. Con el fin de mejorar la redondez, se realizó un proceso de estirado en frío en el tubo en bruto usando un tapón con una superficie lisa para producir un tubo de acero (tubo de acero sin soldadura).

En cada tubo de acero se realizó el tratamiento térmico de una etapa descrito anteriormente. Para cada tubo de acero, la temperatura del tratamiento térmico era 740°C y el tiempo de mantenimiento era 20 minutos.

Se tomaron muestras para la prueba de tracción a partir de los tubos de acero después del tratamiento térmico, y se sometieron a una prueba de tracción a temperatura ambiente (25°C) para obtener las resistencias a la tracción TS (por sus siglas en inglés) (MPa). Las resistencias a la tracción TS resultantes fueron de 462 MPa a 497 MPa.

Los tubos de acero después del tratamiento térmico se sometieron a estirado en frío mediante el uso de lubricante a base de fosfato de zinc y de tapones con los valores F1 y F2 mostrados en la Tabla 1 para producir tubos estriados. Los diámetros exteriores (mm) y los espesores (mm) de los tubos estriados eran como se muestran en la Tabla 1.

Después del estirado en frío, se observó visualmente la superficie de cada tapón usado para confirmar la aparición o no aparición del agarrotamiento. Además, se midieron las cargas máximas ejercidas sobre el mandril durante el estirado en frío.

[Resultados de la prueba]

Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 1. "NF" (No encontrado) en la columna de "Evaluación" en la Tabla 1 significa que no se observó ningún agarrotamiento. "F" (Encontrado) significa que se observó un agarrotamiento.

Además, la Figura 8 es un diagrama que muestra la relación entre los valores F1 y F2, y la aparición o no aparición del agarrotamiento. Un círculo abierto (o) en la Figura 8 significa que no ocurrió agarrotamiento, y un círculo sólido (•) significa que ocurrió un agarrotamiento. Los números indicados junto al círculo abierto o junto al círculo sólido se refieren a los números de la prueba.

Con referencia a la Tabla 1 y a la Figura 8, en las pruebas del N.° 1 al 3, los valores F1 y F2 del tapón usado satisficieron las Fórmulas (1) y (2). Por lo tanto, incluso cuando se produjeron tubos estriados con un diámetro exterior de tan solo 34 mm como máximo, las cargas máximas durante el estirado en frío fueron menores de 3,5 toneladas, y no se observó agarrotamiento.

En las Pruebas del N.° 4 al 6, aunque el valor F2 de los tapones usados satisfacía la Fórmula (2), el valor F1 no satisfacía la Fórmula (1). Por lo tanto, las cargas máximas durante el estirado en frío llegaron a ser no menos de 3,5 toneladas, y se observó agarrotamiento.

En las Pruebas del N.° 7 al 9, el valor F1 de los tapones usados no satisfacía la Fórmula (1), y el valor F2 no satisfacía la Fórmula (2). Por lo tanto, las cargas máximas durante el estirado en frío llegaron a ser no menos de 3,5 toneladas, y se observó agarrotamiento.

En la Prueba de N.° 10, aunque el valor F1 de los tapones usados satisfacía la Fórmula (1), el valor F2 no satisfacía la Fórmula (2). Por lo tanto, la carga máxima llegó a ser no menos de 3,5 toneladas cuando se produjeron tubos estriados con un diámetro exterior de no más de 34 mm, y se observó agarrotamiento.

Ejemplo 2

Se investigó la precisión del ángulo de avance en relación con la diferencia en la etapa de tratamiento térmico de ablandamiento.

[Método de prueba]

Se prepararon una pluralidad de tubos de acero con una composición química correspondiente al STBA24 definida en la norma JIS G3462 (2009), y que contenían un 2,25 % en masa de Cr. El punto Ar¹de estos tubos de acero era 773°C y el punto Ac³era 881 °C.

Estos tubos de acero se produjeron mediante el siguiente método. Usando una palanquilla con la composición química descrita anteriormente, se produjeron tubos en bruto mediante el proceso de mandril de Mannesmann. Para aumentar la redondez, los tubos en bruto se sometieron a estirado en frío usando un tapón con una superficie lisa. Después de las etapas descritas anteriormente, se prepararon los tubos de acero (tubos de acero sin soldadura) de cada número de prueba.

Se realizó un tratamiento térmico de dos etapas en la Prueba de N.° 11-1, y se realizó un tratamiento térmico de una etapa en la Prueba de N.° 11 -2.

Específicamente, el tubo de acero de la Prueba de N.° 11-1 se sometió a un tratamiento térmico de dos etapas en el que la temperatura de tratamiento térmico en la primera etapa de tratamiento térmico era 920°C, y el tiempo de mantenimiento era 10 minutos. La temperatura de tratamiento térmico en la segunda etapa de tratamiento térmico era 725°C y el tiempo de mantenimiento era 45 minutos.

Por otro lado, el tubo de acero de la Prueba de N.° 11-2 se sometió a un tratamiento térmico de una sola etapa, en el que la temperatura del tratamiento térmico era 760°C y el tiempo de mantenimiento era 20 minutos.

Se tomó una muestra para la prueba de tracción de cada tubo de acero después del tratamiento térmico. Usando la muestra de la prueba de tracción, se realizó una prueba de tracción a temperatura ambiente (25°C) para obtener una resistencia a la tracción TS (MPa). Las resistencias a la tracción resultantes TS fueron de 460 MPa para la Prueba de N.° 11 y de 530 MPa para la Prueba de N.° 12.

Posteriormente, los tubos de acero de las pruebas de N.° 11-1 y 11-2 se sometieron a estirado en frío usando los tapones de F1 y F2 que se muestran en la Tabla 2 para producir tubos estriados. En este momento, la ranura helicoidal del tapón se fijó de manera que el ángulo de avance del tubo estriado fuera de 40 grados. De la misma manera que en el Ejemplo 1, se midió la carga ejercida sobre el mandril durante el estirado en frío para obtener la carga máxima del mismo.

El diámetro exterior del tubo estriado de cada N.° de prueba producido era 31,8 mm y su espesor era 5,6 mm.

Después del estirado en frío, se observó visualmente la superficie del tapón usado para confirmar la aparición o no aparición del agarrotamiento. Además, se midió el ángulo de avance de cada tubo estriado producido. Luego, se calculó un error del ángulo de avance medido desde los 40 grados. Cuando el error era de -0 a 3 grados, se evaluó que el ángulo de avance era muy preciso.

[Resultados de la prueba]

Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 2. La columna "Evaluación del ángulo de avance" muestra los resultados de la medición del ángulo de avance. En la columna "Evaluación del ángulo de avance", "E" (Excelente) significa que el error era de -0 grados a 3 grados. "G" (Bueno) significa que el error era de -0 grados a -1 grado (excluyendo -0 grados), o más de 3 grados a 5 grados.

[Tabla 2]

Tabla 2

Con referencia a la Tabla 2, en cada uno de los tubos estriados de las Pruebas de N.° 11-1 y 11-2, la forma de la nervadura del tapón satisfacía las Fórmulas (1) y (2). Por lo tanto, no se observó ningún agarrotamiento en el tapón después del estirado en frío.

Además, en el tubo de acero de la Prueba de N.° 11-1, como resultado de realizar el tratamiento térmico de dos etapas, la resistencia a la tracción TS antes del estirado en frío era menor que la del acero de la Prueba de N.° 11-2, ya que no era más de 500 MPa. Por lo tanto, la Prueba de N.° 11-1, comparada con la Prueba de N.° 11 -2, tenía una carga máxima más baja, y la precisión del ángulo de avance era tan alta como entre -0 y 3 grados.

Hasta ahora se han descrito realizaciones de la presente invención. Sin embargo, las realizaciones descritas anteriormente son simplemente ejemplos para llevar a cabo la presente invención. Por consiguiente, la presente invención no se limita a las realizaciones descritas anteriormente, sino que se puede llevar a cabo alterando apropiadamente las realizaciones descritas anteriormente dentro de un intervalo que no se aparte de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de producción para producir un tubo estriado que incluye una pluralidad de primeras nervaduras helicoidales sobre su superficie interior y tiene un diámetro exterior de no más de 34 mm, comprendiendo el método de producción del tubo estriado:

una etapa de preparación de un tubo de acero con una composición química que no contiene más del 2,6 % de Cr en % en masa y con una resistencia a la tracción de no más de 600 MPa, y

una etapa de producción del tubo estriado realizando un tratamiento químico en las superficies interior y exterior del tubo de acero y luego realizando un estirado en frío en el tubo de acero usando un tapón que incluye una pluralidad de ranuras helicoidales y una pluralidad de segundas nervaduras helicoidales cada una ubicada entre ranuras helicoidales adyacentes, satisfaciendo el tapón las Fórmulas (1) y (2):

0,08 < W x (A - B) x N/(2n x A) < 0,26 (1)

0,83 < S x (A - B) x N/(2 x M) < 1,8 (2)

donde, en las Fórmulas (1) y (2), W se sustituye por un ancho (mm) de una superficie del fondo de la ranura de la ranura helicoidal en una sección transversal perpendicular a un eje central del tapón; A por un diámetro máximo (mm) del tapón; B por un diámetro mínimo (mm) del tapón en la misma sección transversal que el diámetro máximo; N por un número de las segundas nervaduras helicoidales en la sección transversal; S por el ancho (mm) de la superficie del fondo de la ranura de la ranura helicoidal en una sección longitudinal paralela al eje central del tapón; y M por un paso (mm) de las segundas nervaduras helicoidales adyacentes en la sección longitudinal.

2. El método de producción según la reivindicación 1, en donde

en la etapa de producción de un tubo estriado, se produce un tubo estriado en el que un ángulo de avance de la primera nervadura helicoidal es de 20 a 43 grados.

3. El método de producción según la reivindicación 2, en donde

en la etapa de preparación de un tubo de acero, se prepara un tubo de acero con una resistencia a la tracción de no más de 500 MPa, y en la etapa de producción de un tubo estriado, se produce un tubo estriado en el que el ángulo de avance es de 30 a 43 grados.

4. El método de producción según la reivindicación 3, en el que

en la etapa de preparación de un tubo de acero, se realiza una etapa de tratamiento térmico de dos etapas en un tubo en bruto que contiene no más del 2,6 % de Cr en % en masa para preparar el tubo de acero con una resistencia a la tracción de no más de 500 MPa, y en donde

la etapa de tratamiento térmico de dos etapas comprende:

una etapa de mantener el tubo en bruto a una primera temperatura de tratamiento térmico del punto Ac3 al punto Ac3 50°C, y

una etapa de reducir la temperatura del tratamiento térmico a una segunda temperatura de tratamiento térmico de menos del punto An al punto An - 100°C después del mantenimiento, y mantener el tubo en bruto a la segunda temperatura del tratamiento térmico.