RU2153011C1

RU2153011C1 - Method of manufacturing pipes from carbon and low-alloyed steels

Info

Publication number: RU2153011C1
Application number: RU99121901A
Authority: RU
Inventors: А.И. Брижан; А.И. Грехов; С.Ю. Жукова; А.И. Жуков; Антонина Андреевна Кривошеева; Л.Г. Марченко; Ю.А. Поповцев; В.А. Усов; А.В. Шепелев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Синарский трубный завод"
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2000-07-20

Abstract

FIELD: manufacture of pipes. SUBSTANCE: method relates to technology of hardening oil assortment pipes directly in line of pipe-rolling plant. Round billets upon leaving the rolling mill have temperature of 930-950 C. Pipes with this temperature are cooled in two states: at cooling rate of 60-85 C/s up to temperature of 690-720 C and at cooling rate of 3-10 C/s up to temperature of 580-680 C. Then pipes are heated to temperature Ac₃ ± 30 C and finally deformed in sinking mill with subsequent cooling in the air. The method application results in improved pipe strength and ductile properties. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение направлено на совершенствование технологии упрочнения труб нефтяного сортамента непосредственно в линии трубопрокатной установки. The invention is aimed at improving the technology of hardening of pipes of oil gauge directly in the pipe rolling line.

Известен способ обработки катанки, включающий охлаждение водой с прокатного нагрева по выходе ее из последней клети стана. При этом охлаждение ведут с 1050-1070^oC до 650-500^oC со скоростью не менее 1000^oC/с. [Авт.св. СССР N 286725, кл. C 21 D 9/52, опубл. 23.03.81 г.]. Однако применительно к трубам нефтяного сортамента эти параметры способа не обеспечивают требуемого уровня прочностных и пластических свойств.A known method of processing wire rod, comprising cooling water with rolling heat upon its exit from the last mill stand. When this cooling is carried out from 1050-1070 ^o C to 650-500 ^o C with a speed of at least 1000 ^o C / s [Aut. St. USSR N 286725, class C 21 D 9/52, publ. March 23, 81]. However, in relation to pipes of the oil assortment, these process parameters do not provide the required level of strength and plastic properties.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ термической обработки изделий из малоуглеродистых марганцовистых сталей, заключающийся в том, что изделия с прокатного нагрева охлаждают по выходу из последней клети стана с температурой 830-850^oC путем воздействия на их наружную поверхность водой в течение 0,15-0,30 секунд с интенсивностью 6,0-7,0 л/с на каждый миллиметр толщины стенки [патент РФ N 2007470, кл. C 21 D 1/02, опубл. 15.02.94 г.]. Способ используют при изготовлении труб нефтяного сортамента для обеспечения требуемых механических свойств.The closest analogue to the claimed invention by its technical nature and the achieved result is a method of heat treatment of products from low-carbon manganese steels, which consists in the fact that products from rolling heating are cooled at the exit from the last mill stand with a temperature of 830-850 ^o C by exposure to their external surface with water for 0.15-0.30 seconds with an intensity of 6.0-7.0 l / s per millimeter of wall thickness [RF patent N 2007470, class. C 21 D 1/02, publ. February 15, 94]. The method is used in the manufacture of tubes of oil assortment to ensure the required mechanical properties.

Недостатком данного способа является то, что, как показала практика, он непригоден для изготовления труб с толщиной стенки более 6 мм. Кратковременность охлаждения приводит к тому, что в этом случае внутренние слои трубы сохраняют температуру 780-800^oC, поэтому после окончания охлаждения идет отогрев тонкого закаленного поверхностного слоя до этих температур и происходит разупрочнение до исходного горячекатаного состояния.The disadvantage of this method is that, as practice has shown, it is unsuitable for the manufacture of pipes with a wall thickness of more than 6 mm. The short duration of cooling leads to the fact that in this case the inner layers of the pipe retain a temperature of 780-800 ^o C, therefore, after cooling is completed, a thin hardened surface layer is heated to these temperatures and softening occurs to the initial hot-rolled state.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления труб нефтяного сортамента с толщиной стенки 5-16 мм из углеродистых и низколегированных сталей, который обеспечивает повышение их прочностных и пластических свойств путем совершенствования параметров охлаждения и нагрева труб по окончании предварительной горячей деформации. The objective of the present invention is to develop a method for the manufacture of pipes of oil gauge with a wall thickness of 5-16 mm from carbon and low alloy steels, which provides an increase in their strength and plastic properties by improving the parameters of cooling and heating of pipes at the end of preliminary hot deformation.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления труб, включающем предварительную горячую деформацию, охлаждение водой, нагрев и окончательную деформацию, согласно изобретению после предварительной горячей деформации трубы подвергают ступенчатому охлаждению со скоростью 60-85 град. /с до температуры 690-720^oC и со скоростью 3-10 град./с до температуры 580-680^oC, нагрев под окончательную деформацию ведут до температуры Ac₃±30^oC, а окончательное охлаждение производят на воздухе.The problem is solved in that in a method of manufacturing pipes, including pre-hot deformation, water cooling, heating and final deformation, according to the invention after preliminary hot deformation of the pipe is subjected to stepwise cooling at a speed of 60-85 degrees. / s to a temperature of 690-720 ^o C and at a speed of 3-10 degrees / s to a temperature of 580-680 ^o C, heating under the final deformation is carried out to a temperature Ac ₃ ± 30 ^o C, and the final cooling is carried out in air.

Интенсивное охлаждение после предварительной горячей деформации со скоростью 60-85 град./с до температуры 690-720^oC труб предготового размера непосредственно по выходу из стана позволяет сохранить аустенитное состояние до температуры перлитного распада. Во время второй ступени охлаждения со скоростью 3-10 град./с до температуры 580-680^oC происходит распад аустенита с образованием дисперсного перлита и незначительного количества (менее 10%) доэвтектоидного феррита. При последующем нагреве до Ac₃±30^oC образуется 70-80% аустенита и в неперекристаллизованных объемах происходит сфероидизация цементита. Во время многократной окончательной деформации происходит формирование равномерной субзеренной структуры в аустените и в неперекристаллизовавшемся феррите. После охлаждения на воздухе в аустенитных участках образуется тонкий перлит и в окончательной структуре участки доэвтектоидного феррита с размером субзерна 1-4 мкм чередуются с участками тонкого перлита. Такая структура обеспечивает наряду с повышением прочностных характеристик повышение пластичности и ударной вязкости металла труб.Intensive cooling after preliminary hot deformation at a speed of 60-85 deg./s to a temperature of 690-720 ^o C pipes of a pre-sized directly at the exit from the mill allows you to maintain the austenitic state to the temperature of pearlite decomposition. During the second stage of cooling at a speed of 3-10 deg./s to a temperature of 580-680 ^o C, austenite decomposes with the formation of dispersed perlite and a small amount (less than 10%) of doeutectoid ferrite. Subsequent heating to Ac ₃ ± 30 ^° C produces 70-80% of austenite and spheroidization of cementite occurs in non-recrystallized volumes. During repeated final deformation, a uniform subgrain structure is formed in austenite and in non-recrystallized ferrite. After cooling in air, thin perlite forms in the austenitic regions and, in the final structure, sections of hypereutectoid ferrite with a subgrain size of 1–4 μm alternate with regions of thin perlite. This structure provides, along with an increase in strength characteristics, an increase in the ductility and toughness of the pipe metal.

При повышении температуры нагрева выше Ac₃+30^oC происходит полная перекристаллизация, после окончательной деформации формируется феррито-перлитная структура с 30-40% феррита и упрочнения не наблюдается.When the heating temperature rises above Ac ₃ +30 ^o C, complete recrystallization occurs, after the final deformation, a ferrite-pearlite structure with 30-40% ferrite is formed and hardening is not observed.

Снижение температуры нагрева ниже Ac₃-30^oC приводит к возрастанию, при последующей деформации, нагрузок на прокатное оборудование выше допустимых.Lowering the heating temperature below Ac ₃ -30 ^o C leads to an increase, with subsequent deformation, the load on the rolling equipment is higher than permissible.

Предлагаемый способ изготовления труб осуществляется следующим образом:
Трубы-заготовки после предварительной деформации по выходу из обкатного стана имеют температуру 930-950^oC. С этой температуры трубы охлаждают в две стадии: со скоростью 60-85 град./с до температуры 690-720^oC и со скоростью 3-10 град./с до температуры 580-680^oC. После этого трубы нагревают до температуры Aс₃±30^oC и подвергают окончательной деформации в редукционном стане с последующим охлаждением на воздухе.The proposed method of manufacturing pipes is as follows:
Billet pipes after preliminary deformation at the exit of the rolling mill have a temperature of 930-950 ^o C. From this temperature, the pipes are cooled in two stages: at a speed of 60-85 degrees / s to a temperature of 690-720 ^o C and at a speed of 3-10 deg./s to a temperature of 580-680 ^o C. After this, the pipes are heated to a temperature of Ac ₃ ± 30 ^o C and subjected to final deformation in a reduction mill with subsequent cooling in air.

Предлагаемый и известный способы были опробованы в промышленных условиях ОАО "Синарский трубный завод" при изготовлении труб группы прочности "К" по ГОСТ 633-80 диаметром 89 мм и толщиной стенки 6,5 мм из стали, содержащей 0,36% углерода, 1,47% марганца и 0,51% кремния. The proposed and known methods were tested in an industrial environment by Sinarsky Pipe Plant OJSC in the manufacture of pipes of the strength group "K" according to GOST 633-80 with a diameter of 89 mm and a wall thickness of 6.5 mm from steel containing 0.36% carbon, 1, 47% manganese and 0.51% silicon.

По предлагаемому способу после предварительной горячей прокатки в обкатном стане трубы-заготовки охлаждали водой в спрейере со скоростью 75 град. /с до температуры 700^oC, а затем со скоростью 5 град./с до температуры 670^oC. С этой температуры трубы нагревали в индукционной установке до температуры 850^oC и деформировали в редукционном стане со степенью обжатия 25%.According to the proposed method, after preliminary hot rolling in the rolling mill, the billet pipes were cooled with water in a sprayer at a speed of 75 degrees. / s to a temperature of 700 ^o C, and then at a speed of 5 degrees per second to a temperature of 670 ^o C. From this temperature, the pipes were heated in an induction unit to a temperature of 850 ^o C and deformed in a reduction mill with a reduction ratio of 25%.

Результаты опробования приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Как видно из таблицы, обработка по предлагаемому способу по сравнению с прототипом позволяет повысить прочностные и пластические свойства и получить требуемый по ГОСТ 633-80 уровень свойств группы прочности "К". As can be seen from the table, the processing according to the proposed method in comparison with the prototype allows to increase the strength and plastic properties and obtain the level of properties of the strength group "K" required by GOST 633-80.

Claims

A method of manufacturing pipes from carbon and low alloy steels, including preliminary hot deformation, water cooling, heating, final deformation and cooling, characterized in that after preliminary hot deformation, the pipes are subjected to stepwise cooling at a speed of 60 to 85 degrees per second to a temperature of 690 to 720 ^o C and with a speed of 3 - 10 degrees. / s to a temperature of 580 - 680 ^o C, heating under the final deformation is carried out to a temperature of Ac ₃ ± 30 ^o C.