RU2409684C2 - Seamless precision steel tubes for hydraulic vessels with raised isotropic rigidity at low temperature and procedure for fabrication of these tubes - Google Patents
Seamless precision steel tubes for hydraulic vessels with raised isotropic rigidity at low temperature and procedure for fabrication of these tubes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2409684C2 RU2409684C2 RU2009101393/02A RU2009101393A RU2409684C2 RU 2409684 C2 RU2409684 C2 RU 2409684C2 RU 2009101393/02 A RU2009101393/02 A RU 2009101393/02A RU 2009101393 A RU2009101393 A RU 2009101393A RU 2409684 C2 RU2409684 C2 RU 2409684C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- seamless
- temperature
- precision
- longitudinal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к бесшовным стальным прецизионным трубам с повышенной изотропной жесткостью при низкой температуре для гидравлических цилиндров. Изобретение также касается нового способа получения данных труб.The invention relates to seamless steel precision pipes with increased isotropic stiffness at low temperature for hydraulic cylinders. The invention also relates to a new method for producing these pipes.
Уровень техникиState of the art
Гидравлический цилиндр представляет собой исполнительный механизм, который преобразует гидравлическую энергию в механическую. Он осуществляет возвратно-поступательное движение и передает усилие, которое зависит от давления масла и от положения поршня. Цилиндр широко применяется в масляных гидравлических системах и используется, например, в землеройных машинах, кранах, прессах, промышленном оборудовании и т.п.A hydraulic cylinder is an actuator that converts hydraulic energy into mechanical energy. It performs a reciprocating motion and transmits a force that depends on the oil pressure and the position of the piston. The cylinder is widely used in oil hydraulic systems and is used, for example, in earth moving machines, cranes, presses, industrial equipment, etc.
Устройство состоит из цилиндрического корпуса (который также называется расточкой или гильзой цилиндра) и штока с поршнем, закрытых крышкой с обеих сторон. Под «трубами для гидравлических цилиндров» понимаются трубы для производства цилиндрического корпуса, применяемого с гидравлическими цилиндрами всех типов (см., например, фиг.1).The device consists of a cylindrical body (also called a bore or cylinder liner) and a piston rod, closed by a cover on both sides. By “pipes for hydraulic cylinders” are meant pipes for the production of a cylindrical body used with hydraulic cylinders of all types (see, for example, FIG. 1).
Технические требования к данному продукту определяли следующим образом.Technical requirements for this product were determined as follows.
Для обеспечения должной передачи усилия и исключения потерь гидравлической среды гильза должна иметь хорошую жесткость и иметь узкие допуски на размер внутреннего диаметра. Если металлургический способ производства бесшовных труб для гильзы не может полностью или практически полностью обеспечить данные точные характеристики, необходима вторичная высокоточная абляционная обработка поверхности (например, скашивание и чистовое раскатывание роликами или хонингование или рассверливание и хонингование). Что немаловажно, вышеупомянутая операция машинной обработки существенно повышает затраты на производство, поскольку после высокоточной абляционной обработки должна проводиться (постепенная) доводка поверхности, необходимая для выравнивания вновь созданной поверхности. В целом, наиболее экономичным способом решения данной задачи является скашивание и раскатывание, которые требуют прецизионных и высоких по точности допусков на размер. Если подобные условия невыполнимы, применяются более дорогостоящие решения, например рассверливание с хонингованием или рассверливание со скашиванием и раскатыванием.To ensure proper transmission of effort and eliminate losses of the hydraulic medium, the sleeve must have good rigidity and have narrow tolerances on the size of the inner diameter. If the metallurgical method for producing seamless tubes for a sleeve cannot completely or almost completely provide these exact characteristics, secondary high-precision ablative surface treatment is required (for example, mowing and finishing rolling with rollers or honing or reaming and honing). Importantly, the aforementioned machining operation significantly increases production costs, since after high-precision ablating, a (gradual) surface refinement must be carried out, necessary to level the newly created surface. In general, the most economical way to solve this problem is mowing and rolling, which require precision and high accuracy tolerances for size. If such conditions are not feasible, more expensive solutions are applied, for example, reaming with honing or reaming with mowing and rolling.
Таким образом, расходы на чистовую машинную обработку непропорционально увеличиваются с ростом размерных допусков.Thus, the costs of finishing machining disproportionately increase with increasing dimensional tolerances.
В течение срока службы гильза цилиндра проходит циклы усталости; кроме того, во многих областях применения, например в землеройных машинах, кранах и т.п., цилиндр должен эксплуатироваться в условиях низких температур. Поэтому жесткость (при температуре минимум до -20°С, предпочтительнее - до -40°С) является существенным требованием для соблюдения режима работы «течь-до-разрыва», исключающим хрупкое разрушение, которое обычно связано с возникновением опасных условий. Более того, во многих областях применения, например, там, где используется прессовое оборудование, законодательно предъявляются требования к пластичности при испытании на разрыв или продольной и поперечной жесткости 27 Дж при минимальном значении рабочей температуры [1, 2, 3].During its service life, the cylinder liner undergoes fatigue cycles; in addition, in many applications, such as earthmoving machines, cranes, etc., the cylinder must be operated at low temperatures. Therefore, stiffness (at a temperature of at least -20 ° C, preferably -40 ° C) is an essential requirement for adhering to the “leak-to-break” operating mode, eliminating brittle fracture, which is usually associated with the occurrence of dangerous conditions. Moreover, in many fields of application, for example, where the press equipment is used, the requirements for plasticity are imposed in the tensile test or in the longitudinal and transverse stiffness of 27 J at a minimum value of the working temperature [1, 2, 3].
Использование холоднотянутой трубы вместо горячекатаной трубы при производстве гильзы цилиндра является более предпочтительным, поскольку позволяет обеспечить следующее:The use of a cold drawn pipe instead of a hot rolled pipe in the production of a cylinder liner is more preferable because it allows you to provide the following:
- Размеры, более близкие к окончательному размеру с более узкими допусками, что существенно снижает стоимость повторной обработки, в случае ее необходимости, так как требуется крайне ограниченная коррекция размеров.- Sizes closer to the final size with narrower tolerances, which significantly reduces the cost of re-processing, if necessary, since extremely limited size correction is required.
- Более высокая прочность на растяжение.- Higher tensile strength.
- Лучшее качество поверхности.- The best surface quality.
Поэтому стандартный цикл включает следующее:Therefore, the standard cycle includes the following:
- горячая прокатка - травление - вытягивание в холодном состоянии - снятие напряжений - правка - обработка поверхности - резка - сборка частей.- hot rolling - pickling - drawing in cold state - stress relieving - dressing - surface treatment - cutting - assembly of parts.
В стандартном цикле вытягивание в холодном состоянии и снятие напряжений необходимы для увеличения предела текучести до обычного требуемого (минимум 520 МПа, предпочтительно 620 МПа). Однако данные способы обработки снижают жесткость материала и, что более важно, вызывают высокую анизотропию в продольном и поперечном направлении трубы, что, в частности, негативно сказывается на поперечной жесткости. То есть в стандартном цикле невозможно обеспечить низкотемпературные характеристики, необходимые при применении в особых климатических условиях, например в Северной Европе. Фактически, в подобных условиях, даже при комнатной температуре поперечная жесткость не позволяет избежать хрупкого разрушения.In a standard cycle, cold drawing and stress relieving are necessary to increase the yield strength to the usual desired (minimum 520 MPa, preferably 620 MPa). However, these processing methods reduce the rigidity of the material and, more importantly, cause high anisotropy in the longitudinal and transverse directions of the pipe, which, in particular, negatively affects the transverse rigidity. That is, in the standard cycle it is impossible to provide the low-temperature characteristics necessary for use in special climatic conditions, for example, in Northern Europe. In fact, under such conditions, even at room temperature, lateral rigidity does not allow brittle fracture to be avoided.
На сегодняшний день известны и другие циклы, позволяющие повысить жесткость при низкой температуре:To date, other cycles are known to increase stiffness at low temperature:
(1) Горячая прокатка - вытягивание в холодном состоянии - нормализация - правка - обработка поверхности - резка - сборка частей.(1) Hot rolling - cold drawing - normalization - dressing - surface treatment - cutting - assembly of parts.
Однако данное решение снижает прочность на растяжение (предел текучести), поэтому для работы под тем же давлением необходима большая толщина стенки, а это означает увеличение массы и потребления энергии при эксплуатации соответствующего оборудования.However, this solution reduces the tensile strength (yield strength), therefore, to work under the same pressure, a larger wall thickness is required, which means an increase in mass and energy consumption during operation of the corresponding equipment.
(2) - Горячая прокатка - закалка и отпуск - правка - обработка поверхности - резка - сборка частей.(2) - Hot rolling - hardening and tempering - dressing - surface treatment - cutting - assembly of parts.
(3) - Горячая прокатка - травление - вытягивание в холодном состоянии - закалка и отпуск - правка - обработка поверхности - резка - сборка частей.(3) - Hot rolling - pickling - cold drawing - hardening and tempering - dressing - surface treatment - cutting - assembly of parts.
В обоих случаях (2) и (3) качество поверхности и допуски не соответствуют стандартным рыночным требованиям, предъявляемым к бесшовным прецизионным трубам, и поэтому требуют особо дорогостоящей повторной высокоточной абляционной обработки. В случае (2) необходимо предварительное и равномерное удаление материала посредством рассверливания, после чего выполняется скашивание и раскатывание или хонингование. В случае (3) геометрическая неравномерность и деформации, вызываемые мартенситными превращениями, увеличивают овальность и неустойчивость значений диаметра, что влияет на повторяемость и преимущества производства стальной прецизионной трубы. Обработка, включающая закалку и отпуск (Q&T), также увеличивает затраты производства.In both cases (2) and (3) the surface quality and tolerances do not meet the standard market requirements for seamless precision tubes, and therefore require particularly expensive repeated high-precision ablating. In case (2), preliminary and uniform removal of material by means of drilling is necessary, after which mowing and rolling or honing is performed. In case (3), the geometric unevenness and deformations caused by martensitic transformations increase the ovality and instability of the diameter values, which affects the repeatability and production advantages of the steel precision pipe. Processing, including quenching and tempering (Q&T), also increases production costs.
Это означает, что увеличение низкотемпературных эксплуатационных характеристик гидравлических цилиндров пока возможно за счет либо (i) использования большой толщины стенки, либо (ii) высоких производственных затрат. В стремлении получить способ производства, исключающий недостатки циклов (1)-(3), ранее применялся другой цикл.This means that an increase in the low temperature performance of hydraulic cylinders is still possible due to either (i) the use of a large wall thickness, or (ii) high production costs. In an effort to obtain a production method that eliminates the disadvantages of cycles (1) - (3), another cycle was previously used.
(4) - Горячая прокатка - нормализация (или нормализация в технологической линии) - вытягивание в холодном состоянии - снятие напряжений - правка - обработка поверхности - резка - сборка частей.(4) - Hot rolling - normalization (or normalization in the production line) - cold drawing - stress relieving - dressing - surface treatment - cutting - assembly of parts.
Хотя цикл (4) выгоден с точки зрения производственных затрат, он обеспечивает хорошую продольную жесткость только при комнатной температуре, а удовлетворительную продольную жесткость - только при 0°С. При отрицательной температуре нестабильность способа становится крайне высокой, что затрудняет получение согласованных значений. Более того, поперечная жесткость часто оказывается неудовлетворительной.Although cycle (4) is advantageous in terms of production costs, it provides good longitudinal stiffness only at room temperature, and a satisfactory longitudinal stiffness only at 0 ° C. At a negative temperature, the instability of the method becomes extremely high, which makes it difficult to obtain consistent values. Moreover, lateral stiffness is often unsatisfactory.
Это означает, что цикл (4) повышает безопасность гидравлического цилиндра только в теплых климатических условиях.This means that cycle (4) increases the safety of the hydraulic cylinder only in warm climates.
Следовательно, имеется острая необходимость в новых бесшовных стальных прецизионных трубах с повышенной низкотемпературной изотропной жесткостью для гидравлических цилиндров. Желательно, чтобы при рабочей температуре -40°С, которая отражает обычные условия в отдельных регионах планеты, минимальная изотропная (т.е. продольная или поперечная) жесткость была бы выше установленного предельного значения 27 Дж. Кроме того, имеется острая необходимость в новом способе получения упомянутых выше новых труб, причем новый способ должен быть менее дорогостоящим по сравнению с известными циклами (1)-(4), указанными выше.Therefore, there is an urgent need for new seamless steel precision tubes with increased low temperature isotropic stiffness for hydraulic cylinders. It is desirable that at a working temperature of -40 ° C, which reflects the usual conditions in certain regions of the planet, the minimum isotropic (i.e., longitudinal or transverse) stiffness would be higher than the set limit value of 27 J. In addition, there is an urgent need for a new method obtaining the above-mentioned new pipes, and the new method should be less expensive compared with the known cycles (1) to (4) above.
Новый способ должен основываться на применении обычных низкоуглеродистых сталей, с минимальным содержанием Мn и Si и по возможности, микросплавных сталей, содержащих один или более из следующих элементов: Cr, Ni, Мо, V, Nb, N, Al, Са.The new method should be based on the use of ordinary low-carbon steels, with a minimum content of Mn and Si and, if possible, microalloy steels containing one or more of the following elements: Cr, Ni, Mo, V, Nb, N, Al, Ca.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Неожиданно было обнаружено, что обозначенные выше проблемы, которые будут рассматриваться далее, могут быть решены с помощью нового способа производства бесшовных стальных прецизионных труб с повышенной низкотемпературной изотропной жесткостью, предназначенных для гидравлических цилиндров; данный способ включает следующие операции:It was unexpectedly discovered that the above problems, which will be discussed later, can be solved using a new method for the production of seamless steel precision pipes with increased low-temperature isotropic stiffness, designed for hydraulic cylinders; This method includes the following operations:
- (i) получение стали, в состав которой входит 0,06-0,15 мас.% углерода, 0,30-2,5 мас.% Мn, и 0,10-0,60 мас.% Si,- (i) obtaining steel, which includes 0.06-0.15 wt.% carbon, 0.30-2.5 wt.% Mn, and 0.10-0.60 wt.% Si,
- (ii) горячая прокатка указанной стали при температуре выше Ас3 для получения бесшовной стальной трубы,- (ii) hot rolling said steel at a temperature above Ac 3 to obtain a seamless steel pipe,
- (iii) нагревание данной бесшовной стальной трубы при температуре в температурном диапазоне Ас1 и Ас3,- (iii) heating this seamless steel pipe at a temperature in the temperature range of Ac 1 and Ac 3 ,
- (iv) закаливание данной нагретой бесшовной стальной трубы для создания двухфазной (или многофазной) микроструктуры в используемой стали, состоящей из феррита и мартенсита и необязательно - бейнита и/или остаточного аустенита,- (iv) hardening this heated seamless steel pipe to create a two-phase (or multiphase) microstructure in the steel used, consisting of ferrite and martensite and optionally bainite and / or residual austenite,
- (v) вытягивание в холодном состоянии закаленной бесшовной стальной трубы для получения бесшовной стальной прецизионной трубы необходимых размеров,- (v) drawing in the cold state of the hardened seamless steel pipe to obtain a seamless steel precision pipe of the required dimensions,
- (vi) обработка полученной таким образом бесшовной стальной прецизионной трубы снятием напряжений для улучшения жесткости, и необязательно- (vi) stress relieving the thus obtained seamless steel precision pipe to improve rigidity, and optionally
- (vii) правка полученной таким образом бесшовной стальной прецизионной трубы.- (vii) straightening the thus obtained seamless steel precision pipe.
В зависимости от особого конструктивного исполнения за операцией (ii) способа производства может следовать операция нормализации (iiа) после горячей прокатки, либо данная операция может представлять собой нормализационную прокатку (ii)', посредством которой улучшается зернистость и обеспечивается однородность структуры перед переходом к следующей операции (iii).Depending on the particular design, the operation (ii) of the production method may be followed by the normalization operation (iia) after hot rolling, or this operation can be normalized rolling (ii) ', by means of which the graininess is improved and the structure is uniform before proceeding to the next operation (iii).
Также было обнаружено, что прецизионные бесшовные стальные трубы, получаемые упомянутым выше способом, имеют предел текучести не менее 520 МПа и продольную и поперечную жесткость при -40°С не менее 27 Дж. Продольная и поперечная жесткость может даже составлять не менее 90 Дж при -20°С и не менее 45 Дж при -40°С.It was also found that the precision seamless steel pipes obtained by the above method have a yield strength of at least 520 MPa and a longitudinal and transverse stiffness of -40 ° C of at least 27 J. The longitudinal and transverse stiffness can even be at least 90 J at 20 ° C and at least 45 J at -40 ° C.
Таким образом, новые прецизионные стальные трубы с повышенной изотропной жесткостью позволяют получить новые гидравлические цилиндры, которые могут эксплуатироваться при крайне низких температурах.Thus, new precision steel pipes with increased isotropic stiffness make it possible to obtain new hydraulic cylinders that can be operated at extremely low temperatures.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Следующие фигуры 1-3 приводятся исключительно в целях демонстрации некоторых аспектов настоящего изобретения и никоим образом его не ограничивают.The following figures 1-3 are provided solely to demonstrate certain aspects of the present invention and in no way limit it.
Фиг.1 представляет собой графическое изображение гидравлического цилиндра в том виде, в котором он предполагается в настоящем изобретении.Figure 1 is a graphical representation of a hydraulic cylinder in the form in which it is assumed in the present invention.
Фиг.2 представляет собой пример кривой сопряжения V-образного надреза по Шарпи обычной бесшовной прецизионной трубы, получаемой в соответствии с данным изобретением после ее обработки на промышленных весах описанным в данном документе способом.FIG. 2 is an example of a Charpy V-notch mating curve of a conventional seamless precision pipe obtained in accordance with this invention after being processed on an industrial scale by the method described herein.
На Фиг.3 представлены значения продольной и поперечной жесткости [Дж] бесшовной трубы с составом согласно описанному здесь примеру при -20°С, полученному после определенных операций производственного цикла в соответствии с настоящим изобретением (правая часть графика), в сравнении с аналогичной трубой, полученной в обычном цикле (4), т.е. включая нормализационную обработку (левая часть графика).Figure 3 presents the values of the longitudinal and transverse stiffness [J] of a seamless pipe with the composition according to the example described here at -20 ° C obtained after certain operations of the production cycle in accordance with the present invention (the right side of the graph), in comparison with a similar pipe, obtained in the usual cycle (4), i.e. including normalization processing (left side of the graph).
В частности, первая точка в левой части графика представляет продольную и поперечную жесткость при -20°С, измеренную перед вытягиванием трубы в холодном состоянии в соответствии с циклом (4). Вторая точка представляет продольную жесткость той же трубы при -20°С, измеренную после вытягивания трубы в холодном состоянии и после снятия напряжений. Третья точка представляет поперечную жесткость той же трубы при -20°С, измеренную после вытягивания в холодном состоянии и снятия напряжений.In particular, the first point on the left side of the graph represents the longitudinal and transverse stiffness at -20 ° C, measured before pulling the pipe in the cold state in accordance with cycle (4). The second point represents the longitudinal stiffness of the same pipe at -20 ° C, measured after stretching the pipe in the cold state and after stress relieving. The third point represents the lateral stiffness of the same pipe at -20 ° C, measured after cold drawing and stress relieving.
В частности, первая точка в правой части графика представляет продольную и поперечную жесткость при -20°С, измеренные перед холодным вытягиванием трубы, полученной согласно настоящему изобретению. Вторая точка представляет продольную жесткость той же трубы, измеренную после вытягивания в холодном состоянии и снятия напряжений. Третья точка представляет поперечную жесткость той же трубы при -20°С, измеренную после вытягивания в холодном состоянии и снятия напряжений.In particular, the first point on the right side of the graph represents the longitudinal and transverse stiffness at -20 ° C, measured before cold stretching the pipe obtained according to the present invention. The second point represents the longitudinal stiffness of the same pipe, measured after cold drawing and stress relieving. The third point represents the lateral stiffness of the same pipe at -20 ° C, measured after cold drawing and stress relieving.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В целях решения упомянутых выше проблем были тщательно изучены циклы (1)-(4) - и проведен анализ влияния каждой технологической операции на получаемые в результате производства характеристики труб (по сравнению с ожидаемыми характеристиками).In order to solve the problems mentioned above, cycles (1) - (4) were carefully studied and an analysis was made of the influence of each technological operation on the characteristics of pipes obtained as a result of production (compared to the expected characteristics).
В частности, было отмечено, что, несмотря на удовлетворительную жесткость, получаемую в результате выполнения цикла (4), указанная жесткость, в особенности ее изотропность, практически полностью теряется после операции вытягивания в холодном состоянии и не может быть полностью восстановлена после обработки снятием напряжений. При обычном способе обработки подобная потеря особенно ощутима в поперечной жесткости (см. фиг.3, левая часть). Однако применение операции вытягивания в холодном состоянии в новом усовершенствованном способе считается весьма полезным, поскольку способствует не только получению необходимого предела текучести, но и обеспечивает точность размеров получаемой данным способом трубы.In particular, it was noted that, despite the satisfactory stiffness obtained as a result of the cycle (4), the indicated stiffness, in particular its isotropy, is almost completely lost after the operation of drawing in the cold state and cannot be completely restored after processing by stress relief. In a conventional processing method, such a loss is especially noticeable in lateral stiffness (see FIG. 3, left side). However, the application of the operation of drawing in a cold state in a new improved method is considered very useful, since it contributes not only to obtain the required yield strength, but also ensures the dimensional accuracy of the pipe obtained by this method.
В то же время, несмотря на то, что, согласно, например US 6846371, нагрев в межкритическом интервале температур (в отличие от нормализации) обеспечивает получение различных характеристик трубы, включая предел текучести, жесткость и даже изотропность жесткости, за счет создаваемой в результате двухфазной (или многофазной) микроструктуры, любую последующую холодную обработку стараются не проводить.At the same time, despite the fact that, according to, for example, US 6846371, heating in the intercritical temperature range (as opposed to normalization) provides various pipe characteristics, including yield strength, stiffness and even stiffness isotropy, due to the resulting two-phase (or multiphase) microstructure, try to not carry out any subsequent cold treatment.
Причина в том, что, исходя из общеизвестного факта и результатов исследования, приведенного в US 6846371, обработка труб в нерекристализационном температурном диапазоне создает внутреннюю анизотропию материала вследствие удлинения, которое происходит в результате подобной обработки. Это улучшает необходимые характеристики в направлении деформации, но неизбежно снижает их в поперечном направлении относительно направления обработки.The reason is that, based on the well-known fact and the results of the study described in US 6846371, the processing of pipes in the non-crystallization temperature range creates an internal anisotropy of the material due to the elongation that occurs as a result of such processing. This improves the required characteristics in the direction of deformation, but inevitably reduces them in the transverse direction relative to the direction of processing.
В то же время, прецизионные трубы могут быть получены только при условии холодной обработки. По этой причине, несмотря на то, что трубы, полученные способом по US 6846371, обладают характеристиками, удовлетворительными для их целевого использования (OTCG), до их использования в прецизионных сферах применения, которые рассматриваются в настоящем изобретении, они потребуют тщательной высокоточной абляционной последующей обработки, аналогично трубам, получаемым в описанном выше производственном цикле (2).At the same time, precision tubes can only be obtained by cold working. For this reason, although the pipes obtained by the method according to US 6846371, have the characteristics that are satisfactory for their intended use (OTCG), before they are used in the precision applications that are considered in the present invention, they will require thorough high-precision ablative post-treatment , similar to pipes obtained in the production cycle described above (2).
Однако было обнаружено, что, в отличие от производственного цикла (4), способ получения прецизионных труб, включающий вытягивание в холодном состоянии после тепловой обработки в межкритическом диапазоне температур с последующим закаливанием, тем не менее, позволяет получить высокую изотропность жесткости труб, обработанных в холодном состоянии за счет последующей обработки снятием напряжений. В частности, во время снятия напряжений можно обеспечить существенное увеличение поперечной (а также продольной) жесткости. См. фиг.3, правая часть.However, it was found that, in contrast to the production cycle (4), the method for producing precision pipes, including cold drawing after heat treatment in the intercritical temperature range with subsequent hardening, nevertheless, allows to obtain high isotropic stiffness of pipes processed in cold condition due to subsequent stress relief processing. In particular, during stress relieving, a substantial increase in lateral (as well as longitudinal) stiffness can be achieved. See figure 3, the right side.
Очевидно, что помимо обеспечения прецизионных бесшовных труб, пригодных для гидравлических цилиндров и при желании - для применения при низких температурах (более низких по сравнению с достигнутыми ранее) без проведения последующих операций высокоточной абляционной обработки, новый способ также способствует экономии энергоресурсов. Это достигается благодаря тому, что в процессе тепловой обработки в межкритическом диапазоне температур используются более низкие температуры по сравнению с обычной операцией нормализации.Obviously, in addition to providing precision seamless pipes suitable for hydraulic cylinders and, if desired, for use at low temperatures (lower than previously achieved) without subsequent high-precision ablation processing operations, the new method also contributes to energy savings. This is achieved due to the fact that during the heat treatment in the intercritical temperature range lower temperatures are used compared to the normal normalization operation.
Согласно, например, фиг 2, новый способ позволяет достичь отличной изотропной жесткости (продольной и поперечной), например, не менее 90 Дж при -20°С и не менее 45 Дж при -40°С (и выше).According to, for example, FIG. 2, the new method allows to achieve excellent isotropic stiffness (longitudinal and transverse), for example, at least 90 J at -20 ° C and at least 45 J at -40 ° C (and above).
Далее будет приведено более подробное описание изобретения.Next will be given a more detailed description of the invention.
При производстве бесшовных стальных прецизионных труб способом, предлагаемым в настоящем изобретении, используются стали с содержанием углерода в пределах 0,06-0,15 мас.%. Изобретение не ограничивается сталями с определенным составом, но обычно сталь будет содержать 0,06-0,15 мас.% углерода, 0,30-2,5 мас.% Мn, 0,10-0,60% мас.% Si. Предпочтительнее использовать сталь, содержащую 0,40-2,10 мас.% Мn, а содержание Мn 0,60-1,80 мас.% является еще более предпочтительным. В качестве одного из вариантов упомянутая выше сталь также может включать один или несколько из следующих элементов: Cr, Ni, Мо, V, Nb, N, и Al. Используемые легирующие элементы должны быть достаточно уравновешены и обеспечивать необходимую способность к закаливанию и прочность при низких затратах. Специалисты в данной области техники способны провести не только подобное уравновешивание, но также понять, что необходимой способности к закаливанию можно достичь также за счет использования различных сочетаний легирующих элементов, аналогичных тем, которые описываются в данном документе. При необходимости также допускается количество легирующих элементов, которое отличается от описанного в данном документе, но, тем не менее, обеспечивает необходимую способность к закаливанию.In the production of seamless steel precision pipes by the method proposed in the present invention, steel with a carbon content in the range of 0.06-0.15 wt.% Is used. The invention is not limited to steels with a specific composition, but usually the steel will contain 0.06-0.15 wt.% Carbon, 0.30-2.5 wt.% Mn, 0.10-0.60% wt.% Si. It is preferable to use steel containing 0.40-2.10 wt.% Mn, and the content of Mn 0.60-1.80 wt.% Is even more preferred. As an embodiment, the steel mentioned above may also include one or more of the following elements: Cr, Ni, Mo, V, Nb, N, and Al. Used alloying elements must be sufficiently balanced and provide the necessary ability to harden and strength at low cost. Those skilled in the art are capable of not only balancing in this way, but also realizing that the necessary hardening ability can also be achieved by using various combinations of alloying elements similar to those described in this document. If necessary, the number of alloying elements is also allowed, which differs from that described in this document, but, nevertheless, provides the necessary ability to harden.
Таким образом, в данном изобретении предпочтительно использовать стали следующего состава (содержание указано в массовых процентах): 0,06-0,15 С, 0,60-1,80 Mn, 0,10-0,60 Si и дополнительно 0,0-0,60 Cr, 0,0-0,60 Ni, 0-0,50 Мо, 0-0,12 V, 0-0,040 Nb, 0,0040-0,02 N, 0,0-0,040 Аl, а также железо и неизбежные примеси. Желательно, чтобы содержание прочих элементов в сталях, аналогичных указанным выше, было следующим: Р - максимум 250 частиц на миллион, S - максимум 100 частиц на миллион, желательно не более 50 частиц на миллион, Са - максимум 30 частиц на миллион. Новый цикл, предлагаемый в настоящем изобретении, и применение представленного в данном документе химического состава позволяют получить отличные механические свойства низкоугелродистых сталей. Отмечается, что более низкое содержание углерода по сравнению со сталями, обычно применяемыми в ранее известных стандартных циклах, обеспечивает лучшую свариваемость. Mn и Si являются элементами, постоянно присутствующими в углеродистых и низколегированных сталях, так как обеспечивают приобретение сталями достаточной прочности за счет повышения концентрации твердого раствора ферритовой матрицы, в частности, Мn значительно повышает способность к закаливанию. Однако более высокое содержание Мn по сравнению со значениями, представленными в данном документе, является нецелесообразным вследствие высокой стоимости и того, что крайне высокий уровень содержания Мn может вызвать отделение стержня во время затвердевания.Thus, in the present invention, it is preferable to use steels of the following composition (the content is indicated in mass percent): 0.06-0.15 C, 0.60-1.80 Mn, 0.10-0.60 Si and additionally 0.0 -0.60 Cr, 0.0-0.60 Ni, 0-0.50 Mo, 0-0.12 V, 0-0.040 Nb, 0.0040-0.02 N, 0.0-0.040 Al, as well as iron and inevitable impurities. It is desirable that the content of other elements in steels similar to those indicated above be as follows: P — maximum 250 ppm, S — maximum 100 ppm, preferably no more than 50 ppm, Ca — a maximum of 30 ppm. The new cycle proposed in the present invention, and the use of the chemical composition presented in this document, allow to obtain excellent mechanical properties of low-carbon steels. It is noted that a lower carbon content compared to steels commonly used in previously known standard cycles provides better weldability. Mn and Si are elements that are constantly present in carbon and low alloy steels, since they ensure that the steels acquire sufficient strength by increasing the concentration of the solid solution of the ferrite matrix, in particular, Mn significantly increases the ability to harden. However, a higher Mn content than the values presented in this document is impractical due to the high cost and the fact that the extremely high Mn content can cause the rod to detach during solidification.
Указанные в настоящем документе уровни могут также включать Сr, Мо, V для улучшения способности к закаливанию и прочности после снятия напряжений за счет вторичного твердения в ходе тепловой обработки; Nb в указанных уровнях отвечает за измельчение зерна в ходе процесса производства, что позволяет улучшить жесткость и выход. Содержание азота, необходимое для измельчения зерна, можно сохранять на указанных в настоящем документе уровнях с помощью Аl, который может присутствовать в указанном количестве в виде восстановителя. В сталях, используемых в настоящем изобретении, содержание S желательно свести к 0,010% (100 частиц на миллион), чтобы избежать образования MnS, что неблагоприятно сказывается на поперечной жесткости, и еще более предпочтительно - к 0,050% (50 частиц на миллион). Фосфор (Р) считается примесью, и его содержание должно ограничиваться 0,025% (250 частиц на миллион). Возможно добавление Са в пределах не более 30 частиц на миллион для снижения содержания глиноземистых включений, неизбежно образующихся в результате дополнительного процесса восстановления.The levels indicated herein may also include Cr, Mo, V to improve hardenability and strength after stress relieving due to secondary hardening during heat treatment; Nb at these levels is responsible for grinding the grain during the production process, which improves stiffness and yield. The nitrogen content necessary for grinding grain can be maintained at the levels indicated in this document using Al, which may be present in the indicated amount as a reducing agent. In the steels used in the present invention, it is desirable to reduce the S content to 0.010% (100 ppm) in order to avoid the formation of MnS, which adversely affects lateral stiffness, and even more preferably to 0.050% (50 ppm). Phosphorus (P) is considered an impurity, and its content should be limited to 0.025% (250 ppm). It is possible to add Ca in the range of not more than 30 ppm to reduce the content of alumina inclusions, which inevitably result from an additional reduction process.
Согласно настоящему изобретению, горячая прокатка стали в соответствии с операцией (ii) при температуре выше Ас3 осуществляется следующим образом: нагревание заготовки до температуры свыше Ас3, прошивка, прокатка и, при желании, окончательная обработка на редукционном стане с натяжением или на калибровочном стане. Соответственно, выполнение операции (ii) позволяет получить бесшовную стальную трубу горячей отделки.According to the present invention, hot rolling of steel in accordance with step (ii) at a temperature above Ac 3 is carried out as follows: heating the workpiece to a temperature above Ac 3 , flashing, rolling and, if desired, final processing on a reduction mill with tension or on a calibration mill . Accordingly, the execution of operation (ii) allows to obtain a seamless steel pipe hot finish.
В соответствии с отдельным вариантом воплощения изобретения за технологической операцией (ii) может следовать операция (iiа) нормализации после горячей прокатки, которая также может выполняться в виде нормализационной прокатки (ii)' для неполного измельчения зерна и обеспечения однородности структуры перед выполнением следующей операции (iii). Однако следует отметить, что обычная горячая прокатка согласно операции (ii) вполне достаточна для достижения преимуществ описанного в данном документе изобретения.According to a particular embodiment of the invention, process step (ii) can be followed by step (iia) normalization after hot rolling, which can also be carried out as normalization rolling (ii) 'for incomplete grinding of grain and ensuring uniformity of the structure before performing the next step (iii ) However, it should be noted that conventional hot rolling according to step (ii) is sufficient to achieve the advantages of the invention described herein.
Согласно настоящему изобретению нагрев упомянутой выше бесшовной стальной трубы с окончательной горячей отделки при температуре в диапазоне от Ас1 до Ас3 и ее последующая закалка в соответствии с операциями (iii) и (iv) может выполняться посредством (а) воздушного охлаждения стали в процессе прокатки вплоть до достижения сталью температуры в диапазоне от Ас1 до Ас3 с последующей закалкой стали до комнатной температуры, или (б) путем отжига стали при температуре в диапазоне от Ас1 до Ас3 с последующей закалкой стали до комнатной температуры. Закалка должна проводиться как можно скорее (желательно водой), при этом точная минимальная скорость применяемого охлаждения зависит от состава применяемого сплава. Лица, сведущие в данной сфере деятельности, смогут установить соответствующие минимальные скорости охлаждения для получения необходимой двухфазной (или многофазной) микроструктуры в используемых сталях. Подобная микроструктура состоит из ферритовой матрицы с рассеянным в ней мартенситом или бейнитом и/или остаточным аустенитом.According to the present invention, heating of the aforementioned seamless steel pipe with a final hot finish at a temperature in the range of Ac 1 to Ac 3 and its subsequent hardening in accordance with steps (iii) and (iv) can be carried out by (a) air cooling of the steel during rolling until the steel reaches a temperature in the range from Ac 1 to Ac 3 followed by hardening of the steel to room temperature, or (b) by annealing the steel at a temperature in the range from Ac 1 to Ac 3 followed by hardening of the steel to room temperature. Quenching should be carried out as soon as possible (preferably with water), while the exact minimum cooling rate used depends on the composition of the alloy used. Persons skilled in this field of activity will be able to set the appropriate minimum cooling rates to obtain the necessary two-phase (or multiphase) microstructure in the used steels. Such a microstructure consists of a ferrite matrix with martensite or bainite dispersed in it and / or residual austenite.
Соответственно, выполнение операций (iii) и (iv) обеспечивает получение закаленных бесшовных стальных труб.Accordingly, operations (iii) and (iv) provide hardened seamless steel pipes.
Согласно настоящему изобретению вытягивание в холодном состоянии закаленной бесшовной стальной трубы в соответствии с операцией (v), необходимое для получения бесшовной прецизионной стальной трубы требуемого размера, предпочтительно выполняется с сужением площади на 80-30%, желательно в пределах 10-25%. Вышеупомянутые значения являются предпочтительными, так как позволяют достичь необходимой прочности на растяжение и допусков поверхности. Соответственно, выполнение операции (v) позволяет получить бесшовные прецизионные стальные трубы.According to the present invention, the cold drawing of the hardened seamless steel pipe in accordance with step (v), necessary to obtain a seamless precision steel pipe of the required size, is preferably performed with an area narrowing of 80-30%, preferably in the range of 10-25%. The above values are preferred since they achieve the required tensile strength and surface tolerances. Accordingly, the execution of operation (v) allows to obtain seamless precision steel pipes.
Согласно настоящему изобретению снятие напряжений полученной таким образом бесшовной прецизионной стальной трубы в соответствии с операцией (vi) для повышения изотропной жесткости осуществляется путем нагревания труб до температуры, желательно лежащей в диапазоне от 0,72 Ac1 до 0,95Ас1, и их охлаждения до комнатной температуры в печи с регулируемой атмосферой или на воздухе. Изобретателями также выявлено, что снятие напряжений в диапазоне от 0,85Ас1 до 0,92Ас1, предпочтительно от 0,87Ас1 до 0,91Ас1 позволяет получить особенно высокую поперечную жесткость при низкой температуре (и, кроме того, исключительную изотропность жесткости) с сохранением предела текучести на уровне, значительно превышающем обычные требуемые уровни.According to the present invention stress relief thus obtained seamless precision steel tube according to step (vi) to increase the isotropic stiffness is accomplished by heating the tubes to a temperature preferably lying in the range 1 to 0,72
Согласно настоящему изобретению дополнительная правка получаемой подобным образом бесшовной прецизионной стальной трубы с повышенной жесткостью, согласно операции (vii), может осуществляться путем пропускания трубы через ряд вальцов для гибки и прессовки (дробления) трубы. При необходимости, данная операция может обеспечить прямолинейность 1 мм /1000 мм, что положительно влияет как на чистовую обработку поверхности, так и на последующее использование труб в качестве цилиндров.According to the present invention, additional dressing of a similarly obtained seamless precision steel pipe with increased rigidity, according to step (vii), can be carried out by passing the pipe through a series of rollers for bending and pressing (crushing) the pipe. If necessary, this operation can provide a straightness of 1 mm / 1000 mm, which positively affects both the surface finish and the subsequent use of pipes as cylinders.
Важной особенностью настоящего изобретения является тот факт, что трубы, получаемые способом, предложенным в данном изобретении, имеют узкие допуски на размер, очень близкие к тем, которые требуются для использования труб в качестве гидравлических цилиндров. Обычно, для значений внутреннего диаметра до 100 мм отклонение меньше либо равно 0,60%, а для больших значений внутреннего диаметра отклонения составляют менее 0,45%, предпочтительно менее 0,30%.An important feature of the present invention is the fact that the pipes obtained by the method proposed in this invention have narrow tolerances on the size, very close to those required for the use of pipes as hydraulic cylinders. Typically, for internal diameter values up to 100 mm, the deviation is less than or equal to 0.60%, and for larger internal diameter values, the deviation is less than 0.45%, preferably less than 0.30%.
Это означает не только, что трубы могут проходить последующую обработку, но, что более важно, данная обработка представляет собой не высокую абляцию материала, а простую чистовую обработку поверхности, что существенно снижает потери материала и времени, обычно связанные с выполнением данных операций. После обработки допуски соответствуют допускам, необходимым для целевого применения труб в качестве гидравлических цилиндров, например допуску ISO H8.This means not only that the pipes can undergo subsequent processing, but, more importantly, this treatment is not a high ablation of the material, but a simple finishing of the surface, which significantly reduces the loss of material and time usually associated with performing these operations. After processing, the tolerances correspond to the tolerances necessary for the intended use of the pipes as hydraulic cylinders, for example the ISO H8 tolerance.
Изобретение далее иллюстрируется, помимо прочего, с помощью следующих примеров.The invention is further illustrated, inter alia, by the following examples.
ПримерыExamples
Методика эксперимента.The experimental technique.
Сталь указанного ниже состава была получена и обработана в соответствии с изобретением.The steel of the composition below was prepared and processed in accordance with the invention.
Сначала с целью изучения подходящих условий обработки осуществлялась точная настройка с помощью лабораторных испытаний. Образцы были отобраны из бесшовных труб после прокатки и подвержены тепловой обработке при температуре в диапазоне от Ас1 до Ас3. Подобная обработка осуществлялась в муфельной печи при температуре от 750°С до 820°С (обработка в межкритическом диапазоне температур или отжиг) с последующим закаливанием в перемешиваемой воде при скорости охлаждения (CR) от 60 до 70°С/с: скорость измерялась с помощью погруженного наполовину термоэлектрического элемента.Initially, in order to study suitable processing conditions, fine tuning was performed using laboratory tests. Samples were taken from seamless tubes after rolling and subjected to heat treatment at temperatures ranging from Ac 1 to Ac 3 . Such treatment was carried out in a muffle furnace at a temperature of 750 ° C to 820 ° C (processing in the intercritical temperature range or annealing), followed by quenching in stirred water at a cooling rate (CR) of 60 to 70 ° C / s: the speed was measured using half immersed thermoelectric element.
Испытания на разрыв и испытания на образцах с V-образным надрезом по Шарли (CVN) согласно требованиям норм EN 10002-1 и 10045-1 соответственно проводились на образцах, отобранных в поперечном и продольном направлении. Для испытываемого материала определялись кривые сопряжения в диапазоне от 60°С до 20°С, а также температура перехода вида излома (50% FATT).Tensile tests and tests on specimens with a Charlie V-notch (CVN) according to the requirements of EN 10002-1 and 10045-1, respectively, were carried out on specimens taken in the transverse and longitudinal directions. For the test material, the coupling curves were determined in the range from 60 ° C to 20 ° C, as well as the transition temperature of the fracture type (50% FATT).
На основе результатов лабораторных испытаний было разработано промышленное испытание.Based on the results of laboratory tests, an industrial test was developed.
Разработка обработки в межкритическом диапазоне температур.Development of processing in the intercritical temperature range.
В Таблице 1 представлен химический состав промышленной стали, отобранной для исследования.Table 1 presents the chemical composition of industrial steel selected for the study.
Химический состав исследуемой стали.Table 1.
The chemical composition of the investigated steel.
Материал был представлен в виде труб следующих размеров:The material was presented in the form of pipes in the following sizes:
Наружный диаметр =219 мм и толщина стенки =17 мм.Outer diameter = 219 mm and wall thickness = 17 mm.
На основе эмпирических соотношений Эндрюса (см. K.W.Andrews: JISI Том. 193 июль (1965 г.), с.721) вычислены следующие значения критической температуры для рассматриваемой стали: Ac1=714-715°С, Аc3=831-833°С и Ms=456-458°C. В Таблице 2 представлены результаты, полученные после указанной нормализации и неполной обработки:Based on the empirical relations of Andrews (see KWAndrews: JISI Vol. 193 July (1965), p. 721), the following critical temperatures were calculated for the steel under consideration: Ac 1 = 714-715 ° С, Ac 3 = 831-833 ° C and M s = 456-458 ° C. Table 2 presents the results obtained after the indicated normalization and incomplete processing:
Значения прочности на растяжение и жесткости лабораторных образцов, подвергнутых закаливанию в межкритическом диапазоне температур (IQ).Table 2.
Values of tensile strength and stiffness of laboratory samples subjected to hardening in the intercritical temperature range (IQ).
Как следует из приведенной выше таблицы, после выполнения операции (iv) согласно настоящему изобретению, как продольная, так и поперечная жесткость получаемых до настоящего времени труб является далеко недостаточной.As follows from the above table, after performing operation (iv) according to the present invention, both the longitudinal and transverse rigidity of the pipes obtained to date is far from sufficient.
Промышленные испытания.Industrial tests.
Промышленные испытания, проводившиеся в отношении упомянутой выше стали, включали следующие операции: горячая прокатка, тепловая обработка в межкритическом диапазоне температур с последующим закаливанием (IQ), вытягивание в холодном состоянии (CD), снятие напряжений (SR), правка (S).Industrial tests carried out on the steel mentioned above included the following operations: hot rolling, heat treatment in the intercritical temperature range followed by hardening (IQ), cold drawing (CD), stress relieving (SR), dressing (S).
В некоторых случаях до IQ проводилась нормализация.In some cases, normalization was performed prior to IQ.
С промежуточной нормализациейWith intermediate normalization
При проведении промышленных испытаний для межкритической обработки отверстия была установлена температура 780°С ("Цикл А") и 810°С ("Цикл В"), с соответственным воспроизведением двух из указанных выше условий, испытанных ранее в лаборатории. Более того, в Цикле В было изучено влияние двух различных сужений площади применительно к вытягиванию в холодном состоянии. Принятые значения сужения площади составляли 12,5% и 17,5%, а окончательные размеры составляли 160×13,0 мм и 160×12,1 мм соответственно, см. таблицу ниже:During industrial tests for intercritical hole processing, a temperature of 780 ° C ("Cycle A") and 810 ° C ("Cycle B") was set, with the corresponding reproduction of two of the above conditions tested previously in the laboratory. Moreover, in Cycle B, the effect of two different area narrowings as applied to cold drawing was studied. The accepted values of the area narrowing were 12.5% and 17.5%, and the final dimensions were 160 × 13.0 mm and 160 × 12.1 mm, respectively, see the table below:
Цикл A: IQ 780°С - 17,5% - SR 580°СCycle A: IQ 780 ° C - 17.5% - SR 580 ° C
Цикл В: IQ 810°C - 17,5% - SR580°CCycle B: IQ 810 ° C - 17.5% - SR580 ° C
Цикл С: IQ 810°С - 12,5% - SR 580°CCycle C: IQ 810 ° C - 12.5% - SR 580 ° C
Механические свойства труб (IQ), закаленных в межкритическом диапазоне температур, подтвердили результаты, полученные в лаборатории: низкое соотношение Y/T и высокие значения коэффициента деформационного упрочнения (n=0,19-0,21). Достижение высокого значения n важно тем, что аналогичное значение необходимо для получения высоких значений прочности после вытягивания в холодном состоянии. После вытягивания в холодном состоянии (CD) предел прочности на разрыв (UTS) превышал 950 МПа, а жесткость была значительно снижена (работа разрушения при испытании образцов по Шарпи с V- образным надрезом (CVN)<10 Дж при -20°С). Но последующее снятие напряжений (SR) позволило восстановить жесткость (продольную и поперечную) до уровня, большего либо равного 150 Дж даже при низкой температуре (-20°С). Даже при более низких температурах (-40°С) жесткость (продольная и поперечная) по-прежнему превышала 70 Дж.The mechanical properties of pipes (IQ), hardened in the intercritical temperature range, confirmed the results obtained in the laboratory: low Y / T ratio and high values of strain hardening coefficient (n = 0.19-0.21). Achieving a high n value is important because a similar value is necessary to obtain high strength values after stretching in the cold state. After cold drawing (CD), the tensile strength (UTS) exceeded 950 MPa, and the stiffness was significantly reduced (fracture work when testing specimens according to Charpy with a V-shaped notch (CVN) <10 J at -20 ° C). But the subsequent stress relief (SR) allowed us to restore the rigidity (longitudinal and transverse) to a level greater than or equal to 150 J even at low temperature (-20 ° C). Even at lower temperatures (-40 ° C), the stiffness (longitudinal and transverse) still exceeded 70 J.
Указанная промышленная обработка по снятию напряжений проводилась в печи Nassehuer, с зоной нагрева длиной 14,150 м. Температура была установлена на 580°С, скорость прохождения трубы составляла 15 м/ч. Получены следующие результаты:The indicated stress relief industrial treatment was carried out in a Nassehuer furnace, with a heating zone 14.150 m long. The temperature was set to 580 ° C, the pipe speed was 15 m / h. The following results were obtained:
Материал, полученный на основе Цикла А, также прошел лабораторную обработку в регулируемых условиях, при различных температурах (560°С, 610°С, 650°С) на предмет влияния обработки снятием напряжений. Получены следующие результаты:The material obtained on the basis of Cycle A also underwent laboratory processing under controlled conditions at various temperatures (560 ° C, 610 ° C, 650 ° C) on the effect of stress relief treatment. The following results were obtained:
Без выполнения промежуточной операции нормализацииWithout performing an intermediate normalization operation
После горячей прокатки и закалки водой было подвергнуто обработке при температуре 770°С отверстие размером 177,8×14,5 мм, следующего химического состава:After hot rolling and water quenching, a hole of 177.8 × 14.5 mm in size was subjected to processing at a temperature of 770 ° C with the following chemical composition:
Химический состав исследуемой стали.Table 5.
The chemical composition of the investigated steel.
Значения критической температуры, вычисленные на основе эмпирических соотношений Эндрюса (см. K.W.Andrews: JISI Том. 193 июль (1965 г.), с.721) для данного материала, очень близки к значениям, полученным ранее: Ac1=714-715°С, Аc3=831-833°С и Ms=456-458°С.The critical temperature values calculated on the basis of the Andrews empirical relations (see KWAndrews: JISI Vol. 193 July (1965), p. 721) for this material are very close to the values obtained previously: Ac 1 = 714-715 ° С , Ac 3 = 831-833 ° C and M s = 456-458 ° C.
Трубы были подвергнуты вытягиванию в холодном состоянии до размеров 165×12,75 с сужением площади на 18%. После обработки партии при температуре 560°С были получены результаты, приведенные в таблице 6.The pipes were cold drawn to sizes 165 × 12.75 with an area reduction of 18%. After processing the batch at a temperature of 560 ° C, the results were obtained, are shown in table 6.
В данном случае были получены крайне высокие значения способности к растяжению (Rs: 865 МПа), а поперечная жесткость при -40°С по-прежнему превышала 45 Дж.In this case, extremely high tensile properties were obtained (Rs: 865 MPa), and the transverse stiffness at -40 ° C still exceeded 45 J.
После обработки второй партии при температуре 640°С были получены результаты, приведенные в таблице 7.After processing the second batch at a temperature of 640 ° C, the results were obtained, are shown in table 7.
В данном случае значения способности к растяжению были ниже, но по-прежнему приемлемы, при этом были достигнуты отличные значения поперечной жесткости.In this case, the tensile properties were lower, but still acceptable, while excellent lateral stiffness values were achieved.
В обоих случаях, очевидно, проявляется способность нового способа обеспечивать показатели предела текучести свыше 620 МПа, предпочтительно выше 650 МПа, также подтверждены отличные показатели изотропной жесткости при низкой температуре.In both cases, obviously, the ability of the new method to provide yield strengths above 620 MPa, preferably above 650 MPa, is evident, and excellent isotropic stiffness indicators at low temperatures are also confirmed.
Выводыfindings
Промышленные испытания подтвердили возможность использования нового способа, предлагаемого в данном изобретении, для производства бесшовных прецизионных стальных труб, которые обладают высоким уровнем прочности (предел текучести YS>620 МПа) после вытягивания в холодном состоянии (CD) и снятия напряжений (SR) и сохраняют отличные показатели жесткости при температуре до -40°С как в поперечном, так и в продольном направлении, демонстрируя таким образом замечательную изотропность жесткости при низкой температуре, даже несмотря на промежуточный этап вытягивания в холодном состоянии. Полученные результаты существенно лучше тех, которые могли бы быть получены известными ранее способами. В частности, настоящее изобретение указывает на то, что при температуре -20°С может быть достигнута продольная и поперечная жесткость (работа разрушения при испытании образцов по Шарпи с V-образным надрезом) не менее 90 Дж, а также не менее 140 Дж, и что еще более предпочтительно - не менее 150 Дж, в то время как при температуре -40°С продольная и поперечная жесткость (работа разрушения при испытании образцов по Шарпи с V-образным надрезом) может составлять не менее 45 Дж, а также не менее 60 Дж, и что еще более предпочтительно - не менее 70 Дж. Максимальные значения поперечной жесткости, составляющие не менее 200 кДж и выше, а также отличные показатели изотропности могут быть получены при температуре -40°С. Показатели способности к растяжению и жесткости могут быть изменены с помощью соответствующей корректировки температуры, при которой осуществляется снятие напряжений.Industrial tests have confirmed the possibility of using the new method proposed in this invention for the production of seamless precision steel pipes that have a high level of strength (yield strength YS> 620 MPa) after cold drawing (CD) and stress relieving (SR) and retain excellent stiffness indicators at temperatures up to -40 ° C both in the transverse and in the longitudinal direction, thus demonstrating the remarkable stiffness isotropy at low temperature, even despite the intermediate cold drawing step. The results obtained are significantly better than those that could be obtained by previously known methods. In particular, the present invention indicates that at -20 ° C, longitudinal and lateral stiffness (fracture work when testing Charpy specimens with a V-shaped notch) of at least 90 J and at least 140 J can be achieved, and which is even more preferable - not less than 150 J, while at a temperature of -40 ° C the longitudinal and transverse stiffness (fracture work when testing specimens according to Charpy with a V-shaped notch) can be at least 45 J, and also at least 60 J, and even more preferably not less than 70 J. Maximum lateral stiffness values of at least 200 kJ and higher, as well as excellent isotropy indices, can be obtained at a temperature of -40 ° С. The indicators of tensile ability and stiffness can be changed using the appropriate temperature adjustment at which stress relieving is carried out.
Перечень использованных источниковList of sources used
1. D.O.T. §178.65 Спец. 39 Одноразовые цилиндры (цилиндры однократного использования).1. D.O.T. §178.65 Special. 39 Disposable cylinders (single use cylinders).
2. Директива ЕС о напорном оборудовании 97/23/ЕС.2. EU Pressure Equipment Directive 97/23 / EC.
3. Европейский стандарт EN 10216-1/2/3/4, «Бесшовные стальные трубы для работы под давлением».3. European standard EN 10216-1 / 2/3/4, “Seamless steel pipes for pressure purposes”.
Claims (27)
(i) получение заготовки из стали, содержащей, мас.%: 0,06-0,15С, 0,30-2,5Мn и 0,10-0,60 Si,
(ii) горячую прокатку заготовки при температуре, превышающей Ас3, с получением бесшовной стальной трубы,
(iii) нагрев бесшовной стальной трубы при температуре в диапазоне Ac1-Ас3,
(iv) закалку нагретой бесшовной стальной трубы для получения двухфазной или многофазной микроструктуры стали, состоящей из феррита, мартенсита, и не обязательно бейнита и/или остаточного аустенита,
(v) вытягивание в холодном состоянии закаленной бесшовной стальной трубы для получения бесшовной прецизионной стальной трубы необходимых размеров,
(vi) обработку полученной бесшовной прецизионной стальной трубы снятием напряжений для повышения ее изотропной жесткости и необязательно
(vii) правку полученной бесшовной прецизионной стальной трубы с повышенной жесткостью.1. A method for the production of seamless precision steel pipes for hydraulic cylinders with increased low-temperature isotropic stiffness, comprising the following stages:
(i) obtaining a billet of steel containing, wt.%: 0.06-0.15 ° C, 0.30-2.5 Mn and 0.10-0.60 Si,
(ii) hot rolling the workpiece at a temperature above Ac 3 to obtain a seamless steel pipe,
(iii) heating a seamless steel pipe at a temperature in the range Ac 1 -Ac 3 ,
(iv) quenching a heated seamless steel pipe to obtain a two-phase or multiphase microstructure of steel consisting of ferrite, martensite, and optionally bainite and / or residual austenite,
(v) drawing in the cold state a hardened seamless steel pipe to obtain a seamless precision steel pipe of the required dimensions,
(vi) stress relieving the resulting seamless precision steel pipe to increase its isotropic rigidity and optionally
(vii) dressing the resulting seamless precision steel pipe with increased rigidity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009101393/02A RU2409684C2 (en) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Seamless precision steel tubes for hydraulic vessels with raised isotropic rigidity at low temperature and procedure for fabrication of these tubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009101393/02A RU2409684C2 (en) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Seamless precision steel tubes for hydraulic vessels with raised isotropic rigidity at low temperature and procedure for fabrication of these tubes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009101393A RU2009101393A (en) | 2010-08-10 |
| RU2409684C2 true RU2409684C2 (en) | 2011-01-20 |
Family
ID=42698383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009101393/02A RU2409684C2 (en) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Seamless precision steel tubes for hydraulic vessels with raised isotropic rigidity at low temperature and procedure for fabrication of these tubes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2409684C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653748C1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-05-14 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | Cold-resistant weld steel and the product made thereof (options) |
| RU2751069C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-07-07 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Method for production of 13cr type martensitic stainless steel seamless pipes |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115232948B (en) * | 2021-06-11 | 2024-02-09 | 中国机械总院集团北京机电研究所有限公司 | Steel cylindrical part horizontal shape cooperative regulation and control heat treatment method |
-
2006
- 2006-06-29 RU RU2009101393/02A patent/RU2409684C2/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653748C1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-05-14 | Публичное акционерное общество "Северсталь" | Cold-resistant weld steel and the product made thereof (options) |
| RU2751069C1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-07-07 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Method for production of 13cr type martensitic stainless steel seamless pipes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009101393A (en) | 2010-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8926771B2 (en) | Seamless precision steel tubes with improved isotropic toughness at low temperature for hydraulic cylinders and process for obtaining the same | |
| JP5483859B2 (en) | Processed product of high-strength steel excellent in hardenability and manufacturing method thereof, and manufacturing method of fuel injection pipe and common rail for diesel engine excellent in high strength, impact resistance and internal pressure fatigue resistance | |
| JP5910168B2 (en) | TRIP type duplex martensitic steel, method for producing the same, and ultra high strength steel processed product using the TRIP type duplex martensitic steel | |
| JP4974331B2 (en) | Steel high-strength processed product excellent in impact resistance and strength-ductility balance and manufacturing method thereof, and fuel injection pipe for diesel engine and common rail manufacturing method excellent in high strength, impact resistance and internal pressure fatigue characteristics | |
| JP4833835B2 (en) | Steel pipe with small expression of bauschinger effect and manufacturing method thereof | |
| EP1281782A1 (en) | Hot rolled wire or steel bar for machine structural use capable of dispensing with annealing, and method for producing the same | |
| EP2434028A1 (en) | Hollow seamless pipe for high-strength springs | |
| EP2177745B1 (en) | Steel pipe for fuel injection pipe, use and manufacturing method thereof | |
| WO2015151448A1 (en) | Seamless steel pipe for fuel injection pipe | |
| RU2409684C2 (en) | Seamless precision steel tubes for hydraulic vessels with raised isotropic rigidity at low temperature and procedure for fabrication of these tubes | |
| JP2011084813A (en) | Workpiece made of high strength steel having excellent notch fatigue strength, and method for producing the same | |
| JP5020690B2 (en) | High strength steel pipe for machine structure and manufacturing method thereof | |
| CN110578086A (en) | Method for manufacturing fuel injection component | |
| JP2007119865A (en) | Steel tube for machine structural member, and production method therefor | |
| WO2020090149A1 (en) | Steel for bolts, and method for manufacturing same | |
| JP2012177154A (en) | High-carbon steel pipe excellent in cold workability, machinability and hardenability, and method for producing the same | |
| JP2005120397A (en) | High strength forged parts with excellent drawability | |
| JP2013255925A (en) | Method for producing seamless steel pipe for hollow spring | |
| EP3901301A1 (en) | Electric resistance welded steel pipe | |
| JP4510677B2 (en) | Steel pipe for ring gear material | |
| EP3925714A1 (en) | Steel pipe for fuel injection line, and fuel injection line employing same | |
| CN117286395A (en) | High-strength and high-toughness seamless steel tube for free-cutting motor shaft and manufacturing method thereof | |
| JP2004100037A (en) | Structural steel used after thickness increasing processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PD4D - IN JOURNAL: 16-2013 FOR TAG: (73) |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160915 |