專利名稱：：無縫鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及含有5%以上的(在本說明書中，只要未特別說明，"％"意味著"質(zhì)量％")(^的無縫鋼管的制造方法。具體地講，本發(fā)明涉及在有效地抑制對(duì)由含有5。/。以上Cr的高合金鋼構(gòu)成的被被軋制件進(jìn)行拉伸軋制后的芯棒的拔出不良的同時(shí)制造無縫鋼管的方法。
背景技術(shù)：
：在由曼內(nèi)斯曼-芯棒式無縫管軋機(jī)方式進(jìn)行的無縫鋼管的制造中，首先，把作為原料的圓鋼坯或方鋼坯裝入到回轉(zhuǎn)爐底式加熱爐中，力。熱到1200~1260°C。接著，用穿孔機(jī)進(jìn)行穿孔軋制，制成空心管坯。接著，把芯棒以串狀插入到該空心管坯的內(nèi)表面，使用通常由5~8個(gè)軋機(jī)組成的芯棒式無縫管軋機(jī)，一邊以孔型軋輥約束空心管坯的外表面、一邊進(jìn)行拉伸軋制，從而把管坯的壁厚減薄到規(guī)定值。從被減薄了的管坯中拔出芯棒，用減徑軋機(jī)成形軋制成規(guī)定外徑，由此制造無縫鋼管。進(jìn)行拉伸軋制的芯棒式無縫管軋機(jī)有全浮芯棒式無縫管軋機(jī)(fullfloatmandrelmill)及保持芯棒式無縫管軋機(jī)(retainmandrelmill);全浮芯棒式無縫管軋機(jī)不約束芯棒向軸向移動(dòng)；保持芯棒式無縫管軋機(jī)由配置于芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)的芯棒保持器保持芯棒的后端，由此把芯棒朝軸向的速度(保持速度)保持為恒定。在使用前者的全浮芯棒式無縫管軋機(jī)時(shí)，不可避免地產(chǎn)生芯棒的速度變動(dòng)，管坯的尺寸容易變動(dòng)。因此近年來，該拉伸軋制多用后者的保持芯棒式無縫管軋機(jī)。專利文獻(xiàn)l中公開了如下的發(fā)明使芯棒的速度為各輥軋機(jī)的入口軋制速度的0.25倍以上、且出口軋制速度的1.5倍以下的值，用保持芯棒式無縫管軋機(jī)進(jìn)行拉伸軋制，由此提高被軋制件的內(nèi)表面品質(zhì)。專利文獻(xiàn)日本特開平8-294711號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果根據(jù)該專利文獻(xiàn)l所公開的發(fā)明，用保持芯棒式無縫管軋機(jī)對(duì)由含有5%以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的空心管坯進(jìn)行拉伸軋制，則在結(jié)束拉伸軋制后發(fā)生難以從被被軋制件拔出芯棒的現(xiàn)象(在本說明書中稱為"芯棒的拔出不良，，)。芯棒的拔出不良成為大幅度降低使用保持芯棒式無縫管軋機(jī)的拉伸軋制工序的生產(chǎn)率的原因之一。因此，為了以工業(yè)規(guī)模批量生產(chǎn)由含有5。/。以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的無縫鋼管，芯棒的拔出不良是必須解決的極其重要的技術(shù)課題。本發(fā)明是無縫鋼管的制造方法，其特征在于，使用把芯棒朝軸向的速度保持為恒定的保持芯棒式無縫管軋機(jī)，使芯棒的速度Vb、保持芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)的被軋制件的速度Vi、以及保持芯棒式無縫管軋機(jī)的出口側(cè)的被軋制件的速度Ve滿足0.15^^/{0^+Ve)/2^0.70的關(guān)系，通過對(duì)被軋制件進(jìn)行拉伸軋制，制造由含有5。/。以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的無縫鋼管。在本發(fā)明的無縫鋼管的制造方法中，最好是通過控制芯棒的速度Vb、保持芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)的被軋制件的速度Vi、或保持芯棒式無縫管軋機(jī)的出口側(cè)的被軋制件的速度Ve中的至少一個(gè)值來滿足上述關(guān)系。采用本發(fā)明，可以有效地抑制由含有5%以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的被軋制件的拉伸軋制后的芯棒的拔出不良，并且大幅度地延長(zhǎng)該芯棒的壽命。而且，采用本發(fā)明，可以以工業(yè)規(guī)模批量生產(chǎn)由含有5Q/。以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的無縫鋼管。圖l(a)~圖1(d)是按時(shí)間順序表示由5個(gè)軋機(jī)組成的保持芯棒式無縫管軋機(jī)中的芯棒和被軋制件的動(dòng)作的說明圖。圖2是在使重疊率K在從0.1至0.8的范圍內(nèi)變更而對(duì)由13%0鋼構(gòu)成的被軋制件進(jìn)行拉伸軋制，以制造無縫鋼管時(shí)，重疊率K與軋制故障(rollingdefect)發(fā)生率{二(發(fā)生軋制故障的根數(shù)/被軋制件的根數(shù))x100}、或用相同芯棒軋制50根被軋制件后的芯棒的表面粗糙度Ra的關(guān)系的曲線圖。1保持芯棒式無縫管軋機(jī)2芯棒2a后端3被軋制件具體實(shí)施方式參照附圖詳細(xì)地說明用來實(shí)施本發(fā)明的無縫鋼管的制造方法的最佳方式。在本實(shí)施方式中，首先，把由含有5。/。以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的原^K即圓鋼坯或方鋼坯裝入到回轉(zhuǎn)爐底式加熱爐中，力口熱到1200~1260°C。然后，從加熱爐抽出該原料，用穿孔機(jī)進(jìn)行穿孔軋制而制造空心管坯。該空心管坯的制造用公知的慣常方法即可。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員都知道這種方法，所以省略關(guān)于該工序的更多的說明。接著，4巴芯凈奉以串狀插入到該空心管坯的內(nèi)表面中，通常用由58個(gè)軋才幾(在本實(shí)施方式中為5個(gè)軋才幾)組成的保持芯才奉式無縫管軋機(jī)，一邊用孔型軋輥約束空心管坯的外表面、一邊進(jìn)行拉伸軋制，由此使管坯的壁厚減薄到規(guī)定值。在進(jìn)行拉伸軋制的保持芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)，配置有用來保持芯棒后端的芯棒保持器(未畫出)。在拉伸軋制時(shí)，由該芯棒保持器保持芯棒的后端。由此，拉伸軋制時(shí)的芯棒朝軸向的速度Vb被保持為恒定。在本實(shí)施方式中，該拉伸軋制時(shí)的芯棒的移動(dòng)速度Vb、保持芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)的被軋制件的速度Vi、以及保持芯棒式無縫管軋機(jī)的出口側(cè)的被軋制件的速度Ve,滿足0.15^Vb/{(Vi+Ve)/2)^0.70的關(guān)系，對(duì)被軋制件進(jìn)行拉伸軋制。因此，說明滿足該關(guān)系而進(jìn)行拉伸軋制的理由。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果拉伸軋制時(shí)的芯棒的保持速度Vb、保持芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)的被軋制件的速度Vi、以及保持芯棒式無縫管軋機(jī)的出口側(cè)的被軋制件的速度Ve為特定的條件，則可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定拉伸軋制結(jié)束后的被軋制件(在本說明書中還稱為"管殼(shell)")與芯棒接觸的部分(在本說明書中稱為"重疊部")的長(zhǎng)度，可以有效地抑制芯棒的拔出不良，并且還可以抑制芯棒壽命的降低。也就是說，該重疊部由接觸的芯棒吸熱，故溫度降低變大。由此，重疊部熱收縮而使外徑變小。因此，發(fā)生芯棒的拔出不良。在此，說明計(jì)算重疊部長(zhǎng)度與管殼長(zhǎng)度的比率(在本說明書中稱為"重疊率")的方法。圖l(a)~圖l(d)是按時(shí)間順序表示由第1~第5這5個(gè)軋機(jī)組成的保持芯棒式無縫管軋機(jī)l中的芯棒2與被軋制件3的動(dòng)作的說明圖。此外，在圖l中，為了簡(jiǎn)化圖l而容易理解，省略了為了保持芯棒2的后端2a而配置的芯棒保持器。如圖l(a)所示，設(shè)用保持芯棒式無縫管軋機(jī)l進(jìn)行拉伸軋制前的被軋制件3(以下，適當(dāng)時(shí)稱為"母管")的長(zhǎng)度為Si。此外，如圖l(d)所示，設(shè)用保持芯棒式無縫管軋機(jī)l進(jìn)行拉伸軋制后的被軋制件(管殼)3的長(zhǎng)度為Se。而且，在圖l(a)~圖l(d)中，設(shè)保持芯棒式無縫管軋機(jī)1的拉伸比為EL(EL=Se/Si),設(shè)保持芯棒式無縫管軋機(jī)1的入口側(cè)的被軋制件(母管)3的速度為Vi,設(shè)保持芯棒式無縫管軋機(jī)l的出口側(cè)的被軋制件(管殼)3的速度為Ve(Ve二VixEL),設(shè)芯棒2的移動(dòng)速度為Vb。從如圖1(c)所示那樣使被軋制件3的前端咬入到第5軋機(jī)的孔型軋輥中的狀態(tài)、到如圖1(d)所示那樣使被軋制件3的后端通過第5軋機(jī)的孔型軋輥的狀態(tài)之間，保持芯棒式無縫管軋機(jī)1的平均軋制速度為0^+Ve)/2。此外，從圖l(c)所示的狀態(tài)到圖l(d)所示的狀態(tài)的軋制時(shí)間為Se/{(Vi+Ve)/2}。因而，在從圖l(c)所示的狀態(tài)到圖l(d)所示的狀態(tài)的拉伸軋制時(shí)，芯棒2行進(jìn)的長(zhǎng)度AL可以由AL二VbxSe"(Vi+Ve)/2}來表示。在圖l(c)中，若使芯棒2的從被軋制件3前端突出的部分的長(zhǎng)度(突出長(zhǎng)度)為L(zhǎng)5，則圖l(d)所示的重疊長(zhǎng)度L可以表示為L(zhǎng)=L5+AL。而且，如果根據(jù)經(jīng)驗(yàn)使突出長(zhǎng)度L5近似為L(zhǎng)5"0，則1^"/^=￥&乂86/{0^+Ve)/2}。因而，重疊率K可以由下述式(2)來表示。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如果增大由近似式1^=￥1)/{0^+Ve)/2》所求出的重疊率K,則因?yàn)闇囟仍缙诮档?，因此容易發(fā)生芯棒2的拔出不良；如果重疊率K減小，則可抑制早期的溫度下降，可抑制芯棒2的拔出不良。而且，如果過于減小重疊率K，則容易產(chǎn)生芯棒2的磨損、橘皮狀缺陷進(jìn)、而產(chǎn)生裂紋、或與管殼3的劃痕等，芯棒2的壽命降低。也就是說，如果過于減小重疊率K，則成為在芯棒2的較窄范圍內(nèi)進(jìn)行拉伸軋制，局部地增加芯棒2的單位長(zhǎng)度(或單位面積)的作功量。因此，容易在芯棒2上產(chǎn)生磨損或橘皮狀缺陷等。此外，如后所述，重疊率K與保持芯棒式無縫管軋機(jī)1中的平均軋制速度成反比例。因此，如果通過加大該平均軋制速度與芯棒2的移動(dòng)速度的相對(duì)速度差而過于減小重疊率K,則芯棒2與被軋制件3的摩擦變大。因此，容易在芯棒2上產(chǎn)生磨損或橘皮狀缺陷等。這樣，在重疊率K中存在用于確保芯棒2的拔出性的較佳的圖2是在使重疊率K在從0.1至0.8的范圍內(nèi)變更而對(duì)由13%0鋼構(gòu)成的被軋制件進(jìn)行拉伸軋制，以制造無縫鋼管時(shí)，重疊率K與軋制故障發(fā)生率^(發(fā)生芯棒拔出不良的根數(shù)/被軋制件的根數(shù))x100}、或用相同芯棒軋制50根被軋制件后的芯棒的表面粗糙度Ra的關(guān)系的曲線圖。此外，在本說明書中所謂"軋制故障"，是指芯棒從被軋制件的拔出不良。如圖2中曲線圖所示，得知如果重疊率K大于0.70,則芯棒的拔出性惡化。另一方面，得知如果重疊率K小于0.15則拉伸軋制后的芯棒的表面粗糙度變大，芯棒的壽命降低。如圖2中曲線圖所示，如果重疊率K為0.70以下，則可以有效地抑制在由含有5%以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的被軋制件3的拉伸軋制后發(fā)生的芯棒2的拔出不良，并且如果重疊率K為0.15以上，則可以抑制芯棒2壽命的降低。根據(jù)同樣的觀點(diǎn)，重疊率K的上限最好是0.60,更好是0.50。另一方面，重疊率K的下限最好是0.2，更好是0.3。為了使重疊率K處于0.15以上0.70以下的范圍，只要控制被保持芯棒式無縫管軋機(jī)1的芯棒保持器保持后端的芯棒2的移動(dòng)速度Vb、保持芯棒式無縫管軋機(jī)l的入口側(cè)的被軋制件3的速度Vi、或保持芯棒式無縫管軋機(jī)l的出口側(cè)的被軋制件3的速度Ve中的至少一個(gè)值即可。為了最簡(jiǎn)便地把重疊率K控制于0.15以上且0.70以下的范圍，4象在后述的實(shí)施例1、2中公開的那樣，預(yù)先使被軋制件3的速度Vi、拉伸比和被軋制件3的速度Ve為恒定值，適當(dāng)增減芯棒2的移動(dòng)速度Vb。在本實(shí)施方式中，從像這樣進(jìn)行被拉伸軋制而減薄壁厚的被軋制件3中拔出芯棒2。此時(shí)，采用本實(shí)施方式，則由于通過控制芯棒2的移動(dòng)速度Vb、被軋制件3的速度Vi、或被軋制件3的速度Ve中的至少一個(gè)值而使重疊率K為0.15以上且0.70以下，進(jìn)行拉伸軋制，所以，可以有效地抑制在^皮軋制件3的拉伸軋制后產(chǎn)生的芯棒2的拔出不良，并且抑制在該芯棒2上產(chǎn)生損傷，從而可以延長(zhǎng)其壽命。而且，在本實(shí)施方式中，不會(huì)產(chǎn)生拔出不良，對(duì)被拔出了芯棒2的被軋制件3使用減徑軋機(jī)以向規(guī)定外徑進(jìn)行成形軋制。這樣，采用本實(shí)施方式，可以以工業(yè)規(guī)模可靠地批量生產(chǎn)由含有5%以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的無縫鋼管。實(shí)施例1參照實(shí)施例進(jìn)一步具體地說明本發(fā)明。使用保持芯棒式無縫管軋機(jī)，把具有外徑350mm、壁厚27.55mm、長(zhǎng)度9849mm的尺寸、且具有含有13%的Cr和6%的Ni的鋼組成的母管，拉伸軋制成夕卜徑295mm、壁厚12.55mm、長(zhǎng)度24685mm的管殼。在表1中，與重疊率10=^^{0^+Ve)/2}、拔出性和芯棒損傷狀況一起，匯總示出該拉伸軋制中的保持芯棒式無縫管軋機(jī)1的入口側(cè)的母管的速度Vi(mm/sec)、保持芯棒式無縫管軋機(jī)中的拉伸比EL(EL二Se/Si)、保持芯棒式無縫管軋機(jī)的出口側(cè)的管殼的速度Ve(Ve=VixEL;mm/sec)、以及芯棒的移動(dòng)速度Vb(mm/sec)。在本實(shí)施例中，表l中的母管的速度Vi(mm/sec)、拉伸比EL和管殼的速度Ve(mm/sec)針對(duì)各條件設(shè)定成恒定值，并且使芯棒的移動(dòng)速度Vb在500~2600mm/sec的范圍內(nèi)變更。而且，重疊率K處于0.15以上且0.70以下的范圍的為本發(fā)明，超出該范圍的為比4交例。此外，表l中的"拔出性"，用O表示軋制故障發(fā)生率不足0.1%的情況，用△表示軋制故障發(fā)生率為0.1%以上且1.0%以下的情況，而且，用x表示軋制故障發(fā)生率超過l。/。的情況。而且，表l中的"芯棒損傷"，用〇號(hào)表示用同一芯棒拉伸軋制50根被軋制件后的芯棒的表面粗糙度Ra不足3pm的情況，用△號(hào)表示該表面粗糙度Ra為3tim以上且7iim以下的情況，并且用x號(hào)表示該表面粗較度Ra超過7pm的情況。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表l所示，得知如果重疊率K是0.15以上0.70以下的范圍，則拔出性和芯棒損傷方面全都得到良好的結(jié)果，與此相反，如果重疊率K不滿足該范圍，則拔出性或芯棒損傷的某一方為不良的結(jié)果。實(shí)施例2使用保持芯棒式無縫管軋機(jī)，把具有外徑377mm、壁厚41.03mm、長(zhǎng)度5473mm的尺寸、且具有含有18%的Cr和80/。的Ni的鋼組成的母管，拉伸軋制成夕卜徑295mm、壁厚31.03mm、長(zhǎng)度8115mm的管殼。在表2中示出與上述表1中記載的事項(xiàng)相同事項(xiàng)的值。在本實(shí)施例中也是表2中的母管的速度Vi(mm/sec)、拉伸比EL和管殼的速度Ve(mm/sec)針對(duì)各條件設(shè)定為恒定值，并且芯棒的移動(dòng)速度Vb與實(shí)施例l不同，在250~1400mm/sec的范圍內(nèi)進(jìn)行了變更。與實(shí)施例1同樣地將試驗(yàn)結(jié)果匯總示于表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>如表2所示，得知如果重疊率K處于0.15以上且0.70以下的范圍，則拔出性和芯棒損傷方面全都得到良好的結(jié)果，與此相反，如果重疊率K不滿足該范圍，則拔出性或芯棒損傷的某一方為不良的結(jié)果。權(quán)利要求1.一種無縫鋼管的制造方法，其特征在于，使用把芯棒朝軸向的速度保持為恒定的保持芯棒式無縫管軋機(jī)，使上述芯棒的速度(Vb)、上述保持芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)的被軋制件的速度(Vi)、以及該保持芯棒式無縫管軋機(jī)的出口側(cè)的被軋制件的速度(Ve)滿足下述式(1)，對(duì)該被軋制件進(jìn)行拉伸軋制，由此制造由含有5％以上的Cr的高合金鋼構(gòu)成的無縫鋼管，0.15≤Vb/{(Vi+Ve)/2}≤0.70(1)。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的無縫鋼管的制造方法，其中，通過控制上述芯棒的速度(Vb)、上述保持芯棒式無縫管軋機(jī)的入口側(cè)的被軋制件的速度(Vi)、或該保持芯棒式無縫管軋機(jī)的出口側(cè)的被軋制件的速度(Ve)中的至少一個(gè)值，使上述速度(Vb)、速度(Vi)及速度(Ve)滿足上述式(l)。全文摘要本發(fā)明提供一種無縫鋼管的制造方法，該方法能夠在有效地抑制由含有5％以上Cr的高合金鋼構(gòu)成的被軋制件的拉伸軋制后的芯棒的拔出不良的同時(shí)制造無縫鋼管。該方法中如下述那樣制造由含有5％以上Cr的高合金鋼構(gòu)成的無縫鋼管，即，使用將芯棒(2)朝軸向的速度保持為恒定的保持芯棒式無縫管軋機(jī)(1)，通過控制芯棒(2)的移動(dòng)速度(Vb)來使芯棒(2)的移動(dòng)速度(Vb)、保持芯棒式無縫管軋機(jī)(1)的入口側(cè)的被軋制件(3)的速度(Vi)、以及保持芯棒式無縫管軋機(jī)(1)的出口側(cè)的被軋制件(3)的速度(Ve)滿足公式0.15≤Vb/{(Vi+Ve)/2}≤0.70的關(guān)系，對(duì)被軋制件(3)進(jìn)行拉伸軋制。文檔編號(hào)B21B17/02GK101160184SQ200680012699公開日2008年4月9日申請(qǐng)日期2006年2月16日優(yōu)先權(quán)日2005年2月16日發(fā)明者筱木健一申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社