WO1998001589A1 - Process for producing weldless steel pipes - Google Patents

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WO1998001589A1
WO1998001589A1 PCT/DE1997/001470 DE9701470W WO9801589A1 WO 1998001589 A1 WO1998001589 A1 WO 1998001589A1 DE 9701470 W DE9701470 W DE 9701470W WO 9801589 A1 WO9801589 A1 WO 9801589A1
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temperature
block
hollow block
steel
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Ronald Claus
Stefan Meimeth
Heinz Sanders
Jens SCHRÖDER
Ingo Von Hagen
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Mannesmann Ag
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B2015/0028—Drawing the rolled product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • the invention relates to a method for producing seamless steel tubes by hot rolling a round block in several steps according to the preamble of claim 1 ⁇ o
  • Such a method is from DE-FZ Steel and Iron 104, 1984, No. 25-26
  • the manufacture of seamless steel tubes has been part of the general state of the art for many years.
  • the round block used as the input material is usually heated and heated in a furnace to a temperature in the range from 1220 to 1350 ° C.
  • This hollow block is then punched through diagonal rolling, so that a hollow block is obtained.
  • This hollow block is then immediately stretched to a longer tubular intermediate product by stretching rollers.
  • the stretching rolling can take place, for example, in a continuous tube rolling mill or in a plug rolling mill Temperature in the range of 30 to 50 K.
  • the object of the invention is to propose a method with which steel tubes with increased strength and comparatively high ductility can be produced.
  • these tubes should be suitable for further processing by cold forming which can be carried out with as little effort as possible.
  • the invention provides as a feedstock for the manufacture of seamless steel tubes
  • IF steels are characterized by very low mass fractions of the elements carbon and nitrogen, which are (interstitially) stored in interstitial spaces in the iron crystal lattice.
  • the round blocks are heated to rolling temperature in an oven. According to the heating temperature is considerably below the usual temperatures for
  • the furnace drawing temperature is in fact only in the range between 1060 and 1200 ° C, preferably 1080 to 1130 ° C.
  • cross rolling begins, at which a hollow block is produced from the round steel block. After leaving the cross-rolling mill, this hollow block is stretched in a stretching mill. This stretch rolling is conveniently carried out on one
  • the temperature is above Ar3.
  • the stretched hollow block is then placed in a post-heating furnace to homogenize its temperature and to ensure refinement by recrystallization.
  • the hollow block temperature is in the range of 780 to 880 ° C. A particularly preferred area for the
  • the homogenization temperature is 70 K below Ar1 to A.
  • the homogenized hollow block is finish-rolled, either by stretch-reducing rollers or by sizing rollers.
  • the degree of deformation in this finish rolling is chosen sufficiently large to have a grain size of 98/01589
  • composition of the IF steel used in the process according to the invention is expediently as follows:
  • the seamless steel tubes produced according to the invention by hot rolling can be further processed in an excellent manner by cold forming into precision tubes. So far, such precision tubes have usually been made from seamless or welded
  • Blanks of conventional structural steels are produced by cold drawing. These structural steels contain carbon components that are significantly above 0.005% and are therefore referred to as carbon steels.
  • the cold drawing of such steel pipes has to be carried out in a very large number of sub-steps (individual pulls) if pipes with a particularly small diameter are to be produced, as is the case, for example, with precision pipes which are used as fuel injection pipes or as raw material for rivet production should be.
  • fuel injection pipes normalization annealing is usually carried out after each cold draft, followed by pickling and bondering. The known procedure is extremely expensive because of the many steps.
  • Annealing preferably takes place below the normalization temperature, in particular at 680 - 720 ° C., so that the strength increases due to cold working are largely retained.
  • a cold forming in at least 3 deformation steps can follow after the last annealing.
  • strength levels can easily be achieved that are comparable to those of conventional structural steels (St37), whereby these favorable strength values are accompanied by excellent ductility values.
  • the seamless precision tubes produced by the method according to the invention are even superior to the known precision tubes made of carbon steel. Your Manufacturing is significantly cheaper overall, although more effort is required to manufacture the steel raw material, since the carbon and nitrogen contents have to be reduced to very low values.
  • a round block with a diameter of 177 mm was produced from an IF steel by continuous casting on a round caster, which had the following composition:
  • This round block was placed in a rotary hearth furnace and heated to approximately 1130 ° C.
  • the round block pulled out of the furnace at this temperature was then perforated on an inclined rolling mill and immediately stretched out on a tube continuous rolling mill to form a front pipe of 119 mm in diameter and 6.5 mm in wall thickness.
  • This high deformation resulted in an average grain size in the front pipe, which corresponds approximately to the quality ASTM5 to ASTM6.
  • the preliminary tubes were for a period of
  • a round tube of 119 mm in diameter and 6.5 mm in wall thickness was again produced from a round block of the same dimensions and the same composition as in Example 1.
  • the temperature of this front pipe was also homogenized under the same conditions.
  • a hot tube was then produced in a stretch-reducing mill with significantly greater deformation. It had a diameter of 33.7 mm and a wall thickness of 2.6 mm.
  • the mean grain size of this seamless hot pipe was ASTM7. This seamless tube was also subjected to cold processing. There were a total

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Abstract

The invention relates to a process for producing weldless steel pipes by hot-rolling of a round block in a plurality of stages. During said process, said round block consisting of interstitial-free (IF) steel is inserted and heated in a furnace; the heated round block is subjected to cross-rolling to produce a hollow block at a temperature (temperature at which said block is withdrawn from the furnace) in the region of 1060 to 1200 °C; the hollow block is subsequently subjected to breaking down at temperatures about Ar3; the drawn hollow block is subsequently used to homogenise the temperature thereof for further rolling and for grain refining by recrystallisation in a reheating furnace, the temperature being set in the region of 780 to 880° C in the hollow block; the homogenised hollow block is subjected to finishing rolling by stretch-reducing rolling or sizing rolling, the deformation level of finishing rolling being selected to be so high that a grain size of ASTM6 to ASTM9 is obtained; and the resultant weldless steel pipes are cooled in air.

Description

5 Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Stahlrohren 5 Processes for the production of seamless steel tubes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Stahlrohren durch Warmwalzen eines Rundblocks in mehreren Schritten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ιo Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-FZ Stahl und Eisen 104, 1984, Nr 25-26The invention relates to a method for producing seamless steel tubes by hot rolling a round block in several steps according to the preamble of claim 1 ιo Such a method is from DE-FZ Steel and Iron 104, 1984, No. 25-26
Seιten1339-1343 bekanntSeιten1339-1343 known
Die Herstellung nahtloser Stahlrohre gehört seit vielen Jahren zum allgemeinen Stand der Technik Der als Einsatzmaterial verwendete Rundblock wird dabei üblicherweise in einem Ofen auf eine Temperatur im Bereich von 1220 bis 1350 °C erwärmt undThe manufacture of seamless steel tubes has been part of the general state of the art for many years. The round block used as the input material is usually heated and heated in a furnace to a temperature in the range from 1220 to 1350 ° C.
15 dann durch Schragwalzen gelocht, so daß sich ein Hohlblock ergibt Dieser Hohlblock wird unmittelbar anschließend durch Streckwalzen zu einem längeren rohrformigen Zwischenprodukt gestreckt Das Streckwalzen kann z B in einem Rohrkontiwalzwerk oder in einem Stopfenwalzwerk stattfinden Danach wird dieses Zwischenprodukt wieder in einen Ofen eingesetzt und auf eine Temperatur im Bereich von 30 bis 50 K15 then punched through diagonal rolling, so that a hollow block is obtained. This hollow block is then immediately stretched to a longer tubular intermediate product by stretching rollers. The stretching rolling can take place, for example, in a continuous tube rolling mill or in a plug rolling mill Temperature in the range of 30 to 50 K.
20 oberhalb Ar3 nachgewarmt Anschließend erfolgt eine weitere Warmverformung in einem Streckreduzierwalzwerk oder in einem Maßwalzwerk, in dem das Rohr zu einem bereits verwendbaren Endprodukt umgeformt wird Es ist weiterhin bekannt, in dieser Weise hergestellte nahtlose Stahlrohre in ihren Abmessungen (Durchmesser und Wanddicke) durch Kaltverformung zu nahtlosen Prazisionsrohren weiter zu reduzieren20 reheated above Ar3 Subsequently, a further hot forming takes place in a stretch-reducing mill or in a sizing mill, in which the pipe is formed into an already usable end product. It is also known to cold-form seamless steel pipes produced in this way in their dimensions (diameter and wall thickness) to further reduce seamless precision tubes
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Aus der US 5 200 005 ist ein Verfahren bekannt, mit dem Bleche mit erhöhter Festigkeit und Duktilitat aus einem sog IF-Stahl (Interstitial Free) hergestellt werden können Derartige Stahle sind zur Herstellung von Tiefziehblechen seit vielen Jahren bekannt In einer ersten Variante sieht die US 5 200 005 die Herstellung von Stahlband 30 durch Vorwalzen bei einer Temperatur von 1260 °C und Fertigwalzen bei etwa 710 °C vor Nach einer zweiten Verfahrensvaπante erfolgt das Vorwalzen bei 850 °C und das Fertigwalzen bei etwa 700 °CA method is known from US Pat. No. 5,200,005 with which sheets with increased strength and ductility can be produced from a so-called IF steel (Interstitial Free). Such steels have been known for the production of deep-drawn sheets for many years. The US sees a first variant 5 200 005 the production of steel strip 30 by pre-rolling at a temperature of 1260 ° C and finish-rolling at about 710 ° C. After a second process, the pre-rolling takes place at 850 ° C and the finish-rolling at about 700 ° C
Eine Herstellung von Stahlrohren aus IF-Stahlen ist bisher nicht bekanntgeworden 35 Dies durfte einerseits durch den Umstand bedingt sein, daß IF-Stähle von Natur aus 8/01589The manufacture of steel tubes from IF steels has so far not become known 35 On the one hand, this may be due to the fact that IF steels are inherently 8/01589
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eine vergleichsweise geringe Festigkeit aufweisen. Andererseits lassen sich solche Stähle unter den üblichen Verfahrensbedingungen der Herstellung nahtloser Stahlrohre durch Warmwalzen nicht bearbeiten, da ihr Verformungswiderstand zu gering ist.have a comparatively low strength. On the other hand, such steels cannot be processed under the usual process conditions for producing seamless steel tubes by hot rolling, since their resistance to deformation is too low.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem Stahlrohre angehobener Festigkeit und vergleichsweise hoher Duktilität herstellbar sind. Insbesondere sollen sich diese Rohre für eine mit möglichst geringem Aufwand durchführbare Weiterverarbeitung durch Kaltumformung eignen.The object of the invention is to propose a method with which steel tubes with increased strength and comparatively high ductility can be produced. In particular, these tubes should be suitable for further processing by cold forming which can be carried out with as little effort as possible.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in subclaims 2 to 10.
Die Erfindung sieht vor, als Einsatzmaterial für die Herstellung nahtloser StahlrohreThe invention provides as a feedstock for the manufacture of seamless steel tubes
Rundblöcke aus einem IF-Stahl zu verwenden. Derartige IF-Stähle zeichnen sich durch sehr geringe Massenanteile der Elemente Kohlenstoff und Stickstoff aus, die sich auf Zwischengitterplätzen im Eisenkristallgitter (interstitiell) einlagern. Die Rundblöcke werden in einem Ofen auf WaJztemperatur erwärmt. Erfindungsgemäß liegt die Erwärmungstemperatur erheblich unter den üblichen Temperaturen fürTo use round blocks made of IF steel. Such IF steels are characterized by very low mass fractions of the elements carbon and nitrogen, which are (interstitially) stored in interstitial spaces in the iron crystal lattice. The round blocks are heated to rolling temperature in an oven. According to the heating temperature is considerably below the usual temperatures for
Stahlrundblöcke. Die Ofenziehtemperatur liegt nämlich lediglich im Bereich zwischen 1060 und 1200 °C, vorzugsweise bei 1080 bis 1130 °C. Mit dieser Temperatur beginnt das Schrägwalzen, bei dem aus dem Stahlrundblock ein Hohlblock erzeugt wird. Nach dem Verlassen des Schrägwalzwerks erfolgt ein Strecken dieses Hohlblocks in einem Streckwalzwerk. Dieses Streckwalzen findet zweckmäßigerweise auf einemRound steel blocks. The furnace drawing temperature is in fact only in the range between 1060 and 1200 ° C, preferably 1080 to 1130 ° C. At this temperature, cross rolling begins, at which a hollow block is produced from the round steel block. After leaving the cross-rolling mill, this hollow block is stretched in a stretching mill. This stretch rolling is conveniently carried out on one
Rohrkontiwalzwerk oder auf einem Stopfenwalzwerk statt. Die Temperatur liegt dabei oberhalb Ar3. Danach wird der gestreckte Hohlblock in einen Nachwärmofen eingesetzt, um seine Temperatur zu homogenisieren und um eine Komfeinung durch Rekristallisation sicherzustellen. Die Hohlblocktemperatur liegt dabei im Bereich von 780 bis 880 °C. Ein besonders bevorzugter Bereich für diePipe continuous rolling mill or on a plug rolling mill instead. The temperature is above Ar3. The stretched hollow block is then placed in a post-heating furnace to homogenize its temperature and to ensure refinement by recrystallization. The hollow block temperature is in the range of 780 to 880 ° C. A particularly preferred area for the
Homogenisierungstemperatur liegt in der Spanne 70 K unterhalb Ar1 bis A . Unmittelbar danach wird der homogenisierte Hohlblock fertiggewalzt, und zwar wahlweise durch Streckreduzierwalzen oder durch Maßwalzen. Der Umformgrad bei diesem Fertigwalzen wird dabei ausreichend groß gewählt, um eine Korngröße von 98/01589The homogenization temperature is 70 K below Ar1 to A. Immediately afterwards, the homogenized hollow block is finish-rolled, either by stretch-reducing rollers or by sizing rollers. The degree of deformation in this finish rolling is chosen sufficiently large to have a grain size of 98/01589
mindestens der Güte ASTM6 bis zu ASTM9 zu erreichen. Anschließend können die so erzeugten nahtlosen Stahlrohre an Luft abgekühlt werden.Achieve at least quality ASTM6 up to ASTM9. The seamless steel tubes produced in this way can then be cooled in air.
Die Zusammensetzung des im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten IF-Stahls ist zweckmäßigerweise wie folgt:The composition of the IF steel used in the process according to the invention is expediently as follows:
zweckmäßige bevorzugteexpedient preferred
Element Zusammensetzung ZusammensetzungElement composition composition
C < 0,005 % < 0,003 %C <0.005% <0.003%
Si < 0,2 % ca. 0,02 %Si <0.2% approx.0.02%
Mn 0,05 - 0,4 % 0,05 - 0, 15 %Mn 0.05 - 0.4% 0.05 - 0.15%
P < 0,04 % < 0,01 %P <0.04% <0.01%
S < 0,01 % < 0,005 %S <0.01% <0.005%
Alges 0,02 - 0,05 % ca. 0,02 %Alges 0.02 - 0.05% approx.0.02%
Cu < 0, 1 % < 0, 1 %Cu <0.1% <0.1%
Cr < 0,2 % < 0.1 %Cr <0.2% <0.1%
Ni < 0,2 % < 0, 1 %Ni <0.2% <0.1%
Mo < 0.1 % < 0,01 %Mo <0.1% <0.01%
mindestens eines der ( Ti 0,01 - 0, 12 % zusammen beiden Elemente ( Nb 0,01 - 0,24 % ca. 0,06 %at least one of the (Ti 0.01-0.12% together both elements (Nb 0.01-0.24% approx.0.06%
B < 0,0005 % < 0,0003 %B <0.0005% <0.0003%
N 0,0020 - 0,0120 % ca. 0,0050 %N 0.0020 - 0.0120% approx.0.0050%
Rest Eisen und üblicheRest iron and usual
VerunreinigungenImpurities
Die erfindungsgemäß durch Warmwalzen hergestellten nahtlosen Stahlrohre lassen sich in hervorragender Weise durch Kaltumformung zu Präzisrohren weiterverarbeiten. Bisher wurden solche Präzisrohre üblicherweise aus nahtlosen oder geschweißtenThe seamless steel tubes produced according to the invention by hot rolling can be further processed in an excellent manner by cold forming into precision tubes. So far, such precision tubes have usually been made from seamless or welded
Luppen konventioneller Baustähle durch Kaltziehen hergestellt. Diese Baustähle enthalten Kohlenstoffanteile, die ganz wesentlich über 0,005 % liegen, und werden daher als Kohlenstoffstähle bezeichnet. Infolge ihres eingeschränkten Kaltumformvermögens muß das Kaltziehen derartiger Stahlrohre in sehr vielen Teilschritten (Einzelzüge) durchgeführt werden, wenn Rohre mit besonders kleinem Durchmesser erzeugt werden sollen, wie dies beispielsweise bei Präzisrohren der Fall ist, die als Kraftstoffeinspritzrohre oder als Vormaterial zur Niet-Herstellung eingesetzt werden sollen. Bei Kraftstoffeinspritzrohren wird üblicherweise nach jedem Kaltzug eine Normalisierungsglühung und anschließend ein Beizen und Bondern durchgeführt. Der bekannte Verfahrensablauf ist wegen der vielen Arbeitsschritte außerordentlich kostenintensiv. Hinzu kommt, daß bei der Werkstoffklasse der Baustähle werkstoffbedingt jede Festigkeitssteigerung mit einer deutlichen Verminderung an Duktilität verbunden ist. In vielen Anwendungsfällen für Präzisrohre möchte man aber gleichzeitig gute Festigkeits- und Duktilitätswerte haben. Hier bieten Präzisrohre aus IF-Stählen den Vorteil, daß die Duktilität infolge Kaltverformung nur vergleichsweise wenig beeinträchtigt wird.Blanks of conventional structural steels are produced by cold drawing. These structural steels contain carbon components that are significantly above 0.005% and are therefore referred to as carbon steels. As a result of their limited cold forming capacity, the cold drawing of such steel pipes has to be carried out in a very large number of sub-steps (individual pulls) if pipes with a particularly small diameter are to be produced, as is the case, for example, with precision pipes which are used as fuel injection pipes or as raw material for rivet production should be. In fuel injection pipes, normalization annealing is usually carried out after each cold draft, followed by pickling and bondering. The known procedure is extremely expensive because of the many steps. Added to this is the fact that in the material class of structural steels, any increase in strength is associated with a significant reduction in ductility. In many applications for precision pipes, however, you want to have good strength and ductility values at the same time. Here, precision tubes made of IF steels offer the advantage that the ductility is only comparatively little impaired due to cold forming.
Bei den nach der Erfindung hergestellten warmgefertigten nahtlosen Stahlrohren ergeben sich demgegenüber bei einer anschließenden Weiterverarbeitung durch Kaltumformung ganz wesentliche Kosteneinsparungen. Diese Kaltumformung kann beispielsweise durch Kaltziehen mit oder ohne Innenwerkzeug erfolgen. Bei jedem Einzelzug ergibt sich eine Erhöhung der Festigkeit, also eine Erhöhung desIn contrast, in the hot-worked seamless steel tubes produced according to the invention, very substantial cost savings result in subsequent further processing by cold forming. This cold forming can take place, for example, by cold drawing with or without an internal tool. With every single move there is an increase in strength, i.e. an increase in
Formänderungswiderstands. Diese Erhöhung ist allerdings erheblich geringer als bei einem Kohlenstoffstahl. Aus diesem Grunde lassen sich Stahlrohre aus IF-Stählen mit vergleichsweise deutlich geringerer Anzahl an Einzelzügen auf eine bestimmte Abmessung reduzieren, als dies bei einem. Kohlenstoffstahl der Fall ist. Der Umformgrad bei jedem Einzelzug kann also größer sein. Weiterhin ist als wesentlich zu beachten, daß im Mittel deutlich mehr Einzelzüge hintereinander durchgeführt werden können, ohne daß zuvor durch eine Glühung eine Reduzierung des Formänderungswiderstandes herbeigeführt werden muß, damit die weitere Kaltumformung auf noch kleinere Abmessungen erfolgen kann. Zweckmäßigerweise beträgt das Verhältnis der Anzahl der Verformungsschritte zur Anzahl der Glühungen mindestens 3, vorzugsweise mindestens 3,5. Die Glühung findet vorzugsweise jeweils unterhalb der Normalisierungstemperatur statt, insbesondere bei 680 - 720°C, so daß die Festigkeitssteigerungen infolge Kaltverformung weitgehend erhalten bleiben. Um nach der Kaltumformung eine besonders hohe Festigkeit des erzeugten Präzisrohres zu erreichen, kann nach der letzten Glühung noch eine Kaltumformung in mindestens 3 Verformungsschritten folgen. Dadurch lassen sich ohne weiteres Festigkeitsstufen erreichen, die mit denen üblicher Baustähle (St37) vergleichbar sind, wobei diese günstigen Festigkeitswerte begleitet sind von ausgezeichneten Werten der Duktilität. Insoweit sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten nahtlosen Präzisrohre den bekannten Präzisrohren aus Kohlenstoffstahl sogar überlegen. Ihre Herstellung ist insgesamt deutlich billiger, obwohl für die Herstellung des Stahlvormaterials ein höherer Aufwand getrieben werden muß, da die Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff auf sehr niedrige Werte abgesenkt werden müssen.Resistance to deformation. However, this increase is considerably less than that of carbon steel. For this reason, steel pipes made from IF steels can be reduced to a certain dimension with a comparatively significantly smaller number of individual passes than is the case with one. Carbon steel is the case. The degree of deformation for each individual train can therefore be greater. It is also important to note that, on average, significantly more individual moves can be carried out in succession without a reduction in the deformation resistance having to be brought about beforehand by annealing, so that the further cold forming can take place to even smaller dimensions. The ratio of the number of deformation steps to the number of anneals is expediently at least 3, preferably at least 3.5. Annealing preferably takes place below the normalization temperature, in particular at 680 - 720 ° C., so that the strength increases due to cold working are largely retained. In order to achieve a particularly high strength of the produced precision tube after the cold forming, a cold forming in at least 3 deformation steps can follow after the last annealing. As a result, strength levels can easily be achieved that are comparable to those of conventional structural steels (St37), whereby these favorable strength values are accompanied by excellent ductility values. In this respect, the seamless precision tubes produced by the method according to the invention are even superior to the known precision tubes made of carbon steel. Your Manufacturing is significantly cheaper overall, although more effort is required to manufacture the steel raw material, since the carbon and nitrogen contents have to be reduced to very low values.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of two exemplary embodiments.
Beispiel 1example 1
Durch Stranggießen auf einer Rundstranggießanlage wurde ein Rundblock mit 177 mm Durchmesser aus einem IF-Stahl hergestellt, der folgende Zusammensetzung aufwies:A round block with a diameter of 177 mm was produced from an IF steel by continuous casting on a round caster, which had the following composition:
C 0,003 %C 0.003%
Si 0,01 %Si 0.01%
Mn 0,11 %Mn 0.11%
P 0,007 %P 0.007%
S 0,005 %S 0.005%
AI 0,024 %AI 0.024%
Cu 0,05 %Cu 0.05%
Cr 0,04 %Cr 0.04%
Ni 0,03 %Ni 0.03%
Mo 0,01 %Mo 0.01%
V < 0,002 %V <0.002%
Ti 0,064 %Ti 0.064%
Nb 0,0020 %Nb 0.0020%
B < 0,0003 %B <0.0003%
N 0,0046 %N 0.0046%
Fe RestFe rest
Dieser Rundblock wurde in einen Drehherdofen eingesetzt und auf etwa 1130 °C erwärmt. Der bei dieser Temperatur aus dem Ofen gezogene Rundblock wurde dann auf einem Schrägwalzwerk gelocht und unmittelbar anschließend auf einem Rohrkontiwalzwerk zu einem Vorrohr von 119 mm Durchmesser und 6,5 mm Wanddicke ausgestreckt. Durch diese hohe Verformung stellte sich in dem Vorrohr eine mittlere Korngröße ein, die etwa der Güte ASTM5 bis ASTM6 entspricht. Nach Durchlaufen des Rohrkontiwalzwerks wurden die Vorrohre während einer Dauer vonThis round block was placed in a rotary hearth furnace and heated to approximately 1130 ° C. The round block pulled out of the furnace at this temperature was then perforated on an inclined rolling mill and immediately stretched out on a tube continuous rolling mill to form a front pipe of 119 mm in diameter and 6.5 mm in wall thickness. This high deformation resulted in an average grain size in the front pipe, which corresponds approximately to the quality ASTM5 to ASTM6. To Passing through the tube continuous rolling mill, the preliminary tubes were for a period of
10 min bei etwa 820 °C in einem Nachwärmofen hinsichtlich ihrer Temperatur homogenisiert. Danach erfolgte das Fertigwalzen in einem Streckreduzierwalzwerk auf einen Durchmesser von 42,4 mm und eine Wanddicke von 5,6 mm. Das so erzeugte nahtlose Stahlrohr wies eine mittlere Korngröße der Güte ASTM6 auf. Anschließend konnte das Stahlrohr in insgesamt sechs Einzelzügen auf einer Ziehbank auf eine Endabmessung von 6,0 mm Durchmesser und 2,0 mm Wanddicke reduziert werden. Nach dem dritten Kaltzug erfolgte eine Glühung bei 680 bis 720 °C. Hätte man ein vergleichbares Rohr aus einem Stahl St37 hergestellt, wäre eine Kaltverarbeitung ebenfalls in sechs Kaltzügen möglich gewesen. Allerdings hätten mindestens dreiHomogenized for 10 min at about 820 ° C in a post-heating oven with respect to their temperature. The finish rolling was then carried out in a stretch-reducing mill to a diameter of 42.4 mm and a wall thickness of 5.6 mm. The seamless steel tube produced in this way had an average grain size of grade ASTM6. The steel tube could then be reduced in a total of six individual passes on a drawing bench to a final dimension of 6.0 mm in diameter and 2.0 mm in wall thickness. After the third cold draw, annealing was carried out at 680 to 720 ° C. If a comparable tube had been made from St37 steel, cold processing would also have been possible in six cold passes. However, at least three would have
Zwischenglühungen oberhalb Ac3 erfolgen müssen, um den Formänderungswiderstand des Materials auf einen für die benutzte Ziehbank zulässigen Wert zu vermindern.Intermediate annealing must be carried out above Ac3 in order to reduce the material's resistance to deformation to a value permissible for the drawing bench used.
Beispiel 2Example 2
Aus einem Rundblock gleicher Abmessung und gleicher Zusammensetzung wie im Beispiel 1 wurde in gleicher Weise wiederum ein Vorrohr von 119 mm Durchmesser und 6,5 mm Wanddicke hergestellt. Auch die Homogenisierung der Temperatur dieses Vorrohres erfolgte unter gleichen Bedingungen. In einem Streckreduzierwalzwerk wurde dann ein Warmrohr unter deutlich stärkerer Verformung hergestellt. Es wies einen Durchmesser von 33,7 mm und eine Wanddicke von 2,6 mm auf. Die mittlere Korngröße dieses nahtlosen Warmrohres entsprach der Güte ASTM7. Auch dieses Nahtlosrohr wurde einer Kaltweiterverarbeitung unterworfen. Es wurden insgesamtA round tube of 119 mm in diameter and 6.5 mm in wall thickness was again produced from a round block of the same dimensions and the same composition as in Example 1. The temperature of this front pipe was also homogenized under the same conditions. A hot tube was then produced in a stretch-reducing mill with significantly greater deformation. It had a diameter of 33.7 mm and a wall thickness of 2.6 mm. The mean grain size of this seamless hot pipe was ASTM7. This seamless tube was also subjected to cold processing. There were a total
11 Kaltzüge durchgeführt, wobei jeweils nach dem 3., 6. und 8. Zug die Rohre bei 680 bis 720 °C geglüht wurden. Die Kaltumformung führte zu Rohren mit nur noch 2,5 mm11 cold draws were carried out, the tubes being annealed at 680 to 720 ° C after the 3rd, 6th and 8th draw. The cold forming led to tubes with only 2.5 mm
Durchmesser und 0,25 mm Wanddicke. Im Falle einer Herstellung derartiger Präzisrohre in der konventionellen Weise aus einem St37 wären insgesamt 13 Kaltzüge und 5 Glühungen notwendig geworden. Diameter and 0.25 mm wall thickness. If such precision tubes were produced in the conventional way from a St37, a total of 13 cold draws and 5 annealing operations would have been necessary.

Claims

8/015898/01589
Patentansprücheclaims
1 Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Stahlrohren durch Warmwalzen eines Rundblocks in mehreren Schritten, wobei - ein Rundblock eingesetzt und in einem Ofen erwärmt wird, der erwärmte Rundblock dann zur Erzeugung eines Hohlblocks einem Schragwalzen unterzogen wird, der Hohlblock anschließend einem Streckwalzen unterzogen wird, der gestreckte Hohlblock anschließend zur Homogenisierung seiner Temperatur für das weitere Walzen und zur Kornfeinung durch1 Process for the production of seamless steel tubes by hot rolling a round block in several steps, wherein - a round block is inserted and heated in an oven, the heated round block is then subjected to cross-rolling to produce a hollow block, the hollow block is then subjected to a stretch rolling which is stretched Hollow block then for homogenizing its temperature for further rolling and for grain refinement
Rekristallisation in einen Nachwarmofen eingesetzt wird, der homogenisierte Hohlblock einem Fertigwalzen durch Streckreduzierwalzen oder Maßwalzen unterzogen wird, und die so erzeugten nahtlosen Stahlrohre an Luft abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundblock aus IF-Stahl (interstitial free) besteht, daß der Rundblock auf eine Temperatur (Ofenziehtemperatur) im Bereich von 1060 bis 1200 C erwärmt wird, daß der Hohlblock bei Temperaturen oberhalb Ar3 streckgewalzt wird, daß im Nachwarmofen eine Temperatur im Bereich von 780 bis 880 C imRecrystallization is used in a reheating furnace, the homogenized hollow block is subjected to finish rolling by stretch-reducing rollers or sizing rollers, and the seamless steel tubes thus produced are cooled in air, characterized in that the round block is made of IF steel (interstitial free), that the round block is on a temperature (furnace drawing temperature) in the range from 1060 to 1200 C is heated, that the hollow block is stretch-rolled at temperatures above Ar3, that in the reheating furnace a temperature in the range from 780 to 880 C in
Hohlblock eingestellt wird und daß beim Streckreduzierwalzen der Umformgrad des Fertigwalzens so groß gewählt ist, daß eine Korngroße von ASTM6 bis ASTM9 erreicht wirdHollow block is set and that the degree of deformation of the finish rolling is selected so large that a grain size of ASTM6 to ASTM9 is reached in stretch-reducing rolling
2 Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenziehtemperatur 1080 bis 1130 °C betragt2 The method according to claim 1, characterized in that the furnace drawing temperature is 1080 to 1130 ° C.
3 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierungstemperatur auf einen Wert eingestellt wird, der maximal bei Ar1 und minimal 70 K unterhalb Ar1 liegt - 8 -3 Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that the homogenization temperature is set to a value which is at most Ar1 and at least 70 K below Ar1 - 8th -
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein IF-Stahl mit folgender Zusammensetzung eingesetzt wird:Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that an IF steel with the following composition is used:
C < 0,005 %C <0.005%
Si < 0,2 %Si <0.2%
Mn 0,05 - 0,4 %Mn 0.05 - 0.4%
P < 0,04 %P <0.04%
S < 0,01 %S <0.01%
Alges 0,02 - 0,05 %Alg es 0.02 - 0.05%
Cu < 0,1 %Cu <0.1%
Cr < 0,2 %Cr <0.2%
Ni < 0,2 %Ni <0.2%
Mo < 0,1 %Mo <0.1%
mindestens eines der ( Ti 0,01 - 0,12 % beiden Elemente ( Nb 0,01 - 0,24 %at least one of the (Ti 0.01 - 0.12% both elements (Nb 0.01 - 0.24%
B < 0,0005 %B <0.0005%
N 0,0020 - 0,0120 %N 0.0020 - 0.0120%
Rest Eisen und üblicheRest iron and usual
Verunreinigungen Impurities
8/015898/01589
9 -9 -
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der IF-Stahl folgende Zusammensetzung aufweist:A method according to claim 4, characterized in that the IF steel has the following composition:
C < 0,003 %C <0.003%
Si ca. 0,02 %Si approx.0.02%
Mn 0,05 - 0,15 %Mn 0.05 - 0.15%
P < 0,01 %P <0.01%
S < 0,005 %S <0.005%
Alges ca. 0,02 %Algae approx. 0.02%
Cu < 0,1 %Cu <0.1%
Cr < 0,1 %Cr <0.1%
Ni < 0.1 %Ni <0.1%
Mo < 0,01 %Mo <0.01%
mindestens eines der ( Ti zusammen beiden Elemente ( Nb ca. 0,06 %at least one of the (Ti together two elements (Nb approx.0.06%
B < 0,0003 %B <0.0003%
N ca. 0,0050 %N approx. 0.0050%
Rest Eisen und üblicheRest iron and usual
VerunreinigungenImpurities
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlrohre nach dem letzten Warmumformschritt einerMethod according to one of claims 1 to 5, characterized in that the steel pipes after the last hot forming step
Rekristallisationsglühung unterzogen werden.Be subjected to recrystallization annealing.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlten Stahlrohre durch Kaltumformung mit oder ohneMethod according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cooled steel tubes by cold forming with or without
Innenwerkzeug in Durchmesser und Wanddicke weiter reduziert werden.Inner tool in diameter and wall thickness can be further reduced.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformung in einer Vielzahl von Verformungsschritten erfolgt. 8. The method according to claim 7, characterized in that the cold forming is carried out in a plurality of deformation steps.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach mehreren Verformungsschritten jeweils eine Glühung bei 680 bis 720 °C erfolgt, wobei das Verhältnis der Anzahl der Verformungsschritte zur9. The method according to claim 8, characterized in that annealing takes place at 680 to 720 ° C after several deformation steps, the ratio of the number of deformation steps to
Anzahl der Glühungen mindestens 3 beträgt.Number of anneals is at least 3.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der letzten Glühung mindestens noch 3 Verformungsschritte folgen. 10. The method according to claim 9, characterized in that at least 3 further deformation steps follow after the last annealing.
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