DD275415A1 - Verfahren zur herstellung von nahtlosen rohren aus hochfesten, schweissbaren, kaltzaehen baustaehlen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Rohren aus hochfesten, schweissbaren, kaltzaehen Baustaehlen. Sie betrifft das technische Gebiet der Herstellung von nahtlosen Stahlrohren auf einer Stiefelstrasse. Durch Vorgabe eines bestimmten Temperatur- und Umformregimes, welches das Umwandlungsverhalten mikrolegierter Staehle beruecksichtigt, ist es moeglich, aus der Walzhitze ohne zusaetzliche Waermebehandlungs- oder Verguetestufen nahtlose Rohre mit Gefuegen und damit verbundenen mechanischen Eigenschaften zu erzielen, die eine wesentliche Verbesserung des Masse-Leistungs-Verhaeltnisses von Konstruktionen oder Bauelementen gewaehrleisten.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nahtlosen Stahlrohren aus hochfesten, schweißbaren, kaltzähen Baustählen, die für Konstruktion und Konstruktionselemente aus Stahlrohren Anwendung finden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekanntlich erhalten nahtlose Rohre aus hochfesten, schweißbaren, kaltzähen Baustählen ihre mechanischen Eigenschaften für den Einsatz durch die Analyse, durch die Anwendung thermomechanischer Behandlungsverfahren beim Warmwalzen oder durch Wärmebehandlungsverfahren. Unter den Wärmebehandlungsverfahren nimmt das Vergüten eine dominierende Rolle ein. Es handelt sich jedoch um ein zusätzliches Bearbeitungsverfahren, welches zeit- und energieaufwendig und daher mit erheblichen Kosten verbunden ist. Das Vergüten aus der Walzhitze ist zwar ebenfalls bekannt, setzt aber spezielle Anlagen voraus, die in die Walzstraße eingeordnet werden müssen. Solche Anlagen nachträglich in eine bestehende Walzstraße einzuordnen und leistungsmäßig anzupassen, erfordert erhebliche Kosten.

Thermomechenische Behandlungsverfahren verlangen neben einem eng begrenzten Temperatur-, Umformungs- und Zeitregime die Gewährleistung relativ enger Anaiysentoleranzen. Schon geringe Abweichungen der Gehalte einiger Elemente können das Temperatur-Zeitregime eines Stahles wesentlich verändern, so daß die Gewährleistung der angestrebten rnechanischen Eigenschaften nicht mehr möglich ist und zu Ausschuß oder ggf. nachträglichen Wärmebehandlungen führen. Zur Erweiterung des Temperatur- und Zeitregimes bei der thermomechanischen Behandlung ist das Mikrolegieren mit einigen Elementen bekannt.

So schl igt z. B. die DE-PS 3313755 vor, ein Kohlenstoff-zu-Vanadin-Verhältnis im Stahl von 0,4 bis 1,5 einzuhalten, oberhalb 1 200T mit mindestens 40% Umformgrad vorzuverformen, in mehreren Umformstufen mit insgesamt mindestens 50% Abnahme fertigzuwalzen, wobei eine Endwalztemperatur von 800 bis 1000⁰C einzuhalten ist. Dieses Verfahren ist in Stiefelstraßen nicht möglich, bei denen ein großer Teil der Rohrsortimente abschließend nur im Durchmesser reduziert wird. Daraus ergaben sich Endumformgrade von 2 bis 20%.

Die DE-PS 3127373 schlägt für einen mit Stickstoff und Vanadin mikrolegierten Stahl vor, nach dem Lochen (Vorverformen) eine Erwärmung auf 50 bis 130K über AC3 durchzuführen und fertigzuwalzen. Danach ist rasch auf 100K unter AC1 und weiter an Luft abzukühlen. Dieses Verfahren ist speziell für Ölfeldrohre ab Güte N80 mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt (mind. 0,25%) geeignet und setzt zusätzlich Anlagen zur schnellen Abkühlung nach der Endumformung mit Wasser oder einem Wasser-Luft-Gemisch voraus.

Die DE-PS 3311629 schlägt für einen mit Niob, Titan, Stickstoff und Bor mikrolegierten Stahl vor, das Rohrvormaterial bei 1150 bis 122O⁰C zu ziehen, anschließend zu lochen und mit mindestens 40% längszuwalzen, danach etwa 5 bis 20 min bei einer Temperatur von 700 bis 850⁰C zu halten, bei dieser Temperatur mit mindestens 6% Umformung fertigzuwalzen, danach mit - mindestens 6 K/s auf 600 bis 45O⁰C abzukühlen und weiter bis auf Raumtemperatur abzukühlen. Ein anschließendes Anlassen ist bei Wasserabkühlung erforderlich. Die relativ lange AusgleichsglOhung ist sehr energie- und kostenaufwendig. Nachfolgendes Vergüten oder Anlassen erfordert zusätzliche technische und ökonomische Anwendungen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung Ist es, nahtlose Stahlrohre mit folgenden mechanischen Eigenschaften

Streckgrenze Rpo,} mind. 600 MPa

Zugfestigkeit Rm 760-950 MPa

Bruchdehnung A 5 mind. 16 % (12.6 % bei Rohrstreifenprobe)

Kerbschlagzähigkeit KCV

boi-40°C mind.34J/cm²

mit geringstmöglichem technischen und energetischen Aufwand auf einer Stiefelstraße herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperatur- und Umformregime zur Herstellung nahtloser Rohre aus hochfesten, schweißbaren, kaltzähen Baustählen zu erarbeiten, mit dem die notwendigen Eigenschaften der Fertigprodukte aus der Walzhitze ohne zusätzliche Wärmebehandlung gewährleistet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß stranggegossene oder gewalzte Rundknüppel eines Stahles, dessen Umwandlungsverhalten den besonderen Bedingungen von Stiefelstraßen (lange Neben- und Transportzeiten) entspricht, mit max. 0,08% C, max. 1,6% Mn, max. 0,5% Si, max. 0,02% P bzw. S, max. 0,08% Al, mind. 1,3% Cr, mind. 0,3% Mo, mind.0,4% Ni, max. 0,07% Nb und mit üblichen Verunreinigungen auf 1120°C erwärmt und maximal 10min gehalten werden. Es schließt sich die Herstellung der Luppe auf einem Schragftalzwerk an, wobei der Umformgrad mindestens 55% beträgt. Anschließend erfolgen eine Luftabkühlung der Luppe auf 900°C, das Längswalzen im Stopfengerüst mit mindestens 25% Umformgrad sowie das Glättwalzen. Das abschließende Endumformen erfolgt mit mindestens 2% im Maßwalzwerk bei Temperaturen zwischen und 850⁰C bzw. mindestens 38% im Streckreduzierwalzwerk bei Temperaturen zwischen 900 und 1000⁰C, wozu ein Zwischenerwärmen durchgeführt wirJ. Die Abkühlung der fertiggewalzten Rohre erfolgt an ruhender Luft bis auf Raumtemperatur.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert:

1. Ausführungsbeispiel

Ein im Elektrolichtbogenofen erschmolzener und pfannenmetallurgisch nachbehandelter Stahl nachfolgend angeführter Zusammensetzung

0,06% C	0,41% Mo
1,32%Mn	0,05% Nb
0,33% Si	0,078% Al
0,015% P	0,12% Cu
0,006% S	0,0084% N
1,34% Cr	und übliche Verunreinigungen an V und Ti
0,49% Ni	und Ti

wurde wie folgt behandelt:

- AustenitisierungdesAusgangsmaterials(rund120mm): 1100⁰C -· Umformung zur Luppe 125 χ 9,0 mm:

Gesamtumformung: 71 %

Luppentemperatur: 117O⁰C

- Luftabkühlung auf 900⁰C

- Längswalzen zum Rohr in 3 Stichen mit Gesamtumformung 41%

- Glätten der Rohre, dabei leichtes Aufweiten

- Nachwärmen auf Temperaturen um 800⁰C

- Fertigwalzen zum Rohr 102 χ 6,0 mm:

Umformtemperatur: 800-700⁰C

Umformung: 14%

2. Ausführungsbeispiel

Ein ebenfalls im Elektrolichtbogenofen erschmolzener und pfannenmetallurgisch nachbehandelter Stahl nachfolgender chemischer Zusammensetzung

0,08% C 1,44% Cr	114O0C
1,38% Mn 0,47% Ni
0,32% Si 0,44% Mo	77%
0,010% P 0,06% Nb	12000C
0,008% S 0,038% Al	9000C
0,092% N
wurde wie folgt behandelt:	40%
- Austenitisierung des Ausgangsmaterial (rund 140 mm)bei
- Umformung zur Luppe 146 x 8,0 mm:	760-8600C
Gesamtumformung:
Luppentemperatur:	760-7000C
- Luftabkühlung auf	8%
- Längswalzen zum Rohr in 3 Stichen
mit Gesamtumformung
- Glätten der Rohre, dabei leichtes Aufweiten
- Nachwärmen auf Temperaturen um
- FertigwalzenzumRohr133x7,0mm:
Umformtemperatur
Umformung

Vorteile:

Mit dieser Verfahrensweise wird erreicht, üaZ

- nicht über 1200°C austenitisiert werden muß

- durch die relativ hohe Vorumformung infolge dynamischer Rekristallisation ein feinkörniges Gefüge entsteht

- durch die abgesenkten Endwalztemperaturen Energie eingespart wird

- auf aufwendige Anlagen zur gezielten oder beschleunigten Abkühlung aus der Walzhitze verzichtet werden kann.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung nahtloser Stahlrohre aus hochfesten, schweißbaren, kaltzähen Baustählen, die als Hauptbestandteile

max. 0,08 % C

max. 1,6% Mn

max. 0,5 % Si

max. 0,02 % P bzw. S

max. 0,08 % Al

mind. 1,3% Cr

mind. 0,3% Mo

mind. 0,4% Ni

max. 0,07% Nb
enthalten auf einer Stiefelstraße, gekennzeichnet dadurch, daß

- das Ausgangsmaterial im Drehherdofen bei Temperaturen von höchstens 1120°C/etwa 10min austenitisiertwird,

- die Vorumformung zu einer Luppe im Schrägwalzwerk mit mindestens 55% Abnahme erfolgt

- anschließend einer Luftabkühlung auf Temperaturen um 900⁰C durchgeführt wird,

- die Luppen anschließend mit mindestens 25% Abnahme einer Längswalzung über ein Innenwerkzeug unterworfen werden,

- die Endumformung ohne Innenwerkzeug mit Abnahmen zwischen 2 und 25% beim Maßwalzen boi Temperaturen zwischen 700 und 850⁰C erfolgt bzw. mit Abnahmen zwischen 40 und 70% beim Streckreduzieren bei Temperaturen zwischen 900 und 1000°C erfolgt.

- die Abkühlung nach der Endumformung an ruhender Luft erfolgt