[发明专利]无缝钢管的制造方法及其制造设备

说明书

技术领域

本发明涉及利用曼内斯曼制管法的无缝钢管的制造方法以及适合于实施该制造方法的无缝钢管的制造设备。

背景技术

无缝钢管用于要求具有高强度和优异韧性的油井管，能够利用曼内斯曼制管法制造。该制管法由下述步骤构成：

(1)利用穿孔机(穿轧机(piercer))，穿孔轧制被加热至规定温度的钢坯，并成形为空心管坯(空心毛坯管)；

(2)利用延伸轧机(例如：芯棒式无缝管轧机)，延伸轧制空心管坯；

(3)利用定径轧机(例如：定径机(sizer)、张力减径机(stretch reduce r))，将被延伸轧制的空心管坯定径轧制至规定的外径和壁厚；

(4)利用冷却床空冷由定径轧制获得的无缝钢管，或是对无缝钢管实施淬火、回火处理。

从前，采用曼内斯曼制管法的制造设备是将被延伸轧制的空心管坯在再加热炉中加热而进行定径轧制的。此外，在对被定径轧制的钢管实施淬火处理的情况下，要将钢管在淬火炉中加热并进行淬火。

近年来，为了谋求节能化和生产效率的提高，有时采用下述制造设备，即，省略定径轧制时的再加热炉和淬火处理时的淬火炉，将从穿孔轧制到定径轧制为止，根据情况进一步到淬火处理为止的步骤作为一连串的联机(on-line)步骤。在省略了再加热炉和淬火炉的制造设备中，在穿孔轧制时进行被轧制构件的加热后到定径轧制、淬火处理为止完全不进行再加热。采用该制造设备的情况下，定径轧制后的钢管的长度方向的温度分布变得不均匀，变得在顶端部(前端部)侧温度低，而在末端部(后端部)侧温度高。由下述的理由产生在顶端部侧温度低而在末端部侧温度高的现象。

在穿孔轧制时，因为被加热的钢坯利用顶头(plug)从顶端部侧向末端部侧被穿孔，所以在先被穿孔成为管状的顶端部侧散热显著。因此，穿孔轧制后的空心管坯变得在顶端部侧温度低，在末端部侧温度高。由于对被轧制构件不进行再加热，该长度方向温度分布的不均匀在延伸轧制后的空心管坯中也产生相同的倾向，进一步在定径轧制后的钢管中也产生相同的倾向。由此，在定径轧制后的钢管中，出现在长度方向上温度分布的不均匀的现象。

在定径轧制后的钢管中，一旦长度方向的温度分布不均匀，在长度方向上随着冷却的热收缩量就会不同，从而导致在冷却后在长度方向上钢管的外径变得不均匀。此外，在定径轧制后，对钢管进行淬火的情况下，一旦长度方向的温度分布不均匀，在长度方向上淬火程度就会不同，从而导致在淬火后，在长度方向上钢管的机械特性变得不均匀。

下述为涉及制造钢管时的被轧制构件的温度控制的现有技术。

在专利文献1中公开如下技术，即，在用于无缝钢管的制造的多级式连续轧机中，防止在经过连续轧机的过程中被轧制构件的温度过量地降低的技术。该文献公开的技术为，在连续轧机的入口侧和中间部配置再加热炉，并且在配置于连续轧机的中间部的中间再加热炉的入口侧、出口侧和连续轧机的出口侧配置温度计，基于用各个温度计测量到的钢管温度，进行中间再加热炉的温度控制。

在专利文献2中公开如下技术，即，在用于电焊钢管的制造的张力减径机中，防止由在钢管的圆周方向上温度降低引起的发生壁厚偏差的技术。该文献公开的技术为，在张力减径机的入口侧串联地配置多个感应加热线圈，并且在感应加热线圈的出口侧和张力减径机的出口侧配置温度计，基于温度计的钢管圆周方向的温度测量值，调整向感应加热线圈的供电量。

在专利文献3中公开如下技术，即，在冷却热成形的方形钢管或圆形钢管时，抑制发生弯曲的技术。该文献公开的技术中，在将钢管热成形至规定的形状尺寸的成形部件之前配置再加热炉，并且在成形部件之后配置喷水部件，利用喷水部件对通过成形部件的钢管从外周整个方向喷水而均匀地冷却钢管。

上述专利文献1～3公开的技术中，因为在定径轧制前，再加热钢管而谋求温度的均匀化，所以不发生在定径轧制后的钢管上长度方向温度分布变得不均匀的问题。但是，上述专利文献1～3公开的技术中的任意一个技术均因为在定径轧机之前必须具有再加热炉、感应加热线圈，所以消耗大量的燃料或电力，无法成为节能化的对策。

专利文献1：日本特开2004-58128号公报

专利文献2：日本特开2005-7452号公报

专利文献3：日本特开2007-301574号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于，提供一种具有下述特性的无缝钢管的制造方法及其制造装置：