[发明专利]无缝钢管的制造方法及其制造设备

说明书

本发明涉及一种无缝钢管制造方法以及实施该方法的制造设备。更具体地说，涉及一种可以通过简化的而且连续化的制造工序和制造设备以良好的生产性低成本地制造具有优良的强度、韧性以及耐腐蚀性等性能的无缝钢管的方法以及用于实施该方法的制造设备。

在油井管、管线用管、换热器用管、配管、轴承用管等用途方面采用无缝钢管。作为其材质，主要是以碳素钢、含Cr、Mo等合金成分的低合金钢、高Cr不锈钢等为对象。在这些无缝钢管的制造中，经常使用满乃斯曼芯棒式无缝管轧机方式。对于采用满乃斯曼芯棒式无缝管轧机方式的无缝钢管制造来说，由于在穿孔轧制工序进行严酷的加工，对产品要求有高性能，所以一般制造工序极为复杂。

图1示出满乃斯曼芯棒式无缝管轧机方式的制造工序的一例。从钢锭到产品之间有多道工序，对于被加工材料反复进多种加工与加热、冷却。图1中虚线所示为伴随工序间运送、一时堆放等处理的线路变更，在满乃斯曼芯棒无缝管轧机方式的制造工序中，多次进行线路变更。因此，制造无缝钢管需要具有高功能的多个设备和大量的能量。因此，制造成本高是其固有的问题。

为了降低制造成本，需要提高生产性，降低设备费用、减少运行费用。更为具体地说，在简化制造工序和制造设备的同时制造具有优于现有产品质量的性能的产品，是无缝钢管制造所要解决的问题。

为了解决这些课题，对无缝钢管的制造开发了多种多样的技术。特别是在图1所示工序内的延伸轧制和精轧阶段以及使作为精轧后产品的钢管具有预定性能的热处理阶段，提出了多种方案。

对于从钢锭制造横断面为圆形的钢坯的工序，提出这样的方案，即，由连续铸造法制造圆形钢坯，省略开坯轧制或锻造工序。例如，在日本专利公报特开昭63-157705号中公开了这样一种无缝钢管的制造方法，即，由连续铸造法制造横断面形状为圆形的钢坯，对该钢坯进行穿孔后进行延伸轧。但是，这里提出的方法在用于穿孔轧制的钢坯加热条件和以作为倾斜轧辊穿孔轧机的穿轧机进行穿孔轧制的条件中没有进行充分的技术改进。因此，穿孔时易在穿孔材中产生裂纹。

从工序连续化的观点出发，“铁与钢，第71年(1985年)第8号，965～971页”中公开了一种将作为连续延伸轧机的芯棒式无缝管轧机与作为精轧机的脱管定径机直接连接的制造设备。但是，这种设备不过是为了确保淬火温度而将连续延伸轧机与精轧机直接连接。因此，由于在精轧后的高温状态淬火，所以晶粒产生粗大化，存在作为产品的钢管的韧性下降的问题。

对于用于使精轧后的钢管具有产品所要求的预定性能的热处理工序，也有多种提案。无缝钢管要求具有高可靠性和高性能。因此，如图1所示，通常，由决定产品质量的淬火和回火处理组成的热处理以能够进行严格管理的离线方式进行。因此，设置与制管线路分开的淬火装置和回火炉。包括这样的离线处理的制造方法对制造设备的简化以及能量节省是一个大的障碍。

为此，近年来在无缝钢管的制造中，尝试着采用利用精轧后的被加工材所保有的热量进行在线淬火的即所谓直接淬火的方法。采用直接淬火法，就不需要离线的淬火装置，并且由于可简化制造工序，所以还可以大幅度地降低成本。

例如，在日本专利公报特开昭56-166324号、特开昭58-120720号、特开昭58-224116号、特开昭59-020423号、特开昭60-033312号、特开昭60-075523号、特开昭62-151523号中，公开了一种在无缝钢管制造工序中于精轧后立即对钢管进行强制冷却的直接淬火法。然而，实际上，由这一种直接淬火法制造的产品得不到与由现有离线淬火获得的产品等同的质量。也就是说，与由现有方法制造的产品相比，存在由于晶粒粗大从而韧性和耐腐蚀性不好的问题。

为了细化钢的晶粒度，提出了在线对被加工材进行加工热处理的技术。例如，特开昭56-003626号公报公开的在粗轧(延伸轧制)与精轧中间组合进冷却和再加热的工序的方法，特开昭58-091123号公报、特开昭58-104120号公报、特开昭63-011621号公报以及特开平04-358023号公报公开的在精轧后进行组合冷却和再加热的处理的方法，特开昭58-117832号公报公开的在轧制途中(延伸轧制与精轧之间)以及轧制后(精轧)两次进行冷却和再加热的方法。上述这些处理方法都是在在线状态组合冷却和再加热，其特征是从奥氏体到铁素体的相变和铁素体到奥氏体的逆向相变共反复进行2次以上。