一种用于制造无缝精密钢管的工序，所述无缝精密钢管用于液压缸并在低温下具有增强的各向同性刚度，所述工序包括以下步骤：-(i)提供成分包括重量0.06％-0.15％的碳、重量0.30％-2.5％的Mn以及重量0.10％-0.60％的Si的钢，(ii)在高于Ac3的温度下热轧所述钢以获得无缝钢管，(iii)在Ac1到Ac3之间范围内的温度下加热所述无缝钢管，(iv)对所述受热的无缝钢管进行淬火，以在所采用的钢中形成双或多相微结构，包括铁素体和马氏体以及可选择的贝氏体和/或残留奥氏体，(v)对得到淬火的无缝钢管进行冷拉以提供具有所需尺寸的无缝精密钢管，(vi)使所获得的无缝精密钢管承受应力消除处理以提高各向同性刚度，以及可选择地，(vii)对所获得的具有增强刚度的无缝精密钢管进行矫直。
1.一种用于制造无缝精密钢管的工序，所述无缝精密钢管用于液压缸并在低温下具有增强的各向同性刚度，所述工序包括以下步骤：-(i)提供成分包括重量0.06％-0.15％的碳、重量0.30％-2.5％的Mn以及重量
-(ii)在高于Ac3的温度下热轧所述钢以获得无缝钢管，-(iii)在Ac1到Ac3之间范围内的温度下加热所述无缝钢管，-(iv)对所述受热的无缝钢管进行淬火，以在所采用的钢中形成双或多相微结构，包括铁素体和马氏体，-(v)对得到淬火的无缝钢管进行冷拉以提供具有所需尺寸的无缝精密钢管，以及-(vi)使所获得的无缝精密钢管承受应力消除处理以提高其各向同性刚度。
2.如权利要求1所述的工序，其特征在于，在所采用的钢中形成的双或多相微结构包括铁素体和马氏体以及贝氏体和/或残留奥氏体。
3.如权利要求1所述的工序，其特征在于，所述工艺进一步包括下述步骤：-(vii)对所获得的具有增强刚度的无缝精密钢管进行矫直。
4.如权利要求1所述的工序，其特征在于，所述钢的成分包括重量0.40％-2.10％的Mn。
5.如权利要求1所述的工序，其特征在于，所述钢的成分包括重量0.60％-1.80％的Mn。
6.如权利要求1所述的工序，其特征在于，所述钢的成分包括以下元素中的一种或多种：Cr、Ni、Mo、V、Nb、N、Al。
7.如权利要求6所述的工序，其特征在于，所述钢的成分在重量上包括以下元素：0-0.60％的Cr、0-0.60％的Ni、0-0.50％的Mo、0-0.12％的V、0-0.040％的Nb、
0.0040％-0.02％的N、0.0-0.040％的Al、其余是铁和不可避免的杂质。
8.如权利要求7所述的工序，其特征在于，所述钢的成分在重量上还包括以下元素：最大250ppm的P，最大100ppm的S、最大30ppm的Ca。
9.如权利要求7所述的工序，其特征在于，所述钢的成分在重量上还包括以下元素：最大250ppm的P，最大50ppm的S、最大30ppm的Ca。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，工序步骤(ii)跟随有在热轧之后的正火步骤(iia)或者被设计成正火轧制(ii)’在之后的步骤(iii)之前进行过程中间的晶粒细化和结构均化。
11.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，通过以下操作来执行步骤(iii)-(iv)，即随着轧制对钢进行空气冷却直至其达到Ac1到Ac3之间范围内的温度，随后对其淬火以形成包括铁素体和马氏体的双或多相微结构。
12.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，通过以下操作来执行步骤(iii)-(iv)，即随着轧制对钢进行空气冷却直至其达到Ac1到Ac3之间范围内的温度，随后对其淬火以形成包括铁素体和马氏体以及贝氏体和/或残留奥氏体的双或多相微结构。
13.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，通过以下操作来执行步骤(iii)-(iv)，即在Ac1到Ac3之间范围内的温度下对钢进行退火并随后对其淬火，以形成包括铁素体和马氏体/的多或双相微结构。
14.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，通过以下操作来执行步骤(iii)-(iv)，即在Ac1到Ac3之间范围内的温度下对钢进行退火并随后对其淬火，以形成包括铁素体和马氏体以及贝氏体和/或残留奥氏体的多或双相微结构。
15.如权利要求11所述的工序，其特征在于，在水中执行淬火操作。
16.如权利要求12所述的工序，其特征在于，在水中执行淬火操 作。
17.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，执行步骤(v)的冷拉以形成
18.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，执行步骤(v)的冷拉以形成
19.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，在0.72Ac1到0.95Ac1之间的温度下执行根据步骤(vi)的应力消除处理。
20.如权利要求1-9中的任一项所述的工序，其特征在于，在0.72Ac1到0.95Ac1之间的温度下在受控大气炉内执行根据步骤(vi)的应力消除处理。
21.如权利要求19所述的工序，其特征在于，在0.85Ac1到0.92Ac1之间的温度下执行步骤(vi)。
22.如权利要求19所述的工序，其特征在于，在0.87Ac1到0.91Ac1之间的温度下执行步骤(vi)。
23.一种通过根据在前权利要求中的一项或多项所述的工序获得的精密无缝钢管，其具有包括铁素体和马氏体的双或多相微结构，并具有至少520MPa的屈服强度以及-40℃下至少27J的横向和纵向刚度，当ID达到100mm时具有等于或低于0.6％的ID变化，并且当ID大于100mm时具有ID小于0.45％的ID变化。
24.如权利要求23所述的精密无缝钢管，其中，双或多相微结构包括铁素体和马氏体以及贝氏体和/或残留奥氏体。
25.如权利要求23所述的精密无缝钢管，其特征在于，当ID大于100mm时具有低于
26.如权利要求23所述的精密无缝钢管，其特征在于，具有至少620MPa的屈服强度。
27.如权利要求23所述的精密无缝钢管，其特征在于，具有至少650MPa的屈服强度。
28.如权利要求23，26或27所述的精密无缝钢管，其特征在于，具有-40℃下至少45J的纵向和横向刚度。
29.如权利要求28所述的精密无缝钢管，其特征在于，具有-40℃下至少60J的纵向和横向刚度。
30.如权利要求29所述的精密无缝钢管，其通过执行根据权利要求12所述的应力消除步骤而获得，具有-40℃下至少70J的纵向和横向刚度。
31.如权利要求30所述的精密无缝钢管，其特征在于，具有-40℃下至少100J的纵向和横向刚度。
32.如权利要求30所述的精密无缝钢管，其特征在于，具有-40℃下至少150J的纵向和横向刚度。
33.如权利要求30所述的精密无缝钢管，其特征在于，具有-40℃下至少200J的纵向和横向刚度。
34.一种用于制造液压缸所用筒管的工序，包括对权利要求23-33中的任一项所述的精密无缝钢管进行机械加工。
35.一种用于液压缸的筒管，其通过权利要求34所述的工序获得。
用于液压缸的在低温下具有增强各向同性刚度的无缝精密
钢管及其制造工序
技术领域
[0001] 本发明涉及用于液压缸的在低温下具有增强各向同性刚度的无缝精密钢管。本发明还涉及新的用于制造所述钢管的工序。
背景技术
[0002] 液压缸是将液压能转换为机械能的执行机构。其产生线性运动并传递取决于油压和活塞面积的力。其在油压系统中具有许多应用并被用于例如运土机械、起重机、压力机、
工业机械等。
[0003] 所述装置包括圆柱形壳体(还被称为筒或筒管)、具有活塞的杆，两端由盖密闭。对于术语“用于液压缸的管”来说，我们的意思是用于制成所有类型的液压缸所共用的外部
圆柱形壳体的管，例如参见图1。
[0004] 该产品的技术要求可以假定如下。
[0005] -为了确保力的准确传递并避免液压介质的损失，筒管必须具有良好的刚度以及有限的内径几何误差。如果不能直接或几乎不能通过筒管所采用的无缝管冶金生产工序获
得这些高精密特征，则在这种情况下下游机械加工操作必须包括高度烧蚀表面处理(例如
切削加滚子抛光或珩磨或镗孔加珩磨)。重要的是，之前的机械加工步骤明显增加了生产
成本，因为高度烧蚀表面处理在进行时必须在之后进行(逐步的)表面精炼，以使新形成的
表面均衡。一般来说，大多经济的方案是切削和抛光的步骤，这就要求精确和反复的尺寸
误差。如果这些条件不满足，则必须采用更昂贵的方案，例如镗孔加珩磨或镗孔加切削和抛
光。
[0006] 由此可见最终的机械加工成本随着几何误差的增长以超比例方式增加。
[0007] -筒管在其寿命过程中以及除此之外的许多应用中(例如其应用在运土机械、起重器和其它设备中)承受疲劳循环，必须能够在低温的外部条件下操作。因此对刚度(至
少低至-20℃，优选低至-40℃)的基本要求是具有“先漏后破”性能，从而以这种方式避免
通常涉及危险状态的脆性破裂。实际上，对于许多应用(例如压力设备)来说，规程已经在
爆裂试验中要求了可延展特性，或在最小操作温度下具有27J的纵向和横向刚度。
[0008] 缸筒的制造工序采用冷加工管代替热加工管，使得在经济上更有利，这是因为可能获得：
[0009] -接近最终尺寸的尺寸，具有更小的误差，因而使下游机械加工工序(如果有)相当廉价，因为仅需要量非常有限的尺寸修正。
[0010] -更高的抗拉性能。
[0011] -更好的表面质量。
[0012] 因此，标准循环是：
[0013] -热轧-浸蚀-冷拉-消除应力-矫直-表面机械加工-切削-部件组装。
[0014] 在标准循环中，冷拉和消除应力是将屈服强度提高到通常所需量级(至少为520MPa，优选为620MPa)所必须的，但它们降低了材料刚度，更重要的是它们在管的纵向和
横向之间引起了较大的各向异性，尤其是对横向刚度的损害。因此，利用标准循环不可能确
保例如应用在特定气候条件(例如在北欧所遇到的)下所需的低温特性。实际上，在这些
情形下，即使在室温下横向刚度也不足以避免脆性断裂。
[0015] 目前可利用的用于提高低温下的刚度的备选循环是：
[0016] (1)热轧-冷拉-正火-矫直-表面机械加工-切削-部件组装。
[0017] 然而这一方案降低了抗拉性能(屈服强度)，因此需要有更大的壁厚在相同压力下起作用，从而提高了重量并由此提高了与相应设备操作相关的能量消耗。
[0018] (2)热轧-淬火和回火-矫直-表面机械加工-切削-部件组 装。
[0019] (3)热轧-浸蚀-冷拉-淬火和回火-矫直-表面机械加工-切削-部件组装。
[0020] 在(2)，(3)的情形下，表面质量和误差无法达到无缝精密管市场销售所需的标准并由此需要进行特殊的成本极高的烧蚀下游机械加工操作。情形(2)需要通过镗孔操作，
之后进行切片和抛光或珩磨来去除预防性和相容材料。在情形(3)中，由马氏体转变引起
的几何变化和变形提高了直径的椭圆度和可变性，从而影响了生产精密钢管的可重复性和
优势。Q&T的处理还提高了生产成本。
[0021] 这意味着迄今为止必须(i)采用高壁厚或(ii)花费高成本来提高液压缸的低温特性。
[0022] 试图获得不具有循环(1)-(3)的缺陷的生产工序，过去一直采用备选循环。
[0023] (4)热轧-正火(或在线正火)-冷拉-应力消除-矫直-表面机械加工-切削-部件组装。
[0024] 尽管从生产成本的角度来说循环(4)是有利的，但其仅在室温下才能确保良好的纵向刚度以及在0℃下确保足够的纵向刚度。在零度以下的温度，工序的可变性变得极高并
难以获得恒定值。除此之外横向刚度常常不符合要求。
[0025] 这意味着循环(4)在暖气候条件之外不能提高液压缸的安全。
[0026] 因此，本领域迫切需要提供用于液压缸的低温下具有增强各向同性刚度的新型无缝精密钢管。期望的是，在-40℃的作业温度下-其反映行星特殊区域通常状态-最小各
向同性(也就是纵向和横向)刚度应该高于27J的规定临界值。除此之外，本领域迫切需
要提供获得上述新型管的新的工序，所述新的工序比如上所述的已知循环(1)-(4)成本更
低。
[0027] 这种新的工序应该能够并且可以采用常规低碳钢，其具有最小含量的Mn和Si，但无需具有一种或多种其它元素(例如Cr、Ni、Mo、V、Nb、N、Al、Ca)的微合金。
发明内容
[0028] 申请人现在已经惊喜地发现可以通过一种用于制造无缝精密钢管的新工序解决以上确定的问题和下文出现的其它问题，所述无缝精密钢管用于液压缸并具有低温下增强
的各向同性刚度，所述新工序包括以下步骤：
[0029] -(i)提供成分包括重量0.06％-0.15％的碳、重量0.30％-2.5％的Mn以及重量0.10％-0.60％的Si的钢，
[0030] -(ii)在高于Ac3的温度下热轧所述钢以获得无缝钢管，
[0031] -(iii)在Ac1到Ac3之间范围内的温度下加热所述无缝钢管，
[0032] -(iv)对所述受热的无缝钢管进行淬火，以在所采用的钢中形成双或多相微结构，包括铁素体和马氏体以及可选择的贝氏体和/或残留奥氏体，
[0033] -(v)对得到淬火的无缝钢管进行冷拉以提供具有所需尺寸的无缝精密钢管，
[0034] -(vi)使所获得的无缝精密钢管承受应力消除处理以提高各向同性刚度，以及可选择地
[0035] -(vii)对所获得的具有增强刚度的无缝精密钢管进行矫直。
[0036] 根据具体实施方式，工序步骤(ii)可以跟随有在热轧之后的正火步骤(iia)或者可以被设计成正火轧制(ii)’在之后的步骤(iii)之前进行过程中间的晶粒细化和结构均
化。
[0037] 申请人还已经发现筒管上述工序获得的精密无缝钢管具有至少520MPa的屈服强度以及-40℃下至少27J的纵向和横向刚度，优选甚至-20℃下至少90J的纵向和横向刚度
以及-40℃下至少45J的纵向和横向刚度。
[0038] 因此，具有增强的各向同性刚度的新型精密钢管使新的液压缸可以在非常低的温度下得到采用。
[0039] 附图说明
[0040] 以下图1-3附加于本申请，仅仅用于表示本发明的一些方面，但绝不是限定本发明。
[0041] 图1是本发明构想的液压缸的实例的图示。
[0042] 图2是在利用在此所述的工序以工业规模进行生产之后根据本发明可以获得的典型无缝精密管的CVN过渡曲线的实例的示意图。
[0043] 图3是表示与通过传统(4)也就是包括正火处理的步骤获得的无缝管(图左半部分)相对比，在根据本发明的作业循环的某些步骤之后获得的根据在此-20℃下的实例的
复合无缝管的纵向和横向刚度[J]值(图右半部分)的示意图。
[0044] 具体地，在图左半部分，记录了在根据循环(4)获得的管的冷拉步骤之前测定的-20℃下的第一点、纵向和横向刚度。第二点表示在冷拉和应力消除步骤之后测定的同一
管在-20℃下的纵向刚度。第三点表示在冷拉和应力消除步骤之后测定的同一管在-20℃
下的横向刚度。
[0045] 具体地，在图的右半部分，记录了在根据本发明获得的管的冷拉步骤之前测定的-20℃下的第一点、纵向和横向刚度。第二点表示在冷拉和应力消除步骤之后测定的同一
管在-20℃下的纵向刚度。第三点表示在冷拉和应力消除步骤之后测定的同一管在-20℃
下的横向刚度。
具体实施方式
[0046] 为了解决上述问题，本发明已经彻底研究了循环(1)-(4)并已经分析了每个生产步骤对由此制成的管所得到的特征(与所需特征相对)的影响。
[0047] 具体地，它们已经指出，尽管通过循环(4)的正火处理获得了满意的刚度，但所述刚度尤其是其各向同性在随后的冷拉步骤过程中几乎完全损失并且通过随后的应力消除
处理也不能完全重新恢复。根据传统处理，这种损失对于横向刚度尤其显著(参见图3，左
半部分)。
[0048] 然而，在改进的新工序中采用冷拉步骤被认为是极为合乎要求的，因为其不仅有利于获得屈服强度，而且有利于由此获得的管的尺寸精度。另一方面，尽管例如从
US6,846,371中已知通常所称的临界加热(与正火相对)-由于形成的通常所称的双或多相
微结构-对于管的多种特征是有利的，包括其屈服强度、其刚度、甚至是刚度的各向同性，
但要小心地避免所得到的管的任何下游冷加工处理。
[0049] 这是因为基本上已知并且US6,846,371本身强调了管在非再结晶温度范围下的加工-出于在所述加工工序中承受的拉伸-在材料中形成了固有的各向异性，从而提高了
变形方向上的所需特征，但不可避免地降低了横断加工方向的所需特征。
[0050] 另一方面，没有冷加工无法获得精密管，因而根据US6,846,371获得的管-尽管对于指定用途是合乎要求(OTCG)-其与利用以上加工循环(2)获得的管一样，在装配用于精
密应用之前基本上需要高度烧蚀的下游机械加工操作，这是本发明所关注的。
[0051] 然而，本发明现在已经发现的是，与加工循环(4)的情形不同，当在用于获得精密管的工序内具有随后淬火的邻接热处理之后是冷拉步骤时，仍然意想不到地通过随后的应
力消除处理获得冷加工管高度各向同性的刚度。具体地，可以在应力消除过程中获得明显
增加的横向(以及还有纵向)刚度。参加图3，右半部分。
[0052] 因而看起来除了首次提供无需高度烧蚀下游机械加工操作并适用于在非常低的温度(低于至今可以得到的温度)下采用(如果需要)的液压缸的精密无缝钢管之外，新
的工序还节省了能量，因为在与传统正火步骤相对的临界加热工序中应用了更低的温度。
[0053] 例如从图2中可以看到，利用这种新的工序，可以获得良好的各向同性(纵向和横向)刚度，例如在-20℃下至少为90J以及在-40℃下至少为45J。
[0054] 现在更详细地描述本发明。
[0055] 为了生产根据本发明的无缝精密钢管，可以采用碳含量在碳重量处于0.06％-0.15％范围的钢。本发明并不局限于具体的钢成分，但通常钢包括重量
0.06-0.15％的碳、重量0.30-2.5％的Mn，重量0.10-0.60％的Si。优选地，通常的钢包括
重量0.40-2.10％的Mn，更优选是重量0.60-1.80％的Mn。可选择地，上述钢还包括一种或
多种以下元素：Cr、Ni、Mo、V、Nb、N和Al。所采用的合金元素应该得到适当配平以通过低成
本获得所需的可淬性和强度。本领域技术人员不仅能够实施所述配平，但他们还将认识到
还可以通过采用不同合金元素混合来获得所需的可淬性，如这里所描述的。当然在需要的
地方还可以依靠与在此所述不同含量的合金元素，仍然获得所需的可淬性。
[0056] 因而，在本发明采用的优选钢成分按重量包括0.06-0.15％的C、0.60-1.80％的Mn、0.10-0.60％的Si以及可选择的0.0-0.60％的Cr、0.0-0.60％的Ni、0-0.50％的Mo、
0-0.12％V、0-0.040Nb、0.0040-0.02％N、0.0-0.040％Al，其余是铁和不可避免的杂质。优
选地，在上述钢中，以下其它元素的含量应该限制如下：P最大250ppm、S最大100ppm、优选
最大50ppm、Ca最大30ppm。
[0057] 利用由本申请的发明人提出的新循环并采用在此公开的化学特性，可以通过低碳钢获得良好的机械性能。注意到与在之前已知的标准循环中通常采用的钢相比限制于更低
的碳含量形成了更好的可焊性。
[0058] Mn和Si是在碳和低合金钢中一直存有的元素，它们的作用是通过铁素体基体的固溶体强度获得足够的强度，尤其是Mn明显提高了可淬性。然而，考虑到成本，比在此公开
的更高的Mn值是不必的，因为太高的Mn含量在凝固工序中会在条中产生分凝。
[0059] Cr、Mo、V可以增加到在此规定的含量以在应力消除之后提高可淬性和强度，这是出于在热处理工序中进行辅助淬火的原因；Nb处于规定含量可以在制造工序中控制晶粒
细化，从而有助于提高刚度和屈服。氮含量可以被控制到在此提出的值以使Al具有晶粒
细化，Al处于在此规定的含量还可以作为脱氧剂。在本发明采用的钢中，S优选应该被限
制到0.010％(100ppm)的值以避免对横向刚度不利的MnS的形成，优选限制到0.050％
(50ppm)。P被认为是杂质并应该被限制到0.025％(250ppm)。Ca可以增加到最大30ppm
的含量以改变由可选脱氧工序最终产生的氧化铝夹杂物。
[0060] 根据本发明，在高于Ac3的温度下根据步骤(ii)的钢的热轧执行如下：将坯段加热到超过Ac3的温度、穿孔、轧制以及可选择地利用拉力减径机或定径机完成最后的加工。
因而，通过执行步骤(ii)，获得热成形无缝钢管。
[0061] 根据特定实施方式，加工步骤(ii)可以跟随有在热轧之后的正火步骤(iia)或者可以被设计成正火轧制以在之后的步骤(iii)之前进行过程中间的晶粒细化和结构均化。
然而必须指出常规热轧作为每个步骤(ii)完全足以实现在此描述的本发明的优势。
[0062] 根据本发明，可以(a)通过随着轧制冷却所述管直至其达到Ac1到Ac3之间范围内的温度，并随后将其淬火到室温，或(b)通过将所述钢退火达到Ac1到Ac3之间范围内的
温度并随后将其淬火到室温来执行将上述热成形无缝钢管加热到Ac1到Ac3之间范围内
的温度以及根据步骤(iii)和(iv)对其进行随后的淬火操作。应该尽可能快地(优选利
用水)实施淬火，根据所采用的合金的化学性质采用准确的最小冷却速度。本领域技术人
员将能够确定适当的冷却速度以在所采用的钢中形成所需的双或多相微结构。通过铁素体
基体构成所述微结构，在所述铁素体基体中散布马氏体以及可选的贝氏体和/或残留奥氏
体。
[0063] 因此，通过步骤(iii)和(iv)，获得得到淬火的无缝钢管。
[0064] 根据本发明，优选根据步骤(v)对得到淬火的无缝钢管执行冷拉以提供所需尺寸的无缝精密钢管，从而具有8％到30％之间，优选10％到25％之间的截面减小。在前的值
是达到所需抗拉特性和表面误差所优选的。因而，通过步骤(v)获得无缝精密钢管。
[0065] 根据本发明，使所获得的无缝精密钢管承受根据步骤(vi)的应力消除处理以提高其各向同性刚度，从而将管加热到优选在至少0.72Ac1到0.95Ac1之间的温度并在可
控大气炉或在空气中将它们冷却到室温。发明人还已经发现，通过在包含在0.85Ac1与
0.92Ac1之间，优选在0.87Ac1与0.91Ac1之间的范围内执行应力消除处理，可以获得低温
下尤其高的横向刚度(以及除此之外的突出的刚度各向同性)，仍然保持比常规所需量级
更高的屈服应力。
[0066] 根据本发明，可以根据步骤(vii)通过使管穿过一系列辊子而对所获得的具有增强刚度的无缝精密钢管进行可选择的矫直，所述辊子弯曲和挤压(碾压)管。利用这一操
作，如果完全必要，可以获得1mm/1000mm的平直度，这样即有利于后续的表面精制，也有利
于后续利用管作为缸体本身。
[0067] 本发明的重要特征在于通过本发明的工序获得的管具有非常接近作用液压缸所需的精确尺寸误差。通常，对于达到100mm的ID值，可以获得等于或低于0.60％的变化，而
对于更高的ID值可以获得小于0.45％，优选小于0.30％的变化。
[0068] 这不仅意味着所述管适合随后的机械加工，但更重要的是所述机械加工不是产生材料的高烧蚀，而仅仅是表面精制，因而极大地降低了通常与这一操作相关的材料和时间
损失。在机械加工之后，误差与作为液压缸的计划用途所需的误差相符，例如ISO H8。
[0069] 进一步通过以下实施例(但不局限于这些实施例)表示本发明。
[0070] 实施例
[0071] 实验工序
[0072] 根据本发明获得和处理下文给出的成分的钢。
[0073] 首先通过实验室测试完成细调以研究适当的加工条件。从轧制的无缝管中提取样本并使其在Ac1到Ac3之间范围内的温度下承受热处理。在马弗炉中以750℃-820℃
的温度执行所述处理(临界处理或退火)，之后以通过插入在中间厚度的热电偶测定的
60-70℃/s的冷却速度(CR)在搅拌水中执行淬火。
[0074] 在从横向和纵向上提取的样本上分别执行根据EN10002-1和10045-1的抗拉和摆锤式V形切口(CVN)测试。确定测试材料在-60℃-20℃温度范围内的转变曲线以及断口
形状转变温度(50％FATT)。
[0075] 随后根据实验室测试的结果设计工业试验。
[0076] 临界处理的设计
[0077] 在表1中示出了研究所选定的工业钢的化学成分。
[0078]C ％ Mn ％ Si ％ P ppm S ppm Ni ％ Cr ％ Mo ％ V ％ Nb ％ Cu ％ Al ％ Ca ppm N ppm
0.09 1.14 0.27 130 20 0.41 0.13 0.14 0.07 0.02 4 0.17 0.02 8 17 48 [0079] 表1研究的钢的化学成分
[0080] 可以利用的材料是以下尺寸的管：OD＝219mm和WT＝17mm。
[0081] 通过Andrews经验关系式(参见K.W.Andrews：JISI 193卷，1965年7月，721页)计算所考虑的钢的临界温度如下：AC1＝714-715℃，AC3＝831-833℃和MS＝456-458℃。
[0082] 表2示出了正火和临界处理之后获得的结果：
[0083] 表2试验IQ样本的抗拉性能和刚度值
[0084]
[0085] *连续屈服(Rp0.2)；**三个值的平均(样本尺寸：10×10×55mm3)
[0086] 从以上表中，由此看到在执行根据本发明的步骤(iv)之后，所 获得的管的纵向和横向刚度非常不足。
[0087] 工业试验
[0088] 在如上所述的钢上执行的工业试验包括以下步骤：热轧、临界热处理接着淬火(IQ)、冷拉(CD)、应力消除(SR)、矫直(S)。
[0089] 在一些情况下在IQ之前执行正火(步骤(iia))。
[0090] 具有中间正火
[0091] 对于工业试验，为空心临界处理设定780℃(”循环A”)和810℃(”循环B”)的温度，分别再现在实验室之前测试的以上状态中的两种。除此之外，结合循环B中的冷拉
研究两种不同截面减小的影响。所采用的截面分别减少12.5％和17.5％，最后的尺寸为
160×13.0mm和160×12.1mm，参见下表：
[0092] 循环A：IQ780℃-17.5％-SR580℃
[0093] 循环B：IQ810℃-17.5％-SR580℃
[0094] 循环C：IQ810℃-12.5％-SR580℃
[0095] IQ管的机械性能证实了在实验室中获得的结果：低Y/T比值和高加工淬火系数值(n＝0.19-0.21)。获得高n值是重要的，这是因为其是在冷拉之后获得高强度值所必须的。
在CD之后，最终的抗拉强度(UTS)大于950MPa并且刚度显著减小(在-20℃下CVN能量
＜10J)。然而随后的SR允许使刚度(纵向和横向)恢复到即使在低温(-20℃)下也等于
或大于150J的量级。即使在更低温度(-40℃)下，刚度(纵向和横向)仍然大于70J。
[0096] 在Nassehuer炉中执行所述工业应力消除处理，所述炉的加热区域14.150m长。温度设定在580℃，管速度为15m/h。具体结果如下：
[0097]
[0098] 基于循环A的材料还在实验室中在不同温度(560℃、610℃、650℃)下的受控状态中得到处理以研究SR处理的影响。已经获得以下结果：
[0099]
[0100] 不具有中间正火步骤
[0101] 空心177.8×14.5mm，具有以下化学分析：
[0102]C ％ Mn ％ Si ％ P ppm S ppm Ni ％ Cr ％ Mo ％ V ％ Nb ％ Cu ％ Al ％ Ca ppm N ppm
0.09 1.10 0.30 120 10 0.40 0.12 0.14 0.06 0.02 2 0.17 0.03 0 20 48 [0103] 已经在热轧之后在770℃下得到处理并利用水进行淬火。
[0104] 通过Andrews经验关系式(参见K.W.Andrews：JISI 193卷，1965年7月，721页)计算的该材料的临界温度与在前的临界温度类似，具体如下：AC1＝714-715℃，AC3＝
831-833℃和MS＝456-458℃。
[0105] 管被冷拉到165×12.75的尺寸，截面减小18％。
[0106] 批次在560℃下得到处理，给出以下结果：
[0107]
[0108] 在这种情况下，获得非常高的抗拉性能(Rs：865MPa)，-40℃下的横向刚度仍然高于45J。
[0109] 第二批次在640℃下得到处理，给出：
[0110]
[0111] 在这种情况下，抗拉性能降低，但仍然基本上可以接受，而获得了突出的横向刚度值。
[0112] 因而看到在所有情况下证实了新的工序能够在低温下获得高于620MPa，优选高于650MPa的屈服强度，以及良好的各向同性刚度。
[0113] 结论
[0114] 工业试验已经证实，由本发明提供的新工序可以被用于制造无缝精密钢管，其在CD和SR之后具有高强度量级(YS＞620MPa)，在降到-40℃时在横向和纵向上也保持良好
的刚度，由此尽管存在中间CD步骤也在低温下具有突出的各向同性刚度。在此获得的结果
明显比在前已知的工序获得的结果更好。具体地，可以看到，利用本发明，在-20℃下，可以
获得至少90J，优选至少140J，更优选至少150J的纵向和横向刚度(CVN能量)；在-40℃下，
可以获得至少45J，优选至少60J，更优选至少70J的纵向和横向刚度(CVN能量)。在-40℃
下横向刚度的峰值达到至少200kJ并且可以获得良好的各向同性。利用应力消除温度的适
当细调可以调节抗拉性能和刚度。
[0115] 参考文献
[0116] D.O.T.§178.65Spec.39不可重新使用(不可再填装)的缸。
[0117] 压力设备规程97/23/EC
[0118] EN 10216-1/2/3/4，“压力下使用的无缝钢管”，欧洲标准。
