PL246193B1

PL246193B1 - Device for manufacturing heat-treated longitudinally welded pipes made of multi-phase steel

Info

Publication number: PL246193B1
Application number: PL443853A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Zaława; Andrzej Adamiec
Original assignee: Zalawa Dariusz Dar Stal
Priority date: 2023-02-20
Filing date: 2023-02-20
Publication date: 2024-12-16
Also published as: PL443853A1

Abstract

Urządzenie do wytwarzania rur zgrzewanych ze szwem wzdłużnym obrobionych cieplnie ze stali wielofazowych posiadające rozwijak (1), układ łączenia końców kręgów taśm (2), akumulator (3), układ formowania taśmy w postać rury szczelinowej (4), generator zgrzewający prądów wysokiej częstotliwości (5), układ skrawania wypływki zewnętrznej (6), podzespół do obróbki cieplnej wyposażony w grzewczy generator indukcyjny (7), zespół kilku indukcyjnych generatorów wygrzewających (8) oraz systemy chłodzące w postaci dysz (9) i wanny (10) oraz klatki kalibrujące (11), piłę latającą (12) i układy odbioru rur (13).A device for manufacturing heat-treated longitudinally welded pipes made of multi-phase steel, comprising a decoiler (1), a system for joining the ends of strip coils (2), an accumulator (3), a system for forming the strip into a slotted tube (4), a high-frequency welding generator (5), an external flash cutting system (6), a heat treatment subassembly equipped with an induction heating generator (7), a set of several induction annealing generators (8) and cooling systems in the form of nozzles (9) and tanks (10) and calibration cages (11), a flying saw (12) and pipe collection systems (13).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania rur spawanych ze szwem wzdłużnym obrobionych cieplnie ze stali wielofazowych.The subject of the invention is a device for manufacturing heat-treated longitudinally welded pipes from multi-phase steel.

Proces wytwarzania rur stalowych ze szwem wzdłużnym realizowany jest zwykle na liniach produkcyjnych posiadających szereg, współpracujących ze sobą podzespołów. Rury produkowane są z kręgów taśm o szerokościach wynikających z żądanego do uzyskania wymiaru rury o kształcie okrągłym lub profilowym. Pierwszym podzespołem linii produkcyjnej jest rozwijarka kręgów taśm wsadowych dzięki której, materiał odwijany jest z kręgu i podawany do spawarki łączenia końców kolejnych kręgów taśm. Urządzenie spawające łączy koniec poprzedniego kręgu z początkiem kolejnego kręgu materiału, dzięki czemu uzyskuje się pasmo taśmy w zasadzie „bez końca”. Zastosowanie kolejnego urządzenia, jakim jest akumulator taśm, pozwala na tworzenie i magazynowanie zapasu taśmy w formie zwojów, umożliwiającego zapewnienie ciągłości i nieprzerywalności procesu wytwarzania rur i pracy agregatu zgrzewającego. Taśma z akumulatora kierowana jest przez zestaw rolek prowadzących do układu walców formujących, w którym podlega zwinięciu w rurę szczelinową. Tak uformowana rura szczelinowa przekazywana jest do zespołu zgrzewającego, którego zadaniem jest nagrzanie krawędzi taśmy do temperatury zgrzewania oraz ich dociśnięcie do siebie, aby nastąpiło ich trwałe zgrzanie. Podstawowym urządzeniem układu zgrzewania jest generator wysokiej częstotliwości, którego elementem jest induktor w kształcie cewki - spirali opasującej rurę szczelinową. W zwiniętej z taśmy rurze indukuje się prąd, a wysoka częstotliwość powoduje, że prąd koncentruje się na krawędziach tworzących szczelinę rury. Skoncentrowany w ten sposób prąd elektryczny nagrzewa krawędzie szczeliny do temperatury zgrzewania, co przy równoczesnym dociśnięciu krawędzi taśmy do siebie przy pomocy rolek umożliwia powstanie trwałej zgrzeiny. Podczas zgrzewania, w miejscu styku krawędzi taśmy i tworzenia się trwałego połączenia, nadmiar materiału wyciskany jest na zewnątrz tworząc wypływkę, która usuwana jest zazwyczaj za pomocą suportu z płytkami skrawającymi. Zgrzana rura jest następnie intensywnie chłodzona w wannie do temperatury otoczenia. Ostatnim etapem kształtowania rury jest proces jej kalibrowania poprzez walcowanie w układzie klatek, zwykle dwuwalcowych, na przemian o osiach poziomych i pionowych oraz w układach czterowalcowych, celem uzyskania kołowego lub profilowego (kwadrat, prostokąt, itp.) kształtu wyrobu. Zadaniem tego układu jest także wyprostowanie rury. Po układzie walców kalibrujących i prostujących, rura cięta jest piłą latającą na odcinki o wymaganej długości.The process of manufacturing steel pipes with a longitudinal seam is usually carried out on production lines with a number of cooperating components. Pipes are manufactured from coils of tapes with widths resulting from the required dimensions of a round or profile pipe. The first component of the production line is a coil unwinder for feed tapes, thanks to which the material is unwound from the coil and fed to the welder for connecting the ends of subsequent coils of tapes. The welding device connects the end of the previous coil with the beginning of the next coil of material, thanks to which a strip of tape is obtained that is essentially "endless". The use of another device, a tape accumulator, allows for the creation and storage of a supply of tape in the form of coils, which allows for the continuity and uninterruptedness of the pipe manufacturing process and the operation of the welding unit. The tape from the accumulator is directed by a set of guide rollers to the system of forming rollers, where it is rolled into a slotted pipe. The slotted pipe thus formed is transferred to the welding unit, whose task is to heat the edges of the tape to the welding temperature and press them together so that they are permanently welded. The basic device of the welding system is a high-frequency generator, the element of which is an inductor in the shape of a coil - a spiral surrounding the slotted pipe. Current is induced in the pipe rolled up from the tape, and the high frequency causes the current to concentrate on the edges creating the pipe slot. The electric current concentrated in this way heats the edges of the slot to the welding temperature, which, when the edges of the tape are simultaneously pressed together using rollers, allows for the formation of a permanent weld. During welding, at the point of contact of the tape edges and the formation of a permanent connection, excess material is squeezed outwards, creating a flash, which is usually removed using a support with cutting plates. The welded pipe is then intensively cooled in a tank to ambient temperature. The last stage of shaping the pipe is the process of its calibration by rolling in a system of stands, usually two-rollers, alternately with horizontal and vertical axes and in four-roller systems, in order to obtain a circular or profiled (square, rectangle, etc.) shape of the product. The task of this system is also to straighten the pipe. After the system of calibrating and straightening rollers, the pipe is cut with a flying saw into sections of the required length.

Taki proces technologiczny umożliwia uzyskiwanie rur o właściwościach mechanicznych zbliżonych do właściwości materiału blachy wsadowej. W przypadku wytwarzania rur z typowych niskowęglowych stali konstrukcyjnych, w procesie produkcyjnym następuje niewielkie zwiększenie własności mechanicznych i pogorszenie plastyczności materiału, wynikające z procesu formowania i przekroczenia granicy plastyczności materiału, co jednak zazwyczaj nie stanowi problemu w procesach dalszego przetwarzania czy użytkowania rur. Dla niektórych zastosowań rur, takich jak na przykład rury na przewody do przesyłania gazu lub ropy, stosuje się obróbkę cieplną zgrzewu - wyżarzanie normalizujące po procesie zgrzewania, a przed kalibrowaniem i cięciem rury na odcinki. Przy produkcji rur ze stali o wyższej zawartości węgla (stale średnio węglowe), ze stali narzędziowych, sprężynowych czy stali wielofazowych, a także rur przeznaczonych do dalszej przeróbki plastycznej, stosowana jest niezależna, dodatkowa obróbka cieplna rur poza linią wytwarzania rur zgrzewanych.Such a technological process allows obtaining pipes with mechanical properties similar to the properties of the input sheet material. In the case of manufacturing pipes from typical low-carbon structural steels, the production process slightly increases the mechanical properties and deteriorates the plasticity of the material, resulting from the forming process and exceeding the plasticity limit of the material, which, however, usually does not pose a problem in the processes of further processing or use of the pipes. For some pipe applications, such as pipes for gas or oil transmission lines, heat treatment of the weld is used - normalizing annealing after the welding process and before calibrating and cutting the pipe into sections. In the production of pipes from steel with a higher carbon content (medium carbon steels), from tool steels, spring steels or multi-phase steels, as well as pipes intended for further plastic processing, an independent, additional heat treatment of the pipes is used outside the welded pipe production line.

Istnieje kilka metod wytwarzania rur ze szwem wzdłużnym różniących się rozwiązaniami konstrukcyjnymi a także stosowanymi źródłami ciepła spawania. Wyróżnia się między innymi spawanie laserowe, spawanie łukowe czy spawanie prądami wysokiej częstotliwości. Aktualnie najbardziej rozpowszechnioną jest technologia wytwarzania rur zgrzewanych wzdłużnie jest zgrzewanie prądami wysokiej częstotliwości, głównie z uwagi na możliwe do stosowania duże szybkości procesu oraz uzyskiwaną dobrą jakość połączenia. Linia technologiczna produkcji rur powinna posiadać podzespoły umożliwiające formowanie taśmy w postać rury szczelinowej, zamknięcie szczeliny poprzez docisk krawędzi taśmy do siebie, ich zgrzanie i uzyskanie profilu rurowego. W następnych operacjach usuwana jest wypływka zewnętrzna oraz niekiedy także wypływka wewnętrzna, które powstają w wyniku wypłynięcia - wypchania nadmiaru materiału w procesie zgrzewania, rurze nadawany jest końcowy, zgodny z oczekiwanymi tolerancjami kształt okrągły lub profilowy, rura cięta jest na odcinki, które są układane i pakowane w wiązki.There are several methods for manufacturing longitudinally welded pipes, differing in design solutions and welding heat sources used. Among others, laser welding, arc welding and high-frequency welding are distinguished. Currently, the most common technology for manufacturing longitudinally welded pipes is high-frequency welding, mainly due to the high process speeds that can be used and the good quality of the joint obtained. The technological line for manufacturing pipes should have components that allow the forming of the strip into a slotted pipe, closing the slot by pressing the edges of the strip together, welding them and obtaining a pipe profile. In the next operations, the external flash is removed and sometimes also the internal flash, which are created as a result of the flowing out - pushing out of excess material in the welding process, the pipe is given a final round or profile shape, in accordance with the expected tolerances, the pipe is cut into sections, which are laid and packed in bundles.

Urządzenia do wytwarzania rur stalowych ze szwem ze stali wielofazowych są podobne do urządzeń dla rur ze stali niskowęglowych z tym, że z uwagi na skład chemiczny materiału wielofazowego, podczas zgrzewania taśmy z tego typu stali, po nagrzaniu jej do temperatury ok. 1400°C, a następnie szybkim ochłodzeniu w układzie zgrzewania i usuwania wypływki zewnętrznej, w zgrzeinie rury tworzy się struktura martenzytyczna. W konsekwencji uzyskuje się rurę o różnych właściwościach wytrzymałościowych na jej przekroju, a mianowicie, właściwości materiału rury są zbliżone do właściwości materiału wsadowego z wyjątkiem zgrzewu, którego struktura jest twardą i kruchą strukturą martenzytyczną. Duża różnica właściwości mechanicznych na obwodzie rury powoduje występowanie trudności w dalszym przetwórstwie rur gotowych, w aspekcie jej podatności na zginanie czy formowanie. Dlatego uzyskane w procesie zgrzewania rury ze szwem ze stali wielofazowej, stosowane są w odcinkach prostych czy nieznacznie odkształconych lub rury poddawane są dodatkowej obróbce cieplnej. Obróbkę taką przeprowadza się zwykle w rolkowych piecach samotokowych lub piecach komorowych, czy też w urządzeniach łączących operacje na przykład tłoczenia z operacjami grzania i chłodzenia. Przykładami takich zabiegów technologicznych jest znany z europejskiego opisu patentowego EP 3408416 sposób obróbki cieplnej i urządzenie do obróbki cieplnej elementów konstrukcyjnych wykonanych ze stali wielofazowej dla przemysłu samochodowego, według którego proces obróbki prowadzi się w niezależnych urządzeniach do wyżarzania. Rozwiązanie pozwala na uzyskiwanie właściwej struktury, na przykład ferrytyczno bainitycznej, martenzytycznej czy ferrytyczno perlitycznej przy wykorzystaniu dwóch pieców wyposażonych w układy nagrzewania i regulowanego chłodzenia. Innym przykładem jest także urządzenie do obróbki cieplnej rur ze stali dwufazowych - wzór ochronny CN202830089U, według którego proces obróbki cieplnej rur odbywa się w niezależnym urządzeniu produkcyjnym zawierającym sekcję grzewczą, sekcję utrzymania w wysokiej temperaturze, sekcję hartowania, sekcję utrzymania w niskiej temperaturze i sekcję spustową. Znane jest również z opisu patentowego nr CN104772625A urządzenie do wytwarzania rur ze stali o wysokiej wytrzymałości, w tym stali wielofazowych metodą zgrzewania prądami wysokiej częstotliwości. Urządzenie przedstawia nowy sposób budowy układu rolek podzespołu zgrzewającego o wysokiej sztywności i wytrzymałości z możliwością precyzyjnego ustawiania i pozycjonowania rury. Urządzenie zawiera także nowy układ chłodzenia rur wykorzystujący kombinację chłodzenia powietrzem po spawaniu i chłodzenia wodą celem wydłużenia czasu chłodzenia.The devices for manufacturing welded steel pipes made of multi-phase steel are similar to those for low-carbon steel pipes, except that due to the chemical composition of the multi-phase material, during welding of a strip made of this type of steel, after heating it to a temperature of approx. 1400°C and then quickly cooling it in the welding and external flash removal system, a martensitic structure is formed in the pipe weld. As a result, a pipe with different strength properties is obtained on its cross-section, namely, the properties of the pipe material are similar to the properties of the input material, except for the weld, the structure of which is a hard and brittle martensitic structure. A large difference in mechanical properties on the pipe circumference causes difficulties in further processing of finished pipes, in terms of its susceptibility to bending or forming. Therefore, the welded welded pipes made of multi-phase steel obtained in the welding process are used in straight or slightly deformed sections or the pipes are subjected to additional heat treatment. Such treatment is usually carried out in roller table furnaces or chamber furnaces, or in devices combining operations such as stamping with heating and cooling operations. Examples of such technological procedures include the method of heat treatment and device for heat treatment of structural elements made of multi-phase steel for the automotive industry, known from the European patent description EP 3408416, according to which the treatment process is carried out in independent annealing devices. The solution allows obtaining the appropriate structure, for example ferritic-bainitic, martensitic or ferritic-pearlitic, using two furnaces equipped with heating and regulated cooling systems. Another example is also a device for heat treatment of pipes made of two-phase steel - protective model CN202830089U, according to which the heat treatment process of pipes takes place in an independent production device containing a heating section, a high-temperature maintenance section, a hardening section, a low-temperature maintenance section and a drain section. Also known from patent description no. CN104772625A is a device for manufacturing high-strength steel pipes, including multi-phase steels, by high-frequency welding. The device presents a new method of constructing a system of welding component rollers of high rigidity and strength with the possibility of precise setting and positioning of the pipe. The device also includes a new pipe cooling system using a combination of post-weld air cooling and water cooling to extend the cooling time.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do wytwarzania rur zgrzewanych ze szwem wzdłużnym ze stali wielofazowych obrobionych cieplnie. Materiałem wsadowym do produkcji rur są kręgi taśm, które zakładane są na rozwijak trzpieniowy. Za rozwijakiem trzpieniowym, znajduje się układ łączenia końców kolejnych kręgów blach oraz spiralny akumulator poziomy do magazynowania taśmy w formie zwojów na czas niezbędny do załadowania nowego kręgu i połączenia jego początku z końcem poprzedniego kręgu dla eliminacji zatrzymywania agregatu zgrzewającego. Za akumulatorem znajduje się rolkowy układ formowania taśmy wsadowej w postać rury szczelinowej. Uformowana rura szczelinowa przekazywana jest do układu walców dociskowych i poddana procesowi zgrzewania indukcyjnego. Podczas zgrzewania, w miejscu styku krawędzi taśmy i tworzenia się trwałego połączenia, nadmiar materiału wyciskany jest na zewnątrz tworząc wypływkę zewnętrzną, która usuwana jest zazwyczaj za pomocą płytek skrawających. Po usunięciu wypływki rurę poddaje się obróbce cieplnej przez dwa zespoły indukcyjnych generatorów grzewczych i systemy chłodzące umożliwiające uzyskiwanie różnych właściwości mechanicznych rur w zależności od gatunku stali. Pierwszy generator indukcyjny umożliwia podgrzanie rury do temperatury przemiany eutektoidalnej, to jest do temperatury ok. 930°C. Następnie układ dysz chłodzących ochładza rurę, a drugi układ kilku generatorów indukcyjnych wygrzewa rurę w zakresie temperatur wyżarzania izotermicznego 500°-650°C w czasie od 10 do 120 sekund, po czym rura jest chłodzona do temperatury otoczenia przez dysze natryskowe i w wannie. Tak otrzymana obrobiona cieplnie rura jest kalibrowana w rolkowych klatkach kalibrujących i prostujących, a na końcu cięta na odcinki, które formowane są w paczki i pakiety na stołach odbiorczych.The purpose of the invention is to develop a device for manufacturing welded pipes with a longitudinal seam made of heat-treated multi-phase steel. The input material for pipe production are coils of strips, which are placed on a mandrel decoiler. Behind the mandrel decoiler, there is a system for connecting the ends of subsequent coils of sheets and a spiral horizontal accumulator for storing the strip in the form of coils for the time necessary to load a new coil and connect its beginning with the end of the previous coil to eliminate stopping the welding unit. Behind the accumulator, there is a roller system for forming the input strip into a slotted pipe. The formed slotted pipe is transferred to a system of pressure rollers and subjected to the induction welding process. During welding, at the point of contact of the edges of the strip and the formation of a permanent connection, excess material is squeezed outwards, creating an external flash, which is usually removed using cutting plates. After the flash is removed, the pipe is subjected to heat treatment by two sets of induction heating generators and cooling systems that allow for obtaining different mechanical properties of the pipes depending on the steel grade. The first induction generator allows the pipe to be heated to the eutectoid transformation temperature, i.e. to a temperature of about 930°C. Then, a system of cooling nozzles cools the pipe, and the second system of several induction generators heats the pipe in the isothermal annealing temperature range of 500°-650°C for 10 to 120 seconds, after which the pipe is cooled to ambient temperature by spray nozzles and in a bath. The heat-treated pipe thus obtained is calibrated in roller calibrating and straightening stands, and finally cut into sections, which are formed into packages and bundles on receiving tables.

Istotą wynalazku jest zastosowanie po układzie zgrzewania urządzenia do wytwarzania rur spawanych ze szwem wzdłużnym ze stali wielofazowych, podzespołu do obróbki cieplnej rur zawierającego dwa indukcyjne układy generatorów nagrzewających umożliwiające uzyskiwanie różnych właściwości materiału w zależności od gatunku stali oraz układ chłodzenia. Pierwszy generator indukcyjny umożliwia podgrzanie rury do temperatury przemiany eutektoidalnej, a drugi zespół generatorów wygrzewających podgrzewa i wytrzymuje rurę w zakresie temperatur przemian fazowych. Dzięki możliwości zmiany położenia obu układów grzewczych względem siebie oraz możliwości wydłużania lub skracania czasu grzania w drugim układzie nagrzewająco-wygrzewającym, możliwa jest obróbka cieplna rury lub obróbka cieplna jedynie zgrzewu rury, według różnych charakterystyk przebiegów cykli obróbki. Umożliwia to uzyskiwanie po procesie obróbki cieplnej różnych struktur materiału rury, takich jak struktura martenzytu z niewielkimi udziałami struktur ferrytu (stale wielofazowe martenzytyczne), struktury ferrytyczne - bainityczne (stale dwufazowe DP), mieszaniny struktur ferrytycznej, bainitycznej i martenzytycznej (stale wielofazowe typu CP) i innych kombinacji składników strukturalnych stali, w różnych, wzajemnych proporcjach.The essence of the invention is the use after the welding system of the device for manufacturing welded pipes with a longitudinal seam from multi-phase steel, a component for heat treatment of pipes containing two induction heating generator systems enabling obtaining different material properties depending on the steel type and a cooling system. The first induction generator enables heating the pipe to the eutectoid transformation temperature, and the second set of heating generators heats and withstands the pipe in the range of phase transformation temperatures. Thanks to the possibility of changing the position of both heating systems relative to each other and the possibility of extending or shortening the heating time in the second heating and heating system, it is possible to heat treat the pipe or heat treat only the pipe weld, according to different characteristics of the processing cycles. This makes it possible to obtain various structures of the pipe material after the heat treatment process, such as a martensite structure with small shares of ferrite structures (multi-phase martensitic steels), ferritic-bainitic structures (two-phase DP steels), mixtures of ferritic, bainitic and martensitic structures (multi-phase CP steels) and other combinations of structural components of steel in different mutual proportions.

Urządzenie według wynalazku jest bliżej wyjaśnione na rysunkach fig. 1 oraz fig. 2, z których fig. 1 przedstawia widok urządzenia do wytwarzania rur ze szwem ze stali wielofazowych obrobionych cieplnie, a fig. 2 przedstawia widok podzespołu urządzenia do obróbki cieplnej. Zgodnie z rysunkiem fig. 1, pierwszym podzespołem urządzenia jest rozwijak trzpieniowy 1, na który zakładany jest krąg taśmy wsadowej o szerokości wynikającej z wymiaru rury. Z rozwijaka 1 taśma podawana jest do układu spawania 2, gdzie dokonywana jest operacja łączenia końców kolejnych kręgów blach. Następnie taśma przekazywana jest do akumulatora 3, a z akumulatora 3, do rolkowego układu formującego 4, w którym w klatkach walcowych taśma kształtowana jest w rurę szczelinową. Po dociśnięciu krawędzi taśmy do siebie, następuje ich nagrzanie i zgrzanie w układzie walców dociskowych i generatora prądów wysokiej częstotliwości 5 z induktorem spiralnym. Po układzie walców dociskowych i zgrzaniu uformowanej taśmy w rurę, usuwana jest wypływka zewnętrzna rury w nożowych suportach skrawających 6. Po wyjściu rury z układu skrawania wypływki zewnętrznej 6, rura nagrzewana jest indukcyjnie do temperatury przemiany eutektoidalnej przez generator 7 wyposażonym w spiralny induktor do obróbki cieplnej rury na całym jej przekroju lub wyposażonym w płaski induktor do obróbki cieplnej jedynie zgrzewu rury. Następnie rura ochładzana przez układ dysz chłodniczych 9, a następnie kolejny raz nagrzewana indukcyjnie i wygrzewana izotermicznie przez zespół generatorów indukcyjnych 8 w zakresie temperatur 500°-650°C. Generatory 8 z induktorami spiralnymi (obróbka całej rury) lub induktorami płaskimi (obróbka zgrzewu rury) wygrzewają rurę w zakresie temperatur 500°-650°C w czasie zależnym od prędkości procesu produkcji rur i odległości induktorów generatorów 7 i 8 od siebie. Umożliwia to wydłużanie lub skracanie czasu przetrzymywania rury w temperaturach 500°-650°C, co pozwala na sterowanie wyborem rodzaju zachodzących przemian strukturalnych. Ostatnim zabiegiem technologicznym obróbki cieplnej rury jest jej chłodzenie dyszami chłodzącymi 9 i w wannie chłodniczej 10 do temperatury otoczenia. Po obróbce cieplnej rura walcowana jest w układzie walców kalibrujących 11, w których nadawany jest ostateczny kształt rury: okrągły lub profilowy, a także przeprowadza się prostowanie rury. Następnie rura cięta jest piłą latającą 12 na krótkie odcinki, które na stołach odbiorczych 13 są pakowane w wiązki i paczki.The device according to the invention is explained in more detail in drawings fig. 1 and fig. 2, of which fig. 1 shows a view of the device for manufacturing welded pipes from heat-treated multi-phase steels, and fig. 2 shows a view of a subassembly of the device for heat treatment. According to drawing fig. 1, the first subassembly of the device is a mandrel unwinder 1, on which a coil of feed tape is placed, the width of which results from the pipe dimensions. From the unwinder 1, the tape is fed to the welding system 2, where the operation of joining the ends of successive coils of sheets is performed. Then the tape is transferred to the accumulator 3, and from the accumulator 3, to the roller forming system 4, in which the tape is shaped into a slotted pipe in the roller stands. After pressing the edges of the tape together, they are heated and welded in the system of pressure rollers and a high-frequency current generator 5 with a spiral inductor. After the system of pressure rollers and welding of the formed strip into a pipe, the external flash of the pipe is removed in the knife-shaped cutting supports 6. After the pipe leaves the external flash cutting system 6, the pipe is inductively heated to the eutectoid transformation temperature by a generator 7 equipped with a spiral inductor for heat treatment of the pipe over its entire cross-section or equipped with a flat inductor for heat treatment of the pipe weld only. Then the pipe is cooled by a system of cooling nozzles 9 and then inductively heated and isothermally heated by a set of induction generators 8 in the temperature range of 500°-650°C. Generators 8 with spiral inductors (processing of the entire pipe) or flat inductors (processing of the pipe weld) heat the pipe in the temperature range of 500°-650°C for a time depending on the speed of the pipe production process and the distance of the inductors of generators 7 and 8 from each other. This allows the pipe to be held at temperatures of 500°-650°C to be extended or shortened, which allows the selection of the type of structural transformations taking place to be controlled. The last technological procedure of the pipe heat treatment is its cooling with cooling nozzles 9 and in the cooling tank 10 to the ambient temperature. After heat treatment, the pipe is rolled in a system of calibrating rollers 11, in which the final shape of the pipe is given: round or profile, and the pipe is also straightened. Then the pipe is cut with a flying saw 12 into short sections, which are packed in bundles and packages on the receiving tables 13.

Zaletą wynalazku jest opracowanie urządzenia umożliwiającego połączenie technologii wytwarzania rur stalowych ze szwem metodą zgrzewania indukcyjnego z ich równoczesną obróbką cieplną. Pozwala to na wyeliminowanie konieczności przeprowadzania operacji wyżarzania rur ze stali wielofazowych jako odrębnego zabiegu technologicznego. Połączenie procesu zgrzewania rur i jej obróbki cieplnej pozwala także na eliminację wad obróbki cieplnej realizowanej jako odrębnej w piecach, gdyż po wyżarzaniu rur w piecach konieczne jest dodatkowe prostowanie i obcinanie końców rur.The advantage of the invention is the development of a device that allows for combining the technology of manufacturing steel pipes with a seam by induction welding with their simultaneous heat treatment. This allows for eliminating the need to carry out the annealing operation of multi-phase steel pipes as a separate technological procedure. Combining the process of pipe welding and its heat treatment also allows for eliminating the disadvantages of heat treatment carried out separately in furnaces, because after annealing the pipes in furnaces, additional straightening and cutting of the pipe ends is necessary.

Urządzeniem według wynalazku wykonano partię rur o średnicy zewnętrznej 32 mm i grubości 1,0 mm. Materiałem wsadowym była taśma o szerokości 99 mm ze stali wielofazowej DP (dual phase) z gatunku HCT780X według normy EN 10338. Struktura taśmy wsadowej była strukturą ferrytu o udziale ok. 50%, bainitu o udziale ok. 40% i osnowy martenzytu o udziale ok. 10%. Krąg taśmy wsadowej, po założeniu na trzpień rozwijaka 1 został odwinięty i poprzez spawarkę końców blach 2 i akumulator poziomy 3 podany do układu klatek formujących 4. Zastosowano prędkość linii 18 m/min. W ośmiu klatkach formujących 4 o osiach poziomych, taśma wsadowa została uformowana w rurę szczelinową i zgrzana w układzie generatora prądów wysokiej częstotliwości 5, po czym usunięto mechanicznie wypływkę zewnętrzną powstałą z „wyciśniętego” materiału zgrzeiny. Następnie zgrzew rury podgrzewano w generatorze indukcyjnym 7 z płaskim induktorem do temperatury 950°C w czasie 2 sek. Po nagrzaniu rurę chłodzono dwiema dyszami 9 do temperatury 630°C. Do chłodzenia zastosowano emulsję wodno-olejową. Kolejną operacją było nagrzanie rury do temperatury 650°C i wytrzymanie jej w tej temperaturze w czasie 15 sek. w zespole generatorów 8. Zastosowano 3 generatory indukcyjne 8, zasilające 3 płaskie induktory grzewcze. lnduktory zostały oddalone od siebie tak, że odległości ich od siebie wynosiły ok. 1000 mm. Po wygrzaniu izotermicznym, rura została chłodzona kolejnymi dyszami chłodzącymi 9 i kąpielą w wannie 10 z emulsją wodno-olejową. Tak obrobiona rura była następnie walcowana w klatkach kalibrujących 11, w których uzyskano średnicę zewnętrzną 32 mm w tolerancjach ±0,5 mm. Po pocięciu rury na pile latającej 12 na odcinki o długości 6 m, zostały one uformowane i zapakowane.The device according to the invention was used to make a batch of pipes with an external diameter of 32 mm and a thickness of 1.0 mm. The input material was a 99 mm wide strip of DP (dual phase) steel of the HCT780X grade according to the EN 10338 standard. The structure of the input strip was a ferrite structure with a share of approx. 50%, bainite with a share of approx. 40% and a martensite matrix with a share of approx. 10%. The coil of the input strip, after being placed on the unwinder mandrel 1, was unwound and fed through the sheet metal end welder 2 and horizontal accumulator 3 to the forming stand system 4. The line speed used was 18 m/min. In eight forming stands 4 with horizontal axes, the feed strip was formed into a slotted pipe and welded in a high-frequency current generator system 5, after which the external flash resulting from the "squeezed" weld material was mechanically removed. Then the pipe weld was heated in an induction generator 7 with a flat inductor to a temperature of 950°C for 2 seconds. After heating, the pipe was cooled with two nozzles 9 to a temperature of 630°C. A water-oil emulsion was used for cooling. The next operation was to heat the pipe to a temperature of 650°C and maintain it at this temperature for 15 seconds in a set of generators 8. Three induction generators 8 were used, supplying three flat heating inductors. The inductors were spaced apart so that their distances from each other were approx. 1000 mm. After isothermal heating, the pipe was cooled by successive cooling nozzles 9 and a bath in a tank 10 with water-oil emulsion. The pipe thus processed was then rolled in calibrating stands 11, where an external diameter of 32 mm was obtained with tolerances of ±0.5 mm. After cutting the pipe on a flying saw 12 into 6 m long sections, they were formed and packed.

Z rur gotowych pobrano próbki do badań mikroskopowych. Badania wykazały, że struktura materiału rury jest strukturą materiału wsadowego, to jest strukturą ferrytu (udział ok. 50% całej objętości), bainitu (ok. 40%) i martenzytu (reszta). Struktura zgrzewu jest strukturą ferrytu o udziale ok. 48%, bainitu (ok. 40%) martenzytu (ok. 12%). Oznacza to wystąpienie, po procesie zgrzewania i obróbki cieplnej, niewielkich różnic pomiędzy strukturą zgrzewu, a pozostałą strukturą materiału na jego obwodzie, ale różnice te nie mają znaczącego wpływu na właściwości użytkowe rur.Samples were taken from the finished pipes for microscopic examination. The tests showed that the structure of the pipe material is the structure of the input material, i.e. the structure of ferrite (share of approx. 50% of the total volume), bainite (approx. 40%) and martensite (the rest). The weld structure is the structure of ferrite with a share of approx. 48%, bainite (approx. 40%) and martensite (approx. 12%). This means that after the welding process and heat treatment, there are small differences between the weld structure and the remaining structure of the material on its circumference, but these differences do not have a significant effect on the functional properties of the pipes.

Claims

1. A device for manufacturing longitudinally welded pipes heat treated from multi-phase steel, comprising a decoiler, a system for joining the ends of strip coils, an accumulator, a system for forming the strip into a slotted pipe, a high-frequency current generator, an external flash cutting system, calibration cages, a flying saw and pipe collection systems, characterised in that after the external flash removal system (6) there is a heat treatment sub-assembly equipped with an induction heating generator (7), a set of several induction annealing generators (8) and cooling systems in the form of nozzles (9) and a tank (10).