专利名称：管材制造方法和制造设备、厚度偏差信息获取设备及计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造无缝管且同时防止发生厚度偏差的制造方法/制造设备、一种用于获取有关厚度偏差信息的厚度偏差信息获取设备、以及将计算机实现为厚度偏差信息获取设备的计算机程序。
背景技术：
无缝管制造方法的典型实例是使用芯棒式无缝管轧机的方法。在该方法中，首先，一根在加热炉中加热到所需温度的坯料由穿轧机进行穿孔和轧制以获得一根空心管坯，接着使用芯棒式无缝管轧机对空心管坯进行拉伸和轧制，然后使用减径机或定径机执行定径轧制以调整外径和壁厚。
在以上述工艺制造的无缝管中，可发生如图1所示的各种类型的厚度偏差。图1是具有各种类型的厚度偏差的无缝管的横断面视图。图1A显示了沿无缝管的轴线方向的横断面，而图1B显示了包含无缝管的中心轴的横断面。列出了引起厚度偏差的各种因素。其中，作为与制造设备相关的因素，列出了例如，在穿孔中使用的芯棒的中心轴与坯料的中心轴未对准，或由于在加热炉中的不充分加热引起的坯料的不均匀的加热温度。一阶厚度偏差是由此因素导致的。另一方面，二阶厚度偏差和四阶厚度偏差是由芯棒式无缝管轧机中的轧制位置与设定目标位置的偏差以及芯棒式无缝管轧机中的芯棒半径与适当值的偏离而引起的。此外，三阶厚度偏差和六阶厚度偏差是由减径机或定径机中的工具缺陷引起的。另外，如图1B所示，存在有沿纵向变化的壁厚偏差。此厚度偏差的一个可能的起因是由于倾斜轧制引起的偏差，例如，上述由穿轧机引起的一阶厚度偏差。
为了防止这种厚度偏差的发生，必须测量制造的无缝管的壁厚、在检测出厚度偏差后了解其状态、确定厚度偏差的起因、及调整制造设备或制造条件以消除所确定的起因。
日本专利早期公开申请第59-7407(1984)号公开了一种区分发生于倾斜滚轧机，例如穿轧机中的一阶厚度偏差的起因的技术，其通过关注无缝管的横截面中的薄的部分沿纵向的扭转度来实现。另一方面，日本专利早期公开申请第61-135409(1986)号公开了一种确定厚度偏差的起因的技术，其通过螺旋形地测量无缝管的壁厚并对测量结果进行傅立叶分析，分析一阶厚度偏差、120°周期的三阶厚度偏差、及180°周期的二阶厚度偏差来实现。此外，日本专利早期公开申请第8-271241(1996)号公开了一种技术，其中使用两路伽马射线穿过无缝管，并基于两路伽马射线的衰减量之间的差别来确定一阶厚度偏差。
在上述现有技术中，日本专利早期公开申请第59-7407(1984)号公开的技术存在的问题为，当存在各种类型的厚度偏差时，难以确定一阶厚度偏差的扭转形式。另一方面，由于日本专利早期公开申请第61-135409(1986)号公开的技术没有公开在圆周方向的厚度偏差的位置的分析方法，这一技术存在的问题为，不可能确定需调整制造条件以防止厚度偏差的调整位置及调整量。而且，其未公开防止90°周期的四阶厚度偏差、60°周期的六阶厚度偏差，等的具体措施。此外，日本专利早期公开申请第8-271241(1996)号公开的技术存在的问题为，不可能区分偶数阶厚度偏差与奇数阶厚度偏差。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，且本发明的目标为提供一种无缝管的制造方法/制造设备，通过对在沿管材轴向的横截面中的多个点测得的壁厚测量值执行复合傅里叶变换对厚度偏差进行分类、由复合傅里叶分量的相位计算厚度偏差的位置、且调整管材的制造条件或制造设备，从而能够防止厚度偏差的发生，此外提供一种厚度偏差信息获取设备用于获取有关厚度偏差的信息，以及由计算机实现厚度偏差信息获取设备的计算机程序。
更具体地，本发明的目标为提供一种无缝管的制造方法/制造设备，通过根据由一阶厚度偏差至六阶厚度偏差的厚度偏差的类型，调整管材的制造条件或制造设备，从而能够防止厚度偏差的发生，此外提供一种厚度偏差信息获取设备用于获取有关厚度偏差的信息，以及由计算机实现厚度偏差信息获取设备的计算机程序。
此外，本发明的另一目标为提供一种无缝管的制造方法/制造设备，通过对获得的沿轴向的管材横截面的厚度偏差量和相位沿纵向执行复合傅里叶变换确定沿管材纵向的厚度偏差的扭转形式、并根据扭转形式调整管材的制造条件或制造设备，从而能够防止厚度偏差的发生，此外提供一种厚度偏差信息获取设备用于获取有关厚度偏差的信息，以及由计算机实现厚度偏差信息获取设备的计算机程序。
根据第一发明给出的无缝管的制造方法是一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造方法，其特征在于包括在沿轴向的管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的步骤；通过沿圆周方向对多个壁厚测量值执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算步骤；以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照适合每个k阶厚度偏差的方法调整管材壁厚的调整步骤。
根据第二发明给出的无缝管的制造方法的特征在于，在第一计算步骤中，每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行计算，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及，在第二计算步骤中，每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行计算。
根据第三发明给出的无缝管的制造方法的特征在于，在第三计算步骤中，每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的计算以角度单位，其中第一测量点的位置为0°，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行。
根据第四发明给出的无缝管的制造方法的特征在于使用了包括多个轧制轧辊对的芯棒式无缝管轧机用于从外侧将空心管坯夹在中间以进行管材的轧制，而且，在调整步骤中，对于二阶厚度偏差，轧制厚的部分的位置的芯棒式无缝管轧机的轧制轧辊对的轧制轧辊间的距离根据厚度偏差量予以减小，或者轧制薄的部分的位置的轧制轧辊对的轧制轧辊间的距离根据厚度偏差量予以增加。
根据第五发明给出的无缝管的制造方法的特征在于使用了具有用以插入空心管坯的芯棒的芯棒式无缝管轧机，而且，在调整步骤中，对于四阶厚度偏差，芯棒式无缝管轧机的芯棒由一根依照厚度偏差量具有适当直径的芯棒所代替。
根据第六发明给出的无缝管的制造方法的特征在于使用了减径轧制机用于将管材经过由多个轧制轧辊形成的模具以进行管材的轧制，而且，在调整步骤中，对于三阶厚度偏差或六阶厚度偏差，基于厚的部分或薄的部分的偏差量和/或位置，减径轧制机的轧辊由具有适当形状的轧辊所代替。
根据第七发明给出的无缝管的制造方法是一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造方法，其特征在于包括在沿轴向的多个管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的步骤；通过对沿轴向的多个横截面中的多个壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算每个k阶厚度偏差的相位的步骤；通过对一个复变函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的步骤，其中在该复变函数中，绝对值和相位分别为对每个k阶厚度偏差计算的厚度偏差和相位的一个复数是沿管材纵向位置的函数；基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的步骤；以及，当确定在任何频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，根据适合每个k阶厚度偏差及每个频率范围的方法，调整管材壁厚的步骤。
根据第八发明给出的无缝管的制造方法是一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造方法，其特征在于包括在沿轴向的多个管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的步骤；通过对沿轴向的多个横截面中的多个壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算步骤；通过对一个复变函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的第四计算步骤，其中在该复变函数中，绝对值和相位分别为计算的厚度偏差量和相位的一个复数是沿管材纵向位置的函数；基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定步骤；以及，当确定在任何频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，根据适合该频率范围的方法，调整管材的制造条件的调整步骤。
根据第九发明给出的无缝管的制造方法的特征在于，在第一计算步骤中，一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及
I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行计算，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及，在第二计算步骤中，一阶厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行计算，在第三计算步骤中，一阶厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行计算，且在第四计算步骤中，对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
根据第十发明给出的无缝管的制造方法的特征在于，使用了加热炉及穿轧机；在确定步骤中，在基于预定的边界值的较大频率范围和较小频率范围内，基于预定的边界值，确定复合傅里叶分量的值是否更大；以及，在调整步骤中，当确定在较小频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，加热炉的加热温度予以增加，而且，当确定在较大频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，对穿轧机中引起偏心的零件进行替换。
根据第十一发明给出的制造设备是一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造设备，其特征在于包括在沿轴向的管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的装置；通过沿圆周方向对多个壁厚测量值执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算装置；以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照适合每个k阶厚度偏差的方法调整制造中的管材壁厚的调整装置。
根据第十二发明给出的制造设备的特征在于第一计算装置对每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)的计算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及(k)=1NΣi=1N(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及第二计算装置对每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)的计算按(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行。
根据第十三发明给出的制造设备的特征在于第三计算装置对每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的计算以角度单位，其中第一测量点的位置为0°，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行。
根据第十四发明给出的制造设备是一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造设备，其特征在于包括在沿轴向的多个管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的装置；通过对沿轴向的多个横截面中的多个壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算装置；通过将计算的厚度偏差量和相位间的关系作为沿管材纵向位置的函数，且对多个函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的第四计算装置；基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定装置；以及，当确定在任何频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，根据适合该频率范围的方法，调整管材的制造条件的调整装置。
根据第十五发明给出的制造设备的特征在于第一计算装置对一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)的计算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，第二计算装置对一阶厚度偏差的厚度偏差量r的计算按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行，第三计算装置对一阶厚度偏差的相位θ的计算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行，且第四计算装置对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
根据第十六发明给出的厚度偏差信息获取设备是一种基于管材的壁厚测量值获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的设备，其特征在于包括通过对沿轴向的管材横截面中的多个点的壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；以及由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算装置。
根据第十七发明给出的厚度偏差信息获取设备的特征在于第一计算装置对每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)的计算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及第二计算装置对每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)的计算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行。
根据第十八发明给出的厚度偏差信息获取设备的特征在于第三计算装置对每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的计算以角度单位，其中第一测量点的位置为0°，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行。
根据第十九发明给出的厚度偏差信息获取设备是一种基于管材的壁厚测量值获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的设备，其特征在于包括通过对沿轴向的多个管材横截面中的多个点的壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算装置；通过对一个复变函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的第四计算装置，其中在该复变函数中，绝对值和相位分别为计算的厚度偏差量和相位的一个复数是沿管材纵向位置的函数；以及，基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定装置。
根据第二十发明给出的厚度偏差信息获取设备的特征在于第一计算装置对一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)的计算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，第二计算装置对一阶厚度偏差的厚度偏差量r的计算按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行，第三计算装置对一阶厚度偏差的相位θ的计算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行，且第四计算装置对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
根据第二十一发明给出的计算机程序是一种基于管材的壁厚值使计算机获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的计算机程序，其特征在于包括使计算机通过对一系列的管材的壁厚值执行复合傅里叶变换，计算周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；使计算机由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；以及使计算机由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算步骤。
根据第二十二发明给出的计算机程序的特征在于第一计算步骤包括了使计算机对每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行计算的步骤，其中N为壁厚值的数目，而WT(i)为第i个壁厚值，以及第二计算步骤包括了使计算机对每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行计算的步骤。
根据第二十三发明给出的计算机程序的特征在于第三计算步骤包括了使计算机对每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)，以角度单位，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按W(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行计算的步骤。
根据第二十四发明给出的计算机程序是一种基于管材的壁厚值使计算机获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的计算机程序，其特征在于包括使计算机通过对多个系列的壁厚值中的每个值执行复合傅里叶变换，计算周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；使计算机对多个系列的壁厚值中的每个值，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；使计算机对多个系列的壁厚值中的每个值，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算步骤；使计算机在多个系列的壁厚值中，通过对多个系列的壁厚值中的每个值计算的厚度偏差量和相位间的关系执行复合傅里叶变换，计算每个频率的复合傅里叶分量的第四计算步骤；以及，使计算机基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定步骤。
根据第二十五发明给出的计算机程序的特征在于第一计算步骤包括了使计算机对一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)按(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行计算的步骤，其中N为包括在一系列的壁厚值中的壁厚值的数目，而WT(i)为包括在一系列的壁厚值中的第i个壁厚值，第二计算步骤包括了使计算机对一阶厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行计算的步骤，第三计算步骤包括了使计算机对一阶厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行计算的步骤，且第四计算步骤包括了使计算机对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换的步骤，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
在第一、第十一、第十六、和第二十一发明中，对沿轴向的无缝管的横截面中的多个点的壁厚测量值执行复合傅里叶变换，对厚度偏差的类型进行分类，由复合傅里叶分量的绝对值计算厚度偏差量，由复合傅里叶分量的相位计算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，以及基于厚度偏差的类型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，调整管材的制造条件。由于复合傅里叶分量的绝对值给出了在一周中周期性地变化k次的每个k阶壁厚厚度偏差的幅度，因而获得了每个k阶厚度偏差的厚度偏差量。此外，由于由复合傅里叶分量的实部与虚部的比给出的相位表示出，以测量起始点为原点、沿管材圆周方向的角度为横坐标及k阶厚度偏差的变化为纵坐标绘制的曲线，与仅由实部构成的余弦曲线的偏离程度，因而由相位获得了其中曲线达最大值的厚的部分的位置及其中曲线达最小值的薄的部分的位置。因此，确定了厚度偏差的类型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，从而可采取适当的措施以防止厚度偏差。
在第二、第十二、第十七、和第二十二发明中，当每个k阶厚度偏差的厚度偏差量按最大壁厚与最小壁厚的差值定义时，厚度偏差量为 其为由每个k阶厚度偏差绘制的正弦曲线的幅度 的两倍，而且，由于已计算出每个k阶厚度偏差的厚度偏差量，因而可确定调整管材壁厚以防止厚度偏差的调整量。
在第三、第十三、第十八、和第二十三发明中，每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置为将由复合傅里叶分量的实部与虚部的比给出的相位除以k所得到的角度的位置，而薄的部分的位置为将在一周中表示厚的部分的位置的相位加上两个直角所得的值除以k所得到的角度的位置，而且，由于已计算出每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，因而可确定需调整管材壁厚以防止厚度偏差的位置以及调整量的正负。
在第四发明中，当二阶厚度偏差发生时，对管材的制造条件进行调整以消除二阶厚度偏差的起因。二阶厚度偏差是由芯棒式无缝管轧机的轧制过程中的压力变化引起的，因此，当二阶厚度偏差发生时，轧制厚的部分的位置的轧制轧辊对的轧制轧辊间的距离根据厚度偏差量予以减小，而轧制薄的部分的位置的轧制轧辊对的轧制轧辊间的距离根据厚度偏差量予以增加。
在第五发明中，当四阶厚度偏差发生时，对管材的制造条件进行调整以消除四阶厚度偏差的起因。对于四阶厚度偏差，本发明人发现通过改变芯棒的形状可改变厚度偏差量，因此，当四阶厚度偏差发生时，芯棒由一根依照厚度偏差量具有不同直径的芯棒所代替。
在第六发明中，当三阶厚度偏差和六阶厚度偏差发生时，对管材的制造条件进行调整以消除这些厚度偏差的起因。对于三阶厚度偏差和六阶厚度偏差，本发明人发现通过调整作为减径轧制机的减径机或定径机的模具的形状可减小厚度偏差量，因此，当三阶厚度偏差和六阶厚度偏差发生时，轧辊依照厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和位置而被替换。
在第七发明中，将获得的沿轴向的多个横截面的每个k阶厚度偏差的厚度偏差量和相位间的关系作为沿管材纵向的函数，对此函数执行复合傅里叶变换，由厚度偏差的扭转频率对厚度偏差进一步分类，且根据分类的厚度偏差采取适当的措施以防止厚度偏差。
在第八、第十四、第十九、和第二十四发明中，将获得的沿轴向的多个横截面的一阶厚度偏差的厚度偏差量和相位间的关系作为沿管材纵向的函数，对此函数执行复合傅里叶变换，由厚度偏差的扭转频率对厚度偏差进一步分类，且根据分类的厚度偏差采取适当的措施以防止厚度偏差。
在第九、第十五、第二十、和第二十五发明中，对于获得的沿轴向的多个横截面的一阶厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ，对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。当m为扭转频率且αm为相应于扭转频率m的角频率时，对一阶厚度偏差的扭转频率m的分析由相应于分量exp(j(αm·y))的复合傅里叶变换的结果来进行，且根据按此频率分类的厚度偏差采取适当的措施以防止厚度偏差。
在第十发明中，当具有较大扭转频率的一阶厚度偏差发生时，及当具有较小扭转频率的一阶厚度偏差发生时，对管材的制造条件进行调整以消除各自厚度偏差的起因。当扭转频率较小时，即，当一阶厚度偏差在沿管材纵向的一段长的距离范围内发生扭转时，厚度偏差的起因为加热炉中的加热的变化，因此通过延长加热时间或提高加热炉的温度而提高坯料的加热温度。当扭转频率较大时，即，当一阶厚度偏差在沿管材纵向的一段短的距离范围内发生扭转时，厚度偏差的起因为用于穿孔的工具的中心轴与坯料的中心轴之间的未对准，因此对引起偏心的零件进行替换。
图1是具有各种类型的厚度偏差的无缝管的横断面视图；图2是显示本发明的无缝管的制造设备的框图；图3是显示本发明的厚度偏差信息获取设备的构造的框图；
图4是显示芯棒式无缝管轧机的构造的示意图；图5是显示减径机的构造的示意图；图6是显示壁厚表的构造实例的沿轴向的横断面示意图；图7是显示本发明的厚度偏差信息获取设备执行的进程的程序流程图；图8是显示本发明的厚度偏差信息获取设备执行的进程的程序流程图；图9是显示复变函数f(y)的特性图；以及图10是显示本发明的应用结果的实例的表格。
具体实施例方式
以下描述将基于显示实施方式的附图，对本发明进行具体说明。
图2是显示本发明的无缝管的制造设备的框图。无缝管的制造按以下程序进行在加热炉4中将坯料加热到所需温度，由穿轧机5对坯料进行穿孔和轧制以获得一根空心管坯，使用芯棒式无缝管轧机6对空心管坯进行拉伸和轧制，然后使用减径机执行定径轧制以调整形状，如外径和壁厚。本发明的制造设备包括提供于芯棒式无缝管轧机6的出口侧的壁厚表21；提供于减径机7的出口侧的壁厚表22；壁厚表21和22连接于其上的厚度偏差信息获取设备1；与厚度偏差信息获取设备1相连接的输出设备3，用于输出来自厚度偏差信息获取设备1的信息；与厚度偏差信息获取设备1相连接的控制器41，用于根据厚度偏差信息获取设备1提供的信息对加热炉4进行控制；以及，与厚度偏差信息获取设备1相连接的控制器61，用于根据厚度偏差信息获取设备1提供的信息对芯棒式无缝管轧机6进行控制。
图3是显示本发明的厚度偏差信息获取设备1的构造的框图。厚度偏差信息获取设备1构造为一台计算机，其包括执行操作的CPU11；储存由操作产生的临时信息的RAM 12；外部存储设备13如光盘驱动器；以及内部存储设备14如硬盘或半导体存储器，其由存储器产品10，如外部存储设备13提供的光盘，读入本发明的计算机程序100，将读入的计算机程序100储存到内部存储设备14中，将计算机程序100装入RAM 12，且基于装入的计算机程序100，运行厚度偏差信息获取设备1所必需的处理。厚度偏差信息获取设备1包括一个与壁厚表21和22相连接的输入单元15，并通过输入单元15接收来自壁厚表21和22的信息。此外，厚度偏差信息获取设备1包括一个与输出设备3及控制器41和61相连接的输出单元16，并通过输出单元16将信息输出到输出设备3及控制器41和61。
图4是显示芯棒式无缝管轧机6的构造的示意图。芯棒式无缝管轧机6包括交替布置的第一支架63及第二支架64，其中第一支架63包括一对轧制轧辊65、65，用于从右侧和左侧轧制管材P，第二支架64包括一对轧制轧辊65、65，用于从上侧和下侧轧制管材P；以及一根插入管材P中的芯棒62，且芯棒式无缝管轧机6从上侧、下侧、右侧和左侧对插入有芯棒62的管材P进行轧制。每个第一支架63、63、…及第二支架64、64、…都具有一个轧制调节器66，用于调整一对轧制轧辊65、65之间的距离，且每个轧制调节器66、66、…与控制器61相连。轧制调节器66、66、…由控制器61进行控制，以调整轧制轧辊65与65之间的距离。
图5是显示减径机7的构造的示意图。图5A是减径机7的透视图。减径机7包括沿管材P的纵向的支架71、71、…，且每个支架71具有一组三支线轴状的轧辊72、72、72。图5B是支架71的主视图。一组三支线轴状的轧辊72、72、72形成了一个模具，且减径机7通过将管材P插入到模具中并轧制管材P来调整管材P的形状。
图6是显示壁厚表21的构造实例的沿轴向的横断面示意图。在图6中，显示了使用辐射在管材P的外圆面上的9个点测量管材P的壁厚的实例结构，图6中的211a至219a为辐射源，而图6中的211b至219b为辐射探测器。来自辐射源211a的辐射由辐射探测器211b探测，来自辐射源212a的辐射由辐射探测器212b探测，且辐射探测由其他辐射探测器以相同的方式执行。辐射穿过管材P的长度通过辐射探测器探测的辐射的衰减进行测量。图6中示出的点211由辐射源211a和辐射探测器211b，及辐射源215a和辐射探测器215b进行测量，且其他各点均以相同的方式测量两次。此外，由图6中示出的点211与点216的壁厚的和得出的长度通过辐射探测器211b探测的辐射进行测量，类似地，由两点的壁厚的和得出的长度也分别由其他辐射探测器进行测量。通过求解联立方程，其中两点处的壁厚的和等于每个探测器测量的长度，在点211至219的壁厚得以测量。壁厚表22也具有相同的构造。
下面，参照流程图，以下描述将说明本发明的无缝管制造方法。图7和图8是显示本发明的厚度偏差信息获取设备1执行的进程的程序流程图。壁厚表21和22在沿轴向的横截面中的多个点以沿纵向的固定的间距，测量制造中的管材P的壁厚，并将壁厚的测量值输入到厚度偏差信息获取设备1。厚度偏差信息获取设备1在输入单元15(S1)接收来自壁厚表21和22的壁厚测量值，接着，厚度偏差信息获取设备1的CPU11将计算机程序100装入RAM12，且根据装入的计算机程序100，对接收到的测量值执行复合傅里叶变换且计算在一周中周期性地变化k次的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量(S2)。这里，以N表示在横截面中测量壁厚的测量点的数目，以WT(i)表示沿横截面的圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，则每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)由分别得到的WT(i)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行计算。接着，根据装入RAM 12的计算机程序100，CPU 11对每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行计算(S3)。当厚度偏差量G(k)按最大壁厚与最小壁厚的差值定义时，厚度偏差量G(k)为 其为由每个k阶厚度偏差绘制的正弦曲线的幅度 的两倍。
接着，根据装入RAM12的计算机程序100，CPU11对每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的相位以及厚的部分和薄的部分的位置进行计算(S4)。复合傅里叶分量的相位由复合傅里叶分量的实部R(k)与虚部I(k)之间的比得出，且此处CPU 11按θ＝tan-1{I(k)/R(k)}计算相位θ。此外，由于相位θ表示出，以测量起始点i＝1为原点、沿管材P的圆周方向的角度为横坐标及k阶厚度偏差的变化为纵坐标绘制的曲线，与仅由实部构成的余弦曲线的偏离程度，此处CPU11对其中上述曲线达最大值的一个厚的部分的位置argW(k)的计算以角度单位，其中测量点i＝1的位置为0°，按argW(k)=1N(tan-1I(k)R(k))180π]]>进行。而且，k阶厚度偏差的k个厚的部分的位置argW(k)以argW(k)=1N(tan-1I(k)R(k)+2(n-1)π)180π]]>给出，其中n为一个自然数，n＝1，2，…，k。此外，由于薄的部分的位置为将在厚度偏差变化的一周中表示厚的部分的位置加上两个直角所得到的位置，此处CPU11对一个薄的部分的位置argN(k)，或k阶厚度偏差的k个薄的部分的位置argN(k)按如下进行计算。
argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+(2n-1)π)180π]]>接着，根据装入RAM 12的计算机程序100，CPU11确定计算的二阶厚度偏差的厚度偏差量G(2)是否超过了预定的边界值，即，是否存在超过容许量的二阶厚度偏差(S5)。当存在二阶厚度偏差时(S5YES)，根据装入RAM12的计算机程序100，CPU11由输出单元16将防止二阶厚度偏差的信息输出到芯棒式无缝管轧机的控制器61，并对芯棒式无缝管轧机进行控制(S6)。此时，厚度偏差信息获取设备1输出包括计算的厚度偏差量G(2)、厚的部分的位置argW(2)及薄的部分的位置argN(n)的信息，且根据由厚度偏差信息获取设备1输出的信息，通过使包括一对沿厚的部分的方向进行轧制的轧制轧辊65、65的支架的轧制调节器66减小轧制轧辊65与65之间的距离，并使包括一对沿薄的部分的方向进行轧制的轧制轧辊65、65的支架的轧制调节器66增加轧制轧辊65与65之间的距离，控制器61控制芯棒式无缝管轧机以防止二阶厚度偏差。
当步骤S6完成后，以及当在步骤S5中不存在二阶厚度偏差时(S5NO)，根据装入RAM 12的计算机程序100，CPU11确定计算的四阶厚度偏差的厚度偏差量G(4)是否超过了预定的边界值，即，是否存在超过容许量的四阶厚度偏差(S7)，并且，当存在四阶厚度偏差时(S7YES)，CPU11由输出单元16输出一个指令到输出设备3，将芯棒式无缝管轧机6的芯棒61由一根依照厚度偏差量具有适当直径的芯棒61代替(S8)。替换芯棒61的指令输出到输出设备3，而芯棒61由另一根具有适当直径的芯棒61所代替，其通过操作员的操作可防止四阶厚度偏差。
当步骤S8完成后，并且当在步骤S7中不存在四阶厚度偏差时(S7NO)，根据装入RAM12的计算机程序100，CPU11确定计算的三阶厚度偏差的厚度偏差量G(3)或六阶厚度偏差的厚度偏差量G(6)是否超过了预定的边界值，即，是否存在超过容许量的三阶厚度偏差或六阶厚度偏差(S9)，并且，当存在三阶厚度偏差或六阶厚度偏差时(S9YES)，CPU11由输出单元16将调整减径机7的模具形状的指令输出到输出设备3(S10)。调整模具的形状的指令输出到输出设备3，且形成引起厚度偏差的模具的轧辊72、…，依照厚度偏差量、厚的部分的位置及薄的部分的位置，由新的轧辊72、…所代替，以防止三阶厚度偏差或六阶厚度偏差。
当步骤S10完成后，以及当在步骤S9中不存在三阶厚度偏差或六阶厚度偏差时(S9NO)，根据装入RAM12的计算机程序100，基于获得的沿轴向的每个横截面的一阶厚度偏差的厚度偏差量G(1)和一阶厚度偏差的相位θ，CPU11沿y方向，即，管材的纵向，对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数，并且，在m为扭转频率，αm为相应于扭转频率m的角频率，且θ＝αm·y的假设下，计算每个频率m的复合傅里叶分量(S11)。图9是显示复变函数f(y)的特性图。r(y)·exp(jθ)表示为以R(1)/4为横坐标且I(1)/4为纵坐标的极坐标中的点，而且，当一阶厚度偏差沿管材的纵向扭转时，通过沿y方向连接极坐标点，复变函数f(y)基本上绘制出一条螺旋线。通过对f(y)执行复合傅里叶变换，能够实现对一阶厚度偏差的扭转频率m的分析。
接着，根据装入RAM 12的计算机程序100，CPU11确定在一个不超过预定的频率值m＝m0的范围内复合傅里叶分量的绝对值是否超过了预定的边界值，即，在一个频率m较小的范围内是否存在扭转的一阶厚度偏差(S12)，并且，当存在这样的一阶厚度偏差时(S12YES)，CPU11将防止一阶厚度偏差在沿管材P的纵向的一段较长距离范围内发生扭转的信息输出到加热炉4的控制器41，并对加热炉4进行控制(S13)。此时，厚度偏差信息获取设备1输出包括计算的复合傅里叶分量的绝对值的信息，且根据由厚度偏差信息获取设备1输出的信息，控制器41通过延长坯料在加热炉4中的加热时间，或通过调整加热功率以提高加热炉4中的温度而提高坯料的加热温度，因而减少了由于不均匀加热引起的厚度偏差的发生。
当步骤S13完成后，以及当在步骤S12中，在一个频率m较小的范围内不存在扭转的一阶厚度偏差时(S12NO)，根据装入RAM12的计算机程序100，CPU11确定在一个超过预定的频率值m＝m0的范围内复合傅里叶分量的绝对值是否超过了预定的边界值，即，在一个频率m较大的范围内是否存在扭转的一阶厚度偏差(S14)，并且，当存在这样的一阶厚度偏差时(S14YES)，CPU11将对穿轧机5中引起偏心的工具进行替换的指令由输出单元16输出到输出设备3(S15)。替换工具的指令输出到输出设备3，且在穿轧机5中引起偏心的工具由操作员的操作予以替换以防止厚度偏差。当步骤S15完成后，以及当在步骤S14中，在一个频率m较大的范围内不存在扭转的一阶厚度偏差时(S14NO)，CPU11完成处理。
如以上所详细描述的，在本发明中，对沿轴向的管材横截面中的多个点的壁厚测量值执行复合傅里叶变换，由计算的每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量计算厚度偏差量及厚的部分和薄的部分的位置，确定厚度偏差的类型，此外还确定调整管材的制造条件以防止厚度偏差的位置以及调整量的正负，并可采取适当的措施以防止厚度偏差。此外，通过对厚度偏差量和相位间的关系沿管材纵向执行复合傅里叶变换，能够按扭转频率对厚度偏差进行分类，并根据厚度偏差的起因采取适当的措施以防止厚度偏差。
下面图解说明一个本发明的无缝管的制造方法的应用结果的实例。图10是显示本发明的应用结果的实例的表格。所执行的方法的内容如下。
(a)当在较大频率范围内存在扭转的一阶厚度偏差时，替换穿轧机5中的工具。
(b)当在较小频率范围内存在扭转的一阶厚度偏差时，延长加热炉4中的加热时间。
(c)当存在二阶厚度偏差时，调整芯棒式无缝管轧机6。
(d)当存在四阶厚度偏差时，替换芯棒61。
(e)当存在三阶厚度偏差或六阶厚度偏差时，替换减径机7的轧辊。
(e)按日本专利早期公开申请第61-135409(1986)号公开的方法采取措施以克服厚度偏差。
(g)不采取措施。
在根据上述内容实施本发明时，厚度偏差率按厚度偏差率＝(厚度偏差量/平均厚度)×100定义，并基于壁厚表22测量的数据进行计算，且在图10中示出了厚度偏差率等于或大于12.5％的无缝管数目的比率。如图10所示，通过本发明的应用，厚度偏差发生的无缝管的比率，与未采取克服厚度偏差的措施的情况相比，得以降低。此外，与现有技术相比，厚度偏差发生的无缝管的比率得以降低，因此，与现有技术相比，显然本发明具有降低厚度偏差的发生的优越的能力。因此，通过本发明，在无缝管的制造过程中能够降低各种类型的厚度偏差的发生并改进无缝管的质量。
注意在本实施方式例示的构造中，壁厚表21和22分别提供于芯棒式无缝管轧机6的出口侧及减径机7的出口侧，且壁厚表21和22均与公用的厚度偏差信息获取设备1相连接，但本发明无需局限于此构造形式，并可实施为提供有两台厚度偏差信息获取设备1且壁厚表21和22分别与各自的厚度偏差信息获取设备1相连接的构造形式，或仅包括位于减径机7的出口侧的壁厚表22的构造形式。
此外，本实施方式例示的构造中，厚度偏差信息获取设备1使用一台计算机进行构造并根据计算机程序100执行有关本发明的处理，但本发明并不局限于此构造形式，并可实施为一种构造形式，其中本发明的厚度偏差信息获取设备1由专用的硬件进行构造，例如用于储存来自壁厚表的信息的存储装置及对壁厚测量值执行复合傅里叶变换的转换装置。
此外，尽管本实施方式例示的构造所使用的方法，在无缝管的制造过程中使用芯棒式无缝管轧机进行轧制并使用减径机调整尺寸，本发明同样适用于使用不同于芯棒式无缝管轧机的轧制设备，如自动轧管机及不同于减径机的减径轧制机，如定径机的无缝管的制造方法。
此外，尽管本实施方式例示了一种通过仅对一阶厚度偏差沿纵向执行复合傅里叶变换而进行扭转分析的方法，也可能使用一种方法其中对其他k阶厚度偏差沿纵向执行复合傅里叶变换，进行扭转分析，并采取措施以克服厚度偏差。
工业实用性如以上所详细描述的，在本发明中，通过对沿轴向的管材横截面中的多个点的壁厚测量值执行复合傅里叶变换，对厚度偏差的类型进行分类，由复合傅里叶分量的绝对值计算厚度偏差量，由复合傅里叶分量的相位计算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，并且基于厚度偏差的类型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，调整管材的制造条件，能够防止厚度偏差。
此外，在本发明中，通过计算每个k阶厚度偏差的厚度偏差量，确定调整管材壁厚以防止厚度偏差的调整量，而且管材壁厚可适当地进行调整以防止厚度偏差。
此外，在本发明中，通过计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，确定需调整管材壁厚以防止厚度偏差的位置以及调整量的正负，而且管材壁厚可适当地进行调整。
另外，在本发明中，当二阶厚度偏差发生时，根据厚度偏差量和厚度偏差的位置，对芯棒式无缝管轧机的轧制条件进行调整，因此降低了二阶厚度偏差的发生并改进了制造的无缝管的质量。
而且，在本发明中，当四阶厚度偏差发生时，根据厚度偏差量和厚度偏差的位置，芯棒由另一根依照厚度偏差量具有不同直径的芯棒所代替，因此降低了四阶厚度偏差的发生并改进了制造的无缝管的质量。
此外，在本发明中，当三阶厚度偏差和六阶厚度偏差发生时，根据厚度偏差的厚度偏差量和位置，对减径轧制机的轧辊进行替换，因此降低了三阶厚度偏差和六阶厚度偏差的发生并改进了制造的无缝管的质量。
此外，在本发明中，将获得的沿轴向的多个横截面的每个k阶厚度偏差的厚度偏差量和相位间的关系作为沿管材纵向的函数，对此函数执行复合傅里叶变换，由厚度偏差的扭转频率对厚度偏差进一步分类，且根据分类的厚度偏差，可适当地调整管材壁厚以防止厚度偏差。
而且，在本发明中，将获得的沿轴向的多个横截面的一阶厚度偏差的厚度偏差量和相位间的关系作为沿管材纵向的函数，对此函数执行复合傅里叶变换，由厚度偏差的扭转频率对厚度偏差进一步分类，且根据分类的厚度偏差，可适当地调整管材壁厚以防止厚度偏差。
另外，在本发明中，将获得的沿轴向的多个横截面的一阶厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ的函数r(y)·exp(jθ)作为沿管材纵向的函数，对此函数执行复合傅里叶变换，对一阶厚度偏差的扭转频率进行分析，且根据按此频率分类的厚度偏差可适当地调整管材壁厚。
此外，在本发明中，当具有较小扭转频率的一阶厚度偏差发生时，提高坯料的加热温度，然而当具有较大扭转频率的一阶厚度偏差发生时，对在穿轧机中引起偏心的工具进行替换，因此本发明提供了有利的效果，如降低了各自的一阶厚度偏差的发生并改进了制造的无缝管的质量。
权利要求
1.一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造方法，其特征在于包括在沿轴向的管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的步骤；通过沿圆周方向对多个壁厚测量值执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算步骤；以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照适合每个k阶厚度偏差的方法调整管材壁厚的调整步骤。
2.如权利要求1所述的无缝管制造方法，其特征在于，在第一计算步骤中，每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行计算，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及在第二计算步骤中，每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行计算。
3.如权利要求1或2所述的无缝管制造方法，其特征在于，在第三计算步骤中，每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的计算以角度单位，其中第一测量点的位置为0°，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行。
4.如权利要求1至3中之一所述的无缝管制造方法，其特征在于，使用了包括多个轧制轧辊对的芯棒式无缝管轧机，用于从外侧将空心管坯夹在中间以进行管材的轧制，而且，在调整步骤中，对于二阶厚度偏差，轧制厚的部分的位置的芯棒式无缝管轧机的轧制轧辊对的轧制轧辊间的距离根据厚度偏差量予以减小，或者轧制薄的部分的位置的轧制轧辊对的轧制轧辊间的距离根据厚度偏差量予以增加。
5.如权利要求1至4中之一所述的无缝管制造方法，其特征在于，使用了具有用以插入空心管坯的芯棒的芯棒式无缝管轧机，而且，在调整步骤中，对于四阶厚度偏差，芯棒式无缝管轧机的芯棒由一根依照厚度偏差量具有适当直径的芯棒所代替。
6.如权利要求1至5中之一所述的无缝管制造方法，其特征在于，使用了减径轧制机用于将管材经过由多个轧制轧辊形成的模具以进行管材的轧制，而且，在调整步骤中，对于三阶厚度偏差或六阶厚度偏差，基于厚的部分或薄的部分的偏差量和/或位置，减径轧制机的轧辊由具有适当形状的轧辊所代替。
7.一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造方法，其特征在于包括在沿轴向的多个管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的步骤；通过对沿轴向的多个横截面中的多个壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算每个k阶厚度偏差的相位的步骤；通过对一个复变函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的步骤，其中在该复变函数中，绝对值和相位分别为对每个k阶厚度偏差计算的厚度偏差和相位的一个复数是沿管材纵向位置的函数；基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的步骤；以及当确定在任何频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，根据适合每个k阶厚度偏差及每个频率范围的方法，调整管材壁厚的步骤。
8.一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造方法，其特征在于包括在沿轴向的多个管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的步骤；通过对沿轴向的多个横截面中的多个壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算步骤；通过对一个复变函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的第四计算步骤，其中在该复变函数中，绝对值和相位分别为计算的厚度偏差量和相位的一个复数是沿管材纵向位置的函数；基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定步骤；以及当确定在任何频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，根据适合该频率范围的方法，调整管材的制造条件的调整步骤。
9.如权利要求8所述的无缝管制造方法，其特征在于，在第一计算步骤中，一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行计算，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及，在第二计算步骤中，一阶厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行计算，在第三计算步骤中，一阶厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行计算，且，在第四计算步骤中，对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
10.如权利要求8或9所述的无缝管制造方法，其特征在于，使用了加热炉及穿轧机；在确定步骤中，在基于预定的边界值的较大频率范围和较小频率范围内，基于预定的边界值，确定复合傅里叶分量的值是否更大；以及，在调整步骤中，当确定在较小频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，加热炉的加热温度予以增加，而且，当确定在较大频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，对穿轧机中引起偏心的零件进行替换。
11.一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造设备，其特征在于包括在沿轴向的管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的装置；通过沿圆周方向对多个壁厚测量值执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算装置；以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照适合每个k阶厚度偏差的方法调整制造中的管材壁厚的调整装置。
12.如权利要求11所述的制造设备，其特征在于，第一计算装置对每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)的计算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及第二计算装置对每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)的计算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行。
13.如权利要求11或12所述的制造设备，其特征在于，第三计算装置对每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的计算以角度单位，其中第一测量点的位置为0°，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行。
14.一种基于管材的壁厚测量值调整壁厚的无缝管制造设备，其特征在于包括在沿轴向的多个管材横截面中的圆周方向上的多个点测量壁厚的装置；通过对沿轴向的多个横截面中的多个壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算装置；通过将计算的厚度偏差量和相位间的关系作为沿管材纵向位置的函数，且对多个函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的第四计算装置；基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定装置；以及当确定在任何频率范围内复合傅里叶分量的值更大时，根据适合该频率范围的方法，调整管材的制造条件的调整装置。
15.如权利要求14所述的制造设备，其特征在于，第一计算装置对一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)的计算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，第二计算装置对一阶厚度偏差的厚度偏差量r的计算按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行，第三计算装置对一阶厚度偏差的相位θ的计算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行，且第四计算装置对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
16.一种基于管材的壁厚测量值获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的厚度偏差信息获取设备，其特征在于包括通过对沿轴向的管材横截面中的多个点的壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；以及由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算装置。
17.如权利要求16所述的厚度偏差信息获取设备，其特征在于，第一计算装置对每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)的计算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，以及第二计算装置对每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)的计算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行。
18.如权利要求16或17所述的厚度偏差信息获取设备，其特征在于，第三计算装置对每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的计算以角度单位，其中第一测量点的位置为0°，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行。
19.一种基于管材的壁厚测量值获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的厚度偏差信息获取设备，其特征在于包括通过对沿轴向的多个管材横截面中的多个点的壁厚测量值沿圆周方向执行复合傅里叶变换，计算在一周中周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算装置；对沿轴向的多个横截面，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算装置；通过对一个复变函数执行复合傅里叶变换，计算表示沿管材纵向的每单位长度内厚度偏差的扭转次数的每个频率的复合傅里叶分量的第四计算装置，其中在该复变函数中，绝对值和相位分别为计算的厚度偏差量和相位的一个复数是沿管材纵向位置的函数；以及基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定装置。
20.如权利要求19所述的厚度偏差信息获取设备，其特征在于，第一计算装置对一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)的计算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行，其中N为在沿轴向的横截面中测量壁厚的测量点的数目，而WT(i)为沿圆周方向排列的测量点中的第i个测量点的壁厚测量值，第二计算装置对一阶厚度偏差的厚度偏差量r的计算按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行，第三计算装置对一阶厚度偏差的相位θ的计算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行，且第四计算装置对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
21.一种基于管材的壁厚值使计算机获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的计算机程序，其特征在于包括使计算机通过对一系列的管材的壁厚值执行复合傅里叶变换，计算周期性地变化k次(k为一个自然数)的每个k阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；使计算机由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示每个k阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；以及使计算机由计算出的复合傅里叶分量的相位，计算每个k阶厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三计算步骤。
22.如权利要求21所述的计算机程序，其特征在于，第一计算步骤包括了使计算机对每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>进行计算的步骤，其中N为壁厚值的数目，而WT(i)为第i个壁厚值，以及第二计算步骤包括了使计算机对每个k阶厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>进行计算的步骤。
23.如权利要求21或22所述的计算机程序，其特征在于，第三计算步骤包括了使计算机对每个k阶厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)，以角度单位，使用每个k阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(k)和虚部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>进行计算的步骤。
24.一种基于管材的壁厚值使计算机获取有关发生于管材中的厚度偏差的信息的计算机程序，其特征在于包括使计算机通过对多个系列的壁厚值中的每个值执行复合傅里叶变换，计算周期性地变化一次的一阶壁厚厚度偏差的复合傅里叶分量的第一计算步骤；使计算机对多个系列的壁厚值中的每个值，由计算出的复合傅里叶分量的绝对值，计算显示一阶厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二计算步骤；使计算机对多个系列的壁厚值中的每个值，由计算出的复合傅里叶分量，计算一阶厚度偏差的相位的第三计算步骤；使计算机在多个系列的壁厚值中，通过对多个系列的壁厚值中的每个值计算的厚度偏差量和相位间的关系执行复合傅里叶变换，计算每个频率的复合傅里叶分量的第四计算步骤；以及使计算机基于预定的边界值，确定在多个预定的频率范围内复合傅里叶分量的值是否更大的确定步骤。
25.如权利要求24所述的计算机程序，其特征在于，第一计算步骤包括了使计算机对一阶厚度偏差的复合傅里叶分量的实部R(1)和虚部I(1)按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>进行计算的步骤，其中N为包括在一系列的壁厚值中的壁厚值的数目，而WT(i)为包括在一系列的壁厚值中的第i个壁厚值，第二计算步骤包括了使计算机对一阶厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>进行计算的步骤，第三计算步骤包括了使计算机对一阶厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}进行计算的步骤，且第四计算步骤包括了使计算机对y的函数，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))执行复合傅里叶变换的步骤，其中j是一个虚数，y是沿管材纵向的长度，且r和θ为y的函数。
全文摘要
对沿轴向的管材横截面中的多个点的壁厚测量值执行复合傅里叶变换，对厚度偏差的类型进行分类，由复合傅里叶分量的绝对值计算厚度偏差量，由复合傅里叶分量的相位计算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，并且基于厚度偏差的类型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，调整管材的制造条件。将获得的沿轴向的多个横截面的一阶厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ间的关系r(y)·exp(jθ)作为沿管材纵向的函数，进行复合傅里叶变换，由厚度偏差的扭转频率对厚度偏差进一步分类，且根据分类的厚度偏差采取适当的措施以防止厚度偏差。
文档编号B21B17/00GK1761541SQ20048000698
公开日2006年4月19日 申请日期2004年3月11日 优先权日2003年3月14日
发明者山根明仁 申请人:住友金属工业株式会社