专利名称：芯棒式无缝管轧机及无缝管的制造方法
技术领域：
本发明涉及在多个轧机上各配设有三个孔型轧辊的芯棒式无缝管轧机及使用了该芯棒式无缝管轧机的无缝管的制造方法。本发明特别是涉及能够充分地抑制在延伸轧制管坯时管坯的周长变得过小，管坯的内表面贴在芯棒上，而无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象的芯棒式无缝管轧机及使用了该芯棒式无缝管轧机的无缝管的制造方法。
背景技术：
在采用曼内斯曼式芯棒式无缝管轧机方式制造无缝管的过程中，首先，利用加热炉对圆钢坯或者方钢坯进行加热，之后，利用穿孔机进行穿孔轧制，制造成空心管坯。接着，将芯棒插入上述空心管坯的内表面，利用具有多个轧机的芯棒式无缝管轧机进行延伸轧制。之后，利用减径轧机将延伸轧制后得到的管成形轧制至规定外径，制成产品。作为上述芯棒式无缝管轧机，以往以来广泛使用具有多台轧机的双辊式芯棒式无缝管轧机，在各轧机上配设有两个彼此相对的孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开90°。在该双辊式芯棒式无缝管轧机中，有可能因孔型轧辊的槽底与凸缘之间的过大的圆周速度差而导致孔型轧辊与管坯在孔型轧辊的凸缘附近发生粘着，或者因管坯材料在孔型轧辊的凸缘处过量膨出而导致管坯产生缺陷(耳子缺陷)。从防止这些粘着、耳子缺陷的观点考虑，在双辊式芯棒式无缝管轧机中，通常以使孔型轮廓(用经过孔型轧辊的旋转中心的平面截取孔型轧辊而得到的孔型形状)的两端的曲率半径变大的方式设计孔型轧辊。在该情况下，管坯的与孔型轧辊的凸缘附近相对应的部位既不被孔型轧辊约束也不被芯棒约束，而仅受到长度方向上的张力作用，因此，难以对向管周向的变形(鼓出)进行管理。因此，对由不锈钢等热变形性能较低的材料构成的管来说，也存在容易产生穿孔缺陷等这样的问题。为了解决像上述那样的、双辊式芯棒式无缝管轧机的问题，近年来，导入了ー种在各轧机上配设有三个孔型轧辊的三辊式芯棒式无缝管轧机。通常的三辊式芯棒式无缝管轧机具有多个轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60。。在通常的三辊式芯棒式无缝管轧机中，如上所述，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°。因而，当利用一对相邻的轧机对管坯的整周实施减壁加工(日文:肉厚加工)时，需要使配设在各轧机上的各孔型轧辊对管坯的圆心角为60°的部位实施减壁加工(參照图1(b))。换言之，未被各孔型轧辊实施减壁加工的部位仅是管坯的分别与各孔型轧辊的靠两个凸缘的部位相对应的圆心角为30°的部位。另外，为了对管坯的圆心角为60°的部位实施减壁加工，将构成各孔型轧辊的槽底轮廓(孔型轮廓中槽底附近的轮廓)的圆弧的圆心角设定为60°以上。
相对于此，在双辊式芯棒式无缝管轧机中，使配设在各轧机上的各孔型轧辊对管坯的圆心角为90°的部位实施减壁加工(參照图1 (a))。换言之，未被各孔型轧辊实施减壁加工的部位是管坯的分别与各孔型轧辊的靠两个凸缘的部位相对应的圆心角为45°的部位，与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机的情况相比，双辊式芯棒式无缝管未实施减壁加エ的范围较宽。因而，在通常的三辊式芯棒式无缝管轧机的情况下，在延伸轧制过程中，与双辊式芯棒式无缝管轧机的情况相比，管坯材料向外侧的膨出量较少，因此，有可能存在这样的情况:由于延伸轧制，管还的周长变小，管还的内表面贴在芯棒上，而无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出。为了解决像上述那样的、通常的三辊式芯棒式无缝管轧机的问题，在专利文献I提出了一种以如下方式形成的三辊式芯棒式无缝管轧机，即，在先于最终轧机的三台轧机之间，孔型轧辊的压下方向逐台错开40°，并且，使配设在上述三个轧机上的各孔型轧辊能与管坯的圆心角为40°的部位相接触(对该部位实施减壁加工)(专利文献I的权利要求书
坐、
ノ o具体地讲，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，如专利文献I的图3等所示，将配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊做成用在通常的三辊式芯棒式无缝管轧机中的孔型轧辊。即，在第I轧机与第2轧机之间，孔型轧辊的压下方向错开60°，并且，配设在第I轧机及第2轧机上的各孔型轧辊以其能与管坯的圆心角为60°的部位相接触(对该部位实施减壁加工)的方式形成了孔型轮廓(将构成槽底轮廓的圆弧的圆心角设定为60。)。而且，在专利文 献I所述的芯棒式无缝管轧机中，在第3轧机 第5轧机之间，孔型轧辊的压下方向逐台错开40°，并且，配设在第3轧机 第5轧机上的各孔型轧辊以其能与管坯的圆心角为40°的部位相接触(对该部位实施减壁加工)的方式形成了孔型轮廓(将构成槽底轮廓的圆弧的圆心角设定为40° )。換言之，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，未被配设在第3轧机 第5轧机上的各孔型轧辊实施减壁加工的部位是管坯的分别与各孔型轧辊的靠两个凸缘的部位相对应的圆心角为40°的部位，与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机的情况相比，未实施减壁加工的范围较宽。因而，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机的情况相比，在第3轧机 第5轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料向外侧的膨出量变多。专利文献1:日本特开平7 - 47410号公报
发明内容
发明要解决的问题但是，本发明人经研究后发现，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，特别是在管坯材料为不锈钢等高合金钢的情况下，无法充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。而且，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，在第I轧机与第2轧机之间，孔型轧辊的压下方向错开60°，另一方面，在第3轧机 第5轧机之间，孔型轧辊的压下方向逐台错开40°。因此，与从第I轧机到最终轧机孔型轧辊的压下方向交替地错开60°的、通常的三辊式芯棒式无缝管轧机不同，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，孔型轧辊的旋转驱动轴等的配置变得复杂，因此，导致设备成本増加、可维修性降低。而且，在通常的三辊式芯棒式无缝管轧机中，利用两台相邻的轧机对管坯的整周实施了减壁加工，相对于此，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，利用三台轧机(第3轧机 第5轧机)对管坯的整周实施了减壁加工。因此，在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机相比，轧机数量増加，因此，导致设备成本増加、可维修性降低。本发明即是为了解决这些现有技术的问题而做成的，其课题在于，提供一种在多台轧机上各配设有三个孔型轧辊的芯棒式无缝管轧机及使用了该芯棒式无缝管轧机的无缝管的制造方法，该芯棒式无缝管轧机不会导致设备成本増加、可维修性降低，能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。用于解决问题的方案为了解决上述课题，本发明人进行了潜心研究，结果，得到以下的见解。在专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机中，配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊是用在通常的三辊式芯棒式无缝管轧机中的孔型轧辊(孔型轮廓形成为能与管坯的圆心角为60°的部位相接触的孔型轧辊)，因此，在第I轧机及第2轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料向外侧的膨出量较少，管坯的周长变小。特别是在管坯材料为不锈钢等高合金钢的情况下，管坯材料向外侧的膨出量变得更少，而且，高合金钢的热收缩率较大，因此，管坯的周长的收缩量也明显变大。而且，当利用第I轧机及第2轧机进行延伸轧制而导致管坯的周长变得过小吋，即使在第3轧机 第5轧机中利用形成为能够増加延伸轧制过程中管坯材料向外侧的膨出量的孔型轧辊(孔型轮廓形成为能与管坯的圆心角为40°的部位相接触的孔型轧辊)对管坯进行延伸轧制，延伸轧制后得到的管的周长也不会变大，无法充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。換言之，本发明人的见解是，为了充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象，关键是要使孔型轧辊形成为至少在第I轧机及第2轧机中的延伸轧制过程中增加管坯材料向外侧的膨出量。本发明是基于本发明人的上述见解而完成的。即，本发明提供一种芯棒式无缝管轧机，其具有多台轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°，该芯棒式无缝管轧机的特征在于，在至少配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊的孔型轮廓中，构成槽底轮廓的圆弧的圆心角被设定为小于60°，并且，孔型轮廓上除该槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径。在本发明的芯棒式无缝管轧机中，至少配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊的、构成槽底轮廓(孔型轮廓中槽底附近的轮廓)的圆弧的圆心角被设定为小于60°。而且，孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径。因而，与以往的通常的三辊式芯棒式无缝管轧机相比，至少在第I轧机及第2轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料向外侧的膨出量变多，即使在管坯材料为不锈钢等高合金钢的情况下，也能够增大延伸轧制后得到的管的周长。因此，能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。
而且，在本发明的芯棒式无缝管轧机中，与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机一祥，在所有轧机中孔型轧辊的压下方向交替地错开60°，因此，孔型轧辊的旋转驱动轴等的配置不会像专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机那样变得复杂。而且，能够使轧机数量与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机的轧机数量一祥。因而，不会导致设备成本増加、可维修性降低。如上，采用本发明的芯棒式无缝管轧机，不会导致设备成本増加、可维修性降低，能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。另外，不仅是配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊，对于配设在第3轧机以后的轧机上的孔型轧辊来说，如果也将其构成槽底轮廓的圆弧的圆心角设定为小于60°，并使孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径的话，则能够更充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。在此，优选将至少配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊的、构成槽底轮廓圆弧的圆心角设定为30°以上。这是因为，假设将上述圆心角设定为小于30°的话，在一台轧机中未实施减壁加工的部位会超过管坯整周的3/4，即使将第I轧机及第2轧机加在一起，未实施减壁加工的部位也会超过管坯整周的1/2。因此，第3轧机以后的轧机中的壁厚压下量会大于第I轧机及第2轧机中的壁厚压下量，结果，有可能不得不増加第3轧机以后的轧机数量。另外，本发明中的“第I轧机”是指从芯棒式无缝管轧机入口侧数配置在第I位的轧机。同样，本发明中的“第2轧机”是指从芯棒式无缝管轧机入口侧数配置在第2位的轧机。在此，公知在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°这样的情况下，存在管坯的、被各孔型轧辊的自槽底至位于从该槽底绕孔型中心旋转30°左右的角度的部位压下的部位(由于是被孔型轧辊的槽底与凸缘之间的中间部位压下的部位，因此，以下酌情地称作“中间部”)的壁厚比管坯的其他部位的壁厚要厚的倾向。 因而，在对管坯实施减壁加エ的轧机中的最终轧机中，从防止厚度不均的观点考虑，只要主要对上述中间部实施减壁加工即可。但是，在以往的通常的三辊芯棒式无缝管轧机的最终轧机中，通常，在自槽底至位于从该槽底绕孔型中心旋转30°左右的角度的部位的范围内，孔型轧辊的孔型轮廓上的点与孔型中心之间的距离大致恒定。因此，不仅上述中间部，也包含与孔型轧辊的槽底相対的部位在内，在这样的管坯的周向上的较宽的范围内，在孔型轧辊与芯棒之间对管坯实施减壁加工。因而，在最终轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料所膨出的方向以管坯的长度方向为主，向管坯的周向的膨出量较少，因此，延伸轧制后得到的管的周长会变小。结果，有可能无法充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。本发明人鉴于以下两点进行了潜心研究，结果想到了本发明的芯棒式无缝管轧机的优选结构，其中，第一点为:只要使孔型轧辊的轮廓形成为在最终轧机中的延伸轧制过程中管坯材料主要向管坯的周向膨出，就能够增大延伸轧制后得到的管的周长，从而能够更充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象；第ニ点为:在最终轧机中，主要对上述中间部实施减壁加工即可。
S卩，配设在对管坯实施减壁加工的轧机中的最终轧机上的孔型轧辊的孔型轮廓与孔型中心上的点之间的距离并不恒定，优选的是，在孔型轮廓上位于从槽底绕孔型中心旋转27° 33°的范围内的某一角度的点处，与孔型中心上的点之间的距离最短。采用上述这样的优选结构，在最终轧机中，孔型轮廓上的点与孔型中心之间的距离并不恒定，在孔型轮廓上位于从槽底绕孔型中心旋转30°左右(27° 33° )的角度的点处，与孔型中心之间的距离最短，因此，仅就上述中间部的周边，在孔型轧辊与芯棒之间对管坯实施减壁加工。因此，在最终轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料所膨出的方向以管坯的周向为主，因此，与利用配设有具有和以往相同的孔型轮廓的孔型轧辊的最終轧机进行延伸轧制的情况相比，延伸轧制后得到的管的周长变大。结果，能够更充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。另外，本发明中的“对管坯实施减壁加工的轧机中的最终轧机”是指对管坯实施减壁加工的轧机中的、配置在最靠芯棒式无缝管轧机出口侧的轧机。而且，为了解决上述课题，本发明还提供ー种芯棒式无缝管轧机，其具有多台轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°，该芯棒式无缝管轧机的特征在于，配设在对管坯实施减壁加工的轧机中的最终轧机上的孔型轧辊其孔型轮廓上的点与孔型中心之间的距离并不恒定，在孔型轮廓上位于从槽底绕孔型中心旋转27° 33°的范围内的某一角度的点处，与孔型中心之间的距离最短。采用上述这样的发明，在最终轧机中，孔型轮廓上的点与孔型中心之间的距离并不恒定，在孔型轮廓上位于从槽底绕孔型中心旋转30°左右(27° 33° )的角度的点处，与孔型中心之间的距离最短，因此，仅就上述中间部的周边，在孔型轧辊与芯棒之间对管坯实施减壁加工。因此，在最终轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料所膨出的方向以管坯的周向为主，因此，与利用配设有具有和以往相同的孔型轮廓的孔型轧辊的最終轧机进行延伸轧制的情况相比，延伸轧制后得到的管的周长变大。结果，能够更充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。而且，在本发明的芯棒式无缝管轧机中，与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机一祥，在所有轧机中孔型轧辊的压下方向交替地错开60°，因此，孔型轧辊的旋转驱动轴等的配置不会像专利文献I所述的芯棒式无缝管轧机那样变得复杂。而且，能够使轧机数量与通常的三辊式芯棒式无缝管轧机的轧机数量一祥。因而，不会导致设备成本増加、可维修性降低。如上，采用本发明的芯棒式无缝管轧机，不会导致设备成本増加、可维修性降低，能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。而且，为了解决上述课题，本发明还提供一种无缝管的制造方法，其特征在于，该无缝管的制造方法包含利用上述芯棒式无缝管轧机对管坯进行延伸轧制的エ序。发明的效果采用本发明的芯棒式无缝管轧机，不会导致设备成本増加、可维修性降低，能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。
图1是用于说明双辊式芯棒式无缝管轧机与三辊式芯棒式无缝管轧机的不同点的纵剖视图。图2是概略地表示本发明的ー实施方式的芯棒式无缝管轧机的、配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊的结构的纵剖视图。图3是概略地表示在本发明的ー实施方式的芯棒式无缝管轧机中配设在对管坯实施减壁加工的轧机中的最终轧机上的孔型轧辊的优选结构。图4是用于说明图3所示的配设在最终轧机上的孔型轧辊所起到的效果的说明图。图5表示实施例1 一 I 实施例1 一 3及比较例I的评价結果。图6表示实施例2 — 1、实施例2-2及比较例2的评价結果。图7表示实施例3及比较例3的评价结果。图8表示实施例4及比较例4的评价結果。
具体实施例方式以下，适当地參照附图对本发明的实施方式进行说明。第I实施方式本实施方式的芯棒式无缝管轧机具有多台(在本实施方式中为五台)轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°。图2是概略地表示本实施方式的芯棒式无缝管轧机的、配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊的结构的纵剖视图。图2 (a)表示配设在第I轧机上的三个孔型轧辊的概略的结构。图2 (b)表示配设在第2轧机上的三个孔型轧辊的概略的结构。图2 (c)表示配设在第I轧机及第2轧机上的各孔型轧辊的概略的结构。在图2中，附图标记0是指孔型中心(管坯的轧制线中心)，附图标记Cl是指半径Rl的圆弧的弧心。孔型中心0与圆弧的弧心Cl之间的距离(偏置量(日文:ォフセッ卜))能够在利用相同的孔型轧辊对外径、壁厚不同的管坯进行延伸轧制时进行调整，井能够根据待延伸轧制的管坯的外径、壁厚来确定合适的值。如图2所示，本实施方式的芯棒式无缝管轧机的特征在于，至少配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓(孔型轮廓P中槽底B附近的轮廓)的圆弧(半径Rl)的圆心角0被设定为小于60°，并且，孔型轮廓P上除该槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心Cl之间的距离大于上述圆弧的半径R1。采用上述这样的结构，在本实施方式的芯棒式无缝管轧机中，与以往通常的三辊式芯棒式无缝管轧机相比，至少在第I轧机及第2轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料向外侧的膨出较多，即使在管坯材料为不锈钢等高合金钢的情况下，也能够增大延伸轧制后得到的管的周长。因此，能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。另外，优选将至少配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0设定为30°以上。这是因为，假设将圆心角e设定为小于30°的话，在一台轧机中未实施减壁加工的部位会超过管坯整周的3/4，即使将第I轧机及第2轧机加在一起，未实施减壁加工的部位也会超过管坯整周的1/2。因此，第3轧机以后的轧机中的壁厚压下量会大于第I轧机及第2轧机中的壁厚压下量，结果，有可能不得不増加第3轧机以后的轧机数量。 图3是概略地表示在本实施方式的芯棒式无缝管轧机中、配设在对管坯实施减壁加工的轧机中的最终轧机(在本实施方式中为第5轧机)上的孔型轧辊的优选结构的纵剖视图。图3 (a)表示配设在第5轧机上的各孔型轧辊的概略的结构。图3 (b)放大地表示了图3 (a)所示的孔型轮廓中用箭头A表示的部分。图3 (c)示意性地表示配设在第5轧机上的各孔型轧辊的孔型轮廓与孔型中心之间的距离。在图3中，附图标记L是指孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心0旋转a角度的点与孔型中心0之间的距离。如图3所示，在本实施方式的芯棒式无缝管轧机的优选结构中，配设在最终轧机(第5轧机)上的孔型轧辊R其孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L并不恒定，在孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心0旋转(27° ^ <33° )的角度的点处，与孔型中心0之间的距离为最小值U。S卩，当a =C^时，孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L=Ltl。图4是用于说明图3所示的配设在最终轧机上的孔型轧辊所起到的效果的说明图。图4 (a)是示意性地表示管坯S被孔型轧辊R和芯棒M延伸轧制的状态的剖视图。图4 (b)是示意性地表示以往的最终轧机中的减壁加工部位A的图。图4 (b)的上侧的图表示从孔型轧辊R的压下方向观察到的图，图4 (b)的下侧的图表示从轧制方向观察到的图。图4(c)是示意性地表示配设有图3所示的孔型轧辊的最终轧机中的减壁加工部位A的图。图4 (c)的上侧的图表示从孔型轧辊R的压下方向观察到的图，图4 (c)的下侧的图表示从轧制方向观察到的图。在图4中，附图标记X是指管坯S的周向，附图标记Y是指孔型轧辊R的压下方向，附图标记Z是指轧制方向。而且，在图4中，空心箭头是指管坯材料的流动，实心箭头是指减壁加工位置。而且，图4 (b)及图4 (c)中的管还S是指最终乳机入口侧处的管坯。 在以往的最终轧机中，通常，在自槽底B至位于从该槽底B绕孔型中心0旋转30°左右的角度的部位的范围内，孔型轧辊R的孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离大致恒定。因此，如图4 (b)所示，不仅中间部(被各孔型轧辊R的自槽底B至位于从该槽底B绕孔型中心0旋转30°左右的角度的部位压下的管坯S的部位)，也包含与孔型轧辊R的槽底B相対的部位在内，在这样的管坯S的周向上的较宽的范围A内，在孔型轧辊R与芯棒M之间对管坯S实施减壁加工。因而，在最终轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料所膨出的方向以管坯S的长度方向(Z方向)为主，向管坯S的周向(X方向)的膨出量较少，因此，延伸轧制后得到的管的周长变小。结果，有可能无法充分地抑制无法将芯棒M从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。另ー方面，在配设有图3所示的孔型轧辊R的最终轧机中，孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L并不恒定，在孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心0旋转30°左右(27° 33° )的角度％的点处，与孔型中心0之间的距离为最小值U。因此，如图
4(c)所示，仅就上述中间部的周边A，在孔型轧辊R与芯棒M之间对管坯S实施减壁加工。因此，在最终轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料所膨出的方向以管坯S的周向(X方向)为主，因此，与以往的在最终轧机(图4 (b 中进行延伸轧制的情况相比，延伸轧制后得到的管的周长变大。結果，能够更充分地抑制无法将芯棒M从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。第2实施方式本实施方式的芯棒式无缝管轧机与第I实施方式相同，具有多台(在本实施方式中为五台)轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°。而且，參照图3，与上述第I实施方式的芯棒式无缝管轧机的优选结构相同，在本实施方式的芯棒式无缝管轧机中，配设在最终轧机(第5轧机)上的孔型轧辊R其孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L并不恒定，在孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心0旋转a。(27°彡aQ<33° )的角度的点处，与孔型中心0之间的距离为最小值L。。即，当a = a ^吋，孔型轮廓P与孔型中心0之间的距离L=Ltlt5但是，与第I实施方式的芯棒式无缝管轧机不同的是，本实施方式的芯棒式无缝管轧机不存在如下这样的限制:至少配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧(半径Rl)的圆心角9被设定为小于60°。如上所述，在本实施方式的芯棒式无缝管轧机的最终轧机中，孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L并不恒定，在孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心0旋转30°左右(27° 33° )的角度％的点处，与孔型中心0之间的距离为最小值U。因此，參照图4，与上述第I实施方式的芯棒式无缝管轧机的优选结构相同，本实施方式的芯棒式无缝管轧机也如图4 (c)所示那样，仅就上述中间部(被各孔型轧辊R的自槽底B至位于从该槽底B绕孔型中心0旋转30°左右的角度的部位压下的管坯S的部位)的周边A，在孔型轧辊R与芯棒M之间对管坯S实施减壁加工。因此，在最终轧机中的延伸轧制过程中，管坯材料所膨出的方向以管坯S的周向(X方向)为主，因此，与在以往的最终轧机(图4 (b))中进行延伸轧制的情况相比，延 伸轧制后得到的管的周长变大。结果，能够充分地抑制无法将芯棒M从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。以下，对本发明的实施例及比较例进行说明。实施例1 一 I在具有五台轧机的芯棒式无缝管轧机中，以如下条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的截面形状进行了评价，上述条件具体为 第I轧机 第5轧机所有轧机中的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角9 =40° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，管坯材料为不锈钢(SUS304)，芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的外径为218mm、壁厚为5.5mm。实施例1 一 2配设在第I轧机 第3轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0 =40° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，配设在第4轧机及第5轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0 =60° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，除了上述这些条件之外，以与实施例1 一 I相同的条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的截面形状进行了评价。实施例1 一 3配设在第I轧机 第4轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0 =40° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，配设在第5轧机上的孔型轧辊R的孔型轮廓P上的点与孔型中心O之间的距离L并不恒定，在孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心O旋转30°的角度的点处，与孔型中心O之间的距离最短，除了上述这些条件之外，以与实施例1 一 I相同的条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出口侧的管的截面形状进行了评价。比较例I配设在第I轧机 第5轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0 =60° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，除了上述条件之外，以与实施例1 一 I相同的条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的截面形状进行了评价。评价结果图5表示实施例1 — I 实施例1 — 3及比较例I的评价結果。在图5中，用箭头表示的角度范围表示的是管与芯棒相接触的范围。如图5所示，得到了这样的结果:与比较例I相比，在实施例1 一 I 实施例1 一 3中的任一者中，管与芯棒之间的接触率降低，并且，管的内周长变大。尤其是在实施例1 一 3中，管的内周长最大。从上述结果中能够期待，若采用本发明的芯棒式无缝管轧机，则能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。实施例2 -1在具有五台轧机的芯棒式无缝管轧机中，以如下条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出口侧的管的截面形状进行了评价，上述条件具体为:配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0 =40° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，配设在第3轧机 第5轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0=60° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，管坯材料为不锈钢(SUS304)，芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的外径为218mm、壁厚为4.7mm。实施例2-2配设在第5轧机上的孔型轧辊R的孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L并不恒定，在孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心0旋转30°的角度的点处，与孔型中心0之间的距离最短，除了上述这些条件之外，以与实施例2 — I相同的条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出口侧的管的截面形状进行了评价。比较例2配设在第I轧机 第5轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0 =60° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离比上述圆弧的半径长)，除了上述条件之外，以与实施例2 — I相同的条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的截面形状进行了评价。评价结果图6表示实施例2 — 1、实施例2-2及比较例2的评价結果。在图6中，用箭头表示的角度范围表示的是管与芯棒相接触的范围。如图6所示，得到了这样的结果:与比较例2相比，在实施例2 — 1、实施例2 — 2中的任一者中，管与芯棒之间的接触率降低，并且，管的内周长变大。尤其是在实施例2 — 2中，管的内周长变得更大。从上述结果中能够期待，若采用本发明的芯棒式无缝管轧机，则能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。实施例3在具有五台轧机的芯棒式无缝管轧机中，以如下条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出口侧的管的截面形状进行了评价，上述条件具体为:配设在第I轧机 第4轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0=60° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，配设在第5轧机上的孔型轧辊R的孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L在孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型弧心0旋转30°的角度的这一点处最短，管坯材料为不锈钢(SUS304)，芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的外径为218mm、壁厚为4.7mm。比较例3配设在第5轧机上的孔型轧辊R的孔型轮廓P上的点与孔型中心0之间的距离L在自槽底B至孔型轮廓P上位于从槽底B绕孔型中心0旋转30°左右的角度的点的范围内大致恒定，除了上述条件之外，以与实施例3相同的条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的截面形状进行了评价。评价结果图7表示实施例3及比较例3的评价結果。在图7中，用箭头表示的角度范围表示的是管与芯棒相接触的范围。如图7所示，得到了这样的結果:与比较例3相比，在实施例3中，管与芯棒之间的接触率降低，并且，管的内周长变大。从上述结果中能够期待，若采用本发明的芯棒式无缝管轧机，则能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。实施例4配设在第I轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0=44° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，配设在第2轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0 =47° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，配设在第3轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角0=50° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，除了上述这些条件之外，以与实施例1 一 2相同的条件进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出口侧的管的截面形状进行了评价。比较例4配设在第I轧机 第5轧机上的孔型轧辊R的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角
0=60° (孔型轮廓上除槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径)，除了上述条件之外，以与实施例4相同的条件下进行有限元分析(FEM)，对芯棒式无缝管轧机出ロ侧的管的截面形状进行了评价。评价结果图8表示实施例4及比较例4的评价結果。在图8中，用箭头表示的角度范围表示管与芯棒相接触的范围。如图8所示,得到了这样的结果:与比较例4相比,在实施例4中，管与芯棒之间的接触率降低，并且，管的内周长变大。从上述结果中能够期待，若采用本发明的芯棒式无缝管轧机，则能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。附图标记说明R、孔型轧辊；B、槽底；P、孔型轮廓；0、孔型中心；C1、圆弧的弧心；0、圆弧的圆心角。
权利要求
1.一种芯棒式无缝管轧机，其具有多台轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°，该芯棒式无缝管轧机的特征在于， 在至少配设在第I轧机及第2轧机上的孔型轧辊的孔型轮廓中，构成槽底轮廓的圆弧的圆心角被设定为小于60°，并且，孔型轮廓上除该槽底轮廓以外的点与上述圆弧的弧心之间的距离大于上述圆弧的半径。
2.根据权利要求1所述的芯棒式无缝管轧机，其特征在于， 配设在对管坯实施减壁加工的轧机中的最终轧机上的孔型轧辊的孔型轮廓上的点与孔型中心之间的距离并不恒定，在孔型轮廓上位于从槽底绕孔型中心旋转27° 33°的范围内的某一角度的点处，与孔型中心之间的距离最短。
3.一种芯棒式无缝管轧机，其具有多台轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊，在相邻的轧机之间，孔型轧辊的压下方向交替地错开60°，该芯棒式无缝管轧机的特征在于， 配设在对管坯实施减壁加工的轧机中的最终轧机上的孔型轧辊的孔型轮廓上的点与孔型中心之间的距离并不恒定，在孔型轮廓上位于从槽底绕孔型中心27° 33°的范围内的某一角度的点处，与孔型中心之间的距离最短。
4.一种无缝管的制造方法，其特征在于， 该无缝管的制造方法包含利用权利要求1 3中任一项所述的芯棒式无缝管轧机对管坯进行延伸轧制的工序。
全文摘要
本发明提供芯棒式无缝管轧机等，该芯棒式无缝管轧机在多台轧机上各配设有三个孔型轧辊，其不会导致设备成本增加、可维修性降低，能够充分地抑制无法将芯棒从延伸轧制后得到的管中抽出这样的现象。本发明的芯棒式无缝管轧机具有多台轧机，在各轧机上以压下方向所成的角为120°的方式配设有三个孔型轧辊(R)，在相邻的轧机之间，孔型轧辊(R)的压下方向交替地错开60°，该芯棒式无缝管轧机的特征在于，至少配设在第1轧机及第2轧机上的孔型轧辊(R)的、构成槽底轮廓的圆弧的圆心角(θ)被设定为小于60°。
文档编号B21B17/02GK103097045SQ201180043050
公开日2013年5月8日 申请日期2011年7月6日 优先权日2010年7月7日
发明者山根明仁 申请人:新日铁住金株式会社