专利名称：芯棒式无缝管轧机及其操作方法、以及无缝管的制造方法
技术领域：
本发明涉及不会产生穿孔、轧辊滑移缺陷、褶皱缺陷等的 芯棒式无缝管轧机及其操作方法、以及无缝管的制造方法。
背景技术：
作为无缝管的轧机，通常采用具有6~ 8台由上下一对轧辊 构成的辊轧机、且设置为前后轧机的轧辊孔型的槽底方向交叉 90。的芯棒式无缝管轧机。在芯棒式无缝管轧机中，在由这些 多个辊轧机形成的轧辊孔型的排列内配置芯棒，空心管坯被连 续地延伸轧制。
图3是说明芯棒式无缝管轧机的整体构造的示意图。如该 图所示，芯棒式无缝管轧机具有辊轧机ll ~ 14，各辊轧机以互 相交叉90°的方式连续设有多台(图中为4台)。这些辊轧机 11 ~ 14分别具有由一对轧辊4构成的孔型。通过将芯棒3插入到 事先由穿孔机穿孔的空心管坯2而由各辊轧机ll ~ 14依次将其 延伸轧制来制造无缝管。设置的辊轧机从轧机入口侧依次被称 为第l轧机(图中的11 )、第2轧机(图中的12 )、第3轧机(图 中的13)、以及第4轧机(图中的14)、通常用第l轧机首先压下 壁厚。
在专利文献l中公开有这样的发明，即， 一种芯棒式无缝 管轧机，该芯棒式无缝管轧机将多个孔型辊轧机交叉地连续设 置，在这些孔型辊轧机所形成的轧辊孔型排列内配置芯棒而轧 制空心管坯，其中，使第l或/和第2轧机的孔型的椭圆度为 1.25~ 1.40的范围。在该发明中，能够防止产生穿孔和管端裂 紋。在专利文献2中公开有这样的发明，即， 一种芯棒式无缝 管轧机，该芯棒式无缝管轧机具有多个孔型辊轧机，在这些孔 型辊轧机所形成的轧辊孔型排列内配置芯棒而轧制空心管坯， 其中，使第l轧机的轧辊孔型周长相对于轧机出口侧的管的热 加工周长为1.12倍以上。
在专利文献3中公开有这样的发明，即， 一种芯棒式无缝 管轧机，该芯棒式无缝管轧机具有多个孔型辊轧机，在这些孔 型辊轧机所形成的轧辊孔型排列内配置芯棒而轧制空心管坯， 其中，第1轧机的轧辊孔型的槽底曲率半径为轧辊槽底间隔的 0.54倍以下。
在专利文献4中公开有这样的发明，即， 一种芯棒式无缝 管轧机，该芯棒式无缝管轧机连续设置多个孔型辊轧机而成， 在由这些孔型辊轧才几形成的轧辊孔型排列内配置芯棒而连续地 延伸轧制空心管坯，其中，对于各轧机的轧辊孔型，其槽底曲 率半径R1与该槽底曲率中心同轧机中心的位移偏置量S之比 Rl / S为3.0以上，至少使第2轧机的椭圆度为1.20以下。
专利文献l:日本特开2001 - 113306号公报
专利文献2:日本专利第2582705号公报
专利文献3:日本特公平7- 102369号公报
专利文献4:日本专利第2985719号公报
在专利文献l中记载有，为了防止在延伸轧制后的无缝管 中产生穿孔，限制孔型的椭圆度是有效的。但是，即使调整椭 圆度，根据偏置量，也有可能会在延伸轧制后的无缝管中产生 缺陷。
在专利文献2中公开有这样的技术，即，通过将芯棒式无 缝管轧机的第l轧机或者甚至是第2轧机的轧辊孔型周长相对 于轧机出口侧的管的热加工周长限制在恒定的范围，在芯棒与延伸轧制的空心管坯内表面之间形成适当的空隙，防止误脱模
(missed stripping )。但是，未考虑椭圆度以及偏置，有可能 在延伸轧制后的无缝管中产生缺陷。
在专利文献3中记载有抑制产生穿孔。但是，若仅通过减 小偏置而未使椭圓度适度，则有可能在延伸轧制后的无缝管中 产生缺陷。
在专利文献4所公开的芯棒式无缝管轧机中记载为，通过 将椭圆度和偏置均限制在规定范围，能够抑制产生缩颈现象， 降低穿孔。但是，并未提及椭圆度与偏置的关系。
发明内容
本发明人基于为了解决以往技术的问题而反复研究的结 果，发现有效地防止延伸轧制后的无缝管产生缺陷的椭圆度与 偏置的平衡，以完成本发明。本发明的目的在于提供一种延伸 轧制后的无缝管较少产生缺陷的芯棒式无缝管轧机。
本发明的主旨在于，下记(1)所示的芯棒式无缝管轧机、 下记(2)所示的芯棒式无缝管轧机的操作方法以及下记(3) 所示的无缝管的制造方法。
(1) 一种芯棒式无缝管轧机，该芯棒式无缝管轧机连续 设置多个孔型辊轧机而成，在由这些孔型辊轧机形成的轧辊孔 型排列内配置芯棒而连续地延伸轧制空心管坯，其特征在于， 至少将第1轧机及第2轧机的轧辊孔型配置成满足下记(1)式~ (4)式所示的条件。
"10a十1.5... ( 1 )
b> 10a- 0.2... (2)
"-a+ 1.5…(3)
b> - a+ 1.15…(4)
6其中，式中的a是孔型轧辊的槽底曲率半径Rl与该槽底曲 率中心同轧机中心的位移偏置量S之比S/R1， b是椭圆度。
(2) —种芯棒式无缝管轧机的操作方法，该芯棒式无缝 管轧机连续设置多个孔型辊轧机而成，在由这些孔型辊轧机形 成的轧辊孔型排列内配置芯棒，其特征在于，通过在至少第l 轧机及第2轧机中的孔型轧辊的槽底曲率半径R1、位移偏置量S 及椭圆度满足上记(1)式~ (4)式的条件下连续地延伸轧制 空心管坯，防止产生穿孔及缺陷。
(3) —种无缝管的制造方法，该方法使用连续设置多个 孔型辊轧机而成、且在由这些孔型辊轧机形成的轧辊孔型排列 内配置芯棒的芯棒式无缝管轧机来制造无缝管，其特征在于， 在至少第l轧机及第2轧机中的孔型轧辊的槽底曲率半径R1、位 移偏置量S及椭圆度满足上记(1 )式~ (4)式的条件下，连 续地延伸轧制空心管坯。
采用本发明，由于能够在偏置与椭圆度的平衡较佳的状态 下轧制空心管坯，因此，能够抑制在延伸轧制后的无缝管中产
生穿孔及缺陷。因此，在轧制易于产生缺陷的薄壁管、高合金 钢管等的情况下，也能够抑制产生缩颈等缺陷。
图l是表示本发明的芯棒式无缝管轧机中的孔型轧辊、空 心管坯及芯棒的位置关系的示意图。
图2是表示本发明的芯棒式无缝管轧机中的、孔型轧辊的 槽底曲率半径R1与该槽底曲率中心同轧机中心的偏置量S之比 S/R1、与椭圆度的关系的图。
图3是说明芯棒式无缝管轧机的整体构造的示意图。
图4是表示芯棒式无缝管轧机中的无缝管的轧制状况的示意图，(a) ~ (f)分别表示第1 第6轧机中的无缝管的轧制状 况。
附图标记说明
11、 12、 13、 14、辊轧机；2、空心管坯；3、芯棒；4、 孔型轧辊；Rl、槽底曲率中心；O、轧机中心；S、槽底曲率 中心与轧机中心的位移偏置量；C、管材的长径。
具体实施例方式
本发明的芯棒式无缝管轧机为，连续设置多个孔型辊轧机 而成，在由这些孔型辊轧机形成的轧辊孔型排列内配置芯棒而 连续地延伸轧制空心管坯。
如上述图3所示，在本发明的芯棒式无缝管轧机中，具有 由 一对轧辊4构成的孔型的辊轧^L1以互相交叉90°的方式连 续设有多台(图中为4台)。通过将芯棒3插入到事先由穿孔机 穿孔的空心管坯2而由各辊轧机ll ~ 14依次将其延伸轧制来制 造无缝管。
图4是表示芯棒式无缝管轧机中的空心管坯的轧制状况的 示意图。图4的(a) ~ (f)分别表示第1~第6轧机中的空心 管坯的轧制状况。另外，在(b) ~ (f)中表示省略了孔型轧 辊的图。另外，在图4中表示6个轧机的芯棒式无缝管轧机的例 子，但并不限定于该轧机数量。
如图4所示，在本发明的芯棒式无缝管轧机中，通过使插 入有芯才奉3的空心管坯2连续地通过 一 对孔型轧辊4之间来进4亍 轧制。于是，其壁厚及直径每通过轧机时都渐渐减小。
如图3所示，在芯棒式无缝管轧机中，空心管坯2被孔型轧 辊4和芯纟奉3延伸轧制。具体地讲，位于孔型轧辊4的槽底部(孔 型轧辊4与空心管坯2接触的部分)的空心管坯2的部分被轧制，其壁厚减小。另一方面，位于凸缘部(孔型轧辊4与空心管坯2 未接触的部分)的空心管坯2的部分由于下述的变形而被拉伸， 沿空心管坯的轴线方向伸展，该变形是因轧制位于槽底部的空 心管坯2的部分而产生的向空心管坯轴线方向的变形。
即，在位于凸缘部的空心管坯2的部分，由于不承受内表 面压力，也几乎不承受外表面压力，因此，成为接近仅承受空 心管坯的轴线方向的拉伸力的单轴拉伸的状态。因此，在位于 凸缘部的空心管坯2的部分上易于产生壁厚局部减小、即缩颈 现象。在显著产生该缩颈现象的情况下，延伸轧制中的空心管 坯破裂而产生穿孔。
在本发明的芯棒式无缝管轧机中，为了不产生这样的问题， 至少将第l轧机及第2轧机的轧辊孔型以满足下记(1)式~ ( 4 ) 式所示的条件的方式配置。
"10a+ 1.5…(1 )
b> 10a_ 0.2... (2)
b< - a+ 1.5... ( 3)
b> - a+ 1.15... (4)
其中，式中的a是孔型轧辊的槽底曲率半径Rl与该槽底曲 率中心同轧机中心的位移偏置量S之比S/R1， b是椭圆度。孔 型轧辊的槽底曲率半径R1以及该槽底曲率中心同轧机中心的 位移偏置量S如图1所示。另外，椭圆度应用图l所示的曲率半 径R1、该槽底曲率中心与轧机中心O的位移偏置量S、以及空 心管坯的长径C,以C/ (R1-S)表示。
图2是表示本发明的芯棒式无缝管轧机中的、孔型轧辊的 槽底曲率半径R1与该槽底曲率中心同轧机中心的位移偏置量S 之比S/R1、与椭圆度的关系的图。另外，图示的内容是第l 轧机中的关系。如图2所示，在不满足上记(1 )式的情况、即比S/R1相 对于椭圆度b的值过小的情况下，成为延伸轧制中的空心管坯 相对于孔型轧辊未充满的状态。所谓未充满的意思是指，延伸 轧制中的空心管坯的外周长未充分扩展，相对于孔型周长(投 影的孔型轮廓的外周长度)变得过小的状态，均称作不满 (underfill)。在成为未充满状态时，无论椭圆度多大都会产 生棒拔出不良(脱模不良)、或者产生由缩颈导致的穿孔不良。
在不满足上记(2)式的情况、即比S/Rl相对于椭圆度b 的值过大的情况下，成为延伸轧制中的空心管坯相对于孔型轧 辊过度充满的状态。所谓过度充满的意思是指，延伸轧制中的 空心管坯的外周长过分扩展，自孔型凸缘部挤出的状态，均称 作过充满(overfill)。在成为过充满状态时，空心管坯自孔型 凸缘挤出，在空心管坯表面产生烧灼缺陷。另外，会引起空心 管坯的与下 一 个轧机的轧辊槽底部相对应的部分的行进速度小 于轧辊槽底部的圆周速度的现象，在空心管坯中产生弯折状的 缺陷。
在不满足上记(3)式的情况、即椭圆度b相对于比S/Rl 的值过大的情况下，成为过充满的状态。在这种情况下，延伸 轧制中的空心管坯自孔型凸缘挤出而烧灼，在表面产生烧灼缺 陷。另外，会引起空心管坯的行进速度在下一个轧机中小于轧 辊槽底部的圆周速度的现象，在空心管坯中产生弯折状的缺陷。
在不满足上记(4)式的情况、即椭圆度b相对于比S/Rl 的值过小的情况下，成为不满的状态。在这种情况下，会产生 棒拔出不良(脱模不良)、或者产生由缩颈导致的穿孔不良这样 的问题。
在本发明的芯棒式无缝管轧机中，以满足上记(1)式~ (4)式所示的条件的方式配置孔型轧辊的方法至少仅针对第l
10轧机及第2轧机的轧辊孔型即可。其原因在于，通常，在芯棒
式无缝管轧机轧制过程中，第l轧机和第2轧机的压下率大于其 它轧机，因此，其孔型形状对轧制的影响远远大于第3轧机之 后的孔型形状的影响。
如上所述，在分别规定比S/R1和椭圆度的方法中，有时 无法改善轧制中的各种问题。本发明通过在满足上记(1 ) ~ (4)所示的关系的条件下操作芯棒式无缝管轧机，能够稳定 地制造既无穿孔、又无缺陷的无缝管。
工业实用性
采用本发明，由于能够在偏置和椭圆度的平衡较佳的状态 下轧制空心管坯，因此，能够抑制在延伸轧制后的无缝管中产 生穿孔及缺陷。因此，在轧制易于产生缺陷的薄壁管、高合金 钢管等的情况下，也能够抑制缩颈等缺陷的产生。
权利要求
1. 一种芯棒式无缝管轧机，该芯棒式无缝管轧机是连续设置多个孔型辊轧机而成，在由这些孔型辊轧机形成的轧辊孔型排列内配置芯棒而连续地延伸轧制空心管坯，其特征在于，至少将第1轧机及第2轧机的轧辊孔型以满足下记(1)式～(4)式所示的条件的方式配置，b≤10a+1. 5...(1)b≥10a-0. 2...(2)b≤-a+1. 5...(3)b≥-a+1. 15...(4)其中，式中的a是孔型轧辊的槽底曲率半径R1与该槽底曲率中心同轧机中心的位移偏置量S之比S/R1，b是椭圆度。
2. —种芯棒式无缝管轧机的操作方法，该芯棒式无缝管轧 机是连续设置多个孔型辊轧机而成，在由这些孔型辊轧机形成 的轧辊孔型排列内配置芯棒，其特征在于，通过在至少第l轧机和第2轧机中的孔型轧辊的槽底曲率 半径R1、位移偏置量S及椭圆度满足下记(1 )式~ (4)式的 条件下连续地延伸轧制空心管坯，来防止产生穿孔及缺陷，b< 10a+ 1.5…(1)b> 10a- 0.2... (2)"- a+ 1.5…(3)b> - a+ 1.15... (4)其中，式中的a是孔型轧辊的槽底曲率半径Rl与该槽底曲 率中心同轧机中心的位移偏置量S之比S/R1， b是椭圆度。
3. —种无缝管的制造方法，该方法使用连续设置多个孔型 辊轧机而成、且在由这些孔型辊轧机形成的轧辊孔型排列内配 置有芯棒的芯棒式无缝管轧机来制造无缝管，其特征在于，在至少第l轧机及第2轧机中的孔型轧辊的槽底曲率半径Rl、位移偏置量S及椭圆度满足下记(1)式~(4)式的条件 下，连续地延伸轧制空心管坯，b《10a+ 1.5 ... ( 1 ) b> 10a- 0.2 ... (2) b《- a+ 1.5 …(3) b> - a+ 1.15... (4)其中，式中的a是孔型轧辊的槽底曲率半径Rl与该槽底曲 率中心同轧机中心的位移偏置量S之比S / Rl， b是椭圆度。
全文摘要
本发明提供芯棒式无缝管轧机及其操作方法、以及无缝管的制造方法。该芯棒式无缝管轧机能够制造不存在缩径等缺陷的无缝管。本发明的芯棒式无缝管轧机连续设置多个孔型辊轧机而成，在由这些孔型辊轧机形成的轧辊孔型排列内配置芯棒(3)而连续地延伸轧制空心管坯(2)，其中，至少将第1轧机及第2轧机的轧辊孔型(4)以满足下记(1)式～(4)式所示的条件的方式配置，b≤10a+1.5 …(1)、b≥10a-0.2 …(2)、b≤-a+1.5 …(3)、b≥-a+1.15 …(4)，其中，a＝S/R1，b＝C/(R1-S)。
文档编号B21B17/02GK101534969SQ200780041390
公开日2009年9月16日 申请日期2007年10月24日 优先权日2006年11月9日
发明者筱木健一 申请人:住友金属工业株式会社