专利名称：减径轧机用孔型辊及减径轧机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主要用于制造管的减径轧机用的孔型辊及 减径轧机。更详细地说，本发明涉及一种即使在以不同的条件 对壁厚、外径、材质等参数不同的多种管进行减径轧制的情况
下，也能够显著地抑制作为产生棱角(polygonization)的直接原 因的周向上的加厚分布的不均匀的变动，由此，事实上能够消 除产生棱角的减径轧机用孔型辊及减径轧机。
背景技术：
作为减径轧4几(reducer),最普通的定径4几及拉伸缩径轧机 通常通过将包括2辊式或3辊式的孔型辊的管轧机以多台(例如， 8 28台)串联的方式配置而构成。例如，在使用3辊式孔型辊的 3辊式减径轧制法中，以使相邻的轧机中的孔型辊相互具有60 度的相位角(相位差)的方式配置孔型辊。在拉伸缩径轧机的情 况下，不将工具插入到管的内部，而是一边在相邻轧才几之间对 管施加张力， 一 边通过各孔型辊所具有的椭圆形状的孔型来轧 制管。由此，管的外径被大幅度地缩小，同时壁厚也通常在定 径机的情况下变厚，在拉伸缩径轧机的情况下变薄。在使用2 辊式孔型辊的2辊式减径轧制法中，相邻轧才几之间的孔型辊的 相位差为90度。
由于孔型辊是椭圆形状，因此通过孔型辊减径轧制的管在 孔型辊旋转轴方向上的中央部(被称为槽底部)被较强地压下， 且越靠近孔型的两端部(槽底部的两侧的凸缘部的端部)，压下 越弱。由于在管的内部不存在工具，因此当管以多道次通过轧 机时，产生所谓的棱角，即管的内表面的横截面形状呈六边形(在2辊式减径轧制法中是四边形)的现象。
产生了棱角的管的内表面的横截面形状为多边形，但是利 用减径轧机加工后的管的外表面为大致正圆。因此，管显示出
在管的周向上的壁厚周期性地(3辊式的情况下是3次/周或6次/ 周)增减的壁厚的变动(壁厚不均)。公知在通过减径轧机轧制加 工壁厚相对于加工外径的比为8%以上的中等壁厚管或厚壁管 时特别容易产生棱角。
如下述专利文献l、 2所记载的那样，该棱角的程度依赖于 辊孔型的矩形率(rectangularity)而发生变动，该辊孔型的矩形 率由从边缘部入口面到辊出口面的距离CLE相对于从辊槽底 入口面到辊出口面的距离CLG的比(CLE/CLG)表示。作为其对 策，公知有用于适当地选择该矩形率的矩形率设计方法。
专利文献3公开了通过在多个孔型辊轧机中适当地设定各 轧机中的加工量来抑制形成棱角。专利文献4公开了通过控制
设定各轧机中的孔型辊的转速，使得被轧制的管的总延伸率恒 定，从而^f吏棱角最小。
专利文献5公开了通过在管的减径轧制中用水对管进行局 部冷却来抑制形成棱角。专利文献6、 7公开了通过调整各轧机 的压下位置来抑制定径轧制中的棱角。专利文献8 10公开了通 过在管的减径轧制中适当地设定每个轧机的辊的相位角来抑制 形成棱角。
曰本特开平7-314013号 曰本特开平8-19謂号 日本特开平11-151506号 曰本特开2001-71012号 曰本特开2001-129603号
专利文献1 专利文献2 专利文献3 专利文献4 专利文献5
4专利文献6
专利文献7 专利文献8 专利文献9
曰本特开2000-158015号 曰本特开2000-334504号 曰本特开2005-46874号 曰本特开2005-305447号 专利文献10:曰本特开2005-169466号 然而，在专利文献1 3所公开的方法中，无法使与管的壁 厚、张力等条件的变动相应地发生变动的棱角量不受上述条件 的影响地始终抑制在恒定范围内。同样地，在专利文献4及专 利文献6、 7所公开的方法中，只不过是稍微减少所产生的棱角 的量，无法不受条件的变动的影响地将棱角抑制在恒定范围内。 专利文献5所公开的方法以形成棱角的主要原因是由于对 管加热不均匀为前提。但是，当在轧制过程中用水局部冷却管 的温度时，冷却水不可避免地飞溅或流出到预期部位以外的其 它部位，因此很难仅对管的特定部位进行温度调整。因而，认 为采用该方法很难稳定地发挥抑制产生棱角的效果。
为了实施专利文献8 10所公开的方法，需要对每个轧机调 整孔型辊的相位角。因此必须改变减径轧制的设定条件，由于 作为形成棱角的直接原因的孔型的矩形率发生变动，因此无法 稳定地发挥抑制产生棱角的效果。
发明内容
这样，在专利文献1 10所公开的方法中，在拉伸缩径轧机 中在以不同的条件对壁厚等参数不同的多种管进行减径轧制的 情况下，很难始终稳定地实质性地抑制棱角的产生。本发明提 供 一 种克服这种难点的减径轧机用孔型辊。
本发明所涉及的减径轧机用孔型辊的特征在于，包括具有 包含辊轴方向的中央的槽底部和与该槽底部的两侧相邻的凸缘部的孔型，孔型表面具有如下的摩擦分布该孔型表面与其槽
底部的轧件的摩擦力大于该孔型表面与其凸缘部的轧件的摩擦力。
在本说明书中，孔型辊的孔型的"槽底部"是比从轧机中心 看孔型的最深的点(通常是孔型的轴方向中点)和最浅的点(两 端)得到的角度的中间点(将角度二等分的直线与孔型表面的交 点)更深侧的区域。本说明书中孔型辊的孔型的"凸缘部"是从孔 型除去该槽底部而残留的槽底部两侧的两个区域、即比从轧枳』 中心看孔型的最深的点和最浅的点得到的角度的中间点更浅侧
的两个区i或。
不言而喻，"辊轴方向"是被旋转驱动的孔型辊的旋转轴的
方向。在3辊式孔型辊的情况下，三个孔型辊每120度具有相互 不同的4昆轴方向。
在孔型的槽底部中的辊表面与轧件的摩擦力不恒定，而在 槽底部内沿辊轴方向发生变动的情况下，将该不恒定的摩擦力 的平均值作为槽底部的摩擦力。在这种情况下，优选使槽底部 的辊轴方向上的中央的摩擦力最高。对于孔型的凸缘部的摩擦 力也同样地在发生变动的情况下取平均值。
在本发明的减径轧机用孔型辊中，优选孔型的槽底部具有 大于凸缘部表面粗糙度的表面粗糙度。由此，形成上述摩擦分 布。此外，槽底部和凸缘部的表面粗糙度都是在各自的区域内 发生变动的情况下取平均值。
从其它观点出发，本发明是一种减径轧机，其特征在于， 具有上述的本发明的孔型辊及摩擦分布形成部件，该摩擦分布 形成部件用于在孔型表面上形成上述辊轴方向的摩擦分布。
该减径轧机中的辊轴方向的摩擦分布形成部件可以是以下 两种(a)能够沿孔型表面的轴方向对至少一部分的周面区域进行加工以使孔型的槽底部的表面粗糙度与凸缘部的表面粗糙度 不同的表面加工装置，或者是(b)能够在槽底部与凸缘部之间， 以使润滑性调节剂的涂敷量及/或种类不同的方式沿孔型表面 的轴方向对至少 一部分周面区域涂敷润滑性调节剂的润滑性调 节剂涂敷装置。
优选表面加工装置是能够在将孔型辊装入到减径轧机中的 状态下进行磨削的在线辊磨削装置。润滑性调节剂是包含润滑 剂(减摩剂)和增摩剂的两者。
采用本发明，能够从根本上改善作为产生棱角的直接原因 的周向的加厚分布的扩展。结果，即使以不同的条件减径轧制 壁厚、外径、材质等参数不同的多种管，也能够实质性地消除 棱角的产生。
图l是表示在减径轧制中在管中产生的轴方向应变与周向 应变之间的关系的说明图。
图2是表示在用减径轧机进行的轧制中，由i轧机与在下游 紧邻i轧机的i+l轧机中的管在周向所产生的加厚量的分布的说 明图。
图3是表示实施方式l的孔型表面的辊轴方向上的摩擦分
布的一例的说明图。
图4是表示摩擦分布的另 一例的与图3相同的图。 图5是表示摩擦分布的又一例的与图3相同的图。 图6是表示沿着孔型周向区分孔型辊的孔型表面而进行不
同的表面加工的情况的说明图。
图7是示意性地表示在线辊磨削装置的一例的说明图。 图8是示意性地表示在线辊磨削装置的另 一例的说明图。图9是示意性地表示类型1和类型2的润滑性调节剂涂敷装 置的说明图。
图IO是表示在实施例中各辊所产生的偏厚成分量的图表。
图ll是对比表示在比较例(没有摩擦分布)与本实施例(有
摩擦分布)中、减径轧制壁厚12mm的管时的各轧机中的管的外 半径、内半径及偏厚(棱角)的变化的图表。
图12是对比表示在比较例(没有摩擦分布)与本实施例(有 摩擦分布)中、减径轧制壁厚8mm的管时的各轧机中的管的外 半径、内半径及偏厚(棱角)的变化的图表。
图13是对比表示在比较例(没有摩擦分布)与本实施例(有 摩擦分布)中、减径轧制壁厚3mm的管时的各轧机中的管的外 半径、内半径及偏厚(棱角)的变化的图表。
具体实施例方式
下面，参照附图更具体地说明本发明的减径轧机用孔型辊 和减径轧^L。以下，以减径轧才几中最通常的3辊式孔型辊为例 进行说明，但是本发明的减径轧机用孔型辊也同样地适用于2 辊式或4辊式孔型辊。
图l是以第 一轧机与第二轧机中的轧制为例表示减径轧制
中管l所产生的轴方向应变(pi与壁厚方向应变(Pr的关系的说明图。
如该图所示，在表示管轴方向的应变(拉伸)的图1的图表的 上半部分中1-F、 1-C、 1-G及2-F、 2-C、 2-G的曲线大致重合， 由此可知，管l的轴方向的应变cpi在周向上的全周上大致均匀。 另 一方面，从表示管l的周向的应变(压缩)的图l的图表的下半
部分可知，周向的应变cpe在管l的横截面上沿周向变动。由于 管的体积不变，因此管轴方向的应变、周向的应变与壁厚方向
8的应变之和是恒定值。因而，壁厚方向应变(pr在管l的横截面上 也沿周向变动。即，在图l的图表的下半部分中，特别是从第 一轧机中的轧制开始到第二轧机中的轧制结束为止，在槽底部、
凸缘部及槽底部和凸缘部的中间点上1-F、 1-C、 1-G及2-F、 2-C、 2-G的曲线有较大不同。从该图可知，凸缘部、及槽底 部与凸缘部的中间点的压缩应变小于槽底部的压缩应变，在槽 底部与凸缘部的中间点上产生壁厚增加。
本发明人发现该壁厚方向的应变分布、即加厚分布不均匀 的图案根据改变孔型辊的凸缘侧的摩擦系数与槽底部的摩擦系 数而发生变动、及能够通过利用该现象来抑制作为形成棱角的 直接原因的周向的加厚分布。
图2是表示在将孔型辊的孔型的辊轴方向上的摩擦系数分 布的图案变为A C三种的情况下，在最终轧机以外的特定的i 轧机中进行了减径轧制之后沿管的周向产生的加厚分布、及在i 轧机下游侧的下 一 个(i+l)轧机中进行了减径轧制之后沿管的 周向产生的加厚分布的说明图。图中横轴的槽底是指槽底部的 最深的中央，凸缘是指孔型的端部(凸缘端部)。横轴以槽底部 为0度，以凸缘端部为60度，表示从槽底朝向一侧的凸缘的管 的周向位置。
从图2能够说明形成棱角(6棱形)的情形与所形成的棱角的 图案。图案C表示使用利用如上述的专利文献所公开的、将矩 形率作为设计参数的以往的设计方法来决定孔型形状的孔型而 没有调整向辊轴方向的摩擦系数的情况。从槽底向凸缘端部的 加厚图案描画出凹状曲线。使用与该图案C的孔型相同的孔型， 当使槽底部的摩擦系数慢慢变大时，加厚的图案变化为图案B, 进一步变化为图案A。在各轧机中，当蓄积图案C的加厚时，右 图所示的i+l轧机中的加厚量的变动累积，从而在结束减径轧制之后的管中产生花瓣状的棱角。另一方面，当在各轧机中蓄积 图案A的加厚时，在结束减径轧制之后的管中产生星状的棱角。 与此相对，即使在各轧机中蓄积图案B的加厚，如i+l轧机中的 加厚量所示那样，由于从槽底向凸缘的加厚量相同，因此不会 产生棱角。
从上述内容可知，按照本发明，在使用孔型辊进行管的减 径轧制时，如果通过适当方法使孔型的槽底部处的辊表面与轧 件的摩擦力大于孔型的凸缘部处的辊表面与轧件的摩擦力，即， 如果对孔型表面赋予如凸缘部的摩擦系数小于槽底部的摩擦系 数那样的摩擦系数分布，则即使以不同的条件对壁厚不同的管 进行减径轧制，也能够将作为产生棱角的直接原因的、向管的 周向的加厚分布的变动幅度限于最小，由此能够减小并实质性 地消除棱角。
接着，说明本发明的减径轧机用孔型辊与具有该减径轧机 用孔型辊的减径轧机的较佳的实施方式。 实施方式1
擦系数在辊轴方向上发生变动。即，孔型表面具有如使包含辊 轴方向的中央的槽底部的摩擦系数大于槽底部的两侧的凸缘部 的摩擦系数那样的在辊轴方向上的摩擦分布。
图3是表示这种摩擦分布的一例的图表，表示在后述的实 施例中用于显示效果的例子中赋予辊的摩擦分布。图中的"周向 角度"是沿着管的圓周从管轴观察孔型表面时的角度，0度的意 思是孔型的槽底部的最深的地点。在3辊式孔型辊中，凸缘两 端的周向角度是±60度。
在图示例中，孔型辊的孔型表面具有如下的辊轴方向的摩 擦分布，即，表示包含辊轴方向的中央的槽底部的至少一部分的摩擦力的摩擦系数为0.3,表示与该槽底部相邻的两侧的凸缘 部的摩擦力的摩擦系数为O.l。虽然槽底部的靠近凸缘部的一部 分的摩擦系数是O.l,但是，平均而言，槽底部的摩擦系数大于 凸缘部的摩擦系数，即大于O.l。但是孔型辊的孔型表面的辊轴方向的摩擦分布并不限于图 3的图表所示的台阶性的变动的分布。当然对照上述内容，更 希望是摩擦系数从辊轴方向的中央朝向端部慢慢降低的图4所 示的摩擦分布，或者摩擦系数从辊轴方向的中央到凸缘部的某 地点慢慢降低、之后摩擦系数维持较低的状态成为水平的图5 所示的摩擦分布。这些图3~图5的图表是摩擦系数的最大值被设定为0.3的 情况的例子，但是摩擦系数的最大值不需要是0.3,例如也能够 取0.4、 0.25等其它值。另外，在这些图表中示出了摩擦系数的 最小值被设定为0.1的情况，但是最小值也不需要是O.l，例如 也能够取0.05、 0.15等其它值。在本实施方式中，只要调整孔型表面的摩擦系数的分布使 得包含辊轴方向的中央的槽底部处的辊表面的摩擦力大于与槽 底部相邻的凸缘部处的辊表面的摩擦力即可，不需要将摩擦系 数的值限制在特定的范围中。如上所述，孔型辊的孔型表面的摩擦系数对于槽底部和凸 缘部中的任 一 个在例如图4或图5所示那样发生变动的情况下 都是平均值。即，槽底部与凸缘部都是用摩擦系数的平均值进 行比较而使槽底部的摩擦系数大于凸缘部的摩擦系数即可。为 了充分实现本发明的效果，优选以该平均值计的槽底部与凸缘 部的摩擦系数之差在0.05以上。在本实施方式的减径轧^^几用孔型辊中，包含辊轴方向的中 央的孔型的槽底部的表面粗糙度大于该槽底部的两侧的凸缘部的表面粗糙度。由此，能够获得具有上述摩擦分布的孔型辊。例如，如图6所示的截面那样，将减径轧才几用孔型辊的孔 型周长(沿管的周向测量到的孔型周面的长度)5沿管的周向3等分为3个区域A、 B、 C，仅对位于中央且包含孔型最深的孔型 周长的中央的区域B实施孔型表面的粗糙化加工，由此能够形 成如区域B的摩擦力大于区域A、 C的摩擦力那样的辊轴方向的 摩擦分布。但是，本发明并不限定于这样将摩擦系数的分布区域三等 分的方式，只要分割为包含辊轴方向的中央的槽底部的 一部分 或全部、与该槽底部相邻的两个凸^^部(也可以包含槽底部的残 余部分)的三个部分即可。在这种情况下，形成如图3所示那样 的摩擦分布。对区域B进行的孔型表面的粗糙化加工例如在对中央部的 区域B以外、即位于区域B的两端的两个区域A、 C进行掩蔽之 后通过喷丸加工来进行。除此之外，也可以使用利用砂轮机 (grinder)使网格的 一 边的长度为3mm地呈网格状地赋予表 面缺陷的方法、进行形成后述的表面凹凸的才几械加工的方法。本实施方式的减径轧机用孔型辊能够通过以使表面粗糙度 沿着辊轴方向如上述那样改变的方式对孔型表面进4于加工而制 造出来。作为这种辊表面加工方法，可例示喷丸加工、磨削加 工。另外，作为预先进行才几械加工的方法，可例示浅凹加工、 网格(grid)加工等在辊表面机械性地设置表面凹凸的加工方 法。通过恰当地组合这些表面加工方法，使得包含辊轴方向的 中央的槽底部的至少一部分的表面粗糙度大于与该槽底部相邻 的两侧的凸缘部的表面粗糙度。首先用车床切削辊的孔型表面 而将辊的孔型表面加工成镜面状，并对孔型表面施加各种表面12加工方法，由此在孔型表面形成凹凸形状沿辊轴方向改变的微 小的凹凸。微观上，通过将管卡在该凹凸上而使摩擦力变高， 因此能够得到与管的摩擦力沿辊轴方向改变的摩擦分布。也能够通过机械加工及/或表面加工来形成孔型表面具有如图4或图 5所示那样的慢慢改变的辊轴方向的摩擦分布的孔型辊。本实施方式的减径轧机用孔型辊具有包含辊轴方向的中 央的槽底部处的辊表面与管的摩擦力大于与槽底部相邻的凸缘 部处的辊表面与管的摩擦力的这样的、孔型辊与管的摩擦力在 辊轴方向上不恒定的摩擦分布，因此能够特别地抑制朝向凸缘 侧的方向的金属流动，由此将周向的加厚分布适当化，抑制棱 角的产生。此外，不言而喻，优选在管的全周上抑制向周向的金属流 动，但是由于若极力地降低摩擦力则会变得轧件不被辊咬入， 因此优选在槽底部具有相应的摩擦力。因此，与在槽底部的中 央的辊表面与轧件的摩擦力优选平均在0.2以上。本实施方式的减径轧机由上述的孔型辊和用于形成上述摩 擦分布的摩擦分布形成部件构成。摩擦分布形成部件可以为表面加工装置，该表面加工装置 能进行加工使得包含孔型的辊轴方向上的中心的槽底部和与该 槽底部相邻的两侧的凸纟彖部具有不同的表面粗并造度。该表面加工装置优选是能够在将孔型辊装入到减径轧机中 的状态下进行磨削的在线辊磨削装置或表面加工装置。减径轧 机用孔型辊的孔型的表面状态随着孔型辊的使用而发生改变， 由于凸部被磨损而使表面的凹凸(表面粗糙度)逐渐变小。因此， 在本实施方式中，能够根据辊道数与辊表面状态的变化之间的 关系，经验性地掌握孔型的辊表面的凹凸高度或深度减少到规 定值以下的时刻、或抑制偏厚的效果显著减少的时刻，根据其经验值决定磨削时机，根据该磨削时机使用在线辊磨削装置或 表面加工装置在线对孔型辊的孔型实施表面加工使得槽底部的 表面粗糙度大于凸缘部的粗糙度、进而是摩擦力大于凸缘部的 摩擦力。通常只要仅对槽底部实施该表面加工即可，但是如果 需要，也可以对凸纟彖部实施该表面加工。图7、 8分别是示意性地表示能够在本实施方式中使用的在线辊磨削装置IO、 ll的说明图。这些在线辊磨削装置IO、 11 都是例示，只要能够在线地沿着孔型辊12的孔型磨削辊表面则也可以使用这些以外的结构。所有的例子都是在管没有通过的 时刻进行磨削。即，在通常的无缝管的制造工序中，相对于在减径轧机中的轧制时间是5秒左右，轧制间距是10秒~几十秒， 因此存在5秒以上的等待时间。能够在该等待时间里磨削孔型 表面。图7所示的在线辊磨削装置10使用与在辊切削中使用的磨 石相同形状的磨石13通过驱动器14调整切削量。根据从计算机 15输出的压入量控制驱动器14的压入量，由此开始辊切削，通 过使用驱动器14拉回磨石13来结束辊磨削。如本例所示，优选构成为通过网络连接驱动器14与计算机 15,能够由计算机15指示驱动器14的工作、工作时机等。另 一方面，图8所示的在线辊磨削装置11由在板轧制中通 常使用的在线辊磨削装置16及用于使在线辊磨削装置16向辊 孔型方向移动的驱动器17构成，能够在2轴方向上控制磨削位 置。通过使用驱动器17压入磨石来开始切削，通过使用驱动器 17拉回磨石来结束切削。优选在任何情况下都能够通过网络将驱动器连接到计算机 上，由计算机指示驱动器的工作、工作时机。另外，在任何情 况下，所使用的磨削装置都能工作以能够磨削孔型辊的槽底部的至少一部分，安装到该装置中的磨石能够赋予所优选的表面 粗糙度。优选在所有轧机上设置这种在线磨削装置，但是也可 以在所有轧机或多个轧机中共用 一台在线磨削装置。另外，也 可以使用两种以上的磨石而以一使槽底部的表面粗4造度较大的方 式对槽底部与凸缘部赋予不同的表面。此外，在本实施方式中，除了本技术方案中所示的赋予辊 表面的摩擦分布的方法之外，在即使如此也无法防止产生棱角 的情况下，期望按照以往的设计技术，适当改变轧机整体的拉 伸、辊转速的设计等，从而辅助实现抑制产生棱角的效果。在 任意的轧机中对孔型辊涂敷润滑剂的情况下，与接下来要说明 的实施方式2不同，润滑剂只要均匀地涂敷在孔型辊的表面即可，但是也可以如实施方式2要说明的那样改变润滑剂的涂敷 量或种类。实施方式2本实施方式的减径轧机用孔型辊与上述的实施方式1不 同，孔型辊的孔型的表面粗糙度可以使包含辊轴方向的中央的 槽底部的表面粗糙度和与该槽底部相邻的两侧凸缘部的表面粗 糙度相同。即，孔型表面整体可以具有相同的表面粗糙度。取 而代之，使向槽底部的至少包含辊轴方向中央的一部分处的辊 表面的润滑剂的涂敷量少于向凸缘部处的辊表面的润滑剂的涂 敷量。结果，孔型表面具有如槽底部的摩擦力大于凸缘部的摩 擦力那样的向辊轴方向的摩擦分布。这种摩擦分布还可以通过不改变润滑剂的量，而是改变润 滑剂的种类来获得，即，在凸缘部使用润滑性更高的(减摩擦作 用大的)润滑剂，在槽底部使用润滑性更低的润滑剂或者使用增 摩剂来获得。即，可以用包含润滑剂和增摩剂中的至少一种润 滑性调节剂来进行涂敷。另外，也能够如上述那样改变润滑性15调节剂的种类和量这两者。在本实施方式的减径轧机中，作为摩擦分布形成部件具有 润滑性调节剂涂敷装置，该润滑性调节剂涂敷装置能够以使槽 底部的至少包含辊轴方向中央的 一部分的润滑性调节剂的涂敷 量及/或种类与凸缘部的润滑性调节剂的涂敷量及/或种类不同 的方式进行涂敷。该润滑性调节剂涂敷装置只要能够与在孔型 辊的辊轴方向上的位置相应地、通过例如喷雾对孔型表面不均 匀地涂敷润滑性调节剂即可。例如，润滑性调节剂涂敷装置包括用于喷射润滑性调节剂 的润滑性调节剂喷雾装置及为了使该润滑性调节剂可靠地附着 在辊表面而将存在于辊表面的辊冷却水吹除的冷却水除去装 置。润滑性调节剂喷雾装置只要是能够以与孔型的辊轴方向位 置相应地改变润滑性调节剂的量喷射润滑性调节剂、或者能够 仅对局部部位(即包含辊轴方向的中央的槽底部的至少 一 部分) 喷射润滑性调节剂的装置即可。图9是示意性地表示该润滑性调节剂喷雾装置的两个例子 (类型l、类型2)的结构的说明图。在类型l中，具有能够以孔型 辊的孔型的凸缘部为目标喷射润滑性调节剂的 一 个系统的润滑 喷嘴。通过调整阀控制润滑性调节剂涂敷量。另一方面，类型 2具有两个系统的润滑喷嘴，该两个系统的润滑喷嘴具有分别 独立的调整喷嘴。即，具有主要对凸缘部喷射润滑性调节剂的 润滑喷嘴a和对槽底部喷射润滑性调节剂的润滑喷嘴b,能够相 互独立地控制润滑性调节剂的种类及/或涂敷量。当然，优选通 过具有三个系统以上的调整阀，更精细地控制向孔型的辊表面 涂敷的润滑性调节剂的涂敷量。用于控制润滑性调节剂的涂敷量的调整岡的打开量可以手 动控制，但是优选与计算装置连接而与计算装置连动地进行控制。另外，在具有多个系统的润滑喷嘴的情况下，优选能够对 每个系统改变润滑性调节剂的种类，从而越靠近凸缘侧，越涂 敷摩擦系数降低作用越大的润滑性调节剂。作为润滑性调节剂，能够利用通常用于减径轧制中的轧制 用润滑剂或增摩剂。例示有向孔型表面涂敷的润滑性调节剂的 涂敷量在辊轴方向改变的、例如不对辊轴方向的中央部(槽底部 的至少一部分)涂敷润滑性调节剂或者对辊轴方向的中央部涂 敷的润滑性调节剂的涂敷量少于对凸缘部涂敷的润滑性调节剂 的涂敷量(例如为1/3)的情况。作为润滑性调节剂，优选将用于提高摩擦系数的增摩剂与 用于通常的辊润滑中的"润滑油"合用，但是也可以仅使用润滑 油。作为增摩剂，例如能够使用硅粉和基润滑脂(grease base)。作为润滑油能够使用例如合成酯系。只要在槽底部与 凸缘部之间适当地改变混合比、种类来利用这些通常使用的增 摩剂和润滑油即可。对于以上所说明的实施方式1和2的任一种方式，能够在以 不同的条件减径轧制壁厚等不同的多种管的情况下，在其不同 的条件下预先调查如图2所示的加厚量的变化，决定对于抑制 加厚分布有效的孔型辊的孔型表面的辊轴方向上的摩擦分布。为了能够获得该摩擦分布而进行向孔型表面的辊轴方向的表面 粗糙度的分布或润滑性调节剂的涂敷，从而能够显著抑制作为 产生棱角的直接原因的向周向的加厚分布，由此能够实质性地 消除棱角的产生。 实施例通过使用了轧机数为4的减径轧制用模型轧机的冷轧(冷 拔)，得到了用于减径轧制的直径60mm、长度400mm、壁厚12mm、 8mm或3mm的三种管。
情形l是使用了对孔型表面的整个面进行了相同的喷丸加 工的孔型辊的比较例，情形2是使用了如图6所示那样将孔型表 面沿圆周三等分，以与上述相同的条件对中央的1/3的槽底部部 分进行喷丸加工，具有包含辊轴方向的中央的槽底部与管的摩 擦力大于该两侧的凸缘部与管的摩擦力的摩擦分布的孔型辊的 本发明例。此外，马达转速以轧^U'司没有张力为目标一皮设定为 如表1所示。
轧机RPM
#1轧机579
#2轧机570
#3轧机562
#4轧机556
图IO是比较表示由本发明例、比较例的各辊产生的偏厚成 分(1次成分、2次成分、4次成分、6次成分)的量的图表。该偏 厚成分是指，通过傅立叶分析来对圆周方向的壁厚分布进行频 率解析，壁厚在圆周方向的一周间发生一次变动的成分是l次 成分，发生两次变动的成分是2次成分，发生n次变动的成分是 n次成分。
如图10所示，可知对于设置上述摩擦分布，虽然辊摩擦 分布与2次成分、4次成分不相关，但是6次成分减少，由此能 够抑制偏厚的程度。此外，推测l次成分是冷拔时的偏差。
图11 13是表示分别在管坯的壁厚是12mm、 8mm及3mm 的情况下本发明例与比较例的各轧机中的管的外半径(图中是 外径)、内半径(图中是内径)及壁厚的棱角(图中是偏厚)的变化
18的图表。在图11 13的图表中，以能够比较正负的方式仅提取 上下方向取极值的成分(具体地说是6次成分)进行表示，将值为 厚/大的方向设为正。
如图11~13的图表所示，可知即使壁厚变动为12mm、 8mm及3mm，在整体壁厚中，关于6个棱角的增加量，具有摩 擦分布的本发明例比不具有摩擦分布的比较例好(偏厚较少)。
19
权利要求
1.一种减径轧机用孔型辊，其包括具有槽底部和凸缘部的孔型，该槽底部包含辊轴方向的中央，该凸缘部与该槽底部的两侧相邻，其特征在于，上述孔型的表面在辊轴方向上具有如下的摩擦分布上述孔型槽底部处的表面与轧件的摩擦力大于上述孔型凸缘部处的表面与轧件的摩擦力。
2. 根据权利要求l所述的孔型辊，其中， 上述槽底部的表面粗糙度大于上述凸缘部的表面粗糙度。
3. —种减径轧机，其特征在于，包括 权利要求1或2所述的减径轧机用孔型辊； 摩擦分布形成部件，其用于在孔型表面形成上述辊轴方向上的摩擦分布。
4. 根据权利要求3所述的减径轧机，其中， 上述摩擦分布形成部件是能够沿孔型表面的轴方向对孔型表面至少一部分的周面区域进行加工使得孔型的槽底部的表面 粗糙度与凸缘部的表面粗糙度不同的表面加工装置。
5. 根据权利要求4所述的减径轧机，其中， 上述表面加工装置是能够在将减径轧机用孔型辊装入到减径轧机中的状态下对该减径轧机用孔型辊进行磨削的在线辊磨 削装置。
6. 根据权利要求3所述的减径轧机，其中， 上述摩擦分布形成部件是能够在孔型的槽底部与凸缘部之间，以使润滑性调节剂的涂敷量或种类不同、或其两者都不同 的方式沿孔型表面的轴方向对孔型表面至少 一部分周面区域涂 敷润滑性调节剂的润滑性调节剂涂敷装置。
全文摘要
本发明提供一种减径轧机用孔型辊及减径轧机。通过具有包含辊轴方向的中央的槽底部和与该槽底部相邻的凸缘部的孔型的孔型辊进行减径轧制，从而制造实质性地消除了棱角的管。孔型表面具有如孔型表面与槽底部的轧件的摩擦力大于孔型表面与凸缘部的轧件的摩擦力那样的辊轴方向的摩擦分布。该摩擦分布通过加工孔型表面使得槽底部的表面粗糙度大于凸缘部的表面粗糙度、或者对槽底部和凸缘部涂敷不同的量及/或种类的润滑性调节剂来达成。
文档编号B21B27/02GK101652198SQ20088001142
公开日2010年2月17日 申请日期2008年2月8日 优先权日2007年2月8日
发明者山根明仁 申请人:住友金属工业株式会社