无缝管的制造方法及孔型辊的制作方法

专利名称：无缝管的制造方法及孔型辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无缝管的制造方法。本发明特别涉及即使是在延伸轧制后的管的
目标壁厚不同的情况下也能够采用相同外径的芯棒、并能够有效地抑制管的周向偏厚的无 缝管的制造方法以及孔型辊。
背景技术：
作为芯棒式无缝管轧机，以往采用两辊式的芯棒式无缝管轧机或三辊式的芯棒式 无缝管轧机；在上述两辊式的芯棒式无缝管轧机中，相对的2个孔型辊配设于各轧制机上， 在相邻的轧制机之间将孔型辊的压下方向错开90。地交替配置；在上述三辊式的芯棒式 无缝管轧机中，3个孔型辊以压下方向所成的角度为120°的方式配设于各轧制机上，在相 邻的轧制机之间将孔型辊的压下方向错开60。地交替配置。另外，也可应用4个孔型辊以 压下方向所成的角度为90°的方式配设于各轧制机上的四辊式的芯棒式无缝管轧机。
在这些芯棒式无缝管轧机中，在内部插入有芯棒的状态的管通过配设于各轧制机 上的孔型辊之间，从而管被延伸轧制。在该延伸轧制工序中，管在孔型辊与芯棒之间的间隙 中被压下，将其壁厚精加工为基于上述间隙尺寸的规定尺寸。因此，在延伸轧制后的管的目 标壁厚不同时，需要与此相应地改变孔型辊与芯棒之间的间隙的尺寸。 为了改变该间隙的尺寸，通常准备多根外径不同的芯棒，根据管的目标壁厚来改 变采用的芯棒。但是，在目标壁厚的设定间距较细时，与此相对应地需要许多个外径不同的 芯棒。另外，在管的目标壁厚为l种的情况下，通常，芯棒在延伸轧制过程中使用之后被从 管拔出并冷却，在其表面涂敷润滑剂之后，被再次插入到要延伸轧制的另一个管的内部来 使用(循环使用)。因此，也需要许多个相同外径的芯棒。因而，在管的目标壁厚不同的情 况下，若仅以芯棒的变更来应对，则需要拥有很大数量的芯棒，芯棒所需的材料费、用于其 处理的设备费用过大。 因此，同时使用不仅改变芯棒、也根据管的目标壁厚来改变孔型辊的压下位置 (辊隙)的方法。但是，在改变孔型辊的辊隙的情况下，在管的周向上易于产生偏厚(壁厚 的变动)。特别是，在改变配设于芯棒式无缝管轧机所具有的多个轧制机中的、精轧机(配 设有最后与管的周向位置相同的部位接触的孔型辊的轧制机)的孔型辊的辊隙的情况下， 易于产生管的周向偏厚。例如在两辊式的芯棒式无缝管轧机的情况下，易于产生4次周向 偏厚(在管旋转一周的期间，其壁厚大小周期性地变动4次的偏厚)。另外，在三辊式的芯 棒式无缝管轧机的情况下，易于产生6次周向偏厚，在四辊式的芯棒式无缝管轧机的情况 下，易于产生8次周向偏厚。 以往，作为以抑制这样的管的周向偏厚为目的的芯棒式无缝管轧机的延伸轧制方 法，例如提出了日本特开昭61-86020号公报(专利文献1)、日本特开平5-237514号公报 (专利文献2)、日本特开平6-179003号公报(专利文献3)、日本特开平8-71610号公报(专 利文献4)所述的方法。 专利文献1所述的方法是在两辊式的芯棒式无缝管轧机中上下或左右非对称地
3调整孔型辊的压下位置的方法。但是，专利文献1所述的方法虽然能够抑制4次周向偏厚， 但会产生6次、8次周向偏厚。 专利文献2所述的方法是在两辊式的芯棒式无缝管轧机中使一对孔型辊的各辊 轴相对于管的行进方向互相反向地倾斜配置来进行延伸轧制的方法。但是，在专利文献2 所述的方法中，倾斜配置的孔型辊的凸缘部与管的外表面接触，从而有可能产生外表面缺 陷。 专利文献3所述的方法是采用朝向芯棒式无缝管轧机的出口侧呈锥状縮径的芯 棒并控制该芯棒与管的长度方向的相对位置来进行延伸轧制的方法。但是，在专利文献3 所述的方法中，除了难以输送锥状芯棒之外，需要极高精度地控制芯棒与管的相对位置，因 此，实际上难以应用。 专利文献4所述的方法是利用在最前阶段及最后阶段的轧制机上配设有4个孔型 辊、在其他轧制机上配设有2个孔型辊的芯棒式无缝管轧机来对管进行延伸轧制的方法。 但是，在专利文献4所述的方法中，管的与配设于最后阶段的前一个轧制机(配设有2个孔 型辊的轧制机)上的孔型辊的凸缘部相对的部位咬入配设于最后阶段轧制机(配设有4个 孔型辊的轧制机)上的孔型辊的凸缘部，从而有可能在管中产生外表面缺陷。

发明内容
本发明即是鉴于这样的以往技术而做成的，其目的在于提供一种即使在延伸轧制
后的管的目标壁厚不同的情况下也能够使用相同外径的芯棒、并且能够有效地抑制管的周
向偏厚(在使用两辊式芯棒式无缝管轧机的情况下为4次周向偏厚)的无缝管的制造方法 以及孔型辊。 为了解决上述课题，本发明人等进行了深入研究，结果发现下述(1)及(2)事项。
(1)以孔型辊的槽底曲率中心为基准，精轧机出口侧的管的周向偏厚的峰值位置 (壁厚最大或最小的位置)易于产生在自与孔型辊的槽底部相对的位置沿周向错开e = 90/i (° ) (i :配设于各轧制机上的孔型辊的个数)的位置(参照图1)。
(2)在几何计算方面，相对于精轧机出口侧的管的与槽底部相对的位置的壁厚，管
的错开上述e (° )的位置的壁厚会增加(i-cos e) *s(s :孔型辊的偏置量)这样的量(参
照图1)。因而，在管的目标壁厚存在多个的情况下，只要将配设于精轧机上的孔型辊变更为 针对各目标壁厚具有不同的槽底曲率半径的孔型辊(例如在对目标壁厚较小的管进行延
伸轧制时，变更为槽底曲率半径较小的孔型辊)，并且使该变更后的孔型辊的(l-cos9) *S
的绝对值进入到规定范围内，就能够在对各目标壁厚的管进行延伸轧制时使用相同外径的 芯棒，并且，能够有效地抑制管的周向偏厚。 本发明人基于上述见解完成了本发明。即，本发明提供一种无缝管的制造方法，该 无缝管的制造方法具有利用芯棒式无缝管轧机来对管进行延伸轧制的工序，该芯棒式无缝 管轧机包括分别配设有多个孔型辊的多个轧制机，其特征在于，包括这样的工序，即，在延 伸轧制后的管的目标壁厚存在多个的情况下，仅将上述多个轧制机中的配设于精轧机上的 孔型辊变更为满足下述式子(1)的条件、并针对各目标壁厚具有不同的槽底曲率半径的孔 型辊来对管进行延伸轧制。
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在此，在将配设于各轧制机上的孔型辊的个数设为i(i = 2 4)的情况下，上述
式子(1)中的9以9 =90/i(° )表示，S是指孔型辊的偏置量(mm)。 另外，本发明中的"精轧机"是指配设有最后与管的周向位置相同的部位接触的孔
型辊的轧制机。本发明的"槽底曲率半径"及"偏置量"的含义参照附图在后述进行说明。 另外，为了解决上述课题，本发明也提供一种孔型辊，该孔型辊配设于技术方案1
所述的制造方法所采用的芯棒式无缝管轧机中的精轧机上，其特征在于，满足下述式子(1)
的条件。 -0. 1mm《(1-cos 9 ) S《0. l亂 . (1) 在此，在将配设于各轧制机上的孔型辊的个数设为i(i = 2 4)的情况下，上述 式子(1)中的9以9 =90/i(° )表示，S是指孔型辊的偏置量(mm)。
采用本发明的无缝管的制造方法及孔型辊，即使在延伸轧制后的管的目标壁厚不 同的情况下，也能够使用相同外径的芯棒，并且能够有效地抑制管的周向偏厚。


图l是用于说明本发明的方法中的、槽底曲率半径及偏置量的含义的图，是示意
性地表示配设于两辊式的芯棒式无缝管轧机上的孔型辊及芯棒的纵剖视图。
图2表示在利用本发明的方法及以往方法对管进行延伸轧制的情况下、配设于芯
棒式无缝管轧机中的各轧制机上的孔型辊的例子。图2的(a)表示在相对于延伸轧制后的
管的目标外径为276mm而目标壁厚存在10mm和9mm这2种情况下所配设的孔型辊的例子。
图2的(b)表示在相对于延伸轧制后的管的目标外径为382mm而目标壁厚存在17. 5mm和
16. 5mm这2种情况下所配设的孔型辊的例子。 图3是表示采用图2的(b)所示的孔型辊的情况下的、延伸轧制后的管的4次周 向偏厚成分的图表。图3的(a)表示利用本发明的方法进行延伸轧制的情况下的4次周向 偏厚成分，图3的(b)表示利用比较例的方法延伸轧制的情况下的4次周向偏厚成分。
具体实施例方式
下面，适当地参照

本发明的无缝管的制造方法的一个实施方式。 如上所述，本发明的无缝管的制造方法具有利用芯棒式无缝管轧机对管进行延伸
轧制的工序，该芯棒式无缝管轧机包括分别配设有多个孔型辊的多个轧制机。而且，该无缝
管的制造方法其特征在于包括这样工序，即，在延伸轧制后的管的目标壁厚存在多个的情
况下，仅将上述多个轧制机中的、配设于精轧机上的孔型辊变更为满足下述式子(1)的条
件、并针对每个目标壁厚具有不同的槽底曲率半径的孔型辊来对管进行延伸轧制。 -0. lmm《(1-cos 9 ) S《0. l亂 . (1) 在此，在将配设于各轧制机上的孔型辊的个数设为i (i = 2 4)的情况下，上述
式子(1)中的9以9 =90/i(° )表示，S是指孔型辊的偏置量(mm)。 下面，参照图1说明本发明中的"槽底曲率半径"及"偏置量"的含义。 图1是用于说明槽底曲率半径及偏置量的含义的图，是示意性地表示配设于两辊
式的芯棒式无缝管轧机上的孔型辊及芯棒的纵剖视图。图l表示组合多个圆弧而设计成的
孔型辊1的孔型轮廓PR的例子。该孔型轮廓PR由以连结槽底部B和孔型中心(轧制线中心)O的直线为对称轴而左右对称的曲线描绘。 一侧的轮廓是将半径R1且中心角al的圆 弧(以下称作圆弧R1)与另一圆弧连续地组合而成的形状。
槽底曲率半径 槽底曲率半径以槽底部B与圆弧Rl的中心(槽底曲率中心)0'的距离、即圆弧Rl 的半径R1表示。
偏置量 偏置量S以槽底曲率中心O'与孔型中心0的距离表示。换言之，若将芯棒2的外 径设为DB、延伸轧制后的管的目标壁厚设为wt，则偏置量S以下述式子(2)表示。
S = Rl-DB/2-wt. . . (2) 在槽底曲率中心0'位于孔型中心0的外方(在远离孔型辊1的槽底部B的方向 上)的情况下、即、使孔型辊1比基准位置(槽底曲率中心0'与孔型中心O—致的位置) 更靠近芯棒2侧的情况下，偏置量S为正值。 另外，在此举例说明两辊式的芯棒式无缝管轧机，但在三辊式、四辊式芯棒式无缝 管轧机的情况下，槽底曲率半径与偏置量的含义不同。 图2表示在利用本发明的方法及以往方法对管进行延伸轧制的情况下、配设于芯 棒式无缝管轧机中的各轧制机上的孔型辊的例子。图2例示包括5个轧制机的两辊式芯 棒式无缝管轧机的情况，从该芯棒式无缝管轧机入口侧数第4个轧制机(#4轧制机)及第 5个轧制机(#5轧制机)作为精轧机。另外，图2所示的"QP"是指QP = (l-cos 9 ) S的 值。图2的(a)表示在相对于延伸轧制后的管的目标外径为276mm而目标壁厚存在10mm 和9mm这2种情况下所配设的孔型辊的例子。另外，图2的(b)表示在相对于延伸轧制后 的管的目标外径为382mm而目标壁厚存在17. 5mm和16. 5mm这2种情况下所配设的孔型辊 的例子。 如图2的(a)所示，在以往的方法中，以制造延伸轧制后的目标壁厚为10mm的管 的情况为基准(以上述式子(2)表示的偏置量S为0mm的方式)，设定配设于精轧机(#4、 #5轧制机)上的孔型辊的槽底曲率半径R1(R1 = 138mm)(图2的(a)所示的No. 1)。而且， 在制造目标壁厚为9mm的管的情况下，也不变更配设于该精轧机上的孔型辊。具体地讲，在 制造目标壁厚为9mm的管的情况下，若采用与制造目标壁厚为10mm的管时相同外径的芯棒 (外径256mm)，则使配设于精轧机的孔型辊的辊隙小于目标壁厚为10mm时的辊隙来进行延 伸轧制(图2的(a)所示的No. 2)。因此，QP = 0. 3mm，延伸轧制后的管产生了 4次周向偏 厚。另一方面，在制造目标壁厚为9mm的管的情况下，若采用比制造目标壁厚为10mm的管 时更大外径的芯棒，则通过采用外径258mm的芯棒，不变更配设于精轧机的孔型辊的辊隙 就能够实现QP = 0mm。但是，鉴于上述理由，实际上难以始终拥有具有该合适的外径的芯 棒。在图2的(a)中，作为外径256mm的下一个大的外径，例示仅拥有外径262mm的芯棒的 情况，若采用该外径262mm的芯棒，则需要使配设于精轧机上的孔型辊的辊隙大于目标壁 厚为10mm时的辊隙来进行延伸轧制(图2的(a)所示的No. 3)。因此，QP = -0. 6mm，延伸 轧制后的管产生了 4次周向偏厚。 在本发明的方法中，在制造延伸轧制后的目标壁厚为10mm的管的情况下，也在精 轧机上配设与以往方法相同的孔型辊(槽底曲率半径R1 = 138mm)(图2的(a)所示的 No. 4)。但是，在本发明的方法中，在制造目标壁厚为9mm的管的情况下，将配设于精轧机上的孔型辊变更为槽底曲率半径R1不同的孔型辊(图2的(a)所示的No.5的例子中为 Rl = 137mm)。此时，也考虑到采用的芯棒的外径，变更为具有QP为_0. 1mm《QP《0. 1mm 的槽底曲率半径R1的孔型辊。由此，使用与制造目标壁厚为lOmm的管时相同外径的芯棒 (外径为256mm)，也能够形成为_0. 1mm《QP《0. lmm(图2的(a)所示的No. 5的例子中 为QP = 0. 0mm)，从而能够大幅度降低延伸轧制后的管的4次周向偏厚。另外，在利用本发 明的方法制造目标壁厚为9mm的管的情况下，与以往方法同样，也能够使用比制造目标壁 厚为10mm时更大外径的芯棒(外径为262mm)(图2的(a)所示的No. 6)。在这种情况下， 也考虑到采用的芯棒的外径(262mm)，变更为具有QP为-0. 1mm《QP《0. lmm(图2的(a) 所示的No. 6的例子中为QP = 0. 0mm)的槽底曲率半径Rl (图2的(a)所示的No. 6的例子 中为W = 140m m)的孔型辊。由此，使用与制造目标壁厚为lOmm的管时相同外径的芯棒 (外径为256mm)，也能够形成为_0. 1mm《QP《0. lmm(图2的(a)所示的No. 6的例子中 为QP = 0. 0mm)，从而能够大幅度降低延伸轧制后的管的4次周向偏厚。
图2的(b)所示的例子也同样，在以往的方法中，以制造延伸轧制后的目标壁厚为 17. 5mm的管的情况为基准，设定配设于精轧机上的孔型辊的槽底曲率半径Rl(Rl = 191mm) (图2的(b)所示的No. 7)，在制造目标壁厚为16. 5mm的管的情况下，也未变更配设于精 轧机的孔型辊。因此，在制造目标壁厚为16.5mm的管的情况下，若使用与制造目标壁厚为 17. 5mm的管时相同外径的芯棒(外径为347mm)(图2的(b)所示的No. 8)，则也需要使配 设于精轧机上的孔型辊的辊隙比目标壁厚为17. 5mm时的辊隙更小来进行延伸轧制，QP = 0.3mm。结果，如图3的(b)所示，延伸轧制后的管产生了 4次周向偏厚。
相对于此，在本发明的方法中，在制造目标壁厚为16. 5mm的管的情况下，将 配设于精轧机上的孔型辊变更为槽底曲率半径R1不同的孔型辊(图2的(b)所示 的No. 10的例子中为Rl = 190mm)。此时，也考虑到采用的芯棒的外径，变更为具有QP 为-O. lmm《QP《0. lmm的槽底曲率半径Rl的孔型辊。由此，使用与制造目标壁厚为16. 5mm 的管时相同外径的芯棒(外径为347mm)，也能够形成为-0. lmm《QP《0. lmm(图2的(b) 所示的No. 10的例子中为QP = 0. 0mm)。结果，如图3的(a)所示，能够大幅度降低延伸轧 制后的管的4次周向偏厚。
权利要求
一种无缝管的制造方法，该无缝管的制造方法包括利用芯棒式无缝管轧机来对管进行延伸轧制的工序，该芯棒式无缝管轧机包括分别配设有多个孔型辊的多个轧制机，其特征在于，包括下述工序，即，在延伸轧制后的管的目标壁厚存在多个的情况下，仅将上述多个轧制机中的配设于精轧机上的孔型辊变更为满足下述式子(1)的条件、并针对每个目标壁厚具有不同的槽底曲率半径的孔型辊来对管进行延伸轧制，-0.1mm≤(1-co sθ)·S≤0.1mm...(1)在此，在将配设于各轧制机上的孔型辊的个数设为i、其中i＝2～4的情况下，上述式子(1)中的θ以θ＝90/i表示，其中θ的单位为度，S是指孔型辊的偏置量(mm)。
2. —种孔型辊，该孔型辊配设于权利要求1所述的制造方法所采用的芯棒式无缝管轧 机中的精轧机上，其特征在于，满足下述式子(1)的条件，-0. lmm《(l-cos 9 ) S《0. l亂 . (1)在此，在将配设于各轧制机上的孔型辊的个数设为i、 i = 2 4的情况下，上述式子(l)中的e以e =90/1表示，其中e的单位为度，s是指孔型辊的偏置量(mm)。
全文摘要
本发明提供一种无缝管的制造方法及孔型辊。该无缝管的制造方法即使是在管的目标壁厚不同的情况下，也能够使用相同外径的芯棒，并且能有效地抑制管的周向的偏厚。该无缝管的制造方法的特征在于包括这样的工序，即，在延伸轧制后的管的目标壁厚(wt)存在多个的情况下，仅将多个轧制机中的配设于精轧机上的孔型辊(1)变更为满足下述式子(1)的条件、并针对每个目标壁厚具有不同的槽底曲率半径R1的孔型辊来对管进行延伸轧制。-0.1mm≤(1-cosθ)·S≤0.1mm...(1)；在此，在将配设于各轧制机的孔型辊的个数设为i(i＝2～4)的情况下，上述式子(1)中的θ以θ＝90/i(°)表示，S是指孔型辊的偏置量(mm)。
文档编号B21B27/02GK101720259SQ20088001778
公开日2010年6月2日 申请日期2008年3月21日 优先权日2007年3月30日
发明者千代祐辅 申请人:住友金属工业株式会社