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CN1290633C - 无缝钢管的制造方法 - Google Patents

无缝钢管的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种无缝钢管的制造方法，设置将具有孔型辊的机座(111～115)、以互相不同的轧制方向连续配置多台的芯棒式无缝管轧机(11)，在这样的制造生产线上对无缝钢管进行轧制。在多点上测定轧制后的钢管(14)圆周方向上的壁厚。根据其测定结果，至少分别控制芯棒式无缝管轧机(11)的成对的最终轧制机座(114、115)上的孔型两侧的合拢量，以便使壁厚不均达到最小。这种无缝钢管的制造方法，既可抑制在芯棒式无缝管轧机的轧制方向上产生的壁厚不均，又可抑制在自轧制方向偏移动的位置上产生的壁厚不均。

Description

无缝钢管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种在使用芯棒式无缝管轧机的无缝钢管的制造方法上，可抑制圆周方向壁厚差(以下称“壁厚不均”)的方法。
背景技术
在无缝钢管的制造中，以下述三点为目的、来获得尽可能控制壁厚不均方法，即，①提高壁厚检测的合格率，②提高公差范围内薄壁管的成品率，③根据窄尺寸公差制造来扩大销售。而且，作为所实施的方法，在使用2轧制机座的芯棒式无缝管轧机的无缝钢管制造中，例如有特公平5-75485号的提案。
该特公平5-75485号所提出的方法，是在邻接的2轧制机座的、轧制方向在相互交叉90°的芯棒式无缝管轧机上，不在芯棒式无缝管轧机的最终轧制机座上轧制，其壁厚是在最终轧制机座的上游的2～4个轧制机座上形成。因此，如图6所示，由于在轴芯方向的壁厚和从轴芯偏移45°方向上的壁厚会产生壁厚不均，所以要对芯棒式无缝管轧机的精加工2～4个轧制机座的工件侧和驱动侧给与不同的合拢量，几何学上，圆周方向的壁厚差以最小来设定。而且，在邻接的2个轧制机座的轧制方向于相互交叉90°的芯棒式无缝管轧机上，如图6所示，轴芯方向的壁厚和从轴芯方向偏移45°方向的壁厚上产生的壁厚不均是出于下述理由。
在使用邻接的2轧制机座的轧制方向呈相互90°交叉的芯棒式无缝管轧机的轧制中，如图7(a)所示，在把2轧制机座的轧辊1的轴芯孔型半径作为R1、把芯棒2的外径作为Db、把轧制的钢管3的目标加工壁厚作为ts、把轧辊1的轴芯间隔作为G的情况下，轴芯间隔G：G＝2R1、目标加工壁厚ts：ts＝(G-Db)/2是理想的，这时几何学上的壁厚不均是0。
但是，由于在芯棒2的保有数上是有限度的，所以，实际上使用同样外径的芯棒2可制造几种壁厚的钢管3。例如，在使用与理想的外径不一样外径的芯棒2进行轧制时，如图7(b)所示，在将轧辊1的轴芯间隔设为Ga来使轧辊两侧的轴合拢同样量的情况下，由于只是偏移部分R1-Ga/2使R1的中心偏移变大，所以，圆周方向的壁厚t(θ)以t(θ)＝R1-(2R1-Ga)·cos(θ)/2-(Db/2)来表示。
因此，圆周方向0°位置上的壁厚就可表示为t(0°)＝(Ga/2)-(Db/2)，另外，圆周方向45°位置上的壁厚可表示为t(45°)＝(Ga/2)-(Db/2)+(20.5-1)·(2R1-Ga)/(2·20.5)，被制造的钢管，从几何学上会产生t(45°)-t(0°)＝(20.5-1)·(2R1-Ga)/(2·20.5)的壁厚不均。
在上述特公平5-75485号提案的方法中，是在几何学计算上使壁厚不均缩小，但是，由于设备的设置位置偏差或轧辊的偏摩损等，实际上所产生的壁厚不均会大于计算上的壁厚不均。而且，特公平5-75485号所提出的方法，没有完全考虑在芯棒式无缝管轧机设定后产生的壁厚不均。
鉴于上述的以往的问题，本发明的目的在于提供一种无缝钢管的制造方法，既能够抑制在芯棒式无缝管轧机的轧制方向上产生的壁厚不均(参照图8(a))，又能够抑制在从所述轧制方向偏移的位置上产生的壁厚不均(参照图8(b))。
发明内容
本发明的无缝钢管的制造方法，是设置将具有多个轧辊的轧制机座、以互相不同的轧制方向连续配置多台的芯棒式无缝管轧机，在这样的制造生产线上对无缝钢管进行轧制后，在多点上测定轧制后的钢管圆周方向上的壁厚，根据其测定结果，至少分别控制芯棒式无缝管轧机的最终轧制机座上的各个轧辊的轴的两端的位置，以调整所述各轧辊的轴的两端的合拢量。
而且，这样，就能够有效地抑制与轧制方向无关的、圆周方向任意位置上的壁厚不均。
附图说明
图1是由具有连续配置带轧辊的轧制机座的芯棒式无缝管轧机的制造生产线、进行本发明的无缝钢管的制造方法的说明图。
图2(a)是图1中芯棒式无缝管轧机的No.4机座的说明图，(b)是同一芯棒式无缝管轧机的No.5机座的说明图，(c)是图1的热轧壁厚计的通道方向的说明图。
图3是表示热轧壁厚计的测定结果一例的附图，(a)是表示不实施本发明方法时的例子，(b)是表示实施本发明方法时的例子。
图4是表示根据本发明的、在油缸控制开始形成壁厚不均量迁移的附图。
图5是表示根据本发明的、在油缸控制开始前后形成壁厚不均量分布附图。
图6是说明使用邻接的2轧制机座的轧制方向相互呈90°交叉的芯棒式无缝管轧机来制造的无缝钢管壁厚分布的附图。
图7是使用邻接的2轧制机座之轧制方向相互呈90°交叉的芯棒式无缝管轧机来进行轧制时的说明图，(a)表示壁厚不均为0时的理想的轧制例的附图，(b)表示产生壁厚不均时的轧制例的附图。
图8(a)表示在芯棒式无缝管轧机的轧制方向上产生的壁厚不均的附图，(b)表示在从轧制方向偏移的位置上产生壁厚不均时的附图。
具体实施方式
本发明的无缝钢管的制造方法，是设置将具有多个轧辊的轧制机座、以互相不同的轧制方向连续配置多台的芯棒式无缝管轧机，在这样的制造生产线上对无缝钢管进行轧制后，在多点上测定轧制后的钢管圆周方向上的壁厚，根据其测定结果，至少分别控制芯棒式无缝管轧机的最终轧制机座上的轧辊各个轴的两端位置，以便使壁厚不均达到最小。根据本发明的无缝钢管的制造方法，通过测定被制造的钢管圆周方向多点上的壁厚，并且可分别反馈控制芯棒式无缝管轧机的至少最终轧制机座上的轧辊各个轴的两端位置，以便使壁厚的厚部分变薄、使壁厚的薄部分变厚，这样，能有效抑制与轧制方向无关的、圆周方向任意位置上的壁厚不均。
在本发明的无缝钢管的制造方法中，被制造的钢管圆周方向上的壁厚测定无论是停机还是不停机，从生产效率的观点出发，当然希望在不停机时测定壁厚。另外，在停机状态下测定壁厚时，例如，在轧制中对钢管的管顶实施划线，切断后，以所述划线为基准来测定圆周方向的壁厚。
另外，本发明的无缝钢管的制造方法中所讲的“分别”，不仅限于完全控制上辊及下辊两轧辊上各个辊的各自轴的两端位置的情况，也包括控制一个轧制机座的至少一个辊上的轴的、至少一端位置或两端位置的情况。而且，其控制方向也不仅限于在辊的两侧朝相反方向进行控制，也包括朝同方向进行控制。
实施例
以下，参照图1及图2所示的实施例来详细说明本发明的无缝钢管的制造方法。
图1是本发明的无缝钢管的制造方法的说明图，是将具有形成孔型的轧辊的轧制机座、连续配置多台的芯棒式无缝管轧机的制作生产线的概略图，图2(a)是图1中的芯棒式无缝管轧机No.4机座的说明图，(b)是同一芯棒式无缝管轧机No.5机座的说明图，(c)是图1的热轧壁厚计的通道方向的说明图。
在图1中，11是将轧制方向以例如每90°不同地从No.1到No.5连续配置机座111～115的芯棒式无缝管轧机，12是从No.1到No.12由轧制机座121～1212构成的定径机，在该定径机12的No.12机座1212的出口侧，例如如图2(c)所示，配制了具备8通道的、在圆周方向的各点上的检测位置的热轧壁厚计13。
而且，在本发明中，通过该热轧壁厚计13，对由所述芯棒式无缝管轧机11及定径机12制造的钢管14圆周方向上的壁厚在不停机状态下进行测定。
测定后的壁厚被送到控制装置15中，在该控制装置15中，例如，把构成一对芯棒式无缝管轧机11上的最终轧制机座的No.4机座114和No.5机座115上的轧辊的、在图2(a)(b)中用粗箭头表示的方向的两侧轴的合拢量，根据该测定壁厚，按以下说明进行分别计算，并对No.4机座114和No.5机座115进行反馈控制。
以下，对使用控制装置15进行计算而求出的芯棒式无缝管轧机11的No.4机座114、No.5机座115上的轧辊两侧的轴合拢量进行说明。
即，由配置在构成No.4机座114轧辊的上辊11a两侧的油缸11aa、11ab所形成的合拢量，对图2(c)所示的1～8通道中的、上述上辊11a的壁厚轧制范围内的3、4、5通道方向的壁厚测定结果进行反馈控制。另外，由配置在下辊11b两侧上的油缸11ba、11bb形成的合拢量，对上述下辊11b的壁厚轧制范围内的1、8、7通道方向的壁厚测定结果进行反馈控制。
另外，由配置在构成No.5机座115的孔型的上辊11c两侧的油缸11ca、11cb形成的合拢量，对上述上辊11c的壁厚轧制范围内的1、2、3通道方向的壁厚测定结果进行反馈控制。另外，下辊11d两侧的合拢量，对上述下辊11d的壁厚轧制范围内的5、6、7通道方向的壁厚测定结果进行反馈控制。
而且，在控制装置15中，如下所述来决定其合拢量。
(1)由配置在No.5机座115的上辊11c两侧的油缸11ca、11cb形成的合拢量的计算。
在将1～8通道方向的壁厚测定数据设为wt1～wt8时，该1～8通道的壁厚测定数据的平均值wtave，可以用wtave＝(wt1+wt2+…+wt8)/8来表示。
因此，当把作为上辊11c的壁厚轧制范围中心的2通道方向的壁厚测定数据wt2与上述壁厚测定数据的平均值wtave之差(wt2-wtave)设为dwt2、把作为上辊11c的壁厚轧制范围两端的1通道方向的壁厚测定数据wt1与3通道方向的壁厚测定数据wt3之差(wt1-wt3)设为dwt13、把开油缸11ca、11cb的方向设为+、把合拢方向设为-、把油缸11ca、11cb的控制量分别设为dca、dcb时，能由以下公式来表示。
dcb+dca＝-2×dwt2，
dcb-dca＝k·dwt13。
而且，k是在根据几何学计算、当把油缸间隔设为L、把辊径设为R(分别参照图2(b))时，为L/R，不过，根据芯轴或辊或尺寸的特性，有时按照计算会消除不了壁厚不均。这时，也可以采用加进这些特性经验值的数值。
因此，当把上述两个公式展开并加以整理后，油缸11ca的控制量dca为：
dca＝(-2×dwt2-k·dwt13)/2
另外，油缸11cb的控制量dcb为：
dca＝(-2×dwt2+k·dwt13)/2
(2)由配置在No.5机座115的下辊11d两侧的油缸11da、11db形成的合拢量的计算。
把作为下辊11d的壁厚轧制范围中心的6通道方向的壁厚测定数据wt6与上述壁厚测定数据的平均值wtave之差(wt6-wtave)设为dwt6、把作为下辊11d的壁厚轧制范围两端的5通道方向的壁厚测定数据wt5与7通道方向的壁厚测定数据wt7之差(wt5-wt7)设为dwt57，和上述同样，当计算油缸11da、11db的各个控制量dda、ddb时，为：
dda＝(-2×dwt6+k·dwt57)/2
ddb＝(-2×dwt6-k·dwt57)/2
(3)由配置在No.4机座114的上辊11a两侧的油缸11aa、11ab形成的合拢量的计算。
把作为上辊11a的壁厚轧制范围中心的4通道方向的壁厚测定数据wt4与上述壁厚测定数据的平均值wtave之差(wt4-wtave)设为dwt4、把作为上辊11a的壁厚轧制范围两端的3通道方向的壁厚测定数据wt3与5通道方向的壁厚测定数据wt5之差(wt3-wt5)设为dwt35，和上述同样，当计算油缸11aa、11ab的各个控制量daa、dab时，为：
daa＝(-2×dwt4+k·dwt35)/2
dab＝(-2×dwt4-k·dwt35)/2
(4)由配置在No.4机座114的下辊11b两侧的油缸11ba、11bb形成的合拢量的计算。
把作为下辊11b的壁厚轧制范围中心的8通道方向的壁厚测定数据wt8与上述壁厚测定数据的平均值wtave之差(wt8-wtave)设为dwt8、把作为下辊11b的壁厚轧制范围两端的7通道方向的壁厚测定数据wt7与1通道方向的壁厚测定数据wt1之差(wt7-wt1)设为dwt71，和上述同样，当计算油缸11ba、11bb的各个控制量dba、dbb时，为：
dba＝(-2×dwt8-k·dwt71)/2
dbb＝(-2×dwt8+k·dwt71)/2
而且，把外径为435mm、壁厚为19.0mm的坯管，利用图1所示结构的5机座的芯棒式无缝管轧机，在减厚延伸轧制成外径为382mm、壁厚为9.0mm后，再由12机座的定径机整理成外径为323.9mm、壁厚为9.5mm。在这种情况下，把在实施本发明的方法时和不实施时、用热轧壁厚计的测定结果(钢管纵向的平均值)的一例由下述表1及图3来表示。另外，在下述表2中出示了在得到表1所示的结果时、实施本发明方法时的芯棒式无缝管轧机No.4机座和No.5机座的油缸控制量。
                                    表1
  1通道   2通道   3通道   4通道   5通道   6通道   7通道   8通道
  不实施本发明   10.21   9.43   8.75   9.35   10.16   9.53   8.82   9.79
  实施本发明   9.89   9.70   9.62   9.43   9.36   9.50   9.40   9.42
                                                                           (单位：mm)
                    表2
No.4机座 上辊   11aa   +0.69
  11ab   -1.26
  下辊   11ba   -0.84
  11bb   +1.15
No.5机座 上辊   11ca   +0.92
  11cb   -0.97
下辊   11da   -0.95
  11db   +1.10
                                        (单位：mm)
如上述表1及图3所示，通过采用本发明的方法，壁厚不均量从实施本发明前的1.46mm(最大壁厚：10.21mm-最小壁厚8.75mm＝1.46mm)减少到0.53mm(9.89mm-9.36mm＝0.53mm)。
另外，图4是表示上述实施例中的芯棒式无缝管轧机的No.4机座和No.5机座按照本发明的、在油缸控制开始前后时壁厚不均量的迁移图，图5是表示同样的按照本发明的、在油缸控制开始前后时壁厚不均量的分布图，不过由此可以判定，通过实施本发明的方法，能有效地抑制壁厚不均量。
本实施例出示了只是控制作为芯棒式无缝管轧机的最终轧制机座的最后两个轧制机座上的轧辊轴两端的合拢量，不过也可以控制构成芯棒式无缝管轧机的其他轧制机座上的轧辊两侧轴的合拢量。而且，这时，例如可以在最后两个轧制机座上以80％、在其余的机座上以20％来分配轧制量并进行反馈控制。另外，本实施例还出示了在不停机状态下进行壁厚测定，但也可以反馈控制停机状态下测定的结果。
(生产上的可利用性)
在本发明中，测定所制造的钢管壁厚，至少分别控制成对的最终轧制机座上的轧辊的各个轴的两端位置，因此，既可以有效地控制在芯棒式无缝管轧机的轧制方向上产生的壁厚不均，又可以有效地控制在从轧制方向偏移的位置上所产生的壁厚不均，这样，提高了壁厚检测合格率，也提高了公差范围内薄壁制管的成品率。

Claims (1)

1.一种无缝钢管的制造方法，其特征在于：
设置将具有多个轧辊的轧制机座、以互相不同的轧制方向连续配置多台的芯棒式无缝管轧机，在这样的制造生产线上对无缝钢管进行轧制后，在多点上测定轧制后的钢管圆周方向上的壁厚，根据其测定结果，至少分别控制芯棒式无缝管轧机的最终轧制机座上的各个轧辊的轴的两端的位置，以调整所述各轧辊的轴的两端的合拢量。
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