BRPI0813566B1

BRPI0813566B1 - dispositivo propulsor para perfuração e laminação fornecido no lado de entrada de um laminador perfurador

Info

Publication number: BRPI0813566B1
Application number: BRPI0813566A
Authority: BR
Inventors: Shimoda Kazuhiro; Yamakawa Tomio
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp; Nippon Steel Corp; Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2020-04-07
Also published as: BRPI0813566A2; CN101743074A; EP2168696B1; US8020421B2; AR067510A1; EP2168696A4; EP2168696A1; US20100107714A1; JP5098477B2; MX2010000390A; JP2009018338A; WO2009011146A1; CN101743074B

Abstract

dispositivo propulsor para perfuração e laminação fornecido no lado de entrada de um laminador perfurador perfurando e laminando um tarugo o dispositivo propulsor 4 inclui um dispositivo de cilindro laminador 30 e um mandril do propulsor 34. o dispositivo de cilindro laminador 30 inclui uma haste de cilindro laminador 32. o mandril do propulsor 34 é anexado à extremidade de ponta da haste do cilindro laminador 32. a extremidade de ponta do mandril do propulsor 34 é apoiada contra a extremidade posterior de um tarugo 20. a área em seção transversal sp do mandril do propulsor 34 e a área em seção transversal sb do tarugo 20 satisfazem s expressão (1). o comprimento lp do mandril do propulsor 34 e a área em seção transversal sp do mandril dp propulsor 34 satisfazem a expressão (2). a distância de movimentação lc da extremidade de ponta da haste do cilindro 32 durante a perfuração e a laminação e o diâmetro externo de da haste do cilindro laminador 32 satisfazem a expressão (3). portanto, o dispositivo do propulsor 4 pode restringir o desvio de espessura da parede da parte da extremidade de ponta de um invólucro oco produzido. 0,3 menor igual a sp/sb ... (1) lp/sp menor igual a 1,2 ... (2) lc/dc menor igual a 45 ... (3)

Description

DISPOSITIVO PROPULSOR PARA PERFURAÇÃO E LAMINAÇÃO FORNECIDO NO LADO DE ENTRADA DE UM LAMINADOR PERFURADOR.

CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo propulsor e um método para a produção de um tubo ou cano sem costura com o uso do mesmo, e, mais especificamente, a um dispositivo propulsor para perfuração e laminação usado para transformar um tarugo em um invólucro oco através da perfuração e da laminação do tarugo, e um método de fabricação de um tubo ou cano sem costura com o uso do mesmo.

TÉCNICA ANTERIOR [0002] Um tubo ou cano sem costura é produzido pela perfuração e laminação de um tarugo redondo sólido através de um laminador perfurador. O laminador perfurador inclui uma pluralidade de cilindros laminadores inclinados e um tampão é fornecido entre a pluralidade de cilindros laminadores inclinados. Um dispositivo propulsor é fornecido no lado de entrada do laminador perfurador.

[0003] Um tarugo aquecido em um forno de aquecimento possui sua extremidade posterior impulsionada pelo dispositivo propulsor e é transportado em direção ao meio dos cilindros laminadores inclinados. Quando o tarugo é segmentado entre os cilindros laminadores inclinados, o propulsor para de impulsionar o tarugo. O tarugo engatado entre os cilindros laminadores inclinados é perfurado e laminado e transformado em um invólucro oco à medida que é helicoidalmente rotacionado.

[0004] Na perfuração e laminação supramencionadas, os defeitos em forma de folha, aleta ou rebarbas (doravante denominados “defeitos de superfície interna”) são gerados na superfície interna do invólucro oco após a perfuração e a laminação devido ao efeito de forjamento rotatório e à deformação por cisalhamento.

[0005] A fim de impedir que tais defeitos da superfície interna

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2/20 sejam gerados durante a perfuração e a laminação, a perfuração e a laminação podem ser executadas com uma redução de laminação menor do que no caso convencional. Entretanto, se a redução de laminação é reduzida, o tarugo é segmentado de modo menos estável entre os cilindros laminadores inclinados, em outras palavras, é mais provável que se obtenha como resultado a denominada segmentação defeituosa.

[0006] Uma técnica para reduzir tal segmentação defeituosa é apresentada por JP 2000-246311 A e JP 2001-162306 A. De acordo com o relatório descritivo desses documentos, durante o período entre quando a extremidade de ponta de um tarugo entra em contato com os cilindros laminadores inclinados e quando o tarugo é segmentado entre os cilindros laminadores inclinados e estavelmente perfurado, o dispositivo propulsor continua a impulsionar o tarugo a partir da parte posterior. Desse modo, a segmentação defeituosa pode ser restringida. Doravante, tal perfuração e laminação serão denominadas “perfuração e laminação de propulsor”.

[0007] A perfuração e a laminação de propulsor podem, de fato, restringir a segmentação defeituosa. Entretanto, quando a perfuração e a laminação de propulsor são executadas, o invólucro oco pode ter um desvio de espessura de parede em alguns casos. É particularmente mais provável que o desvio de espessura de parede ocorra na extremidade de ponta de invólucro oco que é perfurado e laminado enquanto é impulsionado pelo dispositivo propulsor.

Descrição da invenção [0008] É um objetivo de a invenção fornecer um dispositivo de propulsor capaz de restringir o desvio de espessura da parede na extremidade de ponta de um invólucro oco produzido pela perfuração e laminação do propulsor e um método de produção de um tubo ou cano sem costura com o uso do dispositivo.

[0009] Os inventores examinaram a causa do desvio de espessura da parede gerado na extremidade de ponta de um invólucro oco

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3/20 produzido pela perfuração e laminação do propulsor. Eles concluíram, como resultado, que durante a perfuração e a laminação do propulsor, o mandril do propulsor do dispositivo propulsor gira excentricamente na direção circunferencial quando o tarugo é engatado entre os cilindros laminadores inclinados.

[0010] A rotação excêntrica do mandril do propulsor propaga em relação ao tarugo no processo de perfuração e laminação e, portanto, o tarugo também é rotacionado excentricamente. Esse é o modo, supostamente, como a extremidade de ponta do invólucro oco perfurado e laminado conforme é impulsionado pelo dispositivo propulsor possui um desvio e uma curvatura de espessura de parede.

[0011] Uma abordagem para restringir a rotação excêntrica do mandril do propulsor é manter o centro da haste do tarugo alinhado com o centro da haste do mandril do propulsor. Entretanto, o formato em seção transversal de um tarugo não é exatamente um círculo regular. O diâmetro externo do tarugo não é sempre constante e possui uma variação na direção no sentido do comprimento. Portanto, durante a perfuração e a laminação do propulsor, seria difícil manter o centro da haste do tarugo alinhado com o centro da haste do mandril do propulsor.

[0012] Portanto, os inventores estudaram sobre um método de restrição da rotação excêntrica do mandril do propulsor mesmo se o centro da haste do tarugo é comutado do centro da haste do mandril do propulsor. Mais especificamente, eles enfatizaram a área em seção transversal Sp (mm²) do mandril do propulsor, a área em seção transversal Sb (mm²) do tarugo, o comprimento Lp (mm) do mandril do propulsor, a distância de movimento Lc (mm) da extremidade de ponta da haste de cilindro durante a perfuração e a laminação, e o diâmetro externo Dc (mm) da haste do cilindro. Então, os inventores conduziram a perfuração e a laminação do propulsor enquanto esses valores foram variados e examinaram o desvio de espessura da parede nas extremidades de ponta dos invólucros ocos obtidos. Como

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4/20 resultado, os inventores descobriram que o desvio de espessura da parede de um invólucro oco pode ser restringido quando as seguintes Expressões (1) a (3) são satisfeitas no dispositivo propulsor.

0,3 < Sp/Sb ...(1)

Lp/Sp < 1,2 ...(2)

Lc/Dc < 45 ...(3) [0013] A invenção realizada com base nas descobertas antecedentes pode ser resumida como se segue.

[0014] Um dispositivo propulsor, de acordo com a invenção, é um dispositivo propulsor para perfurar e laminar fornecido no lado de entrada de um laminador perfurador que perfura e lamina um tarugo. O dispositivo propulsor, de acordo com a invenção, inclui um dispositivo de cilindro que inclui uma haste de cilindro e um mandril de propulsor com formato de bastão anexado a uma extremidade de ponta da haste do cilindro e que possui sua extremidade de ponta apoiada contra a extremidade posterior do tarugo. A área em seção transversal Sp do mandril de propulsor e a área em seção transversal Sb do tarugo satisfazem a Expressão (1). O comprimento Lp do mandril do propulsor e a área em seção transversal Sp do mandril do propulsor satisfazem a Expressão (2). A distância de movimentação Lc da extremidade de ponta da haste do cilindro durante a perfuração e a laminação e o diâmetro externo Dc da haste do cilindro satisfazem a Expressão (3).

0,3 < Sp/Sb ...(1)

Lp/Sp < 1,2 ...(2)

Lc/Dc < 45 ...(3) [0015] Aqui, a distância de movimentação Lc refere-se à distância de movimentação até que a extremidade de ponta da haste do cilindro pare de avançar após o dispositivo de cilindro ter sido acionado e a extremidade de ponta da haste de cilindro ter começado a avançar.

[0016] O dispositivo de propulsor, de acordo com a invenção, pode restringir o desvio de espessura da parede na extremidade de ponta do

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5/20 invólucro oco produzido pela perfuração e pela laminação do propulsor quando as Expressões (1) a (3) são satisfeitas.

[0017] A extremidade de ponta do mandril de propulsor possui, de preferência, um formato arredondado para fora.

[0018] Dessa maneira, a área de contato entre a extremidade de ponta do mandril de propulsor e a extremidade posterior do tarugo é pequena. Portanto, a força de fricção gerada pelo contato do mandril do propulsor e o tarugo é reduzida, o que restringe a rotação excêntrica do mandril do propulsor. Consequentemente, o desvio de espessura da parede na extremidade de ponta do invólucro oco é reduzido.

[0019] O mandril do propulsor inclui, preferencialmente, um membro de corpo principal de mandril com formato de bastão e um membro de extremidade de ponta do mandril. O membro de extremidade de ponta do mandril é anexado de modo rotativo em uma extremidade do membro de corpo principal do mandril. A extremidade de ponta do membro de extremidade de ponta do mandril é apoiada contra a extremidade posterior do tarugo.

[0020] Dessa maneira, quando o tarugo engatado entre os cilindros laminadores inclinados é rotacionado na direção circunferencial, o membro da extremidade de ponta de mandril rotaciona prontamente na mesma direção de rotação da direção de rotação do tarugo e substancialmente à mesma velocidade de rotação. Portanto, a força de fricção atribuível à diferença entre a velocidade de rotação do tarugo e a velocidade de rotação do mandril do propulsor pode ser reduzida.

[0021] Através de um método de produção de um tubo sem costura, de acordo com a invenção, um tarugo é perfurado e laminado com o uso de um laminador perfurador que inclui uma pluralidade de cilindros laminadores inclinados e o dispositivo de propulsor supramencionado fornecido no lado de entrada do laminador perfurador. O método de produção de um tubo sem costura, de acordo com a invenção, inclui as

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6/20 etapas de fornecer o tarugo entre o dispositivo propulsor e o laminador perfurador, impulsionar a extremidade posterior do tarugo através do dispositivo propulsor, fazendo, portanto, com que a extremidade de ponta do tarugo seja segmentada entre os cilindros laminadores inclinados, e impulsionar o tarugo para frente pelo dispositivo propulsor até que a extremidade de ponta do tarugo se mova por uma distância prescrita após a extremidade de ponta do tarugo ser segmentada.

[0022] De preferência, na etapa de impulsionar o tarugo para frente, o tarugo é impulsionado para frente com o uso do dispositivo propulsor ao menos durante o período após a extremidade de ponta do tarugo ser segmentada entre os cilindros laminadores inclinados até que a perfuração e a laminação alcance um estado estável. Aqui, o estado estável refere-se ao estado durante o período entre quando a extremidade de ponta do tarugo perfurado e laminado (isto é, a extremidade de ponta do invólucro oco) se move para fora do meio das extremidades posteriores dos cilindros laminadores inclinados e quando a extremidade posterior do tarugo toca os cilindros laminadores inclinados.

[0023] Desse modo, a segmentação defeituosa do tarugo pode ser restringida e o desvio de espessura da parede na extremidade de ponta do invólucro oco pode ser reduzido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0024] A Figura 1 é uma vista de topo da estrutura geral de um laminador perfurador e um dispositivo propulsor, de acordo com uma primeira modalidade da invenção;

[0025] A Figura 2 é uma vista lateral do laminador perfurador mostrado na Figura 1;

[0026] A Figura 3 é um gráfico que mostra a relação entre a área em seção transversal Sp do mandril do propulsor mostrado na Figura 1 e a área em seção transversal Sb de um tarugo e a excentricidade da espessura da parede de um invólucro oco produzido pela perfuração e pela laminação

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7/20 do propulsor.

[0027] A Figura 4 é um gráfico que mostra a relação entre a área em seção transversal Sp do mandril do propulsor mostrado na Figura 1 e a área em seção transversal Sb de um tarugo e a quantidade de dobradura de um invólucro oco produzido pela perfuração e pela laminação do propulsor.

[0028] A Figura 5 é um gráfico que mostra a relação entre o comprimento Lp e a área em seção transversal Sp do mandril do propulsor mostrado na Figura 1 e a excentricidade da espessura da parede de um invólucro oco produzido pela perfuração e pela laminação do propulsor;

[0029] A Figura 6 é uma vista de topo da estrutura geral de um laminador perfurador e um dispositivo propulsor, de acordo com uma segunda modalidade da invenção; e [0030] A Figura 7 é uma vista em seção longitudinal do membro da extremidade de ponta do mandril mostrado na Figura 6.

Melhor maneira de executar a invenção [0031] Agora, as modalidades da invenção serão descritas em detalhe em conjunto com os desenhos em anexo nos quais a mesma ou porções correspondentes são denotadas pelos mesmos caracteres de referência e sua descrição não será repetida.

1. Primeira modalidade

Estrutura geral do laminador perfurador [0032] Com referência às Figuras 1 e 2, um laminador perfurador 10 inclui dois cilindros laminadores inclinados do tipo cone (doravante simplesmente denominados “cilindros laminadores inclinados”) 1 e um tampão 2. Um dispositivo propulsor 3 é fornecido no lado de entrada do laminador perfurador 10 e uma pluralidade de HMDs (Detectores de Metal Quente) 4 é fornecida no lado de saída do laminador perfurador 10. Um cavado ou uma pluralidade de cilindros laminadores de transporte para transportar um tarugo 20 são fornecidos na linha de passe X-X entre o laminador perfurador 10 e o dispositivo de propulsor 3, embora não

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8/20 mostrados.

[0033] Os dois cilindros laminadores inclinados 1 são fornecidos de modo que sejam opostos entre si com a linha de passe X-X entre os mesmos. Os cilindros laminadores inclinados 1 possuem um ângulo de inclinação δ e um ângulo de eixos geométricos transversais γ em relação à linha de passe X-X. O tampão 2 é fornecido entre os dois cilindros laminadores inclinados 1 e na linha de passe X-X e possui sua extremidade posterior conectada à extremidade de ponta de um mandril de tampão 21.

[0034] Os dois HMDs 4, como detectores, são fornecidos no lado de saída do laminador perfurador 10 e próximos da extremidade posterior dos cilindros laminadores inclinados 1. Os HMDs 4 detectam se a extremidade de ponta

Estrutura do dispositivo propulsor [0035] O dispositivo propulsor 3 é fornecido na frente do lado de entrada do laminador perfurador 10 e ao longo da linha de passe X-X. O dispositivo propulsor 3 inclui um dispositivo de cilindro laminador 30, um membro de conexão 33 e um mandril de propulsor 34. O dispositivo de cilindro laminador 30 inclui um corpo principal de cilindro laminador 31 e uma haste de cilindro laminador 32. O dispositivo de cilindro laminador 30 é um dispositivo do tipo hidráulico ou eletromotor e avança/retira a haste do cilindro laminador 32. A haste do cilindro laminador 32 é um membro de bastão redondo e sólido e possui uma seção transversal circular.

[0036] O mandril do propulsor 34 possui um formato de bastão. O formato de seção transversal do mandril do propulsor 34 é, por exemplo, circular ou anular. Mais especificamente, o mandril do propulsor 34 pode ser um membro de bastão sólido ou um membro de bastão oco. O mandril do propulsor 34 é conectado à haste do cilindro laminador 32 pelo membro de conexão 33, de modo que possa girar na direção circunferencial.

[0037] O dispositivo propulsor 3 possui a extremidade de ponta do mandril do propulsor 34 apoiado contra a extremidade posterior do tarugo

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9/20 e, portanto, avança a haste do cilindro laminador 32 e o mandril do propulsor 34. Desse modo, o dispositivo propulsor 3 impulsiona o tarugo 20 a partir da parte posterior.

[0038] O processo de perfuração e laminação com o uso do dispositivo propulsor 3 é como se segue. O tarugo 20 é fornecido na linha de passe X-X entre o laminador perfurador 10 e o dispositivo propulsor 3. Então, o dispositivo propulsor 3 impulsiona o tarugo 20 para frente em direção ao laminador perfurador 10. Dessa maneira, o tarugo 20 é segmentado entre os cilindros laminadores inclinados 1. Nesse momento, o dispositivo propulsor 3 avança, adicionalmente, o tarugo 20 até que a extremidade de ponta do tarugo 20 (isto é, a extremidade de ponta do invólucro oco) se mova para por uma distância prescrita.

[0039] De preferência, o dispositivo propulsor 3 continua a impulsionar a extremidade posterior do tarugo 20 após a extremidade de ponta do tarugo 20 ser segmentada entre os cilindros laminadores inclinados até que a extremidade de ponta do tarugo perfurado e laminado 20 se mova para fora do meio das extremidades posteriores dos cilindros laminadores inclinados, em outras palavras, até que a perfuração e a laminação alcancem um estado estável. Nesse momento, a velocidade de movimentação do mandril do propulsor 34 não é, de preferência, inferior à velocidade de avanço do tarugo 20 na direção da perfuração e da laminação.

[0040] Desse modo, na perfuração e na laminação do propulsor, a perfuração e a laminação são executadas enquanto o tarugo 20 é impulsionado pelo dispositivo propulsor 3 para que a segmentação defeituosa do tarugo 20 possa ser restringida.

[0041] No dispositivo propulsor 3, as seguintes Expressões (1) a (3) são satisfeitas pela área em seção transversal Sb (mm²) do tarugo 20 (isto é, a seção do tarugo 20 ortogonal à direção no sentido do comprimento), a área em seção transversal Sp (mm²) do mandril do propulsor 34 (isto é, a seção transversal do mandril do propulsor 34 ortogonal à direção do sentido

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10/20 do comprimento), o comprimento Lp (mm) do mandril do propulsor 34, o diâmetro externo Dc (mm) da haste do cilindro laminador 32, e a distância de movimentação Lc (mm) da extremidade de ponta da haste do cilindro laminador durante a perfuração e a laminação do propulsor.

0,3 < Sp/Sb ...(1)

Lp/Sp < 1,2 ...(2)

Lc/Dc < 45 ...(3) [0042] O dispositivo de propulsor 3 restringe o desvio de espessura da parede de um invólucro oco durante a perfuração e a laminação do propulsor supramencionadas quando as Expressões (1) a (3) são satisfeitas. Agora, as Expressões (1) a (3) serão descritas em detalhe.

Expressão (1) [0043] A área em seção transversal Sp do mandril do propulsor 34 na Expressão (1) é obtida pelo seguinte método. As áreas em seção transversal são obtidas em posições arbitrárias 10 do mandril do propulsor 34. A média das áreas em seção transversal 10 é definida como Sp. A área em seção transversal Sb do tarugo 20 é obtida pelo seguinte método. As áreas em seção transversal são obtidas em posições arbitrárias 10 do tarugo 20. A média obtida das áreas em seção transversal 10 é definida como Sb.

[0044] Observe que, quando o mandril do propulsor 34 é um membro oco, seu formato em seção transversal é anular e a área do formato anular é obtida como a área em seção transversal.

[0045] O desvio de espessura da parede do invólucro oco pode ser aperfeiçoado à medida que a Expressão (1) é satisfeita. Muito embora o motivo não seja realmente claro, é possível devido ao seguinte aspecto. Mais especificamente, à medida que a Expressão (1) é satisfeita, é menos provável que o mandril do propulsor seja excentricamente rotacionado durante a perfuração e a laminação do propulsor. Isso reduzir a rotação excêntrica do tarugo, a qual restringe o desvio de espessura da parede do invólucro oco.

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11/20 [0046] A Figura 3 mostra a relação entre Sp/Sb e o desvio de espessura da parede do invólucro oco. O gráfico na Figura 3 foi obtido pelos testes a seguir.

[0047] Uma pluralidade de tarugos redondos que possuem um diâmetro externo de 70 mm e uma área em seção transversal Sb de 3846,5 mm² foi preparada. Cada um desses tarugos preparados são feitos de aço carbono que possui um teor de carbono de 0,45 % em massa. Nas condições da Tabela 1, os tarugos são submetidos à perfuração e à perfuração do propulsor e os invólucros ocos são produzidos.

Tabela 1

ângulo de eixos geométricos transversais (° )	10
ângulo de inclinação (° )	10
diâmetro externo do tarugo redondo(mm)	70
Dc (mm)	70
Lc (mm)	860

[0048] Com referência à Tabela 1, o Lc e o Dc foram fixados e a Expressão (3) foi satisfeita. Foi preparada uma pluralidade de mandris do propulsor que possuem diferentes comprimentos de mandril do propulsor Lp (mm) e áreas em seção transversal Sp (mm²) entre si. Para cada um da pluralidade de mandris do propulsor, Lp/Sp = 1,0, o que satisfez a Expressão (2). Cada um dos mandris do propulsor era um membro de bastão oco que possui uma seção transversal anular.

[0049] Os invólucros ocos produzidos nas condições supramencionadas foram examinados em relação a seus desvios de espessura da parede nas extremidades de ponta. Mais especificamente, as posições de medição foram determinadas em um piche de 10 mm a partir da extremidade de ponta de cada um dos invólucros ocos (que correspondem à primeira extremidade perfurada entre as duas extremidades do tarugo) para a posição 150 mm separada na direção do sentido do comprimento. A

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12/20 espessura da parede foi medida em oito posições em intervalos iguais na direção circunferencial na seção transversal em cada uma das posições de medição. Com base nas espessuras da parede medidas, a excentricidade da espessura da parede em cada uma das posições de medição foi calculada de acordo com a Expressão (4):

[0050] A excentricidade da espessura da parede em cada posição de medição = (Tmax - Tmin/Tmed x 100 (%) ...(4) em que o Tmax representa a espessura de parede máxima entre a pluralidade de espessuras de parede medidas nas oito posições, Tmin representa a espessura de parede mínima entre as espessuras de parede medidas em oito posições e Tmed é a média das espessuras de parede medidas nas oito posições. A excentricidade da espessura da parede (%) de cada um dos tarugos é definida com a média das excentricidades de espessura da parede obtidas nas posições de medição.

[0051] As áreas em seção transversal Sp dos mandris do propulsor foram obtidas pelo seguinte método. As áreas em seção transversal foram obtidas nas posições arbitrárias 10 de cada um dos mandris do propulsor usado. A média das áreas em seção transversal obtidas foi definida como Sp. As áreas em seção transversal Sb de um tarugo são obtidas pelo seguinte método. As áreas em seção transversal foram obtidas em posições arbitrárias 10 de um tarugo a ser perfurado e laminado. A média das áreas em seção transversal obtidas foi definida como Sb.

[0052] Com referência à Figura 3, conforme a Sp/Sb aumenta, a excentricidade da espessura da parede é diminuída. A inclinação da curva é significantemente alterada no ponto em que Sp/Sb = 0,3. Mais especificamente, até que a Sp/Sb aumente e se iguale a 0,3, a excentricidade da espessura da parede diminui severamente. Como resultado, em que Sp/Sb = 0,3, a excentricidade da espessura da parede foi decrescida para menos do que 4,5%. Entretanto, quando a Sp/Sb é superior a 0,3, o grau de decréscimo da excentricidade da espessura da parede se torna sutil.

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Portanto, a Sp/Sb não é inferior a 0,3.

[0053] Observe que, se a Sp/Sb aumenta, a área em seção transversal do mandril do propulsor 34 aumenta e, portanto, o dispositivo propulsor 3, como um todo, deve ser aumentado em tamanho. O aumento de tamanho do dispositivo propulsor resulta no aumento no custo de instalação. Portanto, o limite superior para Sp/Sb é, preferencialmente, 1,0. Observe, entretanto, que, se a Sp/Sb excede 1,0, o efeito da invenção ainda pode ser fornecido.

[0054] A Figura 4 mostra a relação entre Sp/Sb e a quantidade de dobradura da extremidade de ponta do invólucro oco. A Figura 4 mostra o resultado da medição da quantidade de dobradura (mm) de cada um dos invólucros ocos obtidos pelos mesmos testes daqueles na Figura 3. A quantidade de dobradura de cada um dos invólucros ocos foi obtida como se segue. Na faixa de 200 mm a partir da extremidade de ponta do invólucro oco, uma escala de aço reto foi posicionada na superfície do invólucro oco e o vão entre a escala de aço e a superfície do invólucro oco foi medida na direção circunferencial. O valor máximo dos vãos medidos foi definido como a quantidade de dobradura.

[0055] Com referência à Figura 4, a quantidade de dobradura do invólucro oco possui a mesma tendência do desvio de espessura da parede. Mais especificamente, quando a Sp/Sb não é superior a 0.3 e a Sp/Sb aumenta, a quantidade de dobradura diminui severamente. A quantidade de dobradura é inferior a 1 mm quando a Sp/Sb = 0,3. Enquanto isso, após a Sp/Sb exceder 0,3, a quantidade de dobradura diminui sutilmente.

[0056] Conforme pode ser compreendido a partir do resultado supramencionado, o desvio de espessura da parede e a quantidade de dobradura do invólucro oco podem ser reduzidos quando a Sp/Sb não é inferior a 0,3. Mais especificamente, desse modo, a excentricidade da espessura da parede da extremidade de ponta do invólucro oco pode ser inferior a 4,5% e a quantidade de dobradura pode ser inferior a 1 mm.

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14/20 [0057] Observe que na descrição anterior, o mandril do propulsor 34 possui uma seção transversal circular ou anular, embora possa ter um formato diferente. Por exemplo, o mandril do propulsor 34 pode ser um membro de bastão sólido que possui uma seção transversal retangular ou poligonal ou um membro de bastão oco que possui uma seção transversal retangular ou poligonal. Com qualquer um desses formatos, o desvio de espessura da parede e a dobradura do invólucro oco podem ser reduzidos, contanto que a Expressão (1) seja satisfeita.

Expressão (2) [0058] O desvio de espessura da parede do invólucro oco é reduzido através do ajuste da Lp/Sp para 1,2 ou menos, além de satisfazer a Expressão (1). Muito embora o motivo não seja realmente claro, isso ocorre provavelmente devido ao fato de que a rotação excêntrica do mandril do propulsor é restringida durante a perfuração e a laminação do propulsor quando a Expressão (2) é satisfeita.

[0059] A Figura 5 mostra a relação entre Lp/Sp e o desvio de espessura da parede do invólucro oco. O gráfico na Figura 5 foi obtido pelo método de teste a seguir.

[0060] Uma pluralidade de tarugos que possuem o mesmo tamanhos daqueles nos testes na Figura 3 foi preparada. Ademais, foi preparada uma pluralidade de mandris do propulsor oco que possuem um formato em seção transversal anular, uma área em seção transversal Sp de 1963 mm² e diferentes comprimentos Lp entre si. Os mandris do propulsor preparados foram montados ao dispositivo propulsor e a perfuração e a laminação do propulsor foram realizadas nas condições mostradas na Tabela 1. No momento, a Sp/Sb = 0,51 e a Expressão (1) foi satisfeita. A Expressão (3) também foi satisfeita. A excentricidade da espessura da parede (%) de cada um dos invólucros ocos produzidos foi obtida através do mesmo método dos testes na Figura 3.

[0061] Com referência à Figura 5, conforme a Lp/Sp diminui, a

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15/20 excentricidade da espessura da parede diminui. A inclinação da curva é alterada após o ponto em que Lp/Sp = 1,2. Mais especificamente, até que Lp/Sp seja reduzida para 1,2, a excentricidade da espessura da parede diminui severamente e se torna inferior a 45%. Enquanto isso, quando Lp/Sp é 1,2 ou menos, o grau de decréscimo na excentricidade da espessura da parede se torna sutil. Portanto, a Lp/Sp não é superior a 1,2.

Expressão (3) [0062] Similar às Expressões (1) e (2), o desvio de espessura da parede do invólucro oco é reduzido quando a Expressão (3) é satisfeito. Isso é provável pelas seguintes razões. Conforme a distância de movimentação Lc da extremidade de ponta da haste do cilindro laminador 32 durante a perfuração e a laminação do propulsor aumenta, o comprimento da haste do cilindro laminador 32 impulsionado para fora do corpo principal do cilindro laminador 31 aumenta. Conforme o comprimento da haste do cilindro laminador 32 impulsionado para fora do corpo principal do cilindro laminador 31 é maior, a haste do cilindro laminador 32 é mais facilmente flexionada. Isso ocorre devido ao fato de que a haste do cilindro laminador 32 é impulsionada pelo corpo principal do cilindro laminador bem como pelo tarugo 20 segmentado entre os cilindros laminadores inclinados 1. Pressupõe-se que, se a haste do cilindro laminador 32 é flexionada, é mais provável que a haste do cilindro laminador 32 gire excentricamente para que a espessura da parede do invólucro oco seja mais facilmente rotacionada.

[0063] Quando a Lc/Dc excede 45, a excentricidade da espessura da parede do invólucro oco aumenta especificamente para 4,5% ou mais. Portanto, a Lc/Dc não é superior a 45.

[0064] Conforme mostrado na Figura 1, a extremidade de ponta do mandril de propulsor 34 possui um formato arredondado para fora. Já que a extremidade de ponta é arredondada, a área de contato entre a extremidade de ponta do mandril de propulsor 34 e a extremidade posterior do tarugo 20 é pequena. Portanto, a força de fricção causada pelo contato

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16/20 entre o mandril do propulsor 34 e o tarugo 20 pode ser reduzida. Se a força de fricção é pequena, a rotação excêntrica do mandril do propulsor 34 é restringida para que o desvio de espessura da parede do invólucro oco seja mais restringido. Observe que, se a extremidade de ponta do mandril do propulsor 34 é plana, o efeito da invenção pode ser obtido contanto que as Expressões (1) a (3) sejam satisfeitas.

[0065] Conforme mostrado na Figura 1, dois membros guias do mandril 5 são fornecidos de modo oposto entre si com o mandril do propulsor 34 entre os mesmos. Há um determinado vão entre cada membro guia do mandril 5 e o mandril do propulsor 34. O membro guia do mandril 5 restringe o mandril do propulsor 34 de modo que não seja rotacionado excentricamente e comutado a partir da linha de passe X-X. O membro guia do mandril 5 não tem que ser fornecido, enquanto que o membro guia do mandril 5 pode restringir a rotação excêntrica do mandril do propulsor 34 de certa forma.

[0066] Os materiais do mandril do propulsor 34 e a haste do cilindro laminador 32 não são especificamente limitados e podem ser quaisquer materiais metálicos que possuem um amplo módulo de Young.

2. Segunda modalidade [0067] Um mandril de propulsor pode incluir uma pluralidade de membros. Com referência à Figura 6, um dispositivo do propulsor 3, de acordo com uma segunda modalidade, inclui um mandril do propulsor 35 ao invés do mandril do propulsor 34.

[0068] O mandril do propulsor 35 inclui um membro de extremidade de ponta do mandril 36 e um membro de corpo principal do mandril 37. O comprimento do membro de extremidade de ponta do mandril 36 é menor do que aquele do membro de corpo principal do mandril 37.

[0069] Com referência à Figura 7, o membro da extremidade de ponta do mandril 36 inclui uma porção de extremidade de ponta 361, uma porção pivotante 362 e uma porção de conexão 363. A porção pivotante 362 armazena um mancal de cilindro laminador de empuxo 364 e um mancal de

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17/20 agulha 365. A porção pivotante 362 retém a porção da extremidade de ponta 361 de maneira giratória na direção circunferencial através do mancal do cilindro laminador de empuxo 364 e do mancal de agulha 365. A porção de conexão 363 possui um parafuso macho e é anexada ao membro de corpo principal do mandril 37 que possui um parafuso fêmea na extremidade de ponta. Desse modo, o membro de extremidade de ponta do mandril 36 é fixado ao membro de corpo principal do mandril 37.

[0070] O mandril do propulsor 34 mostrado na Figura 1 é conectado de modo rotativo na direção circunferencial através do membro de conexão 33. Portanto, durante a perfuração e a laminação do propulsor, quando um tarugo 20 segmentado entre os cilindros laminadores inclinados 1 começa a girar na direção circunferencial, o mandril do propulsor 34 em contato com o tarugo 20 também gira na direção circunferencial. Entretanto, se o mandril do propulsor 34 possui um grande peso, o mesmo não é rotacionado com facilidade na direção circunferencial e a velocidade de rotação pode ser diferente da velocidade de rotação do tarugo 20. Em tal caso, a força de fricção é gerada entre a extremidade posterior do tarugo 20 e a extremidade de ponta do mandril do propulsor 34. A força de fricção faz com que o mandril do propulsor 34 seja excentricamente rotacionado e com que o invólucro oco possua um desvio de espessura da parede.

[0071] Por outro lado, o mandril do propulsor 35, de acordo com a modalidade, inclui o membro de extremidade de ponta do mandril 36 e o membro de corpo principal do mandril 37, e o membro de extremidade de ponta do mandril 36 é anexado ao membro de corpo principal do mandril 37 de modo rotatório na direção circunferencial. O membro de extremidade de ponta do mandril 36 é naturalmente mais leve em peso do que todo o mandril do propulsor 35. Portanto, quando o tarugo 20 segmentado entre os cilindros laminadores inclinados 1 é rotacionado na direção circunferencial, o membro de extremidade de ponta do mandril 36 pode ser rotacionado com facilidade substancialmente na mesma velocidade de rotação e na mesma direção do

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18/20 tarugo. Portanto, a força de fricção atribuível à diferença na velocidade de rotação pode ser restringida e o desvio de espessura da parede do invólucro oco pode ser reduzido.

[0072] Ademais, conforme mostrado na Figura 7, a extremidade de ponta 366 da porção de extremidade de ponta do mandril 361 possui um formato arredondado para fora. Portanto, a força de fricção gerada quando o mandril de propulsor 34 é apoiado contra o tarugo 20 pode ser reduzida. Observe que a extremidade de ponta 366 pode ser plana ao invés do formato arredondado para fora e o efeito supramencionado ainda pode ser obtido de certo modo.

Exemplos [0073] A perfuração e a laminação do propulsor foram executadas enquanto a área em seção transversal do tarugo Sb, a área em seção transversal do mandril do propulsor Sp, o comprimento do mandril do propulsor Lp, o diâmetro externo da haste do cilindro laminador Dc e a distância de movimentação Lc da extremidade de ponta da haste do cilindro laminador foram ajustados nas condições 1 a 8 na Tabela 2. Após a perfuração e a laminação do propulsor, as extremidades de ponta dos invólucros ocos produzidos foram examinados em relação a seus desvios de espessura da parede.

Tabela 2

N^o de condição

Sp (mm²)

Sb (mm²)

Sp/Sb

Lp (mm)

Lp/Sp

Lc (mm)

Dc (mm)

Lc/Dc

Excentricidade de espessura da parede (%)

616 3847

491 3847

1257 3847

3848 3847

0,16

0,13

0,33

1,00

2827 3847 0,73

1963 3847 0,51

600 0,974 860

1200 2,444 1260

1900 1,511 860

1200 0,312 860

1500 0,531 860

1500 0,764 860

1257 3847 0,33 1500 1,193 860

31 4,5

50 6,5

12

4,9

3,0

12 3,1

12

3,3

3,2

1963 3847 0,51 1200 0,611 1260

45 4,3

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19/20 [0074] A pluralidade de tarugos redondos preparados foi feita a partir de aço carbono que possui um teor de carbono de 0,45%. Observe que o mandril do propulsor era um membro oco cilíndrico. A extremidade de ponta do mandril do propulsor era plana. As áreas em seção transversal Sp (mm²) do mandrl do propulsor na Tabela 2 foram obtidas pelo seguinte método. As áreas em seção transversal nas posições arbitrárias 10 de um mandril do propulsor com N^o de condição foram obtidas e a média das áreas em seção transversal 10 foi definida como Sp. As áreas em seção transversal Sb (mm²) do tarugo na Tabela 2 foram obtidas pelo seguinte método. As áreas em seção transversal nas posições arbitrárias 10 de um tarugo com cada N^o de condição foram obtidas e a média das áreas em seção transversal 10 obtidas foi definida como Sb.

[0075] A excentricidade da espessura da parede (%) dos invólucros ocos produzidos nos N²¹ de condição 1 a 8 foi obtida através do seguinte método. As posições de medição foram determinadas em um piche de 10 mm na faixa de 150 mm a partir da extremidade de ponta de cada invólucro oco. Em uma seção transversal em cada uma das posições de medição, as espessuras foram medidas em oito posições em intervalos iguais na direção circunferencial. A excentricidade da espessura da parede em cada posição de medição foi calculada a partir das espessuras de parede medidas com base na Expressão (4). A excentricidade de espessura da parede de cada um dos tarugos foi produzida como a média das excentricidades de espessura da parede produzidas nas posições de medição. As excentricidades de espessura da parede obtidas são determinadas na Tabela 2.

[0076] Com referência à Tabela 2, todas as condições 4 a 8 satisfizeram as Expressões (1) a (3). Portanto, as excentricidades de espessura da parede dos invólucros ocos produzidos eram inferiores a 4,5%.

[0077] Por outro lado, as condições 1 a 3 não satisfizeram todas as Expressões (1) a (3) e as excentricidade de espessura da parede não

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20/20 foram inferiores a 4,5%.

[0078] Muito embora as modalidades da presente invenção tenham sido descritas, as mesmas cumprem fins ilustrativos e servem como exemplo somente de como executar a invenção e não devem ser 5 consideradas como limitantes. A invenção pode ser incorporada em diversas formas modificadas sem que se desvie do espírito e do escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo propulsor (3) para perfuração e laminação fornecido no lado de entrada de um laminador perfurador (10) perfurando e laminando um tarugo (20), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

um dispositivo de cilindro laminador (30) que inclui uma haste de cilindro laminador (32); e um mandril de propulsor com formato de bastão (34) anexado a uma extremidade de ponta da dita haste do cilindro laminador (32) e que possui sua extremidade de ponta apoiada contra a extremidade posterior do dito tarugo (20), a área em seção transversal Sp do dito mandril do propulsor (34) e a área em seção transversal Sb do dito tarugo (20) que satisfazem a Expressão (1), o comprimento Lp do dito mandril do propulsor (34) e a área em seção transversal Sp do dito mandril do propulsor (34) que satisfazem a Expressão (2), a distância de movimentação Lc da extremidade de ponta da dita haste do cilindro laminador (32) durante a perfuração e a laminação e o diâmetro externo Dc da dita haste do cilindro laminador (32) que satisfazem a Expressão (3):

0,3 < Sp/Sb ...(1)

Lp/Sp < 1,2 ...(2), e

Lc/Dc < 45 ...(3).
2. Dispositivo propulsor (3), de acordo com a reivindicação 1,

CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade de ponta do dito mandril propulsor (34) possui um formato arredondado para fora.
3. Dispositivo propulsor (3), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito mandril do propulsor (34) compreende:

um membro de corpo principal do mandril com formato de

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2/3 bastão; e um membro de extremidade de ponta do mandril anexado de modo rotatório na direção circunferencial a uma extremidade do dito membro de corpo principal do mandril e que possui sua extremidade de ponta apoiada contra a extremidade posterior do dito tarugo (20).
4. Método para produção de um tubo sem costura produzido através de perfuração e laminação de um tarugo (20) com o uso de um laminador perfurador (10) que inclui uma pluralidade de cilindros laminadores inclinados (1) e o dispositivo de propulsor (3) fornecido no lado de entrada do dito laminador perfurador (10),

CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispositivo propulsor (3) compreende:

um dispositivo de cilindro laminador (30) que inclui uma haste de cilindro laminador (32); e um mandril de propulsor com formato de bastão (34) anexado a uma extremidade de ponta da dita haste do cilindro laminador (32) e que possui sua extremidade de ponta apoiada contra a extremidade posterior do dito tarugo (20), a área em seção transversal Sp do dito mandril do propulsor (34) e a área em seção transversal Sb do dito tarugo (20) que satisfazem a Expressão (1), o comprimento Lp do dito mandril do propulsor (34) e a área em seção transversal Sp do dito mandril do propulsor (34) que satisfazem a Expressão (2), a distância de movimentação Lc da extremidade de ponta da dita haste do cilindro laminador (32) durante a perfuração e a laminação e o diâmetro externo Dc da dita haste do cilindro laminador (32) que satisfazem a Expressão (3).

sendo que o dito método para produção de um tubo sem costura compreende as etapas de:

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3/3 fornecer o dito tarugo (20) entre o dito dispositivo propulsor (3) e o dito laminador perfurador (10);

impulsionar a extremidade posterior do dito tarugo (20) através do dito dispositivo propulsor (3), fazendo, portanto, com que a extremidade de ponta do dito tarugo (20) seja segmentado entre os ditos cilindros laminadores inclinados (1); e impulsionar o dito tarugo (20) para frente através do dito dispositivo propulsor (3) até que a extremidade de ponta do dito tarugo (20) se mova por uma distância prescrita após a extremidade de ponta do dito tarugo (20) ter sido segmentada:

0,3 < Sp/Sb

...(1)

Lp/Sp < 1,2

...(2)

Lc/Dc < 45

...(3).