CN100488650C - 制管方法与制管设备 - Google Patents
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Abstract
制造非铁金属材料的，特别是主要为铜材料的管子的方法。其中，在第一加工步骤，管坯(1)被加工，主要由于变形阻力，加工中的管坯的温度，至少在加工处，上升到再结晶范围。所述管坯(1)基本上在紧接第一加工步骤(F1)之后进入第二加工步骤(F2)。所述管坯(1)至少在第一加工步骤(F1)和第二加工步骤(F2)保持于无氧化环境里。本发明还涉及制造非铁金属材料的管子的设备。
Description
技术领域
本发明涉及根据制管方法与制管设备。
背景技术
从4,876,870号美国专利中可以知道有一种制造非铁金属管的方法。使用这种方法时，连续铸坯是使用例如行星轧机进行冷加工的，由于受变形阻力的影响，加工材料的温度上升到再结晶范围。在所述专利文件中，冷加工一般指的是，加工中的坯材在加工开始时是常温，但随着加工的进行，温度上升，高于一般的冷加工的温度，即达到材料的再结晶范围。3,735,617号美国专利披露了一种适于实施现有技术方法的行星轧机。这种轧机里，安装了三个互相形成120°角的锥形轧辊。这些轧辊既围绕自身的轴线又围绕行星轧机座的中心旋转。在所述轧机中，轧辊的主要锥形是向轧制材料行进方向变细的。还已知相应的行星轧机，特别是用于轧制钢管的轧机，轧辊的安装方向与轧制材料行进方向相反，即轧辊的锥形是向轧制材料行进的相反方向变细的。4,510,787号美国专利介绍了制造空心钻杆的方法，其中的一种可能就是使用的向轧制材料行进相反方向变细的锥形轧辊。
使用现有技术的这种方法制造铜管是极为成功的。然而，如果产量增加，现时的这种方法，特别是它用的设备就有些缺点了。产量增加要求提高轧制速度。现行滚轧机的结构，特别是轧辊头的结构，不适于提高轧制速度和轧机旋转速度。这尤其是由于受到离心力影响的缘故。
发明内容
本发明的目的是创造一种能经济地提高产量的方法。本发明的另一目的是创制一种既能避免以前的缺点又能提高产量的设备。
本发明是根据观察了解到铜的工作阻力在再结晶后减少到只剩很小一部分而想出的。上述这种现象使得设备对管坯进一步加工能比第一加工步骤明显地经济得多。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种制造非铁金属材料的管子的方法，其中，在第一加工步骤，管坯被加工，由于变形阻力，加工中的管坯的温度，至少在加工处，上升到再结晶范围，其特征在于：所述管坯在紧接第一加工步骤之后进入第二加工步骤，所述的第一加工步骤和第二加工步骤是轧制步骤；所述管坯至少在第一加工步骤和第二加工步骤保持于无氧化环境中。
根据本发明的方法具有若干显著的优点。把加工过程分为两步尤其能使第一加工步骤后的管坯的壁厚大于使用现有技术的方法所产生的壁厚，从而可以增加产量。在第一加工步骤中，工件再结晶并软化，在紧接第一加工步骤之后的第二加工步骤中，对管坯的加工就只需加工机械作少量一点功了。此外，本发明还能使第二加工步骤的加工状况极为多样化。第二加工步骤可以用一个或多个轧辊进行。可以运用行星轧机、拉力减径机或者定径轧机。在第二加工步骤中，除了缩小管坯直径外，还可以扩大管坯直径。通过调整管坯温度可以获得加工步骤的最佳状况。
为实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种加工管坯的设备，所述设备包括一个进行第一加工步骤的第一轧机，所述的第一轧机是行星轧机，此行星轧机包括至少一个轧辊部件，其特征在于：沿管坯行进方向基本上在紧接第一加工步骤的轧机之后设有一个第二轧机，用以实施至少一个第二步骤；和还设有建立无氧化环境的装置，从而至少在第一和第二加工步骤把所述管坯保持于无氧化环境中。
在本发明使用的机器中，锥形轧辊一般指的是在轧制表面上第一端的直径大于第二端的直径的滚轧机的轧辊。锥形轧辊的真正形状不一定是锥形的，也不一定是截头锥形的，而是可以根据具体的实施例变化的。行星轧机一般指的是轧辊既围绕自身的轴线又围绕要轧制的坯材旋转的轧机。
附图说明
下面参照附图对本发明作更详细的说明，附图中：
图1-现有技术设备的简图；
图2-根据本发明方法的简图；
图3-根据本发明的一个实施例的详图。
具体实施方式
图1示出的是现有技术轧制管坯1的一种方案。在现有技术的设备中，管坯1主要是用下文称之为锥形轧辊的多个行星式锥形轧辊部件2在一个加工步骤中轧制的。每个锥形轧辊2都围绕自身的旋转轴线3旋转，此外，这些轧辊通常还围绕与管坯中心轴线4平行的行星基座的旋转轴线旋转。轧制时，通常使用位于管坯内的心轴5。在附图中，管坯的移动方向以箭头6表示。为了清楚起见，锥形轧辊2的移动及其传动机构没有绘出。某些使用锥形轧辊的常用轧制设备披露于例如美国的3,735,617和GB2019281A等文件中。
图2简要示出了根据本发明的一个实施例，显示的是沿图1的A-A线剖开的截面图。因此，例如连铸管坯1被运到实施根据本发明的一个加工步骤。在本方法的第一加工步骤F1，管坯被加工，从而，至少在被加工处，被加工的管坯的温度，主要由于变形阻力的影响上升到再结晶范围或接近这一范围。第一步骤F1由第一轧机装置进行。第一轧机装置至少有一个轧辊2，优选地有多个轧辊2。在图2的实施例里，这些锥形轧辊2围绕自身的轴线3旋转，并且围绕行星座的中心旋转，例如，该座通常位于管坯1的中心轴线4上。在管坯1内，通常使用心轴5，在这种情况下，管坯1的壁是在各个轧辊2与心轴5之间加工的。典型地，在第一加工步骤，加工中的管坯的加工程度、壁厚和质量流一般都要选择得能取得最大质量流及对于再结晶的良好环境。典型地，在第一加工步骤里，管坯一般是冷加工。
管坯基本在紧接第一加工步骤F1之后进行第二加工步骤F2的加工。至少在第一加工步骤F1和第二加工步骤F2期间管坯1要保持于无氧化环境里，最好在两步骤之间也保持于无氧化环境里。所述无氧化环境比如是通过保护气体区9而造出的，为了至少部分地防止管坯氧化，该区内的环境要调整。所使用的保护气体一般可以是，例如，氮或氩。
根据本发明方法的优选实施例，在第二加工步骤F2里，管坯1的壁厚s减薄。典型地，在第二加工步骤F2中，管坯1的壁厚减薄大约50-70％。第二加工步骤F2可以包括多个连续的轧制步骤。在一个典型的实施例中，管坯1在第二加工步骤F2用行星式斜轧机或行星式斜置轧机加工。在另一实施例中，管坯1在第二加工步骤F2用拉伸减径法加工。在第三实施例中，管坯以定径轧制法加工。各种不同的加工法还可以先后结合使用。
根据本发明的方法与现有技术的方法相比，它增加了加工的可能选择。在第二加工步骤F2里，管的(内)直径d基本保持恒定值。在另一优选实施例里，管直径d在第二加工步骤F2(图3)内被扩大。必要时，管径d用置于管坯内的心轴5扩大。在图3里，心轴5的直径在第二加工处向管坯输出方向6呈锥形扩大。在典型的情况下管坯的壁厚s是同时减薄的。在一个优选实施例中，管坯直径d也可以在第二加工步骤F2内缩小。
使用根据本发明的方法，可以比现有技术的方法更灵活地把管坯的(内)直径d和壁厚s调整到所需的值而不必限制容量。
必要时，可在第一加工步骤前、第一加工步骤中、第二加工步骤前或第二加工步骤中调整管坯的温度。加热，例如，可以用感应线圈进行。自然也可以使管坯冷却。
根据本发明对管坯加工的设备，在第一加工步骤F1中包括至少有一个锥形轧辊部件2的滚轧机。在管坯1行进方向6基本紧接第一加工步骤F1的轧机之后安装第二加工步骤F2的轧机。本发明的设备还至少在第一加工步骤F1和第二加工步骤F2的轧机处，最好还包括在该两步骤之间的空间，设有保护管坯1的保护气体区9。
所述保护气体区9一般至少部分地包围第一加工步骤和第二加工步骤的轧机，该区还要包围上述两者之间的区域，至少是靠近管坯1的区域。
在一个典型的实施例里，第一加工步骤F1内轧机的锥形轧辊部件在管坯输入侧的直径大于在输出侧的直径(如图1所见)。根据另一实施例，第一轧机的锥形轧辊部件2在管坯输出侧的直径大于在输入侧的直径(根据图2)。第一轧机一般是一种至少安装3个用作轧制部件的锥形轧辊部件2的行星轧机。
在图2的实施例中，第二加工步骤F2的轧机中至少一个是行星轧机。
在一个优选实施例中，第二加工步骤轧机轧辊7的旋转轴线8与管坯1的纵轴线4平行。
典型地，第二加工步骤轧机至少有一个轧辊7的旋转轴线8与管坯1的纵轴线4形成一个角。
在一个实施例中，第二加工步骤轧机至少有一个轧辊7的旋转轴线8基本上垂直于与管坯1的纵轴线4相切的平面。
因此第二加工步骤轧机的轧辊部件可能包括锥形轧辊部件或者旋转轴线垂直于管坯行进方向的轧辊部件，或者这两者的结合。
本发明的设备包括至少一个心轴件5。所述心轴件的形状和大小根据该实施例而定。图3绘制了一个管坯1的(内)直径d减小的实施例。管坯1的壁厚s同时减薄。心轴5加工处的直径向管坯1的输出方向6呈锥形减小。
本发明主要适用于制造非铁金属材料管。具体地说，本发明用于制造铜或铜合金管。
Claims (26)
1.一种制造非铁金属材料的管子的方法，其中，在第一加工步骤，管坯(1)被加工，由于变形阻力，加工中的管坯的温度，至少在加工处，上升到再结晶范围，其特征在于：所述管坯(1)在紧接第一加工步骤(F1)之后进入第二加工步骤(F2)，所述的第一加工步骤和第二加工步骤是轧制步骤；所述管坯(1)至少在第一加工步骤(F1)和第二加工步骤(F2)保持于无氧化环境中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述的非铁金属材料为铜材料。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述管坯(1)在所述第一和第二加工步骤之间也保持于无氧化环境中。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述无氧化环境是通过建立其中有保护气体的保护气体室(9)而获得的。
5.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于在所述第一加工步骤(F1)，对所述管坯(1)进行的是冷加工。
6.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯(1)的壁厚(s)在第二加工步骤(F2)是减薄的。
7.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯(1)的壁厚(s)相对第一加工步骤后管坯的壁厚在第二加工步骤(F2)中减薄50-70％。
8.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯(1)的直径(d)在第二加工步骤(F2)保持不变。
9.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯(1)的直径(d)在第二加工步骤(F2)是缩小的。
10.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯(1)的直径(d)在第二加工步骤(F2)是扩大的。
11.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于第二加工步骤(F2)用至少有一个轧辊(7)的轧机进行加工的。
12.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯(1)在第一加工步骤(F1)用多个锥形轧辊(2)滚轧的。
13.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯在两个加工步骤(F1、F2)中的至少一个是用行星轧机滚轧的。
14.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述管坯(1)是连续铸坯。
15.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于还包括调整所述管坯(1)的温度。
16.一种加工管坯(1)的设备，所述设备包括一个进行第一加工步骤(F1)的第一轧机，所述的第一轧机是行星轧机，此行星轧机包括至少一个轧辊部件，其特征在于：沿管坯(1)行进方向(6)基本上在紧接第一加工步骤的轧机之后设有一个第二轧机，用以实施至少一个第二步骤(F2)；和还设有建立无氧化环境的装置，从而至少在第一和第二加工步骤(F1、F2)把所述管坯(1)保持于无氧化环境中。
17.根据权利要求16的设备，其特征在于建立无氧化环境的装置包括至少一个保护气体室(9)。
18.根据权利要求17的设备，其特征在于所述保护气体室(9)包围所述第一和第二轧机以及这两者之间至少靠近管坯(1)的空间。
19.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，沿所述管坯的行进方向(6)，第一轧机的锥形轧辊部件(2)在输入侧的直径大于在输出侧的直径。
20.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，沿所述管坯的行进方向(6)，第一轧机的锥形轧辊部件(2)在输出侧的直径大于在输入侧的直径。
21.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，所述的第一轧机至少安装3个用作滚轧部件的锥形轧辊部件(2)。
22.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，至少有另一个轧机是行星轧机。
23.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，第二轧机的至少一个轧辊(7)的旋转轴线(8)与所述管坯的纵轴线(4)形成一个角。
24.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，第二轧机的轧辊(7)的旋转轴线(8)与所述管坯(1)的纵轴线(4)平行。
25.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，第二轧机的至少一个轧辊(7)的旋转轴线(8)垂直于与所述管坯(1)的纵轴线(4)相切的平面。
26.根据权利要求16-18中任一项的设备，其特征在于，所述设备包括至少一个心轴部件(5)。
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