CN102015138B - 无缝管的制造方法和无缝管制造用钢坯的长度确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无缝管的制造方法和确定无缝管制造用钢坯的长度的方法，基于预先规定的公差以及钢坯加热炉和轧制设备的条件，采用确定了母钢坯的长度L、子钢坯的长度l和取得数nB的钢坯来制造无缝管。由此，能实现制造无缝管的节能化，并且改善生产率。

Description

无缝管的制造方法和无缝管制造用钢坯的长度确定方法
技术领域
本发明涉及无缝管的制造方法和确定无缝管制造用钢坯的长度的方法。 
背景技术
作为制造无缝钢管的方法，公知有各种方法。例如，曼内斯曼·芯棒式无缝管轧机方式是用穿轧机穿孔轧制加热了的钢坯，用芯棒式无缝管轧机延伸轧制，而且用定径机等定径轧制的方式。 
关于确定钢坯尺寸的方法，申请人在专利文献1中公开有以下的无缝钢管的制造方法的发明，即，“一种无缝钢管的制造方法，该方法使用具有能够调整产品尺寸的轧管机并且在加热炉的下游配置有切断机的制造线制造无缝钢管，将不同尺寸的产品集约到同一材料上来确保材料限制下限长度以上的材料长度，输送该材料并加热之后，利用切断机切断成必要的长度，之后，将切断后的各材料轧制成规定的产品尺寸”。 
专利文献1：日本特开2001-105012 
专利文献1记载的发明用于抑制在基于小批量产品订购来确定钢坯的长度的情况下，钢坯长度的下限值因输送机输送等而受到限制，因此不得不将钢坯长度选取在必要长度以上而造成的成品率(成品对原料的比率)损失。于是，在该发明中，集约不同产品尺寸的小批量产品来确定钢坯的长度而进行制造，将钢坯加热后切断。根据该发明，能解决制造小批量产品的成品率损失的问题。 
可是，在接受需要大量准备相同长度的钢坯的大批量产品 的订购的情况下，无法采用上述的方法。这是因为在用上述的方法确定钢坯长度时，会产生加热炉的填充率由于炉宽度的限制而降低这样的问题。若加热炉内的钢坯填充率降低，则能量损失增加，并且钢坯的加热处理无法跟上下一工序的穿孔轧制的步调，会引起生产率降低这样的问题。 
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能使加热炉内的钢坯填充率上升而实现节能化、并能改善生产率的无缝管的制造方法和无缝管制造用钢坯的长度确定方法。 
本发明是为了解决上述课题而提出的，主要提出以下述[1]～[3]所示的无缝管的制造方法和下述[4]～[6]所示的无缝管制造用途钢坯的长度确定方法。 
[1]一种无缝管的制造方法，包括钢坯的加热工序、钢坯的切断工序、穿孔轧制钢坯的工序和延伸轧制钢坯的工序，其特征在于，基于预先规定的公差以及钢坯的加热工序和轧制工序中的设备的条件，确定母钢坯的长度L、子钢坯的长度l和取得数nB。 
[2]根据上述[1]所述的无缝管的制造方法，其特征在于，用满足下述(1)式～(3)式的钢坯。 
lmin≤l≤lmax...  (1) 
Lmin≤L≤Lmax... (2) 
F≥Fmin...(3) 
其中，L是母钢坯的长度(m)，以下述(4)式表示，F是钢坯加热炉填充率(％)，以下述(5)式表示。 
L＝l×nB+k×(nB-1)  ...(4) 
F＝100％×L/Lmax     ...(5) 
另外，上述式中的各符号的意思如下所述。 
Lmin：基于钢坯加热炉的条件容许的母钢坯的最小长度(m) 
Lmax：基于钢坯加热炉的条件容许的母钢坯的最大长度(m) 
l：子钢坯的长度(m) 
lmin：基于预先规定的公差和轧制条件容许的子钢坯的长度的最小值(m) 
lmax：基于预先规定的公差和轧制条件容许的子钢坯的长度的最大值(m) 
k：钢坯切削量(m) 
nB：从一根母钢坯截取的子钢坯的取得数(根) 
Fmin：加热炉填充率的容许下限值(％) 
[3]根据上述[2]所述的无缝管的制造方法，其特征在于，分别由下述(6)式和(7)式算出的钢坯取得数指数I0和I1的关系分别在下述(A)～(C)的情况下，采用下述各值。 
(A)I0＝I1的情况： 
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax，作为取得数nB采用I0。 
(B)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到L，将该L代入上述(5)式中而得到的F满足上述(3)式的情况： 
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax、作为取得数nB采用I0。 
(C)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到 L、将该L代入上述(5)式中而得到的F不满足上述(3)式的情况： 
作为母钢坯的长度L采用Lmax、作为子钢坯的长度l采用{Lmax-k×(nB-1)}/nB、作为取得数nB采用I0+1。 
I0＝Int{(Lmax+k)/(lmax+k)}...(6) 
I1＝Int{(Lmax+k)/(lmin+k)}...(7) 
其中，Int(X)表示不超过指定的值X的最大整数。 
[4]一种无缝管用钢坯的长度确定方法，其特征在于，基于预先规定的公差以及钢坯加热工序和轧制工序中的设备的条件，确定母钢坯的长度L、子钢坯的长度l和取得数nB。 
[5]根据上述[4]所述的无缝管用钢坯的长度确定方法，其特征在于，将钢坯的长度确定为满足下述(1)式～(3)式。 
lmin≤l≤lmax... (1) 
Lmin≤L≤Lmax...(2) 
F≥Fmin...(3) 
其中，L是母钢坯的长度(m)，以下述(4)式表示，F是钢坯加热炉填充率(％)，以下述(5)式表示。 
L＝l×nB+k×(nB-1) ...(4) 
F＝100％×L/Lmax     ...(5) 
另外，上述式中的各符号的意思如下所述。 
Lmin：基于钢坯加热炉的条件容许的母钢坯的最小长度(m) 
Lmax：基于钢坯加热炉的条件容许的母钢坯的最大长度(m) 
l：子钢坯的长度(m) 
lmin：基于预先规定的公差和轧制条件容许的子钢坯的长度的最小值(m) 
lmax：基于预先规定的公差和轧制条件容许的子钢坯的长度的最大值(m) 
k：钢坯切削量(m) 
nB：从一根母钢坯截取的子钢坯的取得数(根) 
Fmin：加热炉填充率的容许下限值(％) 
[6]根据上述[5]所述的无缝管用钢坯的长度确定方法，其特征在于，分别由下述(6)式和(7)式算出的钢坯取得数指数I0和I1的关系分别在下述(A)～(C)的情况下，采用下述各值。 
(A)I0＝I1的情况： 
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax，作为取得数nB采用I0。 
(B)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到L、将该L代入上述(5)式中而得到的F满足上述(3)式的情况： 
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax、作为取得数nB采用I0。 
(C)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到L、将该L代入上述(5)式中而得到的F不满足上述(3)式的情况： 
作为母钢坯的长度L采用Lmax、作为子钢坯的长度l采用{Lmax-k×(nB-1)}/nB、作为取得数nB采用I0+1。 
I0＝Int{(Lmax+k)/(lmax+k)}...(6) 
I1＝Int{(Lmax+k)/(lmin+k)}...(7) 
其中，Int(X)表示不超过指定的值X的最大整数。 
根据本发明，因为能使加热炉内的钢坯填充率上升，所以能够实现制造无缝管的节能化，并能改善生产率。 
附图说明
图1是表示本发明的钢坯设计流程的例子的图。 
具体实施方式
本发明的无缝管的制造方法是例如在切断加热了的长钢坯(以下称为“母钢坯”)而得到短钢坯(以下称为“子钢坯”)后，对该子钢坯进行穿孔轧制、延伸轧制和定径轧制，而得到无缝管的方法。得到的无缝管通常进一步被切断成适当的尺寸。 
在本发明的无缝管的制造方法中，例如，加热母钢坯，由将该母钢坯切断成2根而得到的子钢坯制造无缝管，进一步将该无缝管切断成2根，得到最终产品。在该情况下，母钢坯的尺寸被设计成与4根最终产品的长度相对应的尺寸。 
另外，因为“母钢坯”通常是切断前的钢坯，所以根据情况也有时也可将其定义为“切断前钢坯”，将“子钢坯”定义为“切断后钢坯”。但是，根据预先规定的公差以及其他的条件，也有时不切断加热后的钢坯而将其供给到制管工序。在该情况下，“母钢坯”和“子钢坯”表示相同的钢坯。 
图1是表示本发明的钢坯设计流程的例子的图。如图1所示，在本发明的钢坯设计流程中，首先，确认来自顾客的定购内容，基于预先规定的公差(例如，由顾客指定的外径、壁厚、长度的公差)和订购根数N，确定每1根子钢坯的最终产品的取得数np。此时，在订购小批量的情况下，宜采用其他的钢坯设计流程。即，订购根数N的根数最好在预先设定的最低根数N0以上。最低根数N0能基于制造设备的能力而确定。例如，在具 有月产50000吨左右的生产能力的制造设备的情况下，最低根数N0为100根左右即可。 
接着，确定子钢坯的长度l(m)的容许范围lmin～lmax(m)。在此，lmin和lmax是基于预先规定的公差(外径、壁厚和长度)和轧制条件所容许的子钢坯的长度的最小值和最大长度，子钢坯的长度l在lmin和lmax之间具有下述(1)式的关系。 
lmin≤l≤lmax...   (1) 
而且，基于钢坯加热炉的条件确定母钢坯的长度L的容许范围Lmin～Lmax(m)。Lmin和Lmax是基于钢坯加热炉的条件所容许的钢坯的最小长度和最大长度。Lmin是主要由加热炉及其他输送时的输送轨道间隔等限制而规定的值，此外，Lmax是主要由加热炉的炉宽度的限制而规定的值。而且，母钢坯的长度L在Lmin和Lmax之间具有下述(2)式的关系。 
Lmin≤L≤Lmax... (2) 
在此，母钢坯的长度L与子钢坯的长度、即从一根母钢坯截取的子钢坯的长度l和取得数nB以及钢坯切削量的关系满足下述(4)式。 
L＝l×nB+k×(nB-1)...   (4) 
本发明需要使由下述(5)式所表示的钢坯加热炉填充率F不低于加热炉填充率的容许下限值Fmin，即、满足下述(3)式的范围。另外，加热炉填充率的容许下限值Fmin能基于加热炉的设备条件、加热后的轧制程序(schedule)等确定，例如能够为60％。 
F≥Fmin...(3) 
F＝100％×L/Lmax ...(5) 
在此，母钢坯的长度L、子钢坯的长度l和子钢坯取得数nB例如最好用从下述(6)式和(7)式分别算出的钢坯取得数指 数I0和I1确定。 
I0＝Int{(Lmax+k)/(lmax+k)}...(6) 
I1＝Int{(Lmax+k)/(lmin+k)}...(7) 
其中，Int(X)表示不超过指定的值X的最大整数。 
而且，在上述钢坯取得数指数I0和I1相同(I0＝I1)的情况下，即使调整子钢坯的长度l，取得数nB也不会发生变化。在该情况下，作为子钢坯的长度l采用lmax，作为取得数nB采用I0，作为母钢坯的长度L采用将该l和nB代入上述(4)式中而得到的下述(4a)式的值。这样，在作为子钢坯的长度l即使采用最小值而子钢坯取得数也不会增加的情况下，通过最大限度地将子钢坯的长度选取得较长，能够提高加热炉内的钢坯填充率，能编制生产效率高的长无缝管的轧制程序。 
L＝lmax×I0+k×(I0-1)...(4a) 
在上述I0＝I1的情况下，无法增加子钢坯取得数，从而无法使加热炉的钢坯填充率上升。但是，在即使无法使加热炉的钢坯填充率上升，钢坯加热炉填充率F也为加热炉填充率的容许下限值Fmin以上的情况下，采用上述值确定无缝管制造用钢坯的长度即可。另一方面，在钢坯加热炉填充率F低于加热炉填充率的容许下限值Fmin的情况下，也可以采用与其他不同长度的钢坯集约处理等其他的钢坯设计流程。但是，在其他不同长度的钢坯的批量过少的情况等无法采用其他的钢坯设计流程的情况下，也可以直接采用上述值。 
在上述钢坯取得数指数I0和I1不相同(I0＜I1)的情况下，判断将由上述(4a)式所得到的母钢坯的长度L代入上述(5)式中而得到的钢坯加热炉填充率F是否满足上述(3)式。在钢坯加热炉填充率F为加热炉填充率的容许下限值Fmin以上、即满足上述(3)式的情况下，作为母钢坯的长度L采用将nB＝I0和 l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax，作为取得数nB采用I0。另一方面，在钢坯加热炉填充率F低于加热炉填充率的容许下限值Fmin的情况下，作为母钢坯的长度L采用Lmax，作为子钢坯的长度l采用{Lmax-k×(nB-1)}/nB，作为取得数nB采用I0+1，由此来确定无缝管制造用途钢坯的长度。此时，加热炉填充率是100％。 
实施例
以接受“外径为244.5mm、壁厚为11.99mm、长度为11000～12500mm的管15000m”这样批量的订货，用容许母钢坯的最大长度Lmax是11048mm的加热炉加热了母钢坯之后，由通常的制管工序制造无缝管的情况为例来说明本发明的效果。 
在以往例中，考虑氧化皮损失、钢坯切削量等，准备600根外径为225mm、长度为5745mm的钢坯，对该钢坯加热后制管，制造600根外径为244.5mm、壁厚为11.99mm、长度为25800mm的无缝管，切断该无缝管，得到1200根12500mm长度的无缝钢管。得到的无缝钢管的总长度为15000m。 
该情况的加热炉的钢坯填充率F约是51.8％。此外，加热炉的处理能力是130ton/小时，达不到之后的制管工序中的处理能力，生产效率成为受加热炉的处理能力限制的状态。此外，加热钢坯所需的能量原单位是330Mcal/ton。 
另一方面，在本发明例中，准备312根外径为225mm、长度为11048mm的母钢坯，加热该母钢坯后，切断成外径为225mm、长度为5521mm的子钢坯(子钢坯的根数是624根)，利用该子钢坯制管，制造624根外径为244.5mm、壁厚为11.99mm、长度为24800mm的无缝管，切断该无缝管，得到1248根12000mm长度的无缝钢管。所得到的无缝管的总长度为14976m。 
该情况的加热炉的钢坯填充率F约是99.5％，加热炉的处理能力上升到150ton/小时。此外，加热钢坯所需的能量原单位能降低到280Mcal/ton。 
产业上的可利用性
根据本发明，因为能使加热炉内的钢坯填充率上升，所以能实现制造无缝管的节能化，并能改善生产率。 

Claims (4)

1.一种无缝管的制造方法，其包括钢坯的加热工序、钢坯的切断工序、穿孔轧制钢坯的工序和延伸轧制钢坯的工序，其特征在于，
基于预先规定的公差以及钢坯的加热工序和轧制工序中的设备的条件，确定母钢坯的长度L、子钢坯的长度l和取得数nB，
采用满足下述(1)式～(3)式的钢坯，
lmin≤l≤lmax...(1)
Lmin≤L≤Lmax...(2)
F≥Fmin...(3)
其中，L是母钢坯的长度，单位是m，以下述(4)式表示；F是钢坯加热炉填充率，以下述(5)式表示，
L＝l×nB+k×(nB-1)   ...(4)
F＝100％×L/Lmax    ...(5)
另外，上述式中的各符号的意思如下所述，
Lmin：基于钢坯加热炉的条件所容许的母钢坯的最小长度，单位是m，
Lmax：基于钢坯加热炉的条件所容许的母钢坯的最大长度，单位是m，
l：子钢坯的长度，单位是m，
lmin：基于预先规定的公差和轧制条件所容许的子钢坯的长度的最小值，单位是m，
lmax：基于预先规定的公差和轧制条件所容许的子钢坯的长度的最大值，单位是m，
k：钢坯切削量，单位是m，
nB：从一根母钢坯截取的子钢坯的取得数，单位是根，
Fmin：加热炉填充率的容许下限值。
2.根据权利要求1所述的无缝管的制造方法，其特征在于，
分别由下述(6)式和(7)式算出的钢坯取得数指数I0和I1的关系在下述(A)～(C)的情况下，采用下述各值，
(A)I0＝I1的情况：
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax，作为取得数nB采用I0，
(B)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到L、将该L代入上述(5)式中而得到的F满足上述(3)式的情况：
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax、作为取得数nB采用I0，
(C)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到L、将该L代入上述(5)式中而得到的F不满足上述(3)式的情况：
作为母钢坯的长度L采用Lmax、作为子钢坯的长度l采用{Lmax-k×(nB-1)}/nB、作为取得数nB采用I0+1，
I0＝Int{(Lmax+k)/(lmax+k)}...(6)
I1＝Int{(Lmax+k)/(lmin+k)}...(7)
其中，Int(X)表示不超过指定的值X的最大整数。
3.一种无缝管用钢坯的长度确定方法，其特征在于，
基于预先规定的公差以及钢坯加热炉和轧制设备的条件，确定母钢坯的长度L、子钢坯的长度l和取得数nB，
将钢坯的长度确定为满足下述(1)式～(3)式，
lmin≤l≤lmax...(1)
Lmin≤L≤Lmax...(2)
F≥Fmin...(3)
其中，L是母钢坯的长度，单位是m，以下述(4)式表示，F是钢坯加热炉填充率，以下述(5)式表示，
L＝l×nB+k×(nB-1)   ...(4)
F＝100％×L/Lmax    ...(5)
另外，上述式中的各符号的意思如下所述，
Lmin：基于钢坯加热炉的条件所容许的母钢坯的最小长度，单位是m，
Lmax：基于钢坯加热炉的条件所容许的母钢坯的最大长度，单位是m，
l：子钢坯的长度，单位是m，
lmin：基于预先规定的公差和轧制条件所容许的子钢坯的长度的最小值，单位是m，
lmax：基于预先规定的公差和轧制条件所容许的子钢坯的长度的最大值，单位是m，
k：钢坯切削量，单位是m，
nB：从一根母钢坯截取的子钢坯的取得数，单位是根，
Fmin：加热炉填充率的容许下限值。
4.根据权利要求3所述的无缝管用钢坯的长度确定方法，其特征在于，
分别由下述(6)式和(7)式算出的钢坯取得数指数I0和I1的关系分别在下述(A)～(C)的情况下，采用下述各值，
(A)I0＝I1的情况：
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L，作为子钢坯的长度l采用lmax，作为取得数nB采用I0，
(B)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到L、将该L代入上述(5)式中而得到的F满足上述(3)式的情况：
作为母钢坯的长度L、采用将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到的L、作为子钢坯的长度l采用lmax、作为取得数nB采用I0，
(C)I0＜I1、且将nB＝I0和l＝lmax代入上述(4)式中而得到L、将该L代入上述(5)式中而得到的F不满足上述(3)式的情况：
作为母钢坯的长度L采用Lmax、作为子钢坯的长度l采用{Lmax-k×(nB-1)}/nB、作为取得数nB采用I0+1，
I0＝Int{(Lmax+k)/(lmax+k)}...(6)
I1＝Int{(Lmax+k)/(lmin+k)}...(7)
其中，Int(X)表示不超过指定的值X的最大整数。
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