CN102548677B - 拉回式芯棒式无缝管轧机及管材的轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供拉回式芯棒式无缝管轧机及管材的轧制方法。该拉回式芯棒式无缝管轧机包括芯棒式无缝管轧机和拔出机，上述芯棒式无缝管轧机具有芯棒，用于轧制插入有上述芯棒的管材，上述拔出机用于自由上述芯棒式无缝管轧机轧制后的管材拔出上述芯棒，上述芯棒式无缝管轧机与上述拔出机之间的距离是可调整的。该管材的制造方法使用上述拉回式芯棒式无缝管轧机。通过使上述距离可调整，即使在制造比常规情况短一些的管材的情况下，也不必多余地加长供延伸轧制的管材的长度，而且能够抑制芯棒的损耗，从而能够高效且成品率较佳地轧制管材。

Description

拉回式芯棒式无缝管轧机及管材的轧制方法

技术领域

本发明涉及一种在制造比常规情况短一些的产品时不必多余地加长供延伸轧制的管材的长度、而且能够抑制芯棒的损耗的拉回式芯棒式无缝管轧机。本发明还涉及一种使用该拉回式芯棒式无缝管轧机进行的管材的轧制方法。

背景技术

在本说明书中，拉回式芯棒式无缝管轧机是包括芯棒式无缝管轧机和拔出机的延伸轧制装置。作为该拔出机，也可以使用定径轧机。在采用常规的拔出机的情况下，使用减径轧机将由拔出机拔出后的管材的外径精加工成规定的尺寸。在采用定径轧机的情况下，利用定径轧机拔出管材，并且将其外径精加工成规定的尺寸。

以往以来，在通过轧制制造无缝管的情况下，使用拉回式芯棒式无缝管轧机。作为现有技术中的、使用拉回式芯棒式无缝管轧机的例子，能够列举出专利文献1～专利文献4。

拉回式芯棒式无缝管轧机的结构

图1是以往的拉回式芯棒式无缝管轧机的结构图。如图1所示，拉回式芯棒式无缝管轧机包括作为主轧机的芯棒式无缝管轧机10和具有拔出芯棒的功能的拔出机20。在图1中，管材30的轧制方向是箭头A方向(以下也简称作“轧制方向”)。

芯棒式无缝管轧机10包括芯棒11和多个辊12。在芯棒式无缝管轧机10的入口侧(轧制方向的上游侧)的端部设有约束机13。轧制过程中的芯棒11由约束机13保持着地向轧制方向行进，在轧制结束之后利用约束机13的动作后退。

拔出机20与芯棒式无缝管轧机10串联地配置在芯棒式无缝管轧机10的出口侧(轧制方向的下游侧)。拔出机20在外壳21内包括多个辊22。

管材的轧制方法

在作为无缝管的原材料轧制管材30的情况下，将芯棒式无缝管轧机10的芯棒11装入到管材30中，利用芯棒11和辊12进行轧制。芯棒11在轧制管材30时与管材一同前进，在轧制结束之后利用约束机13的动作后退到初始位置。

利用拔出机20的辊22对由芯棒式无缝管轧机10轧制后的管材30施加力，从而使其向轧制方向行进，利用约束机13对芯棒11向与管材的行进方向相反的方向施加力，因此，能够使管材30自芯棒11分离。将上述操作称作脱管(stripping)。

为了使芯棒11不进入到拔出机20中，需要使芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离为(芯棒速度)×(芯棒式无缝管轧机的最终辊中的轧制时间)以上。由于芯棒式无缝管轧机的最终辊中的轧制时间与由该芯棒式无缝管轧机轧制的管材的长度成正比，因此，芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离与芯棒的速度和由芯棒式无缝管轧机轧制的管材的长度成正比。

在以往的拉回式芯棒式无缝管轧机中，芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离与由该芯棒式无缝管轧机轧制的管材30的最大长度相应地设定。芯棒式无缝管轧机10和拔出机20均被固定，而无法调整芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离。

图2是说明在以往的拉回式芯棒式无缝管轧机中轧制比芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离短的管材的状况的图。图2的(a)表示由芯棒式无缝管轧机进行的轧制过程的状况，图2的(b)表示使用拔出叉(extract fork)进行脱管的状况，图2的(c)表示利用芯棒使芯棒式无缝管轧机轧制之后的管材移动的状况，图2的(d)表示减少了芯棒与管材之间的重叠量之后的状况。

在以往的拉回式芯棒式无缝管轧机、即无法调整芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离的拉回式芯棒式无缝管轧机中，在轧制比芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离短的管材30的情况下，如图2的(a)所示，在由芯棒式无缝管轧机10进行的轧制结束之后，管材30的顶端没有到达拔出机20。

在这种情况下，为了使管材30到达拔出机20，且为了自管材30拔出芯棒11(进行脱管)，应用以下的3种方法。

(1)无论作为产品所需的长度如何，都多余地进行制造，使得利用芯棒式无缝管轧机10轧制之后的管材30的长度长于芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离。然后，在利用拔出机自管材30拔出芯棒11之后的工序中切下管材30的多余的部分。

但是，在上述(1)的方法中，由于需要制造作为产品所需程度以上的长度的管材，因此，存在原材料成品率的降低及过剩的能量消耗的问题。

(2)如图2的(b)所示，通过一边使用拔出叉14阻止管材30向与轧制方向相反的方向移动一边使芯棒11后退，而进行脱管。之后，利用输送辊15将其输送到拔出机20。

(3)如图2的(c)所示，利用芯棒11输送轧制之后的管材30，直到管材30的顶端接触到拔出机20的入口侧的辊22为止。之后，通过一边利用拔出机20轧制管材30一边使芯棒11后退，而进行脱管。

在上述(2)及(3)的方法中，使拔出叉14从退避位置移动到规定的位置时、利用芯棒11使管材30移动需要时间。另外，在移动的期间里管材30的温度降低。由于该温度降低，管材30发生热收缩，在重叠量(管材30与芯棒11之间的重复部分)较长的情况下，难以脱管。特别是，在构成管材30的原材料是随着温度降低热收缩较大的原材料(例如Cr含有量为10质量％以上的合金钢)的情况下，也存在无法脱管的情况。

因此，如图2的(d)所示，需要缩短轧制过程中或者轧制之后的重叠量。作为缩短重叠量的方法，存在使轧制过程中的芯棒11的移动速度低于管材30的移动速度的方法。但是，在降低芯棒11的移动速度时，芯棒11与管材30的速度之差变大，产生在由芯棒式无缝管轧机10进行的轧制过程中因与管材30的摩擦而使芯棒11容易发生损伤这样的问题。

专利文献1：日本特开平7-214110号公报

专利文献2：日本特开平8-117816号公报

专利文献3：日本特开平8-300013号公报

专利文献4：日本特开2001-205323号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种在制造比常规情况短一些的产品时不必与作为产品所需的长度相比多余地制造供延伸轧制的管材、而且能够抑制芯棒的损耗的拉回式芯棒式无缝管轧机。本发明的另一个目的在于提供一种使用本发明的拉回式芯棒式无缝管轧机进行的管材的轧制方法。

本发明的主旨如下。

(1)一种拉回式芯棒式无缝管轧机，其特征在于，该拉回式芯棒式无缝管轧机包括芯棒式无缝管轧机和拔出机，上述芯棒式无缝管轧机具有芯棒，用于轧制插入有上述芯棒的管材，上述拔出机用于自由上述芯棒式无缝管轧机轧制后的管材拔出上述芯棒，上述芯棒式无缝管轧机与上述拔出机之间的距离是可调整的。

(2)一种管材的轧制方法，其特征在于，该轧制方法使用上述(1)所述的拉回式芯棒式无缝管轧机。

(3)根据上述(1)所述的拉回式芯棒式无缝管轧机或者上述(2)所述的管材的轧制方法，其特征在于，上述管材由含有10质量％以上的Cr的钢形成。

通过使用本发明的拉回式芯棒式无缝管轧机，能够调整芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离，因此，即使在制造比常规情况短一些的管材的情况下，也能够在由芯棒式无缝管轧机10进行的轧制结束之后使管材30的顶端到达拔出机20，从而不必多余地加长供延伸轧制的管材的长度，而且能够抑制芯棒的损耗。因而，采用本发明的拉回式芯棒式无缝管轧机和本发明的管材的轧制方法，能够高效且成品率较佳地轧制管材。

附图说明

图1是以往的拉回式芯棒式无缝管轧机的结构图。

图2是说明在以往的拉回式芯棒式无缝管轧机中轧制比芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离短的管材的状况的图，图2的(a)表示由芯棒式无缝管轧机进行的轧制过程的状况，图2的(b)表示使用拔出叉进行脱管的状况，图2的(c)表示利用芯棒使芯棒式无缝管轧机轧制之后的管材移动的状况，图2的(d)表示减少了芯棒与管材之间的重叠量之后的状况。

图3是本发明的拉回式芯棒式无缝管轧机的结构图，图3的(a)表示轧制常规长度的管材的情况，图3的(b)表示轧制比图3的(a)中的芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离短的管材的情况。

图4是说明拔出机的移动方法的一例的图。

具体实施方式

图3是本发明的拉回式芯棒式无缝管轧机的结构图。图3的(a)表示轧制常规长度的管材的情况，图3的(b)表示轧制比图3的(a)中的芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离短的管材的情况。图3所示的拉回式芯棒式无缝管轧机除了拔出机能够与轧制方向(箭头A方向)平行地移动这一点之外，与上述图1所示的结构相同，对实质上相同的部分标注相同的附图标记。

在本实施方式中，如图3所示，拔出机20在外壳21的下部设有车轮23，且能够在地面的轨道24上与移动管材30的轧制方向(箭头A方向)平行地移动。因此，能够改变芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离。

图4是说明拔出机的移动方法的一例的图。

作为拔出机20的移动方法，例如能够列举出以下4种方法。

(1)如图4所示，将用于驱动辊22和车轮23的电动机27安装在外壳21的架台上，使其与拔出机20一同移动。

(2)将用于驱动辊22的电动机(未图示)自拔出机20分离地设置，利用万向接头将该电动机(未图示)的驱动轴与辊22和车轮23的驱动轴连接。

(3)将用于驱动辊22的电动机(未图示)自拔出机20分离地设置，通过利用离合器切换齿轮而自该电动机(未图示)的驱动轴向设置在拔出机20所移动的各个位置的辊22和车轮23的驱动轴传递动力。

(4)将与芯棒11的约束机13同样的驱动装置设置在拔出机20的出口侧(下游侧)，利用与使芯棒11移动的方法相同的驱动方法使拔出机20移动。在这种情况下，利用上述(1)～(3)中的任一种方法驱动辊22。

在上述的拔出机20的移动方法中，上述(1)～(3)的方法是将电动机的旋转力传递到辊22和车轮23的方法，(4)的方法是使拔出机20主体向与轧制方向平行地行进的方向或者后退的方向移动的方法。

采用图4所示的移动方法，在外壳21上，分别在轧制方向的两侧设有锚固件25。在操作拔出机20时，将锚固件25插入到设置在地面上的插入口26中。在拔出机20移动时，自插入口26拔出锚固件25。通过将锚固件25插入到插入口26中，能够防止由轧制管材30时的推力导致的拔出机20的移动。

在使用本实施方式的拉回式芯棒式无缝管轧机轧制常规长度的管材的情况下，如图3的(a)所示，将芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离设定为规定间隔(例如与上述图1所示的情况相同)。在轧制管材30时，能够一边使芯棒11以常规速度、即减小管材与芯棒之间的速度差地移动，一边使其接近至拔出机20的附近，因此，由与管材30的摩擦而导致的芯棒11的损伤较少。

在轧制比设定为规定间隔的芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离短的管材30的情况下，如图3的(b)所示，使拔出机20向接近芯棒式无缝管轧机10的出口侧的方向移动，缩短芯棒式无缝管轧机10与拔出机20之间的距离。

由此，与轧制常规长度的管材时同样地，在轧制较短的管材30时，能够使芯棒11以常规速度移动，从而能够减小管材与芯棒之间的速度差，从而能够减少由与管材30的摩擦而导致的芯棒11的损伤。另外，由于在芯棒式无缝管轧机10完成了对管材30的轧制之后，开始利用拔出机20轧制管材30，因此，能够没有问题地自管材30拔出芯棒11，不必与作为产品所需的长度相比多余地制造供延伸轧制的管材30。

实施例

为了确认本发明的效果，如下地进行管材的轧制试验。

1.试验方法

将以往的不调整芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离的拉回式芯棒式无缝管轧机作为比较例。比较例的拉回式芯棒式无缝管轧机被设计成能够轧制轧制之后的长度为25m的管材。管材在芯棒式无缝管轧机入口和出口处的速度、以及芯棒的速度设定为表1所示的值。在这种情况下，1根管材的轧制时间为8.33s(轧制长度25m/管材出口速度3.0m/s)。

表1

因此，在由芯棒式无缝管轧机的最终辊进行的轧制开始时，若控制芯棒的位置，使得芯棒的顶端位于该辊的正下方，则在由芯棒式无缝管轧机进行的管材的轧制结束时(轧制开始后8.33s之后)，芯棒的顶端朝向拔出机的入口侧前进8.33m(芯棒速度1.0m/s×最终辊中的轧制时间8.33s)。

因而，在比较例的拉回式芯棒式无缝管轧机中，为了使芯棒的顶端不进入到拔出机中，将芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离设定为8.4m。

相对于比较例的拉回式芯棒式无缝管轧机，本发明例的拉回式芯棒式无缝管轧机的拔出机能够与轧制方向平行地移动。在本发明例的拉回式芯棒式无缝管轧机中，能够使芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离最多移动3.0m。具体地讲，将该距离的标准值设为8.4m，能够移动至比标准值短3.0m的5.4m。除此之外的、能够轧制的管材的长度、管材的速度等与比较例相同。

在拔出机的外壳上，在轧制方向的两侧以2m间隔各设有3根锚固件。由于拔出机的拉伸管材的力约为10t，因此，使各锚固件能够支承2t的推力。

在本实施例中，使管材的材料为普通钢(C：0.2质量％)和合金钢(C：0.2质量％、Cr：13质量％)。另外，管材的轧制尺寸为外径245mm，壁厚14mm。

关于管材的长度，设想成品钢管的长度为6m、12m、18m和24m，在本实施例中，将轧制之后的管材的长度设为6.5m、12.5m、18.5m和25m。

2.试验结果

2-1.普通钢

比较例

在使管材为普通钢的情况下，在比较例的拉回式芯棒式无缝管轧机中，能够轧制长度为6.5m、12.5m、18.5m和25m中的任一种管材。在轧制比芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离(8.4m)长的12.5m、18.5m和25m的管材的情况下，将芯棒的速度设为表1所述的1.0m/s。

在轧制比芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离短的长度为6.5m的管材的情况下，将芯棒的速度设定得比1.0m/s慢。在这种情况下，通过在由芯棒式无缝管轧机进行的轧制之后使芯棒前进而使管材进入到拔出机中或者使用拔出叉，而对管材进行了脱管。这是因为在将芯棒的速度设为1.0m/s的情况下，芯棒与管材之间的重叠量过长，而难以脱管。

本发明例

在本发明的拉回式芯棒式无缝管轧机中，也通过与比较例同样地调整芯棒的速度，能够将芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离保持在8.4m地轧制长度为6.5m、12.5m、18.5m和25m中的任一种管材。

在使用本发明例的拉回式芯棒式无缝管轧机轧制长度为6.5m的管材时，通过将芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离缩短到5.4m，能够将芯棒的速度设为1.0m/s地进行轧制。在这种情况下，由于管材与芯棒之间的速度差较小，因此，与将芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离保持在8.4m的情况相比，由与管材的摩擦而导致的芯棒的损伤较少。

2-2.合金钢

比较例

在使管材为合金钢的情况下，在比较例的拉回式芯棒式无缝管轧机中，能够在与普通钢相同的条件下轧制长度为12.5m、18.5m和25m的管材。

但是，无法轧制长度为6.5m的管材。这是因为管材的热收缩率较大，在由芯棒式无缝管轧机进行的轧制之后使芯棒前进时、或者使拔出叉移动到规定位置的期间里，管材发生收缩，而变得无法脱管。

本发明例

另一方面，在本发明例的拉回式芯棒式无缝管轧机中，能够轧制长度为6.5m、12.5m、18.5m和25m中的任一种管材。

能够将芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离保持在8.4m地，在与比较例相同的条件下轧制长度为12.5m、18.5m和25m的管材。通过将芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离缩短到5.4m，能够将芯棒的速度设为1.0m/s地轧制长度为6.5m的管材。

3.总结和补充

由上述实施例的结果可知，采用本发明，即使是由热收缩率较大的原材料形成的管材，也能够利用一台拉回式芯棒式无缝管轧机制造长度范围为6.5m～25m的管材。

并且，若对芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离设定进行补充，则在上述实施例中，拉回式芯棒式无缝管轧机为了能够轧制轧制之后的长度为25m的管材，将芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离的标准值设定为8.4m。

同样地，在做成能够轧制轧制之后的长度为18m的管材的情况下，芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离的标准值为6.0m(芯棒速度1.0m/s×(轧制长度18m/管材出口速度3.0m/s))。

另外，在做成能够轧制轧制之后的长度为32m的管材的情况下，芯棒式无缝管轧机与拔出机之间的距离的标准值为10.7m

产业上的可利用性

本发明能够用于应用了曼内斯曼法的无缝管的制造等、管材的轧制。

附图标记说明

10、芯棒式无缝管轧机；11、芯棒；12、辊；13、约束机；14、拔出叉；15、输送辊；20、拔出机；21、外壳；22、辊；23、车轮；24、轨道；25、锚固件；26、插入口；27、电动机；30、管材。

Claims (4)

1.一种拉回式芯棒式无缝管轧机，其包括芯棒式无缝管轧机和拔出机，上述芯棒式无缝管轧机具有芯棒，用于轧制插入有上述芯棒的管材，上述拔出机用于自由上述芯棒式无缝管轧机轧制后的管材拔出上述芯棒，

其特征在于，

上述芯棒式无缝管轧机与上述拔出机之间的距离是可调整的。

2.根据权利要求1所述的拉回式芯棒式无缝管轧机，其特征在于，

上述管材由含有10质量%以上的Cr的钢形成。

3.一种管材的轧制方法，其特征在于，

该轧制方法使用权利要求1所述的拉回式芯棒式无缝管轧机。

4.根据权利要求3所述的管材的轧制方法，其特征在于，

上述管材由含有10质量%以上的Cr的钢形成。

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