CN102802824A - 扎管机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种执行无缝管的轧制的设备，典型的为具有较大直径的无缝管。所述设备包括：熔炉，所述熔炉用于对借助连续浇铸生产的坯段进行加热；穿轧机，其用于纵向穿轧所述坯段以获得经穿轧的坯料；扩展-伸长机，其用于扩展所述经穿轧的坯料的直径且用于伸长所述经穿轧的坯料从而获得半成品管；连续主辊轧机，所述连续主辊轧机的类型包括具有两个或更多轧辊的架台，其中所述轧辊的径向位置是能够调节的，以在限位芯棒上执行管的轧制；固定轧辊脱管-减径机，其位于所述主辊轧机的下游且与所述主辊轧机串联，所述脱管-减径机被设计为从所述芯棒中抽取管并且限定管直径的预定值；定径机，所述定径机用于限定所述成品管的直径，所述定径机的类型是所述轧辊的径向位置是能够调节的；以及冷却床。根据本发明的设备还包括旁路管线，所述旁路管线用于将离开所述穿轧机的经穿轧的坯料直接供给到所述主辊轧机，从而绕开所扩展-伸长机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生产无缝管的设备，特别是用于生产较大直径无缝管的设备。本发明还涉及一种用于实现所述生产的方法。表述“较大直径”这里及下文中应理解为直径在457.2mm和711.2mm之间（即18”和28”之间）。
背景技术
较小厚度较大直径管的生产目前是借助金属片材的变形来执行，从而获得纵向焊接管。这种管生产技术虽然被广泛使用，但是却不无缺点。首先，只可以获得相对较小的壁厚的管；从金属片材中获得了管，该金属片材可能具有的最大厚度大约为30到35mm。焊接管相比于无缝管的另一个缺点是前者（特别是在沿着焊缝的地方）具有更小的机械强度和耐腐蚀性。
作为焊接管的替代，也可以生产无缝管。一种称为“周期式轧管机”的辊轧机以已知的方式被用来生产较大直径的无缝管。这种辊轧机使用沿其圆周具有可变槽深的带槽的轧辊。所述轧辊的中心区段因此是凸轮形状，即不是圆形的。在这种辊轧机中进行管的加工需要坯料沿着轧制轴线向后和向前连续位移。
虽然周期式轧管机是目前用于工业生产较大直径无缝管的唯一机器，但是它也有很多缺点。
首先，它是一种相当慢的机器；例如，这种机器典型的生产输出是大约是每小时12到15根管，相比而言普通的连续辊轧机生产60根甚至更多的管。
此外，在所述周期式轧管机中使用的经穿轧的坯料不能通过普通的连续浇铸坯段来获得。事实上，因为其特定的特性，周期式轧管机会导致经穿轧的坯料相当大的伸长。而经穿轧的坯料的伸长必须不可避免地通过很大的直径减小来得以补偿。鉴于这些技术上的约束，生产较大直径的管也必然需要较大直径的经穿轧的起始坯料，因此不可能从普通的连续浇铸坯段获得。事实上，现今标准坯段的最大直径不超过500到550mm，因此这是不够的。较大直径坯段可以从设计具有特定尺寸的连续浇铸设备中获得。但是，市场对较大直径坯段的正常需求量与这种设备的建造所需的巨大投资并不对应。
因此，在周期式轧管机中使用的经穿轧的坯料必须具有高达大约950mm的直径，因此必须从具有足够大直径的钢锭中获得。本领域技术人员已知，因为技术和生产相关的原因，钢锭比坯段的成本高达至30%。此外，钢锭的质量比连续浇铸坯段的质量差。事实上，钢锭并不具有非常均衡的特性，而且与这种生产方法相关的浪费（即浇道或冒口）对制造成本是非常不利的。
与在周期式轧管机中轧制的管的尾端相关的浪费也是很可观的。这种轧制工艺事实上产生了典型的“钟状物（bell）”，即管的末端部分不能被轧制而必须不可避免地被切掉和丢弃。因此，考虑到起始材料和工艺类型，所述的周期式轧管机方法总体来说具有相对低的产出。
此外，使用周期式轧管机相关的主要的问题是成品管的质量较差。如上描述的这种类型的工程工艺和引入的经穿轧的坯料的几何形式使得成品管的壁有点不规则。借助周期式轧管机获得的管的这种特性传统上并不被认为是个问题。但是，现今，随着连续辊轧机能达到的质量标准越来越高，这种特性也逐渐地被认为是一种缺陷，特别是考虑到产品的高成本而言。
在过去还使用了另外一种用于生产较大直径无缝管的技术。这种技术基于一种被称为“扩管机”的机器。扩管机主要是允许管状坯料的变形以获得具有较大直径、较小壁厚以及与管状坯料的长度基本上相同的成品管。通过扩管机获得的直径上的增加（或扩展）的百分比典型的被认为是具有高达60%的值。但是，由扩管机能够获得的最大扩展取决于引入的管状坯料的壁厚。
典型地，在用扩管机进行加工的期间，引入坯料和输出产品的公制重量基本上保持不变。为此，为了获得较大的输出厚度，引入厚度在起始时足够大是必要的，但引入厚度足够大又很难在实际中达到。此外，即使能够达到坯料在进入扩管机时的这样的厚度，在输出的坯料的内部出现的螺旋形刻痕将非常明显，因此是不可接受的。
事实上，在扩管机中，支撑管内的塞子的杆是在压缩状态下工作的。已知这种应力条件限制了最大负载，为了防止所述杆由于压缩应力导致的屈曲而受影响且为了保证机器的正确装配和工艺的精确控制，这种限制是相当低的。为此，对塞子上的高压缩负载起主要作用的较大的壁厚需要较低的扩展百分比值。
另外，具有较大壁厚的管的直径的高度扩展导致了管在离开扩管机时管内部的增大的不均匀性。以螺旋状刻痕形式的这种不均匀性仅仅能够在在接下来的机加工操作中很困难地进行消除。
这种技术由于与其相关的相当多的缺点还不是很成功。首先，管的生产是使用管状坯料进行的，实际上，成品管也是这样生产的。为了获得具有28”直径的成品管，考虑到扩管机典型的扩展比率，有必要使用初始直径为18”的坯料。同时当扩管机被广泛使用时，18”直径的管是借助于已经提到过的周期式轧管机来获得，因为限位芯棒辊轧机目前对于这种直径是不可用的。很明显，质量较差的起始管壁直接影响成品管的质量。扩管机加工步骤当然不会改善其质量，相反，还会引入其他的缺陷。这就是这种技术实际上被废弃的原因之一，因为更高容量的周期式轧管机能够直接生产出具有所需直径和同等质量的单次管。
与扩管机相关的技术的另一个缺点存在于这样的事实当中，管状坯料在加工前必须在专用熔炉里加热。这个加热阶段已经被证明总是有些苛刻的。实际上，管的温度必须从典型的仓库的室温增加到作业所需的1200°C到1250°C。因此这个加热的操作相当大地增加了与其有关的时间和成本。特别的，为了使管达到的温度尽可能的均衡且足够高以允许管的最优作业，特别是对于较大厚度的坯料的情况来说，加热阶段必须被延长。加热的阶段越长，管内产生的氧化物越多。为了改善管的可加工性，减少内部缺陷并保证成品质量的最低限，这些氧化物则必须被去除。甚至是在现今，氧化物的去除仍然是一个相当复杂的操作并且涉及到盐溶液的使用。特别是从环境安全的角度考虑，这因而是一种非常危险的操作。
以上提到的与标准钢管生产相关的问题在由高合金钢（例如铬含量为10%甚至更多的钢）制成的管的生产期间甚至更加严重。这种钢典型的机械性能导致材料降低的可变形性，因此，关于扩管机，在涉及高度扩展的操作期间，增加了作用在塞子上的压缩应力。此外，市场上通常需要具有中等到较大壁厚的高合金钢管，从而进一步增加了与扩管机相关的加工难度。
较大直径的无缝管的生产还可以借助通常用于中等直径管的连续辊轧机类型来执行。在这种类型的机器中，通过将管穿过一系列的轧制架台（或台）来进行轧制，每一个所述轧制架台包括两个或更多个轧辊，通常三个轧辊。所述轧制架台通常在数量上是五个或更多，所述轧辊的位置在径向方向上是可调节的。这种类型的加工操作需要布置在管内部的芯棒，从而能够在轧制期间对抗由轧辊施加的径向推力。为了施加这种对抗的作用力，芯棒必须在径向方向上极其的坚硬。此外，为了确保对管子内表面的高质量的打磨，芯棒必须具有尽可能光滑的外表面。由于这种需要，因此极难制造由若干部分联接在一起而构成的芯棒。事实上，联接区域的特征必然是不规则表面。并且，该区域过于脆弱，无法承受足够大的径向轧制压力。
已知在这个扇形区段内使用限位芯棒：该芯棒受到轴向约束并且被限位，从而在受控速度下前进。这种方案具有严重缺点。实际上，在最大变形条件下，在所有的轧制台内，芯棒的单独区段在受到制动的时候沿着辊轧机轴向前进并因此被相继地接合。在轧制台内部，所述芯棒由于受到管子材料的滑动接触而产生的变形能量和摩擦，从而承受很大的热应力和机械应力。因此，穿过一个以上的轧制台的通道引起了芯棒温度的显著升高，从而导致需要提供若干个彼此相同的芯棒，从而在轧制的末尾段，每一个芯棒可以被适当冷却并接着进行润滑以用于接下来的轧制循环作业。
除此之外，必须考虑到，单个的芯棒必须由特别高质量的材料来进行制造，以经受典型地在轧制期间产生的应力。很明显，芯棒的费用取决于其尺寸。从成本的角度来看，对于传统的连续轧制所需的制造整组的较大直径（即大于20”）的芯棒的限位芯棒典型的长度实际上是不利的。
发明内容
因此，本发明的目的是至少部分克服参考现有技术而提及的上述缺点。
特别的，本发明的目的是提供一种用于生产较大直径无缝管的设备和方法。
此外，本发明的目的是提供一种用于生产具有大范围的壁厚（从小到大）的管的设备和方法。
此外，本发明的目的是提供一种用于生产由不同类型的钢制成的管的设备和方法，所述不同类型的钢包括碳素钢和高合金钢。
此外，本发明的目的是提供一种设备和方法，借助于所述设备和方法可以获得与目前市场上可用的成品管相比具有更优质量的成品管。
最后，本发明的目的是提供一种设备和方法，所述设备和方法能够也能够生产中等直径的无缝管，即那些直径在339.7mm和508mm(13.3/8”到20”)之间的无缝管。
通过权利要求1中要求保护的设备和根据权利要求11的方法而实现了以上所述的目标和目的。
附图说明
本发明的特征性特性和进一步的优点将通过下文提供的对实施方案的大量实例的描述得以阐明，所述实施方案仅以非限制性实例的方式并参照附图加以提供，在这些附图中：
图1显示了表示根据现有技术的设备的方框图；
图2显示了表示根据本发明的设备的方框图；
图3示意性地显示了在根据本发明的设备中使用的扩管机-伸长机的细节。
图4示意性地显示了在根据本发明的设备中使用的连续主辊轧机。
图5以厚度/直径图表的形式示意性地显示了能够根据本发明生产的各种类型的管。
具体实施方式
根据本发明的无缝管轧制设备包括以下部件：
-熔炉，所述熔炉用于对借助连续浇铸所生产出的坯段进行加热；
-穿轧机，所述穿轧机用于纵向穿轧所述坯段以获得经穿轧的坯料；
-扩展-伸长机，所述扩展-伸长机用于扩展所述经穿轧的坯料的直径且用于伸长所述经穿轧的坯料从而获得半成品管；
-连续主辊轧机，所述连续主辊轧机的类型包括具有两个或更多个轧辊的架台，其中所述轧辊的径向位置是可调节的以在限位芯棒上执行管的轧制。
-固定轧辊的脱管-减径机，所述固定轧辊的脱管-减径机位于所述主辊轧机的下游且与所述主辊轧机串联，所述脱管-减径机被设计为从所述芯棒中抽取管子并且限定管直径的预定值；
-定径机，所述定径机用于限定所述成品管的直径，所述定径机的类型是所述轧辊的径向位置是可调节的；以及
-冷却床。
此外，根据本发明的所述设备包括旁路管线，所述旁路管线用于（在可能的情况下）将离开所述穿轧机的经穿轧的坯料直接供给到所述主辊轧机，从而绕开所扩展-伸长机。
根据大量的实施方案，所述设备的组件描述如下。下面的描述在有些地方是有些简略的，因为所述设备的一些部件虽然以不同方式布置和使用，但其本身对于本领域技术人员来说是已知的。
坯段熔炉是通常用在扇形区段的熔炉，且是本领域技术人员熟知的。
坯段穿轧机（或钻孔器）可以是标准的圆锥形轧辊钻孔器，其包括两个具有倾斜轴线的轧辊并包括塞子，所述倾斜轴的轧辊作用在所述坯段的外表面上，所述塞子沿着孔插入到所述坯段中间。
从概念的角度来讲，扩展-伸长机（或扩管机-伸长机）是一种非常类似于钻孔器的机器。为此，根据本发明的某些实施方案，钻孔器和扩管机-伸长机可以是预设在两个不同构造中相同的机器，如下文中更详细的进行描述。
附图3显示了具有倾斜轴线的圆锥形轧辊机在被设计为执行扩展-伸长机的功能的构造中的视图。所述圆锥形轧辊机作为一个整体由10表示，其包括：一对绕着各自的轴线旋转的具有可变锥度的轧辊12。所述轧辊12的旋转轴线相对于彼此倾斜。扩管机10还包括连接到杆16的尖顶拱形的塞子14。所述杆16可以布置成附图3中所示的那样从而使其在轧制期间受压缩。可替代地，杆16可以有利地布置在该尖顶拱形的塞子14的相对侧从而使其受拉力。经穿轧的坯料20绕着其轴线旋转并在图3箭头f所示的方向上朝着尖顶拱形的塞子14被推动。从图3的图中可以看出，轧辊12和尖顶拱形的塞子14的组合构造限定了行进路径，被穿扎过的坯料材料必须沿着该行进路径流动。沿着该路径的行进移动引发所期望的包括扩展-伸长的变形。
特别的，根据某些实施方案，轧辊12和尖顶拱形的塞子14的轮廓被限定成使得一部分行进路径引起直径的扩展和管的伸长，行进路径的剩余部分则导致管直径的期望的扩展。明显地，管壁的厚度也沿着整个行进路径被减小。
例如，根据一个实施方案，轧辊12和尖顶拱形的塞子14的轮廓被限定使得第一段大约三分之二的行进路径同时引起壁厚的减小、直径的扩展和管的伸长。剩余大约三分之一的行进路径则引起壁厚的减小和管直径的剩余的期望的扩展。
根据一个实施方案，扩展-伸长机引起相当于大约35%的直径的扩展和大约1.7倍的管的伸长。
根据某些实施方案，图3所示的辊轧机设计为会快速重新构造从而轮流的执行穿轧机的功能和扩展-伸长机的功能。特别地，从一种构造过渡到另一种构造可以借助于轧辊12的轴线的不同定向和借助于尖顶拱形的塞子14的不同形式来实现。
在这种情况下，离开构造为穿轧机的机器的被经穿轧的坯料被重新构造以作为扩展-伸长机的同一个机器再次加工。只有在完成第二次加工之后，半成品管才被供给到主辊轧机。
能够被重新构造的这种机器的使用（虽然复杂而且本身有些昂贵）无论如何相比于两种传统类型的不同机器的使用而言是有利的。
主辊轧机的类型为具有机架台和限位芯棒（该机架台具有两个或更多个可调节的轧辊），该主辊轧机可以例如是以Demag ItalimpiantiS.p.A.的名字提交的，公开号为WO 99/47284的国际专利申请PCT/EP99/01402中所描述的类型。优选地，根据本发明的主辊轧机包括具有三个轧辊的架台。
根据本发明的一个实施方案，主辊轧机包括四个相继布置的轧制架台。这种解决方案构成了包括两个或更多个可调节轧辊的传统的辊轧机的一种特别方便的变型。这些辊轧机实际上通常包括五个或更多个连续布置的轧制架台。
基于管的厚度对于在主辊轧机中轧辊的位置的反馈控制以及基于管的直径和温度对于在定径机中轧辊的位置的反馈控制的类型有利地为同一个申请人在2009年6月19日提交的IT MI2009A001085号专利申请中描述的类型。
根据本发明的设备的某些实施方案，主辊轧机的特征在于其使用了慢速芯棒。在这里的描述中，术语“慢速芯棒”理解为意指芯棒被限位从而使得其没有任何区段受到两个连续轧制台的作用。更特别的，参考附图4，以下等式可适用：
Vm<d/Tl
其中Vm是芯棒32的速度；d是两个连续轧制台34之间的最小轴间距；而Tl是轧制时间。同样以下等式可适用：
Tl=Lt/Vt
其中Lt是管20的长度，而Vt是管20沿着辊轧机30的轴速。
从上文可以理解，在根据本发明的设备中使用的主辊轧机30的操作需要的芯棒32可以相对比较短。所需的最小长度将实际上等于整个轴间距D（即第一和最后一个轧制台之间的距离）增加了位移Sm，该位移Sm是芯棒32随着轧制时间期间而执行的：Sm＝VmTl。上述的等式还给出下面的值Sm<d。
考虑如图4示意性所示的根据本发明的主辊轧机30的实施方案中，整个轴间距D是相当短的，因为辊轧机包括少量的轧制台34，在具体的情况中仅有四个轧制台。此外，芯棒极低的速度Vm还允许了芯棒32较小的位移Sm。考虑到典型地由以上变量呈现出的平均值，等于D+Sm的芯棒32的最小长度将在大约5m和6m之间。尽管具有高达28英寸的的直径的管的生产需要较大的横截面，但是这个长度使得芯棒32可以以相对低的成本制造。
此外，由于芯棒每个单独的区段都仅仅受到一个轧制台的作用，因此在加工期间该芯棒的整体的加热量是有限的。因此，相比于那些传统的更快的芯棒能够使用比较便宜的材料来制造芯棒，而没有任何负面的后果。
此外，从附图4中可以注意到，将四个轧制台34分隔开的三个轴间距不是全部相等的。分开第一架台和第二架台的第一轴间距d，与分开第三架台和第四架台的第三轴间距d基本上是相同的。但是，分开第二架台和第三架台的第二轴间距大于其他两个距离。用于芯棒32的迷你支撑架台36实际上位于第二轧制台和第三轧制台之间，否则芯棒将沿着辊轧机30像悬臂一样延伸。
如图4所示，假设第二轴间距比其他两个距离大了距离j；在整个轧制过程期间，芯棒32的每个区段沿着区段最多行径Sm<d的长度。与第二轴间距相关，因此能够确认具有至少等于长度j的芯棒32的区段不会经受第二架台或第三架台的任何轧制。这个长度j的区段因此可用作为执行芯棒32的两个区段32’和32”之间的接合部33。参考以上所述的实例，芯棒32的两个区段32’和32”中的每一个将具有大约2.5m和3m之间的长度。通过这些长度，甚至在这里所考虑的较大直径的情况（大于24英寸），也可以彻底简化芯棒32的制造和管理。
此外，使用组合类型的芯棒，如果必要的话可以只替换发生磨损的部分。相比而言，当使用传统的非组合芯棒时，即使在其仅受到局部的磨损时，整个芯棒也必须被替换。由组合芯棒提供的这种可能性显著地减小了辊轧机的运行成本。
这里采用的解决方案包括慢速组合型芯棒，与上文描述的整体上更小的尺寸一起，能够提供一种在市场上有极强的竞争力用于较大直径管的主辊轧机。
固定轧辊的脱管-减径机具有从芯棒中抽取半成品管并将半成品管的直径减小到预定值（接近于成品管期望的值）的功能。
根据所述设备的一个实施方案，脱管-减径机可以被一起设计为执行类似功能的机器组合所代替。例如，脱管-减径机可以由包含了脱管机和减径机的组合代替，该脱管机具体用于从芯棒中抽取管，而该减径机设计为限定半成品管的预定直径。
根据本发明的一些实施方案，所述设备还包括，在所述脱管-减径机下游的用于测量半成品管的壁厚的装置。在这些实施方案中，主辊轧机能够根据离开该脱管-减径机的管的壁厚的测量值来调节轧辊的径向位置。
根据本发明的一些实施方案，定径机包括用于测量引入管温度的装置和用于测量输出成品管的直径的装置。在这些实施方案中，定径机能够根据引入管的温度的测量值和输出成品管的直径的测量值来调节轧辊的径向位置。
本发明还涉及一种用于执行无缝管的轧制的方法。根据本发明的所述方法包括以下步骤：
-对借助于连续浇铸而生产出的坯段进行加热；
-纵向穿轧加热的所述坯段以获得经穿轧的坯料；
-扩展并伸长所述经穿轧的坯料以增加其直径和长度，并减小其厚度；
-在主辊轧机中轧制所述半成品管从而获得管，所述主辊轧机为包括两个或更多可调节轧辊的架台的连续限位芯棒类型；
-从所述芯棒中抽取管；
-在包括可调节轧辊类型的定径机中限定用于成品管的直径的预定值；
-冷却所述成品管。
根据其他实施方案，所述方法还包括以下步骤：
-在从所述芯棒抽取管之后，测量所述管的壁厚；以及
-根据所述管的所述壁厚的测量值来调节主辊轧机的轧辊的径向位置。
根据其他实施方案，所述方法还包括以下步骤：
-测量进入所述定径机的管的温度；
-测量离开所述定径机的管的直径；和
-根据引入管的温度的测量值和输出管的直径的测量值来调节所述定径机的轧辊的径向位置。
根据执行所述方法的某些模式，纵向穿轧坯段的步骤借助于能够被重新构造的机器来执行。根据这些执行模式，所述方法在接着纵向穿轧所述坯段以获得经穿轧的坯料的步骤，还包括重新构造所述机器的步骤，从而使其适于扩展和伸长所述经穿轧的坯料从而增加其直径和长度，同时减小其厚度。
下面将描述根据本发明的用于生产管的设备和方法中体现出的优势。
图4以厚度/直径的图表的形式示意性地显示了能够借助于根据本发明的设备能够生产的各种类型的管。特别而言，该图表中已经限定了三种级别的管。
第一级别包含在由A表示的区域内，表示具有较小壁厚和中等-到-较小直径的管。第二级别包含在由B表示的区域内，表示具有较大直径和任何壁厚的管。第三级别包含在由C表示的区域，表示具有中等-到-较大壁厚和中等-到-较小直径的管。
C级别的管是唯一可以绕过扩展-伸长机的生产的级别且C级管仅使用具有两个或更多可调节轧辊的单个连续主辊轧机以在限位芯棒上执行轧制。因此，可以看出由于在所述设备中增加了扩展-伸长机，其能够相当大的拓宽所述设备可以生产的管类型的范围。特别的，由A表示的级别的管可能不会单独借助于主辊轧机而获得，这是因为相对于离开穿轧机的经穿轧的坯料，它需要显著的减小其壁厚。另一方面，由B表示的级别的管单独借助于主辊轧机是不可以获得的，因为其需要显著地扩展离开穿轧机的经穿轧的坯料的直径。
如上所述，根据本发明的所述设备和所述方法设想了使用连续浇注的坯段。与传统地用于较大直径管的生产的钢锭相比，这些坯段提供了很多显著的优势。首先，坯段钢更均衡，更可控以及，通常具有更优的质量。此外，坯段的成本比钢锭的成本低大约30%。
根据本发明的设备和方法得到的主要的优势在于显著的减小了生产成本。如介绍中所提到的，现有技术中设计的扩管机是由储存在仓库中的成品管来供料的。另一方面，在根据本发明的设备构造中，初始坯料是在从坯段之前立即获得的。因为管不需要在熔炉中保持较长时间从而从室温加热到工作温度，因此避免了在管中形成氧化物的问题。此外，因为摩擦和在材料破损期间以热量形式释放的能量在穿轧机上加工时导致坯料的内部温度大量的增加。因此这导致两个显著优势：在坯料内部的材料保持暴露于大气的最小时间段，并且坯料内部的温度（该温度在熔炉内部是最难增大的）甚至大于外部温度。除了能量和加工时间的显著减小，如上面所提到的，坯段相比于钢锭来说，其也具有较低的成本。
由于完全去掉了管的中间存贮过程而进一步缩减了成本，从而从投资、空间，操作成本和维护的角度来说达到了显著的节省。
最后，在主辊轧机中执行的伸长操作是有限的，且因此浪费的管（前端和尾端）的数量与其他机器（例如周期式轧管机）中发生的浪费相比是最小的。材料的高产出因此也降低了生产成本。附带地，有限的伸长操作也意味着应力非常小，使得装置受到的磨损也更少。
与现有技术相比，根据本发明的设备和方法还能够提供在成品管质量方面的显著优势。相比于钢锭，坯段钢更加优异的质量已经在上文中提到。此外，根据本发明的加工过程所实现的形成更少的氧化物导致了材料更明显的优异的可加工性和由此而来的更好的最终质量。最后，去掉了周期性轧制过程，实现了半成品坯料和因此导致的成品的改进的表面质量，以及更小的尺寸公差。
此外，由于在根据本发明的设备中，所述扩展-伸长机位于生产线的起始处，随后的机加工实现了减少与使用这个机器相关的大量的问题。特别的，主辊轧机能够使典型的存在于扩管机加工操作结束时的管内壁上的螺旋刻痕变得平滑。因为本发明的这种特征性特点，因此能够获得相比于那些使用传统技术获得的管显著的更优质量的管。由申请人进行的特别的研究已经限定根据本发明生产的管的内部质量是“非常高的”。对于相同类型管进行的类似研究但是使用周期性轧管机或传统的扩管机生产的管而言，则限定这些管的质量为“中等或低等”。
应该注意到与已知类型的设备（特别是周期性轧管机和传统的扩管机）相比，由申请人进行的研究显然突出了根据本发明的设备所能得到的壁厚的更优异的同心性（亦即，沿着管的周边的均匀性）。
考虑到例如较大和超大的壁厚，在同心性方面公差的百分比是那些由周期性轧管机获得的那些管的大约一半，且公差的百分比是由传统的扩管机获得的那些管的稍微大于一半。由于壁厚的减小上这种质量上的优势稍微有些逊色，但是在公差百分比值上显著地低于那些现有技术。
在环境安全方面和对于操作者来说，氧化物形成非常有限，从而减少了与消除氧化物相关的问题以及后续盐溶液的使用。
最后，根据本发明的设备的特征还在于一定的灵活性。实际上，根据本发明的这种设备不仅允许较大直径管（即直径在18”和28”之间）的生产，而且，绕过扩展-伸长机来生产中等直径管（即13.3/8”和20”之间的直径），以及可以生产较大厚度的管。这种产品在成品管的质量方面是极具竞争力的，并且允许所述设备的整体生产率的提高。较大直径管实际上仅是相对较小的市场份额，将其与中等直径管的生产结合能够显著的加快整个设备的分期偿还能力和由相应投资获得的回报。
本领域技术人员应当清楚，根据本发明的设备和方法至少部分地克服了参考现有技术所提出的缺陷。
关于根据本发明的用于生产较大直径无缝管的设备和方法的实施方案，本领域技术人员为了满足具体的要求，可以做一些更改和/或用等价的元件来代替所描述的元件，但不会因此脱离随附的权利要求的范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于执行无缝管的轧制的设备，包括：
-熔炉，所述熔炉用于对借助连续浇铸所生产出的坯段进行加热；
-穿轧机，所述穿轧机用于纵向穿轧所述坯段以获得经穿轧的坯料；
-扩展-伸长机，所述扩展-伸长机用于扩展所述经穿轧的坯料的直径且用于伸长所述经穿轧的坯料从而获得半成品管；
-连续主辊轧机，所述连续主辊轧机的类型包括具有两个或更多个轧辊的架台，其中所述轧辊的径向位置是能够调节的，以在限位芯棒上执行管的轧制；
-固定轧辊的脱管-减径机，所述固定轧辊的脱管-减径机位于所述主辊轧机的下游且与所述主辊轧机串联，所述脱管-减径机被设计为从所述芯棒中抽取管并且限定管直径的预定值；
-定径机，所述定径机用于限定所述成品管的直径，所述定径机的类型是所述轧辊的径向位置是能够调节的；以及
-冷却床；
其中所述设备包括旁路管线，所述旁路管线用于将离开所述穿轧机的经穿轧的坯料直接供给到所述主辊轧机，从而绕过所扩展-伸长机。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述穿轧机包括一对轧辊和尖顶拱形的塞子，所述一对轧辊绕着各自的轴线旋转，该各自的轴线彼此相对倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述扩展-伸长机（10）包括一对可变锥度的轧辊（12）和尖顶拱形的塞子，所述一对可变锥度的轧辊（12）绕着各自的轴线旋转，该各自的轴线彼此相对倾斜。
4.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述穿轧机和所述扩展-伸长机是同一个机器（10），该机器被设计为呈现出由轧辊（12）的轴线的定向和尖顶拱形的塞子（14）的形式所限定出的两种构造。
5.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）包括具有三个或更多个轧辊的轧制架台（34）。
6.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）包括四个相继布置的轧制架台（34）。
7.根据前述权利要求任一项所述的设备，进一步包括，在所述脱管-减径机下游的用于测量所述半成品管的壁厚的装置；所述主辊轧机被设计为根据离开所述脱管-减径机的管的壁厚的测量值来调节所述轧辊的径向位置。
8.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）的芯棒（32）被限位以使得所述芯棒（32）的任何区段都不会受到两个相继的轧制架台（34）的作用。
9.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）的芯棒（32）是由至少两个区段(32’,32”)组成的；以及其中所述两个区段(32’,32”)之间的接合部（33）在轧制期间不在任何轧制架台（34）的下方进行接合。
10.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述定径机包括用于测量引入管温度的装置和用于测量输出成品管的直径的装置；所述定径机被设计为根据引入管的温度的测量值和输出成品管的直径的测量值来调节轧辊的径向位置。
11.一种用于执行无缝管的轧制的方法，包括以下步骤：
-对借助于连续浇铸所生产出的坯段进行加热；
-纵向穿轧经加热的所述坯段以获得经穿轧的坯料；
-扩展并伸长所述经穿轧的坯料以增加其直径和长度，同时减小其厚度；
-在主辊轧机中轧制所述半成品管从而获得管，所述主辊轧机为具有两个或更多个可调节轧辊的架台的限位芯棒类型；
-从所述芯棒中抽取管；
-在包括可调节轧辊类型的定径机中限定用于成品管的直径的预定值；和
-冷却所述成品管，
其中纵向穿轧所述坯段以获得经穿轧的坯料的步骤是借助于能够被重新构造的机器来执行的，接着执行涉及重新构造所述机器的步骤，从而使其适于执行扩展和伸长所述经穿轧的坯料以增加该经穿轧的坯料直径和长度，同时减小其厚度。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：
-在从所述芯棒抽取管之后，测量所述管的壁厚；和
-根据所述管的所述壁厚的测量值来调节所述主辊轧机的所述轧辊的径向位置。
13.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括以下步骤：
-测量进入所述定径机的管的温度；
-测量离开所述定径机的管的直径；和
-根据引入管的温度的测量值和输出管的直径的测量值来调节所述定径机的轧辊的径向位置。
Claims (14)
1.一种用于执行无缝管的轧制的设备，包括：
-熔炉，所述熔炉用于对借助连续浇铸所生产出的坯段进行加热；
-穿轧机，所述穿轧机用于纵向穿轧所述坯段以获得经穿轧的坯料；
-扩展-伸长机，所述扩展-伸长机用于扩展所述经穿轧的坯料的直径且用于伸长所述经穿轧的坯料从而获得半成品管；
-连续主辊轧机，所述连续主辊轧机的类型包括具有两个或更多个轧辊的架台，其中所述轧辊的径向位置是能够调节的，以在限位芯棒上执行管的轧制；
-固定轧辊的脱管-减径机，所述固定轧辊的脱管-减径机位于所述主辊轧机的下游且与所述主辊轧机串联，所述脱管-减径机被设计为从所述芯棒中抽取管并且限定管直径的预定值；
-定径机，所述定径机用于限定所述成品管的直径，所述定径机的类型是所述轧辊的径向位置是能够调节的；以及
-冷却床；
其中所述设备包括旁路管线，所述旁路管线用于将离开所述穿轧机的经穿轧的坯料直接供给到所述主辊轧机，从而绕过所扩展-伸长机。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述穿轧机包括一对轧辊和尖顶拱形的塞子，所述一对轧辊绕着各自的轴线旋转，该各自的轴线彼此相对倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述扩展-伸长机（10）包括一对可变锥度的轧辊（12）和尖顶拱形的塞子，所述一对可变锥度的轧辊（12）绕着各自的轴线旋转，该各自的轴线彼此相对倾斜。
4.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述穿轧机和所述扩展-伸长机是同一个机器（10），该机器被设计为呈现出由轧辊（12）的轴线的定向和尖顶拱形的塞子（14）的形式所限定出的两种构造。
5.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）包括具有三个或更多个轧辊的轧制架台（34）。
6.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）包括四个相继布置的轧制架台（34）。
7.根据前述权利要求任一项所述的设备，进一步包括，在所述脱管-减径机下游的用于测量所述半成品管的壁厚的装置；所述主辊轧机被设计为根据离开所述脱管-减径机的管的壁厚的测量值来调节所述轧辊的径向位置。
8.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）的芯棒（32）被限位以使得所述芯棒（32）的任何区段都不会受到两个相继轧制架台（34）的作用。
9.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述主辊轧机（30）的芯棒（32）是由至少两个区段(32’,32”)组成的；以及其中所述两个区段(32’,32”)之间的接合部（33）在轧制期间不在任何轧制架台（34）的下方进行接合。
10.根据前述权利要求任一项所述的设备，其中所述定径机包括用于测量引入管温度的装置和用于测量输出成品管的直径的装置；所述定径机被设计为根据引入管的温度的测量值和输出成品管的直径的测量值来调节轧辊的径向位置。
11.一种用于执行无缝管的轧制的方法，包括以下步骤：
-对借助于连续浇铸所生产出的坯段进行加热；
-纵向穿轧经加热的所述坯段以获得经穿轧的坯料；
-扩展并伸长所述经穿轧的坯料以增加其直径和长度，同时减小其厚度；
-在主辊轧机中轧制所述半成品管从而获得管，所述主辊轧机为具有两个或更多个可调节轧辊的架台的限位芯棒类型；
-从所述芯棒中抽取管；
-在包括可调节轧辊类型的定径机中限定用于成品管的直径的预定值；和
-冷却所述成品管。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：
-在从所述芯棒抽取管之后，测量所述管的壁厚；和
-根据所述管的所述壁厚的测量值来调节所述主辊轧机的所述轧辊的径向位置。
13.根据权利要求11或12所述的方法，进一步包括以下步骤：
-测量进入所述定径机的管的温度；
-测量离开所述定径机的管的直径；和
-根据引入管的温度的测量值和输出管的直径的测量值来调节所述定径机的轧辊的径向位置。
14.根据权利要求11至13任意一项所述的方法，其中纵向穿轧所述坯段以获得经穿轧的坯料的步骤是借助于能够被重新构造的机器来执行的，接着执行涉及重新构造所述机器的步骤，从而使其适于执行扩展和伸长所述经穿轧的坯料以增加该经穿轧的坯料直径和长度，同时减小该经穿轧的坯料厚度。
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