CN104245169B - 无缝管的冷轧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无缝管的冷轧方法，其在将无缝管作为毛管实施冷轧时，通过采用在成为冷轧开始侧的端部的外表面侧和内表面侧、成为冷轧结束侧的端部的外表面侧和内表面侧以满足(T0-T1)/2≤R≤T0/2的方式实施了R倒角加工的毛管(1)，能够抑制自毛管端部产生加工片，能够防止因为加工片而形成压痕，从而使表面变得光滑。在此，R为在端部的外表面侧和内表面侧实施的R倒角的半径(mm)，T0为毛管壁厚，T1为冷轧后的管的壁厚。

Description

无缝管的冷轧方法

技术领域

本发明涉及一种将无缝管作为毛管实施冷轧的方法。进一步详细而言，涉及一种无缝管的冷轧方法，该无缝管的冷轧方法通过抑制在冷轧时自毛管端部产生加工片，而能够防止因为加工片(英文：cutpieces)而形成压痕，从而使表面变得光滑。

另外，只要无其他的记载，本说明书中的用语定义如下。

“截面收缩率”：用于作为评价冷轧的加工率时的指标。该截面收缩率Rd(％)能够由毛管的截面积S1(mm2)和冷轧后的管的截面积S2(mm2)通过下述(2)式计算出来。

Rd＝(1-S2/S1)×100···(2)

“倒角”：将倒角面形成为曲面的圆倒角称为“R倒角”。另外，将倒角面形成为平面的倒角简称为“倒角”。“倒角”中的、特别是将倒角面与毛管的端面之间形成的角度为45°的倒角称为“C倒角”。

背景技术

作为金属管的冷加工法，习惯采用利用拉拔机所进行的冷拔法和利用皮尔格式轧机所进行的冷轧法。在利用拉拔机所进行的冷拔法中，通过将顶头、浮动顶头或者芯棒插入毛管内、并借助模具拉拔毛管从而将毛管精加工成目标的成品尺寸。

这样的冷拔法由于难以通过增大截面收缩率而在高加工率下实施冷拔，因此难以适用于小径材的冷加工。

另一方面，利用皮尔格式轧机所进行的冷轧法与冷拔法相比能够通过增大截面收缩率而在高加工率下冷加工毛管。因此，在需要高加工率的无缝管的制造中，通常采用利用皮尔格式轧机(皮尔格式轧制)进行的冷轧法。

在利用皮尔格式轧制进行的冷轧中，采用在周面上形成有轧槽的上下一对的孔型辊，并在孔型辊之间设有具有朝向顶端而直径变小的锥形的芯棒。该孔型辊被设于其轴心的旋转轴支承于轧机架。

在利用皮尔格式轧制对毛管实施冷轧时，通过使被支承于轧机架的孔型辊沿芯棒往返移动，从而使孔型辊在往返旋转的同时轧制作为被加工件的毛管。在孔型辊往返旋转的工序期间，毛管一边被以规定的加工长度送出并旋转规定的角度，一边依次缩径、减薄管壁而被加工。此时，被冷轧的毛管根据轧制伸长率与轧制进给量而被延伸，并轧制成目标的成品尺寸。

在利用该皮尔格式轧制对多根毛管连续地进行冷轧的情况下，在被冷轧的毛管的轧制结束侧的端面对合后续的毛管的轧制开始侧的端面从而将毛管供给于皮尔格式轧机。由此，随着送出后续的毛管，后续的毛管的轧制开始侧的端面推出被冷轧的毛管的结束侧的端面，由此输送被冷轧的毛管。

在利用这样的皮尔格式轧制实施冷轧时，由于被冷轧的毛管的轧制结束侧的端面与后续的毛管的轧制开始侧的端面摩碰，其一部分被削掉从而产生厚度薄的加工片。加工片大概为长度3mm、宽度1mm、厚度0.5mm的新月的形状。当这样的加工片在其后的加工中破碎、并附着于毛管的外表面或者内表面而到达顶头和孔型辊所进行加工的加工位置时，加工片被压入管的外表面或者内表面。其结果，在冷轧后的管的外表面或者内表面形成有压痕。该压痕大概为直径1mm的圆的形状，其深度在最深部为0.3mm。以下，作为“管的外表面”和“管的内表面”的总称，将它们简称为“管的表面”。

被冷轧后的管例如可以作为半导体制造装置用的清洁管、原子能发电厂用的导热管而使用。对清洁管和原子能发电厂用导热管的表面性状要求严格的管理。因此，若在管的表面形成有压痕，则根据压痕的形状、深度以及大小，有的是手工除去压痕，有的是在后工序中切下产生压痕的部位，有的会使制品成为次品。其结果，使管的生产效率和产品成品率降低。

为了抑制产生这样的加工片，可以考虑采用如下方法，通过降低每1次的冷轧的加工率并增加冷轧的次数来确保预定的加工率。但是，由于该方法在增加实施冷轧的次数的同时也增加了对毛管实施软化热处理的次数，因此生产效率明显变差。因此，通过降低每1次的冷轧的加工率并增加冷轧的次数来确保预定的加工率的方法并不实用。

关于管的冷轧方法，从以往提出有各种方案，例如存在专利文献1和专利文献2。在专利文献1中记载的冷轧方法中，在将无缝管作为毛管实施冷轧时，采用利用张开角度b(rad)和壁厚差d(mm)来表示轧制开始侧的端部的内表面的壁厚变动、并对作为该比的d/b的最大值进行了管理的毛管。而且，在d/b的最大值超过管理范围时，通过在轧制开始侧的端部的内表面侧实施倒角加工来管理d/b的最大值。由此，能够抑制在进行冷轧时毛管产生由于内表面有棱角而引起的管端裂纹。

但是，在将无缝管作为毛管实施冷轧时，即使未在毛管上发现内表面有棱角的情况下，也自管端产生加工片。因此，专利文献1记载的方法难以抑制实施冷轧时产生加工片。

另外，在专利文献2中，记载有对由母材和复合材形成的复合钢毛管实施冷轧的方法。专利文献2所记载的冷轧方法采用在端部的母材侧实施了满足预定的条件式的倒角加工的复合钢毛管。由此，能够防止因为母材和复合材的变形阻力差而引起的母材在端部突出、母材和复合材在端部剥离。这样，专利文献2所记载的冷轧方法因为将复合钢毛管作为对象，所以并未对将无缝管作为毛管实施冷轧时的加工片的产生进行研究。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-6384号公报

专利文献2：日本特开2006-346726号公报

发明内容

发明要解决的问题

如前所述，若对毛管实施通过冷拔所进行的冷加工时，则由于加工率降低，因此难以应用于小径材。因此，若对毛管实施通过冷轧所进行的冷加工，则因自毛管的端部产生的加工片使管的外表面和内表面形成有压痕而成为问题。以往的管的冷轧方法将管端裂纹、母材和复合材的剥离作为课题进行研究，并未对加工片的产生进行研究。

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供一种通过抑制在冷轧时自毛管端部产生加工片，能够防止由于加工片而形成的压痕，从而使表面变得光滑的无缝管的冷轧方法。

用于解决问题的方案

本发明者为了解决上述问题，实施各种试验，经过反复深入的研究，结果发现了通过采用在端部实施了R倒角加工的毛管进行冷轧能够抑制自端部产生加工片的方法。

图1是表示在端部实施了R倒角加工的毛管的端部的图。图1所示的毛管1，分别在其端部的外表面侧和内表面侧实施了R倒角加工，外表面侧实施的R倒角的半径R和在内表面侧实施的R倒角的半径R为相同的值。外表面侧实施的R倒角的半径R和内表面侧实施的R倒角的半径R既可以为相同的值也可以为不同的值。发现通过在毛管的冷轧开始侧的端部和结束侧的端部都实施这样的R倒角加工，能够抑制自端部产生加工片。因此，为了寻求能够抑制产生加工片的端部形状，如后述的实施例所示，进行了改变R倒角的半径R(mm)而对毛管进行冷轧的试验。

在后述的实施例中所示的图2是表示R倒角的半径R(mm)与(T0-T1)/2(mm)之间的关系的图，T0为毛管壁厚(mm)，T1为冷轧后的管的壁厚。在图2中，将在实施冷轧时未产生加工片的情况用空心圆或者空心四边形表示，将产生了加工片的情况用实心黑圆或者实心黑四边形表示。从图2可知，为了抑制产生加工片，R倒角的半径R需要满足(T0-T1)/2≤R。

而且，在后述的实施例中所示的图3是表示R倒角的半径R(mm)与T0/2(mm)之间的关系的图，T0为毛管壁厚(mm)。在图3中，将在进行冷轧时产生了加工片的情况用实心黑圆或者实心黑四边形表示，将未产生加工片的情况用空心圆或者空心四边形表示。从图3可知，为了抑制产生加工片，R倒角的半径R需要满足R≤T0/2。

如上所述，清楚可知，通过使在毛管的端部实施R倒角的半径R满足(T0-T1)/2≤R≤T0/2，能够抑制产生加工片。

本发明是基于这些见解而完成的，将下述的无缝管的冷轧方法作为要旨。

一种无缝管的冷轧方法，其特征在于，在将无缝管作为毛管实施冷轧时，采用在成为冷轧开始侧的端部的外表面侧和内表面侧、成为冷轧结束侧的端部的外表面侧和内表面侧以满足下述(1)式的方式实施了R倒角加工的毛管。

(T0-T1)/2≤R≤T0/2···(1)

在此，R为在端部的外表面侧和内表面侧实施的R倒角的半径，其单位是mm，T0为毛管壁厚，T1为冷轧后的管的壁厚。

发明的效果

本发明的无缝管的冷轧方法具有下述的显著效果。

(1)本发明的无缝管的冷轧方法，在实施冷轧时，采用以满足上述(1)式的方式对端部实施了R倒角加工的毛管。

(2)根据上述(1)，能够抑制自毛管端部产生加工片。

(3)根据上述(2)，能够防止因为加工片而形成的压痕从而使获得的管的表面变得光滑。

附图说明

图1是表示在端部实施了R倒角加工的毛管的端部的图。

图2是表示R倒角的半径R(mm)与(T0-T1)/2(mm)之间的关系的图，T0为毛管壁厚(mm)，T1为冷轧后的管的壁厚。

图3是表示R倒角的半径R(mm)与T0/2(mm)之间的关系的图，T0为毛管壁厚(mm)。

具体实施方式

如上所述，本发明的无缝管的冷轧方法的特征在于，采用在成为冷轧开始侧的端部的外表面侧和内表面侧、成为冷轧结束侧的端部的外表面侧和内表面侧实施了满足下述(1)式的R倒角加工的毛管。

(T0-T1)/2≤R≤T0/2···(1)

在此，R为在端部的外表面侧和内表面侧实施的R倒角的半径(mm)，T0为毛管壁厚，T1为冷轧后的管的壁厚。

以下，就如上述那样进行规定的理由对本发明的无缝管的冷轧方法进行说明。

本发明将无缝管作为对象。其理由在于，在如半导体制造装置用的清洁管、原子能发电厂用导热管那样、要求没有因为加工片而形成压痕且要求光滑表面性状的特殊用途的金属管中，采用无缝管作为毛管。

本发明的无缝管的冷轧方法，如上述图1所示，在端部的外表面侧和内表面侧实施R倒角加工。无论在冷轧开始侧的端部还是冷轧结束侧的端部都实施对外表面侧和内表面侧实施的R倒角加工。以这样的方式实施R倒角加工是因为，若外表面与端面的交线或者内表面与端面的交线的周边成为尖的形状，则该尖的部分被削下而产生加工片，因此将交线周边形成钝的形状。

在此，也考虑在端部的外表面侧和内表面侧实施C倒角等的倒角加工来代替R倒角加工。然而，在C倒角加工中存在外表面与倒角面的交线、内表面与倒角面的交线以及端面与倒角面的交线。因为该交线的周边成为尖的形状，所以该变尖的部分被削下而产生加工片。因此，C倒角加工不合适，在本发明的无缝管的冷轧方法中采用了R倒角加工。

本发明的无缝管的冷轧方法，采用以使半径R满足上述(1)式的方式实施了R倒角加工的毛管。由此，如后述的图2和图3所示，能够抑制在冷轧加工时自毛管端部产生加工片。因此，能够防止在管的表面形成因为加工片而产生的压痕，能够使所获得的管的表面变的光滑。因而，不需要因为压痕而产生手工除去压痕的工作，提高了生产效率。而且，不需要因为压痕而产生的切下工作，并且能够减少次品，并能够提高制造的成品率。

若R倒角加工的半径R超过上述(1)式所规定的范围而大于T0/2，则上述图1所示的毛管的端面的长度Tr成为0，从而外表面侧的R面与内表面侧的R面相连接。在这种情况下，外表面侧的R面和内表面侧的R面的交线附近成为尖形状。若对这样的端部形状的毛管实施冷轧加工，则R面与R面的交线附近的尖部分被削下而产生加工片。

另一方面，半径R的下限以(T0-T1)/2≤R进行规定。在此，由于当用毛管的端面的长度Tr表示T0时，则为T0＝Tr+2R，所以当将该式代入(T0-T1)/2≤R并进行变形时，则得出Tr≤T1。因而，半径R小于(T0-T1)/2意味着毛管的端面的长度Tr大于冷轧后的壁厚T1。在毛管的端面的长度Tr大于冷轧后的壁厚T1情况下，在冷轧时产生加工片。在这种情况下，虽然产生加工片的理由不明确，但推测是由于在冷轧时毛管的端部被孔型辊和芯棒强力地按压，毛管的端面的一部分剥离而产生的。

本发明的无缝管的冷轧方法并不限于在毛管的外表面侧实施的R倒角加工的半径R和在内表面侧实施的R倒角加工的半径R如上述图1所示那样的相同的值的情况。即，只要在毛管的外表面侧实施的R倒角加工的半径R和在内表面侧实施了R倒角加工的半径R全都满足上述(1)式，则也可以为不同的值。

实施例

为了验证本发明的无缝管的冷轧方法的效果，实施了对在端部实施R倒角加工的毛管进行冷轧的试验。

[试验方法]

在本试验中，将通过以下工序获得的无缝管作为毛管而实施了利用皮尔格式轧制所进行的冷轧。

(1)将中空钢坯通过玻璃润滑剂高速挤压(Ugine-Sejournet)法进行热轧制管从而形成无缝管。

(2)在通过热轧制管获得的无缝管的两端部的外表面侧和内表面侧实施R倒角加工。

在上述(2)的R倒角加工中，制造出外表面侧的R倒角的半径R和内表面侧的R倒角的半径R为相同的值的毛管和外表面侧的R倒角的半径R和内表面侧的R倒角的半径R为不同的值的毛管。

用于本试验的毛管的材质，为ASMESB-163UNSN06690的Ni基合金，其代表组成为30质量％Cr-60质量％Ni-10质量％Fe。在表1中表示本试验中的加工计划和通过上述(2)式计算出的截面收缩率。

表1

在本试验中，利用放大镜在20倍的倍率下观察通过冷轧获得的管的两端部，调查有无由于加工片的产生而形成的缺口。在该调查中，在确认有缺口时认为有加工片产生，在未确认到有缺口时认为无加工片产生。

[试验结果]

图2是表示R倒角的半径R(mm)与(T0-T1)/2(mm)之间的关系的图，T0为毛管壁厚(mm)，T1为冷轧后的管的壁厚。

图3是表示R倒角的半径R(mm)与T0/2(mm)之间的关系的图，T0为毛管壁厚(mm)。

图2和图3所示的试验结果为采用外表面侧的R倒角的半径R和内表面侧的R倒角的半径R为相同的值的毛管的试验的结果。

在图2和图3中，用圆表示加工计划1的试验结果，其中，用白底圆圈(○)表示无加工片产生的情况，用黑底圆(●)表示有加工片产生的情况。另外，用四边形表示加工计划2的试验结果，其中，用白底四边形(◇)表示无加工片产生的情况，因此用黑底四边形(◆)表示有加工片产生的情况。

从图2清楚得知，通过将R倒角的半径R设为R≥(T0-T1)/2，能够抑制产生加工片。而且，从图3清楚得知，通过将R倒角的半径R设为R≤T0/2，能够抑制产生加工片。如上所述，明确了通过本发明的无缝管的冷轧方法，能够抑制产生加工片。

接着，说明采用外表面侧的R倒角的半径R和内表面侧的R倒角的半径R为不同的值的毛管的试验。对于该试验，在表2中表示区分、加工计划、外表面侧和内表面侧的R倒角的半径R、以及加工片的产生状况。在此，外表面侧和内表面侧的R倒角的半径R的栏中的“＊”表示该半径R未满足上述(1)式。

表2

根据表2，即使外表面侧的R倒角的半径R和内表面侧的R倒角的半径R为不同的值，只要任何一个半径R均满足上述(1)式，就能够抑制产生加工片。如上所述，能够确认在毛管的外表面侧实施了R倒角加工的半径R和在内表面侧实施了R倒角加工的半径R只要全都满足上述(1)式，也可以为不同的值。

产业上的可利用性

本发明的无缝管的冷轧方法，通过抑制在冷轧时自毛管端部产生加工片，能够防止因为加工片形成的压痕，并获得具有光滑的表面的管。如果将这样的本发明的无缝管的冷轧方法应用于作为清洁管或者原子能发电厂用导热管而使用的无缝管的制造中，则能够对无缝管的生产效率和制造成品率的提高做出很大的贡献。

附图标记说明

1、毛管；R、R倒角的半径；T0、毛管壁厚；Tr、毛管的端面的长度。

Claims (1)

1.一种无缝管的冷轧方法，其特征在于，

在将无缝管作为毛管实施皮尔格式轧机所进行的冷轧时，采用在成为冷轧开始侧的端部的外表面侧和内表面侧、成为冷轧结束侧的端部的外表面侧和内表面侧以满足下述(1)式的方式实施了R倒角加工的毛管，

(T0-T1)/2≤R≤T0/2···(1)

在此，R为在端部的外表面侧和内表面侧实施的R倒角的半径，其单位是mm；T0为毛管壁厚，其单位是mm；T1为冷轧后的管的壁厚，其单位是mm。