CN105307789A - 包括清洁外管壁的生产钢管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产钢管(1)的方法，包括：制造具有内管壁(2)、外管壁和由内管壁(2)封闭的无管横截面的钢管(1)，其中在制造后，钢管(1)在外管壁(3)上包括至少一种污染物；以及必需在制造钢管(1)后，通过施加液态或固态CO₂至外管壁(3)上以从外管壁(3)去除污染物，来清洁外管壁(3)。

Description

包括清洁外管壁的生产钢管的方法

技术领域

本发明涉及一种生产钢管的方法，该方法包括：制造具有内管壁、外管壁和由内管壁封闭的无管横截面的钢管，其中在制造后，钢管在外管壁上包括至少一种污染物；以及必需在制造钢管后，清洁外管壁。

技术背景

为了生产高精度的金属管，特别是由钢制成的金属管，完全冷却状态下的膨胀的空心圆柱形坯料通过压缩或拉伸应力经受冷缩。在此过程中，坯料被形成为具有限定的缩小的外径和限定的壁厚的管。

用于减小管的最通常使用的方法已知的是冷轧，其中坯料称为空心管坯。在轧制期间，空心管坯被在校准轧制芯棒(即具有成品管的内径的轧制芯棒)上推动，并且在此过程中，空心管坯被两个校准轧辊(即限定成品管的外径的轧辊)从外部夹持，并且在轧制芯棒上在纵向上被轧制。

在冷轧期间，空心管坯在轧制芯棒的方向上逐步进给并且在轧制芯棒上进给并经过后者，同时轧辊随着它们转动而在轧制芯棒上从而在空心管坯上被水平地前后移动。在此过程中，轧辊的水平移动由轧辊架预定，轧辊则可转动地安装在轧辊架上。在已知的冷轧管机中，在平行于轧制芯棒的方向上借助于曲柄驱动装置前后移动轧辊架，同时轧辊本身由相对于轧辊架静止的齿条而设定成转动，而被牢固地连接至轧辊轴的齿轮与该齿条接合。

空心管坯在芯棒上的进给借助于进给夹紧架而进行，该进给夹紧架设定为在与轧制芯棒的轴平行的方向上平移运动。

在轧辊架中一个在另一个之上设置的锥形校准轧辊相反于进给夹紧架的进给方向转动。所谓的皮尔格口(pilgermouth)(其由轧辊形成)夹持空心管坯，并且轧辊向外推下一小波材料，该一小波材料由轧辊的平滑过程和由轧制芯棒被拉伸至预期的壁厚，直至轧辊的空轧道次释放出成品管。在轧制期间，附接有轧辊的轧辊架相反于空心管坯的进给方向移动。借助于进给夹紧架，空心管坯通过另外的步骤被向前推动到轧制芯棒上，在轧辊的空轧道次已经完成后，而轧辊与轧辊架一起返回至它们的水平起始位置。同时，空心管坯围绕其轴线进行转动，以实现均一的成品管形状。由于每个管的横截面的重复的轧制，实现了管的均一的壁厚和圆度以及均一的内径和外径。

为了减小在形成期间在轧辊和空心管坯之间的摩擦，润滑剂被施加到轧辊上。在形成之后，该润滑剂至少部分地粘附到成品管的外管壁。尽管由残留芯棒润滑剂构成的外管壁的这种污染物对于成品管的一些应用而言并不重要，但对于其它的应用，外管壁必须被以高代价清洁。

然而，外管壁的类似污染物在替代形成技术例如管冷拔中也会出现。

在管拉拔中，预备好的管坯在拉床上在冷的状态下形成，从而达到期望的尺寸。然而，拉拔不仅实现成品管的精确尺寸(其可随意调节)，而且冷成形还实现了材料的硬化，即增加了其屈服极限和强度，同时其伸长率变小。对于许多应用目的，例如，在高压技术和医疗技术中、在飞机构造中，还有一般的机器构造中，这些材料性能的优化是管拉拔的期望效果。

此处，施加CO₂在本发明的意思上表示的是CO₂与外管壁或污染物接触或相互作用。

取决于所使用的材料，在所谓的空心拉拔、带芯拉拔及棒材拉拔之间有所区别。其中在空心拉拔的情形中，在称为压边圈(drawingring)或拉深模具的工具中，只有管的外径被减小，在带芯拉拔和棒材拉拔的情形中，被拉拔的管的内径和壁厚也被限定。

在管的冷拉拔期间，不期望的效果是所谓的咯咯声。此处，由于工具和被拉拔管之间的高摩擦，出现了不规则的拉拔速度。在最不利的情形中，管相对于工具断断续续地移动或根本不动或者以很高的速度移动。由于咯咯声，特别是在拉拔管的内表面上形成了沟槽。

为了实现均一的拉拔速度并防止咯咯声，因而需要使用拉拔油，以降低被拉拔的管和工具之间的滑动摩擦。

在现有技术中，已知有不同的方法用于清洁钢管的外管壁。因而，例如，整个管被浸润到溶剂内，然后溶剂溶解外管壁上的污染物。在现有技术的替代的实施例中，使用布和毛毡机械地清洁管。

发明内容

与该现有技术相比，本发明的目的是提供一种清洁钢管的方法，其能够有效地清洁具有很长长度的管，从而使得外管壁没有污染物。

上述目的通过一种生产钢管的方法实现，该钢管具有内管壁、外管壁和由内管壁封闭的无管横截面，其中在制造后，钢管在外管壁上包括至少一种污染物，并且其中，在制造钢管后，通过施加液态或固态CO₂至外管壁上以从外管壁去除污染物来清洁外管壁。

惊讶地发现，施加液态或固态CO₂至外管壁上非常适合于从所述外管壁去除污染物，并且因此用于清洁管的外管壁。

尽管原则上能够替代地使用液态或固态CO₂清洁内管壁，但液态CO₂会有缺点：在液态CO₂和将被清洁的壁接触时，壁和液态CO₂之间形成气体膜，这降低了清洁作用。

相比较，固态CO₂不仅展现了从固态CO₂至被清洁的管壁或污染物的有利的热传递，并且从而展现改善的清洁作用，而且固态CO₂还具有研磨效果，从而当使用固态CO₂时，该方法是喷砂清洁方法。

当使用固态CO₂清洁外管壁时，在一方面称为CO₂雪喷砂和另一方面称为干冰喷砂之间区分。两种方法之间的不同是，在CO₂雪喷砂的情况下，固态CO₂在该过程本身中产生。在此过程中，载气或驱动喷射流在压力下经过喷射流管线至喷嘴，液态CO₂通过进给管线供给，通过减压转变成干雪，并进给到喷射流管线中，其中来自进给管线的CO₂通过具有变宽的横截面的减压空间被引入到喷射流管线中。例如，这种方法从WO2004/033154A1中获知。另一方面，例如，在干冰喷砂的情形中，已经是固态的CO₂供给到该过程并被在其中加速至被清洁的表面(在此情形中为外管壁)上。

在一个实施例中，液态或固态CO₂借助于加压流体优选地加压空气而被加速至钢管的外壁上。

另外，对于清洁外管壁，有利的是液态或固态CO₂以喷射流的方式施加到外管壁上，其中CO₂的喷射流方向优选地基本垂直于外管壁。

在钢管外管壁的这种喷砂中，已经发现，如果在钢管后方在喷射流方向上测量喷射流的温度是有利的。在清洁过程中已经使用的CO₂(即与钢管相互作用后)的温度是清洁过程的效果的指标。

在本发明的一个实施例中，使用温度测量值以确定管是否被有效地清洁。如果测量的温度高于某一温度阈值，即：如果管后方的喷射流过热，那么，在一个实施例中，认为没有有效地清洁，并且重复清洁过程或改变清洁参数。

在另一个实施例中，如果测量的温度低于某一温度阈值，即：如果管后方的喷射流过冷，则认为清洁无效，并且重复清洁过程或改变清洁参数。在此情形中，必须认为在CO₂和被清洁的钢管之间没有发生足够的相互作用，或者管已经冻结。

在本发明的一个实施例中，如果测量的温度低于某一第一温度阈值且高于某一第二温度阈值，则认为清洁是有效的。

在本发明的另一个实施例中，作为在钢管后方的在液态或固态CO₂的喷射流方向上的喷射流的温度的函数，调节当液态或固态CO₂从进给管线离开时液态或固态CO₂的速度。例如，在一个实施例中，如果温度下降到低于预定的温度阈值，则增加喷射流速度。

对于根据本发明的方法，在管的制造(即成形过程)和管的清洁之间的时间延迟并不重要。特别地，根据本发明的方法可被用于生产管线制造中，其中制造和清洁在时间上一个紧接着另一个地进行。替代地，在制造和清洁之间插入很长的时间段(大约数天、数个星期或数月的量级)也是可能的。

在该方法的实施例中，在施加液态或固态CO₂期间，测量钢管的温度，并且如果钢管的温度降低至低于预定的温度阈值，则中断清洁。

已经显示出，使用液态或固态CO₂清洁的管的温度是已经发生的管的清洁的量度，即管的清洁度的量度。从而，如果被清洁的管的温度降低至低于某一温度阈值，则可认为管已经达到期望的清洁度，并且可中断使用液态或固态CO₂的清洁。

当清洁外管壁时，认为首先发生从污染物至液态或固态CO₂的热传递，从而，只要管仍然被污染，则管本身维持在基本恒定的温度，或者另一方面其仅经受稍微的冷却。仅当污染物已经被从外管壁大量地去除时，从管本身至液态或固态CO₂的热传递发生，从而管经受进一步的冷却。

此处，在一个实施例中，特别地通过将空心管坯成形(优选冷成形)为成品尺寸钢管的形式，来进行钢管的制造。根据本发明，可以通过将空心管坯冷轧为成品钢管的形式或通过将空心管坯冷拉拔为成品钢管的形式，来进行该成形。

如果通过将空心管坯冷轧为成品钢管的形式，则在一个实施例中，在冷轧期间，润滑剂从冷轧管机的轧辊传输至外管壁，然后通过施加液态或固态CO₂又从外管壁被去除。

另一方面，如果通过将空心管坯冷拉拔为成品钢管的形式，则在一个实施例中，在冷拉拔期间，拉拔油从模具传输到外管壁，然后通过施加液态或固态CO₂又从外管壁被去除。

在本发明的一个实施例中，钢管是不锈钢管，优选是由不锈钢制成的圆形管。

附图说明

本发明另外的优点、特征和应用可能性基于实施例和相关附图的下列描述变得明显。

图1以示意性的侧视图示出了现有技术中的冷轧管机。

图2示出了根据本发明的用于执行清洁步骤的实施例的示意性横截面视图。

具体实施方式

图1中，以侧视图示意性地示出了冷轧管机的结构。此处，冷轧的说明用于作为制造钢管的一个示例并且作为污染物(随后必须从外管壁去除该污染物)如何能够出现在钢管的外管壁上的一个示例。轧机由具有轧辊102、103的轧辊架101、校准轧制芯棒104以及进给夹紧架105构成。在示出的实施例中，冷轧管机包括作为用于进给夹紧架105的直接驱动装置的线性马达106。线性马达106由转子116和定子117构成。

在图1示出的轧机中冷轧期间，空心管坯111在轧制芯棒104的方向上逐步进给并且在轧制芯棒104上进给并经过轧制芯棒104，同时轧辊102、103随着它们转动而在轧制芯棒104上从而在空心管坯111上水平前后移动。在此过程中，轧辊102、103的水平移动由轧辊架101预定，而轧辊102、103则可转动地安装在轧辊架101上。在平行于轧制芯棒104的方向上轧辊架101借助于曲柄驱动装置121而前后移动，而轧辊102、103本身由相对于轧辊架101静止的齿条设定成转动，而被牢固地连接至轧辊轴的齿轮与该齿条接合。

空心管坯111在芯棒104上的进给借助于进给夹紧架105而发生，进给夹紧架105允许在与轧制芯棒的轴线平行的方向上平移移动。在轧辊架101中一个在另一个之上地布置的锥形校准轧辊102、103相反于进给夹紧架105的进给方向转动。所谓的皮尔格口(其由轧辊形成)夹持空心管坯111，并且轧辊102、103从外部推下了一小波材料，该一小波材料由轧辊102、103的平滑过程并且由轧制芯棒104拉伸至预定的壁厚，直至轧辊102、103的空轧道次释放出成品管。在轧制期间，附接有轧辊102、103的轧辊架101反向于空心管坯111的进给方向移动。借助于进给夹紧架105，空心管坯111通过另外的步骤被进给到轧制芯棒104上，在轧辊102、103的空轧道次已经完成后，轧辊102、103与轧辊架101一起返回至它们的水平起始位置。同时，空心管坯111围绕其轴线进行转动，以达到均一的成品管形状。由于每个管的截面的多道次的轧制，实现了管的均一壁厚和圆度以及均一的内径和外径。

为了减小轧辊102、103和空心管坯111之间的摩擦，例如含石墨的润滑剂被施加到轧辊102、103上。该润滑剂形成在成品减小管的外管壁上的残留物。目的是通过下面描述的根据本发明的过程步骤在管的整个长度上从外管壁去除该残留物。

在此描述的本发明的作为示例的一个实施例中，使用冷轧管机以便制造钢管，即：以便将空心管坯成形为成品管的形式。替代地，然而，本发明的该成形步骤还可特别通过冷拉拔空心管坯来进行。

图2示出了通过冷轧管获得的成品管1的外管壁3的干冰喷砂。在此干冰喷砂中，从在冷轧期间在其外壁3上被污染的管1上清除润滑剂。

为了此目的，清洁喷枪4被导引到管1上。通过清洁喷枪4，干雪6借助于加压空气7被进给到管1，并且通过贯通的出口喷嘴5被加速或喷射到外管壁3上，从而借助于干雪清洁外管壁3。

如箭头指示，在清洁期间，管1围绕其轴线转动并线性地移动经过清洁喷枪的出口喷嘴5。然而，在此是管移动还是清洁喷枪4移动并不重要，只要干雪的喷射流在清洁过程期间在管的整个长度上与外壁3相互作用即可。在清洁过程期间，管1另外地围绕其轴线转动，从而管在其整个周界上被清洁。

在示出的实施例中，由干雪和加压空气形成的喷射流的温度在管1的后方，即在干雪6与外管壁3相互作用之后，在喷射流方向上由温度传感器8测量。

结果，管1后方的“废气喷射流”的温度用作外管壁3是否已经被有效清洁的指标。如果废气喷射流的温度在某一温度窗口(其由第一上温度阈值和第二下温度阈值限定)之外，则必须认为清洁无效，并重复清洁过程。

出于原始公开的目的，涉及如下事实：因为从本说明书、附图和权利要求书将所有特征披露给本领域的技术人员，所以即使仅以与某些特定另外特征相关的具体术语描述所有特征，所有特征也可被单独的组合，并且也可以与此处公开的其它特征或特征组进行任何期望的组合，只要是不明确排除的程度，或者是技术状况使得这种组合不可能或不合理的程度。为了说明的简洁和可读性，特征的所有可能组合的全面、明确的说明此处被省略。

尽管在附图和上述说明中本发明已经被详细地描述和说明，但是这些描述和这些说明仅是示例性的并且不用于限制由权利要求书限定的保护范围。本发明不受已经公开的实施例的限制。

从附图、说明书和附加的权利要求书，所公开的实施例的变换形式对于本领域技术人员来说是显而易见的。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，不定冠词“一个”并不排除多个。不同权利要求要求保护某些特征的事实并不排除它们的组合。权利要求书中的附图标记不用于限定保护范围。

附图标记列表

1管

2内管壁

3外管壁

4清洁喷枪

5出口喷嘴

6干雪

7加压空气

8温度传感器

101轧辊架

102，103轧辊

104轧制芯棒

105进给夹紧架

106线性马达

111空心管坯

112卡盘

116转子

117定子

Claims (14)

1.用于生产钢管(1)的方法，包括

制造具有内管壁(2)、外管壁(3)和由所述内管壁(2)封闭的无管横截面的钢管(1)，其中在制造后，所述钢管(1)在所述外管壁(3)上包括至少一种污染物，其特征在于

在制造所述钢管(1)后，通过施加液态或固态CO₂至所述外管壁(3)上以从所述外管壁(3)去除所述污染物来清洁所述外管壁(2)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在施加所述液态或固态CO₂至所述外管壁(3)上期间，测量所述钢管(1)的温度，如果所述钢管(1)的温度下降到低于预定的温度阈值，则中断清洁。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过CO₂雪喷砂或通过干冰喷砂执行所述外管壁(3)的清洁。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，借助于加压空气(7)将所述液态或固态CO₂施加至所述外管壁(3)上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述液态或固态CO₂被以喷射流的形式施加至所述外管壁上，其中所述CO₂的喷射流方向优选地基本垂直于所述外管壁。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述钢管(1)后方，在所述液态或固态CO₂的喷射流方向上测量所述喷射流的温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，作为在所述钢管(1)后方在所述液态或固态CO₂的喷射流方向上的所述喷射流的温度的函数，调节当所述液态或固态CO₂离开进给管线时所述液态或固态CO₂的速度。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在液态或固态CO₂的喷射流下的清洁期间，所述钢管被转动。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述清洁期间，在所述钢管的外壁上，在纵向方向上引导液态或固态CO₂的喷射流。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，制造所述钢管(1)包括将空心管坯成形为成品尺寸钢管(1)的形式。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过将所述空心管坯冷轧为成品钢管(1)的形式来执行所述成形。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述冷轧期间，润滑剂被从轧辊传输至所述外管壁(3)并且再通过施加所述液态或固态CO₂而被从所述外管壁(3)去除。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过将所述空心管坯冷拉拔为所述成品钢管(1)的形式来执行所述成形。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述冷拉拔期间，拉拔油被从模具传输至所述外管壁(3)并且再通过施加所述液态或固态CO₂而被从所述外管壁(3)去除。