CN112368089A - 方管成型方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是使圆管经过沿管坯成型方向排列的多个辊机座而成型为方管的方管成型中提高成型性。对方管成型装置赋予高兼用性。抑制辊机座列的全长。通过沿成型方向交互排列压下方向正交的第一平辊机座(20A)和第二平辊机座(20B)而构造辊机座列(10)。各辊机座(20A、20B)具有能够独立设定压下量的辊间隔调整装置，通过辊驱动装置(40)来旋转驱动相邻的第一平辊机座(20A)和第二平辊机座(20B)中的一个平辊机座。作为各辊机座(20A、20B)中的压下量，分别分配根据待成型管坯的外径、壁厚和材质以及预定的产品方管的尺寸预先选择的从初段机座到终段机座的成型压下量分布。

Description

方管成型方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于将金属制的圆管成型为方管的方管成型方法及装置，特别是，涉及一种使用多段成型辊机座的成型辊式方管成型方法及装置。此外，在本说明书中，方管是指金属制的方管。

背景技术

作为用于将剖面圆形的圆管成型为剖面矩形的方管的方管成型装置，具有使用沿成型方向排列有多个成型辊机座的成型辊机座列的结构，作为最普通的结构，具有使用四向成型辊机座的结构，该四向成型辊机座在水平和竖直这四向约束圆管的同一剖面的外周。另一方面，还具有不使用该四向成型辊机座的方管成型装置，作为其一种，专利文献1及专利文献2提出了使用沿成型方向交互排列有水平辊机座和竖直辊机座的成型辊机座列的方管成型装置。

在这些方管成型装置中，水平辊及竖直辊中的任一成型辊均使用孔型辊(カリバーロール)。孔型辊为其外周面随着从旋转轴方向的两端部侧朝向中央部侧而以深弧状凹陷的成型辊，其弧状凹坑为辊孔型(ロールカリバー)。

任一种方管成型装置均基本上被设计为各机座中的辊孔型从材料前进方向的上游侧朝向下游侧逐渐变浅，更具体而言，被设计为辊孔型的曲率从接近作为管坯的圆管的曲率的值逐渐减小，最终成为与夹在作为产品的方管的角部与角部之间的直线部的曲率相同的0。

专利文献1所公开的方管成型装置由于抑制相邻的辊之间的管材的回弹来提高成型性，因此欲通过将水平辊机座和竖直辊机座交互靠近配置而相互利用其成型力。

专利文献2所示的方管成型装置对各成型辊的辊孔型进行了改良。现有的四向成型辊机座由于想要一次成型四个角部，因此在角部产生过度的应变，并且在应成为夹在两个角部之间的平坦的直线部的部位容易产生波浪形等变形，该变形在薄壁管的情况下比较显著。在专利文献2所示的方管成型装置中，为了在其他部分的成型之前进行与产品方管的角部相邻的肩部(夹在两个角部之间的直线部的两端部)的成型(直线化)，将成型辊的辊孔型在圆周方向上分为负责角部的部分、负责肩部的部分和负责除肩部以外直线部的部分，并且对各负责部分赋予不同的曲率，由此获得成型性优异的高质量的方管。

在任一种方管成型装置中，均由于以成型辊的孔型底部与作为产品的方管的直线部的中央部分限定性地接触的方式设计辊孔型，因此如果辊孔型在一定程度的范围内，则在相同的机座列中还能够成型尺寸不同的管材，但其兼用范围受限，期待开发具有更宽的辊兼用性的方管成型装置。

另外，近年来以结构钢管为首，要求角部的截面R曲率如规定的那样精确，即不存在增壁或减壁，但在专利文献1所提出的方管成型装置中，为了抑制回弹来提高成型性，以缩小相邻的水平辊与竖直辊的间隔为目的，采用小径成型辊，从而入侵阻力进一步增加等，现实上无法抑制回弹，难以满足上述要求。与此相对地，在专利文献2所提出的方管成型装置中，通过组合前述辊孔型中的多个曲率，确保比较高的尺寸精度，但另一方面由于提高孔型辊的专用性，因此无法避免牺牲辊兼用性。

另外，近年来在圆钢管制造工厂中推测辊的兼用化，能够在口径比的几倍范围内实现成型的制管生产线得到实用化。通过在该制管成管生产线中组装方管成型装置，谋求在同一成型生产线中能够根据需要自由制造各种口径的圆管和方管。在该情况下，在由剖面变形量多的圆管再次成型为方管时，入侵阻力较大，确保稳定的推力和抑制机座列的全长很重要。

然而，在专利文献1、2的方管成型装置中缩小相邻的辊机座之间的间隔的情况下，相邻的辊机座之间的管材的回弹量较大，并且管材经过机座列时的阻力非常大。因此，为了推动管材，需要将水平辊和竖直辊组合而成的大推力四向辊机座。实际上，在专利文献2所提出的方管成型装置中，在成型生产线的最上游和最下游配置有四向辊机座，在专利文献1所提出的方管成型装置中，现实上也需要配置多段四向辊机座以作为例如用于压入管坯的驱动用辊机座，无法避免成型生产线上的机座列的全长的增加。

专利文献1：日本专利公开2000-301233号公报

专利文献2：日本专利公开2006-150377号公报

发明内容

本发明是鉴于这种诸多情况而提出的，其目的是提供一种成型性优异的方管成型方法及方管成型装置，该方管成型方法及方管成型装置能够实现可组装现代制管生产线的宽辊兼用化和辊机座列的全长抑制，并且在产品角部不易产生增壁或减壁。

为了实现上述目的，本发明人着眼于将不具有辊孔型的棒状平辊组合而成的平辊机座，特别是着眼于沿管材成型方向交互排列有水平平辊机座和竖直平辊机座的平辊机座列。平辊由于其外周面不像孔型辊那样以弧状凹陷，因此最小外径和最大外径实质上相等，与孔型辊机座的情况相比较，能够缩小辊机座之间的间隔。其结果，抑制辊机座列的全长，并且与孔型辊机座列相比较大幅改善辊兼用性。

并且，针对平辊机座列从各种观点出发反复分析对方管成型装置最重要的成型性的结果明确以下的情况。

第一、由于与孔型辊机座列的情况相比较，交互排列有水平辊机座和竖直辊机座，因此基本上能够进行二向辊的弯曲成型，并且能够防止产生如四向辊的拉伸成型那样的角部形变。并且，由于各辊机座中的成型辊为抑制最大径的平辊，因此事实上能够缩小辊机座之间的间隔，但即便能够缩小辊机座之间的间隔，也无法抑制管材在相邻的辊机座之间的回弹。

第二、与孔型辊的孔型形状相比，辊机座列的压下量在各机座中的分配比率即压下量分布对圆管成型为方管时的成型性带来更大的影响。特别是，在辊机座列中的一部分成型辊机座中施加极大的压下量的操作以及根据圆管的尺寸(外径、壁厚)和材质及方管的尺寸大幅改变伴随这种压下量的较大变化的压下量分布的操作很有效。

第三、在进行这种操作时，平辊机座非常有效。这是因为，在具有辊孔型的孔型辊的情况下，与管材抵接的孔型底部分相比较两端部的外径更大，通过该最大径部限制辊间隔及压下量的变化，与此相对地，在实质上不具有辊孔型的平辊的情况下，辊间隔的变化范围较大，能够以宽范围调整压下量，因此对方管的成型特别有效。

第四、在由平辊机座施加较大的压下量的情况下，回弹也较大，并且伴随此，管材的经过阻力也较大，因此管材难以经过辊机座列，如专利文献2所记载的那样的四向辊机座的增设也难以应对。为了解决该问题，需要在平辊机座列的全长上通过尽量多的辊机座来旋转驱动平辊，从而在经过平辊机座列的管材的全长上施加较强的推动力。具体而言，至少在相邻的水平辊机座和竖直辊机座中的至少一个机座上旋转驱动平辊。

本发明的方管成型方法及装置是以这种见解为基础开发的，该方管成型方法为通过使作为待成型管坯的各种口径的圆管经过沿管坯成型方向排列的多个辊机座而成型出作为产品的各种尺寸的方管的方管成型方法，

所述方管成型方法使用平辊机座列，所述平辊机座列沿管材成型方向交互排列有压下方向正交的第一平辊机座和第二平辊机座，并且能够独立设定各辊机座中的压下量，

作为所述平辊机座列的各辊机座中的压下量，分别分配根据所使用的待成型管坯的外径、壁厚和材质以及预定的产品方管的尺寸预先选择的从初段机座到终段机座的成型压下量分布，

并且驱动相邻的第一平辊机座和第二平辊机座中的至少一个平辊机座，将所述待成型管坯成型为预定尺寸的产品方管。

另外，本发明的方管成型装置为用于实施本发明的方管成型方法的方管成型装置，

具备沿成型方向交互排列有压下方向正交的第一平辊机座和第二平辊机座的平辊机座列，

所述平辊机座列中的各辊机座具有能够独立设定压下量的辊间隔调整装置，并且相邻的第一平辊机座和第二平辊机座中的至少一个平辊机座具有辊驱动装置。

需要说明的是，在以下描述的本发明的说明中，辊机座列为平辊机座列，成型原料为待成型管坯。

在本发明的方管成型方法及装置中，只要相邻的第一平辊机座和第二平辊机座的压下方向正交，则不限各个压下方向相对于铅直线及水平线的角度，但从现实性观点来看最好将一个机座设为水平辊机座，将另一个机座设为竖直辊机座。关于各辊机座中的辊驱动，也可以驱动相邻的第一平辊机座和第二平辊机座这两个机座即所有辊。在驱动水平辊和竖直辊这两个辊的情况下，能够成型出矩形比率不同的方管。另外，虽然还可以只在一部分机座驱动两个辊，但从装置结构的合理化及装置制造成本降低的观点来看，在所有机座中只驱动一个辊是合理的，因此优选。

虽然各辊机座中的平辊的外径在旋转轴方向的全长上基本恒定，但本发明的范围是在一部分辊机座特别是辊机座列的一部分机座列中的一个辊机座或连续的多个辊机座中，不论驱动及非驱动，在各辊机座内的两辊上设置浅弧状凹部，该浅弧状凹部具有比经过该辊机座的管材的辊接触面中的外表面R更大的曲率。在需要对管材施加较大的推动力的区间例如辊机座列的上游部，通过将该弧状凹部形成为驱动辊的外周面来获得较大的推动力，同时通过在非驱动辊的外周面形成同样的弧状凹部，能够实现管材的顺畅的推动及成型。

辊机座列中的辊间隔调整机构优选在辊机座列中共用间隔调整用电动机。具体而言，优选使以相邻的一组第一平辊机座及第二平辊机座为对象的一组间隔调整用电动机能够沿辊机座列移动，在多组第一平辊机座及第二平辊机座之间共用该一组间隔调整用电动机。由此，简化装置结构及减轻装置重量来降低装置制造成本。

需要说明的是，上述专利文献1及2所记载的发明可称为交互排列有水平辊机座和竖直辊机座的技术，且基本上是利用孔型辊机座列的方管成型技术，即为通过阶段性地缩小各机座中的辊孔型的曲率而将作为管坯的圆管逐渐轧制成型为作为产品的方管的技术。

在利用孔型辊机座列的方管成型中，根据所使用的机座数量，在整段以大致均等的比例分配总成型量，以此为基础设计各机座中的孔型曲率，并且各机座中的压下量也呈与孔型曲率分布对应的类型，在各机座中以均等的比例分配总压下量。

本发明的方管成型方法及装置由于使用沿成型方向交互排列有压下方向正交的第一平辊机座和第二平辊机座的辊机座列，解除因辊孔型导致的成型尺寸上的限制，因此辊兼用性非常高。另外，由于在因相邻的平辊机座之间的间隔缩小而抑制平辊机座列的全长的基础上，不需要用于确保以往所需的推力的定型机座(四向辊机座)，因此能够容易组装到现代的制管生产线中。因此，能够由各种口径更详细而言各种尺寸(外径、壁厚)及材质的圆管成型各种尺寸的方管。

即，在通过平辊极大地提高辊兼用性的基础上，能够独立设定机座列中的各机座的压下量，能够实现压下量的自由分配，并且通过抑制辊机座列的全长而能够增加辊机座的段数，因此在压下量较大的情况下也能够缩小每一段辊机座的成型量，并且因向辊的卷缠较少而入侵阻力较小，与利用四辊的拉伸成型不同，成为利用二向辊的弯曲成型，通过驱动相邻的第一平辊机座和第二平辊机座中的至少一个机座，对经过机座列的管材施加稳定的推动力，从而即便没有用于确保推力的定型机座(四向辊机座)，并且与平辊机座列的全长抑制无关地，也能稳定地确保较高的制管效率，并且因在产品角部难以发生增壁或减壁而能够确保优异的成型性。

因此，本发明的方管成型方法及装置能够经济地制造高质量的方管。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的方管成型装置的立体图。

图2是从其他角度观察的该方管成型装置的立体图，省略辊驱动机构来表示。

图3是该方管成型装置中的水平辊机座的立体图。

图4是该方管成型装置中的竖直辊机座的立体图。

图5是表示本发明的方管成型方法的一实施例的立体图，连续而整体地表示该实施例中的方管成型过程。

图6是在该实施例中通过各机座中的管的剖面形状来阶段性地表示从原料圆管到产品方管的方管成型过程的说明图。

图7是表示本发明的方管成型方法的另一实施例的立体图，连续而整体地表示该实施例中的方管成型过程。

图8是在该实施例中通过各机座中的管的剖面形状来阶段性地表示从原料圆管到产品方管的方管成型过程的说明图。

具体实施方式

下面，对本发明的一实施方式进行说明。

本实施方式的方管成型装置为通过使作为成型原料的圆管依次经过多个成型辊机座而连续成型为方管的装置，该方管成型装置配置在圆管制造生产线中，可通过将制造出的圆管的一部分成型为方管来制造圆管和方管这两者。

如图1及图2所示，该方管成型装置具备方筒状的辊机座列10，该辊机座列10在管材成型方向上较长。方筒状的辊机座列10为在机座基底30上沿管材成型方向交互排列有管材成型方向上的厚度较薄的方框状的水平辊机座20A和同样在管材成型方向上的厚度较薄的方框状的竖直辊机座20B的结构。需要说明的是，作为成型原料的圆管从图1的面前侧朝向内深侧经过辊机座列10。即，图1的面前侧为辊机座列10的上游侧，内深侧为辊机座列10的下游侧。

如图3所示，水平辊机座20A具备：上下的固定水平基底22A、22A，由左右各两根合计四根的竖直杆21A连结；上下水平的可动基底23A、23A，在上下的固定水平基底22A、22A之间以沿上下方向移动自如的方式受到左右的所述竖直杆21A的支撑；和上下的水平辊24A、24A，分别安装在可动基底23A、23A的相对面上。

上下的各个水平辊24A为外径在中心轴方向的全长上实质上恒定的平辊，用于支撑该水平辊24A的水平支撑轴在该水平辊24A的两侧由内置有轴承的托架25A、25A旋转自如地受到支撑，并且该支撑轴的一端部作为输入轴24A'向辊机座列10的一侧突出，与作为配置在该一侧的辊驱动装置的辊驱动机构40连结来被旋转驱动(参照图1)。

并且，上下一组的水平辊24A、24A通过机械式的上千斤顶26A和机械式的下千斤顶26A来调整辊间隔，该上千斤顶26A以朝向下方的方式安装在上段的固定水平基底22A的中央部上表面上，该下千斤顶26A以朝向上方的方式安装在下段的固定水平基底22A的中央部下表面上。

即，朝下的上千斤顶26A的前端部贯穿上段的固定水平基底22A与上段的可动基底23A的上表面结合，该上千斤顶26A通过配置在辊机座列10的一侧的水平辊用间隔调整电动机50A(参照图1及图2)且经由水平的输入轴27A来被驱动。另外，朝上的下千斤顶26A的前端部贯穿下段的固定水平基底22A与下段的可动基底23A的下表面结合，通过由所述水平辊用间隔调整电动机50A(参照图1及图2)产生的驱动力经由安装在上段的固定水平基底22A的另一侧部上表面上的齿轮箱28A、竖直的动力传递轴29A及安装在下段的固定水平基底22A的另一侧部下表面上的齿轮箱28A传递到下千斤顶26A，从而与上千斤顶26A对称地同步驱动该下千斤顶26A。

通过这种上下千斤顶26A、26A的对称同步驱动，上下的可动基底23A、23A对称地升降驱动，并且调整上下水平辊24A、24A的辊间隔。即，由上下千斤顶26A、26A、水平辊用间隔调整电动机50A以及作为动力传递机构的输入轴27A、上下齿轮箱28A、28A和动力传递轴29A构造上下水平辊24A、24A的间隔调整机构。

如图4所示，竖直辊机座20B具备：左右一对的固定竖直基底21B、21B；上下两根的水平杆22B、22B，用于连结左右的固定竖直基底21B、21B；左右的可动基底23B、23B，在左右的固定竖直基底21B、21B之间以沿水平方向移动自如的方式受到所述上下两根的水平杆22B、22B的支撑；和左右的竖直辊24B、24B，分别旋转自如地支撑在左右的可动基底23B、23B上。

左右的固定竖直基底21B、21B在前述的水平辊机座20A的下侧的水平固定机座22A(参照图3)的两端部上对称地竖立设置。即，前述的水平辊机座20A的下侧的水平固定基底22A向辊机座列10的下游侧伸出，在该伸出部上安装有所述竖直固定基底21B、21B。由此，相邻的一组水平辊机座20A和竖直辊机座20B构造由共同的水平固定基底22A一体化的水平竖直机座对20。

左右的各个可动基底23B具有滑动自如地支撑在上下水平杆22B、22B上的上下滑块和安装在上下之间的辊支撑框25B。兼做上下滑块的连结部件的辊支撑框25B为组合上下水平部件和外侧竖直部件而成且内侧开放的结构，并且在该上下水平部件之间旋转自如地支撑所述左右的竖直辊24B、24B。并且，左右的竖直辊24B、24B通过在左右的竖直固定基底22B、22B的各外侧面上以朝向内侧的方式安装的左右的千斤顶26B、26B来调整辊间隔。

即，一侧的千斤顶26B的前端部贯穿一侧的固定竖直基底22B与一侧的可动基底23B外侧的竖直部件的外侧面结合，该千斤顶26B通过配置在辊机座列10的一侧的竖直辊用间隔调整电动机50B(参照图1及图2)且经由竖直的输入轴27B来被驱动。另外，另一侧的千斤顶26B的前端部贯穿另一侧的固定竖直基底22B与另一侧的可动基底24B外侧的竖直部件的外侧面结合，通过由所述竖直辊用间隔调整电动机50B(参照图1及图2)产生的驱动力经由安装在机座基底30的一侧部上的齿轮箱28B、水平的动力传递轴29B及安装在机座基底30的另一侧部上的齿轮箱28B传递到另一侧的千斤顶26B，从而与所述一侧的千斤顶26B对称地同步驱动该另一侧的千斤顶26B。

通过这种左右的千斤顶26B、26B的对称同步驱动，左右的可动基底23B、23B对称地水平移动，调整左右的竖直辊24B、24B的间隔。即，左右的千斤顶26B、26B、竖直辊用间隔调整电动机50B以及作为动力传递机构的输入轴27B、左右的齿轮箱28B、28B及动力传递轴29B构造左右的竖直辊24B、24B的间隔调整机构。

并且，通过将一组这种结构的水平辊机座20A和竖直辊机座20B设为水平竖直机座对20，并且在机座基底30上沿管材成型方向排列该多组水平竖直机座对20来构造该方管成型装置中的辊机座列10。更具体而言，由11组机座对20(在最终段加上水平辊机座20A后全部为23座辊机座)构造所述辊机座列10。

在该方管成型装置中，如前所述，通过水平辊用间隔调整电动机50A来调整水平辊机座20A中的水平辊24A、24A的间隔，并且通过竖直辊用间隔调整电动机50B来调整竖直辊机座20B中的竖直辊24B、24B的间隔。在此，与一个水平竖直机座对20对应地只设置有一组水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B，通过该一组水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B沿辊机座列10的移动(在此为自行行走)，依次调整12组水平竖直机座对20中的水平辊24A、24A的间隔及竖直辊24B、24B的间隔。

即，如图1及图2所示，特别是如图2所示，在辊机座列10的一侧，特别在其最上部遍及辊机座列10的全长设置有支撑台51。支撑台51通过从水平竖直机座对20的最上部向一侧伸出的撑杆52等受到水平支撑。一组水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B彼此连结，并且在该状态下能够在支撑台51上沿辊机座列10移动。并且，一组水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B在与12组水平竖直机座对20分别对应的位置上停止，并且通过在各停止位置上与水平辊机座20A内的水平的输入轴27A及竖直辊机座20B内的竖直的输入轴27A分别连结，从而分别调整水平辊机座20A内的水平辊24A、24A的间隔及竖直辊机座20B内的竖直辊24B、24B的间隔。

并且，通过对所有水平竖直机座对20分别进行该操作，在所有水平竖直机座对20的每一个中独立调整水平辊24A、24A的间隔及竖直辊24B、24B的间隔。53为用于对移动式的水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B供电的挠性电缆。

在该方管成型装置中，如前所述，还通过配置在辊机座列10的一侧的辊驱动机构40来旋转驱动水平辊机座20A内的水平辊24A、24A。其中的辊驱动机构40分成三个驱动单元41。各驱动单元41通过与在辊机座列10中相邻的四个机座对20中的四座水平辊机座20A连结来旋转驱动四座水平辊机座20A中的上下的水平辊24A、24A。

即，辊驱动机构40具有用于驱动各驱动单元41的驱动电动机42，通过将与四座水平辊机座20A分别对应的上下的输出轴43、43与四座水平辊机座20A中的上下的水平辊24A、24A的输入轴24A'、24A'连结，以四座水平辊机座20A为一组，旋转驱动各水平辊机座20A中的上下的水平辊24A、24A。

需要说明的是，对于本实施方式的方管成型装置来说，在辊机座列10中的一部分辊机座(在此为上游侧的一部分辊机座，更具体而言为从最上游起两组的水平竖直机座对20)即各两座的水平辊机座20A及竖直辊机座20B中，在各水平辊机座20A中的水平辊24A、24A及各竖直辊机座20B中的竖直辊24B、24B的各外周面上形成有极浅的弧状凹部，该弧状凹部具有比经过各辊之间的管材的外表面R更大的曲率。

接着，以使用本实施方式的方管成型装置来将圆管成型为方管的方法作为本实施方式的方管成型方法进行说明。

根据作为成型原料的圆管的尺寸(外径、壁厚)和材质以及作为产品的方管的尺寸等，在辊机座列10中的多组(在此为12组)水平竖直机座对20(即，水平辊机座20A与竖直辊机座20B的组合)中，例如从辊机座列10的上游侧向下游侧对每个机座对20调整水平辊机座20A中的上下的水平辊24A、24A的间隔及竖直辊机座20B中的左右的竖直辊24B、24B的间隔。如前所述，通过移动式的水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B的组合来进行该调整。

若在所有机座对20中完成水平辊机座20A中的水平辊24A、24A的间隔调整及竖直辊机座20B中的竖直辊24B、24B的间隔调整，则通过辊驱动机构40，在所有机座对20中只旋转驱动水平辊机座20A内的水平辊24A、24A。

在该状态下，作为成型原料的圆管经过辊机座列10。该管材通过依次经过辊机座列10内的机座对20(即，水平辊机座20A与竖直辊机座20B的组合)，从圆管成型为方管。

在此，辊机座列10为交互排列有水平辊机座20A和竖直辊机座20B的结构，而且水平辊机座20A中的水平辊24A、24A及竖直辊机座20B中的竖直辊24B、24B均为外径在中心轴方向的全长上实质上恒定的平辊。由于这些平辊，不仅能够缩小相邻的机座之间的距离，而且容易避免相邻的机座之间的辊干涉，因此能够在各机座中独立调整辊间隔，而且能够在宽范围内调整辊间隔。另外，即便缩小相邻的机座间隔，也能够使用直径比较大的平辊，因此能够避免管材卷绕到辊以及由此产生的入侵阻力的增加。

因此，为了加大辊机座列10的特定位置例如上游侧的一部分机座中的压下量且逐渐减小其他机座中的压下量，可以考虑因成型原料的外径、材质或壁厚等而变化的回弹量来设定以成型性为中心的压下量分布。

此外，在辊机座列10中，在将管材入侵阻力根本上抑制到较小的基础上，在所有水平辊机座20A中旋转驱动水平辊24A、24A，并且在经过辊机座列10的管材的全长上施加推动力，因此加大辊机座10的特定位置上的压下量，其结果即便回弹变大，管材也顺畅地经过辊机座列10。

特别是，对于本实施方式的方管成型装置来说，在加大压下量的上游侧的一部分机座(在此为两组水平竖直机座对20，但也可以是两组以上)中，在各水平辊机座20A中的水平辊24A、24A及各竖直辊机座20B中的竖直辊24B、24B的各外周面上形成有极浅的弧状凹部，该弧状凹部具有比经过各辊之间的管材的辊接触面R更大的曲率，因此对经过各机座的管材施加特别大的推动力。

另外，由于所述弧状凹部设置在辊机座列10的上游侧的水平辊机座20A内的水平辊24A、24A及竖直辊机座20B内的竖直辊24B、24B上，因此能够加强用于将管材拉入辊机座列10内的力，并且能够使管材更顺畅地经过。

并且，由于在管材顺畅地经过的基础上，经过辊机座列10的管材因受到平坦的水平辊24A、24A和平坦的竖直辊24B、24B的双向弯曲成型而形成角部，因此提高成型性，并且制造高质量的方管。具体而言，不会在角部产生减壁，能够制造具有规定的剖面曲率的方管。在角部上不产生减壁的情况下，无需对成型管坯尺寸考虑产生减壁的情况，取得能够缩小母管口径的效果或能够使可制造的圆管和方管的壁厚相同的效果。

在此基础上，在本实施方式的方管成型装置中，交互排列水平辊机座20A和竖直辊机座20B，抑制相邻的机座之间的辊干涉，并且只旋转驱动水平辊机座20A中的水平辊24A、24A，竖直辊机座20B中的竖直辊24B、24B成为自由辊，因此能够进一步抑制相邻的机座之间的部件干涉。其结果，辊机座列10的全长被抑制到较短，容易确保制管工厂中的装置配置空间。另外，减轻装置重量，并且降低装置成本。

此外，通过移动式的一组水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B的组合，对每个水平竖直机座对20进行水平辊机座20A中的辊间隔调整及竖直辊机座20B中的辊间隔调整。即，在多个水平竖直机座对20之间兼用水平辊用间隔调整电动机50A及竖直辊用间隔调整电动机50B。因此，简化方管成型装置结构，其结果减轻装置重量，进一步降低装置制造成本。

实施例

最后，参照图5～图8对作为本发明的实施例的两个方管成型例的分析结果进行具体说明。为了得到分析结果而使用的分析软件是由本发明人开发的再现实际成型时具有充分的精度的三维弹塑性变形有限元分析软件。这些图是基于上述软件输出结果进行示意的图。

在方管成型例1及2中，使用相同的平辊机座列，在方管成型例1中，连续而整体地示出平辊机座列中的方管成型过程的图是图5，按每个机座阶段性地示出从作为成型原料的圆管到产品方管的管的剖面形状的变化的图是图6。同样，在方管成型例2中，连续而整体地示出平辊机座列中的方管成型过程的图是图7，按每个机座阶段性地示出从作为成型原料的圆管到产品方管的管的剖面形状的变化的图是图8。由于在图5和图7中以相同比率表示辊外径，因此容易比较管坯外径大小。

在方管成型例1及2中使用的平辊机座列为以图1～图4所示的方管成型装置为准的结构，是以竖直辊机座和水平辊机座为一对而交互排列有竖直辊和水平辊的合计12组、24辊的辊机座列。各辊机座中的辊径为150mm，辊机座列的全长为4660mm。并且，对于24座辊机座虽然可分别独立地设定压下量，但以竖直及水平为一对的12组辊机座被划分为以四组为一个群组的三个群组，且按每个群组设定独自的压下量。

需要说明的是，在位于最上游部的第一群组中，为了确保推动力，对各辊赋予浅弧状凹部，该浅弧状凹部具有比经过各辊机座的管材的辊接触面中的外表面R更大的曲率。

并且，在图5及图6所示的方管成型例1中，示出由普通钢(Ys＝360MPa)形成的外径为44.45mm、厚度为3.6mm的直径比较小的原料圆管成型为一个边为38mm、厚度为3.6mm的剖面正方形的产品方管的情况。对该普通钢的管坯采用的压下量分布按第一群组、第二群组及第三群组的顺序为9:3:1的比率。

即，这是因为将从原料圆管到产品方管的剖面形状的整个成型所需的压下量设为13，并且设为在第一群组中以9/13(约69.3％)的压下量进行成型、在第二群组中以3/13(约23％)的压下量进行成型、以及在第三群组中以1/13(约7.7％)的压下量进行成型的压下量分布。为了进行从圆管到正方形剖面的成型，对一对竖直辊和水平辊设定相同的压下量，进行正方形剖面的四方成型以作为边部的平坦化的结果。

其结果，在第一群组的最后机座RB8中完成总成型量的约69％的成型，在第二群组的最后机座RB16中完成约92％的成型，在第三群组的最后机座RB24中纵横均完成100％的成型。

另外，在图7及图8所示的方管成型例2中，示出由同样的普通钢(Ys＝360MPa)形成的外径为119.67mm、厚度为7mm的直径比较大的原料圆管成型为纵向为50mm、横向为150mm、厚度为7mm的扁平长方形的产品方管的情况，在此，压下量分布也按第一群组、第二群组及第三群组的顺序为9:3:1的比率。为了进行从圆管到长方形剖面的成型，可通过对一对竖直辊和水平辊以竖直侧较大且水平侧较小的方式选择压下量来设定将成为角部的位置，并且进行长方形剖面的四方成型以作为边部的平坦化的结果。

其结果，在第一群组的最后机座RB8中完成总成型量的约69％的成型，在第二群组的最后机座RB16中完成约92％的成型，在第三群组的最后机座RB24中纵横均完成100％的成型。

如此分布压下量的理由虽然在图8中通俗易懂地特别示出，但其理由是因为采用如下成型步骤：该成型步骤在上游侧的第一群组中不停地推进边部平坦化来进行方形成型，在中游部的第二群组中继续进行推进平稳的边部平坦化的方形成型，并且在下游侧的第三群组中得到预定的尺寸。在两个方管成型的情况下，考虑预定的产品尺寸而采用相应的压下量分布。能够随机应变地采用这种与产品规格相应的成型步骤是本发明的特征。需要说明的是，关于分析模型下的辊兼用范围，外径比为三倍以下，纵横比为三倍以下，并且确认到根据该分析结果制造实际设备并进行实际操作的结果也相同。

在平辊机座列中的辊机座的群组划分虽然为以1对×4组(8座)为一个群组的三个群组，但也可以是以1对×3组(6座)为一个群组的四个群组、以1对×2组(4座)为一个群组的六个群组以及以1对×1组(2座)为一个群组的12个群组，通过根据成型规格(原料圆管的材质、外径和壁厚以及产品方管的尺寸)的不同，与压下量分布一同选择各自不同的群组划分方法，从而能够进行宽范围的方管成型。

附图标记说明

10 辊机座列

20 水平竖直机座对

20A 水平辊机座(第一平辊机座)

21A 竖直杆

22A 固定水平基底

23A 可动基底

24A 水平辊

25A 托架

26A 千斤顶

27A 输入轴

28A 齿轮箱

29A 动力传递轴

20B 竖直辊机座(第二平辊机座)

21B 固定竖直基底

22B 水平杆

23B 可动基底

24B 竖直辊

25B 辊支撑框

26B 千斤顶

27B 输入轴

28B 齿轮箱

29B 动力传递轴

30 机座基底

40 辊驱动机构(辊驱动装置)

41 驱动单元

42 驱动电动机

50A 水平辊用间隔调整电动机

50B 竖直辊用间隔调整电动机

51 支撑台

52 撑杆

53 电缆

Claims (6)

1.一种方管成型方法，通过使作为待成型管坯的各种口径的圆管经过沿管坯成型方向排列的多个辊机座而成型为作为产品的各种尺寸的方管，

所述方管成型方法使用平辊机座列，所述平辊机座列沿管材成型方向交互排列有压下方向正交的第一平辊机座和第二平辊机座，并且能够独立设定各辊机座中的压下量，

作为所述平辊机座列的各辊机座中的压下量，分别分配根据所使用的待成型管坯的外径、壁厚和材质以及预定的产品方管的尺寸预先选择的从初段机座到终段机座的成型压下量分布，

并且驱动相邻的第一平辊机座和第二平辊机座中的至少一个平辊机座，将所述待成型管坯成型为预定尺寸的产品方管。

2.根据权利要求1所述的方管成型方法，其中，

通过在平辊机座列的一部分机座列中的一个或多个辊机座的平辊上形成弧状凹部，对所述管材施加推动力，所述弧状凹部具有比经过该辊机座的管材的辊接触面R更大的曲率。

3.根据权利要求1所述的方管成型方法，其中，

通过将以相邻的一组第一平辊机座及第二平辊机座为对象的一组间隔调整用电动机配置为能够沿平辊机座列移动，从而在平辊机座列中的多组第一平辊机座及第二平辊机座之间共用该一组间隔调整用电动机。

4.一种方管成型装置，用于实施权利要求1至3中任一项所述的方管成型方法，

所述方管成型装置具备沿成型方向交互排列有压下方向正交的第一平辊机座和第二平辊机座的平辊机座列，

所述平辊机座列中的各辊机座具有能够独立设定压下量的辊间隔调整装置，并且相邻的第一平辊机座和第二平辊机座中的至少一个平辊机座具有辊驱动装置。

5.根据权利要求4所述的方管成型装置，其中，

在平辊机座列的一部分机座列中的一个或多个辊机座的平辊上形成有弧状凹部，所述弧状凹部具有比经过该辊机座的管材的辊接触面R更大的曲率。

6.根据权利要求4所述的方管成型装置，其中，

以相邻的一组第一平辊机座及第二平辊机座为对象的一组间隔调整用电动机被配置为能够沿平辊机座列移动，从而在平辊机座列中的多组第一平辊机座及第二平辊机座之间共用该一组间隔调整用电动机。

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