CN1466496A - 用于缩小金属管直径的冷轧成形法及由该方法成形的金属管 - Google Patents

用于缩小金属管直径的冷轧成形法及由该方法成形的金属管 Download PDF

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Abstract

一种用于缩小金属管直径的冷轧成形法及由该方法成形的金属管，其特征在于，先进行预成形工序，接着进行缩径成形工序；其中，预成形工序是把由金属制的管子构成的原管由预成形轧辊成形为具有椭圆状、长圆状、方形状或多角形状的截面的金属管，缩径成形工序是用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形后的金属管的横截面形状再成形为圆形或与上述预成形后的金属管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时与原管的外周长相比减小外周长。

Description

用于缩小金属管直径的冷轧成形法 及由该方法成形的金属管
技术领域
本发明涉及金属管的冷缩径方法及由该方法缩径成形的金属管，特别涉及由冷辊轧成形缩径金属管的管。
背景技术
以前对于金属管的冷缩径成形方法，提出了下述的技术。
例如，由3轧辊减压器冷绞压延钢管(日本特开平7-51707号)。其目的在于抑制焊接部的厚度不等。通过由3台以上的减压器进行的绞工序和使用2台以上的2轧辊式定径机来达到该目的。
另外，赋予模具的内周面以规定的形状，用其拉拔，在表面上形成棱线状的凹凸形状的钢管的制造方法也被提出(日本特开平7-314031号)。这是把内周面具有齿轮状的形状的模具和减少原管厚度用的塞柱结合，通过在管壁上施加强大的压缩力并进行压缩变形来提高效果的发明。
再有，只把由位于最下游侧的最终的轧辊座的轧辊纵剖面构成的轧辊形孔做成正圆的电焊钢管的冷辊轧成形方法也被提出(日本特开平-142718号)。
上述的原有技术，无论那一种都是为了达到各自的加工目的，但是存在各个装置的使用用途被限定于特定的用途、可加工的尺寸(角度)受制约、轧辊座的数量多等问题。
发明内容
本发明的目在于，提供一种可以简单、可靠、轧辊座数量少地成形从由金属制的管子构成的原管进行缩径的金属管、作为从原管缩径的金属管并在内周及/或外周上形成凹凸的金属管、或者从原管缩径的内外二重的管的用于缩小金属管直径的冷轧成形法及由此方法成形的金属管。
本发明是通过组合预成形工序和随后的缩径成形工序来解决上述课题的，上述预成形工序由预成形轧辊对由金属制的管子构成的原管进行预成形，上述缩径成形工序用纵列地配置在该预成形轧辊的后边的缩径成形轧辊进行缩径成形。
即，为了解决上述课题，本发明提出的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，先进行预成形工序，接着进行缩径成形工序；其中预成形工序是把由金属制的管子构成的原管由预成形轧辊成形为具有椭圆状、长圆状、方形状或多角形状的截面的金属管，缩径成形工序是用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形的金属管的横截面形状再成形为圆形或与上述预成形的金属管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时与原管的外周长相比减小外周长。
本发明提出的用于缩小金属管直径的冷轧成形法使用纵列配置的预成形轧辊和缩径成形轧辊，除了像上述那样进行一次预成形工序和接下来的一次缩径成形工序的方式以外，也可以根据缩径成形的金属管的材质、壁厚、缩径的比率、缩径成形的金属管的用途等以下述方法进行。
例如，有纵列并交替地配置多组预成形轧辊和缩径成形轧辊，组合一次预成形工序和随后的一次缩径成形工序，连续反复多次的方法。
或者是下述方法：在一组预成形轧辊或者纵列配置的多组预成形轧辊之后配置一组缩径成形轧辊或者纵列配置的多组缩径成形轧辊，用上述构成进行一次或多次预成形工序和接下来的一次或多次缩径成形工序。
无论上述哪一种方法中，作为原管，可以使用圆形状、椭圆状、长圆状、方形状、或者三角形状、五角形状、六角形状等的多角形状等等所有的横截面形状。
另外，在上述无论哪一种方法中，由预成形得到的金属管的横截面形状不限于椭圆形状、长圆状、方形状、或者三角形状、六角形状等多角形状，可以做成无论哪一种横截面形状。例如，在原管的横截面形状是圆形形状的情况下，包含把它们预成形为椭圆状、长圆状、方形状、多角形状的横截面形状。另外，在原管的横截面形状是椭圆状、长圆状、方形状、多角形状的情况下，包含把其预成形为圆形状的横截面形状。另外，在原管的横截面形状是正方形状的方形、长方形的方形的情况下，包含把它们分别预成形为成长方形状的方形、正方形状的方形的横截面形状。再有，在原管的横截向形状是椭圆状、长圆状、方形状、多角形状的情况下，包含把它们分别预成形为椭圆状、长圆状、方形状、多角形状的横截面，但在圆周方面上能回转移动的状态的横截面形状。但是，即使把具有圆形状的横截面形状的原管预成形为横截面为圆形形状，由随后的缩径成形使缩径率达到3％以上是困难的，因此，在原管的横截面形状是圆形状的情况下，最好把由预成形得到的金属管的横截面形状做成椭圆形、长圆形、方形状或者三角形状、五角形状、六角形状等多角形状中的任何一种。
通过把在各预成形轧辊上采用的轧辊的数量和该轧辊的形状定为各种数量和形状，另外，通过纵列配置的多个预成形轧辊的组合等，可以得到上述各种横截面形状。例如，当在一个预成形座中把金属管的横截面预成形为方形状时，可以如图1(a)所示用2个预成形轧辊2a、2b，也可以如图1(b)所示用4个预成形轧辊2a、2b、2c、2d。一般来说，当在一个预成形座中把预成形的金属管的横截面做成椭圆状或者长圆状时，如图1(a)所示，用2个预成形轧辊。另外，在用一个预成形座把横截面预成形为三角形状的多角形状时，用2个或者3个预成形轧辊。再有，在用一个预成形座把横截面预成形为五角形状的多角形状时，用4个或者5个预成形轧辊。另外，用一个预成形座把横截面预成形为六角形状的多角形状时，用4个或者6个预成形轧辊。
根据上述本发明的冷缩径辊轧成形法，可以把缩径成形的金属管的横截面做成圆形、椭圆形、长圆形、方形、多角形等各种形状。通过把在各缩径轧辊上采用的轧辊的数量和该轧辊的形状定为各种数量和形状，另外，通过纵列配置的多个缩径成形轧辊的组合等，可以得到上述各种横截面形状。
无论在上述哪一种方法中，若在进行了预成形的金属管的全长上实施缩径成形，就可以在全长上得到缩径成形的金属管，若只在一部分上实施预成形和缩径成形，也可以只在一部分上得到缩径成形的金属管。
在上述本发明的冷缩径辊轧成形法中，缩径成形轧辊在其各自的表面上备有凹凸部，在由该缩径成形轧辊缩径成形的预成形后的金属管的表面上可以形成凸部和凹部并同时进行上述的缩径成形。
即，根据本发明的冷缩径辊轧成形法，通过金属管的外周面与备有凹凸部的缩径成形轧辊的表面的接触，在缩径成形的同时，在金属管的外周面上可以形成凹凸花纹。因此，缩径成形轧辊回转一次就成为金属管的外周面上形成的花纹的一个节距。
在上述的原有的金属管的冷缩径成形法中利用模具的拉拔法中，在金属管的表面的长度方向上，只能赋予同样的花纹。但是，根据本发明的方法，如上所述，可以把以缩径成形轧辊的轧辊周长为节距进行周期变化的花纹赋予金属管的表面。
在此，例如，在缩径成形轧辊的表面上备有的凹凸部如果是在回转方向上排列的凹条和凸条，那么在缩径成形的金属管的表面上形成的花纹向长度方向延伸，即，成为与金属管的中心轴平行延伸的直线状的凸条和凹条。另外，通过把在缩径成形轧辊的表面上备有的凸凹部的形态进行各种变更，可以在缩径成形的金属管的表面上形成与金属管的中心轴成角度的斜线状的凹凸花纹、弧状的凹凸花纹、螺旋状的凹凸花纹等所希望的任意形态的凹凸花纹。
另外，在上述本发明的冷缩径成形法中，当由缩径成形轧辊缩径成形的原管通过该缩径成形轧辊的形孔内时，可以插入该缩径成形的原管的内部并在外周面上备有凹凸部的型材配置在缩径成形轧辊的形孔内，在原管通过该缩径成形轧辊的形孔内并进行缩径成形的同时，可以在缩径成形的金属管的内周面上形成凹凸部。
在本发明的方法中，接受预成形和缩径成形的金属管是有规定长度(例如0.5m左右～10m左右)的金属管。因此，例如，可以用配置在缩径成形轧辊的形孔内的，在金属管通过该缩径成形轧辊的形孔内时在金属管行进之前从下游侧向上游侧延伸，或者从上游侧向下游侧延伸使之可以插通接受该缩径成形的原管的内部的支承体支承型材。因此，这样一来，如果在配置于缩径成形轧辊的形孔内的型材的外周面上设置所希望的凹凸部，就可以在由缩径成形轧辊进行金属管的缩径成形的同时在金属管的内周壁上形成凹凸花纹。
例如，可以在缩径成形的金属管的内周壁上形成向长度方向延伸即向与金属管的中心轴平行的方向延伸的直线状的凸条和凹条。另外，若把支承上述型材的支承体做成可以沿金属管的行进方向前进和后退，就可以只在缩径成形的金属管的内周壁的所希望的部分上形成凹凸花纹。
另外，在此，如果使用上述的在表面上备有凹凸部的缩径成形轧辊，可以在缩径成形的金属管的内周壁和外周壁上同时形成凹凸花纹。
再有，上述那样支承在支承体上并在外周壁上设置凹凸部的型材，例如，可以是在外周面上设置凹凸部的轧辊和塞柱等。
其次，为了解决上述课题，本发明提出的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，把小径的内管插入大径的由金属管构成的外管成为内外二重的原管，通过预成形工序和随后的缩径成形工序把上述原管形成具有外管的内周面的一部分或全部紧密接触内管的外周面的构造的双重管，上述预成形工序用预成形轧辊把上述外管的横截面形状成形为椭圆状、长圆状、方形状、或多角形状，上述缩径成形工序用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形的外管的横截面形状再成形为圆形形状，或者与上述预成形的外管的横截面形状不同的横截面形状，至少使外管的周长比最初的外管的周长小。
根据这样的方法，可以简单地制造内外双重管。
在形成该双重管的方法中，例如，可以形成内管是横截面三角形状，外管是横截面圆形状的内外双重管。
另外，在缩径成形过程中，通过外管的内周长比内管的外周长小那样的缩径成形，可以形成外管的内周面与内管的外周面紧密接触的构造的双重管。由该方法制造的双重管，内管的外周面和外管的内周面直接等压地接触，热特性均匀。因此，可以提供可靠性显著提高的双重管产品。
在应用该双重管的形成的方法的情况下，用纵列配置的预成形轧辊和缩径成形轧辊，除了上述那样进行一次预成形工序，接着进行一次缩径成形工序的方式之外，根据缩径成形金属管的材质、壁厚、例如外管和内管各自的材质、壁厚、缩径比率、缩径成形金属管的用途等，也可以用下述的方法进行。
例如有纵列并交替地配置多组预成形轧辊和缩径成形轧辊，组合一次预成形工序和随后的一次缩径成形工序，连续反复多次的方法。
或者是下述方法：在一组预成形轧辊或者纵列配置的多组预成形轧辊之后配置一组缩径成形轧辊或者纵列配置的多组缩径成形轧辊，用上述构成进行一次或多次预成形工序和接下来的一次或多次缩径成形工序。
无论在上述哪一种双重管的成形方法中，与上述同样，处于原管状态下的外管、内管的横截面形状可以做成圆形状、椭圆状、长圆状、方形状、或者三角形状、五角形状、六角形状等多角形状等等各种的横截面形状。另外，由预成形得到的外管和内管的横截面形状不限于椭圆状、长圆状、方形状或者三角形状、五角形状、六角形状等多角形状，无论哪种横截面形状都可以做成。
根据上述本发明的双重管的形成中用的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，不需要使用粘接剂。因此，根据本发明的方法，可以提供可靠性显著提高的双重管制品。
再有，在形成这样的双重管的方法中，内管可以遍及外管的全长，也可以只插入外管的一部分。
如果内管插入外管的全长，通过上述的预成形工序和随后的缩径成形工序，可以在全长上形成内外二重的双重管。另外，如果内管只插入外管的一部分，通过上述的预成形工序和随后的缩径成形工序，可以形成只是内管插入的部位成为厚壁的双重管。
再有，内管可以做成与构成外管的金属管相同的材质或不同材质的金属管。另外，也可以做成与构成外管的金属不同的材质的非金属管。例如，外管是钢管时，可以把内管做成铝制的、钛制的、合成树脂制的管。
再有，如果把内管做成与构成外管的金属管相同材质或不同材质的金属管，或者做成与构成外管的金属管不同材质的非金属管，在由上述预成形工序和随后的缩径成形工序形成内外双重管之后，用该形成的管做内管，将其插入直径大的金属管中，进行上述的预成形工序和随后的缩径成形工序，可以形成内外三重管。同样地，可以形成四重管、五重管等多重管。
根据上述的本发明的双重管的形成中使用的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，由于可以用缩径成形轧辊形成双重管，所以事先进行的处理，只需简单地由洗净内管和外管进行洗净化处理就可以完成。即，对于内管和外管来说，不需要进行热处理和预先加工那样的机械的处理等等的前处理。
另外，这样一来，由于可以用缩径成形轧辊形成双重管，所以作为轧辊材料不需要特殊材料，由于也不需要轧辊的表面处理，所以可以廉价高效地形成双重管。
再有，在上述本发明的双重管的形成中使用的金属管冷缩径辊轧成形法的预成形工序中，如果在由预成形轧辊把外管的截面成椭圆状、长圆状、方形状或多角形状时，外管的内周壁的至少一部分与内管的外周壁接触，就可以把内管固定在希望的位置上并进行不产生位置偏差的缩径成形。因此，当把内管只插入外管的一部分，只是该插入部分形成厚壁时，如果这样做了，可以正确地只在作为目的的部分上形成厚壁。
再有，即使在这样的双重管的形成法中，缩径成形轧辊在其各自的表面上备有凸凹部，在由该缩径成形轧辊进行缩径成形的预成形后的金属管的表面上，可以在形成凹部和凸部的同时进行上述缩径成形。由此，可以形成在外管的外周面上呈现凹凸花纹的双重管。
在本发明的用于缩小金属管直径的冷轧成形法中，作为向金属管的轴向相对移动预成形轧辊、缩径成形轧辊和金属管的方式，可以采用移动金属管的方式和移动具有预成形轧辊及缩径成形轧辊的成形机的方式中的任一种。
在移动金属管的情况下，可以采用以下的方式。
例如，把缩径成形轧辊或者预成形轧辊及缩径成形轧辊分别做成由多个轧辊构成，通过连动并回转各缩径成形轧辊或者各预成形轧辊及各缩径成形轧辊中该多个轧辊中的一部分或全部，使接受上述预成形和缩径成形的原管相对于上述预成形轧辊及缩径成形轧辊移动。
这被称为轧辊成形加工方式(轧辊驱动方式)，在图5(c)中表示其一例。在图5(c)所示的实施例中，用符号41a、41b、41c分别表示的是预成形轧辊，用符号42a、42b、42c分别表示的是缩径成形轧辊。即图5(c)所表示的实施例是纵列且交替地配置多组预成形轧辊和缩径成形轧辊，并连续地多次(3次)反复一次预成形工序和随后的一次缩径成形工序的组合。这样的预成形轧辊和缩径成形轧辊如果纵列地配置，可以做成只强制驱动其中一部分的方式。例如，如果使用4个一组的轧辊，其中可以只强制驱动2个一组的轧辊。在图5(c)的例子中，只强制驱动图中缩径成形轧辊42c的上下对向的轧辊2a、2c，图中前后对向的轧辊2b、2d(未图示)为游转轧辊。
另外，可以把预成形轧辊及缩径成形轧辊分别由多个轧辊构成，同时把各预成形轧辊及各缩径成形轧辊中该多个轧辊中的一部分或全部做成不受来自驱动机构的驱动力的游转轧辊，并采用以下的某种方式。
第一方式是接受预成形及缩径成形的原管，由推入机构从上游侧向预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中推入，相对于该原管的预成形轧辊及缩径成形轧辊移动。这被称为挤压辊轧成形加工方式(轧辊无驱动管推入方式)，图5(a)表示其一例。作为推入机构，可以使用液压缸和油压千斤顶等。
第二方式是接受预成形及缩径成形的原管由拉拔机构从预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中向下游侧拉拔出，相对于该原管的预成形轧辊及缩径成形轧辊移动，这被称为拉拔成形加工方式(轧辊无驱动管拉拔方式)，图5(b)表示其一例。作为拉拔机构，可以使用把持金属管的顶端侧的卡盘和保持并牵引该卡盘的油压千斤顶或者使用周转驱动的同时牵引上述卡盘的链条等。
第三方式是组合上述第一方式和第二方式，把接受预成形及缩径成形的原管由推入机构从上游侧向预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中推入，同时由拉拔机构从预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中向下游侧拉拔出，相对于该原管的预成形轧辊及缩径成形轧辊移动。
对于移动金属管的方式，可以根据其直径、壁厚、长度、成形速度等关系，从上述方式中选择理想的方式使用。
但是，在挤压辊轧成形加工方式中，由于液压缸的长度往往变长，所以需要下功夫尽量缩短它们。另外，在拉拔成形加工方式中，需要下功夫使拉拔端不变形，还有，在辊轧成形加工方式中，对于轧辊的驱动方法需要下功夫。
再有，无论图5(a)、图5(b)所示的哪一种方式，都用纵列配置的一组预成形轧辊21、31和一组缩径成形轧辊22、32，进行一次成形工序和随后的一次缩径成形工序。
除此而外，也可以做成未图示的构成，即在一组预成形轧辊21的下游侧纵列地配置多组缩径成形轧辊22，或者纵列地配置多组预成形轧辊21，在其下游侧配置一组缩径成形轧辊22。另外，也可以纵列地配置多组预成形轧辊31，在其下游侧纵列地配置多组缩径成形轧辊32。
另外，即使在图5(c)的实施例中，也可以做成未图示的方式，即，用纵列配置的一组预成形轧辊21a和一组缩径成形轧辊42a进行一次预成形工序和随后的一次缩径成形工序。另外，也可以在一组预成形轧辊41a后边配置一组缩径成形轧辊42a，或纵列地配置多组缩径成形轧辊42a、42b、42c，或者在纵列配置的多组预成形轧辊41a、41b、41c的后边配置一组缩径成形轧辊42a，或纵列地配置多组缩径成形轧辊42a、42b、42c。
无论在上述哪一种方法中，在用缩径成形轧辊缩径成形金属管时，都可以进行缩径成形轧辊间隙不夹住金属管的缩径成形。
另外，无论在上述哪一种成形双重管的方法中，在用缩径成形轧辊缩径成形外管时，都可以进行缩径成形轧辊间隙不夹住外管的缩径成形。
根据以上说明的本发明的冷缩径辊轧成形法，用预成形轧辊和与其纵列配置的缩径成形轧辊的组合，每连续地进行一次预成形工序和缩径成形工序，可以实现3％以上的缩径率。该预成形工序和缩径成形工序的每一次的缩径率，根据本发明者们的试验，足可以达到22％。该缩径率，根据使用的预成形轧辊和缩径成形轧辊的形态，可以在3％～20％之间变动。
例如，在壁厚为1.6mm、外径为48.6mm的铁制的金属管的情况下，用备有2个预成形轧辊的预成形座把横截面预成形为三角形，接着，用备有3个缩径成形轧辊的缩径成形座把三角形的顶点部分向内侧在压缩方向上缩径，可以实现22％的缩径率。另外，用同样的2个预成形轧辊，只变更其相对位置，同时交换缩径成形轧辊，就可以实现8％的缩径率。
另外，在壁厚为4.5mm、外径为216.3mm的铁制的金属管的情况下，用备有2个预成形轧辊的预成形座把横截面预成形为方形状，接着，用备有4个缩径成形轧辊的缩径成形座，把方形的顶点部分向内侧在压缩方向上缩径，可以实现11.8％的缩径率。另外，用2个同样的预成形轧辊，只变更其相对位置，同时交换缩径成形轧辊，可以实现5％的缩径率。
再有，在壁厚为4.5mm、外径为190.7mm的铁制的金属管的情况下，用备有4个预成形轧辊的预成形座把横截面预成形为五角形状，接着，用备有5个缩径成形轧辊的缩径成形座，把五角形的顶点部分向内侧在压缩方向上缩径，可以实现7.2％的缩径率。另外，用4个同样的预成形轧辊，只变更其相对位置，同时交换缩径成形轧辊，可以实现3％的缩径率。
另外，即使在制造双重管的方法的情况下，用预成形轧辊和与其纵列配置的缩径成形轧辊的组合，连续进行的预成形工序和缩径工序的每次都可以使外管的缩径率达到3％～22％。
而且，对由本发明的方法制造的本发明的金属管进行了检验，在原管的横截面形状是圆形状，缩径成形后的金属管的横截面形状也是圆形状的情况下，其外径精度与缩径成形前的原管的外径精度相等，或者得到了更好的结果。另外，切断由本发明的方法制造的本发明的金属管并进行了试验，断面的外径得到了与切断前几乎相同的结果。
以上说明了本发明提出的用于缩小金属管直径的冷轧成形法。本发明的金属管是由以上说明的某种本发明的用于缩小金属管直径的冷轧成形法形成的金属管。
附图说明
图1(a)是说明本发明使用的预成形轧辊的一个例子的侧视图。
图1(b)是说明本发明使用的预成形轧辊的另一个例子的侧视图。
图2(a)是说明本发明使用的缩径成形轧辊的一个例子的剖面图。
图2(b)是说明预成形工序和与其连续的缩径成形工序的一个例子的侧视图。
图3(a)是表示本发明的金属管的立体图。
图3(b)是表示本发明的另一金属管并剖切局部的立体图。
图4是说明本发明的方法采用的挤压辊轧成形加工方式的实施例的侧视图。
图5(a)是说明本发明的方法采用的挤压辊轧成形加工方式的实施例的立体图。
图5(b)是说明本发明的方法采用的拉拔成形加工方式的实施例的立体图。
图5(c)是说明本发明的方法采用的辊轧成形加工方式的实施例的立体图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的理想的实施例，但对于各构成、形状及配置关系，只不过在可以理解本发明的程度上概略地进行表示。另外，对于本说明书中的数值及各构成的组成(材料)也不过是示例性的，即，本发明不被下述的实施例所限定，在权利要求记载的范围内可以做各种形式的变更。
(实施例1)
把外径216.3mm圆钢管1由一组预成形轧辊2a、2b预成形为具有方形的横截面1a(图1(a))的钢管。
然后，由一组缩径成形轧辊3a、3b、3c、3d形成被缩径的圆管1b(图2(a)、(b))。
该缩径成形之际，如图4所示，向箭头6的方向推出液压缸4的杆5，使圆钢管1移动。这时，为了抑制液压缸的长度变长，在杆5的行程L比圆钢管1的长度短时，最好在圆钢管1和杆5之间安装辅助杆。由此，可以尽量地延伸杆5的行程。
缩径成形轧辊3a、3b、3c、3d，如图2(a)所示，分别在表面上备有在回转方向上排列的凸条及凹条。因此，在缩径成形的同时，形成在外周面上形成了凹条、凸条1c的圆管1b(图3(a))。
在该实施例的场合，把外径为216.3mm、壁厚为8.2mm的圆钢管1形成为外径是190.7mm，在外周面上具有60根深度为0.7mm的凹凸条1c的圆管1b。即，缩径率是11.8％。
再有，代替图1(a)所示的一组预成形轧辊2a、2b，可以使用图1(b)所示的一组预成形轧辊2a、2b、2c、2d。
在该实施例中，作为原管使用圆钢管，但原管的横截面形状不限于圆形形状，另外，不锈钢管、铝管也同样可以缩径成形。
(实施例2)
作为原管使用了向圆钢管7的内侧插入了合成树脂制的管8的钢管。除了使用在缩径成形轧辊3a、3b、3c、3d的表面上不设置凹凸部的缩径成形轧辊以外，采用与实施例1同样的工序，进行预成形及缩径成形。
由此，如图3(b)所示，可以制造在圆钢管7的内侧配置合成树脂管8的双重管10。
由于通过缩径成形工序使圆钢管7缩径成形，所以如图3(b)所示，圆钢管7的内周壁和合成树脂管8的外周壁可以均匀且等压地接触，制造成一体的双重管。
(实施例3)
用JIS规格：STKM13A的钢管(机械构造用碳素钢钢管)做原管。原管外径是60.5mm、壁厚是2.9mm。
用图5(b)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为椭圆形状，接着，用2个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外径是58.2mm，缩径率是3.8％。
(实施例4)
用JIS规格：STKM13A的钢管(机械构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是63.5mm，原管壁厚是1.2mm。
用图5(b)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着，用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外径是60.0mm，缩径率是5.5％。
(实施例5)
用JIS规格：STKM13A的钢管(机械构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是63.5mm，原管壁厚是2.3mm。
用图5(b)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着，用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外径是58.2mm，缩径率是8.3％。
(实施例6)
用JIS规格：A5052TD的铝管作为原管，原管外径是60mm，原管壁厚是3mm。
用图5(b)所示的方式，用4个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着，用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外径是58.2mm，缩径率是3％。
(实施例7)
在外径为63.5mm、壁厚为1.2mm的钢管(外管)中沿外管的全长插入外径为60mm、壁厚为1.2mm的钢管(内管)作为原管使用。无论哪一种钢管，JIS规格都是STK400-E-G的钢管。
用图5(a)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为椭圆形状，接着，用2个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外管的外径是60mm，缩径率是5.5％。
形成了外管的内周面紧密接触内管的外周面的双重管。
(实施例8)
在外径为63.5mm、壁厚为1.2mm的钢管(外管)中沿外管的全长插入外径为60mm、壁厚为3mm的铝管(内管)作为原管使用。外管JIS规格：STK400-E-G的钢管，内管JIS规格：A5052TD的铝管。
用图5(b)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形形状，接着，用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外管的外径是60mm，缩径率是5.5％。
形成了外管的内周面紧密接触内管的外周面的双重管。
(实施例9)
用JIS规格：STKM13A的钢管(机械构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是63.5mm，原管壁厚是1.2mm。
用图5(c)所示的方式，连续地进行用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为椭圆形状、用2个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形、用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为椭圆形状、用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形、用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为椭圆形状、用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外管的外径是56mm，用3组预成形轧辊和缩径成形轧辊的缩径率是11.8％。
(实施例10)
用JIS规格：STKM13A的钢管(机械构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是63.5mm，原管壁厚是1.6mm。
用图5(b)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为三角形状，接着，用3个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外管的外径是49mm，缩径率是22％。
(实施例11)
用JIS规格：STKM13A的钢管(机械构造用碳素钢钢管)作为原管。原管的外径是63.5mm，原管壁厚是1.2mm。
用图5(b)所示的方式，用4个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着，用4个一组的缩经成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外管的外径是56mm，缩径率是11.8％。
(实施例12)
用JIS规格：STKM13A的钢管(机械构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是63.5mm，原管壁厚是1.2mm。
用图5(b)所示的方式，用5个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为五边形状，接着，用5个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外管外径是58.9mm，缩径率是7.2％。
(实施例13)
用JIS规格：STK400-E-G的钢管(一般构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是190.7mm，原管壁厚是4.5mm。
用图5(a)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外径是180mm。缩径率是5％。
(实施例14)
用JIS规格：STK400-E-G的钢管(一般构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是216.3mm，原管壁厚是10.3mm。
用图5(a)所示的方式，用4个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着，用4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外径是190.7mm，缩径率是11％。
(实施例15)
用JIS规格：STK400-E-G的钢管(一般构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径是216.3mm，原管壁厚是4.5mm。
用图5(a)所示的方式，用2个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着，用备有分别与回转方向并列的凸条及凹条的4个一组的缩径成形轧辊进行缩径成形。缩径成形后的外径是190.7mm，缩径率是11％。在外周面上形成了60根深度为0.6mm的凹凸条。
(实施例16)
用JIS规格：STK400-E-G的钢管(一般构造用碳素钢钢管)作为原管。原管外径190.7mm原管壁厚是45mm。
用图5(a)所示的方式，用4个一组的预成形轧辊把横截面形状预成形为方形状，接着，用备有在回转方向上排列的凸条及凹条的4个一组的缩径成形轧辊分别进行缩径成形。缩径成形后的外径是180mm，缩径率是5.6％。在外周面上形成60根深度为0.7mm的凹凸条。
(评价·讨论)
实施例1～16，无论哪一种原管的横截面形状都是圆形状的，被缩径成形了的金属管的横截面形状也都是圆形状的。对原管和缩径成形的金属管的外径尺寸的精度进行比较的结果发现，任一个缩径成形的金属管的精度都与原管的精度等同，或者比其还好。即，在进行拉拔成形加工或者辊轧成形加工的实施例1～12中，得到了±0.1％以内的外径尺寸精度。另外，在进行挤压成形加工的实施例13～16中，得到了±1％以内的外径尺寸精度。
另外，在实施例1～16中，切断缩径成形的金属管的各管的外径大致相同。
再有，无论在哪一个实施例中，通过缩径成形，金属管的壁厚形成壁厚变厚的部分和壁厚保持在原管的厚度上的部分。特别是通过作为最基本的缩径成形的工序的一次预成形和接下来的一次缩径成形，在缩径率增大的同时，该壁厚变厚部分的壁厚增加了。产生该增厚部的位置，由预成形轧辊的形状及缩径成形轧辊的形状决定。因此，在决定缩径成形得到的最终形状、缩径率、使用的成形加工的形式时，如果适当地组合使用的预成形轧辊的形状和缩径成形轧辊的形状，可以得到遍及全周的壁厚均匀的缩径的金属管。
本发明的金属管的冷缩径轧辊成形法，进行预成形工序和缩径成形工序，其中，预成形工序是把由金属制的管子构成的原管由预成形轧辊成形为具有各种截面形状的金属管，然后进行缩径成形工序，缩径成形工序是用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形的金属管的横截面形状再成形为圆形形状，或者与上述预成形的金属管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时使外周长比原管的外周长减小。
因此，可以简单且可靠地减少轧辊座数量地成形缩径的金属管、作为缩径的金属管且在内周及/或外周上形成凹凸的金属管或者缩径的内外双重管。
根据本发明的方法，与原有技术相比，可以用非常低的价格且很简单地提供壁厚厚的金属管和局部成为厚壁的金属管。
在制造原有的电焊钢管和无缝钢管的方法中，为了制造具有预定的外径、厚壁的金属管，要准备装置。因此，为了制造具有比该预定的外径、壁厚大的外径、厚壁的金属管，需要很多费用去改建或新建装置或轧辊，不得不提高成本。但是根据本发明，不需要特别准备新的装置和设备，可以简单且低成本地制造具有所需大小的外径、壁厚的金属管。
另外，在需要局部要求高强度的金属管的情况，以前，不仅该强度不足的部分，而且需要把全体都做成壁厚大的金属管或高强度的金属管。但是，根据本发明，只把要求高强度的部分做成双重管，就可以补充该部分的强度不足，并且，与把全体做成壁厚厚的金属管或高强度的金属管的场合相比，可以用非常低的成本实现该目的。
用本发明的方法制造的双重管，通过调整插入外管内的内管的位置，可以只把所需的部位正确地做成双重管。
以前，为了补充局部的强度不足的部分，使用焊接相同外径但壁厚不同的管制造的定制半成品。根据本发明提出的方法制造的双重管，由于可以只把希望其壁厚的部分做成双重管，所以可以廉价地提供代替这样的定制半成品的管件。
另外，可以简单且廉价地提供只把与由弯曲、巴基鲁(バジル)加工、油液挤压成形等而减厚的部分对应的部分做成双重管并成为厚壁的金属管。
再有，通过把由本发明的方法制造的本发明的金属管(缩径管或缩径双重管)作为原管，再次成形为具有圆形、角形、其它异形截面的金属管，可以容易、可靠且廉价地提供具有以前非常高价的圆形、角形、其它异形的横截面的多重钢管。

Claims (17)

1.一种用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，先进行预成形工序，接着进行缩径成形工序；其中，预成形工序是把由金属制的管子构成的原管由预成形轧辊成形为具有椭圆状、长圆状、方形状或多角形状的截面的金属管，缩径成形工序是用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形后的金属管的横截面形状再成形为圆形或与上述预成形后的金属管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时与原管的外周长相比减小其外周长。
2.一种用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，多次反复进行预成形工序和接下来的缩径成形工序；其中，预成形工序是把由金属制的管子构成的原管由预成形轧辊成形为具有椭圆状、长圆状、方形状或多角形状的截面的金属管，缩径成形工序是用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形后的金属管的横截面形状再成形为圆形或与上述预成形后的金属管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时与原管的外周长相比减小其外周长。
3.一种用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，一次或者多次进行预成形工序之后，一次或多次进行接下来的缩径成形工序；其中，预成形工序是把由金属制的管子构成的原管由预成形轧辊成形为具有椭圆状、长圆状、方形状或多角形状的截面的金属管，缩径成形工序是用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形后的金属管的横截面形状再成形为圆形或与上述预成形后的金属管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时与原管的外周长相比减小其外周长。
4.如权利要求1至3的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，缩径成形轧辊，或者，预成形轧辊及缩径成形轧辊，通过连动并回转分别由多个轧辊构成的、各缩径成形轧辊或者各预成形轧辊及各缩径成形轧辊中的该多个轧辊的一部分或者全部，使接受上述预成形及缩径成形的原管相对于上述预成形轧辊及缩径成形轧辊移动。
5.如权利要求1至3的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，预成形轧辊及缩径成形轧辊分别由多个轧辊构成，同时各预成形轧辊及各缩径成形轧辊中的该多个轧辊中的一部分或全部是不受来自驱动机构的驱动力的游转轧辊，接受上述预成形及缩径成形的原管，通过由推压机构从上游侧向上述预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中推入，或者通过由拉拔机构从上述预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中向下游侧拉拔，或者，通过由推压机构从上游侧向上述预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中推入，同时由拉拔机构从上述预成形轧辊的形孔及缩径成形的形孔中向下游侧拉拔，进行接受上述预成形及缩径成形的原管的相对于上述预成形轧辊及缩径成形轧辊的移动。
6.如权利要求1至5的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，缩径成形轧辊在其各自的表面上备有凸凹部，在由该缩径成形轧辊缩径成形的预成形后的金属管的表面上形成凸部和凹部的同时进行上述缩径成形。
7.如权利要求1至6的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，当由缩径成形轧辊进行缩径成形的原管通过该缩径成形轧辊的形孔内时，可以插通该缩径成形的原管的内部且在外周面上备有凹凸部的型材配置在缩径成形轧辊的形孔内，原管通过该缩径成形轧辊的形孔进行缩径成形的同时，在被缩径成形的金属管的内周面上形成凹凸部。
8.如权利要求1至7的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，通过由预成形轧辊和配置在该预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊进行的预成形工序和随后的缩径成形工序，使缩径率达3％以上。
9.一种用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，把小径的内管插入大径的由金属管构成的外管成为内外二重的原管，其中，通过预成形工序和随后的缩径成形工序把上述原管形成具有外管的内周面的一部分或全部紧密接触内管的外周面的构造的双重管，其中，上述预成形工序用预成形轧辊把上述外管的横截面形状成形为椭圆状、长圆状、方形状或多角形状，上述缩径成形工序用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊，把上述预成形后的外管的横截面形状再成形为圆形形状，或者与上述预成形后的外管的横截面形状不同的其他的横截面形状，且至少使外管的外周长比最初的外管的周长小。
10.一种用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，通过多次反复预成形工序和随后的缩径成形工序，形成具有外管的内周面的部分或者全部紧密接触内管的外周面的构造的双重管，其中，上述预成形工序用预成形轧辊对把小径的内管插入由大径的金属管构成的外管而成的内外二重的原管进行成形，使上述外管的横截面形状成为椭圆状、长圆状、方形状、或多角形状，上述缩径成形工序用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊把上述预成形后的外管的横截面形状再成形为圆形形状，或者与上述预成形后的外管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时至少使外管的外周长比最初的外管的外周长小。
11.一种用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，通过一次或多次进行预成形工序后，随后一次或多次进行缩径成形工序，形成具有外管的内周面的一部分或全部紧密接触内管的外周面的构造的双重管；其中，上述预成形工序用预成形轧辊对把小径的内管插入由大径的金属管构成的外管而成的内外二重的原管进行成形，使上述外管的横截面形状成为椭圆状、长圆状、方形状、或多角形状，上述缩径成形工序用配置在上述预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊把上述预成形后的外管的横截面形状再成形为圆形形状，或者与上述预成形后的外管的横截面形状不同的其他的横截面形状，同时至少使外管的外周长比最初的外管的外周长小。
12.如权利要求9至11的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，内管遍及外管的全长，或者只插入外管的一部分。
13.如权利要求9至12的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，缩径成形轧辊，或者预成形轧辊及缩径成形轧辊，通过连动并回转分别由多个轧辊构成并在各缩径成形轧辊或者各预成形轧辊及各缩径成形轧辊中的该多个轧辊中的一部分或全部，使上述预成形及缩径成形的原管相对于上述预成形轧辊及缩径成形轧辊移动。
14.如权利要求9至12中的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，预成形轧辊及缩径成形轧辊分别由多个轧辊构成，同时，在各预成形轧辊及各缩径成形轧辊中的该多个轧辊中的一部分或全部是不受来自驱动机构的驱动力的游转轧辊，上述预成形及缩径成形的原管，通过用推入机构从上游侧向上述预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中推入，或者通过用拉拔机构从上述预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中向下游侧拉拔，或者通过由推入机构从上游侧向上述预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中推入，同时由拉拔机构从上述预成形轧辊的形孔及缩径成形轧辊的形孔中向下游侧拉拔，进行上述预成形及缩径成形的原管的相对于上述预成形轧辊及缩径成形轧辊的移动。
15.如权利要求9至14的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，缩径成形轧辊分别在其表面上备有凸凹部，在由该缩径成形轧辊缩径成形的预成形后的外管的表面上形成凸部和凹部，同时进行上述缩径成形。
16.如权利要求9至15中的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法，其特征在于，通过由预成形轧辊和配置在该预成形轧辊的下游侧的缩径成形轧辊进行预成形工序和随后的缩径成形工序，使外管的缩径率达到3％以上。
17.由权利要求1至16的任一项所述的用于缩小金属管直径的冷轧成形法形成的金属管。
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