CN1492788A - 通过辊轧制造管的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于通过辊轧制造管的方法，其中，该管由非铁材料制成，尤其是主要由铜制成，在该方法中，在第一加工步骤(F1)中，管坯(1)通过用锥形辊(2)进行辊轧而加工，这样，操作中的坯料的温度，至少在加工点处，主要由于变形阻力而升高至再结晶范围，在基本上紧接着第一加工步骤(F1)之后，管坯(1)利用第二组锥形辊(7)进行至少一个第二加工步骤(F2)，其中，至少在第一加工步骤(F1)和所述至少一个第二加工步骤(F2)过程中，该管坯(1)保持处于非氧化环境。本发明还涉及一种装置。
Description
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于通过辊轧制造管的方法。本发明还涉及根据根据权利要求15所述的装置。
由美国专利4876870可知一种用于制造非铁金属管的方法，其中，连续铸坯例如通过行星辊轧进行冷加工，因此，由于变形阻力的影响，加工材料的温度升高到再结晶范围。在所述文献中，冷加工通常的意思是一种处理方法，其中，在开始加工时坯料的操作温度为常温，但是随着处理的进行，该温度升高到远远高于普通冷加工操作的温度，即升高到材料的再结晶范围。在美国专利3735617中公开了一种行星辊轧装置，其中，三个锥形辊布置为彼此成120°。这些辊都绕它们自身的轴线和绕行星壳体的中心线而旋转。在所述装置中，主要成圆锥形变窄形状的辊基本在要辊轧的材料的前进方向上变窄。还已知辊沿与辊轧材料前进方向相反的方向布置的相应结构，这时，它们的锥形形状为逆着要辊轧材料的前进方向变窄。美国专利4510787公开了一种用于制造空心杆的方法，其中，人们可以主要使用沿与辊轧材料前进方向相反的方向变窄的锥形辊。由英国申请2019281A还已知一种行星式轧机，其中，辊的轴线平行于要辊轧的管坯料的前进方向。在图1中还表示了另一已知的现有技术装置。
通过采用现有技术的方法已经能够非常成功地制造铜管。不过，当要提高产量时，当前的方法和特别使用的装置有一些缺点。产量的增加需要增加辊轧速度。当前行星式辊轧机的结构，尤其是辊头的结构并不适于增加辊轧速度和辊轧机转速。这是由于辊头旋转时离心力指向它们。
本发明的目的是提供一种方法，通过该方法能够经济地提高产量。本发明的另一目的是提供一种装置，通过该装置，能够避免现有技术的缺点，并能够通过本发明的方法来增加产量。
本发明基于观察到铜的加工阻力在再结晶后能减小至很小部分。这能够非常经济地进一步辊轧，同时所使用的装置明显比第一加工步骤中的装置更经济。
本发明的特征如权利要求所述。
本发明的方法有几个明显的优点。加工处理能够分成两个步骤，其中，在第一加工步骤之后，管坯的壁厚比现有技术更大，这导致产量增加。通过本发明的方法和装置，与现有技术相比，产量甚至可以增加两到三倍。在第二加工步骤中，在第一加工步骤中主要用于辊轧而再结晶和软化的管坯在第一加工步骤之后马上通过辊轧进行的加工只需要少量能量。当两个加工步骤在保护性气体室中进行时，能够在加工处理过程中防止有害的氧化作用，特别是在含铜的管坯中。
在本申请中，锥形辊通常的意思是辊轧辊的直径在辊轧表面的第一端大于第二端。锥形辊的真实形状并不必须为锥形或截头锥形，而是可以根据特定实施例变化。行星辊轧通常的意思是在辊轧中，辊绕它们自身的轴线旋转以及绕要辊轧的坯料旋转。
下面将通过实例并参考附图更详细地介绍本发明，附图中：
图1是现有技术的管辊轧步骤的简化视图；
图2是本发明实施例的简化视图；以及
图3表示了本发明实施例的详图。
图1表示了用于通过辊轧加工管坯1的现有技术方法。在现有技术装置中，管坯1主要通过锥形辊元件2而在一个加工步骤中进行行星辊轧，该锥形辊元件2将在下文中称为锥形辊。各锥形辊2绕它的旋转轴线3旋转，另外，该辊通常基本环绕行星壳体的旋转轴线旋转，该轴线平行于管坯的中心轴线4。在辊轧过程中，通常在管坯内部使用心轴5。附图中，管坯的运动方向由箭头6表示。为了清楚，锥形辊2的运动和驱动齿轮并没有表示。某些类型的、使用锥形辊的辊轧装置例如在文献US3735617和GB2019281A中进行介绍。
图2是表示本发明方法的实施例的简化视图，表示了沿图1的线A-A的剖面。因此，例如连续铸造管坯1用于进行本发明的加工步骤。在本方法的第一加工步骤F1中，通过锥形辊对管坯1进行加工，优选是冷加工，因此，主要由于变形阻力的影响，至少在加工点处，要加工的管坯的温度升高至再结晶温度范围或该范围附近。该第一加工步骤F1通过第一辊轧装置进行。该第一辊轧装置包括至少一个、优选是多个主要为锥形的辊2。在图2的实施例中，该锥形辊2绕它们的轴线3旋转，还绕行星壳体的中心旋转，例如，该壳体通常布置在管坯1的中心轴线4上。在管坯1内部通常采用心轴5，这时，管坯1的壁在辊2和心轴5之间进行加工。通常，在第一加工步骤中，加工程度、操作时管坯的壁厚以及质量流量选择为能够获得最大质量流量，并有良好的再结晶条件。
基本上在紧接第一加工步骤F1之后，管坯进行第二加工步骤F2，通常通过由第二组锥形辊7进行辊轧。至少在第一加工步骤F1和第二加工步骤F2中，优选是还在所述加工步骤之间，使管坯1保持处于非氧化环境。所述非氧化环境例如通过保护性气体空间9而产生，在该空间9中对环境进行调节，以便至少部分防止管坯氧化。所采用的保护性气体例如通常可以是氮气或氩气。
根据本发明方法的优选实施例的，在第二加工步骤F2中，管坯1的厚度s被减小，通常，在第二加工步骤F2中，管坯1的厚度减小大约50-70％。该第二加工步骤F2可以包括几个连续的辊轧步骤。在一个典型实施例中，在第二加工步骤F2中，管坯1通过具有锥形辊的行星斜辊或行星横辊来进行加工。在另一实施例中，在第二加工步骤F2中，管坯1通过张力减径来进行加工。在第三实施例中，管坯通过定径辊轧来加工。第二加工步骤可以包括几个连续的辊轧操作。不同类型的加工处理也可以顺序组合。
本发明方法具有比现有技术更大的可加工性。在第二加工步骤F2中，管的内径d可以保持基本恒定。在另一优选实施例中，管径d在第二加工步骤F2中增大(图3)。当需要时，管径通过利用管坯内的心轴5而放大。在图3中，心轴5的直径在第二加工点处朝着管坯的出口方向6锥形地放大。在普通情况下，管坯的壁厚s同时减小。在优选实施例中，管坯直径d也可以在第二加工步骤F2中减小。
在本发明的方法中，管坯1的内径d和壁厚s可以调节至合适尺寸，这样，它明显有比现有技术更大的柔性。
当需要时，调节管坯1的温度，既可以在第一加工步骤之前或过程中，也可以在第二加工步骤之前或过程中。加热例如可以通过使用感应线圈来进行。当然，坯料也可以冷却，以便在管坯中获得合适的处理温度。
用于加工管坯的本发明的装置包括在第一加工步骤F1中的辊轧装置，它有至少一个锥形辊元件2。基本上紧接在该第一加工步骤F1中的辊轧装置之后，在管坯1的前进方向6上设置有第二加工步骤F2的辊轧装置。本发明的该装置包括用于产生保护管坯1的非氧化环境的装置，所述装置例如是在至少第一加工步骤F1和第二加工步骤F2的辊轧装置处，优选是也在它们之间的保护空间9。
通常，保护性气体空间9包围至少第一和第二加工步骤中的辊轧装置以及它们之间的至少在管坯1附近的空间。显然，该装置通常还包括用于将保护性气体引向保护性气体空间以及用于在所述保护性气体空间中保持足够的保护性气体含量的装置。
在典型实施例中，第一加工步骤F1中的辊轧装置的辊元件的直径在管坯的输入侧大于输出侧(如图1所示)。根据另一实施例，第一辊轧装置的辊元件2的直径在管坯的输出侧大于管坯的输入侧(如图2所示)。通常，第一辊轧装置是行星式轧机，具有至少三个锥形辊元件2，作为所采用的辊轧元件。
在图2的实施例中，第二加工步骤F2中的辊轧装置中的至少一个是行星式轧机。
在优选实施例中，第二加工步骤中的辊轧装置的辊7的旋转轴线8平行于管坯1的纵向轴线4。
通常，第二加工步骤中的辊轧装置的至少一个辊7的旋转轴线8与管坯的纵向轴线4形成一定角度。
在一个实施例中，第二加工步骤中的辊轧装置的至少一个辊7的旋转轴线8基本垂直于与管坯1的纵向轴线4相切的平面。
因此，第二加工步骤的辊轧装置的辊装置也包括锥形辊元件、或者具有垂直于管坯前进方向的旋转轴线的辊元件、或者它们的组合。该装置包括至少一个心轴元件5。所述心轴元件的形状和尺寸取决于实施例的要求。图3表示了管坯1的内径d放大的实施例。同时，管坯1的壁厚s减小。心轴5的直径在加工点处朝着管坯1的输出方向6锥形放大。
本发明主要适用于制造非铁材料的管。尤其是，本发明设计成制造铜或铜合金的管。
Claims (24)
1.一种用于通过辊轧制造管的方法，其中，该管由非铁材料制成，尤其是主要由铜制成，在该方法中，在第一加工步骤(F1)中，管坯(1)通过用锥形辊(2)进行辊轧而加工，从而，操作中的坯料的温度，至少在加工点处，主要由于变形阻力而升高至再结晶范围，其特征在于：在基本上紧接着第一加工步骤(F1)之后，管坯(1)通过利用第二组锥形辊(7)进行辊轧而进行至少一个第二加工步骤(F2)，其中，至少在第一加工步骤(F1)和第二加工步骤(F2)过程中，该管坯(1)保持处于非氧化环境。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述管坯也在不同加工步骤之间保持处于非氧化环境。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述非氧化环境通过装有保护性气体的保护性气体室(9)来提供。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于：在第一加工步骤(F1)中，管坯(1)通过用锥形辊(2)进行辊轧而被冷加工。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于：在第二加工步骤(F2)中，管坯(1)的壁厚(s)被减小。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于：在第二加工步骤(F2)中，管坯(1)的壁厚(s)被减小大约50-70％。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于：在第二加工步骤(F2)中，管坯(1)的直径(d)保持基本恒定。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于：在第二加工步骤(F2)中，管坯(1)的直径(d)被减小。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其特征在于：在第二加工步骤(F2)中，管坯(1)的直径(d)被增大。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于：第二加工步骤(F2)包括几个连续的辊轧操作。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于：在第二加工步骤(F2)中，管坯(1)通过行星辊轧进行加工。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的方法，其特征在于：在第一加工步骤(F1)中，管坯(1)通过行星辊轧进行加工。
13.根据权利要求1-12中任意一项所述的方法，其特征在于：管坯(1)是一种连续铸造坯料。
14.根据权利要求1-13中任意一项所述的方法，其特征在于：当需要时调节管坯(1)的温度。
15.一种用于通过辊轧加工管坯(1)的装置，为了进行第一加工步骤(F1)，所述装置包括具有至少一个锥形辊元件(2)的行星辊轧装置，其特征在于：在基本上紧接着第一辊轧装置之后，在管坯(1)的前进方向(6)上设置有第二辊轧装置，以进行至少一个第二加工步骤(F2)；所述装置还包括在第一和第二辊轧装置处、优选的是也在该第一和第二辊轧装置之间的产生非氧化环境的装置。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：用于产生非氧化环境的装置包括保护性气体室(9)，用于保护管坯(1)。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于：该保护性气体室(9)包围第一和第二辊轧装置以及在它们之间的至少在管坯(1)的附近的空间。
18.根据权利要求15-17中任意一项所述的装置，其特征在于：第一辊轧装置的锥形辊元件(2)的直径在管坯的前进方向(6)上在输入侧大于输出侧(图1)。
19.根据权利要求15-17中任意一项所述的装置，其特征在于：第一辊轧装置的锥形辊元件(2)的直径在管坯的前进方向(6)上在输出侧大于管坯输入侧(图2)。
20.根据权利要求15-19中任意一项所述的装置，其特征在于：第一辊轧装置是一种行星式轧机，其中设置有至少三个锥形辊元件(2)作为辊轧元件。
21.根据权利要求15-20中任意一项所述的装置，其特征在于：至少一个其它辊轧装置是行星式轧机。
22.根据权利要求15-21中任意一项所述的装置，其特征在于：第二辊轧装置的至少一个辊(7)的旋转轴线(8)与管坯(1)的纵向轴线(4)形成一个角度。
23.根据权利要求15-22中任意一项所述的装置，其特征在于：第二辊轧装置的辊(7)的旋转轴线(8)设置成平行于管坯(1)的纵向轴线(4)。
24.根据权利要求15-23中任意一项所述的装置，其特征在于：该装置包括至少一个心轴元件(5)。
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