CN1909985A - 管的减径轧制装置及减径轧制装置用轧辊 - Google Patents

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Abstract

本发明的减径轧制装置，包括沿轧制轴线排列的多个轧制机，使管沿轧制轴线通过多个轧制机来进行减径轧制。每个轧制机包括绕着轧制轴线配置的n个(n≥3)轧棍，且n个轧棍被配置成绕着轧制轴线与前级轧制机中包括的n个轧棍错开180°/n。除了最末尾轧制机之外的轧制机所包含的n个轧棍分别具有在横截面形成为弓形的槽。槽的底部由在横截面上以轧制轴线为中心的具有第1半径的圆弧形成，且位于槽底部与槽边缘部之间的轧辊凸缘部的表面与轧制轴线之间的距离大于第1半径，而槽边缘与轧制轴线之间的距离大于前级轧制机中所包含的轧棍的槽的第1半径。因此，本发明的减径轧制装置可以同时抑制发生内面变方和棱状伤痕。

Description

管的减径轧制装置及减径轧制装置用轧辊
技术领域
本发明涉及管的减径轧制装置，更详细地说，涉及具有沿轧制轴线排列的多个轧制机、使管沿轧制轴线通过多个轧制机进行减径轧制的管的减径轧制装置。
背景技术
以定径机或拉伸减径轧制轧机为代表的减径轧制装置，是用于把管减径轧制成规定的外形尺寸的装置。作为减径轧制装置的种类公知有二辊式减径轧制装置、三辊式减径轧制装置、四辊式减径轧制装置等，其中二辊式减径轧制装置的多个轧制机上分别具有两个轧棍。
减径轧制装置通常具有沿轧制轴线排列的多个轧制机。各轧制机包括具有形成孔型的槽的多个轧棍。例如，在三辊式减径轧制装置中绕着轧制轴线以等间隔配置三个轧棍，并将轧辊配置成与前级的轧制机中所包含的三个轧棍绕着轧制轴线错开60°。这是为了使减径轧制中作用于管外周的径向应力的分布尽可能均匀。
四辊式减径轧制装置的各轧制机分别包括具有形成孔型的槽的四个轧辊。四个轧辊绕着轧制轴线以等间隔配置，并将该四个轧辊配置成与前级的轧制机的四个轧辊绕着轧制轴线错开45°。
通常，减径轧制装置的各轧制机中所包含的轧辊的槽在横截面为弓形。如图1所示，三辊式减径轧制装置的轧辊200的槽的横截面形状，是以在连接槽底GB(Groove Base)与轧制轴线RA的线段的靠轧制轴线RA侧的延长线上一点GC为中心、半径为R1的圆弧。由于半径R1大于槽底GB与轧制轴线RA之间的距离DB，则轧制轴线RA与槽表面之间的距离中，距离DB最短，轧制轴线RA与槽边缘GE(Groove Edge)之间的距离DE最长。总而言之，轧辊200的槽形成为以距离DB为短半轴的椭圆弧形。
如果使用轧辊200，则可以加大每个轧制机的压下率。进而，在减径轧制中的管外周面与轧辊200的槽边缘GE之间产生间隙，所以可以防止在辊隙中的飞边，可防止在管的外周面上产生棱状伤痕。
但是，如果使用轧辊200，则在与轧辊200的槽接触的管中的、与槽底部接触的部分上作用着较大的径向应力。总而言之减径轧制时的径向应力的分布在管外周不均匀，径向的变形量不均匀。因这种不均匀的径向变形而发生所谓“内面变方”。具体地说，如图2所示，减径轧制后的管内周面的横截面不是圆形，而是六边形。
要防止发生内面变方，只要使作用于减径轧制中的管的径向应力的分布均匀即可。为了使径向应力分布均匀，只要使由三个轧辊所形成的孔型轮廓接近于正圆形即可。具体地说，只要使轧辊200的槽的圆弧中心GC接近轧制轴线RA即可。
但是，如果使轧辊200的槽的中心GC接近轧制轴线RA，则减径轧制中的管外周与轧辊200的槽边缘GE的间隙减小。为此，容易发生飞边。进而，在减径轧制中作用于与槽表面中的缘GE附近的部分接触的管部分的负载增加，因此该管部分容易发生棱状伤痕。具体地说，在管的长度方向上产生筋状的伤痕。
如上所述，在对管进行减径轧制中，同时防止发生内面变方与发生棱状伤痕、提高管的质量是困难的。
在日本特开平6-238308号公报和日本特开平6-210318号公报中记载的技术可作为提高使用三个以上轧辊进行减径轧制中的管的质量的对策。
在日本特开平6-238308号公报中，公开了使用图3所示的轧辊300的减径轧制方法。轧辊300的槽的底部301在横截面中为具有半径R1的圆弧，其中心GC1位于连接底中央GB与轧制轴线RA的线段的靠轧制轴线RA侧的延长线上。进而，位于底部301与槽边缘GE之间的轧辊凸缘部302是具有大于半径R1的半径R2的圆弧，其中心GC2位于连接底部301一端点303与中心GC1的连结线的靠中心GC1侧的延长线上。进而，半径R2大于前级轧制机的轧辊300的槽处的底中央GB与轧制轴线RA之间的距离DB。根据该文献，使用轧辊300进行减径轧制可以防止发生内面变方和棱状伤痕。
但是，轧辊300的槽的底部301的圆弧的中心GC1位于连接底中央GB与轧制轴线RA的线段的靠轧制轴线RA侧的延长线上。总而言之，轧辊300的槽成为以轧制轴线RA与底中央GB的距离DB为短半轴的椭圆弧形。为此，作用于减径轧制中的管外周的径向应力分布不均匀，可以认为无法充分地抑制内面变方。
另一方面，在日本特开平6-210318号公报中，公开了使用四辊式减径轧制装置的减径轧制方法。在该文献中，通过使使用的轧辊的槽边缘附近部分的曲率半径大于槽底的曲率半径，并使该槽边缘附近部分的曲率半径小于前级轧制机具有的轧辊的槽底的曲率半径，则可以防止发生内面变方。
但是，如果使用这种轧辊，认为虽然可以防止发生内面变方，但容易发生棱状伤痕。这是因为轧辊的槽边缘与轧制轴线之间的距离比轧制机进入侧的管的外半径小，故容易发生飞边，且作用于槽表面中的与槽边缘附近接触的管部分的负载也增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以同时抑制发生内面变方和棱状伤痕的管的减径轧制装置。
根据本发明的减径轧制装置，具有沿轧制轴线排列的多个轧制机，使管沿轧制轴线通过多个轧制机来进行减径轧制。各个轧制机分别包括绕着轧制轴线配置的n个(n≥3)轧辊，该n个轧辊被配置成与前级轧制机所包含的n个轧辊绕着轧制轴线错开180°/n。多个轧制机中的除了最末尾的轧制机之外的轧制机中所包含的n个轧棍的每个轧辊，具有在横截面中为弓形的槽。槽底部在横截面中形成为以轧制轴线为中心的具有第1半径的圆弧，位于槽底部与槽边缘之间的轧辊凸缘部的表面与轧制轴线之间的距离大于第1半径，槽边缘与轧制轴线之间的距离大于前级轧制机中所包含的轧辊的槽的第1半径。
在本发明的减径轧制装置中，由于各轧制机的轧辊的槽底部是以轧制轴线为中心的圆弧，所以在减径轧制时施加于与槽底部接触的管部分的径向应力分布接近均匀。结果，可以抑制在管的圆周方向上发生壁厚不均，可以抑制在减径轧制后的管上发生内面变方。
进而，轧辊凸缘部的表面与轧制轴线RA之间的距离大于第1半径。因此，与轧辊的整个槽是以轧制轴线为中心的圆弧的情形相比，作用于与轧辊凸缘部接触的管的负载减轻。进而，由于槽边缘与轧制轴线之间的距离大于前级轧制机中所包含的轧辊的槽的第1半径，所以在轧制机进入侧的管的外周与槽边缘之间产生间隙。因此，不容易发生飞边。由此，可以抑制发生棱状伤痕。
优选是轧辊的槽的轧辊凸缘部在横截面中形成为弓形。
在该场合，由于轧辊凸缘部在横截面中为弓形，所以插入到轧辊的槽所形成的孔型中的管中的、与轧辊凸缘部接触的管部分成为弓形。因此，管的横截面更近于正圆，提高了减径轧制后的管的外径尺寸精度。
优选是在轧辊的槽的横截面处使底部一端点上的切线与轧辊凸缘部的端点中的靠底部侧一端点上的切线重合。
在该场合，由于槽底部与轧辊凸缘部连续平滑地形成，所以在减径轧制时同底部与轧辊凸缘部的边界接触的管部分的形状也不产生凹凸地平滑地形成。
优选是轧辊的槽的轧辊凸缘部在横截面中成为具有大于第1半径的第2半径的圆弧。
在该场合，减径轧制后的管的形状更近于正圆。由此，提高了减径轧制后的管的外径尺寸精度。
优选是轧辊的槽的轧辊凸缘部在横截面成为直线。
优选是各轧制机的轧辊数为n＝3，轧辊的槽底部的圆弧具有50°以上的中心角。
在各轧制机分别具有三个轧辊时，如果轧辊的槽底部的圆弧具有50°以上的中心角，则在减径轧制时作用于管外周的轧制应力的分布不容易不均匀。为此，可以更有效地抑制发生内面变方。在对管的壁厚相对于外径尺寸之比较大的管进行减径轧制时上述条件特别有效。
优选是各轧制机的轧辊数为n＝4，轧辊的槽底部的圆弧具有36°以上的中心角。
在各轧制机分别具有四个轧辊时，如果轧辊的槽底部的圆弧具有36°以上的中心角，则在减径轧制时作用于管外周的轧制应力分布不容易不均匀。为此，可以更有效地抑制发生内面变方。在对厚壁的管进行减径轧制时上述条件特别有效。
附图说明
图1是以往的三辊式减径轧制装置中所包含的轧辊的横截面图。
图2是发生了内面变方的管的横截面图。
图3是与图1所示的轧辊不同的以往的轧辊的横截面图。
图4是本发明的实施方式的三辊式减径轧制装置的侧视图。
图5是图4所示的减径轧制装置的轧制机的主视图。
图6是图5所示的轧制机的后级的轧制机的主视图。
图7是表示图4所示的减径轧制装置进行管的减径轧制的概略图。
图8是图5和图6所示的轧制机中所包含的轧辊的槽的横截面图。
图9是用于说明相邻的各个轧制机所包含的轧辊的槽的配置关系的概略图。
图10是与图8所示的轧辊的槽不同的轧辊的槽的横截面图。
图11是与图8和图10所示的轧辊的槽更加不同的轧辊的槽的横截面图。
图12是与图8、图10和图11所示的轧辊的槽更加不同的轧辊的槽的横截面图。
图13是本发明的实施方式的四辊式减径轧制装置中所包含的轧制机的主视图。
图14是图13所示的轧制机的后级轧制机的主视图。
图15是图13和图14所示的轧制机中所包含的轧辊的槽的横截面图。
图16是实施例2所使用的轧辊的横截面图。
图17是与图16所示的轧辊不同的轧辊的横截面图。
图18是用于说明实施例2的内面变方的测定方法的概略图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。对图中相同或相当部分标注相同标号，引用其说明。
参照图4～图6，三辊式减径轧制装置具有沿轧制轴线RA排列的多个轧制机ST1～STm(m是自然数)。轧制机ST1～STm分别包括绕着轧制轴线RA配置于相互成120°的位置的三个轧辊。轧辊11在横截面中具有形成为弓形的槽20，三个轧辊11的槽20形成孔型PA。
如图5和图6所示，轧制机STi(i＝2～m)所包含的三个轧辊11被配置成与前级的轧制机STi-1所包含的三个轧辊11绕着轧制轴线RA错开60°。
各轧制机的三个轧辊由未图示的锥齿轮相互连接，通过由未图示的电动机使三个轧辊11中的一个轧辊转动，从而使所有的轧辊11转动。
各轧制机的由三个轧辊11所形成的孔型PA的截面积，越往后级的轧制机的孔型PA的截面积越小。换句话说，在轧制机ST1处所形成的孔型PA的截面积最大，在最末尾的轧制机STm处所形成的孔型PA的截面积最小。如图7所示，管沿轧制轴线RA在从轧制机ST1至轧制机STm的过程中被减径轧制。
除了最末尾的轧制机STm之外的轧制机ST1～STm-1中所包含的轧辊11具有图8所示的槽20。轧辊的槽20在横截面上成为弓形。
轧辊11在横截面中的槽20的底部21形成为以轧制轴线RA为中心的半径R1的圆弧。由于底部21的形状为圆弧，故在减径轧制时施加于与槽底部21接触的管部分的径向应力的分布变得均匀。结果，可以抑制在管的圆周方向上发生壁厚不均，可以抑制在减径轧制后的管上发生内面变方。
位于槽20的底部21与缘GE之间的轧辊凸缘部23成为具有大于半径R1的半径R2的圆弧。由于轧辊凸缘部23的表面上的任意的点与轧制轴线RA之间的距离全都大于半径R1，所以与轧辊的整个槽为以轧制轴线RA为中心的圆弧的情形相比，作用于与轧辊凸缘部23接触的管的负载减轻。因此，可以抑制发生棱状伤痕。
进而，轧制机STi所包含的轧辊11的槽边缘GE与轧制轴线RA之间的距离DE大于前级的轧制机STi-1中所包含的轧辊的槽20处的半径R1。为此，如图9所示，在轧制机进入侧的管500的外周与槽边缘GE之间出现规定间隙SR(Side Relief)。管500中的与轧辊的槽边缘周边接触的部分的外半径R500与前级的轧制机STi-1所包含的轧辊11的槽的半径R1大致一致。这是因为该部分与轧制机STi-1所包含的轧辊11的槽底21接触而被减径轧制的缘故。由于轧制机STi的轧辊11的槽边缘GE与轧制轴线RA之间的距离DE大于前级的轧制机STi-1的轧辊处的半径R1，因此在轧制机进入侧的管外周与槽边缘GE之间产生间隙SR，为此不发生飞边。
如上所示，通过把槽20的底部21做成以轧制轴线RA为中心的具有半径R1的圆弧形状，可以抑制内面变方。进而，通过使轧辊凸缘部23的表面与轧制轴线RA之间的距离大于半径R1，而且，使距离DB大于前级的轧制机STi-1的轧辊处的半径R1，所以可以抑制发生棱状伤痕。
如图8所示，轧辊11的槽20，进一步使底部21一端点24上的切线30与轧辊凸缘部23的端点中的靠底部21侧一端点25上的切线31重合。在该场合，轧辊凸缘部23的圆弧中心26位于连接底部21一端点24与轧制轴线RA的线段32的靠轧制轴线RA侧的延长线上。如此，底部21与轧辊凸缘部23连续且平滑地形成，同底部21与轧辊凸缘部23的边界接触的管部分外周面上不产生凹凸，提高了管的外径尺寸精度。
最好是底部21的圆弧中心角θ1为50°以上。这是因为如果中心角θ1小则底部21变窄，容易在管的圆周方向上产生壁厚不均的缘故。在管的壁厚相对于外径尺寸之比较大时，具体地说壁厚/外径尺寸为14％以上时，最好使中心角θ1为50°以上。
再者，如果距离DE大于半径R1，则对中心角θ1的上限没有特别限制。
在本实施方式中，轧辊凸缘部23在横截面中形成为圆弧，但只要是轧辊凸缘部23的表面与轧制轴线RA之间的距离大于半径R1，也可以是其他形状。例如，如图10所示，轧辊凸缘部23在横截面也可以成为直线。在该场合，最好是轧辊凸缘部23与底部21一端点24的切线30重合。这是因为底部21与轧辊凸缘部23可以连续且平滑地形成的缘故。此外，轧辊凸缘部23在横截面中也可以是弓形，而且，可具有两个以上的曲率。例如如图11所示，轧辊凸缘部23也可以由第1圆弧部231和第2圆弧部232形成，该第1圆弧部231的中心27在连接底部一端点与轧制轴线RA的线段的靠轧制轴线RA侧的延长线上，半径为R2；该第2圆弧部232的中心28在连接圆弧部231一端点与中心27的线段的靠中心27侧的延长线上、且具有大于半径R2的半径R3。
此外，如图12所示，也可以在槽20的边缘形成圆角半径R4。在该场合，圆角半径R4的圆弧上的任意点与轧制轴线RA之间的距离DE全都大于前级轧制机中所包含的轧辊的槽的半径R1。
再者，减径轧制装置的多个轧制机ST中的、最末尾的轧制机STm所包含的轧辊的槽形成正圆的孔型。总而言之，轧辊的整个槽在横截面中形成为以轧制轴线RA为中心的圆弧。这是因为最末尾的轧制机STm处的压下率小，故即使整个槽为圆弧也不发生棱状伤痕的缘故。再者，最末尾的轧制机STm所包含的轧辊的槽也可以是与上述槽20同样形状。
上述减径轧制装置的各轧制机中包括三个轧辊，但是本发明也可以应用于各轧制机包括多于三个的轧辊的减径轧制装置。下面，对四辊式减径轧制装置进行说明。
四辊式减径轧制装置与三辊式减径轧制装置同样，具有沿轧制轴线RA排列的多个轧制机ST1～STm。
如图13和图14中所示，多个轧制机STi(i＝2～m)的每个轧制机包括配置于绕着轧制轴线RA相互成90°的位置的四个轧辊50。轧辊50具有在横截面中形成为弓形的槽60，四个轧辊50的槽60形成孔型PA。
轧制机STi中所包含的四个轧辊50被配置成与前级轧制机STi -1所包含的四个轧辊50绕着轧制轴线RA错开45°。
除了最末尾轧制机STm之外的轧制机ST1～STm-1中所包含的轧辊50的槽60的形状为弓形。参照图15，槽60的形状与图8所示的轧辊12的槽20是同样的。
具体地说，槽60的底部61形成为以轧制轴线RA为中心的半径R1的圆弧。由此，可以抑制发生内面变方。此外，轧辊凸缘部63形成为具有大于半径R1的半径R2的圆弧。也就是说，轧辊凸缘部63的表面与轧制轴线RA之间的距离大于半径R1。进而，轧制机STi中所包含的轧辊的槽60的缘GE与轧制轴线RA的距离DE大于轧制机STi-1中所包含的轧辊的槽处的半径R1。由此可以抑制发生棱状伤痕。再者，底部61一端点上的切线80与轧辊凸缘部63的端点中的靠底部61侧一端点上的切线81重合。在该场合，轧辊凸缘部63的圆弧的中心66位于连接底部61一端点与轧制轴线RA的线段的靠轧制轴线RA侧的延长线上。由于底部61与轧辊凸缘部63连续且平滑地形成，所以同底部61与轧辊凸缘部63的边界接触的管部分的外周面上不产生凹凸，提高了管的外径尺寸精度。
优选是轧辊50的槽60的底部61的圆弧的中心角θ2为36°以上。特别是，在减径轧制的管的壁厚/外径尺寸为16％以上时，只要使中心角θ2为36°以上，即可有效地防止发生内面变方。再者，只要距离DE大于半径R1，则中心角θ2的上限不受限制。
以上以三辊式和四辊式减径轧制装置为例说明了本发明，但本发明的减径轧制装置不能适用于二辊式减径轧制装置。在二辊式减径轧制装置中，减径轧制时的被轧制件(管)的流动在宽度方向上比三辊式或四辊式减径轧制装置要宽。总而言之，二辊式减径轧制装置更容易产生飞边。因此，只要使用具有本发明的槽形状的轧辊，就有可能发生棱状伤痕。
实施例1
使用具有包括表1所示形状的轧辊的7个轧制机ST1～ST7的三辊式定径机，对具有300mm外径的无缝钢管进行减径轧制，调查减径轧制后的无缝钢管上是否发生内面变方和棱状伤痕。
表1
类型   轧制机NO   R1(mm)   R2(mm) θ1(°)   DE(mm)   DB(mm)   DEi-DBi-1   压下率(％)   R1/DB
  本发明例   T1   ST1   136.40   317.81 50   151.51   136.40   正   4.0   1.00
  ST2   130.95   305.11 50   145.45   130.95   正   4.0   1.00
  ST3   125.70   292.88 50   139.62   125.70   正   4.0   1.00
  ST4   120.70   281.23 50   134.07   120.70   正   4.0   1.00
  ST5   115.85   269.93 50   128.68   115.85   正   4.0   1.00
  ST6   116.59   127.00 50   118.31   116.59   正   4.0   1.00
  ST7   116.59   116.59 50   116.59   116.59   -   0.7   1.00
  T2   ST1   144.00   100000 84   151.23   144.00   正   1.5   1.00
  ST2   138.50   1801 84   144.89   138.50   正   4.0   1.00
  ST3   133.00   1729 84   139.14   133.00   正   4.0   1.00
  ST4   127.67   1660 84   133.56   127.67   正   4.0   1.00
  ST5   122.60   1594 84   128.25   122.60   正   4.0   1.00
  ST6   117.65   1529 84   123.08   117.65   正   4.0   1.00
  ST7   116.59   144 84   117.66   116.59   -   2.7   1.00
  T3   ST1   135.82   258.06 40   152.00   135.82   正   4.0   1.00
  ST2   130.40   247.76 40   145.93   130.40   正   4.0   1.00
  ST3   125.20   237.88 40   140.11   125.20   正   4.0   1.00
  ST4   120.22   228.41 40   134.54   120.22   正   4.0   1.00
  ST5   115.44   219.33 40   129.19   115.44   正   4.0   1.00
  ST6   116.59   125.00 40   118.42   116.59   正   4.0   1.00
  ST7   116.59   116.59 40   116.59   116.59   -   0.8   1.00
  比较例   T4   ST1   142.88   156.31 50   145.09   142.88   负   4.0   1.00
  ST2   137.17   150.06 50   139.29   137.17   负   4.0   1.00
  ST3   131.66   144.06 50   133.72   131.68   负   4.0   1.00
  ST4   126.41   138.29   50   128.37   126.41   负   4.0   1.00
  ST5   121.35   132.76   50   123.23   121.35   负   4.0   1.00
  ST6   116.52   127.47   50   118.33   116.52   负   4.0   1.00
  ST7   116.59   116.59   50   116.59   116.59   -   0.7   1.00
  T5   ST1   151.37   296.68   60   152.01   135.83   正   4.0   1.11
  ST2   144.32   282.87   60   145.68   130.65   正   4.0   1.10
  ST3   138.47   271.40   60   139.84   125.45   正   4.0   1.10
  ST4   133.85   262.34   60   134.47   120.20   正   4.0   1.11
  ST5   126.96   248.84   60   128.70   115.78   正   4.0   1.10
  ST6   128.25   102.30   60   118.27   116.59   正   4.0   1.10
  ST7   116.59   116.59   60   116.59   116.59   -   0.7   1.00
  T6   ST1   163.88   -   -   150.15   138.46   正   3.8   1.18
  ST2   157.54   -   -   143.82   133.10   正   4.0   1.18
  ST3   151.20   -   -   138.04   127.75   正   4.0   1.18
  ST4   145.12   -   -   132.48   122.60   正   4.0   1.18
  ST5   139.28   -   -   127.15   117.67   正   4.0   1.18
  ST6   120.51   -   -   118.49   116.59   正   4.0   1.03
  ST7   116.59   -   -   116.59   116.59   -   0.8   1.00
  T7   ST1   150.22   -   -   145.92   142.00   负   4.0   1.06
  ST2   144.19   -   -   140.06   136.30   负   4.0   1.06
  ST3   138.40   -   -   134.44   130.83   负   4.0   1.06
  ST4   132.84   -   -   129.04   125.57   负   4.0   1.06
  ST5   127.51   -   -   123.86   120.53   负   4.0   1.06
  ST6   119.46   -   -   117.99   116.59   负   4.0   1.02
  ST7   116.59   -   -   116.59   116.59   -   0.6   1.00
表1中“类型”表示实施试验的定径机。“轧制机编号”中表示各轧制类型的定径机中的轧制机ST1～ST7。
在类型T1～T4的定径机中，使用图8所示形状的轧辊11。各轧制机ST1～ST7所包含的轧辊11的槽20的半径R1、R2、中心角θ1、距离DE、轧制轴线RA与底部中央GB之间的距离DB的值如表1所示。类型T1、T3、T4的定径机的最末尾的轧制机ST7中使用的轧辊的槽做成以轧制轴线RA为中心半径R1的圆弧。也就是说，轧制机ST7的轧辊的槽所形成的孔型取为正圆。
再者，在表1中的“DEi-DBi-1”表示从轧制机STi所包含的轧辊处的距离DE减去前级轧制机STi-1所包含的轧辊处的距离DB的值的正负。再者，在轧制机ST1所包含的轧辊的“DEi-DBi-1”表示从距离DE减去无缝钢管的外半径＝150mm的值的正负。
此外，在“压下率”表示由以下的公式(1)求出的各轧制机处的压下率(％)。在“R1/DB”表示半径R1相对于各轧制机所包含的轧辊的距离DB之比。
(公式1)
Figure A20058000299300171
类型T5的定径机使用图3所示的轧辊300。因此，在轧制机ST1～ST6的轧辊中，半径R1/距离DB大于1。类型T6和T7的定径机使用图1所示的轧辊200。类型T5～T7的定径机的最末尾的轧制机ST7使用的轧辊的槽做成以轧制轴线RA为中心半径R1的圆弧。
1.调查内面变方和棱状伤痕
使用类型T1、T2、T4～T7的定径机，在热加工下对具有300mm外径与25mm壁厚的无缝钢管进行减径轧制。具体地说，减径轧制出在各类型的定径机出口侧具有850～900℃的温度的一根无缝钢管。
对减径轧制后的无缝钢管，调查其有无内面变方与棱状伤痕。具体地说，在无缝钢管的长度方向中央部处取一个横截面试样。用测微计测定所取的横截面试样的壁厚。具体地说，参照图2，测定试样中的、与定径机的各轧制机的轧辊的槽底部接触的部分P1的壁厚TA和以轧制轴线为中心与壁厚TA的各个测定部位错开30°的部位的壁厚TB。求出测定出的TA和TB的平均值TAave和TBave，进而求出公式(2)所示的内面变方率PF(％)。
PF＝(TBave-TAave)/{(TBave+TAave)/2}×100(％)   (2)
在求出的内面变方率PF为3.0％以上时，判断为发生了内面变方。
另一方面，通过目测判断是否有棱状伤痕。具体地说，在无缝钢管的长度方向上发生飞边时判断为产生了棱状伤痕。
调查结果示于表2。
表2
  类型   内面变方率PF(％)   棱状伤痕
  T1   0.7   无
  T2   0.3   无
  T4   0.5   有
  T5   3.9   无
  T6   6.2   无
  T7   2.9   有
如表2所示，在用本发明例的类型T1和T2的定径机减径轧制的管中未发生内面变方率和棱状伤痕。另一方面，在类型T4的定径机由于DEi-DBi-1为负，所以发生了认为起因于飞边的棱状伤痕。类型T5和T6的定径机由于R1/DB大于1，所以发生了内面变方。类型T7的定径机由于DEi-DBi-1为负，所以发生了棱状伤痕。
2.调查使用不同壁厚的管的内面变方
用表3所示类型的定径机对具有表3所示的外径和壁厚的无缝钢管进行减径轧制。
表3
  试验编号           减径轧制前金属管   轧辊组类型   内面变方率PF(％)
  外径(mm)   壁厚(mm)   壁厚/外径(％)
  1   300   15   5.0   T1   0.5
  2   300   15   5.0   T2   0.3
  3   300   15   5.0   T3   0.9
  4   300   43   14.3   T1   0.8
  5   300   43   14.3   T2   0.6
  6   300   43   14.3   T3   1.8
减径轧制时的无缝钢管的温度在定径机出口侧为850～1000℃。用与1.同样的方法对减径轧制后的管调查其内面变方率。
如表3所示，在所有的试验编号中内面变方率都不到3.0％。但是，在对壁厚43mm的无缝钢管进行减径轧制时，用中心角θ1不到50°的类型T3的定径机减径轧制后的管的内面变方率比用类型T1和T2的定径机减径轧制的管的内面变方率要高。换句话说，对壁厚/外径超过14％的管进行减径轧制时，只要轧辊的槽底部的中心角θ1为50°以上，即可更有效地抑制发生内面变方。再者，每个试验编号中都未发生棱状伤痕。
实施例2
用具有包括表4所示形状的轧辊的8个轧制机ST1～ST8的四辊式定径机对无缝钢管进行减径轧制，调查其是否发生内面变方和棱状伤痕。
表4
  轧辊组类型   轧制机NO   R1(mm)   R2(mm)   θ2(°)   DE(mm)   DB(mm)   DEi-DBi-1   压下率(％)   R1/DB
  本发明例   T8   ST1   11.34   100.00   36   12.51   11.34   正   4.5   1.00
  ST2   10.86   65.17   36   11.88   10.86   正   4.5   1.00
  ST3   10.37   62.24   36   11.34   10.37   正   4.5   1.00
  ST4   9.91   59.44   36   10.83   9.91   正   4.5   1.00
  ST5   9.46   56.76   36   10.35   9.46   正   4.5   1.00
  ST6   9.04   54.21   36   9.88   9.04   正   4.5   1.00
  ST7   9.00   10.14   36   9.11   9.00   正   4.5   1.00
  ST8   9.00   -   -   9.00   9.00   -   0.6   1.00
  T9   ST1   11.90   100000.00   54   12.50   11.90   正   2.4   1.00
  ST2   11.37   909.44   54   11.90   11.37   正   4.5   1.00
  ST3   10.86   868.54   54   11.36   10.86   正   4.5   1.00
  ST4   10.37   829.48   54   10.85   10.37   正   4.5   1.00
  ST5   9.90   792.18   54   10.37   9.90   正   4.5   1.00
  ST6   9.46   756.55   54   9.90   9.46   正   4.5   1.00
  ST7   9.03   722.48   54   9.45   9.03   正   4.5   1.00
  ST8   9.00   -   -   9.00   9.00   -   2.8   1.00
  T10   ST1   11.39   35.00   30   12.50   11.39   正   4.4   1.00
  ST2   10.88   32.64   30   11.88   10.88   正   4.5   1.00
  ST3   10.39   31.18   30   11.35   10.39   正   4.5   1.00
  ST4   9.93   29.78   30   10.84   9.93   正   4.5   1.00
  ST5   9.48   28.45   30   10.35   9.48   正   4.5   1.00
  ST6   9.06   27.18   30   9.89   9.06   正   4.5   1.00
  ST7   9.00   10.20   30   9.14   9.00   正   4.5   1.00
  ST8   9.00   -   -   9.00   9.00   -   0.8   1.00
  比较例   T11   ST1   11.81   14.80   36   12.06   11.81   负   4.5   1.00
  ST2   11.32   13.02   36   11.48   11.32   负   4.5   1.00
  ST3   10.82   12.44   36   10.96   10.82   负   4.5   1.00
  ST4   10.33   11.88   36   10.47   10.33   负   4.5   1.00
  ST5   9.86   11.34   36   10.00   9.86   负   4.5   1.00
  ST6   9.42   10.83   36   9.55   9.42   负   4.5   1.00
  ST7   9.00   10.20   36   9.11   9.00   负   4.5   1.00
  ST8   9.00   9.00   36   9.00   9.00   -   0.6   1.00
  T12   ST1   12.55   112.96   45   12.50   11.41   正   4.3   1.10
  ST2   11.99   107.91   45   11.89   10.90   正   4.5   1.10
  ST3   11.45   103.09   45   11.36   10.41   正   4.5   1.10
  ST4   10.94   98.48   45   10.85   9.95   正   4.5   1.10
  ST5   10.45   94.09   45   10.37   9.50   正   4.5   1.10
  ST6   9.99   89.89   45   9.90   9.08   正   4.5   1.10
  ST7   9.85   10.50   45   9.22   8.95   正   4.5   1.10
  ST8   9.00   -   -   9.00   9.00   -   1.0   1.00
  T13   ST1   13.73   -   -   12.54   11.60   正   3.4   1.18
  ST2   13.11   -   -   11.98   11.08   正   4.5   1.18
  ST3   12.53   -   -   11.44   10.58   正   4.5   1.18
  ST4   11.97   -   -   10.93   10.11   正   4.5   1.18
  ST5   11.43   -   -   10.44   9.66   正   4.5   1.18
  ST6   10.92   -   -   9.97   9.22   正   4.5   1.18
  ST7   10.65   -   -   9.73   9.00   正   2.4   1.18
  ST8   9.00   -   -   9.00   9.00   -   3.9   1.00
  T14   ST1   12.46   -   -   12.11   11.78   负   4.5   1.06
  ST2   11.90   -   -   11.56   11.25   负   4.5   1.06
  ST3   11.37   -   -   11.04   10.74   负   4.5   1.06
  ST4   10.85   -   -   10.55   10.26   负   4.5   1.06
  ST5   10.37   -   -   10.07   9.80   负   4.5   1.06
  ST6   9.90   -   -   9.62   9.36   负   4.5   1.06
  ST7   9.27   -   -   9.13   9.00   负   4.5   1.03
  ST8   9.00   -   -   9.00   9.00   -   0.7   1.00
表4中的各项目与表1相同。在类型T8～T11的定径机中，使用图15所示形状的轧辊50。
在类型T12的定径机中，使用图16所示形状的轧辊400。轧辊400的槽的形状与图3的轧辊300相同。在轧制机ST1～ST7的轧辊中，半径R1/距离DB大于1。在类型T13和T14的定径机中，使用图17所示形状的轧辊600。轧辊600的槽的形状与图1的轧辊200相同。
类型T8～T14的定径机的最末尾的轧制机ST8中使用的轧辊的槽做成以轧制轴线RA为中心的半径R1的圆弧。也就是说，轧辊形成的孔型做成为以轧制轴线RA为中心的正圆。
1.调查内面变方和棱状伤痕
分别用类型T8、T9、T11～T14的定径机，在冷加工下对具有25mm外径与2mm壁厚的一根ERW管(高频电阻焊接钢管)进行减径轧制。具体地说，为了消除ERW管的焊接部与母材的硬度差，对ERW管施行热处理。
减径轧制后，与实施例1同样地求出ERW管的内面变方率。如图18所示，测定采取的定径机中的与定径机的各轧制机的轧辊的槽底部接触的部分P1的壁厚TA和以轧制轴线RA为中心与壁厚TA的各个测定部位错开22.5°的部位的壁厚TB后，求出公式(2)所示的内面变方率PF(％)。与实施例1同样，在内面变方率为3.0％以上时，判断为发生了内面变方。通过与实施例1同样的方法判断是否发生棱状伤痕。
调查结果示于表5。
表5
  类型   内面变方率PF(％)   棱状伤痕
  T8   0.7   无
  T9   0.4   无
  T11   0.6   有
  T12   4.1   无
  T13   5.5   无
  T14   2.7   有
在用本发明例的类型T8和T9的定径机进行减径轧制后的ERW管中未发生内面变方率和棱状伤痕。另一方面，类型T11的定径机由于DEi-DBi-1为负，所以发生了棱状伤痕。类型T12和T13的定径机由于R1/DB大于1，所以发生了内面变方。类型T14的定径机由于DEi-DBi-1为负，所以发生了棱状伤痕。
2.调查使用不同壁厚的管的内面变方
由表6所示类型的定径机对具有表6所示的外径和壁厚的ERW管进行减径轧制。与1.同样地对ERW管事前施行热处理。求出减径轧制后的ERW管的内面变方率。
表6
  试验编号          减径轧制前金属管   轧辊组类型   内面变方率PF(％)
  外径(mm)   壁厚(mm)   壁厚/外径(％)
  7   25   1.5   6.0   T8   0.4
  8   25   1.5   6.0   T9   0.2
  9   25   1.5   6.0   T10   0.8
  10   25   4.0   16.0   T8   0.8
  11   25   4.0   16.0   T9   0.5
  12   25   4.0   16.0   T10   1.7
调查结果示于表6。在所有的试验编号中内面变方率都不到3.0％。但是，在对壁厚4mm的ERW管进行减径轧制时，用中心角θ2不到36°的类型T10的定径机进行减径轧制后的ERW管的内面变方率比由类型T8和T9的定径机进行减径轧制后的ERW管的内面变方率要高。换句话说，在对壁厚/外径超过16％的ERW管进行减径轧制时，只要轧辊的槽底部的中心角θ2为36°以上，即可更有效地抑制发生内面变方。再者，每个试验编号中都未发生棱状伤痕。
以上说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式只不过是用来实施本发明的示例。因此，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内可适当对上述实施方式进行变形来实施。

Claims (14)

1.一种减径轧制装置，具有沿轧制轴线排列的多个轧制机，使管沿上述轧制轴线通过上述多个轧制机来进行减径轧制，其特征在于，
上述各个轧制机分别包括绕着上述轧制轴线配置的n个(n≥3)轧辊；
上述n个轧棍被配置成绕着上述轧制轴线与前级轧制机所包含的n个轧棍错开180°/n；
上述多个轧制机中的除了最末尾的轧制机之外的轧制机所包含的n个上述轧棍的每个轧辊具有在横截面中形成为弓形的槽；
上述槽的底部在横截面中形成为以上述轧制轴线为中心的具有第1半径的圆弧；
位于上述槽的底部与上述槽边缘之间的轧辊凸缘部的表面与上述轧制轴线之间的距离大于上述第1半径；
上述槽边缘与上述轧制轴线之间的距离大于前级轧制机中所包含的轧辊的槽的第1半径。
2.根据权利要求1所述的减径轧制装置，其特征在于，
上述轧辊凸缘部在横截面上形成为弓形。
3.根据权利要求2所述的减径轧制装置，其特征在于，
在上述槽的横截面中，上述底部一端点上的切线与上述轧辊凸缘部的端点中的靠上述底部侧一端点上的切线重合。
4.根据权利要求3所述的减径轧制装置，其特征在于，
上述轧辊凸缘部在横截面中形成为具有大于上述第1半径的第2半径的圆弧。
5.根据权利要求1所述的减径轧制装置，其特征在于，
上述轧辊凸缘部在横截面中形成为直线。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的减径轧制装置，其特征在于，
n＝3，
上述底部的圆弧具有50°以上的中心角。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的减径轧制装置，其特征在于，
n＝4，
上述底部的圆弧具有36°以上的中心角。
8.一种轧辊，用于具有多个轧制机、使管沿上述轧制轴线通过上述多个轧制机来进行减径轧制的减径轧制装置，上述轧制机沿轧制轴线排列、且分别包括绕着上述轧制轴线配置的n个(n≥3)轧辊，其特征在于，
具有在横截面中形成为弓形的槽；
上述槽的底部在横截面上形成为以上述轧制轴线为中心的具有第1半径的圆弧；
位于上述槽底部与上述槽边缘之间的轧辊凸缘部的表面与上述轧制轴线之间的距离大于上述第1半径。
9.根据权利要求8所述的轧辊，其特征在于，
上述轧辊凸缘部在横截面中形成为弓形。
10.根据权利要求9所述的轧辊，其特征在于，
在上述槽的横截面中，上述底部一端点上的切线与上述轧辊凸缘部的端点中的靠上述底部侧一端点上的切线重合。
11.根据权利要求10所述的轧辊，其特征在于，
上述轧辊凸缘部在横截面上形成为具有大于上述第1半径的第2半径的圆弧。
12.根据权利要求8所述的轧辊，其特征在于，
上述轧辊凸缘部在横截面上形成为直线。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的轧辊，其特征在于，
n＝3，
上述底部的圆弧具有50°以上的中心角。
14.根据权利要求8～13中任一项所述的轧辊，其特征在于，
n＝4，
上述底部的圆弧具有36°以上的中心角。
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