[发明专利]多辊式芯棒式无缝管轧机及无缝管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及多辊式芯棒式无缝管轧机及采用该多辊式芯棒式无缝管轧机进行的无缝管的制造方法。详细地讲，本发明涉及能够有效地防止多辊式芯棒式无缝管轧机中的欠充满和过充满的多辊式芯棒式无缝管轧机及采用该多辊式芯棒式无缝管轧机进行的无缝管的制造方法。

背景技术

只要没有特别记载，本说明书中的术语的定义就为如下所述那样。

“多辊式芯棒式无缝管轧机”：包括多台轧机的芯棒式无缝管轧机，这些轧机分别配置有辊数为3或4的孔型辊作为辊孔型。

“辊直径比”：在将配置于轧机的孔型辊的槽底的辊直径(槽底辊直径)设为Dr，由该孔型辊延伸轧制后的管材的截面直径设为Dp时，以Dr/Dp所表示的值。管材的截面直径是将与辊槽底相对应的部位与管的轴心之间的距离作为半径的管的截面直径。

“欠充满”：在轧制管材时，管材的外周长过短，管材的内表面贴在芯棒上的现象。

“过充满”：在轧制管材时，管材的外周长过长，管材的内表面自孔型辊的凸缘部产生耳子的现象。

在利用芯棒式无缝管轧机制造无缝管的过程中，首先，利用穿轧机将加热后的实心钢坯穿孔而制成空心的管坯。接着，在将芯棒贯穿该空心管坯之后，通常利用由5台～8台轧机构成的芯棒式无缝管轧机延伸轧制该管坯。利用上述延伸轧制，将管的壁厚调整为规定的壁厚，并且施加通过减少管坯的外径来减少周长的周直径加工。在延伸轧制结束之后拔出芯棒。之后，利用张力减径机(stretch reducer)将延伸轧制后的管成形轧制至规定的外径，而制成作为产品的无缝管。

以往以来，作为芯棒式无缝管轧机，大多采用具有多台轧机的两辊式芯棒式无缝管轧机，这些轧机配置有相对的一对孔型辊作为辊孔型。在该两辊式芯棒式无缝管轧机中，上述成对的孔型辊在相邻的轧机之间将压下方向错开90度地配置。

并且，在芯棒式无缝管轧机中，一部分也使用在各轧机中作为辊孔型配置有压下方向所成的角度为120°的3个孔型辊的3辊式芯棒式无缝管轧机、以及在各轧机中作为辊孔型配置有压下方向所成的角度为90°的4个孔型辊的4辊式芯棒式无缝管轧机。

在利用上述芯棒式无缝管轧机制造无缝管的过程中，在由芯棒式无缝管轧机进行的轧制的轧制条件不适当的情况下，产生由过充满引起的耳子缺陷、由欠充满引起的穿孔缺陷。为了防止这些耳子缺陷、穿孔缺陷，以往以来提出了各种技术方案。

例如，在专利文献1中提出有以下的技术方案，即，能够在提高管的延伸率(即提高无缝管的制造效率)的同时抑制由欠充满导致的穿孔缺陷的产生的芯棒式无缝管轧机及采用该芯棒式无缝管轧机进行的无缝管的制造方法。采用该提出的技术方案的方法，在两辊式芯棒式无缝管轧机中采用第1轧机与第2轧机的辊直径比(槽底辊直径/延伸轧制后的管的截面直径)被设定为4.6以上的芯棒式无缝管轧机，在3辊式芯棒式无缝管轧机中采用该辊直径比被设定为2.8以上的芯棒式无缝管轧机，由此，不会引起轧制不良，能够提高无缝管的制造效率。

在专利文献2中提出有以下的技术方案，即，一种能够防止产生穿孔缺陷的无缝钢管的轧制方法，该穿孔缺陷在利用芯棒式无缝管轧机轧制薄壁管的过程中成为问题。采用该方法，通过将至少1台轧机(优选为#2轧机，更优选为全部轧机)的轧辊槽底的辊直径DF与该轧辊槽底的曲率半径RI之比(以下也简称作“RI与DF之比”)设为0.275以上，能够防止产生穿孔缺陷地制造薄壁管。

另外，在专利文献3中提出有以下的技术方案，即，一种能够有效地防止过充满和欠充满这两种缺陷的芯棒式无缝管轧机轧制方法。该方法是对于普通钢、合金钢等各种钢种、壁厚的管材将管坯的外径以及第1轧机和第2轧机的孔型周长/终轧周长限定在规定范围内的方法。采用该方法，即使利用一种孔型轧辊的组合，也能够有效地防止由过充满导致的耳子缺陷的产生、由欠充满引起的脱管不良、由该脱管不良导致的缺陷的产生。

在这些专利文献1～专利文献3所述的无缝管的制造方法中，通过调整辊直径比、该辊的曲率半径RI与槽底辊直径DF之比(即RI与DF之比)或者孔型周长/终轧周长，防止由欠充满、过充满导致的缺陷、缺点的产生。

但是，在多辊式芯棒式无缝管轧机(3辊、4辊的芯棒式无缝管轧机)中，由于辊孔型形状受到几何学的限制，因此，在调整上述的辊直径比、RI与DF之比或者孔型周长/终轧周长的过程中，有时防止欠充满、过充满会受到限制。

此外，在设计辊直径比的过程中，为了防止由欠充满、过充满导致的缺陷、缺点的产生，需要在恒定的范围内管理辊直径比。但是，欲以适当的辊直径比进行管理时，有时会被辊外壳的结构制约。