[发明专利]扎管机设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产无缝管的设备，特别是用于生产较大直径无缝管的设备。本发明还涉及一种用于实现所述生产的方法。表述“较大直径”这里及下文中应理解为直径在457.2mm和711.2mm之间（即18”和28”之间）。

背景技术

较小厚度较大直径管的生产目前是借助金属片材的变形来执行，从而获得纵向焊接管。这种管生产技术虽然被广泛使用，但是却不无缺点。首先，只可以获得相对较小的壁厚的管；从金属片材中获得了管，该金属片材可能具有的最大厚度大约为30到35mm。焊接管相比于无缝管的另一个缺点是前者（特别是在沿着焊缝的地方）具有更小的机械强度和耐腐蚀性。

作为焊接管的替代，也可以生产无缝管。一种称为“周期式轧管机”的辊轧机以已知的方式被用来生产较大直径的无缝管。这种辊轧机使用沿其圆周具有可变槽深的带槽的轧辊。所述轧辊的中心区段因此是凸轮形状，即不是圆形的。在这种辊轧机中进行管的加工需要坯料沿着轧制轴线向后和向前连续位移。

虽然周期式轧管机是目前用于工业生产较大直径无缝管的唯一机器，但是它也有很多缺点。

首先，它是一种相当慢的机器；例如，这种机器典型的生产输出是大约是每小时12到15根管，相比而言普通的连续辊轧机生产60根甚至更多的管。

此外，在所述周期式轧管机中使用的经穿轧的坯料不能通过普通的连续浇铸坯段来获得。事实上，因为其特定的特性，周期式轧管机会导致经穿轧的坯料相当大的伸长。而经穿轧的坯料的伸长必须不可避免地通过很大的直径减小来得以补偿。鉴于这些技术上的约束，生产较大直径的管也必然需要较大直径的经穿轧的起始坯料，因此不可能从普通的连续浇铸坯段获得。事实上，现今标准坯段的最大直径不超过500到550mm，因此这是不够的。较大直径坯段可以从设计具有特定尺寸的连续浇铸设备中获得。但是，市场对较大直径坯段的正常需求量与这种设备的建造所需的巨大投资并不对应。

因此，在周期式轧管机中使用的经穿轧的坯料必须具有高达大约950mm的直径，因此必须从具有足够大直径的钢锭中获得。本领域技术人员已知，因为技术和生产相关的原因，钢锭比坯段的成本高达至30%。此外，钢锭的质量比连续浇铸坯段的质量差。事实上，钢锭并不具有非常均衡的特性，而且与这种生产方法相关的浪费（即浇道或冒口）对制造成本是非常不利的。

与在周期式轧管机中轧制的管的尾端相关的浪费也是很可观的。这种轧制工艺事实上产生了典型的“钟状物（bell）”，即管的末端部分不能被轧制而必须不可避免地被切掉和丢弃。因此，考虑到起始材料和工艺类型，所述的周期式轧管机方法总体来说具有相对低的产出。

此外，使用周期式轧管机相关的主要的问题是成品管的质量较差。如上描述的这种类型的工程工艺和引入的经穿轧的坯料的几何形式使得成品管的壁有点不规则。借助周期式轧管机获得的管的这种特性传统上并不被认为是个问题。但是，现今，随着连续辊轧机能达到的质量标准越来越高，这种特性也逐渐地被认为是一种缺陷，特别是考虑到产品的高成本而言。

在过去还使用了另外一种用于生产较大直径无缝管的技术。这种技术基于一种被称为“扩管机”的机器。扩管机主要是允许管状坯料的变形以获得具有较大直径、较小壁厚以及与管状坯料的长度基本上相同的成品管。通过扩管机获得的直径上的增加（或扩展）的百分比典型的被认为是具有高达60%的值。但是，由扩管机能够获得的最大扩展取决于引入的管状坯料的壁厚。

典型地，在用扩管机进行加工的期间，引入坯料和输出产品的公制重量基本上保持不变。为此，为了获得较大的输出厚度，引入厚度在起始时足够大是必要的，但引入厚度足够大又很难在实际中达到。此外，即使能够达到坯料在进入扩管机时的这样的厚度，在输出的坯料的内部出现的螺旋形刻痕将非常明显，因此是不可接受的。

事实上，在扩管机中，支撑管内的塞子的杆是在压缩状态下工作的。已知这种应力条件限制了最大负载，为了防止所述杆由于压缩应力导致的屈曲而受影响且为了保证机器的正确装配和工艺的精确控制，这种限制是相当低的。为此，对塞子上的高压缩负载起主要作用的较大的壁厚需要较低的扩展百分比值。

另外，具有较大壁厚的管的直径的高度扩展导致了管在离开扩管机时管内部的增大的不均匀性。以螺旋状刻痕形式的这种不均匀性仅仅能够在在接下来的机加工操作中很困难地进行消除。