无缝金属管的制造方法技术

一种无缝金属管的制造方法，其特征在于：　　　　该方法是使用具有下述部分的顶头，通过斜辊式穿孔辗轧机对外径为ＢＤ（ｍｍ）的实心圆形坯段实施穿孔辗轧的无缝金属管的制造方法，其中，所述顶头具有：　　　　前端辗轧部，是外径ｄ（ｍｍ）沿着轴向始终相等或者外径ｄ向着轴向后端逐渐增大的锥度的半角在２°以下的轴向长度为Ｌ２（ｍｍ）的圆柱状，其前端面形成为曲率半径为ｒ（ｍｍ）、轴向长度为Ｌ１（ｍｍ）的球面状；　　　　工作部，以与该前端辗轧部连接且外径向着轴向后端逐渐增大的方式形成曲率半径为Ｒ（ｍｍ）的圆弧旋转面，轴向长度为Ｌ３（ｍｍ）；以及　　　　均整部，以与该工作部连接且外径向着轴向后端的最大外径Ｄ（ｍｍ）增大的方式形成锥度为２θ（°）的圆锥状，轴向长度为Ｌ４（ｍｍ），其中，　　　　所述顶头的外径ｄ、曲率半径Ｒ、轴向长度Ｌ１、Ｌ２以及Ｌ３与实心圆形坯段外径ＢＤ的关系满足下述公式（１）至（３）中的任何一个，　　　　０．１２≤ｄ／ＢＤ≤０．３５　　…（１）　　　　０．０２０≤（ｄ／２ＢＤ）／（Ｒ／Ｌ３）≤０．０４６　　…（２）　　　　０．５ｄ≤Ｌ１＋Ｌ２≤３ｄ　　…（３）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更详细地涉及由斜辊式的穿孔辗轧机进行无缝金属管的穿孔辗轧的方法。
技术介绍
作为，普遍采用曼内斯曼(Mannesman)制管法，其中，以加热到预定温度的实心圆形坯段(下面称为“坯段”)作为原材料，将其送入具有一对主辊和顶头的斜辊式穿孔辗轧机(下面称为“穿轧机”)，在其轴心部钻出孔而得到中空管坯。然后，将得到的中空管坯，原封不动或者根据需要通过与上述穿轧机同样结构的伸长轧延机或者壳式定径机来扩径、缩径而被定径之后，由芯棒轧延机、芯轴轧延机等后续的延伸辗轧机进行延伸辗轧。然后，经过由牵伸缩径机、均整机、定径机等精加工辗轧机进行磨管、形状修正以及定径等精整工序而制造出成品管。图1是表示在曼内斯曼制管法中所使用的穿轧机的结构例的立体图。穿轧机是这样构成的其具有一对筒状主辊1、1，夹着作为被穿孔材料的坯段4的送入线的通过线X-X而相互在反方向倾斜相对配置；还包括一对盘状辊2、2，与该主辊1、1的位相相差90°，夹着上述通过线X-X而相对配置；同时，在通过线X-X上由芯轴5支持顶头3。通常，顶头3的前端被设置为位于作为主辊1、1间最短距离的圆凿部(gouge)6的辗轧上游一侧，从圆凿部6向前突出的距离(例如后述图4所示的PL)称为顶头导程。在上述结构的穿轧机中，主辊1、1相对于通过线X-X呈倾角β在同一方向上旋转。因此，沿着通过线并向着空心箭头方向而被送进的坯段4被咬入主辊1、1之间后呈螺旋状向前移动，通过顶头3在其轴心部穿孔而成为中空管坯。此时，盘状辊2、2在辗轧的过程中起着坯段4的引导部件的作用，同时，还起到抑制被顶头3穿孔的中空管坯在与主辊1、1相对呈90°的位相上膨胀而整理外径形状的作用。此外，该盘状辊2、2沿着与坯段4的送进方向相同的方向转动驱动，使得减轻与被穿孔的中空管坯的滑动，而不会发生烧结。而且，在穿轧机中，主辊1、1的形状是圆锥形的，以相对于通过线X-X在进入侧靠近、在送出侧远离的方式配置其辊轴心，形成与上述倾角β不同的交叉角γ，被称为交叉型的穿轧机(参照后述的图11(b))。近年来，即使对于高合金钢或者不锈钢等难加工性的材料，也使用曼内斯曼制管法进行金属管的辗轧加工。因此，对于上述顶头3，除了使用寿命长的性能以外，还强烈要求在中空管坯的内表面不会产生瑕疵的性能。为了抑制在中空管坯的内表面产生的瑕疵，例如在日本专利特开昭57-168711号公报中所揭示的那样，抑制(a)曼内斯曼破坏的发生以及抑制(b)在圆周方向上的剪切变形的发生是必不可少的。该(a)和(b)的现象是穿轧机的特有现象，只要没有抑制它们，就不能以高能量效率对高合金钢或者不锈钢等难加工性材料实施曼内斯曼制管。此外，也难以延长所用顶头的寿命。在上述日本专利特开昭57-168711号公报中，揭示了通过调节主辊的倾角β以及交叉角γ来抑制上述(a)和(b)的方法，但不用说顶头的长寿命化，就是使顶头本身具有抑制上述(a)和(b)的功能也完全没有考虑。此外，在日本专利特开平10-137818号公报中，提出了在高合金钢或者不锈钢等难加工性材料的穿孔辗轧中所使用的、实现延长寿命的顶头的形状。图2表示的就是在日本专利特开平10-137818号公报中所提出的顶头形状。如图2所示，所揭示的顶头的整体形状呈单纯炮弹形，是所谓的被称为两区段型的顶头(下面只称为“两区段型顶头”)，规定为在图中所示各部分的尺寸r、R和D之间的关系满足以下(5)至(7)式中所示条件的形状。因此，对于顶头本身则完全没有考虑具有抑制上述(a)和(b)的功能。R≥-160r+12D …(5)R≥18r+3.6D…(6)-20r+22D≥R≥90r-15D …(7)图3表示的是作为长寿命的顶头而提出的另一种顶头形状的图。该顶头是在德国文献(Neumann著的《钢管制造》(Stahlrohmerstellung)；德语文献，1970年版)中所揭示的，是在曲率半径为r且轴向长度为L1的前端部与作为曲率半径为R的圆弧旋转面的轴向长度为L3的工作部之间，形成有外径为d、轴向长度为L2的圆柱状平行部，由该平行部和上述前端部形成前端辗轧部的结构。如图3所示形状的顶头，在前端辗轧部的工作部附近形成有不与被穿孔材料相接触的间隙，因为是通过该间隙来释放蓄积在顶头内部的热量的结构，所以使得顶头的前端部难以熔接受损，从而延长了顶头的寿命。这里，本专利技术人对上述图2所示的两区段型顶头和图3所示形状的顶头进行了使用比较试验。其结果，图3所示形状的顶头能够在一定程度上延长寿命，在内表面上难以产生瑕疵，但容易发生啮合不良，存在生产率降低的问题。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种，能够在使用上述图3所示形状的顶头时，防止发生啮合不良，从而即使在顶头导程比较小的情况下，换句话说，在顶头前端倾角率较大的情况下，也能够得到内表面瑕疵比较少的制品。与此同时，其目的还在于提供一种，能够在即使顶头前端的倾角率较小的情况下，也不会发生顶头熔接损坏，扩大了顶头的啮合界限。图4是说明进行中空管坯的穿孔辗轧时的顶头导程以及顶头前端倾角率的图。如图4所示，在本专利技术的说明中，顶头导程PL指的是从圆锥形的主辊8的圆凿部6的位置到顶头3前端的距离。此外，顶头前端倾角率PDR(％)是当坯段4的外径为BD、位于顶头3的前端位置的主辊8、8之间的最短距离为ROP的情况下，由下述公式(8)所定义的值。其中，图4中的RO是位于圆凿部6的主辊8、8之间的最短距离。PDR＝{(BD-ROP)/BD}×100(％)…(8)从而，在图4中，当将顶头设定成顶头导程PL比较小时，由于与此同时由公式(8)所定义的值变大，所以，如上所述，将顶头导程设定成较小的情况换句话可以说成将顶头前端的倾角率设定成较大的情况。本专利技术的主旨是为了实现上述目的而开发的下述(1)和(2)的。(1)是一种，其特征在于该方法是使用具有下述部分的顶头，通过斜辊式穿孔辗轧机对外径为BD(mm)的实心圆形坯段实施穿孔辗轧的，其中，所述顶头具有前端辗轧部，是外径d(mm)沿着轴向始终相等或者外径d向着轴向后端逐渐增大的锥度的半角在2°以下的轴向长度为L2(mm)的圆柱状，其前端面形成为曲率半径为r(mm)、轴向长度为L1(mm)的球面状；工作部，以与该前端辗轧部连接且外径向着轴向后端逐渐增大的方式形成曲率半径为R(mm)的圆弧旋转面，轴向长度为L3(mm)；以及均整部，以与该工作部连接且外径向着轴向后端的最大外径D(mm)增大的方式形成锥度为2θ(°)的圆锥状，轴向长度为L4(mm)，其中，所述顶头的外径d、曲率半径R、轴向长度L1、L2以及L3与实心圆形坯段外径BD的关系满足下述公式(1)至(3)中的任何一个，0.12≤d/BD≤0.35…(1)0.020≤(d/2BD)/(R/L3)≤0.046…(2)0.5d≤L1+L2≤3d …(3)(以下称为第一专利技术方法)。(2)是一种，其特征在于该方法是使用具有下述部分的顶头，通过斜辊式穿孔辗轧机对外径为BD(mm)的实心圆形坯段实施穿孔辗轧的，其中，所述顶头具有前端辗轧部，是外径d(mm)沿着轴向始终相等或者外径d向着轴向后端逐渐增大的锥度的半角在2°以下的轴向长度为L2(mm)的圆柱状，其前端面形成为曲率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：中池纮嗣，下田一宗，山川富夫，安乐敏朗，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：