本发明专利技术的目的在于，利用多用途轧辊通过将圆管轧辊成形为方管，低成本地制造具有高精度的形状和尺寸及良好的内部质量的方管，在辊压成形时在原管中即将成为方管拐角部和肩部的预定部位不施加过大载荷。本发明专利技术将成形轧辊表面沿转动轴线方向的曲率构造成使得邻近方管拐角部预定部位的原管部位（肩部预定部位）先于其它原管部位（其它侧部预定部位）变直，在成形轧辊架最远的上游侧和最远的下游侧布置四向轧辊结构的轧辊架，并在上游和下游轧辊架之间布置上下和左右两向轧辊结构的轧辊架，因为采用结构为限制邻近方管拐角部的肩部的原管部位的曲率小于限制即将成为方管断面侧部中央的原管部位的曲率的成形轧辊，所以使轧辊的多用化效果和设备成本达到最优平衡，并可以利用多用途轧辊以低成本制造优质方管。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将圆管再成形为方管的成形轧辊及其成形方法和装 置，特别涉及以低成本制造形状和尺寸特性好的高质量方管并实现成形轧 辊多用化的方管成形用轧辊，以及方管的轧辊成形方法和成形装置。
技术介绍
人们提出了许多方案，即以使用成形轧辊将圆形断面的圆管再成形为 方形或矩形断面的方管的成形方法和装置作为制造方管的主要手段。例如，在对体现最普遍的成形方法构想的结构(参见图6中成形轧辊 的布置)的说明中，使用多个由一对上下成形轧辊和一对左右成形轧辊构 成的所谓的四向轧辊成形架，该对上下成形轧辊和该对左右成形轧辊的转 动轴线布置在原管同一断面内，通过靠在与最终产品(制品)侧部对应的 原管部位上从四个方向压轧辊而使原管变直，从而使得圆形断面形状塑性 变形成方形或矩形断面形状。此外，任何单级四向轧辊成形架的成形量是有限的，因此，为了减少 待控制的成形轧辊的数量和装置成本， 一般沿原管的轴线方向布置3-4 级上述成形架，从而逐步地使原管的断面形状发生变形。另一方面，在下述专利文献l中>^开了作为方管再成形手段的另一种 轧辊成形装置和成形方法。在该成形手段(见图7)中，上下成形轧辊对内。因此，对各轧辊位置的调整不存在相互干扰，而且，即使成形轧辊在 转动轴线方向具有单一曲率，对于不同的产品尺寸，也可以通过利用这种 位置调整，并易于适应自动化工艺和数控(NC)工艺。此外，为简化成形装置，还有人提出一种装置，该装置通过仅在两个方向上使用多个具有V形凹部成形表面的成形轧辊取代四向轧辊架而使圆 形断面形状发生塑性变形(见图8);但是，该装置容易造成由于轧M 面速度差过大而使产品表面损坏的问题，以及与产品形状对称性有关的问 题；因此，该装置只限于其中成形轧辊的尺寸足大于原管外径的小型产品， 而不是通用的方法。此外，与四向轧辊架类似，对于不同的产品尺寸，轧 辊不具有共用性。引用文献l:日本公开专利2000-301233引用文献2:日本公开专利5-212440引用文献3:日本公开专利6-262253通过对现有轧辊成形结构的不懈研究，本专利技术人认识到，采用在转动 轴线方向上具有固定半径(R)的单弧形状不仅会造成有关尺寸精度的问 题，例如，对于成形得到的方管，拐角部曲率不规则和侧部平直度较差， 而且由于拐角部(见图4A的"a"和图4B的"A"部分)和邻近拐角部 的侧部(下面称为"肩部"；见图4A的"b"和图4B的"B"部分)过 度变形而造成方管产品的刚性不足；并认识到，这些问题很容易造成这些 部位的损毁等。此外，专利文献l中所公开的成形手段的开发目的在于将轧辊可靠地应用于多种场合，但是本专利技术人认识到，由于各轧辊中轧辊口径(力yA一)的曲率为单一曲率或直线形，因此并未从本质上消除上述问题。此外，当使用其中每一个都具有单一 口径曲率的轧辊而使具有不同断面曲率的原管成形时，例如当将轧辊口径的曲率半径设定成能够用于使具有较大断面曲率半径的原管成形时，则该轧辊口径的曲率半径对于具有较小断面曲率半径的原管而言过大。因此，在将上述轧辊口径用于具有较小断面曲率半径的原管时，由于这些曲率的差异造成单级成形量过大，产品侧部很容易发生压痕，从而严重影响产品的平直度。为减轻或消除这一问题，必须将所有产品的尺寸范围划分成多级，并制备对应于各原管尺寸范围的各轧辊口径。换句话说，当产品尺寸范围很 大时，必须相应地制备较大量的轧辊和成形级。这会造成设备成本上升， 并使得轧辊多用化的效果受限。另 一方面，尽管通过建立多级上下成形轧辊对和左右成形轧辊对而成 形的手段是通用的，但从降低设备成本方面考虑，强烈需求能最大程度地减少这些成形级数量。此外，对于设备的设计，必须考虑使设4H"更于保养 和维护管理。
技术实现思路
;^专利技术的目的是提供方管成形用轧辊和用于方管的轧辊成形装置和成 形方法，该装置和方法克服了本专利技术人所认识到的上述问题，并且将原管 轧辊成形为方管而不会对原管中如拐角部和肩部的预定部位施加过量载 荷，并通过多用途轧辊以较低的成本制造具有高精度尺寸和形状且内部质 量优良的方管。为实现上述目的，根据本专利技术的用于方管的成形轧辊是在这种装置中 使用的成形轧辊，即，该装置通过转动轴线布置在原管断面所在的平面内为具有方形或矩形断面的方管，其特征在于，将成形轧辊表面在转动轴线 方向上的曲率构造成使得邻近方管拐角部预定部位的原管部位(肩部预定 部位)先于其它原管部位(其它侧部预定部位)变直。采用这一结构使得易于在成形过程的初级施加足够大的力矩以弯曲即 将成为(方管)肩部的原管部位，从而可使该原管部位几乎完全变直。因 此，由于方管成形时的周向挤压和对肩部的局部压延显著减小，有望使所 得方管拐角部曲率再现并改善侧部的平直度，减小最终产品的残余应力和 加工硬化，并减少诸如压痕和划痕之类损坏的发生。为不同地描述作为本专利技术本质的轧辊口径的结构，根据本专利技术的用于 方管的成形轧辊的特征在于，对于成形轧辊表面沿转动轴线方向的曲率而 言，限制即将成为方管断面肩部的原管部位的曲率小于限制即将成为方管断面侧部中央的原管部位的曲率。当然，所述结构所得的作用效果与前述 现有结构的成形轧辊完全相同。此外，对于本专利技术，如果所述成形轧辊表面沿转动轴线方向的曲率从 限制即将成为侧部中央的原管部位的位置向两外侧连续或梯级地变小，则 是可接受的。关于成形轧辊的周面形状，不必将曲率仅分成两级，而是可 选梯级地或连续地改变曲率，从而即使在使用多用途轧辊以成形不同的产 品尺寸时，也总是可以使即将成为肩部的原管部位先于其它部位变直。本专利技术的上述方管成形方法和成形装置的特征在于，使用(1) 成形轧辊，该成形轧辊的成形表面沿转动轴线方向的曲率构造成 使即将成为邻近方管拐角部的肩部的原管部位先于即将成为方管侧部其它 部位的原管部位变直；(2) 具有这种结构的成形轧辊，即，在该结构中，对于成形轧辊表面沿转动轴线方向的曲率而言，限制即将成为邻近方管拐角部的肩部的原管 部位的曲率小于限制即将成为方管断面侧部中央的原管部位的曲率；(3) 具有这种结构的成形轧辊，即，在该结构中，成形轧辊表面沿转 动轴线方向的曲率从限制即将成为方管断面侧部中央的原管部位的位置向 两外侧连续或梯级地变小.借助本专利技术的成形方法和成形装置，可从成形初级开始借助于轧M 即将成为肩部的原管部位施以足够的弯矩使之变直。因此，根据本专利技术的 成形方法，其结果可减轻拐角部和肩部刚性不足的问题，改善所得方管拐 角部曲率的再现性(再造性)和侧部的平直度，并减少最终产品中的压痕 和划痕，而不会像现有方法一样在方管成形时发生显著的周向挤压和对肩 部的局部压延，此外，根据本专利技术的方管成形方法的特征在于，该成形方法包括通过 将本专利技术的成形轧辊构造成所谓的四向轧辊来使原管成形的过程，具体来 讲，是通过使用具有上面(1) - (3)所述结构的成形轧辊来进行方管成 形的过程，其中，所述成形轧辊布置成使得各上下成形轧辊对和左右成形 轧辊对中各轧辊的转动轴线位于单个原管断面所在的平面内；并且，该成形方法包括通过将本专利技术的成形轧辊构造成所谓的交替两向轧辊对来使原管成形的过程，具体来讲，是通过使用具有上面(1) - (3)所述结构的 成形轧辊来使原管成形的过程，其中，所述成形轧辊布置成本文档来自技高网...
【技术保护点】
在一装置中使用的成形轧辊，该装置用于通过转动轴线布置在原管断面所在的平面内的上下成形轧辊对和左右成形轧辊对将具有圆形断面的圆原管逐步成形为具有方形或矩形断面的方管，并且所述成形轧辊表面沿转动轴线方向的曲率构造成使得邻近方管拐角部预定部位的原管部位先于其它原管部位变直。
【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：王飞舟，中野智康，木内学，
申请(专利权)人：株式会社中田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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