[发明专利]无缝金属管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无缝金属管的制造方法，特别是，涉及一种能够对难加工性材料的钢坯以高加工度进行穿孔轧制从而制造薄壁的坯管(空心构件(hollow piece))的无缝金属管的制造方法。

背景技术

作为无缝钢管的制造方法，最一般采用的方法有曼内斯曼-顶头管轧(Mannesman plug mill)法和曼内斯曼-芯棒式无缝管轧(Mannesman mandrel mill)法。在这些方法中，使用穿孔轧机对利用加热炉加热到了预定的温度的实心钢坯进行穿孔而做成中空棒状的空心构件，利用顶头管轧机、芯棒管轧机等拉伸轧机，主要通过削减壁厚而将该空心构件做成空心壳。接着，利用定径机或拉伸缩径轧机等减径机，主要通过削减外径而做成预定的尺寸的热加工无缝钢管。本发明涉及一种在上述的工序中的最初的穿孔轧制工序中特别是对难加工性材料的钢坯以高加工度实施穿孔轧制而制造薄壁的空心构件的无缝金属管的制造方法。

首先，作为以往技术，说明本发明人等在专利文献1至专利文献4中提出的技术方案。

专利文献1的技术方案(以下称作“第1现有技术方案”。)为以下这样的方法：将隔着钢坯和空心构件所通过的轧制线在左右或上下相对设置的两端支承的锥形主辊的倾斜角β和该主辊的交叉角γ保持在下述算式(1)′～(3)′的范围内，一边利用位于所述主辊相互之间且隔着轧制线在上下或左右相对设置的盘形辊面按压钢坯和空心构件一边进行穿孔轧制。即：

3°≤β≤25°…(1)′，

3°≤γ≤25°…(2)′，

15°≤β+γ≤45°…(3)′。

上述的倾斜角β是指辊的轴心线与轧制线的水平面或垂直面所成的角度，交叉角γ是指辊的轴心线与轧制线的垂直面或水平面所成的角度。

第1现有技术方案根本性地否定了曼内斯曼穿孔法的穿孔原理，以往的曼内斯曼穿孔法是利用所谓的回转锻造效应(曼内斯曼效应)形成容易开孔的状态从而对实心钢坯进行穿孔的穿孔轧制法，相对于此，第1现有技术方案的技术思想在于：

(i)极力抑制回转锻造效应(曼内斯曼效应)的产生，

(ii)还尽可能地抑制在穿孔过程中产生的圆周方向剪切变形γ_rθ和表面扭曲剪切变形γ_βl，实现与倾斜轧制和挤出制管法同等或以其为基准的金属变形。

而且，用于实现该技术思想的穿孔轧机为能够形成高交叉角、高倾斜角穿孔的构造，主辊形状形成为锥形，另外，代替导块而采用了盘形辊。

专利文献2的技术方案(以下称作“第2现有技术方案”。)为以下这样的无缝钢管的制造方法的技术方案：将隔着钢坯和空心构件所通过的轧制线在左右或上下相对设置的两端支承的锥形主辊的倾斜角β和该主辊的交叉角γ保持在下述的算式(1)～(3)的范围内，且使实心钢坯的直径d₀、穿孔轧制后的空心构件的外径d和壁厚t满足下述算式(4)，将穿孔比设为4.0以上，将扩管比设为1.15以上或将“壁厚/外径”比设为6.5以下。即：

8°≤β≤20°…(1)，

5°≤γ≤35°…(2)，

15°≤β+γ≤50°…(3)，

1.5≤-ψ_r/ψ_θ≤4.5…(4)，

其中，ψ_r＝ln(2t/d₀)，

ψ_θ＝ln{2(d-t)/d₀}。

上述第2现有技术方案的方法与第1现有技术方案相同，通过将辊的倾斜角β和交叉角γ保持在适当的范围内，从而尽可能地抑制在穿孔轧制工序、特别是高加工度的薄壁穿孔轧制工序中明显产生的回转锻造效应和附加剪切变形。而且，该方法的特征在于，防止在不锈钢、高合金钢的制管中产生的内表面缺陷、夹层(在壁厚中央部产生的分层)，另外，通过使圆周方向应变ψ_θ和壁厚方向应变ψ_r的分配适当化，并满足所述算式(4)的关系，从而减少管壁的扩口、剥落或尾部阻塞等操作上的故障。在此，附带说明，在第2现有技术方案中，算式(4)意味着：为了进行高加工度薄壁穿孔，不选择高穿孔比穿孔法而采用高扩管比穿孔法。

根据权利要求书中的记载而言，第1现有技术方案并不一定仅限定于扩管穿孔法，但在第2现有技术方案中，则明确地限定于高扩管比穿孔。