專(zhuān)利名稱(chēng)：：無(wú)縫鋼管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種無(wú)縫鋼管的制造方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種經(jīng)過(guò)使用穿孔機(jī)(傾斜軋制機(jī))對(duì)鋼坯進(jìn)行穿孔軋制來(lái)制造中空管坯的工序來(lái)制造無(wú)縫鋼管的方法。
背景技術(shù)：
：通常，通過(guò)曼內(nèi)斯曼頂頭管軋機(jī)(plugmill)方法或者曼內(nèi)斯曼芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)(mandrelmill)方法來(lái)制造無(wú)縫鋼管。通過(guò)上述方法制造無(wú)縫鋼管時(shí)，首先，將圓棒狀的實(shí)心鋼坯(在本說(shuō)明書(shū)中，筒稱(chēng)為"鋼坯，，)插入到加熱爐中，加熱到規(guī)定溫度。接著，從加熱爐抽出鋼坯，使用穿孔機(jī)對(duì)該鋼坯進(jìn)行穿孔軋制將其制成中空管坯。然后，主要以減小該中空管坯的壁厚為目的，使用頂頭管軋機(jī)或者芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)等對(duì)該中空管坯進(jìn)行延伸軋制。然后，使用定徑機(jī)或者拉伸縮徑軋機(jī)等鋼管減徑軋機(jī)對(duì)該中空管坯進(jìn)行定徑軋制，主要縮小外徑，從而制造出具有目標(biāo)尺寸的無(wú)縫鋼管。本發(fā)明人根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)l公開(kāi)了下述發(fā)明在使用穿孔機(jī)對(duì)鋼坯進(jìn)行穿孔軋制時(shí)，通過(guò)使傾斜輥的形狀和槽形圓盤(pán)輥的形狀適當(dāng)化，在擴(kuò)管比Exp(中空管坯外徑/鋼坯外徑)大于或等于1.15的條件下，既抑制后部外徑的增加又不產(chǎn)生軋廢(missroll)(在軋制中，材料停止前進(jìn)的狀態(tài))地以高效率進(jìn)行穿孔軋制。另外，本發(fā)明人根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了下述發(fā)明對(duì)應(yīng)穿孔機(jī)的傾斜輥入口處的直徑與傾斜輥的圓鑿(gouge)部的直徑之比，使由預(yù)先設(shè)定的輥傾斜角和穿孔比以及穿孔效率所規(guī)定的到達(dá)頂頭頂端的穩(wěn)定區(qū)域(如參照?qǐng)Dl曲線圖所說(shuō)明的，在穿孔軋制開(kāi)始后，鋼坯前進(jìn)速度變成大約恒定的LE2以后的區(qū)域)中的鋼坯轉(zhuǎn)速與鋼坯外徑壓下率之比適當(dāng)化，從而一邊抑制旋轉(zhuǎn)鍛造效果且防止產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷一邊進(jìn)行穿孔軋制。專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特i午第3()21664號(hào)7>才艮專(zhuān)利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)第2004/103593號(hào)即使對(duì)例如具有中心偏析、疏+>的連鑄坯、由熱變形能力差的不銹鋼坯等形成的鋼坯，也可以進(jìn)行使用穿孔機(jī)的實(shí)際的穿孔軋制。在該情況下，基于專(zhuān)利文獻(xiàn)l所公開(kāi)的發(fā)明，適當(dāng)決定軋輥條件，則可以控制后部外徑的增加。但是，即使基于該發(fā)明，也不能完全避免在制造的中空管坯前部產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷或厚度不均(管沿圓周方向的壁厚變動(dòng))。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的發(fā)明中，通過(guò)使用與被軋制材料的接觸面形成半圓槽形截面形狀的圓盤(pán)輥來(lái)作為穿孔機(jī)的管材導(dǎo)向，可以抑制鋼坯中間部處的旋轉(zhuǎn)鍛造效果。但是，此時(shí)，若減小鋼坯的轉(zhuǎn)速、或者減小鋼坯的外徑壓下率，則傾斜輥和鋼坯之間的滑動(dòng)增加，相反地，咬入鋼坯時(shí)的旋轉(zhuǎn)每i造效果增加，并且頂頭和鋼坯之間的摩擦阻力增大，剪切變形增大，產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷。另外，在向傾斜輥咬入時(shí)、即非穩(wěn)定時(shí)，鋼坯的振擺回轉(zhuǎn)增加，中空管坯前部的厚度不均惡化。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的發(fā)明中，根據(jù)圓盤(pán)輥直徑、鋼坯轉(zhuǎn)速，在擴(kuò)管比較大的情況下，中空管坯后部的外徑增加。中空管坯后部的外徑增加，在用例如芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)等這樣的下一個(gè)工序以后的軋機(jī)進(jìn)行軋制時(shí)，從孔型的凸緣部向軋輥間隙之間擠出被軋制材料，使軋輥負(fù)荷增大或合格率降低。如上所述，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2所公開(kāi)的發(fā)明中，除了鋼坯內(nèi)部性狀、熱變形能力的好壞之外，還由于使用圓盤(pán)輥?zhàn)鳛榇┛讬C(jī)的管材導(dǎo)向時(shí)的鋼坯轉(zhuǎn)速、外徑壓下率等，導(dǎo)致所制造的中空管坯前部產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷、厚度不均，并且中空管坯后部的外徑增加，無(wú)法制造從前部到后部的全長(zhǎng)高品質(zhì)的中空管坯。另外，以往，雖然通過(guò)切去中空管坯前部或者修理前部能使中空管坯全長(zhǎng)上都不存在內(nèi)表面缺陷以及厚度不均，但是，這樣肯定會(huì)增加制造成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是一種無(wú)縫鋼管的制造方法，其特征在于，通過(guò)使用相對(duì)配置于軋制線周?chē)囊粚?duì)錐體型傾斜輥、一對(duì)槽型圓盤(pán)輥、沿著軋制線配置在傾斜輥與圓盤(pán)輥之間的頂頭，一邊使鋼坯旋轉(zhuǎn)移動(dòng)一邊進(jìn)行穿孔軋制來(lái)制造中空管坯，其中，使傾斜輥的圓鑿部直徑Dg與作為被軋制材料的鋼坯的外徑d之比(Dg/d)、圓盤(pán)輥的槽底直徑Dd與鋼坯的外徑d之比(Dd/d)、傾斜輥的圓鑿部直徑Dg與圓盤(pán)輥的槽底直徑Dd之比(Dd/Dg)滿足下述式(1)、(2)以及(3),或者滿足下述式(1)、(2)以及(4)式中的任意一個(gè)，同時(shí)使傾斜輥的入口面角6].滿足下述式(5),并且，使在咬入傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域的鋼坯轉(zhuǎn)速Ns與鋼坯外徑壓下比Df之積的平方根(NsxDf)"滿足下述式(6)，該式(6)用傾斜輥的圓鑿部直徑Dg與傾斜輥入口的鋼坯咬入位置的直徑D1之比(Dg/Dl)規(guī)定。3<Dg/"7…(1)9《Dd/d《16.…(2)若擴(kuò)管比Exp》1.15，則2<Dd/Dg<3,…(3)若擴(kuò)管比Exp〈1.15，則1.5《Dd/Dg《3……(4)2.5°<61《4.5。.(5)0.46x(Dg/Dl)-0.3"(NsxDf)05".19x(Dg/Dl)-0.95…(6)其中，Ns二LdxVr/(0.5x7TxdxVf)、Df=(d—dp)/d,Vf表示在咬入傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域中的鋼坯前進(jìn)方向的最小速度，Vr表示成為咬入傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域的平均值的鋼坯圓周方向的速度，dp表示在頂頭頂端位置處的傾斜輥的軋輥間隙，另外，Ld表示從鋼坯頂端與傾斜輥開(kāi)始接觸的點(diǎn)到頂頭頂端部的沿軋制線的長(zhǎng)度，在傾斜輥的傾斜角為零的狀態(tài)下，用平面幾何學(xué)確定該長(zhǎng)度。在本發(fā)明中，咬入時(shí)的"非穩(wěn)定區(qū)域"是指鋼坯頂端從與主輥開(kāi)始接觸后到脫離主輥的區(qū)間。采用本發(fā)明的無(wú)縫鋼管的制造方法，由于咬入時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域的旋轉(zhuǎn)鍛造次數(shù)以及剪切變形被抑制，因此，可以防止由于中空管坯前部的旋轉(zhuǎn)鍛造效果及/或剪切變形而產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷，并且，可以防止中空管坯的前部厚度不均惡化，可以防止咬入不良或末端拔出不良(被穿孔軋制件的后端部不能從主輥脫離而成為殘留在主輥中的形態(tài))等這樣的軋廢，并且，可以防止中空管坯后部的外徑增加，可靠地制造從前部到后部的全長(zhǎng)高品質(zhì)的中空管坯。如上所述，本發(fā)明在使用穿孔機(jī)對(duì)鋼坯進(jìn)行穿孔軋制來(lái)制造中空管坯時(shí)，通過(guò)改善或者消除前部以及后部各非穩(wěn)定區(qū)域的軋制不良，從而可以對(duì)提高中空管坯合格率以及生產(chǎn)率起到非常大的效果。改善或者消除中空管坯前部以及后部各非穩(wěn)定區(qū)域的軋制不良這樣的本發(fā)明的效果，無(wú)論基于完全不考慮改善中空管坯前部以及后部各非穩(wěn)定軋制區(qū)域的軋制不良的、專(zhuān)利文獻(xiàn)1或者專(zhuān)利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的哪一個(gè)發(fā)明，都是不能得到的。圖1為表示鋼坯沿著軋制線的前進(jìn)速度的測(cè)定結(jié)果、即鋼坯前進(jìn)速度(mm/sec)與從軋輥咬入位置起的鋼坯移動(dòng)量(mm)的關(guān)系的一個(gè)例子的曲線圖，其中，該鋼坯移動(dòng)量表示鋼坯/人鋼坯與傾殺+壽昆^妻觸的位置起的移動(dòng)3巨離。圖2為示意地表示穿孔機(jī)的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3為示意地表示穿孔機(jī)的結(jié)構(gòu)的縱視圖。圖4為示意地表示通過(guò)穿孔機(jī)進(jìn)行穿孔中途的狀況的橫剖視圖。圖5為示意地表示通過(guò)穿孔機(jī)進(jìn)行穿孔中途的狀況的橫剖視圖。圖6為表示頂頭形狀的說(shuō)明圖。圖7為表示穿孔試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明0:穿孔才幾；1:傾斜輥；la:圓鑿部；lb:入口面；lc:出口面；2:頂頭；Ll:軋制部；L2:均整部；Lp:軋制部長(zhǎng)度+均整部長(zhǎng)度；r:頂頭頂端r尺寸；R:頂頭軋制部R尺寸；Dp:頂頭直徑；3:鋼坯；4:驅(qū)動(dòng)裝置；G:圓盤(pán)輥具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的中空管坯的制造方法的最佳方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，對(duì)于作為本發(fā)明基礎(chǔ)的新穎的見(jiàn)解進(jìn)行說(shuō)明。為了研究在中空管坯長(zhǎng)度方向的比中央部靠頂端部的部位多產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷的原因，對(duì)穿孔軋制時(shí)的鋼坯前進(jìn)速度(軋制方向速度)和穿孔軋制時(shí)的鋼坯沿圓周方向的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)查，其中，該鋼坯前進(jìn)速度與穿孔軋制的旋轉(zhuǎn)鍛造效果有緊密關(guān)系。將由S45C形成的外徑70mm的鋼坯加熱至1200。C,并用穿孔機(jī)進(jìn)行穿孔軋制。具體地說(shuō)，在穿孔機(jī)的傾斜輥的傾斜角度為IO。、傾斜輥的圓鑿部的軋輥間隙為61mm、且從傾斜輥到頂頭頂端的軸向距離、即頂頭前進(jìn)量為38mm的條件下，對(duì)鋼坯進(jìn)行穿孔軋制，制造成外徑75mm、壁厚6mm的中空管坯。鋼坯在穿孔軋制中的前進(jìn)速度這樣計(jì)算，即，在穿孔機(jī)入側(cè)、沿著軋制線預(yù)先設(shè)置刻度板，用攝像機(jī)拍攝鋼坯后端和該刻度板，基于拍攝的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)鋼坯后端每單位時(shí)間內(nèi)的移動(dòng)距離計(jì)算出鋼坯的前進(jìn)速度。另一方面，鋼坯的旋轉(zhuǎn)速度這樣計(jì)算，即，預(yù)先在鋼坯后端面的外周緣附近釘進(jìn)作為標(biāo)記的銷(xiāo)，用攝像機(jī)拍攝該銷(xiāo)在穿孔軋制時(shí)沿圓周方向的移動(dòng)，基于拍攝的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)銷(xiāo)每單位時(shí)間內(nèi)沿圓周方向的移動(dòng)量，計(jì)算出鋼坯的相對(duì)于移動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)速度。圖l為表示鋼坯沿著軋制線的前進(jìn)速度的計(jì)算結(jié)果、即鋼坯前進(jìn)速度(mm/sec)與從軋輥咬入位置起的鋼坯移動(dòng)量(mm)的關(guān)系的一個(gè)例子的曲線圖，其中，該鋼坯移動(dòng)量表示鋼坯從鋼坯與傾斜輥接觸的位置起的移動(dòng)距離。如圖l曲線圖所示，鋼坯前進(jìn)速度隨著鋼坯頂端接觸并咬入傾斜輥而急劇降低(鋼坯移動(dòng)量二LEO—LE1)。而且，當(dāng)鋼坯頂端到達(dá)頂頭頂端位置并開(kāi)始進(jìn)行穿孔時(shí)(鋼坯移動(dòng)量二LE1),鋼坯的前進(jìn)速度最低。隨著繼續(xù)對(duì)鋼坯進(jìn)行穿孔軋制，鋼坯漸漸穩(wěn)定地:帔咬入，鋼坯前進(jìn)速度也漸漸增加(鋼坯移動(dòng)量二LE1.—LE2)。而且，在前進(jìn)速度大致恒定的穩(wěn)定狀態(tài)下，對(duì)該鋼坯進(jìn)行穿孔軋制(鋼坯移動(dòng)量二LE2)。與此相對(duì)，在從鋼坯與傾斜輥接觸到穿孔軋制處于穩(wěn)定狀態(tài)之間，鋼坯的旋轉(zhuǎn)速度為大致恒定。本發(fā)明人從圖l曲線圖所示結(jié)果得到了下述見(jiàn)解。從鋼坯被傾斜輥咬入并由頂頭開(kāi)始進(jìn)行穿孔到在穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行穿孔軋制之間，也就是說(shuō)，在非穩(wěn)定區(qū)域、即圖1中的LE1到LE2之間，鋼坯的前進(jìn)速度低于在穩(wěn)定區(qū)域中的前進(jìn)速度，且鋼坯的旋轉(zhuǎn)速度為大致恒定。也就是"i兌，可知該鋼坯一皮傾斜輥咬入后在非穩(wěn)定區(qū)域中的前進(jìn)方向的滑動(dòng)增加。如圖1曲線圖所示的鋼坯的上述速度變化現(xiàn)象是在提出本申請(qǐng)之前，即使在本領(lǐng)域技術(shù)人員之間也完全不知道的應(yīng)該特別寫(xiě)出的知識(shí)。認(rèn)為圖l曲線圖所示的鋼坯的上述速度變化現(xiàn)象會(huì)引起下述這樣的問(wèn)題。在非穩(wěn)定區(qū)域，鋼坯的前進(jìn)方向的每單位移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)鍛造次數(shù)多于穩(wěn)定區(qū)域，顯著產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)鍛造效果。另外，由于鋼坯的前進(jìn)速度較慢，因此，鋼坯和頂頭之間的摩擦力導(dǎo)致附加剪切變形增大。通過(guò)上述效果相結(jié)合，在鋼坯前部的穿孔變得不穩(wěn)定，在對(duì)鋼坯前部進(jìn)行穿孔軋制時(shí)，鋼坯的振擺回轉(zhuǎn)顯著增強(qiáng)。其結(jié)果是，在中空管坯前端部多產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷，而且也明顯產(chǎn)生厚度不均。該非穩(wěn)定區(qū)域是不可避免地存在的。本發(fā)明者人想到了必須找出可以將在非穩(wěn)定區(qū)域中不可避免地產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)鍛造效果和附加剪切變形抑制在不會(huì)成為在中空管坯前端部產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷的原因的程度的條件。但是，眾所周知，若減小鋼坯的外徑壓下比Df,或者減少根據(jù)預(yù)先設(shè)定的軋輥傾斜角(3、鋼坯直徑以及穿孔比求得的在穩(wěn)定區(qū)域的旋轉(zhuǎn)鍛造次數(shù)N,則可以抑制在穩(wěn)定區(qū)域的旋轉(zhuǎn)鍛造效果。但是，僅減小鋼坯的外徑壓下比Df以及在穩(wěn)定區(qū)域的旋轉(zhuǎn)鍛造次數(shù)N,是無(wú)法解決上述圖1曲線圖所示的非穩(wěn)定區(qū)域的問(wèn)題的。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可將在非穩(wěn)定區(qū)域中不可避免地產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)鍛造效果和附加剪切變形抑制在不會(huì)成為在中空管坯前端部產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷的原因的程度的條件，可以將鋼坯在非穩(wěn)定區(qū)域的轉(zhuǎn)速Ns與鋼坯外徑壓下比Df之積的平方根(NsxDf)0.5、以及比(Dg/Dl)作為指標(biāo)使用進(jìn)行規(guī)定。在將鋼坯在非穩(wěn)定區(qū)域的轉(zhuǎn)速Ns與鋼坯外徑壓下比Df之積的平方才艮(NsxDf)o.5、以及比(Dg/Dl)作為指標(biāo)使用時(shí)，各指標(biāo)所示的定性意義^口下所述。當(dāng)減小鋼坯的外徑壓下比Df時(shí)，妨礙穩(wěn)定咬入鋼坯，變得容易滑動(dòng)。由此，由于頂頭表面和鋼坯內(nèi)表面的摩擦力產(chǎn)生的剪切變形增加，由于該剪切變形產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷。由傾斜輥產(chǎn)生的推進(jìn)力受傾斜輥的形狀影響，因此，傾斜輥入口的鋼坯咬入位置的直徑D1與傾斜輥圓鑿部直徑Dg之比(Dg/Dl)的大小，也影響由頂頭表面和鋼坯內(nèi)表面的摩擦力產(chǎn)生的剪切變形。而且，若如上所述，滑動(dòng)變大，則鋼坯的穿孔軋制變得不穩(wěn)定，沿圓周方向振擺回轉(zhuǎn)，中空管坯前部的厚度不均惡化。另一方面，例如，當(dāng)通過(guò)改變傾斜角而過(guò)度減小非穩(wěn)定區(qū)域的鋼坯的轉(zhuǎn)速Ns時(shí)，在非穩(wěn)定區(qū)域，在鋼坯進(jìn)行半旋轉(zhuǎn)期間，鋼坯沿軋制方向前進(jìn)的移動(dòng)量變大，由此，在非穩(wěn)定區(qū)域，鋼坯在軋輥與頂頭之間的每單位旋轉(zhuǎn)的壁厚壓下量增大。因此，在傾斜輥和鋼坯之間容易產(chǎn)生滑動(dòng)。而且，作為減少鋼坯在非穩(wěn)定區(qū)域的轉(zhuǎn)速Ns的方法，也有增大傾斜輥的入口面角ei的方法。另外，表示傾斜輥形狀的、傾斜輥入口的鋼坯咬入位置的直徑D1與傾斜輥圓鑿部直徑Dg之比(Dg/Dl)的大小影響由傾斜輥產(chǎn)生的推進(jìn)力，結(jié)果給滑動(dòng)的產(chǎn)生、由于頂頭表面和鋼坯內(nèi)表面的摩擦力而產(chǎn)生的剪切變形帶來(lái)影響。接著，說(shuō)明在本實(shí)施方式中使用的穿孔機(jī)。圖2為示意地表示穿孔機(jī)0的結(jié)構(gòu)的俯—見(jiàn)圖。圖3為示意地表示穿孔機(jī)O的結(jié)構(gòu)的縱視圖。另外，圖4、5都為示意地表示在圖25中，傾斜輥l整體形成為錐形，該傾斜輥l包括在其中間部形成為軋輥直徑Dg的圓鑿部la，形成為隨著朝向該圓鑿部la的入側(cè)端部去而外徑減小的大致圓錐臺(tái)形的入口面lb，形成為隨著朝向圓鑿部la的出側(cè)端部去而外徑增大的大致圓錐臺(tái)形的出口面lc。以用點(diǎn)劃線表示的軋輥軸心線分別構(gòu)成交叉角Y的方式相對(duì)于軋制線X—X配置傾斜輥1、1。如圖3所示，將傾斜輥l、1相對(duì)于軋制線X--X配置成互相沿相反方向形成傾斜角P。傾斜輥l、l分別;陂驅(qū)動(dòng)裝置4旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。如圖4所示，在傾斜輥l、l之間，相對(duì)配置一對(duì)作為管坯導(dǎo)向的圓盤(pán)輥G、G。圓盤(pán)輥G為與鋼坯的接觸面形成為半圓槽型截面形狀的導(dǎo)輥。另外，在傾斜輥l、l之間，沿軋制線X—X配置有頂頭2。圖6為表示頂頭2的形狀的說(shuō)明圖。如圖6所示，頂頭2—般具有頂端部r。頂頭2構(gòu)成為最大外徑為:Dp的炮彈形狀，該頂頭2包括軋制部L1和均整部L2，該軋制部L1形成為圓錐形，并在縱截面上形成大小為R的曲線。頂頭2的基端部由芯棒M的頂端部保持，芯棒M的基端部由可沿軸向移動(dòng)的未圖示的推進(jìn)塊裝置支承。在本實(shí)施方式中，穿孔軋制所使用的頂頭2具有下述形狀頂頭2的頂端部r與鋼坯3的直徑d之比(r/d)為0.085以上、0.19以下，并且，頂頭2的軋制部長(zhǎng)度L1與頂頭2的軋制部曲線R之比(R/L1)為1.5以上。若比(r/d)小于0.085，則頂頭2的壽命受熱影響極端減少，另一方面，若比(r/d)大于0.19,則鋼坯3的前進(jìn)方向的滑動(dòng)增大。另外，若比(R/L1)小于1.5,則鋼坯3的前進(jìn)方向的滑動(dòng)增大。接著，說(shuō)明使用該穿孔機(jī)O進(jìn)行穿孔軋制的狀況。加熱到規(guī)定溫度的的鋼坯3被輸送到穿孔機(jī)0的輸入側(cè)工作臺(tái)(未圖示)上，沿著軋制線X—X咬入到傾斜輥1、l中。被傾斜輥l、l咬入的鋼坯3在到達(dá)頂頭2的頂端部之前，一邊沿圖2、3中的空心箭頭方向旋轉(zhuǎn)一邊前進(jìn)，此時(shí)，通過(guò)傾斜輥l、l進(jìn)行減小其外徑的加工。接著，通過(guò)頂頭2對(duì)鋼坯3的中心部進(jìn)行穿孔，該鋼坯3每旋轉(zhuǎn)半圏在頂頭2和傾斜輥1、l之間進(jìn)行壁厚加工，由此對(duì)中空管坯H進(jìn)行穿孔軋制。如上所述，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行穿孔軋制時(shí)，首先，為了抑制在下游側(cè)軋制機(jī)中、成為問(wèn)題的后部外徑的增加，使用這樣的傾斜輥1以及圓盤(pán)輥G，即，使(a)使傾斜輥l、l的圓鑿部la的直徑Dg與鋼坯3的外徑d之比(Dg/d)、(b)作為管坯導(dǎo)向的圓盤(pán)輥G的槽底直徑Dd與鋼坯3的外徑d之比(Dd/d)、(c)傾斜輥l、l的圓鑿部la的直徑Dg與圓盤(pán)輥G的槽底直徑Dd之比(Dd/Dg)滿足下述式(1)、(2)以及(3),或者滿足下述式(1)、(2)以及(4)中的任意一個(gè)，同時(shí)使傾斜輥l、l的入口面角6l滿足式(5)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(2)若擴(kuò)管比Exp》1.15，貝'J<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>…(3)若擴(kuò)管比Exp〈1.15,則1.5《Dd/Dg《3…■(4)2.5°<61《4.5°...(5)下面，說(shuō)明式(1)~(5)的限制理由。若式(1)的比(Dg/d)小于3,則由于軸承的強(qiáng)度不足導(dǎo)致軸承的壽命減短，并且，若比(Dg/d)大于7，則用于抑制由于鋼坯后部厚度增加而產(chǎn)生的后部外徑增加的設(shè)備費(fèi)用上升。因此，在本實(shí)施方式中，將比(Dg/d)限定為大于等于3、小于等于7。若式(2)中的比(Dd/d)小于9,則產(chǎn)生中空管坯H的軋制不良和后部外徑的增加，并且，若比(Dd/d)大于16，貝'J中空管坯H多產(chǎn)生外表面缺陷，并且，產(chǎn)生后部外徑增加，另夕卜，圓盤(pán)輥G的直徑變大，軋機(jī)整體變大，設(shè)備費(fèi)用增加。因此，在本實(shí)施方式中，將比(Dd/d)限定為大于等于9、小于等于16。若式(3)中的比(Dd/Dg)小于等于2，則當(dāng)擴(kuò)管比為大于等于1.15時(shí)，產(chǎn)生中空管坯H的軋制不良和后部外徑的增加。另一方面，若比(Dd/Dg)大于3，則當(dāng)擴(kuò)管比為大于等于1.15時(shí)，在中空管坯H的外表面產(chǎn)生缺陷和產(chǎn)生后部外徑的增加。因此，在本實(shí)施方式中，當(dāng)擴(kuò)管比為大于等于1.15時(shí)，將比(Dd/Dg)限定為大于2、且小于等于3。若式(4)中的比(Dd/Dg)為大于等于1.5，則當(dāng)擴(kuò)管比小于1.15時(shí)，由穿孔的穩(wěn)定性(厚度不均和軋輥咬入性)決定，不會(huì)由于中空管坯H后部外徑的增加而在下一個(gè)工序的軋機(jī)中產(chǎn)生故障。另一方面，若比(Dd/Dg)大于3,則當(dāng)擴(kuò)管比小于].15時(shí)，在中空管坯H的外表面產(chǎn)生缺陷和產(chǎn)生后部外徑增加。因此，在本實(shí)施方式中，當(dāng)擴(kuò)管比小于1.15時(shí)，將比(Dd/Dg)限定為大于等于1.5、且小于等于3。無(wú)論式(5)中的傾斜輥l的入口面角61大于4.5°或者小于2.5°，鋼坯3向傾斜輥1的咬入性都會(huì)變差。因此，在本實(shí)施方式中，將傾斜輥l的入口面角6l限定為大于等于2.5度、小于等于4.5度。在本實(shí)施方式中，使用包括傾斜輥l、頂頭2以及圓盤(pán)輥G的穿孔機(jī)0，將作為軋輥設(shè)定條件的鋼坯3的轉(zhuǎn)速和鋼坯3的外徑壓下比作為式(6)的條件，進(jìn)行穿孔軋制，其中，傾斜輥l具有由式(1)(5)規(guī)定的形狀，0.46x(Dg/Dl)-0.31<(NsxDf".5<1.19x(Dg/Dl)-0.95…(6)其中，在該式(6)中，Ns二LdxVr/(0.5xnxdxVf)、Df二(d-dp)/d,Vf表示在咬入傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域中的鋼坯向前進(jìn)方向的最小速度，例如，采集穿孔軋制數(shù)據(jù)，使用該數(shù)據(jù)，將咬入傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域中的軸向速度通過(guò)最小平方法進(jìn)行近似，求出根據(jù)該近似求得的最小的、鋼坯的前進(jìn)方向的速度；Vr表示咬入傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域的平均值、即鋼坯的圓周方向的速度；dp表示在頂頭頂端位置處的傾斜輥的軋輥間隙；另外，Ld表示從鋼坯前端部開(kāi)始咬入于傾斜輥的位置到頂頭頂端位置的距離。為了解決由于傾斜輥l的設(shè)定條件而產(chǎn)生的剪切變形、厚度不均、軋制不良以及后部外徑的增加，本發(fā)明人使用滿足上述式(1.)~(5)的穿孔機(jī)0，將下述材料加熱到120(TC,在表l所示條件下進(jìn)行穿孔試驗(yàn)。用圖7曲線圖表示穿孔試驗(yàn)的結(jié)果。上述材料是指從由含有碳質(zhì)量百分比為().2%的鋼的連鑄:坯形成的外徑310mm的鋼坯3中心部切下夕卜徑70mm的鋼坯3而獲得的材料、通過(guò)從連續(xù)鑄造到初軋而制造的直徑225mm試料中心部選取的、由含有Cr質(zhì)量百分比為13%的鋼形成的外徑7()mm的材料。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在圖7的曲線圖中，黑圓符號(hào)表示產(chǎn)生下述狀況中的至少一種由剪切變形引起的產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷，厚度不均率惡化至7%以上，產(chǎn)生咬入不良或者軋制不良，或者后部外徑增加率大于5%。黑三角符號(hào)表示由于旋轉(zhuǎn)鍛造或/及剪切變形而引起的內(nèi)表面缺陷。另外，白圓符號(hào)表示可以沒(méi)有問(wèn)題地制造中空管還。從圖7的曲線圖所示的結(jié)果可知，若滿足0.46x(Dg/Dl)—0.3]<(NsxDf)05《1.19x(Dg/Dl)—0.95的關(guān)系，則可以沒(méi)有問(wèn)題地制造中空管坯。如上所述，若式(6)中的值(NsxDf)Q.5小于(0.46x(Dg/Dl)-0.31)，則產(chǎn)生下述問(wèn)題由于前部剪切變形的增大而產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷、厚度不均、末端軋制不良、后部外徑的增加等。另一方面，若值(NsxDf)Q.5大于(1.19x(Dg/Dl)-0.95),則無(wú)法抑制由于旋轉(zhuǎn)鍛造效果和剪切變形而產(chǎn)生的內(nèi)表面缺陷。因此，在本實(shí)施方式中，(NsxDf)0.5限定為大于等于().46x(Dg/Dl)-0.31、且小于等于1.19x(Dg/Dl)-()95。如上所述，采用本實(shí)施方式，在4吏用穿孔^L對(duì)鋼坯進(jìn)^亍穿孔軋制來(lái)制造中空管坯，進(jìn)而制造無(wú)縫鋼管時(shí)，(a)可以控制后部在穿孔軋制時(shí)的外徑的增加，(b)可以抑制前部的旋轉(zhuǎn)鍛造效果和剪切變形而防止前部產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷，(c)使前部的厚度不均情況良好。因此，采用本實(shí)施方式，可以可靠地制造一種尺寸、內(nèi)部質(zhì)量以及沿著管全長(zhǎng)都達(dá)到高品質(zhì)的中空管坯。實(shí)施例1另外，參照實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體地說(shuō)明。從將由含有碳質(zhì)量百分比為0.2%的鋼的連鑄坯作為原料的外徑225mm鋼坯中心切出外徑70mm的鋼鏈,^尋該鋼還力口熱至1加0。C,在表2所示的條件下進(jìn)行穿孔軋制。表3集中表示穿孔軋制的結(jié)果。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3中的符號(hào)O表示可以沒(méi)有任何問(wèn)題地穿孔，符號(hào)x表示產(chǎn)生咬入不良、軋制不良、厚度不均或者外徑增加中的任意一種情況。另外，對(duì)于表3中的內(nèi)表面缺陷，在中空管坯的前部2()2()0mm范圍內(nèi)，缺陷個(gè)數(shù)為2個(gè)以上時(shí)用符號(hào)x表示。另外，表3中的厚度不均率為這樣的厚度不均率，即，使用由千分尺實(shí)測(cè)中空管坯前部20200mm范圍內(nèi)、以長(zhǎng)度方向5mm間距沿圓周方向8點(diǎn)的管壁厚的壁厚值，求出各長(zhǎng)度位置處的圓周方向厚度不均率((壁厚最大值-壁厚最小值)/8的平均壁厚)，將在各長(zhǎng)度位置處求得的厚度不均率平均化而得到的平均厚度不均率。符號(hào)x表示厚度不均率為6%以上。另外，表3中，判斷在10()個(gè)穿孔數(shù)目中有l(wèi)個(gè)以上發(fā)生咬入不良和軋制不良時(shí)，用符號(hào)x表示，并且，表3中的后部外徑增加率，在后部外徑增大部相對(duì)于中間部外徑平均值的比率為6%以上時(shí)，用符號(hào)x表示。根據(jù)表3所示結(jié)果，由于不僅能夠滿足式(1)(5)，而且還能夠滿足式(6),可以將前部?jī)?nèi)表面缺陷、咬入不良、軋制不良、厚度不均率以及后部外徑的增加都抑制在實(shí)用上沒(méi)有問(wèn)題的程度，并且使用穿孔機(jī)進(jìn)行穿孔軋制，制造中空管坯。權(quán)利要求1.一種無(wú)縫鋼管的制造方法，其特征在于，通過(guò)使用相對(duì)配置于軋制線周?chē)囊粚?duì)錐體型傾斜輥、一對(duì)槽型圓盤(pán)輥、沿著軋制線配置在上述傾斜輥與上述圓盤(pán)輥之間的頂頭，一邊使上述鋼坯旋轉(zhuǎn)移動(dòng)一邊進(jìn)行穿孔軋制來(lái)制造中空管坯，其中，使上述傾斜輥的圓鑿部直徑(Dg)與作為被軋制材料的鋼坯的外徑(d)之比(Dg/d)、上述圓盤(pán)輥的槽底直徑(Dd)與上述鋼坯外徑(d)之比(Dd/d)、上述傾斜輥的圓鑿部直徑(Dg)與上述圓盤(pán)輥的槽底直徑(Dd)之比(Dd/Dg)滿足下述式(1)、(2)以及(3)，或者滿足下述式(1)、(2)以及(4)式中的任意一個(gè)，同時(shí)使上述傾斜輥的入口面角(θ1)滿足下述式(5)，并且，使在咬入上述傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域的鋼坯轉(zhuǎn)速(Ns)與該鋼坯外徑壓下比(Df)之積的平方根(Ns×Df)0.5滿足下述式(6)，該式(6)用上述傾斜輥的圓鑿部直徑(Dg)與該傾斜輥入口的鋼坯咬入位置的直徑(D1)之比(Dg/D1)規(guī)定，3≤Dg/d≤7····(1)9≤Dd/d≤16····(2)若擴(kuò)管比Exp≥1.15，則2＜Dd/Dg≤3····(3)若擴(kuò)管比Exp＜1.15，則1.5≤Dd/Dg≤3····(4)2.5°≤θ1≤4.5°····(5)0.46×(Dg/D1)-0.31≤(Ns×Df)0.5≤1.19×(Dg/D1)-0.95····(6)其中，Ns＝Ld×Vr/(0.5×π×d×Vf)、Df＝(d-dp)/d，Vf表示在咬入上述傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域中的上述鋼坯前進(jìn)方向的最小速度，Vr表示成為咬入上述傾斜輥時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域中的平均值的上述鋼坯圓周方向的速度，dp表示在上述頂頭頂端位置處的上述傾斜輥的軋輥間隙，另外，Ld表示從鋼坯頂端與傾斜輥開(kāi)始接觸的點(diǎn)到頂頭頂端部的沿軋制線的長(zhǎng)度，在傾斜輥的傾斜角為零的狀態(tài)下，用平面幾何學(xué)確定該長(zhǎng)度。全文摘要本發(fā)明提供一種無(wú)縫鋼管的制造方法。抑制咬入時(shí)的非穩(wěn)定區(qū)域的旋轉(zhuǎn)鍛造次數(shù)以及剪切變形，防止由于中空管坯前部的旋轉(zhuǎn)鍛造效果及/或剪切變形引起的產(chǎn)生內(nèi)表面缺陷，防止中空管坯前部的厚度不均惡化，防止咬入不良、軋制不良等的軋廢，并且，防止中空管坯的后部外徑增加，可靠地制造高品質(zhì)的中空管坯。使用一對(duì)傾斜輥、一對(duì)圓盤(pán)輥和頂頭，使傾斜輥的圓鑿部直徑(Dg)與鋼坯的外徑(d)之比(Dg/d)、圓盤(pán)輥的槽底直徑(Dd)與(d)之比(Dd/d)、(Dg)與(Dd)之比(Dd/Dg)、傾斜輥的入口面角(θ1)、咬入非穩(wěn)定區(qū)域的鋼坯轉(zhuǎn)速(Ns)和該鋼坯外徑壓下比(Df)之積的平方根(Ns×Df)^0.5滿足規(guī)定關(guān)系式，一邊使鋼坯旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，一邊進(jìn)行穿孔軋制而做成中空管坯，最終制造無(wú)縫鋼管。文檔編號(hào)B21B27/02GK101410196SQ20078001044公開(kāi)日2009年4月15日申請(qǐng)日期2007年7月2日優(yōu)先權(quán)日2006年8月14日發(fā)明者下田一宗,山川富夫申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社