專利名稱:使用軋輥的成形用機架和成形方法
技術領域:
本發(fā)明涉及輥軋成形用機架,具體地說,涉及適于這樣一種輥軋成形用機架,將加熱到溫熱溫度范圍的制管鋼板,即作為管原材料的帶鋼類的異幅材料、異厚材料連續(xù)地輥軋成形為管狀。
焊接鋼管過去大致分為鍛接管和電阻焊接管。
鍛接管的制管工序是將制管鋼板用加熱爐連續(xù)加熱至1350℃-1400℃,用成形軋輥成形為具有V形開口部的管狀,通過吹氧產(chǎn)生的氧化熱進一步升溫作為開口部兩端的邊緣部之后,用鍛接軋輥將V形開口部端部處加壓而接合。作為成形軋輥,一般使用2根一組的孔型軋輥,為防止熱損傷,通常在操作時從外部向軋輥澆冷卻水。由于鍛接管為1350℃以上的赤熱狀態(tài),所以有些冷卻水澆到成形軋輥上,也不會冷到不能鍛接的地步。
另一方面,電阻焊接管的制管工序是將常溫的制管鋼板用成形裝置連續(xù)成形為具有V形開口部的管狀,將作為開口部兩端的邊緣部通過高頻感應加熱或通電加熱到熔點以上的溫度范圍之后,用擠干輥將V形開口部端部處加壓而接合。成形裝置由普通的十幾段成形用軋輥(初期成形用的開坯軋輥,中期成形用的邊輥和/或籠輥,終期成形用帶刺面孔型軋輥等)構成,將制管鋼板在寬度方向逐漸彎曲而最終成形為圓筒狀的開口管。
鍛接管的制管速度在300米/分以上時速度快,所以生產(chǎn)率高,由于加熱到1350℃以上的高溫,所以制管鋼板的邊緣部容易殘留氧化皮,接縫部的強度比起母材部來相當差,并且在管表面生成氧化皮而使表皮變差,所以不能用于要求JIS的STK等的強度可靠性或表面品質的高級鋼管。
電阻焊接管由于是在常溫下制管,所以接縫品質·表皮良好,能適用于高級鋼管,但由于需要在線切削制管鋼板邊緣由于熔融·加壓而生成的接縫部的大焊道,所以制管速度最多只能達到100米/分的程度,生成效率差。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明者們完成的新的制管法(暫稱為電阻焊接型固相壓焊制管法)能一舉解決這些問題。這種新的制管法是將制管鋼板加熱到氧化皮生成量少的溫熱溫度范圍(例如600℃前后)之后,與電阻焊接管同樣進行成形,在邊緣部不會產(chǎn)生大的焊道的不到熔點的溫度范圍進行高頻加熱并加壓·接合的方法。
然而,在這種制管法中,由于用成形裝置對處于溫熱溫度范圍的制管鋼板進行成形,由于從與高溫的制管鋼板相接觸的軋輥來的熱傳導,成形用軋輥的軋輥軸軸承會上升到超過使用可能溫度的溫度范圍而使成形加工精度變差。另外,隨著時間的繼續(xù),由于成形用軋輥的溫度上升而使軋輥熱膨脹,上下軋輥的間隙就會變窄,有制管鋼板的連續(xù)成形變得困難的問題。因為隨著時間的繼續(xù),由于成形用軋輥的溫度上升而使軋輥熱膨脹,上下軋輥的間隙就會變窄,有制管鋼板的連續(xù)成形變得困難的問題。為防止這種現(xiàn)象,雖然需要對軋輥進行水冷,但與鍛接管的情況不同,進行外部水冷時,澆到制管鋼板上的冷卻水降低了制管鋼板的溫度,通過對邊緣部高頻加熱而保持在稍低于熔點的固相壓焊可能溫度范圍內(nèi)變得較難。
另外,隨著鋼管制品的多樣化,強烈要求能高效率地進行多品種小批量的生產(chǎn)。為了適應這種需求,制管鋼板中異幅材料和/或異厚材料的連續(xù)制管不可缺少。并且,成形裝置中,開坯軋機的水平軋輥的上下間隔需要能變動,并且上下各水平軋輥能左右分開,分開的軋輥的左右間隔也要能變動。
有關變動水平軋輥的上下間隔這一點,公知有升降在兩側支撐軸(軋輥軸)的軸承箱的機構。
有關變動分開軋輥的左右間隔這一點,公知有這樣的機構,使用油壓心軸,使軸具有直徑擴大和縮小的機能,使軸的直徑縮小,分開軋輥在軸方向自由地移動并定位后,使軸的直徑擴大并鎖定分開軋輥。但是,由于油壓心軸在軸內(nèi)部內(nèi)裝有油壓機構,所以,設置內(nèi)部水冷機構極為困難。
這樣,在使用過去的輥軋成形用機架時,上述電阻焊接型固相壓焊制管法較難適應多品種小批量的生產(chǎn)。
本發(fā)明是具有上下一對水平配置并通過軸來支撐的成形軋輥的輥軋成形用機架(進一步特定為邊緣撓曲用輥軋機架),其特征在于,采用左右分開的成形軋輥,一側的成形軋輥固定地嵌合在軸的一端側;另一側的成形軋輥能滑動地嵌合在軸的另一端側;軸的一端側用一例的軸承箱支撐,軸的另一端側通過軸向能移動地嵌合的套筒用另一側的軸承箱來支撐;該套筒與另一例的成形軋輥固定地連結;軸承箱用機架的支持架來支撐,在軸向能移動。
能在軸的端部設置出口和入口,設置從軸內(nèi)部到達左右兩側的成形軋輥內(nèi)部的冷卻水的水路。
另外,本發(fā)明是具有上下一對水平配置并通過軸(shafts)來支撐的成形軋輥的輥軋機架,包括升降上軋輥的馬達;配置在上軋輥的支撐部上并連續(xù)地輸出成形力的測力傳感器;驅動該馬達來調(diào)節(jié)上軋輥的高度位置的軋輥間隙控制裝置,將該測力傳感器的輸出和既定的上限值進行比較,使測力傳感器的輸出不超過上述上限值。
另外,本發(fā)明的使用具有上下一對水平配置并通過軸來支撐的成形軋輥的輥軋機架的輥軋成形方法中,連續(xù)地實測成形力;一邊調(diào)節(jié)軋輥的間隔,一邊對制管鋼板連續(xù)成形,使該實測值不超過既定的上限值。
另外,本發(fā)明包括使用上述裝置的方法,用上述裝置制造的制品和包括上述裝置的設備系列。
根據(jù)以下的說明、實施例和附圖,本發(fā)明更加詳細的內(nèi)容可以變得明了。
根據(jù)本發(fā)明,實現(xiàn)了軋輥寬度可變機構和根據(jù)需要而具有內(nèi)部水冷機構的輥軋成形用機架。因此,能高效率地生產(chǎn)接縫品質和表皮優(yōu)異的鋼管的電阻焊接型固相壓焊制管法可以適用于多品種小批量的生產(chǎn)。
另外,根據(jù)本發(fā)明,能抵消軋輥的溫度影響,將上下軋輥間隔保持一定。因此,在根據(jù)電阻焊接型固相壓焊制管法的溫熱制管鋼板的輥軋成形階段,即使成形軋輥熱膨脹,也能對該制管鋼板進行連續(xù)成形,能高效率地生產(chǎn)接縫品質和表皮優(yōu)異的鋼管。
圖1是示出本發(fā)明實施例的正面端面圖。
圖2A和圖2B是表示圖1詳細部分的圖解圖。
圖3A和圖3B是表示使相互移動的兩部件中的水路連通的形態(tài)說明圖。
圖4是表示由于內(nèi)部水冷而抑制軋輥溫度上升的例子的圖。
圖5A是本發(fā)明的輥軋成形機架的一例的圖解正面圖,圖5B是表示圖5A的AA向視圖。
圖6是示出了本發(fā)明的實施形態(tài)的一例的時序流程圖。
本發(fā)明在將上下一對水平配置的成形軋輥左右分開并通過軸來支撐的輥軋成形用機架中,一側的成形軋輥固定地嵌合在軸的一端側;另一側的成形軋輥能移動地嵌合在軸的另一端側;軸的一端側用一側的軸承箱支撐,軸的另一端側通過軸向能移動地嵌合的套筒用另一側的軸承箱來支撐;該套筒與另一側的成形軋輥固定地連結;軸承箱用機架的支持架來支撐,在軸向能移動。所以通過左右的軸承箱在軸向的移動,左右的成形軋輥的間隔能自如地變動。
根據(jù)需要,上述能在軸的一端側設置出入口,設置從軸內(nèi)部到達兩側的成形軋輥內(nèi)部的冷卻水的水路,所以,對成形軋輥能內(nèi)部水冷。
根據(jù)本發(fā)明,實現(xiàn)了軋輥寬度可變機構和內(nèi)部水冷機構兼?zhèn)涞妮佨埑尚斡脵C架。因此,能高效率地生產(chǎn)接縫品質和表皮優(yōu)異的鋼管的電阻焊接型固相壓焊制管法可以適用于多品種小批量的生產(chǎn)。
下面,說明本發(fā)明的另一個實施例。
在對高溫制管鋼板連續(xù)成形時,過去,由于軋輥溫度上升,軋輥熱膨脹,上下軋輥間隙變窄,作用在制管鋼板上的上下軋輥的夾壓力增大,最后制管鋼板變得不通行,出現(xiàn)所謂制管鋼板不通行的現(xiàn)象。
針對這個問題,在本發(fā)明中,在上軋輥的支撐部設置測力傳感器連續(xù)地實測成形力即制管鋼板的夾壓反力,一邊隨時調(diào)節(jié)上軋輥的高度一邊成形,使該實測值不超過既定值。所以,通過將該既定值設定為制管鋼板可能成形范圍內(nèi)的適當?shù)闹?,例如上限附近的值,例如在成形力的實測值就要超過既定值的時候,使上軋輥上升,該實測值返回初期預置值等對上軋輥的位置進行動態(tài)控制,就不會出現(xiàn)因制管鋼板不通行引起的成形中斷問題,能進行連續(xù)的成形。因此,不一定要進行軋輥水冷。實施例1圖5A和圖5B示出了本發(fā)明的輥軋成形機架的一例。圖5A是圖解正視圖,圖5B是圖5A的AA向視圖。在本實施例中并沒有特別的限定,成形制管鋼板S的水平配置的上軋輥101和下軋輥102是左右分開型,上軋輥101的構成為左右獨立,和軸承箱3在軸方向能連動,左右的軸承箱3、3分別相互反向地螺紋結合在左右的上支持架104、104上,通過寬度變動傳動桿9而同步轉動,因而,能變動左右的軋輥間隔。下軋輥102的左右軸承箱3、3支持在下支持架107、107上,在軸方向能移動。
上支持架104、下支持架107通過在基座11上直立的支柱12被支撐成能上下滑動。帶有蝸輪13的梁架110固定在支柱12上,位于上支持架104的上方,上支持架104具有升降傳動桿112,與蝸輪13相嚙合,通過這種嚙合支撐為能調(diào)節(jié)高度位置。用升降用馬達的交流伺服馬達14來驅動蝸輪13的轉動。下支持架107通過固定在基座11上的起重器109能調(diào)節(jié)高度位置。
在本實施例中,作為上軋輥101的支撐部的上支持架104上配置了成形力檢測用的測力傳感器114,軋輥間隙控制裝置115連續(xù)地讀入測力傳感器114的輸出。軋輥間隙控制裝置115將讀入的測力傳感器的輸出和既定的上限值進行比較,使交流伺服馬達14隨時轉動來調(diào)節(jié)上軋輥101的高度位置,使該測力傳感器的輸出不超過上限值。
圖6示出了本發(fā)明的實施形態(tài)的一例的時序流程圖。由于在對制管鋼板成形前加熱到600℃前后,所以隨著軋輥溫度隨時間繼續(xù)而上升,上下軋輥熱膨脹,制管鋼板來的反力逐漸增大,因此,測力傳感器的輸出從預置值開始逐漸上升,在即將超過預置值之前進行調(diào)節(jié),通過使交流伺服馬達14轉動既定量,上軋輥101的高度位置變高,即擴大上軋輥101和下軋輥102的軸間距離,測力傳感器的輸出又置成預置值。因此,能相應于制管鋼板厚度將軋輥間隙控制成一定的值,不會發(fā)生制管鋼板不通過而使成形中斷的問題。
由于鋼種、制管鋼板厚度、成形量(管外徑)等因素的影響,能夠作為預置值使用的成形力的上限值在變化,最好通過預備實驗或操作實際分析等預先掌握與這些因素的關系,然后根據(jù)這種關系來選定適當?shù)闹?。實施?圖1示出了本發(fā)明的實施例的正面斷面圖。圖2A和圖2B是其詳細部分的圖解圖。上下一對水平配置并左右分開的成形軋輥1、1通過軸2被支撐著。左側的成形軋輥1固定地嵌合在軸2上,右側的成形軋輥1能滑動地嵌合在軸2上。軸2的左端側用左側的軸承箱3直接支撐,套筒4通過鍵結合而嵌合在軸的右端側,在軸向能夠移動。套筒4和右側的成形軋輥1固定地連結。
通過配設在機架左右的支持架5,左右軸承箱3被支撐為在軸向能夠移動。圖1中,只結合上軋輥示出了支撐軸承箱3的支撐結構,其中軸承箱3能在軸向移動,對于下軋輥也能進行同樣的設置。該支撐結構中,軸承箱3通過螺紋部6螺紋結合在支持架5上,并且,設置在軸承箱3外周的齒部7和設置在支持架5上的齒輪8的齒相嚙合。通過轉動齒輪8而使軸承箱3繞軸2一起轉動,軸承箱3就在軸向移動。正反向的移動方向與正反向的轉動方向相對應。
隨著左側的軸承箱3在軸向移動,軸2也追隨該動作,固定地嵌合在軸2上的左側的成形軋輥1也同時在軸向移動。另一方面,隨著右側的軸承箱3在軸向移動,套筒4也追隨該動作,能滑動地嵌合在軸2上且固定地連結在套筒4上的右側的成形軋輥1也同時在軸向移動。
在該實施例中,螺紋部6的螺紋在左右是相反方向切制的,所以,左右的齒輪8在相同方向一起轉動的情況下,左右的軸承箱3通過在正向或反向的轉動,能夠接近或離開。齒輪8的轉動是用軋輥寬度調(diào)整用馬達10驅動具有和齒輪8的齒相嚙合的齒的傳動桿9來實現(xiàn)的。
因此,通過使軋輥寬度調(diào)整用馬達10正反轉動,就能擴大和縮小左右成形軋輥1、1的間隔。
在調(diào)整高度方向的軋輥間隔時,支持架5與立設在基座11上的支柱12螺紋結合,用升降用馬達14通過蝸輪13使該螺紋結合部轉動,使上成形軋輥1、1隨支持架5,升降。
根據(jù)該結構,軸2的內(nèi)部沒有復雜的機構。軸2和其它部件的連結形式是,左側的成形軋輥1固定地嵌合,右側的成形軋輥1能滑動地嵌合,右側端通過軸承箱3被支撐在支持架5上。因此,為了通過軸2的內(nèi)部在成形軋輥1的內(nèi)部和外部之間循環(huán)冷卻水,能形成維護容易的簡單結構。
在該實施例中,在與圖中未示的軸驅動馬達相連結的軸的左側位置,在左側的支持架的左端伸出部分5A設置冷卻水的入口和出口。設置有冷卻水的水路15,從入口開始,順次貫通左側支持架5的部件壁、左側軸承箱3的部件壁而到達軸2內(nèi)部,向右奔流經(jīng)過軸2內(nèi)部后到達右側的成形軋輥1的內(nèi)部,從該內(nèi)部經(jīng)過軸2內(nèi)部而到達左側的成形軋輥1的內(nèi)部,再從該內(nèi)部向左奔流經(jīng)過軸2的內(nèi)部,再順次貫通到左側的軸承箱5的部件壁、左側的支持架5的部件壁而到達出口。
支持架5和左側的軸承箱3、左側的軸承箱3和軸2的左端部、軸2和右側的成形軋輥1對于隔著界面滑動、轉動等相互移動的兩部件,需要使橫斷該界面的水路15連通。因此,為了不使水路15因這種相互移動而被遮斷,例如圖3所示那樣,在界面兩側相互移動的部件M、N的單側或兩側(在圖3中是部件N側)設置超過該相互移動范圍20的尺寸的水路連結部21。
將加熱到600℃的厚4.5毫米×寬270毫米制管鋼板(帶鋼)用圖1所示的輥軋成形機架連續(xù)地進行彎曲成形,這時,將在水路15通以5升/分的冷卻水進行內(nèi)部水冷的情況和不通水的情況下,在成形軋輥1的軋輥表面及軋輥軸側所測定的軋輥溫度的推移圖示在圖4中。溫度測定是用接觸溫度計按壓在左右的成形軋輥1、1的表面即軋輥表面,和其根部附近的軸2的部分即軋輥軸側而進行的。圖4中示出了軋輥表面、軋輥軸側中左右測溫數(shù)據(jù)中較高的數(shù)據(jù)。
如圖4所示,內(nèi)部進行水冷情況下軋輥表面的溫度被控制在內(nèi)部無水冷場合的約1/2,軋輥軸側的溫度被控制在比軸承可能使用溫度上限的200℃低很多的120℃左右,本發(fā)明的效果十分明顯。
在本說明書和權利要求書中,所謂“制管鋼板”應泛指供給用作鋼管的材料的帶鋼類。制管鋼板通常卷成卷狀,在制管生產(chǎn)線中從卷料拉出而供料。本發(fā)明中,將原材料稱為制管鋼板,并不是增加任何限定。
權利要求
1.一種使用軋輥的成形用機架,是具有上下一對水平配置并通過軸來支撐的成形軋輥的輥軋成形機架,包括a.左右分開的成形軋輥中的一側的成形軋輥,固定地嵌合在軸的一端側;b.能滑動地嵌合在該軸的另一端側的套筒;c.與該套筒固定地連結并相對于該上軸能滑動的另一側的成形軋輥;d.支撐軸的一端側的軸承箱;e.通過該套筒支撐軸的另一端側的另一端側的軸承箱;f.能軸向移動地支撐兩側的軸承箱的機架支持架;及g.支撐該機架支持架的支柱。
2.如權利要求1所述的使用軋輥的成形用機架,其特征在于,在輥軋成形機架中,在軸內(nèi)部和軋輥內(nèi)部還具有冷卻水水路。
3.如權利要求2所述的使用軋輥的成形用機架,其特征在于,在輥軋成形機架中,該冷卻水水路是以軸端部的一端側作為出入口,從軸內(nèi)部到達左右兩側的成形軋輥內(nèi)部的冷卻水水路。
4.如權利要求1所述的使用軋輥的成形用機架,其特征在于,在輥軋成形機架中,在能軸向移動地被支撐的該軸承箱的外周設置齒部;在該支持架上配置和該齒部相嚙合的齒輪;在該軸承箱外側設置使該軸承箱和該支持架螺紋結合的螺紋部。
5.如權利要求4所述的使用軋輥的成形用機架,其特征在于,在輥軋成形機架中,在軸向移動該軸承箱的驅動力是通過具有與該齒輪的齒相嚙合的齒的傳動桿,由將驅動力賦予該傳動桿的馬達提供的。
6.如權利要求1所述的使用軋輥的成形用機架,其特征在于,在輥軋成形機架中,具有賦予用于上下移動上部支持架的驅動力的驅動馬達;將該驅動力傳遞到該支柱的蝸輪;螺紋結合于該支柱的該上部支持架;通過上部支持架的上下移動,能調(diào)整上軋輥的高度位置。
7.如權利要求6所述的使用軋輥的成形用機架,其特征在于,在輥軋成形機架中,具有配置在上軋輥的支撐部上并連續(xù)地輸出成形力的測力傳感器;驅動該驅動馬達來調(diào)節(jié)上軋輥的高度位置的軋輥間隙控制裝置,將該測力傳感器的輸出和既定的上限值進行比較,使測力傳感器的輸出不超過上述上限值。
8.使用軋輥的成形用機架,是具有上下一對水平配置并通過軸來支撐的成形軋輥的輥軋成形機架,包括升降上軋輥的驅動馬達;配置在上軋輥的支撐部上并連續(xù)地輸出成形力的測力傳感器;驅動該驅動馬達來調(diào)節(jié)上軋輥的高度位置的軋輥間隙控制裝置,將該測力傳感器的輸出和既定的上限值進行比較,使測力傳感器的輸出不超過上述上限值。
9.一種成形方法,在使用具有上下一對水平配置并通過軸來支撐的成形軋輥的輥軋成形機架來對制管鋼板連續(xù)成形的成形方法中,連續(xù)地實測成形力;一邊調(diào)節(jié)軋輥的間隔,一邊連續(xù)成形,使該實測值不超過既定的上限值。
10.一種成形方法,使用如權利要求1所述的輥軋成形機架,對制管鋼板連續(xù)成形。
11.一種鋼管,使用如權利要求1所述的輥軋成形機架,對制管鋼板連續(xù)成形而得到。
12.一種電阻焊接管制造用設備系列,是將制管鋼板連續(xù)成形為管狀并焊接的電阻焊接管制造用設備系列,包括彎曲如權利要求1所述的制管鋼板的邊緣部的輥軋成形機架;將彎曲的制管鋼板繼續(xù)成形為大致管狀的輥軋成形機架;將成形的制管鋼板的寬度方向邊緣部繼續(xù)加熱到不到鋼的熔點的溫度范圍的加熱裝置;將該邊緣部繼續(xù)加壓并接合的裝置。
13一種電阻焊接管制造方法,是將制管鋼板連續(xù)成形為管狀的電阻焊接管制造方法,包括使用如權利要求1所述的輥軋成形機架,彎曲制管鋼板的邊緣部;接著,再將彎曲的制管鋼板進行輥軋成形,成形為大致管狀;接著,將成形的制管鋼板的邊緣部加熱到不到熔點的溫度范圍;將加熱的邊緣部加壓并接合的工序。
全文摘要
用于將制管鋼板通過支撐在間隔開的上軸和下軸上的分開的成形軋輥連續(xù)地成形為鋼管的成形機架,成形軋輥具有兩部分,一部分固定地連結在軸的一側,套筒可滑動地連結在軸的另一側并固定地連結在軋輥的另一部分上,可相對于該軸滑動。一側軸承箱用于支撐相連結的軸的一端;另一側軸承箱通過套筒支撐相連結的軸的另一端。上下支持架用于支撐兩側的軸承箱在軸向移動。連續(xù)實測形成鋼管的力并調(diào)節(jié)成形操作,使實測值不超過預置值。
文檔編號B22D31/00GK1210766SQ9811924
公開日1999年3月17日 申請日期1998年9月9日 優(yōu)先權日1997年9月10日
發(fā)明者菅野康二, 澤田欣吾, 香川正弘, 杉江善典, 大西壽雄, 田中伸樹, 豐岡高明, 板谷元晶, 橋本裕二, 日下部良治, 大村和夫 申請人:川崎制鐵株式會社, 日下部電機株式會社