СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ Российский патент 2016 года по МПК B21B17/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к способу изготовления и устройству для изготовления бесшовной металлической трубы и, в частности, к способу изготовления и устройству для изготовления бесшовной металлической трубы с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке.

Испрашивается приоритет заявки на патент Японии №2012-163436, поданной 24 июля 2012, содержание которой включается в данное описание.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В способе изготовления бесшовной металлической трубы с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке сначала нагретую круглую заготовку прошивают с помощью прошивного прокатного стана, а затем изготавливают полую трубную заготовку. Стержень оправки вводят в изготовленную полую трубную заготовку. Полую трубную заготовку, в которую введен стержень оправки, удлиняют с помощью стана для прокатки бесшовных труб на оправке. Удлиненную полую трубную заготовку при необходимости нагревают и подвергают обжатию с помощью калибровочного прокатного стана или редукционного стана для прокатки труб с натяжением. В соответствии с указанными выше способами изготавливают бесшовную металлическую трубу.

В способе изготовления бесшовной металлической трубы изготавливаются бесшовные металлические трубы, имеющие различные сорта стали и размеры (наружный диаметр и толщину). В соответствии с этим, требуется увеличение эффективности изготовления.

В патентном документе 1 предлагается повышение эффективности изготовления посредством увеличения степени удлинения в стане для прокатки бесшовных труб на оправке. В стане для прокатки бесшовных труб на оправке, раскрытом в патентном документе 1, диаметры валков первой и второй клети устанавливают больше заданной величины. В соответствии с этим, может быть увеличена степень удлинения бесшовной металлической трубы.

Патентный документ 1: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2008-296250.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако эффективность изготовления зависит также от режима прокатки прошивного прокатного стана и стана для прокатки бесшовных труб на оправке. В частности, если увеличивается частота смены наклонного валка прошивного прокатного стана и валка стана для прокатки бесшовных труб на оправке в соответствии с типом стали и размером изготавливаемой бесшовной металлической трубы, то может быть уменьшен коэффициент использования производственной линии. За счет уменьшения коэффициента использования производственной линии, уменьшается эффективность изготовления.

ПРОБЛЕМЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕШЕНИЮ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является создание способа изготовления и устройства для изготовления бесшовной металлической трубы, способного увеличить эффективность изготовления за счет повышения коэффициента использования производственной линии.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Для решения указанных выше проблем, в данном изобретении используются следующие меры.

(1) Согласно первому аспекту данного изобретения, способ изготовления бесшовной металлической трубы из полой трубной заготовки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, имеющего группу клетей предварительной ступени, включающую несколько клетей, расположенных с начала вдоль линии прокатки, и группу клетей последующей ступени, включающую несколько клетей после группы клетей предварительной ступени, при этом способ изготовления включает: введение стержня оправки в полую трубную заготовку; определение, используется ли группа клетей предварительной ступени в уменьшении наружного диаметра или в уменьшении толщины полой трубной заготовки; и выполнение удлинения полой трубной заготовки, в которую введен стержень оправки, на основе определения, в котором при удлинении, когда группа клетей предварительной ступени используется для уменьшения наружного диаметра, прокатывается полая трубная заготовка в состоянии, в котором внутренняя поверхность полой трубной заготовки не приходит в контакт со стержнем оправки в группе клетей предварительной ступени, и полая трубная заготовка прокатывается в состоянии, в котором внутренняя поверхность полой трубной заготовки приходит в контакт со стержнем оправки в группе клетей последующей ступени и в котором при удлинении, когда используется группа клетей предварительной ступени в уменьшении толщины, полая трубная заготовка прокатывается в состоянии, в котором внутренняя поверхность полой трубной заготовки входит в контакт со стержнем оправки как в группе клетей предварительной ступени, так и в группе клетей последующей ступени.

(2) Указанный выше способ (1) изготовления дополнительно включает определение количества клетей, когда группа клетей предварительной ступени используется для уменьшения наружного диаметра, в соответствии по меньшей мере с типом стали бесшовной металлической трубы или размером бесшовной металлической трубы.

(3) Согласно второму аспекту данного изобретения устройство для изготовления бесшовной металлической трубы включает: группу клетей прокатный стан, которая включает группу клетей предварительной ступени, включающую несколько клетей, расположенных от начала вдоль линии прокатки, и группу клетей последующей ступени, включающую клети, расположенные после группы клетей предварительной ступени; установочный блок, который устанавливает, используется ли группа клетей предварительной ступени группы клетей прокатного стана для уменьшения наружного диаметра или для уменьшения толщины полой трубной заготовки; и удерживающую систему, которая вводит стержень оправки в полую трубную заготовку, при этом, когда группа клетей предварительной ступени установлена с помощью установочного блока для использования в уменьшении наружного диаметра, группа клетей предварительной ступени прокатывает полую трубную заготовку в состоянии, в котором внутренняя поверхность полой трубной заготовки не приходит в контакт со стержнем оправки, и группа клетей последующей ступени прокатывает полую трубную заготовку в состоянии, в котором внутренняя поверхность полой трубной заготовки приходит в контакт со стержнем оправки, и при этом, когда группа клетей предварительной ступени установлена с помощью установочного блока для использования в уменьшении толщины, группа клетей предварительной ступени и группа клетей последующей ступени прокатывают полую трубную заготовку в состоянии, в котором внутренняя поверхность полой трубной заготовки приходит в контакт со стержнем оправки.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно каждому аспекту возможно повышение эффективности изготовления бесшовной металлической трубы посредством уменьшения коэффициента использования производственной линии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

НА ЧЕРТЕЖАХ СХЕМАТИЧНО ИЗОБРАЖЕНО:

фиг. 1 - функциональная блок-схема оборудования для изготовления бесшовной металлической трубы;

фиг. 2 - основная часть прошивного прокатного стана из фиг. 1;

фиг. 3 - функциональная блок-схема стана для прокатки бесшовных труб на оправке из фиг. 1;

фиг. 4 -группа клетей прокатного стана для прокатки бесшовных труб на оправке согласно фиг. 3 на виде сбоку;

фиг. 5 - клеть согласно фиг. 4 на виде спереди и в разрезе по линии А-А на фиг. 4;

фиг. 6 - клеть, отличная от клети на фиг. 5, на виде спереди и в разрезе по линии В-В на фиг. 4;

фиг. 7 - удлинение полой трубной заготовки с помощью стана для прокатки бесшовных труб на оправке;

фиг. 8 - вертикальный разрез удерживающей системы на фиг. 3;

фиг. 9 - опорный элемент на фиг. 8, на виде спереди;

фиг. 10А - удерживающий элемент и стержень оправки удерживающей системы, на виде сверху;

фиг. 10В - вертикальный разрез удерживающего элемента и стержня оправки, показанных на фиг. 10А;

фиг. 10С - состояние, в котором стержень оправки установлен на удерживающем элементе согласно фиг. 10А на виде сверху;

фиг. 10D - вертикальный разрез удерживающего элемента и стержня оправки, показанных на фиг. 10С;

фиг. 11 -группа клетей прокатного стана, показанная на фиг. 3, и оправкоизвлекатель;

фиг. 12 - полное уменьшение толщины в стане для прокатки бесшовных труб на оправке;

фиг. 13 - частичное уменьшение наружного диаметра в стане для прокатки бесшовных труб на оправке;

фиг. 14 - блок-схема способа изготовления бесшовной металлической трубы согласно варианту выполнения данного изобретения;

фиг. 15 - стержень оправки, на виде сбоку;

фиг. 16 - состояние стержня оправки во время полного уменьшения толщины;

фиг. 17 - состояние стержня оправки во время частичного уменьшения наружного диаметра;

фиг. 18 - удлинение в стане для прокатки бесшовных труб на оправке, когда используется вспомогательный инструмент;

фиг. 19 - вертикальный разрез вспомогательного инструмента на фиг. 18;

фиг. 20 - вспомогательный инструмент согласно фиг. 19 на виде спереди и в разрезе по линии С-С на фиг. 19;

фиг. 21 - вспомогательный инструмент согласно фиг. 19 на виде сверху;

фиг. 22 - модификация вспомогательного инструмента согласно фиг. 19 и вертикальный разрез вспомогательного инструмента, имеющего несколько канавок;

фиг. 23 - вспомогательный инструмент, на виде сверху;

фиг. 24 - удлинение в стане для прокатки бесшовных труб на оправке, когда используется вспомогательный инструмент, показанный на фиг. 19, и опорный валок;

фиг. 25 - блок-схема работы управляющего устройства на фиг. 24.

ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже приводится подробное описание вариантов выполнения данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Одинаковыми позициями обозначены одинаковые части или соответствующие друг другу части на чертежах и в последующем описании.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ

На фиг. 1 показана блок-схема оборудования для изготовления бесшовной металлической трубы. В оборудовании для изготовления бесшовной металлической трубы бесшовная металлическая труба изготавливается с помощью так называемого способа Маннесманна в стане для прокатки бесшовных труб на оправке. Как показано на фиг. 1, производственное оборудование согласно данному изобретению включает нагревательную печь 1, прошивной прокатный стан 2 и стан 3 для прокатки бесшовных труб на оправке. Каждое транспортировочное средство 10 расположено вдоль нагревательной печи 1, прошивного прокатного стана 2 и стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке. Например, каждое транспортировочное средство 10 включает множество транспортировочных роликов и транспортирует заготовку или полую трубную заготовку.

НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ 1 И ПРОШИВНОЙ ПРОКАТНЫЙ СТАН 2

В нагревательной печи 1 расположена для нагревания сплошная круглая заготовка в качестве материала для бесшовной металлической трубы. Как показано на фиг. 2, прошивной прокатный стан 2 включает пару наклонных валков 21 и оправку 22. Оправка 22 расположена между парой наклонных валков 21 и на линии PL прокатки (оси прокатки). В прошивном прокатном стане 2 с помощью обоих наклонных валков 21 круглая заготовка BL толкается на оправку 22 при одновременном вращении в окружном направлении, круглая заготовка BL прошивается, и изготавливается полая трубная заготовка HS.

СТАН 3 ДЛЯ ПРОКАТКИ БЕСШОВНЫХ ТРУБ НА ОПРАВКЕ

В стане 3 для прокатки бесшовных труб на оправке стержень оправки вводится в полую трубную заготовку HS, и полая трубная заготовка HS, в которую введен стержень оправки, удлиняется с помощью группы клетей прокатного стана. После извлечения стержня оправки из полой трубной заготовки HS, которая удлинена с помощью стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке, полая трубная заготовка транспортируется к обжимному стану (не изображен). Например, обжимной стан является калибровочным прокатным станом или редукционным станом для прокатки труб с натяжением. Калибровочный прокатный стан выполняет калибровочную прокатку полой трубной заготовки HS и изготавливает бесшовную металлическую трубу.

На фиг. 3 показана блок-схема конфигурации стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке. Как показано на фиг. 3, стан 3 для прокатки бесшовных труб на оправке включает удерживающую систему 3, группу клетей 32 прокатного стана и оправкоизвлекатель 33. Удерживающая система 31, группа клетей 32 прокатного стана и оправкоизвлекатель 33 расположены на одной линии. Удерживающая система 31 вводит стержень оправки в полую трубную заготовку HS, прежде чем группа клетей 32 прокатного стана выполняет удлинение полой трубной заготовки HS, или извлекает стержень оправки из полой трубной заготовки HS после удлинения. Группа клетей 32 прокатного стана выполняет удлинение полой трубной заготовки HS. Оправкоизвлекатель 33 используется для извлечения стержня оправки из полой трубной заготовки HS после удлинения. Ниже приводится подробное описание каждого устройства.

ГРУППА КЛЕТЕЙ 32 ПРОКАТНОГО СТАНА

На фиг. 4 показан на виде сбоку группа клетей 32 прокатного стана для прокатки бесшовных труб на оправке. Как показано на фиг. 4, группа клетей 32 прокатного стана включает несколько клетей ST1-STm (m является натуральным числом), которые расположены последовательно вдоль линии PL прокатки. Общее количество m клетей особо не ограничивается. Например, полное количество m клетей составляет 4-8.

На фиг. 5 и 6 показаны поперечные сечения клети STi (i=2-m) и клети STi-1. Как показано на фиг. 5 и 6, в данном примере выполнения каждая из клетей ST1-STm включает три валка RO, которые расположены на угловом расстоянии 120° друг от друга вокруг линии PL прокатки. Каждый валок RO включает канавку GR, в которой формируется поперечное сечение дуговой формы, при рассматривании по центральной оси поперечного сечения, и с помощью канавок GR трех валков RO образуется матрица РА для прессования труб.

Как показано на фиг. 5 и 6, при рассматривании вдоль линии PL прокатки, три валка RO, включенных в клеть STi (i=2 … m) последующей ступени, расположены с отклонением на 60° вокруг линии PL прокатки относительно трех валков RO, включенных в клеть STi-1 предварительной ступени.

Три валка RO каждой из клетей ST1-STm приводятся во вращение с помощью трех двигателей (не изображены).

В зоне поперечного сечения матрицы РА для прессования труб, образованной тремя валками RO в каждой клети ST, площадь поперечного сечения матрицы для прессования труб меньше, чем в клети последующей ступени.

Как показано на фиг. 7, полая трубная заготовка HS, в которую введен стержень 40 оправки, удлиняется с помощью клетей ST1-STm вдоль линии PL прокатки, и осуществляется обработка наружного диаметра и обработка толщины полой трубной заготовки.

В группе клетей 32 прокатного стана, показанной на фиг. 4-7, каждая клеть STi включает три валка RO. Однако количество валков не ограничено тремя. Количество валков каждой клети STi может составлять 2 или 4. Клеть STi включает n (n является натуральным числом, равным 2 или больше) валков, расположенных вокруг линии PL прокатки, и n валков последующей ступени смещены на 180º/n вокруг линии PL прокатки относительно n валков, включенных в клеть STi-1 предшествующей ступени.

УДЕРЖИВАЮЩАЯ СИСТЕМА 31

На фиг. 8 показана в вертикальном разрезе удерживающая система 31. Удерживающая система 31 перемещает стержень 40 оправки вперед с удерживанием заднего конца стержня 40 оправки и вводит стержень 40 оправки в полую трубную заготовку HS. Дополнительно к этому, удерживающая система 31 перемещает полую трубную заготовку HS, в которую введен стержень 40 оправки, вперед вдоль пути PL прокатки во время удлинения.

Как показано на фиг. 8, удерживающая система 31 включает приводной источник 311, включающий электродвигатель и редуктор, приводное колесо 312, ведомое колесо 313, цепь 314, множество опорных элементов 315 и удерживающий элемент 316.

Приводной источник 311 приводит во вращение приводное колесо 312 в переднем направлении (в направлении по часовой стрелке на фиг. 8) и в заднем направлении (в направлении против часовой стрелки на фиг. 8). Ведомое колесо 313 расположено на расстоянии от приводного колеса 312 на передней стороне приводного колеса 312. Цепь 314 опирается на приводное колесо 312 и ведомое колесо 313 и образует бесконечную дорожку. Приводной источник 311, приводное колесо 312, ведомое колесо 313 и цепь 314 образуют приводное устройство, которое перемещает стержень 40 оправки вперед или назад на опорное расстояние Dref.

Множество опорных элементов 315 расположены последовательно на наружной поверхности цепи 314. На фиг. 9 показан опорный элемент 315 на виде спереди. Дополнительно к этому, штрихпунктирной линией на фиг. 9 показан стержень 40 оправки. Опорный элемент 315 включает перевернутую треугольную канавку 317. Ширина канавки 317 постепенно уменьшается от верхнего конца опорного элемента 315 в направлении нижнего конца. Множество опорных элементов 315 обеспечивают опору стержня 40 оправки, так что ось стержня 40 оправки постоянно совпадает с линией PL прокатки во время перемещения вперед стержня 40 оправки с помощью удерживающей системы 31.

На фиг. 10А и 10В показаны на виде сверху и в вертикальном разрезе удерживающий элемент 316 и стержень 40 оправки. На фиг. 10С и 10D показан на виде сверху и в вертикальном разрезе удерживающий элемент 316, который удерживает задний конец стержня 40 оправки.

Как показано на фиг. 8, 10А и 10В, удерживающий элемент 316 закреплен на верхней поверхности цепи 314. Удерживающий элемент 316 перемещается вперед или назад (см. фиг. 8) на опорное расстояние Dref (между начальным положением Pstart и конечным положением Pend) за счет приведения в действие (вращения) цепи 314.

Как показано на фиг. 10А и 10В, удерживающий элемент 316 включает канавку 319 и крюк 318. Канавка 319 образована на верхней поверхности удерживающего элемента 316 и проходит перпендикулярно осевому направлению стержня 40 оправки. Крюк 318 образован дальше спереди, чем канавка 319, и включает выпуклую вверх форму.

Стержень 40 оправки имеет форму прутка с круглым поперечным сечением в перпендикулярной оси плоскости. Стержень 40 оправки включает шейку 410 и фланец 420 на заднем конце. Шейка 410 имеет форму прутка с круглым поперечным сечением в перпендикулярной оси плоскости, и наружный диаметр шейки 410 меньше наружного диаметра основного тела стержня 40 оправки. Фланец 420 расположен на заднем конце шейки 410. Фланец 420 имеет форму диска и имеет наружный диаметр больше диаметра шейки 410.

Ширина канавки 319 приблизительно равна или несколько больше ширины фланца 420. Дополнительно к этому, нижняя поверхность канавки 319 изогнута в форме вогнутой дуги. Вогнутая часть 320, с которой согласована шейка 410, образована на верхней поверхности крюка 318.

Как показано на фиг. 10С и 10D, фланец 316 входит в канавку 319 удерживающего элемента 316. В соответствии с этим, удерживающий элемент 316 удерживает стержень 40 оправки. Удерживающий элемент 316 перемещается вперед на опорное расстояние Dref, показанное на фиг. 8, с удерживанием заднего конца (шейки 410 и фланца 420) стержня 40 оправки, расположенного в полой трубной заготовке HS во время удлинения с помощью группы клетей 32 прокатного стана. В это время приводное устройство (приводной источник 311), приводное колесо 312, ведомое колесо 313 и цепь 314 удерживающей системы 31 перемещают удерживающий элемент 316 вперед на опорное расстояние Dref. Таким образом, удерживающая система 31 управляет скоростью движения вперед стержня 40 оправки во время удлинения с помощью группы клетей 32 прокатного стана. Дополнительно к этому, удерживающая система 31 вводит стержень 40 оправки в полую трубную заготовку HS перед выполнением удлинения. Кроме того, удерживающая система 31 перемещает стержень 40 оправки назад после выполнения удлинения и извлекает стержень 40 оправки из удлиненной полой трубной заготовки HS.

Удерживающая система 31 перемещает удерживающий элемент 316 вперед или назад с помощью приводного устройства, которое образует бесконечную дорожку с помощью цепи 314. Однако приводное устройство удерживающей системы 31 может иметь другие конфигурации. Например, приводное устройство удерживающей системы 31 может иметь зубчатую рейку и шестерню и тем самым перемещать удерживающий элемент 316 вперед и назад. Дополнительно к этому приводное устройство может включать электрический или гидравлический цилиндр с установленным на вершине цилиндра удерживающим элементом 316 и тем самым перемещать вперед и назад удерживающий элемент 316.

ОПРАВКОИЗВЛЕКАТЕЛЬ 33

Как показано на фиг. 11, оправкоизвлекатель 33 включает несколько клетей SA1-SAr (r является натуральным числом), которые расположены последовательно вдоль линии PL прокатки. Каждая из клетей SA1-SAr включает несколько валков, которые расположены с равными интервалами вокруг линии PL прокатки. Количество валков в каждой из клетей SA1-SAr может составлять два, три или четыре. Например, общее количество r оправкоизвлекателя 33 составляет 2-4.

Оправкоизвлекатель 33 захватывает вершинную часть полой трубной заготовки HS и выполняет легкую обжимку вершинной части полой трубной заготовки HS, когда полая трубная заготовка HS удлиняется с помощью группы клетей 32 прокатного стана. После обжимки вершинной части полой трубной заготовки HS с помощью оправкоизвлекателя 33 удерживающая система 31 вращает в обратную сторону приводное колесо 312 и перемещает назад удерживающий элемент 316. В соответствии с этим, стержень 40 оправки извлекается из полой трубной заготовки HS назад. Таким образом, оправкоизвлекатель 33 является оборудованием для извлечения стержня 40 оправки.

В данном варианте выполнения оправкоизвлекатель 33 используется для извлечения стержня 40 оправки. Однако вместо оправкоизвлекателя 33 можно использовать обжимной стан, такой как калибровочный стан или редукционный стан для прокатки труб с натяжением. Аналогично оправкоизвлекателю 33 обжимной стан может также выполнять обжимную прокатку полой трубной заготовки. В соответствии с этим, аналогично случаю использования оправкоизвлекателя 33, стержень 40 оправки можно извлекать из полой трубной заготовки HS.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ

В способе изготовления бесшовной металлической трубы согласно данному изобретению количество клетей, используемых для уменьшения толщины в группе клетей 32 прокатного стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке изменяется в соответствии с типом стали бесшовной металлической трубы и коэффициентом удлинения бесшовной металлической трубы.

Например, когда полая трубная заготовка выполнена из сорта стали, требующего большого усилия прокатки, такого как высоколегированный сплав, или когда коэффициент удлинения бесшовной металлической трубы является большим, то, как показано на фиг. 12, уменьшение толщины выполняется с помощью всех клетей ST1-STm стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке. В данном случае «уменьшение толщины» означает, что полая трубная заготовка HS прокатывается при прихождении внутренней поверхности полой трубной заготовки HS в контакт с наружной поверхностью стержня 40 оправки, когда полая трубная заготовка HS приходит в контакт с наружной поверхностью стержня 40 оправки с валками RO в клети STi и обжимается. В этом случае полая трубная заготовка HS расположена между валками RO и стержнем 40 оправки и удлиняется, и тем самым изменяется толщина полой трубной заготовки. Поскольку уменьшение толщины осуществляется с помощью всех клетей ST1-STm, то этот случай применяется, когда изготавливается бесшовная металлическая труба, требующая большого усилия прокатки, или когда изготавливается бесшовная металлическая труба, имеющая большой коэффициент удлинения. В последующем удлинение, показанное на фиг. 12, называется «полным уменьшением толщины».

С другой стороны, когда удлиняется полая трубная заготовка, выполненная из сорта стали, требующего небольшого усилия прокатки, такой как обычная сталь, или когда коэффициент удлинения бесшовной металлической трубы является небольшим, то достаточно, что из клетей ST1-STm стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке лишь часть клетей ST выполняют уменьшение толщины. В соответствии с этим, в этом случае, как показано на фиг. 13, вместо уменьшения толщины выполняется уменьшение наружного диаметра в группе клетей (называемой в последующем группой FST клетей предварительной ступени), включающей несколько клетей ST1-STj (j является натуральным числом, при этом j<m), которые расположены непрерывно с начала нескольких клетей ST1-STm. С другой стороны, уменьшение толщины осуществляется в группе клетей (называемой в последующем группой RST клетей последующей ступени), включающей клети STj-1-STm. В данном случае «уменьшение наружного диаметра» означает, что полая трубная заготовка HS обжимается, в то время как внутренняя поверхность полой трубной заготовки HS не находится в контакте с наружной поверхностью стержня 40 оправки, когда полая трубная заготовка HS приходит в контакт с валками RO в клетях STi (i=1 … j) и обжимается. Другими словами, в группе FST клетей предварительной ступени выполняется обжимка. В последующем это удлинение называется «частичным уменьшением наружного диаметра».

При частичном уменьшении наружного диаметра диаметр полой трубной заготовки HS, изготовленной с помощью прошивного прокатного стана 2, может быть далее уменьшен. В соответствии с этим, например, уменьшение наружного диаметра осуществляется в полой трубной заготовке, которая должна прокатываться до заданного наружного диаметра в прошивном прокатном стане 2 согласно уровню техники с помощью группы FST клетей предварительной ступени и тем самым может достигаться заданный наружный диаметр. Для этого наружный диаметр полой трубной заготовки, который должен достигаться с помощью прошивного прокатного стана 2, может быть больше, чем в уровне техники. В этом случае может быть уменьшена частота замены наклонных валков 21 прошивного прокатного стана 2 в соответствии с наружным диаметром подлежащей изготовлению полой трубной заготовки. Это связано с тем, что размер, подлежащий уменьшению с помощью прошивного прокатного стана 2, можно обеспечивать с помощью группы FST клетей предварительной ступени. В соответствии с этим, посредством выполнения частичного уменьшения наружного диаметра, может быть уменьшена частота замены валков, и может быть повышена степень свободы в режиме прокатки прошивного прокатного стана 2 и стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке. Другими словами, в процессе изготовления бесшовной металлической трубы согласно данному варианту выполнения могут быть увеличены коэффициенты использования прошивного прокатного стана 2 и стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке, и тем самым может быть увеличена эффективность изготовления.

Когда выполняется частичное уменьшение наружного диаметра, то наружный диаметр полой трубной заготовки HS, изготовленной с помощью прошивного прокатного стана 2, может быть более единообразно подогнан с помощью группы FST клетей предварительной ступени. В соответствии с этим, может быть дополнительно увеличена точность размеров бесшовной металлической трубы.

В данном варианте выполнения, клети ST1-STm стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке разделены на группу FST клетей предварительной ступени и группу RST клетей последующей ступени в зависимости от потребности, и осуществляется полное уменьшение толщины или частичное уменьшение наружного диаметра. Ниже приводится подробное описание процесса.

На фиг. 14 показана блок-схема способа изготовления бесшовной металлической трубы согласно данному изобретению. Как показано на фиг. 14, сначала устанавливают расстояние прокатки Droll (расстояние от центра линии PL прокатки до канавки GR валка RO) каждой из клетей STi-STm стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке в соответствии с типом стали подлежащей изготовлению бесшовной металлической трубы и размером бесшовной металлической трубы (стадия S1).

В соответствии с установками на стадии S1, когда выполняется частичное уменьшение наружного диаметра, определяют клети STi-STj, включаемые в группу FST клетей предварительной ступени. То есть общее количество клетей, включаемых в группу FST клетей предварительной ступени, можно изменять в соответствии с установками на стадии S1. Например, общее количество j клетей, включаемых в группу FST клетей предварительной ступени, определяют на основании сорта стали и/или размера (наружного диаметра и толщины) изготавливаемой бесшовной металлической трубы.

Например, расстояние Droll прокатки каждой клети STi определяют заранее в соответствии с типом стали и размером (наружным диаметром и толщиной) изготавливаемой бесшовной металлической трубы. Дополнительно к этому, расстояние Droll прокатки, определяемое в соответствии с типом стали и размером бесшовной металлической трубы, заносят в запоминающее устройство (HDD или память) компьютера (не изображен). Посредством считывания величины расстояния Droll прокатки, соответствующего сорту стали и размеру изготавливаемой бесшовной металлической трубы из компьютера, расстояние Droll прокатки каждой из клетей STi-STm регулируется на подлежащую установке величину расстояния Droll прокатки.

Дополнительно к этому, выбирается стержень оправки в соответствии с размером (размером наружного диаметра и размером толщины) подлежащей изготовлению бесшовной металлической трубы (стадия S2). В предпочтительном варианте выполнения заранее подготавливают множество стержней оправки, имеющих различные наружные диаметры, в соответствии с размером бесшовной металлической трубы. На стадии S2 выбирают стержень оправки, имеющий подходящий наружный диаметр, из подготовленных стержней оправки.

Затем нагревают круглую заготовку в нагревательной печи 1 (стадия S3). Круглая заготовка может быть изготовлена способом непрерывной разливки или может быть изготовлена посредством прокатки слитка или сляба. Нагретую круглую заготовку прошивают с помощью прошивного прокатного стана 2 и тем самым изготавливают полую трубную заготовку HS.

Затем стержень 40 оправки, выбранный на стадии S2, вводят в полую трубную заготовку HS (стадия S5). В данном варианте выполнения удерживающая система 31 вводит стержень 40 оправки в полую трубную заготовку HS.

Затем полую трубную заготовку HS удлиняют с помощью стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке (стадия S6). Стан 3 для прокатки бесшовных труб на оправке выполняет полное уменьшение толщины или частичное уменьшение наружного диаметра полой трубной заготовки HS в соответствии с установленным на стадии S1 расстоянием Droll прокатки. После выполнения удлинения с помощью стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке полую трубную заготовку 3 подвергают обжимной прокатке с помощью калибровочного прокатного стана или редукционного стана для прокатки труб с натяжением и тем самым изготавливают бесшовную металлическую трубу (стадия S7).

В соответствии с указанным выше процессом, в способе изготовления бесшовной металлической трубы согласно данному варианту выполнения полное уменьшение толщины или частичное уменьшение наружного диаметра выполняется с помощью стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке в соответствии с типом стали и размером изготавливаемой бесшовной металлической трубы. В соответствии с этим, при бесшовной металлической трубе, выполненной из сорта стали, требующей большого усилия прокатки, и бесшовной металлической трубе, имеющей большой коэффициент удлинения, осуществляется полное уменьшение толщины с помощью стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке. Дополнительно к этому, при бесшовной металлической трубе, выполненной из сорта стали, требующей небольшого усилия прокатки, и бесшовной металлической трубе, имеющей небольшой коэффициент удлинения, осуществляется частичное уменьшение наружного диаметра, уменьшается частота смены валков в прошивном прокатном стане 2 и группы клетей 32 стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке, и может быть увеличена степень свободы при выборе режима прокатки. В соответствии с этим, увеличиваются коэффициенты использования прошивного прокатного стана 2 и стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке, и может быть повышена эффективность изготовления.

Количество клетей в стане для прокатки бесшовных труб на оправке и производительность прокатки (производительность оборудования) каждой клети выбираются так, что даже сорт стали, требующей большого усилия прокатки, такой как высокопрочный сплав, можно обрабатывать до желаемой толщины. В соответствии с этим, когда удлиняется тип стали, требующий небольшого усилия прокатки, такой как обычная сталь, образуется избыток производительности прокатки (производительности оборудования). То есть при типе стали, требующем небольшого усилия прокатки, необходимая прокатка осуществляется с использованием лишь части клетей, а не всех клетей. Согласно данному изобретению, когда удлиняется тип стали, который не требует использования всех клетей, то уменьшение наружного диаметра можно осуществлять с использованием группы FST клетей предварительной ступени, которая становится избыточной. Поэтому диаметр полой трубной заготовки HS, изготавливаемой с помощью прошивного прокатного стана 2, может быть далее уменьшен с помощью группы FST клетей предварительной ступени. В соответствии с этим, как указывалось выше, может быть уменьшена частота смены наклонных валков 21 прошивного прокатного стана 2.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ

Как указывалось выше, стан 3 для прокатки бесшовных труб на оправке выполняет полное уменьшение толщины и частичное уменьшение наружного диаметра. В соответствии с этим, количество клетей, выполняющих уменьшение толщины на группе клетей стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке, изменяется в соответствии с типом стали и размером полой трубной заготовки HS. Поэтому можно выбирать стержень 40 оправки в соответствии с количеством клетей, выполняющих уменьшение толщины.

На фиг. 15 показан на виде сбоку стержень 40 оправки. Как показано на фиг. 15, стержень 40 оправки включает рабочую часть 401 и хвостовик 402. Рабочая часть 401 и хвостовик 402 изготовлены из отдельных материалов и соединены коаксиально друг с другом. Например, на заднем конце рабочей части 401 и на передней части хвостовика 402 выполнена резьба, задний конец и передний конец скрепляются друг с другом, и тем самым соединяются друг с другом рабочая часть и хвостовик.

Рабочая часть 401 расположена на передней части стержня 40 оправки. Рабочая часть 401 приходит в контакт с внутренней поверхностью полой трубной заготовки HS, когда выполняется удлинение. То есть рабочая часть 401 является частью, которая используется в стержне 40 оправки для уменьшения толщины. Поскольку рабочая часть 401 принимает тепло из полой трубной заготовки HS и воспринимает давление сжатия при уменьшении толщины и напряжение растяжения в осевом направлении, то в рабочей части 401 могут легко возникать износ и трещины. Поэтому для рабочей части 401 используется дорогостоящий материал, имеющий улучшенную температурную стойкость, сопротивление возникновению трещин, стойкость к износу, такой как инструментальная сталь (SKD) в соответствии со стандартом JIS. Дополнительно к этому, точность толщины бесшовной металлической трубы зависит от формы (точности наружного диаметра) рабочей части 401, и чистота внутренней поверхности бесшовной металлической трубы зависит от чистоты наружной поверхности рабочей части 401. В соответствии с этим, для рабочей части 401 требуется материал, имеющий улучшенные механические характеристики, высокая точность наружного диаметра и большая чистота наружной поверхности.

Хвостовик 402 установлен на заднем конце рабочей части 401 коаксиально с рабочей частью 401. На заднем конце хвостовика 402 образованы шейка 410 и фланец 420. Хвостовик 402 не приходит в контакт с внутренней поверхностью полой трубной заготовки HS во время удлинения. В соответствии с этим, по сравнению с рабочей частью 401, хвостовик 402 не требует высоких механических характеристик (прочности, стойкости к образованию трещин при нагревании и стойкости к износу) и чистоты наружной поверхности. Поэтому для хвостовика 402 можно использовать более дешевый материал, чем для рабочей части 401, и тем самым может быть уменьшена стоимость изготовления. Дополнительно к этому наружный диаметр хвостовика 402 может быть меньше наружного диаметра рабочей части 401, и в этом случае может быть также уменьшена стоимость изготовления.

Как указывалось выше, в стане 3 для прокатки бесшовных труб на оправке осуществляется либо полное уменьшение толщины, либо частичное уменьшение наружного диаметра. В случае частичного уменьшения наружного диаметра, количество j клетей, включенных в группу FST клетей предварительной ступени, может быть различным в соответствии с типом стали и размером изготавливаемой бесшовной металлической трубы. То есть в стане 3 для прокатки бесшовных труб на оправке общее количество клетей ST, выполняющих уменьшение толщины, может быть различным в соответствии с типом стали и размером бесшовной металлической трубы.

В соответствии с этим, в данном варианте выполнения, подготавливается несколько стержней 40 оправки, имеющих рабочие части 401 и различную длину, в соответствии с количеством клетей, выполняющих уменьшение толщины. Как указывалось выше, на стадии S2 на фиг. 4, когда выбирается стержень 40 оправки, выбирается несколько видов стержней 40 оправки, имеющих наружные диаметры в соответствии с размером изготавливаемой бесшовной металлической трубы.

В данном случае количество клетей, выполняющих уменьшение толщины, определяется посредством установки расстояния Droll прокатки на стадии S1. В соответствии с этим, среди выбранных нескольких видов стержней 40 оправки определяется стержень 40 оправки, включающий рабочую часть 401, имеющую длину, соответствующую количеству клетей, выполняющих уменьшение толщины, в качестве используемого стержня 40 оправки (стадия S2).

Например, как показано на фиг. 16, когда удерживающий элемент 316 удерживающей системы 31 перемещается вперед к конечному положению Pend на цепи 314 в случае, когда выполняется полное уменьшение толщины, то выбирается стержень 40 оправки, включающий рабочую часть 401, имеющую по меньшей мере ту же длину, что и расстояние от входного положения P1in головной клети ST1 группы клетей 32 прокатного стана до выходного положения Pmout последней клети STm. В этом случае уменьшение толщины может выполняться с использованием рабочей части 401 в каждой из клетей STi-STm. Дополнительно к этому, в этом случае хвостовик 402 может иметь по меньшей мере ту же длину, что и расстояние от конечного положения Pend до входного положения P1in.

С другой стороны, как показано на фиг. 17, когда выполняется частичное уменьшение наружного диаметра, и клети ST1 и ST2 соответствуют группе FST клетей предварительной ступени, то уменьшение толщины выполняется в клетях ST3-STm. В соответствии с этим, рабочая часть 401 может иметь по меньшей мере ту же длину, что и расстояние от входного положения P3in клети ST3 до выходного положения Pmout последней клети STm. Кроме того, хвостовик 402 может иметь по меньшей мере ту же длину, что и расстояние от конечного положения Pend до входного положения P3in третьей клети ST3.

Рабочая часть 401, когда выполняется частичное уменьшение наружного диаметра, должна быть короче рабочей части 401, когда выполняется полное уменьшение толщины. Это связано с тем, что количество клетей, с помощью которых осуществляется уменьшение толщины при частичном уменьшении наружного диаметра, меньше количества клетей, с помощью которых осуществляется уменьшение толщины при полном уменьшении толщины. Дополнительно к этому, как показано на фиг. 17, при частичном уменьшении наружного диаметра рабочая часть 401 стержня 40 оправки может быть укорочена, поскольку увеличивается количество клетей, включенных в группу FST клетей предварительной ступени.

Как указывалось выше, в данном варианте выполнения заранее подготавливается несколько стержней 40 оправки, включающих рабочие части 401, имеющие различные длины. Длина рабочей части 401 каждого стержня 40 оправки определяется заранее в соответствии с количество клетей, выполняющих уменьшение толщины. Дополнительно к этому, на стадии S2 процесса изготовления, показанного на фиг. 14, выбирается стержень 40 оправки, включающий рабочую часть 401, имеющую длину, соответствующую количеству клетей, с помощью которых выполняется уменьшение толщины.

Множество (например, 10-20) стержней 40 оправки используется каждый раз при изготовлении партии бесшовных металлических труб, имеющих специальный сорт стали и специальный размер. В соответствии с этим, если используется несколько сортов стали и размеров при изготовлении бесшовной металлической трубы, то значительно увеличивается количество стержней 40 оправки, требуемых для удлинения. В данном варианте выполнения, длина рабочей части 401 стержня 40 оправки, используемого при частичном уменьшении наружного диаметра, может быть короче длины в случае полного уменьшения толщины. Поскольку рабочую часть 401 можно использовать с более коротким стержнем оправки, то общая стоимость требуемых стержней 40 оправки может быть уменьшена.

В данном варианте выполнения частичное уменьшение наружного диаметра выполняется в группе FST клетей предварительной ступени. В соответствии с этим, стержни 40 оправки, имеющие различные длины, включены в подготовленное количество стержней 40 оправки. Однако общая длина множества стержней 40 оправки является одинаковой. Как показано на фиг. 16 и 17, это связано с тем, что последняя клеть STm выполняет уменьшение толщины как при полном уменьшении толщины, так и при частичном уменьшении наружного диаметра.

ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ

Как указывалось выше, при удлинении с помощью стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке, подготовлено и хранится множество стержней 40 оправки. Стоимость изготовления стержня 40 оправки увеличивается, если длина стержня 40 оправки больше. Дополнительно к этому, требуется больше пространства для хранения при большей длине стержня 40 оправки. Предпочтительно уменьшать требуемое для хранения пространство.

На фиг. 18 показан вертикальный разрез стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке, согласно данному варианту выполнения. Как показано на фиг. 18, по сравнению со станом 3 для прокатки бесшовных труб на оправке согласно первому варианту выполнения стан 3 для прокатки бесшовных труб на оправке дополнительно включает вспомогательный инструмент 50.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ 50

На фиг. 19 показан в вертикальном разрезе вспомогательный инструмент 50 из фиг. 18, на фиг. 20 - в разрезе по линии С-С на фиг. 19 и на фиг. 21 - на виде сверху. Как показано на фиг. 19-21, вспомогательный инструмент 50 включает основную часть 51 тела, удерживающую часть 52 и установочную часть 53.

Основная часть 51 тела имеет форму стержня, и поперечное сечение основной части тела предпочтительно является круглым. Материал основной части 51 тела особо не ограничивается и предпочтительно является металлом.

Удерживающая часть 52 расположена на переднем конце основной части 51 тела. Удерживающая часть 52 согласована с фланцем 420 и шейкой 410 заднего конца стержня 40 оправки. То есть вспомогательный инструмент 50 устанавливается на стержне 40 оправки с помощью удерживающей части 52 коаксиально стержню 40 оправки.

Удерживающая часть 52 включает канавку 521 и крюковую часть 522. Крюковая часть 522 образована на расстоянии от передней концевой поверхности 511 перед передней концевой поверхностью 511 основной части 51 тела. В данном варианте выполнения канавка 523, согласованная с шейкой 410, образована на верхней поверхности крюковой части 522.

Канавка 521 выполнена между крюковой частью 522 и передней концевой поверхностью 511 и проходит в поперечном направлении вспомогательного инструмента 50. В частности, канавка 521 проходит в виде дуги в окружном направлении вспомогательного инструмента 50. Ширина канавки 521 слегка больше ширины фланца 420. Канавка 521 согласована с фланцем 420.

Удерживающая часть 52 удерживается на заднем конце стержня 40 оправки с помощью канавки 521 и крюковой части 522.

Установочная часть 53 имеет форму, которая обеспечивает возможность удерживания с помощью удерживающего элемента 316 удерживающей системы 31. Предпочтительно установочная часть 53 имеет форму, одинаковую с задним концом стержня 40 оправки. Установочная часть 53 включает шейку 531 и фланец 532. Шейка 531 и фланец 532 имеют одинаковую форму с шейкой 410 и фланцем 420 стержня 40 оправки. Установочная часть 53 согласована с удерживающим элементом 316 удерживающей системы 31. Соответственно, вспомогательный инструмент 50 закрепляется на удерживающем элементе 316.

Как показано на фиг. 18, удерживающая часть 52 вспомогательного инструмента 50 удерживает задний конец (шейку 410 и фланец 420) стержня 40 оправки, с возможностью закрепления и отсоединения от стержня 40 оправки. Дополнительно к этому, установочная часть 53 вспомогательного инструмента 50 согласована с удерживающим элементом 316 с возможностью закрепления и отсоединения от удерживающего элемент 316.

Таким образом, вспомогательный инструмент 50 увеличивает длину стержня 40 оправки. Вспомогательный инструмент 50 выполняет ту же роль, что и хвостовик 402, и удлиняет хвостовик 402. В соответствии с этим, общая длина подготовленного заранее стержня 40 оправки может быть укорочена.

Предпочтительно, даже когда множество стержней 40 оправки имеют различные диаметры, то формы задних концов (шеек 410 и фланцев 420) одинаковы. Таким образом, удерживающая часть вспомогательного инструмента 50 может удерживать стержень 40 оправки, имеющий различные размеры (наружные диаметры). В соответствии с этим, вспомогательный инструмент 50 можно использовать вместе с множеством стержней 40 оправки, которые имеют различные размеры. Поэтому общая длина множества стержней 40 оправки может быть уменьшена.

Процесс изготовления бесшовной металлической трубы в данном варианте выполнения состоит в следующем. Как показано на фиг. 14, на стадии S5 вспомогательный инструмент устанавливают на удерживающем элементе 316 удерживающей системы 31. После этого стержень 40 оправки, выбранный на стадии S 2, устанавливают на вспомогательный инструмент 50. В соответствии с процессом, вспомогательный инструмент 50 устанавливают на заднем конце стержня 40 оправки. С помощью удерживающей системы 31 вводят стержень 40 оправки, на котором установлен вспомогательный инструмент 50, в полую трубную заготовку HS. Другие операции те же, что и в первом варианте выполнения. Дополнительно к этому, после установки вспомогательного инструмента 50 на стержне 40 оправки, вспомогательный инструмент 50 можно устанавливать на удерживающий элемент 316.

В данном варианте выполнения может быть подготовлен лишь один вид вспомогательных инструментов 50, имеющих различные наружные диаметры. Когда подготовлено несколько видов вспомогательных инструментов 50, то на стадии S2 на фиг. 14 выбирают оптимальный стержень 40 оправки и вспомогательный инструмент 50.

Дополнительно к этому, в данном варианте выполнения удерживающая часть 52 включает одну канавку 521. Однако, как показано на фиг. 22 и 23, удерживающая часть 52 может включать несколько канавок, имеющих различные размеры. В этом случае, например, удерживающая часть включает несколько канавок, которые расположены на одной линии в осевом направлении. Канавка является небольшой при приближении к крюковой части 522. В этом случае удерживающая часть 52 может удерживать несколько стержней 40 оправки, имеющих различные размеры на заднем конце. Несколько канавок выполнены в соответствии с каждым задним концом множество стержней оправки, которые имеют различные размеры. В соответствии с этим, удерживающая часть 52 может удерживать даже стержни оправки, которые имеют различные размеры на заднем конце.

Кроме того, конфигурация удерживающей части 52 не ограничивается фиг. 19-21. Например, удерживающая часть 52 включает открываемое и закрываемое плечо, и стержень 40 оправки может удерживаться посредством расположения заднего конца стержня 40 оправки между плечами с помощью открывания и закрывания плеч. В этом случае также один вспомогательный инструмент 50 может удерживать множество стержней 40 оправки, имеющих различные наружные диаметры. Удерживающая часть 52 может иметь конфигурацию, одинаковую с удерживающим элементом 316.

ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ

Когда вспомогательный инструмент 50 применяется с множеством стержней 40 оправки, имеющих различные размеры, то наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 может отличаться от наружного диаметра стержня 40 оправки. В этом случае также предпочтительно выполнять правильно удлинение.

Как показано на фиг. 24, по сравнению с третьим вариантом выполнения, стан 3 для прокатки бесшовных труб на оправке согласно данному варианту выполнения дополнительно включает управляющее устройство 70.

Управляющее устройство 70 управляет подниманием и опусканием множества опорных валков SR1-SRk (k является натуральным числом).

Опорные валки SR1-SRk расположены вдоль линии прокатки между удерживающей системой 31 и группой клетей 32 прокатного стана. Например, каждый из опорных валков может быть валком, имеющим плоскую наружную окружную поверхность, и может быть V-образным валком, который имеет канавку, имеющую треугольную форму поперечного сечения в окружном направлении наружной окружной поверхности.

Опорные валки SR1-SRk поднимаются и опускаются вверх и вниз с помощью подъемных устройств DR1-DRk. Например, каждое подъемное устройство DR1-DRk является гидравлическим цилиндром, электрическим цилиндром или т.п. На фиг. 24 одно подъемное устройство DR расположено в каждом опорном валке SR. Однако подъемное устройство DR может быть расположено в нескольких опорных валках SR.

Управляющее устройство 70 управляет подъемными устройствами DR1-DRk и поднимает и опускает опорные валки SR1-SRk. Удерживающая система 31 и группа клетей 32 прокатного стана расположены на расстоянии друг от друга. В соответствии с этим, стержень 40 оправки может быть изогнут вниз между удерживающей системой 31 и группой клетей 32 прокатного стана. Эта кривизна оказывает влияние на стабильную транспортировку стержня оправки во время прокатки и точность размеров полой трубной заготовки HS после удлинения. В соответствии с этим, опорные валки SR1-SRk поднимаются в соответствии с положениями стержня 40 оправки во время удлинения, и стержень 40 оправки опирается вдоль линии PL прокатки.

Однако, как указывалось выше, когда используется вспомогательный инструмент 50, то наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 может отличаться от наружного диаметра стержня 40 оправки. В этом случае нижнее конечное положение стержня 40 оправки во время удлинения отличается от нижнего конечного положения вспомогательного инструмента. Если высота опорного валка SR сохраняется согласованной с высотой нижнего конечного положения стержня 40 оправки, то может возникать зазор между опорным валком SR и вспомогательным инструментом 50, или вспомогательный инструмент 50 может соударяться с опорным валком SR.

В соответствии с этим, управляющее устройство 70 регулирует высоту опорного валка в соответствии с расстоянием перемещения (расстоянием перемещения вперед) вспомогательного инструмента 50 во время удлинения. В частности, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 больше наружного диаметра стержня 40 оправки, управляющее устройство управляет подъемным устройство DRq и опускает опорный валок SRq, прежде чем вспомогательный инструмент 50 проходит через опорный валок SRq (q является натуральным числом от 1 до k). В это время управляющее устройство 70 может определять величину опускания на основании величины разницы между наружным диаметром вспомогательного инструмента 50 и наружным диаметром стержня 40 оправки. В этом случае управляющее устройство 70 может опускать опорный валок SRq настолько, что опорный валок SRq после опускания приходит в контакт с нижним концом вспомогательного инструмента 50.

С другой стороны, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 меньше наружного диаметра стержня 40 оправки, то управляющее устройство управляет подъемным устройством DRq и поднимает опорный валок SRq после прохождения вспомогательного инструмента 50 через опорный валок SRq. В это время управляющее устройство 70 может определять величину подъема на основе разностного значения между наружным диаметром вспомогательного инструмента 50 и наружным диаметром стержня 40 оправки. В этом случае управляющее устройство может поднимать опорный валок SRq так, что опорный валок SRq после подъема приходит в контакт с нижним концом вспомогательного инструмента 50.

Как указывалось выше, управляющее устройство 70 поднимает и опускает опорный валок SRq и регулирует высоту опорного валка SRq в соответствии с расстоянием перемещения вспомогательного инструмента 50. В соответствии с этим, могут предотвращаться столкновения вспомогательного инструмента 50 с опорным валком SR. Кроме того, предпочтительно, с учетом разницы наружных диаметров вспомогательного инструмента 50 и стержня 40 оправки, управляющее устройство 70 поднимает и опускает опорный валок SRq. В этом случае вспомогательный инструмент 50 опирается на опорный валок SRq.

Процесс изготовления согласно данному варианту выполнения состоит в следующем.

Операции стадий S1-S7 выполняют также в данном варианте выполнения. Управляющее устройство 70 выполняет операции, показанные на фиг. 25, во время стадии S6.

Сначала управляющее устройство 70 считывает наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 и наружный диаметр стержня 40 оправки и сравнивает наружные диаметры (стадия S601). В это время управляющее устройство 70 определяет разностную величину между наружным диаметром вспомогательного инструмента 50 и наружным диаметром стержня 40 оправки. Затем управляющее устройство определяет высоту опорного валка SRq, когда вспомогательный инструмент 50 проходит через опорный валок SRq (стадия S602). Каждый раз, когда стержень 40 оправки и вспомогательный инструмент 50 комбинируются друг с другом, управляющее устройство 70 устанавливает заранее высоту опорного валка SRq в таблице и сохраняет таблицу в памяти.

Управляющее устройство 70 подтверждает начало перемещения стержня 40 оправки и вспомогательного инструмента 50 (стадия S603). Например, когда начинается движение вперед удерживающего элемента 316 при удерживании, то удерживающая система 31 соответствующим образом информирует управляющее устройство 70. Управляющее устройство 70 принимает информацию и распознает начало движения вспомогательного инструмента 50 и т.п. (стадия S603).

Управляющее устройство 70 поднимает опорный валок SRq каждый раз при прохождении стержня 40 оправки через опорный валок SRq (стадия S604). В это время управляющее устройство 70 определяет величину подъема опорного валка SRq в соответствии с размером (наружным диаметром) стержня 40 оправки.

В соответствии с указанными выше операциями, стержень 40 оправки во время удлинения опирается на опорные валки SR1-SRk.

Затем управляющее устройство 70 считывает пересмотренные результаты стадии S601 (стадия S605). В соответствии с этим, управляющее устройство 70 сохраняет высоту опорного валка SRq неизменной до окончания удлинения полой трубной заготовки HS.

С другой стороны, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 больше наружного диаметра стержня 40 оправки, то управляющее устройство 70 выполняет процесс опускания опорного валка (стадия S610). В частности, управляющее устройство 70 проверяет фактическую величину перемещения вспомогательного инструмента 50 (стадия S611). Например, управляющее устройство 70 принимает информацию о величине перемещения удерживающего элемента 316 для каждого заданного промежутка времени из удерживающей системы 31 и распознает перемещение вспомогательного инструмента 50.

Когда вспомогательный инструмент 50 достигает опорного валка SR1 (Да в стадии S612), то управляющее устройство 70 опускает опорный валок SR1 на основании величины перемещения вспомогательного инструмента 50, контролируемой на стадии S611. В это время управляющее устройство 70 может опускать опорный валок SR1, так что опорный валок отделяется от вспомогательного инструмента 50. Дополнительно к этому, управляющее устройство 70 может опускать опорный валок SR1 так, что опорный валок SR1 приходит в контакт с вспомогательным инструментом 50 на основании разницы наружных диаметров вспомогательного инструмента 50 и стержня 40 оправки.

После опускания опорного валка SR1 выполняется приращение счетчика q (стадия S615) и возврат к стадии S611. До превышения счетчиком q значения k (Да на стадии S614), выполняются операции S611-S613 на каждом из опорных валков SR1-SRk.

В соответствии с приведенным выше описанием операций, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 больше наружного диаметра стержня 40 оправки, то управляющее устройство 70 опускает опорный валок SRq. В соответствии с этим, предотвращается столкновение вспомогательного инструмента 50 с опорным валком SRq.

После возврата на стадию S605, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 меньше наружного диаметра стержня 40 оправки, выполняется процесс подъема опорного валка (стадия S620). Управляющее устройство 70 проверяет фактическую величину перемещения вспомогательного инструмента в каждый заданный промежуток времени (стадия S621).

Когда вспомогательный инструмент 50 проходит заданное расстояние до опорного валка SR1 (Да на стадии S622), то управляющее устройство 70 поднимает опорный валок SR1 на заданную величину на основании величины перемещения вспомогательного инструмента 50, контролируемого на стадии S621. В это время управляющее устройство 70 поднимает опорный валок SR1 на заданную величину, так что опорный валок SR1 приходит в контакт с вспомогательным инструментом на основании разницы наружных диаметров вспомогательного инструмента 50 и стержня 40 оправки.

После этого, аналогично процессу опускания опорного валка на стадии S610, выполняются операции стадий S621-S623 для каждого из опорных валков SR1-SRk (стадия S624 и S625).

В соответствии с указанными выше операциями, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента 50 меньше наружного диаметра стержня 40 оправки, то управляющее устройство 70 поднимает опорный валок SRq на заданную величину и вызывает прихождение опорного валка SRq в контакт с вспомогательным инструментом 50. Вспомогательный инструмент 50 может перемещаться вперед без необходимости изгибания вниз.

В указанном выше примере управляющее устройство 70 выполняет процесс S610 опускания опорного валка и процесс S620 подъема опорного валка. Однако управляющее устройство 70 может выполнять лишь процесс S610 опускания опорного валка. Дополнительно к этому, управляющее устройство 70 может опускать опорный валок SRq на постоянную величину, независимо от наружного диаметра вспомогательного инструмента 50 в процессе S610 опускания опорного валка. В этом случае может предотвращаться по меньшей мере столкновение вспомогательного инструмента 50 с опорным валком SRq, и может выполняться более подходящее удлинение.

В указанном выше варианте выполнения стадии S611-S613 выполняются на каждом из опорных валков SR1-SRk. Однако одновременно могут опускаться несколько опорных валков SR. Кроме того, могут одновременно опускаться все опорные валки SR1-SRk.

В указанном выше варианте выполнения множество опорных валков SR1-SRk расположены между удерживающей системой 31 и передней клетью ST1 группы клетей 32 прокатного стана. Однако могут быть расположены один или больше опорных валков.

Выше было приведено описание вариантов выполнения данного изобретения. Однако данное изобретение не ограничивается указанными выше вариантами выполнения.

В четвертом варианте выполнения опорные валки SR1-SRk присутствуют. Однако в первом-третьем вариантах выполнения опорные валки SR1-SRk могут отсутствовать.

В указанных выше вариантах выполнения стержень 40 оправки вводится в полую трубную заготовку HS с помощью удерживающей системы 31. Однако стержень 40 оправки можно вводить в полую трубную заготовку HS с использованием других методов. Например, стержень 40 оправки можно вводить в полую трубную заготовку HS с помощью вводного устройства, которое отличается от удерживающей системы 31.

Удерживающий элемент 316 удерживающей системы 31 не ограничивается указанной выше конфигурацией. Например, удерживающий элемент 316 может включать несколько плеч, которые можно открывать и закрывать. В этом случае удерживающий элемент 316 может удерживать стержень 40 оправки посредством расположения заднего конца стержня 40 оправки между плечами.

В указанных выше вариантах выполнения задний конец стержня 40 оправки включает шейку 410 и фланец 420. Однако форма заднего конца стержня 40 оправки не ограничивается этим. А именно, форма заднего конца стержня 40 оправки не ограничивается особо, если задний конец имеет форму, которая может удерживаться удерживающим элементом 316 и удерживающей частью 52 вспомогательного инструмента 50.

Выше было приведено описание вариантов выполнения данного изобретения. Однако указанные выше варианты выполнения являются лишь примерами выполнения данного изобретения. В соответствии с этим, данное изобретение не ограничивается лишь указанными выше вариантами выполнения, и указанные выше варианты выполнения могут быть подходящим образом модифицированы без выхода за объем изобретения. Например, в указанных выше вариантах выполнения стан для прокатки бесшовных труб на оправке включает группу клетей предварительной ступени, выполняющих уменьшение наружного диаметра или уменьшение толщины, и группу клетей последующей ступени, выполняющих уменьшение толщины, и выполняет удлинение полой трубной заготовки. Однако стан для прокатки бесшовных труб на оправке может включать клеть, которая не выполняет уменьшение наружного диаметра и уменьшение толщины. То есть клеть, используемая в группе клетей предварительной ступени и в группе клетей последующей ступени, может быть при необходимости выбрана подходящим образом из клетей стана для прокатки бесшовных труб на оправке.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Возможно создание способа изготовления и устройства для изготовления бесшовной металлической трубы, способных увеличивать эффективность изготовления, посредством увеличения коэффициента использования производственной линии.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

2 Прошивной прокатный стан

3 Стан для прокатки бесшовных труб на оправке

32 Группа клетей прокатного стана

40 Стержень оправки

HS Полая трубная заготовка

ST1-STm Клеть

FST Группа клетей предварительной ступени

RST Группа клетей последующей ступени

Изобретение относится к области прокатки бесшовных труб на оправке в группе прокатных клетей. Способ включает прокатку в группе клетей предварительной прокатки и в группе клетей последующей прокатки. Увеличение ресурса используемого оборудования обеспечивается за счет того, что определяют, используется ли группа клетей предварительной ступени в уменьшении наружного диаметра или в уменьшении толщины полой трубной заготовки, и выполняют удлинение полой трубной заготовки, в которую введен стержень оправки. В процессе удлинения с уменьшением наружного диаметра полой трубной заготовки в группе клетей предварительной ступени полую трубную заготовку прокатывают без контакта ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей предварительной ступени и в контакте ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей последующей ступени, а в процессе удлинения с уменьшением толщины полой трубной заготовки в группе клетей предварительной ступени полую трубную заготовку прокатывают в контакте ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей предварительной ступени и в группе клетей последующей ступени. Устройство содержит соответствующее оборудование. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 25 ил.

1. Способ изготовления бесшовной металлической трубы из полой трубной заготовки с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке, имеющего группу клетей предварительной ступени, включающую несколько клетей, расположенных от начала вдоль линии прокатки, и группу клетей последующей ступени, содержащую несколько клетей, расположенных после группы клетей предварительной ступени, при этом способ включает введение стержня оправки в полую трубную заготовку, определение, используется ли группа клетей предварительной ступени прокатки для уменьшения наружного диаметра полой трубной заготовки или для уменьшения ее толщины, и удлинение полой трубной заготовки, в которую введен стержень оправки, на основе упомянутого определения, при этом в процессе удлинения с уменьшением наружного диаметра полой трубной заготовки в группе клетей предварительной ступени полую трубную заготовку прокатывают без контакта ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей предварительной ступени и в контакте ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей последующей ступени, а в процессе удлинения с уменьшением толщины полой трубной заготовки в группе клетей предварительной ступени полую трубную заготовку прокатывают в контакте ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей предварительной ступени и в группе клетей последующей ступени.

2. Способ по п. 1, включающий использование группы клетей предварительной ступени для уменьшения наружного диаметра, при этом количество клетей устанавливают в соответствии по меньшей мере с типом стали бесшовной металлической трубы или размером бесшовной металлической трубы.

3. Устройство для изготовления бесшовной металлическойтрубы, содержащее группу клетей прокатного стана, который включает группу клетей предварительной ступени, включающую клети, расположенные от начала вдоль линии прокатки, и группу клетей последующей ступени, включающую клети, расположенные после группы клетей предварительной ступени, установочный блок, выполненный с возможностью определения использования группы клетей предварительной ступени для уменьшения наружного диаметра или для уменьшения толщины полой трубной заготовки, и удерживающую систему для введения стержня оправки в полую трубную заготовку, при этом устройство выполнено с возможностью, при определении посредством установочного блока использования группы клетей предварительной ступени для уменьшения наружного диаметра полой трубной заготовки, прокатки полой трубной заготовки без контакта ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей предварительной ступени и прокатки полой трубной заготовки с контактом ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей последующей ступени, а при определении посредством установочного блока использования группы клетей предварительной ступени для уменьшения толщины полой трубной заготовки, прокатки полой трубной заготовки с контактом ее внутренней поверхности со стержнем оправки в группе клетей предварительной ступени и в группе клетей последующей ступени.