專利名稱:管材制造方法和制造設(shè)備、厚度偏差信息獲取設(shè)備及計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于制造無(wú)縫管且同時(shí)防止發(fā)生厚度偏差的制造方法/制造設(shè)備、一種用于獲取有關(guān)厚度偏差信息的厚度偏差信息獲取設(shè)備、以及將計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)為厚度偏差信息獲取設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù):
無(wú)縫管制造方法的典型實(shí)例是使用芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的方法。在該方法中,首先,一根在加熱爐中加熱到所需溫度的坯料由穿軋機(jī)進(jìn)行穿孔和軋制以獲得一根空心管坯,接著使用芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)對(duì)空心管坯進(jìn)行拉伸和軋制,然后使用減徑機(jī)或定徑機(jī)執(zhí)行定徑軋制以調(diào)整外徑和壁厚。
在以上述工藝制造的無(wú)縫管中,可發(fā)生如圖1所示的各種類型的厚度偏差。圖1是具有各種類型的厚度偏差的無(wú)縫管的橫斷面視圖。圖1A顯示了沿?zé)o縫管的軸線方向的橫斷面,而圖1B顯示了包含無(wú)縫管的中心軸的橫斷面。列出了引起厚度偏差的各種因素。其中,作為與制造設(shè)備相關(guān)的因素,列出了例如,在穿孔中使用的芯棒的中心軸與坯料的中心軸未對(duì)準(zhǔn),或由于在加熱爐中的不充分加熱引起的坯料的不均勻的加熱溫度。一階厚度偏差是由此因素導(dǎo)致的。另一方面,二階厚度偏差和四階厚度偏差是由芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)中的軋制位置與設(shè)定目標(biāo)位置的偏差以及芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)中的芯棒半徑與適當(dāng)值的偏離而引起的。此外,三階厚度偏差和六階厚度偏差是由減徑機(jī)或定徑機(jī)中的工具缺陷引起的。另外,如圖1B所示,存在有沿縱向變化的壁厚偏差。此厚度偏差的一個(gè)可能的起因是由于傾斜軋制引起的偏差,例如,上述由穿軋機(jī)引起的一階厚度偏差。
為了防止這種厚度偏差的發(fā)生,必須測(cè)量制造的無(wú)縫管的壁厚、在檢測(cè)出厚度偏差后了解其狀態(tài)、確定厚度偏差的起因、及調(diào)整制造設(shè)備或制造條件以消除所確定的起因。
日本專利早期公開申請(qǐng)第59-7407(1984)號(hào)公開了一種區(qū)分發(fā)生于傾斜滾軋機(jī),例如穿軋機(jī)中的一階厚度偏差的起因的技術(shù),其通過(guò)關(guān)注無(wú)縫管的橫截面中的薄的部分沿縱向的扭轉(zhuǎn)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方面,日本專利早期公開申請(qǐng)第61-135409(1986)號(hào)公開了一種確定厚度偏差的起因的技術(shù),其通過(guò)螺旋形地測(cè)量無(wú)縫管的壁厚并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行傅立葉分析,分析一階厚度偏差、120°周期的三階厚度偏差、及180°周期的二階厚度偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外,日本專利早期公開申請(qǐng)第8-271241(1996)號(hào)公開了一種技術(shù),其中使用兩路伽馬射線穿過(guò)無(wú)縫管,并基于兩路伽馬射線的衰減量之間的差別來(lái)確定一階厚度偏差。
在上述現(xiàn)有技術(shù)中,日本專利早期公開申請(qǐng)第59-7407(1984)號(hào)公開的技術(shù)存在的問(wèn)題為,當(dāng)存在各種類型的厚度偏差時(shí),難以確定一階厚度偏差的扭轉(zhuǎn)形式。另一方面,由于日本專利早期公開申請(qǐng)第61-135409(1986)號(hào)公開的技術(shù)沒(méi)有公開在圓周方向的厚度偏差的位置的分析方法,這一技術(shù)存在的問(wèn)題為,不可能確定需調(diào)整制造條件以防止厚度偏差的調(diào)整位置及調(diào)整量。而且,其未公開防止90°周期的四階厚度偏差、60°周期的六階厚度偏差,等的具體措施。此外,日本專利早期公開申請(qǐng)第8-271241(1996)號(hào)公開的技術(shù)存在的問(wèn)題為,不可能區(qū)分偶數(shù)階厚度偏差與奇數(shù)階厚度偏差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題,且本發(fā)明的目標(biāo)為提供一種無(wú)縫管的制造方法/制造設(shè)備,通過(guò)對(duì)在沿管材軸向的橫截面中的多個(gè)點(diǎn)測(cè)得的壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換對(duì)厚度偏差進(jìn)行分類、由復(fù)合傅里葉分量的相位計(jì)算厚度偏差的位置、且調(diào)整管材的制造條件或制造設(shè)備,從而能夠防止厚度偏差的發(fā)生,此外提供一種厚度偏差信息獲取設(shè)備用于獲取有關(guān)厚度偏差的信息,以及由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)厚度偏差信息獲取設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序。
更具體地,本發(fā)明的目標(biāo)為提供一種無(wú)縫管的制造方法/制造設(shè)備,通過(guò)根據(jù)由一階厚度偏差至六階厚度偏差的厚度偏差的類型,調(diào)整管材的制造條件或制造設(shè)備,從而能夠防止厚度偏差的發(fā)生,此外提供一種厚度偏差信息獲取設(shè)備用于獲取有關(guān)厚度偏差的信息,以及由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)厚度偏差信息獲取設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序。
此外,本發(fā)明的另一目標(biāo)為提供一種無(wú)縫管的制造方法/制造設(shè)備,通過(guò)對(duì)獲得的沿軸向的管材橫截面的厚度偏差量和相位沿縱向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換確定沿管材縱向的厚度偏差的扭轉(zhuǎn)形式、并根據(jù)扭轉(zhuǎn)形式調(diào)整管材的制造條件或制造設(shè)備,從而能夠防止厚度偏差的發(fā)生,此外提供一種厚度偏差信息獲取設(shè)備用于獲取有關(guān)厚度偏差的信息,以及由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)厚度偏差信息獲取設(shè)備的計(jì)算機(jī)程序。
根據(jù)第一發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法是一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造方法,其特征在于包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的步驟;通過(guò)沿圓周方向?qū)Χ鄠€(gè)壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算步驟;以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置,依照適合每個(gè)k階厚度偏差的方法調(diào)整管材壁厚的調(diào)整步驟。
根據(jù)第二發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法的特征在于,在第一計(jì)算步驟中,每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及,在第二計(jì)算步驟中,每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行計(jì)算。
根據(jù)第三發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法的特征在于,在第三計(jì)算步驟中,每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計(jì)算以角度單位,其中第一測(cè)量點(diǎn)的位置為0°,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行。
根據(jù)第四發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法的特征在于使用了包括多個(gè)軋制軋輥對(duì)的芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)用于從外側(cè)將空心管坯夾在中間以進(jìn)行管材的軋制,而且,在調(diào)整步驟中,對(duì)于二階厚度偏差,軋制厚的部分的位置的芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的軋制軋輥對(duì)的軋制軋輥間的距離根據(jù)厚度偏差量予以減小,或者軋制薄的部分的位置的軋制軋輥對(duì)的軋制軋輥間的距離根據(jù)厚度偏差量予以增加。
根據(jù)第五發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法的特征在于使用了具有用以插入空心管坯的芯棒的芯棒式無(wú)縫管軋機(jī),而且,在調(diào)整步驟中,對(duì)于四階厚度偏差,芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的芯棒由一根依照厚度偏差量具有適當(dāng)直徑的芯棒所代替。
根據(jù)第六發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法的特征在于使用了減徑軋制機(jī)用于將管材經(jīng)過(guò)由多個(gè)軋制軋輥形成的模具以進(jìn)行管材的軋制,而且,在調(diào)整步驟中,對(duì)于三階厚度偏差或六階厚度偏差,基于厚的部分或薄的部分的偏差量和/或位置,減徑軋制機(jī)的軋輥由具有適當(dāng)形狀的軋輥所代替。
根據(jù)第七發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法是一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造方法,其特征在于包括在沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的步驟;通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面中的多個(gè)壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的相位的步驟;通過(guò)對(duì)一個(gè)復(fù)變函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的步驟,其中在該復(fù)變函數(shù)中,絕對(duì)值和相位分別為對(duì)每個(gè)k階厚度偏差計(jì)算的厚度偏差和相位的一個(gè)復(fù)數(shù)是沿管材縱向位置的函數(shù);基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的步驟;以及,當(dāng)確定在任何頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),根據(jù)適合每個(gè)k階厚度偏差及每個(gè)頻率范圍的方法,調(diào)整管材壁厚的步驟。
根據(jù)第八發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法是一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造方法,其特征在于包括在沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的步驟;通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面中的多個(gè)壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算步驟;通過(guò)對(duì)一個(gè)復(fù)變函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算步驟,其中在該復(fù)變函數(shù)中,絕對(duì)值和相位分別為計(jì)算的厚度偏差量和相位的一個(gè)復(fù)數(shù)是沿管材縱向位置的函數(shù);基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定步驟;以及,當(dāng)確定在任何頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),根據(jù)適合該頻率范圍的方法,調(diào)整管材的制造條件的調(diào)整步驟。
根據(jù)第九發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法的特征在于,在第一計(jì)算步驟中,一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及
I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及,在第二計(jì)算步驟中,一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行計(jì)算,在第三計(jì)算步驟中,一階厚度偏差的相位θ按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行計(jì)算,且在第四計(jì)算步驟中,對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
根據(jù)第十發(fā)明給出的無(wú)縫管的制造方法的特征在于,使用了加熱爐及穿軋機(jī);在確定步驟中,在基于預(yù)定的邊界值的較大頻率范圍和較小頻率范圍內(nèi),基于預(yù)定的邊界值,確定復(fù)合傅里葉分量的值是否更大;以及,在調(diào)整步驟中,當(dāng)確定在較小頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),加熱爐的加熱溫度予以增加,而且,當(dāng)確定在較大頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),對(duì)穿軋機(jī)中引起偏心的零件進(jìn)行替換。
根據(jù)第十一發(fā)明給出的制造設(shè)備是一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造設(shè)備,其特征在于包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的裝置;通過(guò)沿圓周方向?qū)Χ鄠€(gè)壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算裝置;以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置,依照適合每個(gè)k階厚度偏差的方法調(diào)整制造中的管材壁厚的調(diào)整裝置。
根據(jù)第十二發(fā)明給出的制造設(shè)備的特征在于第一計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)的計(jì)算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及(k)=1NΣi=1N(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及第二計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計(jì)算按(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行。
根據(jù)第十三發(fā)明給出的制造設(shè)備的特征在于第三計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計(jì)算以角度單位,其中第一測(cè)量點(diǎn)的位置為0°,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行。
根據(jù)第十四發(fā)明給出的制造設(shè)備是一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造設(shè)備,其特征在于包括在沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的裝置;通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面中的多個(gè)壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算裝置;通過(guò)將計(jì)算的厚度偏差量和相位間的關(guān)系作為沿管材縱向位置的函數(shù),且對(duì)多個(gè)函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算裝置;基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定裝置;以及,當(dāng)確定在任何頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),根據(jù)適合該頻率范圍的方法,調(diào)整管材的制造條件的調(diào)整裝置。
根據(jù)第十五發(fā)明給出的制造設(shè)備的特征在于第一計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)的計(jì)算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,第二計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的厚度偏差量r的計(jì)算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行,第三計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的相位θ的計(jì)算按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行,且第四計(jì)算裝置對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
根據(jù)第十六發(fā)明給出的厚度偏差信息獲取設(shè)備是一種基于管材的壁厚測(cè)量值獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的設(shè)備,其特征在于包括通過(guò)對(duì)沿軸向的管材橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;以及由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算裝置。
根據(jù)第十七發(fā)明給出的厚度偏差信息獲取設(shè)備的特征在于第一計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)的計(jì)算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及第二計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計(jì)算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行。
根據(jù)第十八發(fā)明給出的厚度偏差信息獲取設(shè)備的特征在于第三計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計(jì)算以角度單位,其中第一測(cè)量點(diǎn)的位置為0°,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行。
根據(jù)第十九發(fā)明給出的厚度偏差信息獲取設(shè)備是一種基于管材的壁厚測(cè)量值獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的設(shè)備,其特征在于包括通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算裝置;通過(guò)對(duì)一個(gè)復(fù)變函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算裝置,其中在該復(fù)變函數(shù)中,絕對(duì)值和相位分別為計(jì)算的厚度偏差量和相位的一個(gè)復(fù)數(shù)是沿管材縱向位置的函數(shù);以及,基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定裝置。
根據(jù)第二十發(fā)明給出的厚度偏差信息獲取設(shè)備的特征在于第一計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)的計(jì)算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,第二計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的厚度偏差量r的計(jì)算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行,第三計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的相位θ的計(jì)算按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行,且第四計(jì)算裝置對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
根據(jù)第二十一發(fā)明給出的計(jì)算機(jī)程序是一種基于管材的壁厚值使計(jì)算機(jī)獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于包括使計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)一系列的管材的壁厚值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;以及使計(jì)算機(jī)由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算步驟。
根據(jù)第二十二發(fā)明給出的計(jì)算機(jī)程序的特征在于第一計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟,其中N為壁厚值的數(shù)目,而WT(i)為第i個(gè)壁厚值,以及第二計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟。
根據(jù)第二十三發(fā)明給出的計(jì)算機(jī)程序的特征在于第三計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k),以角度單位,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按W(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟。
根據(jù)第二十四發(fā)明給出的計(jì)算機(jī)程序是一種基于管材的壁厚值使計(jì)算機(jī)獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于包括使計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)在多個(gè)系列的壁厚值中,通過(guò)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值計(jì)算的厚度偏差量和相位間的關(guān)系執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算步驟;以及,使計(jì)算機(jī)基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定步驟。
根據(jù)第二十五發(fā)明給出的計(jì)算機(jī)程序的特征在于第一計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)按(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟,其中N為包括在一系列的壁厚值中的壁厚值的數(shù)目,而WT(i)為包括在一系列的壁厚值中的第i個(gè)壁厚值,第二計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟,第三計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)一階厚度偏差的相位θ按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行計(jì)算的步驟,且第四計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換的步驟,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
在第一、第十一、第十六、和第二十一發(fā)明中,對(duì)沿軸向的無(wú)縫管的橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,對(duì)厚度偏差的類型進(jìn)行分類,由復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值計(jì)算厚度偏差量,由復(fù)合傅里葉分量的相位計(jì)算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置,以及基于厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置,調(diào)整管材的制造條件。由于復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值給出了在一周中周期性地變化k次的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的幅度,因而獲得了每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量。此外,由于由復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部與虛部的比給出的相位表示出,以測(cè)量起始點(diǎn)為原點(diǎn)、沿管材圓周方向的角度為橫坐標(biāo)及k階厚度偏差的變化為縱坐標(biāo)繪制的曲線,與僅由實(shí)部構(gòu)成的余弦曲線的偏離程度,因而由相位獲得了其中曲線達(dá)最大值的厚的部分的位置及其中曲線達(dá)最小值的薄的部分的位置。因此,確定了厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置,從而可采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐购穸绕睢?br>
在第二、第十二、第十七、和第二十二發(fā)明中,當(dāng)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量按最大壁厚與最小壁厚的差值定義時(shí),厚度偏差量為 其為由每個(gè)k階厚度偏差繪制的正弦曲線的幅度 的兩倍,而且,由于已計(jì)算出每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量,因而可確定調(diào)整管材壁厚以防止厚度偏差的調(diào)整量。
在第三、第十三、第十八、和第二十三發(fā)明中,每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置為將由復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部與虛部的比給出的相位除以k所得到的角度的位置,而薄的部分的位置為將在一周中表示厚的部分的位置的相位加上兩個(gè)直角所得的值除以k所得到的角度的位置,而且,由于已計(jì)算出每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置,因而可確定需調(diào)整管材壁厚以防止厚度偏差的位置以及調(diào)整量的正負(fù)。
在第四發(fā)明中,當(dāng)二階厚度偏差發(fā)生時(shí),對(duì)管材的制造條件進(jìn)行調(diào)整以消除二階厚度偏差的起因。二階厚度偏差是由芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的軋制過(guò)程中的壓力變化引起的,因此,當(dāng)二階厚度偏差發(fā)生時(shí),軋制厚的部分的位置的軋制軋輥對(duì)的軋制軋輥間的距離根據(jù)厚度偏差量予以減小,而軋制薄的部分的位置的軋制軋輥對(duì)的軋制軋輥間的距離根據(jù)厚度偏差量予以增加。
在第五發(fā)明中,當(dāng)四階厚度偏差發(fā)生時(shí),對(duì)管材的制造條件進(jìn)行調(diào)整以消除四階厚度偏差的起因。對(duì)于四階厚度偏差,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變芯棒的形狀可改變厚度偏差量,因此,當(dāng)四階厚度偏差發(fā)生時(shí),芯棒由一根依照厚度偏差量具有不同直徑的芯棒所代替。
在第六發(fā)明中,當(dāng)三階厚度偏差和六階厚度偏差發(fā)生時(shí),對(duì)管材的制造條件進(jìn)行調(diào)整以消除這些厚度偏差的起因。對(duì)于三階厚度偏差和六階厚度偏差,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整作為減徑軋制機(jī)的減徑機(jī)或定徑機(jī)的模具的形狀可減小厚度偏差量,因此,當(dāng)三階厚度偏差和六階厚度偏差發(fā)生時(shí),軋輥依照厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和位置而被替換。
在第七發(fā)明中,將獲得的沿軸向的多個(gè)橫截面的每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關(guān)系作為沿管材縱向的函數(shù),對(duì)此函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,由厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率對(duì)厚度偏差進(jìn)一步分類,且根據(jù)分類的厚度偏差采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐购穸绕睢?br>
在第八、第十四、第十九、和第二十四發(fā)明中,將獲得的沿軸向的多個(gè)橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關(guān)系作為沿管材縱向的函數(shù),對(duì)此函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,由厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率對(duì)厚度偏差進(jìn)一步分類,且根據(jù)分類的厚度偏差采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐购穸绕睢?br>
在第九、第十五、第二十、和第二十五發(fā)明中,對(duì)于獲得的沿軸向的多個(gè)橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ,對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。當(dāng)m為扭轉(zhuǎn)頻率且αm為相應(yīng)于扭轉(zhuǎn)頻率m的角頻率時(shí),對(duì)一階厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率m的分析由相應(yīng)于分量exp(j(αm·y))的復(fù)合傅里葉變換的結(jié)果來(lái)進(jìn)行,且根據(jù)按此頻率分類的厚度偏差采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐购穸绕睢?br>
在第十發(fā)明中,當(dāng)具有較大扭轉(zhuǎn)頻率的一階厚度偏差發(fā)生時(shí),及當(dāng)具有較小扭轉(zhuǎn)頻率的一階厚度偏差發(fā)生時(shí),對(duì)管材的制造條件進(jìn)行調(diào)整以消除各自厚度偏差的起因。當(dāng)扭轉(zhuǎn)頻率較小時(shí),即,當(dāng)一階厚度偏差在沿管材縱向的一段長(zhǎng)的距離范圍內(nèi)發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí),厚度偏差的起因?yàn)榧訜釥t中的加熱的變化,因此通過(guò)延長(zhǎng)加熱時(shí)間或提高加熱爐的溫度而提高坯料的加熱溫度。當(dāng)扭轉(zhuǎn)頻率較大時(shí),即,當(dāng)一階厚度偏差在沿管材縱向的一段短的距離范圍內(nèi)發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí),厚度偏差的起因?yàn)橛糜诖┛椎墓ぞ叩闹行妮S與坯料的中心軸之間的未對(duì)準(zhǔn),因此對(duì)引起偏心的零件進(jìn)行替換。
圖1是具有各種類型的厚度偏差的無(wú)縫管的橫斷面視圖;圖2是顯示本發(fā)明的無(wú)縫管的制造設(shè)備的框圖;圖3是顯示本發(fā)明的厚度偏差信息獲取設(shè)備的構(gòu)造的框圖;
圖4是顯示芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的構(gòu)造的示意圖;圖5是顯示減徑機(jī)的構(gòu)造的示意圖;圖6是顯示壁厚表的構(gòu)造實(shí)例的沿軸向的橫斷面示意圖;圖7是顯示本發(fā)明的厚度偏差信息獲取設(shè)備執(zhí)行的進(jìn)程的程序流程圖;圖8是顯示本發(fā)明的厚度偏差信息獲取設(shè)備執(zhí)行的進(jìn)程的程序流程圖;圖9是顯示復(fù)變函數(shù)f(y)的特性圖;以及圖10是顯示本發(fā)明的應(yīng)用結(jié)果的實(shí)例的表格。
具體實(shí)施例方式
以下描述將基于顯示實(shí)施方式的附圖,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。
圖2是顯示本發(fā)明的無(wú)縫管的制造設(shè)備的框圖。無(wú)縫管的制造按以下程序進(jìn)行在加熱爐4中將坯料加熱到所需溫度,由穿軋機(jī)5對(duì)坯料進(jìn)行穿孔和軋制以獲得一根空心管坯,使用芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6對(duì)空心管坯進(jìn)行拉伸和軋制,然后使用減徑機(jī)執(zhí)行定徑軋制以調(diào)整形狀,如外徑和壁厚。本發(fā)明的制造設(shè)備包括提供于芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6的出口側(cè)的壁厚表21;提供于減徑機(jī)7的出口側(cè)的壁厚表22;壁厚表21和22連接于其上的厚度偏差信息獲取設(shè)備1;與厚度偏差信息獲取設(shè)備1相連接的輸出設(shè)備3,用于輸出來(lái)自厚度偏差信息獲取設(shè)備1的信息;與厚度偏差信息獲取設(shè)備1相連接的控制器41,用于根據(jù)厚度偏差信息獲取設(shè)備1提供的信息對(duì)加熱爐4進(jìn)行控制;以及,與厚度偏差信息獲取設(shè)備1相連接的控制器61,用于根據(jù)厚度偏差信息獲取設(shè)備1提供的信息對(duì)芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6進(jìn)行控制。
圖3是顯示本發(fā)明的厚度偏差信息獲取設(shè)備1的構(gòu)造的框圖。厚度偏差信息獲取設(shè)備1構(gòu)造為一臺(tái)計(jì)算機(jī),其包括執(zhí)行操作的CPU11;儲(chǔ)存由操作產(chǎn)生的臨時(shí)信息的RAM 12;外部存儲(chǔ)設(shè)備13如光盤驅(qū)動(dòng)器;以及內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備14如硬盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,其由存儲(chǔ)器產(chǎn)品10,如外部存儲(chǔ)設(shè)備13提供的光盤,讀入本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序100,將讀入的計(jì)算機(jī)程序100儲(chǔ)存到內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備14中,將計(jì)算機(jī)程序100裝入RAM 12,且基于裝入的計(jì)算機(jī)程序100,運(yùn)行厚度偏差信息獲取設(shè)備1所必需的處理。厚度偏差信息獲取設(shè)備1包括一個(gè)與壁厚表21和22相連接的輸入單元15,并通過(guò)輸入單元15接收來(lái)自壁厚表21和22的信息。此外,厚度偏差信息獲取設(shè)備1包括一個(gè)與輸出設(shè)備3及控制器41和61相連接的輸出單元16,并通過(guò)輸出單元16將信息輸出到輸出設(shè)備3及控制器41和61。
圖4是顯示芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6的構(gòu)造的示意圖。芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6包括交替布置的第一支架63及第二支架64,其中第一支架63包括一對(duì)軋制軋輥65、65,用于從右側(cè)和左側(cè)軋制管材P,第二支架64包括一對(duì)軋制軋輥65、65,用于從上側(cè)和下側(cè)軋制管材P;以及一根插入管材P中的芯棒62,且芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6從上側(cè)、下側(cè)、右側(cè)和左側(cè)對(duì)插入有芯棒62的管材P進(jìn)行軋制。每個(gè)第一支架63、63、…及第二支架64、64、…都具有一個(gè)軋制調(diào)節(jié)器66,用于調(diào)整一對(duì)軋制軋輥65、65之間的距離,且每個(gè)軋制調(diào)節(jié)器66、66、…與控制器61相連。軋制調(diào)節(jié)器66、66、…由控制器61進(jìn)行控制,以調(diào)整軋制軋輥65與65之間的距離。
圖5是顯示減徑機(jī)7的構(gòu)造的示意圖。圖5A是減徑機(jī)7的透視圖。減徑機(jī)7包括沿管材P的縱向的支架71、71、…,且每個(gè)支架71具有一組三支線軸狀的軋輥72、72、72。圖5B是支架71的主視圖。一組三支線軸狀的軋輥72、72、72形成了一個(gè)模具,且減徑機(jī)7通過(guò)將管材P插入到模具中并軋制管材P來(lái)調(diào)整管材P的形狀。
圖6是顯示壁厚表21的構(gòu)造實(shí)例的沿軸向的橫斷面示意圖。在圖6中,顯示了使用輻射在管材P的外圓面上的9個(gè)點(diǎn)測(cè)量管材P的壁厚的實(shí)例結(jié)構(gòu),圖6中的211a至219a為輻射源,而圖6中的211b至219b為輻射探測(cè)器。來(lái)自輻射源211a的輻射由輻射探測(cè)器211b探測(cè),來(lái)自輻射源212a的輻射由輻射探測(cè)器212b探測(cè),且輻射探測(cè)由其他輻射探測(cè)器以相同的方式執(zhí)行。輻射穿過(guò)管材P的長(zhǎng)度通過(guò)輻射探測(cè)器探測(cè)的輻射的衰減進(jìn)行測(cè)量。圖6中示出的點(diǎn)211由輻射源211a和輻射探測(cè)器211b,及輻射源215a和輻射探測(cè)器215b進(jìn)行測(cè)量,且其他各點(diǎn)均以相同的方式測(cè)量?jī)纱?。此外,由圖6中示出的點(diǎn)211與點(diǎn)216的壁厚的和得出的長(zhǎng)度通過(guò)輻射探測(cè)器211b探測(cè)的輻射進(jìn)行測(cè)量,類似地,由兩點(diǎn)的壁厚的和得出的長(zhǎng)度也分別由其他輻射探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)求解聯(lián)立方程,其中兩點(diǎn)處的壁厚的和等于每個(gè)探測(cè)器測(cè)量的長(zhǎng)度,在點(diǎn)211至219的壁厚得以測(cè)量。壁厚表22也具有相同的構(gòu)造。
下面,參照流程圖,以下描述將說(shuō)明本發(fā)明的無(wú)縫管制造方法。圖7和圖8是顯示本發(fā)明的厚度偏差信息獲取設(shè)備1執(zhí)行的進(jìn)程的程序流程圖。壁厚表21和22在沿軸向的橫截面中的多個(gè)點(diǎn)以沿縱向的固定的間距,測(cè)量制造中的管材P的壁厚,并將壁厚的測(cè)量值輸入到厚度偏差信息獲取設(shè)備1。厚度偏差信息獲取設(shè)備1在輸入單元15(S1)接收來(lái)自壁厚表21和22的壁厚測(cè)量值,接著,厚度偏差信息獲取設(shè)備1的CPU11將計(jì)算機(jī)程序100裝入RAM12,且根據(jù)裝入的計(jì)算機(jī)程序100,對(duì)接收到的測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換且計(jì)算在一周中周期性地變化k次的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量(S2)。這里,以N表示在橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,以WT(i)表示沿橫截面的圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,則每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)由分別得到的WT(i)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算。接著,根據(jù)裝入RAM 12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU 11對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行計(jì)算(S3)。當(dāng)厚度偏差量G(k)按最大壁厚與最小壁厚的差值定義時(shí),厚度偏差量G(k)為 其為由每個(gè)k階厚度偏差繪制的正弦曲線的幅度 的兩倍。
接著,根據(jù)裝入RAM12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU11對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的相位以及厚的部分和薄的部分的位置進(jìn)行計(jì)算(S4)。復(fù)合傅里葉分量的相位由復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)與虛部I(k)之間的比得出,且此處CPU 11按θ=tan-1{I(k)/R(k)}計(jì)算相位θ。此外,由于相位θ表示出,以測(cè)量起始點(diǎn)i=1為原點(diǎn)、沿管材P的圓周方向的角度為橫坐標(biāo)及k階厚度偏差的變化為縱坐標(biāo)繪制的曲線,與僅由實(shí)部構(gòu)成的余弦曲線的偏離程度,此處CPU11對(duì)其中上述曲線達(dá)最大值的一個(gè)厚的部分的位置argW(k)的計(jì)算以角度單位,其中測(cè)量點(diǎn)i=1的位置為0°,按argW(k)=1N(tan-1I(k)R(k))180π]]>進(jìn)行。而且,k階厚度偏差的k個(gè)厚的部分的位置argW(k)以argW(k)=1N(tan-1I(k)R(k)+2(n-1)π)180π]]>給出,其中n為一個(gè)自然數(shù),n=1,2,…,k。此外,由于薄的部分的位置為將在厚度偏差變化的一周中表示厚的部分的位置加上兩個(gè)直角所得到的位置,此處CPU11對(duì)一個(gè)薄的部分的位置argN(k),或k階厚度偏差的k個(gè)薄的部分的位置argN(k)按如下進(jìn)行計(jì)算。
argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+(2n-1)π)180π]]>接著,根據(jù)裝入RAM 12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU11確定計(jì)算的二階厚度偏差的厚度偏差量G(2)是否超過(guò)了預(yù)定的邊界值,即,是否存在超過(guò)容許量的二階厚度偏差(S5)。當(dāng)存在二階厚度偏差時(shí)(S5YES),根據(jù)裝入RAM12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU11由輸出單元16將防止二階厚度偏差的信息輸出到芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的控制器61,并對(duì)芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)進(jìn)行控制(S6)。此時(shí),厚度偏差信息獲取設(shè)備1輸出包括計(jì)算的厚度偏差量G(2)、厚的部分的位置argW(2)及薄的部分的位置argN(n)的信息,且根據(jù)由厚度偏差信息獲取設(shè)備1輸出的信息,通過(guò)使包括一對(duì)沿厚的部分的方向進(jìn)行軋制的軋制軋輥65、65的支架的軋制調(diào)節(jié)器66減小軋制軋輥65與65之間的距離,并使包括一對(duì)沿薄的部分的方向進(jìn)行軋制的軋制軋輥65、65的支架的軋制調(diào)節(jié)器66增加軋制軋輥65與65之間的距離,控制器61控制芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)以防止二階厚度偏差。
當(dāng)步驟S6完成后,以及當(dāng)在步驟S5中不存在二階厚度偏差時(shí)(S5NO),根據(jù)裝入RAM 12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU11確定計(jì)算的四階厚度偏差的厚度偏差量G(4)是否超過(guò)了預(yù)定的邊界值,即,是否存在超過(guò)容許量的四階厚度偏差(S7),并且,當(dāng)存在四階厚度偏差時(shí)(S7YES),CPU11由輸出單元16輸出一個(gè)指令到輸出設(shè)備3,將芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6的芯棒61由一根依照厚度偏差量具有適當(dāng)直徑的芯棒61代替(S8)。替換芯棒61的指令輸出到輸出設(shè)備3,而芯棒61由另一根具有適當(dāng)直徑的芯棒61所代替,其通過(guò)操作員的操作可防止四階厚度偏差。
當(dāng)步驟S8完成后,并且當(dāng)在步驟S7中不存在四階厚度偏差時(shí)(S7NO),根據(jù)裝入RAM12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU11確定計(jì)算的三階厚度偏差的厚度偏差量G(3)或六階厚度偏差的厚度偏差量G(6)是否超過(guò)了預(yù)定的邊界值,即,是否存在超過(guò)容許量的三階厚度偏差或六階厚度偏差(S9),并且,當(dāng)存在三階厚度偏差或六階厚度偏差時(shí)(S9YES),CPU11由輸出單元16將調(diào)整減徑機(jī)7的模具形狀的指令輸出到輸出設(shè)備3(S10)。調(diào)整模具的形狀的指令輸出到輸出設(shè)備3,且形成引起厚度偏差的模具的軋輥72、…,依照厚度偏差量、厚的部分的位置及薄的部分的位置,由新的軋輥72、…所代替,以防止三階厚度偏差或六階厚度偏差。
當(dāng)步驟S10完成后,以及當(dāng)在步驟S9中不存在三階厚度偏差或六階厚度偏差時(shí)(S9NO),根據(jù)裝入RAM12的計(jì)算機(jī)程序100,基于獲得的沿軸向的每個(gè)橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量G(1)和一階厚度偏差的相位θ,CPU11沿y方向,即,管材的縱向,對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù),并且,在m為扭轉(zhuǎn)頻率,αm為相應(yīng)于扭轉(zhuǎn)頻率m的角頻率,且θ=αm·y的假設(shè)下,計(jì)算每個(gè)頻率m的復(fù)合傅里葉分量(S11)。圖9是顯示復(fù)變函數(shù)f(y)的特性圖。r(y)·exp(jθ)表示為以R(1)/4為橫坐標(biāo)且I(1)/4為縱坐標(biāo)的極坐標(biāo)中的點(diǎn),而且,當(dāng)一階厚度偏差沿管材的縱向扭轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)沿y方向連接極坐標(biāo)點(diǎn),復(fù)變函數(shù)f(y)基本上繪制出一條螺旋線。通過(guò)對(duì)f(y)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一階厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率m的分析。
接著,根據(jù)裝入RAM 12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU11確定在一個(gè)不超過(guò)預(yù)定的頻率值m=m0的范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值是否超過(guò)了預(yù)定的邊界值,即,在一個(gè)頻率m較小的范圍內(nèi)是否存在扭轉(zhuǎn)的一階厚度偏差(S12),并且,當(dāng)存在這樣的一階厚度偏差時(shí)(S12YES),CPU11將防止一階厚度偏差在沿管材P的縱向的一段較長(zhǎng)距離范圍內(nèi)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的信息輸出到加熱爐4的控制器41,并對(duì)加熱爐4進(jìn)行控制(S13)。此時(shí),厚度偏差信息獲取設(shè)備1輸出包括計(jì)算的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值的信息,且根據(jù)由厚度偏差信息獲取設(shè)備1輸出的信息,控制器41通過(guò)延長(zhǎng)坯料在加熱爐4中的加熱時(shí)間,或通過(guò)調(diào)整加熱功率以提高加熱爐4中的溫度而提高坯料的加熱溫度,因而減少了由于不均勻加熱引起的厚度偏差的發(fā)生。
當(dāng)步驟S13完成后,以及當(dāng)在步驟S12中,在一個(gè)頻率m較小的范圍內(nèi)不存在扭轉(zhuǎn)的一階厚度偏差時(shí)(S12NO),根據(jù)裝入RAM12的計(jì)算機(jī)程序100,CPU11確定在一個(gè)超過(guò)預(yù)定的頻率值m=m0的范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值是否超過(guò)了預(yù)定的邊界值,即,在一個(gè)頻率m較大的范圍內(nèi)是否存在扭轉(zhuǎn)的一階厚度偏差(S14),并且,當(dāng)存在這樣的一階厚度偏差時(shí)(S14YES),CPU11將對(duì)穿軋機(jī)5中引起偏心的工具進(jìn)行替換的指令由輸出單元16輸出到輸出設(shè)備3(S15)。替換工具的指令輸出到輸出設(shè)備3,且在穿軋機(jī)5中引起偏心的工具由操作員的操作予以替換以防止厚度偏差。當(dāng)步驟S15完成后,以及當(dāng)在步驟S14中,在一個(gè)頻率m較大的范圍內(nèi)不存在扭轉(zhuǎn)的一階厚度偏差時(shí)(S14NO),CPU11完成處理。
如以上所詳細(xì)描述的,在本發(fā)明中,對(duì)沿軸向的管材橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,由計(jì)算的每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量計(jì)算厚度偏差量及厚的部分和薄的部分的位置,確定厚度偏差的類型,此外還確定調(diào)整管材的制造條件以防止厚度偏差的位置以及調(diào)整量的正負(fù),并可采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐购穸绕?。此外,通過(guò)對(duì)厚度偏差量和相位間的關(guān)系沿管材縱向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,能夠按扭轉(zhuǎn)頻率對(duì)厚度偏差進(jìn)行分類,并根據(jù)厚度偏差的起因采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐购穸绕睢?br>
下面圖解說(shuō)明一個(gè)本發(fā)明的無(wú)縫管的制造方法的應(yīng)用結(jié)果的實(shí)例。圖10是顯示本發(fā)明的應(yīng)用結(jié)果的實(shí)例的表格。所執(zhí)行的方法的內(nèi)容如下。
(a)當(dāng)在較大頻率范圍內(nèi)存在扭轉(zhuǎn)的一階厚度偏差時(shí),替換穿軋機(jī)5中的工具。
(b)當(dāng)在較小頻率范圍內(nèi)存在扭轉(zhuǎn)的一階厚度偏差時(shí),延長(zhǎng)加熱爐4中的加熱時(shí)間。
(c)當(dāng)存在二階厚度偏差時(shí),調(diào)整芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6。
(d)當(dāng)存在四階厚度偏差時(shí),替換芯棒61。
(e)當(dāng)存在三階厚度偏差或六階厚度偏差時(shí),替換減徑機(jī)7的軋輥。
(e)按日本專利早期公開申請(qǐng)第61-135409(1986)號(hào)公開的方法采取措施以克服厚度偏差。
(g)不采取措施。
在根據(jù)上述內(nèi)容實(shí)施本發(fā)明時(shí),厚度偏差率按厚度偏差率=(厚度偏差量/平均厚度)×100定義,并基于壁厚表22測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,且在圖10中示出了厚度偏差率等于或大于12.5%的無(wú)縫管數(shù)目的比率。如圖10所示,通過(guò)本發(fā)明的應(yīng)用,厚度偏差發(fā)生的無(wú)縫管的比率,與未采取克服厚度偏差的措施的情況相比,得以降低。此外,與現(xiàn)有技術(shù)相比,厚度偏差發(fā)生的無(wú)縫管的比率得以降低,因此,與現(xiàn)有技術(shù)相比,顯然本發(fā)明具有降低厚度偏差的發(fā)生的優(yōu)越的能力。因此,通過(guò)本發(fā)明,在無(wú)縫管的制造過(guò)程中能夠降低各種類型的厚度偏差的發(fā)生并改進(jìn)無(wú)縫管的質(zhì)量。
注意在本實(shí)施方式例示的構(gòu)造中,壁厚表21和22分別提供于芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)6的出口側(cè)及減徑機(jī)7的出口側(cè),且壁厚表21和22均與公用的厚度偏差信息獲取設(shè)備1相連接,但本發(fā)明無(wú)需局限于此構(gòu)造形式,并可實(shí)施為提供有兩臺(tái)厚度偏差信息獲取設(shè)備1且壁厚表21和22分別與各自的厚度偏差信息獲取設(shè)備1相連接的構(gòu)造形式,或僅包括位于減徑機(jī)7的出口側(cè)的壁厚表22的構(gòu)造形式。
此外,本實(shí)施方式例示的構(gòu)造中,厚度偏差信息獲取設(shè)備1使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行構(gòu)造并根據(jù)計(jì)算機(jī)程序100執(zhí)行有關(guān)本發(fā)明的處理,但本發(fā)明并不局限于此構(gòu)造形式,并可實(shí)施為一種構(gòu)造形式,其中本發(fā)明的厚度偏差信息獲取設(shè)備1由專用的硬件進(jìn)行構(gòu)造,例如用于儲(chǔ)存來(lái)自壁厚表的信息的存儲(chǔ)裝置及對(duì)壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換的轉(zhuǎn)換裝置。
此外,盡管本實(shí)施方式例示的構(gòu)造所使用的方法,在無(wú)縫管的制造過(guò)程中使用芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)進(jìn)行軋制并使用減徑機(jī)調(diào)整尺寸,本發(fā)明同樣適用于使用不同于芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的軋制設(shè)備,如自動(dòng)軋管機(jī)及不同于減徑機(jī)的減徑軋制機(jī),如定徑機(jī)的無(wú)縫管的制造方法。
此外,盡管本實(shí)施方式例示了一種通過(guò)僅對(duì)一階厚度偏差沿縱向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換而進(jìn)行扭轉(zhuǎn)分析的方法,也可能使用一種方法其中對(duì)其他k階厚度偏差沿縱向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,進(jìn)行扭轉(zhuǎn)分析,并采取措施以克服厚度偏差。
工業(yè)實(shí)用性如以上所詳細(xì)描述的,在本發(fā)明中,通過(guò)對(duì)沿軸向的管材橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,對(duì)厚度偏差的類型進(jìn)行分類,由復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值計(jì)算厚度偏差量,由復(fù)合傅里葉分量的相位計(jì)算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置,并且基于厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置,調(diào)整管材的制造條件,能夠防止厚度偏差。
此外,在本發(fā)明中,通過(guò)計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量,確定調(diào)整管材壁厚以防止厚度偏差的調(diào)整量,而且管材壁厚可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整以防止厚度偏差。
此外,在本發(fā)明中,通過(guò)計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置,確定需調(diào)整管材壁厚以防止厚度偏差的位置以及調(diào)整量的正負(fù),而且管材壁厚可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整。
另外,在本發(fā)明中,當(dāng)二階厚度偏差發(fā)生時(shí),根據(jù)厚度偏差量和厚度偏差的位置,對(duì)芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的軋制條件進(jìn)行調(diào)整,因此降低了二階厚度偏差的發(fā)生并改進(jìn)了制造的無(wú)縫管的質(zhì)量。
而且,在本發(fā)明中,當(dāng)四階厚度偏差發(fā)生時(shí),根據(jù)厚度偏差量和厚度偏差的位置,芯棒由另一根依照厚度偏差量具有不同直徑的芯棒所代替,因此降低了四階厚度偏差的發(fā)生并改進(jìn)了制造的無(wú)縫管的質(zhì)量。
此外,在本發(fā)明中,當(dāng)三階厚度偏差和六階厚度偏差發(fā)生時(shí),根據(jù)厚度偏差的厚度偏差量和位置,對(duì)減徑軋制機(jī)的軋輥進(jìn)行替換,因此降低了三階厚度偏差和六階厚度偏差的發(fā)生并改進(jìn)了制造的無(wú)縫管的質(zhì)量。
此外,在本發(fā)明中,將獲得的沿軸向的多個(gè)橫截面的每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關(guān)系作為沿管材縱向的函數(shù),對(duì)此函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,由厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率對(duì)厚度偏差進(jìn)一步分類,且根據(jù)分類的厚度偏差,可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整管材壁厚以防止厚度偏差。
而且,在本發(fā)明中,將獲得的沿軸向的多個(gè)橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關(guān)系作為沿管材縱向的函數(shù),對(duì)此函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,由厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率對(duì)厚度偏差進(jìn)一步分類,且根據(jù)分類的厚度偏差,可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整管材壁厚以防止厚度偏差。
另外,在本發(fā)明中,將獲得的沿軸向的多個(gè)橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ的函數(shù)r(y)·exp(jθ)作為沿管材縱向的函數(shù),對(duì)此函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,對(duì)一階厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行分析,且根據(jù)按此頻率分類的厚度偏差可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整管材壁厚。
此外,在本發(fā)明中,當(dāng)具有較小扭轉(zhuǎn)頻率的一階厚度偏差發(fā)生時(shí),提高坯料的加熱溫度,然而當(dāng)具有較大扭轉(zhuǎn)頻率的一階厚度偏差發(fā)生時(shí),對(duì)在穿軋機(jī)中引起偏心的工具進(jìn)行替換,因此本發(fā)明提供了有利的效果,如降低了各自的一階厚度偏差的發(fā)生并改進(jìn)了制造的無(wú)縫管的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造方法,其特征在于包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的步驟;通過(guò)沿圓周方向?qū)Χ鄠€(gè)壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算步驟;以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置,依照適合每個(gè)k階厚度偏差的方法調(diào)整管材壁厚的調(diào)整步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)縫管制造方法,其特征在于,在第一計(jì)算步驟中,每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及在第二計(jì)算步驟中,每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行計(jì)算。
3.如權(quán)利要求1或2所述的無(wú)縫管制造方法,其特征在于,在第三計(jì)算步驟中,每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計(jì)算以角度單位,其中第一測(cè)量點(diǎn)的位置為0°,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1至3中之一所述的無(wú)縫管制造方法,其特征在于,使用了包括多個(gè)軋制軋輥對(duì)的芯棒式無(wú)縫管軋機(jī),用于從外側(cè)將空心管坯夾在中間以進(jìn)行管材的軋制,而且,在調(diào)整步驟中,對(duì)于二階厚度偏差,軋制厚的部分的位置的芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的軋制軋輥對(duì)的軋制軋輥間的距離根據(jù)厚度偏差量予以減小,或者軋制薄的部分的位置的軋制軋輥對(duì)的軋制軋輥間的距離根據(jù)厚度偏差量予以增加。
5.如權(quán)利要求1至4中之一所述的無(wú)縫管制造方法,其特征在于,使用了具有用以插入空心管坯的芯棒的芯棒式無(wú)縫管軋機(jī),而且,在調(diào)整步驟中,對(duì)于四階厚度偏差,芯棒式無(wú)縫管軋機(jī)的芯棒由一根依照厚度偏差量具有適當(dāng)直徑的芯棒所代替。
6.如權(quán)利要求1至5中之一所述的無(wú)縫管制造方法,其特征在于,使用了減徑軋制機(jī)用于將管材經(jīng)過(guò)由多個(gè)軋制軋輥形成的模具以進(jìn)行管材的軋制,而且,在調(diào)整步驟中,對(duì)于三階厚度偏差或六階厚度偏差,基于厚的部分或薄的部分的偏差量和/或位置,減徑軋制機(jī)的軋輥由具有適當(dāng)形狀的軋輥所代替。
7.一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造方法,其特征在于包括在沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的步驟;通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面中的多個(gè)壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的相位的步驟;通過(guò)對(duì)一個(gè)復(fù)變函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的步驟,其中在該復(fù)變函數(shù)中,絕對(duì)值和相位分別為對(duì)每個(gè)k階厚度偏差計(jì)算的厚度偏差和相位的一個(gè)復(fù)數(shù)是沿管材縱向位置的函數(shù);基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的步驟;以及當(dāng)確定在任何頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),根據(jù)適合每個(gè)k階厚度偏差及每個(gè)頻率范圍的方法,調(diào)整管材壁厚的步驟。
8.一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造方法,其特征在于包括在沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的步驟;通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面中的多個(gè)壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算步驟;通過(guò)對(duì)一個(gè)復(fù)變函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算步驟,其中在該復(fù)變函數(shù)中,絕對(duì)值和相位分別為計(jì)算的厚度偏差量和相位的一個(gè)復(fù)數(shù)是沿管材縱向位置的函數(shù);基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定步驟;以及當(dāng)確定在任何頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),根據(jù)適合該頻率范圍的方法,調(diào)整管材的制造條件的調(diào)整步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的無(wú)縫管制造方法,其特征在于,在第一計(jì)算步驟中,一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及,在第二計(jì)算步驟中,一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行計(jì)算,在第三計(jì)算步驟中,一階厚度偏差的相位θ按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行計(jì)算,且,在第四計(jì)算步驟中,對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的無(wú)縫管制造方法,其特征在于,使用了加熱爐及穿軋機(jī);在確定步驟中,在基于預(yù)定的邊界值的較大頻率范圍和較小頻率范圍內(nèi),基于預(yù)定的邊界值,確定復(fù)合傅里葉分量的值是否更大;以及,在調(diào)整步驟中,當(dāng)確定在較小頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),加熱爐的加熱溫度予以增加,而且,當(dāng)確定在較大頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),對(duì)穿軋機(jī)中引起偏心的零件進(jìn)行替換。
11.一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造設(shè)備,其特征在于包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的裝置;通過(guò)沿圓周方向?qū)Χ鄠€(gè)壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算裝置;以及基于厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置,依照適合每個(gè)k階厚度偏差的方法調(diào)整制造中的管材壁厚的調(diào)整裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的制造設(shè)備,其特征在于,第一計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)的計(jì)算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及第二計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計(jì)算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求11或12所述的制造設(shè)備,其特征在于,第三計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計(jì)算以角度單位,其中第一測(cè)量點(diǎn)的位置為0°,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行。
14.一種基于管材的壁厚測(cè)量值調(diào)整壁厚的無(wú)縫管制造設(shè)備,其特征在于包括在沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的圓周方向上的多個(gè)點(diǎn)測(cè)量壁厚的裝置;通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面中的多個(gè)壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算裝置;通過(guò)將計(jì)算的厚度偏差量和相位間的關(guān)系作為沿管材縱向位置的函數(shù),且對(duì)多個(gè)函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算裝置;基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定裝置;以及當(dāng)確定在任何頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值更大時(shí),根據(jù)適合該頻率范圍的方法,調(diào)整管材的制造條件的調(diào)整裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的制造設(shè)備,其特征在于,第一計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)的計(jì)算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,第二計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的厚度偏差量r的計(jì)算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行,第三計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的相位θ的計(jì)算按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行,且第四計(jì)算裝置對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
16.一種基于管材的壁厚測(cè)量值獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的厚度偏差信息獲取設(shè)備,其特征在于包括通過(guò)對(duì)沿軸向的管材橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;以及由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的厚度偏差信息獲取設(shè)備,其特征在于,第一計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)的計(jì)算按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,以及第二計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計(jì)算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行。
18.如權(quán)利要求16或17所述的厚度偏差信息獲取設(shè)備,其特征在于,第三計(jì)算裝置對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計(jì)算以角度單位,其中第一測(cè)量點(diǎn)的位置為0°,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行。
19.一種基于管材的壁厚測(cè)量值獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的厚度偏差信息獲取設(shè)備,其特征在于包括通過(guò)對(duì)沿軸向的多個(gè)管材橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值沿圓周方向執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算裝置;對(duì)沿軸向的多個(gè)橫截面,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算裝置;通過(guò)對(duì)一個(gè)復(fù)變函數(shù)執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算表示沿管材縱向的每單位長(zhǎng)度內(nèi)厚度偏差的扭轉(zhuǎn)次數(shù)的每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算裝置,其中在該復(fù)變函數(shù)中,絕對(duì)值和相位分別為計(jì)算的厚度偏差量和相位的一個(gè)復(fù)數(shù)是沿管材縱向位置的函數(shù);以及基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的厚度偏差信息獲取設(shè)備,其特征在于,第一計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)的計(jì)算按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行,其中N為在沿軸向的橫截面中測(cè)量壁厚的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目,而WT(i)為沿圓周方向排列的測(cè)量點(diǎn)中的第i個(gè)測(cè)量點(diǎn)的壁厚測(cè)量值,第二計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的厚度偏差量r的計(jì)算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行,第三計(jì)算裝置對(duì)一階厚度偏差的相位θ的計(jì)算按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行,且第四計(jì)算裝置對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
21.一種基于管材的壁厚值使計(jì)算機(jī)獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于包括使計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)一系列的管材的壁厚值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算周期性地變化k次(k為一個(gè)自然數(shù))的每個(gè)k階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;以及使計(jì)算機(jī)由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的相位,計(jì)算每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計(jì)算步驟。
22.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,第一計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πNk(i-1))},]]>及I(k)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πNk(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟,其中N為壁厚值的數(shù)目,而WT(i)為第i個(gè)壁厚值,以及第二計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟。
23.如權(quán)利要求21或22所述的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,第三計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k),以角度單位,使用每個(gè)k階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(k)和虛部I(k),按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180π,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+π)180π]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟。
24.一種基于管材的壁厚值使計(jì)算機(jī)獲取有關(guān)發(fā)生于管材中的厚度偏差的信息的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于包括使計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的第一計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值,計(jì)算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值,由計(jì)算出的復(fù)合傅里葉分量,計(jì)算一階厚度偏差的相位的第三計(jì)算步驟;使計(jì)算機(jī)在多個(gè)系列的壁厚值中,通過(guò)對(duì)多個(gè)系列的壁厚值中的每個(gè)值計(jì)算的厚度偏差量和相位間的關(guān)系執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,計(jì)算每個(gè)頻率的復(fù)合傅里葉分量的第四計(jì)算步驟;以及使計(jì)算機(jī)基于預(yù)定的邊界值,確定在多個(gè)預(yù)定的頻率范圍內(nèi)復(fù)合傅里葉分量的值是否更大的確定步驟。
25.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,第一計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)一階厚度偏差的復(fù)合傅里葉分量的實(shí)部R(1)和虛部I(1)按R(1)=1NΣi=1N{WT(i)cos(2πN(i-1))},]]>及I(1)=1NΣi=1N{WT(i)sin(2πN(i-1))}]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟,其中N為包括在一系列的壁厚值中的壁厚值的數(shù)目,而WT(i)為包括在一系列的壁厚值中的第i個(gè)壁厚值,第二計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進(jìn)行計(jì)算的步驟,第三計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)一階厚度偏差的相位θ按θ=tan-1{I(1)/R(1)}進(jìn)行計(jì)算的步驟,且第四計(jì)算步驟包括了使計(jì)算機(jī)對(duì)y的函數(shù),f(y)=r(y)·exp(j·θ(y))執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換的步驟,其中j是一個(gè)虛數(shù),y是沿管材縱向的長(zhǎng)度,且r和θ為y的函數(shù)。
全文摘要
對(duì)沿軸向的管材橫截面中的多個(gè)點(diǎn)的壁厚測(cè)量值執(zhí)行復(fù)合傅里葉變換,對(duì)厚度偏差的類型進(jìn)行分類,由復(fù)合傅里葉分量的絕對(duì)值計(jì)算厚度偏差量,由復(fù)合傅里葉分量的相位計(jì)算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置,并且基于厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置,調(diào)整管材的制造條件。將獲得的沿軸向的多個(gè)橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ間的關(guān)系r(y)·exp(jθ)作為沿管材縱向的函數(shù),進(jìn)行復(fù)合傅里葉變換,由厚度偏差的扭轉(zhuǎn)頻率對(duì)厚度偏差進(jìn)一步分類,且根據(jù)分類的厚度偏差采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐购穸绕睢?br>
文檔編號(hào)B21B17/00GK1761541SQ20048000698
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者山根明仁 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社