專利名稱：通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬管的冷軋方法，特別是提供飛躍地?cái)U(kuò)大金屬管的薄壁 側(cè)的制造可能范圍，并且通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法。
背景技術(shù)：
金屬管在熱加工完成狀態(tài)下，不滿足品質(zhì)上、強(qiáng)度上或尺寸精度上的 要求時(shí)，就被輸送到冷加工工序。作為冷加工工序，通常是通過(guò)使用模具
和頂頭或芯棒的冷拉拔法和冷軋管機(jī)(coldpilgermill)進(jìn)行的冷軋法。
在通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的冷軋法中，在具有在圓周方向逐漸縮小直徑的 錐狀孔型的一對(duì)輥和同樣在長(zhǎng)方向逐漸縮小直徑的錐狀芯棒之間對(duì)荒管 進(jìn)行縮徑軋制。即對(duì)一對(duì)輥在圓周上切出孔型，其形狀形成為和輥的旋轉(zhuǎn) 一起孔型變小。輥一邊旋轉(zhuǎn)一邊沿芯棒的錐形反復(fù)前進(jìn)和后退，在輥和芯 棒之間軋制荒管("第三版鐵鋼便覽第三巻(2)條鋼，鋼管，軋制共 通設(shè)備U83 1189頁(yè)"等)。
圖1是表示通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的軋制原理的圖，同圖(a)是往行程 起始點(diǎn)的說(shuō)明圖，(b)是返行程起始點(diǎn)的說(shuō)明圖。如圖1所示，在冷軋管 機(jī)中，對(duì)應(yīng)于荒管1的外徑和壁厚尺寸(分別是圖中的do和to)及制品 的軋制管5的外徑和壁厚尺寸(分別是圖中的d和t)，采用具有從一對(duì)軋 輥咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)逐漸縮小其直徑的錐狀孔型3的輥2和同 樣從咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)逐漸縮小其直徑的錐狀芯棒4，反復(fù)進(jìn) 行一邊縮小荒管1的直徑一邊減小壁厚的往返軋制工序。
在該往返運(yùn)動(dòng)的往行程的起始點(diǎn)和返行程的起始點(diǎn)，對(duì)管材(荒管l)， 附之以大致間隔60。的旋轉(zhuǎn)角和大致5 15mm的進(jìn)給(feed),反復(fù)進(jìn)行 新的部份的軋制。
在通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的冷軋中，管材的加工度極高，即使是大致10
3倍的延伸也可能，管的偏壁的矯正效果也大，還有不需要縮徑工序，成品 率高的優(yōu)點(diǎn)。但是，其另一面，比較冷拉拔法有生產(chǎn)效率極低的缺點(diǎn)，因 此主要適用于原材費(fèi)高，并且在中間處理中需要成本的不銹鋼管、高合金
鋼管等的高級(jí)管的冷加工。另外，在伸銅業(yè)界中，通過(guò)3鏈軋制實(shí)現(xiàn)高效
率生產(chǎn)，冷軋管機(jī)也成為伸銅工業(yè)中最核心的制造工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于所述問(wèn)題，其課題是提出一種能夠飛躍性地?cái)U(kuò)大金屬管的 薄壁側(cè)的制造可能范圍的冷加工法和通過(guò)該方法進(jìn)行的超薄壁金屬管的 制造方法。還有，本發(fā)明以薄壁為主以無(wú)縫金屬管作為對(duì)象，但因?yàn)樵诒?壁的焊接金屬管中焊接部或熱影響部也會(huì)產(chǎn)生壁厚不均，有必須進(jìn)行矯正 的情況，因此，焊接金屬管也包含在對(duì)象內(nèi)。
本發(fā)明者為了解決所述課題，以現(xiàn)有的問(wèn)題為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，得到以 下認(rèn)識(shí)而完成本發(fā)明。
通常，管材的塑性加工中的壁厚加工是通過(guò)沿管的長(zhǎng)方向拉伸加工管 材料而達(dá)成的。即，在管材的冷軋中，在孔型輥和錐狀芯棒之間進(jìn)行壁厚 加工時(shí)， 一邊縮徑一邊軋制，沿長(zhǎng)方向進(jìn)行拉伸。
本發(fā)明者認(rèn)為，在塑性加工管材壓下壁厚時(shí)，因?yàn)閮H沿長(zhǎng)方向拉伸， 壁厚的擠壓量受到限制，這是很難進(jìn)一步薄壁化的原因，在通過(guò)冷軋管機(jī) 進(jìn)行的管材的壁厚壓下時(shí)，如果在長(zhǎng)方向拉伸的同時(shí)也在管周方向拉伸， 就能回避所述問(wèn)題。因此，作為極端的情況，對(duì)通過(guò)環(huán)軋機(jī)進(jìn)行的環(huán)狀品 的軋制進(jìn)行討論時(shí)，環(huán)狀原材在長(zhǎng)方向(軸心方向)不被拉伸，僅在環(huán)周 方向拉伸，因此壁厚的壓下成為無(wú)限可能。
在冷軋管機(jī)中，為了使一邊在管周方向拉伸一邊在長(zhǎng)方向拉伸，采用 具有從輥的咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)逐漸擴(kuò)大或縮小其直徑的錐狀 孔型和同樣從咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)逐漸擴(kuò)大其直徑的錐狀芯棒， 一邊擴(kuò)大管材直徑一邊減小壁厚，進(jìn)行拉伸軋制即可。
本發(fā)明是基于上述認(rèn)識(shí)而完成的，其主旨是通過(guò)以下(1) (3)中 所示的冷加工法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法。
(1) 一種通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，是通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，其特征在于，對(duì)應(yīng)于荒管和加工完 成軋制管的外徑和壁厚尺寸，使用具有從一對(duì)輥的咬入入口側(cè)向加工完成 出口側(cè)其直徑逐漸擴(kuò)大或縮小的錐狀孔型的輥和同樣從咬入入口側(cè)向加 工完成出口側(cè)其直徑逐漸擴(kuò)大的錐狀芯棒， 一邊使作為管材的外徑和內(nèi)徑 的平均徑的壁厚中心徑擴(kuò)大一邊減小壁厚進(jìn)行拉伸。這時(shí)，如果內(nèi)徑的擴(kuò) 徑量不比外徑的擴(kuò)徑量大，當(dāng)然不能壓下壁厚。
(2) 在所述(1)中，論述了一邊同時(shí)擴(kuò)大內(nèi)外徑一邊減小壁厚的塑 性變形。所謂管材的擴(kuò)徑變形，并非一定僅把同時(shí)擴(kuò)大內(nèi)外徑稱為塑性變 形。以塑性學(xué)來(lái)講，將管材的壁厚中心徑(內(nèi)徑和外徑的平均徑)擴(kuò)大的 塑性變形總稱為擴(kuò)徑變形。
因此，即使外徑不變，僅擴(kuò)大內(nèi)徑從壁厚中心徑確實(shí)擴(kuò)大來(lái)看，也成 為塑性變形。
(3) 另外還有，即使在縮小外徑時(shí)，在內(nèi)徑的擴(kuò)徑量比外徑的縮徑 量大時(shí)，也擴(kuò)大了壁厚中心徑，成為擴(kuò)徑變形。
在此，所謂內(nèi)徑或外徑的擴(kuò)徑比意思是用冷軋后的金屬管的內(nèi)徑或外 徑除以冷軋前的金屬管的內(nèi)徑或外徑的比率。所謂外徑的縮徑比意思是外 徑的擴(kuò)徑比變得比1小。


圖1是現(xiàn)有的縮徑軋制法的說(shuō)明圖，同圖(a)和同圖(b)分別表示 往行程起始點(diǎn)，返行程起始點(diǎn)。
圖2是一邊同時(shí)擴(kuò)大內(nèi)徑和外徑一邊減小壁厚而進(jìn)行拉伸的本發(fā)明的 擴(kuò)徑軋制法的說(shuō)明圖，同圖(a)和同圖(b)分別表示往行程起始點(diǎn)，返 行程起始點(diǎn)。
圖3是外徑不變一邊擴(kuò)大內(nèi)徑一邊減小壁厚而進(jìn)行拉伸的本發(fā)明的擴(kuò) 徑軋制法的說(shuō)明圖，同圖(a)和同圖(b)分別表示往行程起始點(diǎn)，返行 程起始點(diǎn)。
圖4是縮小外徑， 一邊擴(kuò)大內(nèi)徑一邊減小壁厚而進(jìn)行拉伸的本發(fā)明的 擴(kuò)徑軋制法的說(shuō)明圖，同圖(a)和同圖(b)分別表示往行程起始點(diǎn)，返 行程起始點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
如上所述，本發(fā)明是一種通過(guò)冷軋管機(jī)冷軋管機(jī)進(jìn)行的超薄壁金屬管 的制造方法。
其第一方式是通過(guò)冷軋進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，是通過(guò)冷軋 管機(jī)進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，其中，使用具有從一對(duì)軋輥咬入入 口側(cè)向加工完成出口側(cè)逐漸擴(kuò)大其直徑的錐狀孔型的輥和同樣從咬入入 口側(cè)向加工完成出口側(cè)逐漸擴(kuò)大其直徑的錐狀芯棒，同時(shí)一邊擴(kuò)大內(nèi)外徑 一邊減小壁厚而進(jìn)行拉伸軋制。
在圖2中表示出發(fā)明的實(shí)施方式。同圖(a)和同圖(b)分別表示往 行程起始點(diǎn)，返行程起始點(diǎn)。如同圖(a)所示在周圍設(shè)有從咬入入口側(cè) 向加工完成出口側(cè)直徑平滑擴(kuò)大的錐狀孔型13的上下一對(duì)輥12沿著從咬 入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)平滑擴(kuò)大其直徑的錐狀芯棒14的錐形，以圖 中箭頭A所示的方向前進(jìn)，在輥12的錐狀孔型13的表面和錐狀芯棒14 的表面之間拉伸軋制荒管1。接著，如同圖(b)所示，上下一對(duì)輥12反 向旋轉(zhuǎn)， 一邊以圖中箭頭B所示的方向后退， 一邊同樣在輥12的錐狀孔 型13和錐狀芯棒14之間拉伸軋制荒管1。
通過(guò)反復(fù)進(jìn)行如上所述的往返軋制工序，將具有外徑do和壁厚to的 荒管1擴(kuò)徑軋制為具有外徑d和壁厚t的制品軋制管15。在該往行程的起 始點(diǎn)和返形成的起始點(diǎn)進(jìn)行的管材(荒管1)的進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)的方法與所述 的現(xiàn)有法相同。
其第2方式是外徑不變， 一邊僅擴(kuò)大內(nèi)徑一邊減小壁厚而進(jìn)行拉伸的 通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，另外，第3方式是內(nèi)徑的 擴(kuò)徑量比外徑的縮徑量大，同時(shí)一邊縮小外徑擴(kuò)大內(nèi)徑一邊減小壁厚而進(jìn) 行拉伸的通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法。在圖3和圖4中 分別表示出這些發(fā)明的實(shí)施方式。同圖(a)和同圖(b)分別表示往行程 起始點(diǎn)，返行程起始點(diǎn)。通過(guò)與所述圖2中說(shuō)明的同樣的方法，在輥12 的錐狀孔型13和錐狀芯棒14之間拉伸軋制荒管1。 (實(shí)施例)
為了確認(rèn)通過(guò)本發(fā)明的冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法的效
6果，進(jìn)行下述3例試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其結(jié)果。 (本發(fā)明例1)
將通過(guò)曼內(nèi)斯曼'芯棒軋機(jī)工藝制造的外徑34.0mm，壁厚3.5mm的 18%Cr-8%Ni不銹鋼管作為供試荒管，通過(guò)冷軋管機(jī)擴(kuò)徑軋制為外徑 50.8mm，壁厚1.3mm。
實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如下。
錐狀輥孔型的直徑D=34.0 50. 8mm
錐狀芯棒的直徑dm:26.0 47. 2mm
進(jìn)給f二10. Omm
旋轉(zhuǎn)角度9=60°
荒管外徑do二34.0mm
荒管壁厚to=3. 5mm
軋制后的管外徑d=50.8mm
軋制后的管壁厚t二1.3mm
外徑擴(kuò)徑比d/do=1.49
拉伸比to (do—to) / {t (d—t)} =1.66 (壁厚/外徑)比t/d=2.56%
壁厚中心徑的擴(kuò)徑比:(d—t) / (do—to) =1.62 (本發(fā)明例2)
將通過(guò)曼內(nèi)斯曼'芯棒軋機(jī)工藝制造的外徑50.8mm,壁厚4.5mm的 18%Cr-8%Ni不銹鋼管作為供試荒管，通過(guò)冷軋管機(jī)擴(kuò)徑軋制為外徑 50.8mm,壁厚1.5mm。
實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如下。
錐狀輥孔型的直徑D=50.8 50.8mm
錐狀芯棒的直徑dm:40. 8 47.8mm
進(jìn)給f=10. 0醒
旋轉(zhuǎn)角度6=60°
荒管外徑do二50. 8mm
荒管壁厚to=4. 5mm
軋制后的管外徑d=50.8mm
7軋制后的管壁厚t=1.5mm 外徑擴(kuò)徑比d/do=1.0 拉伸比to (do—to) / {t (d—t)} =2.82 (壁厚/外徑)比t/d=2.95%
壁厚中心徑的擴(kuò)徑比:(d — t) / (do—to) =1.06
(本發(fā)明例3)
將通過(guò)曼內(nèi)斯曼*芯棒軋機(jī)工藝制造的外徑53.4mm，壁厚5.5mm的 18%Cr-8%Ni不銹鋼管作為供試荒管，通過(guò)冷軋管機(jī)擴(kuò)徑軋制為外徑 50.8mm，壁厚1.7mm。
實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如下。
錐狀輥孔型的直徑D=53.4 50. 8mm
錐狀芯棒的直徑dm:41.4 47.4mm
進(jìn)給f=10. ()■
旋轉(zhuǎn)角度8=60°
荒管外徑do=53. 4mm
荒管壁厚to=5.5mm
軋制后的管外徑d二50.8mm
軋制后的管壁厚t二1.7mm
外徑擴(kuò)徑比d/do=0.95
拉伸比to (do—to) / {t (d—t)} =3.16 (壁厚/外徑)比t/d=3.35%
壁厚中心徑的擴(kuò)徑比(d—t) / (do—to) =1.03
通過(guò)上述3例的試驗(yàn)所得到的鋼管的內(nèi)外表面美觀，特別是在品質(zhì)上 沒(méi)有問(wèn)題。還有，在通過(guò)現(xiàn)有的縮徑軋制法進(jìn)行冷軋時(shí)，18%Cr-8%Ni不 銹鋼管的可以制造的最小的壁厚在外徑為50.8mm的情況下高達(dá)2.0 2. 5mm左右，本發(fā)明的擴(kuò)徑軋制法所得的效果十分顯著。
工業(yè)上的實(shí)用性
如果使用本發(fā)明的冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，就能夠?qū)?飛躍地?cái)U(kuò)大通過(guò)冷加工法進(jìn)行的金屬管的薄壁側(cè)的制造可能范圍。通過(guò)本 發(fā)明的方法，就可以經(jīng)濟(jì)地穩(wěn)定制造具有現(xiàn)有的冷加工完成的無(wú)縫金屬管的大致2/3以下的壁厚的無(wú)縫金屬管，用本發(fā)明法制造的具有高可靠性的超薄壁無(wú)縫金屬管可以代替TIG焊接管、激光焊接管等的薄壁焊接金屬管。另外還有，如果能夠穩(wěn)定地制造壁厚0.6 0.8mm以下的超薄壁無(wú)縫金屬管，也就可以適用于彩色激光打印機(jī)的加熱套管、同樣加壓輥或是燃料電池的單電池箱套等的高技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，是通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，其特征在于，對(duì)應(yīng)于荒管和加工完成軋制管的外徑和壁厚尺寸，使用具有從一對(duì)輥的咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)其直徑逐漸擴(kuò)大或縮小的錐狀孔型的輥、和同樣從咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)其直徑逐漸擴(kuò)大的錐狀芯棒，一邊使作為管材的外徑和內(nèi)徑的平均徑的壁厚中心徑擴(kuò)大一邊減小壁厚進(jìn)行拉伸。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方 法，其特征在于，內(nèi)徑的擴(kuò)徑量比外徑的擴(kuò)徑量大，并且一邊同時(shí)擴(kuò)大內(nèi) 徑和外徑一邊減小壁厚進(jìn)行拉伸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方 法，其特征在于，在外徑不變的狀態(tài)下，僅擴(kuò)大內(nèi)徑同時(shí)減小壁厚進(jìn)行拉 伸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方 法，其特征在于，內(nèi)徑的擴(kuò)徑量比外徑的縮徑量大，并且一邊縮小外徑、 擴(kuò)大內(nèi)徑一邊減小壁厚進(jìn)行拉伸。
全文摘要
提供一種通過(guò)冷軋法進(jìn)行的超薄壁金屬管的制造方法，是通過(guò)冷軋管機(jī)進(jìn)行的金屬管的制造方法，使用具有從輥的咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)其直徑擴(kuò)大或縮小的錐狀孔型的輥和從咬入入口側(cè)向加工完成出口側(cè)其直徑擴(kuò)大的錐狀芯棒，通過(guò)一邊擴(kuò)大管材的壁厚中心一邊減小壁厚進(jìn)行拉伸，從而能夠得到驚異的壁厚減小量。
文檔編號(hào)B21B21/00GK101687232SQ200780021468
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者林千博 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社