[發明專利]用冷加工法制造超薄壁金屬管的方法

無效

• 申請號: 200680018686.0
• 申請日: 2006-05-24
• 公開（公告）號: CN101184561A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 林千博
• 申請（專利權）人: 住友金屬工業株式會社
• 主分類號: B21B21/00
• 分類號: B21B21/00;B21C1/22
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及金屬管的冷加工方法，特別是提供飛躍性地擴大了金屬管的薄壁方面的可制造范圍、并且用冷加工法制造超薄壁金屬管的方法。

背景技術

當金屬管在經熱加工狀態下不能滿足品質上、強度上或尺寸精度上的要求時，要被送入冷加工工序。作為冷加工工序，通常有使用拉模和頂頭、或拉模和芯棒的冷拔法、以及使用皮爾格冷軋機的冷軋法。

在使用皮爾格冷軋機的冷軋法中，在具有直徑沿圓周方向逐漸縮小的錐狀孔型的一對軋輥、和同樣是直徑逐漸縮小只不過是沿長度方向縮小的錐狀芯棒之間對管坯進行減徑軋制。即，在一對軋輥的圓周上切出孔型，其形狀要使孔型隨軋輥的旋轉而變窄。軋輥一邊旋轉一邊沿芯棒的錐度反復前進及后退，在軋輥和芯棒之間對管坯進行軋制。(“第3版鋼鐵便覽第3卷(2)棒鋼·鋼管·軋制通用設備”等)。

圖1為表示皮爾格冷軋機的軋制原理的圖，圖1(a)為往程開始點的說明圖，圖1(b)為返程開始點的說明圖。如圖1所示，皮爾格冷軋機根據管坯1的外徑及壁厚尺寸(分別為圖中的do及to)以及成品軋管5的外徑及壁厚尺寸(分別為圖中的d及t)，使用一對具有孔型直徑從軋輥的嚙入入口側朝加工出口側逐漸減小的錐狀孔型3的軋輥2、和芯棒直徑同樣從嚙入入口側朝加工出口側逐漸減小的錐狀芯棒4，反復進行一邊使管坯1減徑一邊減小壁厚的往復軋制工序。

在該往復運動的往程開始點及返程開始點，間歇性地使管材(管坯1)旋轉約60°角以及前進(進給)5～15mm，反復軋制新的部分。

使用皮爾格冷軋機進行冷軋，管材的加工度極高，可以拉伸約10倍之多，并且對管壁不均的矯正效果也很大，此外，不需要縮徑工序，具有成品率高的優點。但是，反過來與冷拔法相比也存在生產率極低的缺點，因此，主要適于對原料費高、且在中間處理中需要成本的不銹鋼鋼管、高合金鋼管等高級管進行冷加工。另外，在拉銅業界中，使用3輥型鋼軋機軋制實現了高效率生產，皮爾格冷軋機已成為拉銅事業中最核心的制造流程。

在冷拔法中，用縮口機對管坯的管端進行縮口，通過進行酸洗除去表面氧化皮等后進行潤滑處理，再將管坯的管端從拉模中穿過進行拔制。冷拔法有頂頭拉伸、游動頂頭拉伸、芯棒拉伸、還有空拉，這些全都是利用拉模來進行減徑加工的。

圖3為以往的減徑拔制法的說明圖，圖3(a)表示頂頭拉伸，圖3(b)表示芯棒拉伸。

圖3(a)所示的頂頭拉伸是最通常的拔制法，該方法是將由頂頭支承桿24支承著的頂頭23插入到管坯1內，用夾頭6夾住管坯1的管端使管坯1從拉模22中通過，沿以圖中的附圖標記X表示的箭頭方向進行拉拔。該方法便于更換頂頭、操作性也很出色，也可獲得較大的加工度。

此外，圖3(b)所示的芯棒拉伸是將芯棒25插入到管坯1內，與上述方法相同，使管坯1從拉模22中通過進行拉拔的方法。該方法由于利用芯棒25對管的內表面進行加工，因此，即使是細徑管也能制造出內表面亮麗、且尺寸精度高的制品，用于制造原子能用等高級管。

冷拔所使用的拉床大部分是用電動機驅動的鏈式拉床，除此之外也有油壓式的、水壓式的。

在金屬管的冷拔工序中，在管材料的外表面與拉模表面之間，以及在管材料的內表面與頂頭外表面、或管材料的內表面與芯棒外表面之間存在摩擦阻力，由于要克服這些摩擦阻力而進行拔制，因此，在管材料上沿長度方向產生張力。當該張力除以拔制后的截面積所得的張力應力變高時，則管開始被拉細，若張力應力達到管材料的變形阻力，管便會斷裂。當然，管的壁厚越薄、長度方向上的張力應力就越大，管就越容易斷裂，因此，壁厚減小率自然有限度。所以，壁厚減小率大的拔制需要增加拔制次數反復進行拔制操作，每次拔制都需要進行潤滑操作，導致成本高。此外，在管材料加工硬化顯著時，還需要進行退火作業。

發明內容

本發明是鑒于上述問題而作成的，其課題在于，提出能飛躍性地擴大金屬管的薄壁方面的可制造范圍的、用冷加工法制造超薄壁金屬管的方法。另外，雖然本發明以薄壁的主要是無縫金屬管為對象，但是在薄壁的焊接金屬管中有時會在焊接部或熱影響部產生壁厚不均勻而需要對壁厚進行矯正，因此，本發明的對象也包括焊接金屬管。

為了解決上述課題，本發明人基于以往的問題點進行研究，得到了下述見解，從而完成了本發明。

通常，管材塑性加工中的壁厚加工是通過沿管的長度方向對管材料進行拉伸加工來完成的。即，在管材的冷軋中，在孔型軋輥和錐狀芯棒之間進行壁厚加工的情況下，一邊減徑一邊軋制，沿長度方向進行拉伸。