Способ изготовления бесшовной металлической трубы, стан для прокатки бесшовных труб на оправке и вспомогательный инструмент

Способ изготовления бесшовной металлической трубы, стан для прокатки бесшовных труб на оправке и вспомогательный инструмент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к способу изготовления бесшовной металлической трубы, стану для прокатки бесшовных труб на оправке и вспомогательному инструменту и, в частности, к способу изготовления бесшовной металлической трубы с использованием стана для прокатки бесшовных труб на оправке и вспомогательного инструмента, используемого в способе изготовления бесшовной металлической трубы.

Испрашивается приоритет по заявке на патент Японии №2012-163437, поданной 24 июля 2012, содержание которой включается в настоящее описание посредством ссылки.

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. В это время каждая клеть стана для прокатки бесшовных труб на оправке выполняет уменьшение толщины полой трубной заготовки. В соответствии с этим, наружный диаметр и толщина полой трубной заготовки изменяется посредством удлинения. 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.

При удлинении используется несколько (например, 10-20) стержней оправки для одной партии полых трубных заготовок, имеющих специальный размер (наружный диаметр и толщину). В соответствии с этим, при изготовлении бесшовных металлических труб различного размера, значительно увеличивается количество стержней оправки, подлежащих складированию. Стоимость стержней оправки повышается при увеличении количества подлежащих хранению стержней.

В патентных документах 1 и 2 предлагаются способы уменьшения стоимости стержней оправки.

Согласно патентному документу 1, от использованного стержня оправки отрезают прокатную часть передней половинной части, а опорная часть задней половинной части остается. Кроме того, переднюю половинную часть заменяют новой передней половинной частью. В это время короткий соединительный материал располагают между передней половинной частью и опорной частью, и переднюю половинную часть, короткий соединительный материал и опорную часть соединяют посредством сварки трением. Таким образом, в патентном документе 1 раскрыта возможность повторного использовании стержня оправки.

Аналогично патентному документу 1, в патентном документе 2 также предлагается разделение стержня оправки на прокатную часть, которая приходит в контакт с полой трубной заготовкой, и удерживающую часть, которая не приходит в контакт с полой трубной заготовкой. Прокатная часть соединяется с удерживающей частью с помощью винта. Таким образом, в патентном документе 2 также раскрыта возможность уменьшения стоимости стержней оправки за счет ремонта и замены лишь прокатной части.

Патентный документ 1: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № Н04-344805.

Патентный документ 2: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № Н04-249411.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако патентные документы 1 и 2 исходят из того, что длина прокатной части постоянна. Это объясняется тем, что каждая клеть стана для прокатки бесшовных труб на оправке выполняет уменьшение толщины, и прокатная часть должна иметь длину, соответствующую по меньшей мере расстоянию от головной клети стана для прокатки бесшовных труб на оправке до концевой клети. В соответствии с этим, даже когда можно уменьшать стоимость изготовления удерживающей части за счет повторного использования удерживающей части (опорной части), стоимость изготовления прокатной части не уменьшается. Прокатная часть выполняется из материала, имеющего улучшенную прочность, стойкость к образованию трещин при нагревании и стойкость к износу по сравнению с удерживающей частью, и материал является более дорогим, чем материал, используемый в удерживающей части. Таким образом, стоимость изготовления стержня оправки зависит от прокатной части.

ПРОБЛЕМЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ РЕШЕНИЮ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью данного изобретения является создание способа изготовления бесшовной металлической трубы, стана для прокатки бесшовных труб на оправке и вспомогательного инструмента, способных уменьшить стоимость стержня оправки, необходимого для удлинения.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

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

(1) Согласно первому аспекту данного изобретения, предлагается 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, расположенных после группы клетей предварительной ступени, при этом способ изготовления включает: подготовку множества стержней оправки, у которых длины рабочих частей, которые входят в контакт с полой трубной заготовкой во время удлинения, отличаются друг от друга; выбор стержня оправки, включающего рабочую часть, имеющую длину, соответствующую количеству клетей, используемых уменьшении толщины, из множества стержней оправки; введение выбранного стержня оправки в полую трубную заготовку; и выполнение удлинения полой трубной заготовки, в которую введен стержень оправки. В способе изготовления бесшовной металлической трубы при удлинении уменьшение наружного диаметра выполняется в группе клетей предварительной ступени или в группе клетей последующей ступени, и уменьшение толщины полой трубной заготовки выполняется в группе клетей предварительной ступени или в группе клетей последующей ступени, или уменьшение толщины выполняется как в группе клетей предварительной ступени, так и группе клетей последующей ступени.

(2) Указанный выше способ (1) изготовления может дополнительно включать установку имеющего форму стержня вспомогательного инструмента, который включает на вершине удерживающую часть, способную удерживать заднюю концевую часть стержня оправки на заднем конце стержня оправки; и перемещение удерживающего устройства вперед при удерживании заднего конца стержня оправки с помощью удерживающего устройства.

(3) Указанный выше способ (2) изготовления может дополнительно включать опору стержня оправки во время перемещения вперед с помощью опорного ролика, расположенного между множеством клетей, и удерживающего устройства посредством подъема опорного ролика; и регулирование высоты опорного ролика посредством подъема и опускания опорного ролика в зависимости от расстояния перемещения вперед вспомогательного инструмента, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента отличается от наружного диаметра стержня оправки.

(4) В указанном выше способе (3) при регулировании, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента больше наружного диаметра стержня оправки, опорный ролик можно опускать перед проходом вспомогательного инструмента через опорный ролик.

(5) В указанном выше способе (1) или (2) при удлинении уменьшение наружного диаметра может выполняться с помощью группы клетей предварительной ступени, и полная длина множества стержней оправки одинакова.

(6) Согласно второму аспекту данного изобретения, предлагается стан для прокатки бесшовных труб на оправке, который включает множество клетей, которые расположены вдоль линии прокатки; и удерживающую систему, которая включает имеющий форму стержня вспомогательный инструмент, который расположен на входной стороне первой клети среди множества клетей и включает на переднем конце удерживающую часть, способную удерживать заднюю концевую часть стержня оправки на заднем конце стержня оправки, и удерживающее устройство, способное удерживать задний конец вспомогательного инструмента, и приводное устройство, которое перемещает удерживающее устройство вперед вдоль линии прокатки.

(7) Согласно третьему аспекту данного изобретения, предлагается вспомогательный инструмент, который используется в удерживающей системе, включающей удерживающее устройство, способное удерживать задний конец стержня оправки, и приводное устройство, которое перемещает удерживающее устройство вперед, при этом вспомогательный инструмент включает: имеющее форму стержня основное тело; удерживающую часть, которая расположена на переднем конце основного тела и способна удерживать задний конец стержня оправки; и установочную часть, которая расположена на заднем конце основного тела и имеет форму, обеспечивающую возможность удерживания с помощью удерживающего устройства.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно аспектам настоящего изобретения, возможно уменьшение стоимости стержня оправки, необходимого для удлинения.

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. 4, 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 - состояние стержня оправки в случае выполнения уменьшения наружного диаметра с помощью группы клетей последующей ступени стана для прокатки бесшовных труб на оправке;

фиг. 19 - удлинение в стане для прокатки бесшовных труб на оправке, когда используется вспомогательный инструмент;

фиг. 20 - вертикальный разрез вспомогательного инструмента на фиг. 19;

фиг. 21 - вспомогательный инструмент, согласно фиг. 20, на виде спереди и в разрезе по линии С-С на фиг. 20;

фиг. 22 - вспомогательный инструмент, согласно фиг. 20, на виде сверху;

фиг. 23 - модификация вспомогательного инструмента, согласно фиг. 20, и вертикальный разрез вспомогательного инструмента, имеющего несколько канавок;

фиг. 24 - вспомогательный инструмент, на виде сверху;

фиг. 25 - удлинение в стане для прокатки бесшовных труб на оправке, когда используется вспомогательный инструмент и опорный ролик;

фиг. 26 - блок-схема работы управляющего устройства на фиг. 25.

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, и их описание не повторяется.

Согласно способу изготовления бесшовной металлической трубы, согласно данному варианту выполнения, бесшовную металлическую трубу изготавливают 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, расположенных после группы клетей предварительной ступени. Способ изготовления бесшовной металлической трубы включает: подготовку множества стержней оправки, у которых длины рабочих частей, которые входят в контакт с полой трубной заготовкой во время удлинения, отличаются друг от друга; выбор стержня оправки, включающего рабочую часть, имеющую длину, соответствующую количеству клетей, используемых для уменьшения толщины, из множества стержней оправки; введение выбранного стержня оправки в полую трубную заготовку; и выполнение удлинения полой трубной заготовки, в которую введен стержень оправки. Кроме того, при удлинении уменьшение наружного диаметра выполняется в группе клетей предварительной ступени или в группе клетей последующей ступени, и уменьшение толщины полой трубной заготовки выполняется в группе клетей предварительной ступени или в группе клетей последующей ступени, или уменьшение толщины выполняется как в группе клетей предварительной ступени, так и группе клетей последующей ступени.

В данном варианте выполнения с помощью стана для прокатки бесшовных труб на оправке выполняется не только уменьшение толщины во всех клетях, но также выполняется уменьшение наружного диаметра в группе клетей предварительной ступени или в группе клетей последующей ступени. В данном случае удлинение означает частичное уменьшение наружного диаметра, при котором уменьшение наружного диаметра выполняется в группе клетей предварительной ступени или в группе клетей последующей ступени, а уменьшение толщины выполняется с помощью другой группы. Кроме того, удлинение относится к полному уменьшению толщины, при котором уменьшение толщины выполняется как в группе клетей предварительной ступени, так и в группе клетей последующей ступени.

Когда с помощью стана для прокатки бесшовных труб на оправке выполняется частичное уменьшение наружного диаметра, то рабочая часть не требуется в клети, в которой выполняется уменьшение наружного диаметра. Это объясняется тем, что внутренняя поверхность полой трубной заготовки не должна входить в контакт с рабочей частью при уменьшении наружного диаметра. В соответствии с этим, по сравнению с выполнением полного уменьшения толщины, при выполнении частичного уменьшения наружного диаметра рабочая часть может быть укорочена на длину, соответствующую количеству клетей группы клетей, в которой выполняется уменьшение наружного диаметра.

Другими словами, когда выполняется частичное уменьшение наружного диаметра, то длина, соответствующая количеству клетей, в которых выполняется уменьшение толщины, является достаточной для длины рабочей части.

В соответствии с этим, в данном варианте выполнения, заранее подготавливают множество стержней оправки, у которых длины рабочих частей отличаются друг от друга, и используют стержень оправки, который включает рабочую часть, имеющую длину, соответствующую количеству клетей, используемых в уменьшении толщины, среди множества клетей стана для прокатки бесшовных труб на оправке.

В указанном выше способе изготовления, в отличие от уровня техники, длина рабочей части не должна быть постоянной, и тем самым может быть подготовлен стержень оправки, имеющий более короткую рабочую часть, чем в уровне техники. Соответственно, может быть уменьшена стоимость стержня оправки.

Предпочтительно, указанный выше способ изготовления дополнительно включает имеющий форму стержня вспомогательный инструмент, который включает на вершине удерживающую часть, способную удерживать заднюю концевую часть стержня оправки на заднем конце стержня оправки; и перемещение удерживающего устройства вперед во время удерживания заднего конца вспомогательного инструмента с помощью удерживающего устройства.

В этом случае используется вспомогательный инструмент, и тем самым может быть уменьшена длина стержня оправки. В соответствии с этим, может быть уменьшено пространство для хранения стержней оправки, и тем самым может быть уменьшена стоимость стержней оправки.

Предпочтительно, указанный выше способ изготовления дополнительно включает опору стержня оправки во время перемещения вперед с помощью опорного ролика посредством поднимания опорного ролика, который расположен между множеством клетей и удерживающим устройством, и который можно поднимать и опускать, и регулирование опорного ролика посредством поднимания и опускания опорного ролика на основании расстояния перемещения вперед вспомогательного инструмента, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента и наружный диаметр стержня оправки отличаются друг от друга.

В этом случае, даже когда наружный диаметр вспомогательного инструмента и наружный диаметр стержня оправки отличаются друг от друга, высоту опорного ролика можно, соответственно, регулировать с помощью вспомогательного инструмента.

Предпочтительно, при регулировании, когда наружный диаметр вспомогательного инструмента больше наружного диаметра стержня оправки, опорный ролик опускают перед прохождением вспомогательного инструмента через опорный ролик.

В этом случае предотвращается столкновение вспомогательного инструмента и опорного ролика.

В указанном выше способе изготовления, при удлинении, когда уменьшение наружного диаметра выполняется с помощью группы клетей предварительной ступени, общая длина множества стержней оправки может быть одинаковой.

Когда выполняется уменьшение наружного диаметра (т.е. выполняется частичное уменьшение наружного диаметра) в группе клетей предварительной ступени, то уменьшение толщины выполняется в группе клетей последующей ступени. В этом случае, поскольку последняя клеть группы клетей последующей ступени выполняет уменьшение толщины, то общая длина множества стержней оправки, используемых при удлинении, является одинаковой. В этом случае, в стержне оправки хвостовая часть, которая не приходит в контакт с полой трубной заготовкой HS во время удлинения, также изменяется наряду с рабочей частью. В частности, хвостовая часть удлиняется при укорачивании рабочей части. Поскольку стоимость материала и машинной обработки рабочей части более высока, чем стоимость хвостовой части, то в этом случае может быть уменьшена стоимость стержня оправки.

Стан для прокатки бесшовных труб на оправке, согласно данному изобретению, используется в указанном выше способе изготовления бесшовной металлической трубы. Стан для прокатки бесшовных труб на оправке включает множество клетей и удерживающую систему. Множество клетей расположены вдоль линии прокатки и включают множество валков. Удерживающая система расположена на стороне входа первой клети среди множества клетей и перемещает вперед стержень оправки во время удлинения. Удерживающая система включает вспомогательный инструмент, удерживающее устройство и приводное устройство. Вспомогательный инструмент включает на переднем конце удерживающую часть, способную удерживать заднюю концевую часть стержня оправки. Удерживающее устройство может удерживать задний конец вспомогательного инструмента. Приводное устройство перемещает вперед удерживающее устройство вдоль линии прокатки.

Стан для прокатки бесшовных труб на оправке, согласно данному варианту выполнения, включает вспомогательный инструмент. В соответствии с этим, может быть укорочена длина стержня оправки. В результате может быть уменьшена стоимость стержня оправки.

Вспомогательный инструмент, согласно данному варианту выполнения, используется в удерживающей системе, включающей удерживающее устройство, способное удерживать заднюю концевую часть стержня оправки, и приводное устройство, перемещающее вперед удерживающее устройство.

Вспомогательный инструмент включает имеющее форму стержня основное тело и установочную часть. Установочная часть расположена на переднем конце основного тела и удерживает заднюю концевую часть стержня оправки. Установочная часть расположена на заднем конце основного тела и имеет форму, которая может удерживаться с помощью удерживающего устройства.

Вспомогательный инструмент, согласно данному варианту выполнения, может быть расположен между стержнем оправки и удерживающей системой во время удлинения. В соответствии с этим, длина стержня оправки может быть уменьшена.

Ниже приводится более подробное описание данного варианта выполнения.

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 варианту выполнения, 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 32 клетей прокатного стана и оправкоизвлекатель 33. Удерживающая система 31, группа 32 клетей прокатного стана и оправкоизвлекатель 33 расположены на одной линии. Удерживающая система 31 вводит стержень оправки в полую трубную заготовку HS, прежде чем группа 32 клетей прокатного стана выполняет удлинение полой трубной заготовки HS, или извлекает стержень оправки из полой трубной заготовки HS после удлинения. Группа 32 клетей 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 32 КЛЕТЕЙ ПРОКАТНОГО СТАНА

На фиг. 4 показана на виде сбоку группа 32 клетей стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке. Как показано на фиг. 4, группа 32 клетей 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 калибр GR, в которой формируется поперечное сечение дуговой формы, при рассматривании по центральной оси поперечного сечения, и с помощью калибров 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 электродвигателей (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 предварительной 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 изменение наружного диаметра и толщины полой трубной заготовки HS.

В группе 32 клетей 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 180°/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 315 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 этом, 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 32 клетей 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 32 клетей 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 клетей 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 32 клетей 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.

ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ

В способе изготовления бесшовной металлической трубы, согласно данному варианту выполнения, количество клетей, используемых для уменьшения толщины в группе 32 клетей стана 3 для прокатки бесшовных труб на оправке изменяется в соответствии с сортом 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 прохождении 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 пола