[发明专利]用冷加工法制造超薄壁金属管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属管的冷加工方法，特别是提供飞跃性地扩大了金属管的薄壁方面的可制造范围、并且用冷加工法制造超薄壁金属管的方法。

背景技术

当金属管在经热加工状态下不能满足品质上、强度上或尺寸精度上的要求时，要被送入冷加工工序。作为冷加工工序，通常有使用拉模和顶头、或拉模和芯棒的冷拔法、以及使用皮尔格冷轧机的冷轧法。

在使用皮尔格冷轧机的冷轧法中，在具有直径沿圆周方向逐渐缩小的锥状孔型的一对轧辊、和同样是直径逐渐缩小只不过是沿长度方向缩小的锥状芯棒之间对管坯进行减径轧制。即，在一对轧辊的圆周上切出孔型，其形状要使孔型随轧辊的旋转而变窄。轧辊一边旋转一边沿芯棒的锥度反复前进及后退，在轧辊和芯棒之间对管坯进行轧制。(“第3版钢铁便览第3卷(2)棒钢·钢管·轧制通用设备”等)。

图1为表示皮尔格冷轧机的轧制原理的图，图1(a)为往程开始点的说明图，图1(b)为返程开始点的说明图。如图1所示，皮尔格冷轧机根据管坯1的外径及壁厚尺寸(分别为图中的do及to)以及成品轧管5的外径及壁厚尺寸(分别为图中的d及t)，使用一对具有孔型直径从轧辊的啮入入口侧朝加工出口侧逐渐减小的锥状孔型3的轧辊2、和芯棒直径同样从啮入入口侧朝加工出口侧逐渐减小的锥状芯棒4，反复进行一边使管坯1减径一边减小壁厚的往复轧制工序。

在该往复运动的往程开始点及返程开始点，间歇性地使管材(管坯1)旋转约60°角以及前进(进给)5～15mm，反复轧制新的部分。

使用皮尔格冷轧机进行冷轧，管材的加工度极高，可以拉伸约10倍之多，并且对管壁不均的矫正效果也很大，此外，不需要缩径工序，具有成品率高的优点。但是，反过来与冷拔法相比也存在生产率极低的缺点，因此，主要适于对原料费高、且在中间处理中需要成本的不锈钢钢管、高合金钢管等高级管进行冷加工。另外，在拉铜业界中，使用3辊型钢轧机轧制实现了高效率生产，皮尔格冷轧机已成为拉铜事业中最核心的制造流程。

在冷拔法中，用缩口机对管坯的管端进行缩口，通过进行酸洗除去表面氧化皮等后进行润滑处理，再将管坯的管端从拉模中穿过进行拔制。冷拔法有顶头拉伸、游动顶头拉伸、芯棒拉伸、还有空拉，这些全都是利用拉模来进行减径加工的。

图3为以往的减径拔制法的说明图，图3(a)表示顶头拉伸，图3(b)表示芯棒拉伸。

图3(a)所示的顶头拉伸是最通常的拔制法，该方法是将由顶头支承杆24支承着的顶头23插入到管坯1内，用夹头6夹住管坯1的管端使管坯1从拉模22中通过，沿以图中的附图标记X表示的箭头方向进行拉拔。该方法便于更换顶头、操作性也很出色，也可获得较大的加工度。

此外，图3(b)所示的芯棒拉伸是将芯棒25插入到管坯1内，与上述方法相同，使管坯1从拉模22中通过进行拉拔的方法。该方法由于利用芯棒25对管的内表面进行加工，因此，即使是细径管也能制造出内表面亮丽、且尺寸精度高的制品，用于制造原子能用等高级管。

冷拔所使用的拉床大部分是用电动机驱动的链式拉床，除此之外也有油压式的、水压式的。

在金属管的冷拔工序中，在管材料的外表面与拉模表面之间，以及在管材料的内表面与顶头外表面、或管材料的内表面与芯棒外表面之间存在摩擦阻力，由于要克服这些摩擦阻力而进行拔制，因此，在管材料上沿长度方向产生张力。当该张力除以拔制后的截面积所得的张力应力变高时，则管开始被拉细，若张力应力达到管材料的变形阻力，管便会断裂。当然，管的壁厚越薄、长度方向上的张力应力就越大，管就越容易断裂，因此，壁厚减小率自然有限度。所以，壁厚减小率大的拔制需要增加拔制次数反复进行拔制操作，每次拔制都需要进行润滑操作，导致成本高。此外，在管材料加工硬化显著时，还需要进行退火作业。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作成的，其课题在于，提出能飞跃性地扩大金属管的薄壁方面的可制造范围的、用冷加工法制造超薄壁金属管的方法。另外，虽然本发明以薄壁的主要是无缝金属管为对象，但是在薄壁的焊接金属管中有时会在焊接部或热影响部产生壁厚不均匀而需要对壁厚进行矫正，因此，本发明的对象也包括焊接金属管。

为了解决上述课题，本发明人基于以往的问题点进行研究，得到了下述见解，从而完成了本发明。

通常，管材塑性加工中的壁厚加工是通过沿管的长度方向对管材料进行拉伸加工来完成的。即，在管材的冷轧中，在孔型轧辊和锥状芯棒之间进行壁厚加工的情况下，一边减径一边轧制，沿长度方向进行拉伸。