[发明专利]钢管焊缝的平整装置及其制造方法

说明书

本发明涉及钢管焊缝的平整装置和方法。具体地说，本发明涉及一种对成型于钢管焊缝处的增厚部进行在线平整的钢管焊缝平整装置及其制造方法，其中在钢管生产线上用成形辊连续地使带钢形成开口管并在固相压焊的适当温度范围内对接并焊合开口管的两边缘而制成了上述钢管。

焊接钢管是通过对钢板或带钢进行管状成形并焊接接缝的方式而制成的。这种制造方法可按管外径和用途大致分为电阻焊、锻焊和电弧焊。

外径为小径～中径的钢管采用了高频感应加热式电阻焊制造方法。这种制造方法是在连续进给带钢、用成形辊形成管状地制成开口管、接着在通过高频感应加热方式将开口管两边缘的端面加热至钢熔点以上、再用挤压辊对接并焊合两边缘的端面部分的电焊钢管制造方式(例如，第三版《钢铁博览》第III卷(2)第1056～1092页)。

在上述高频感应加热式电焊钢管制造方法中，因为开口管两边缘部的端面被加热到钢熔点以上，熔钢在电磁力作用下流动，从而使生成的氧化物咬入焊接部分。由此易产生过烧等焊接缺陷或钢液飞溅等问题。

对于这一问题，例如在特开平2-299782号公报中提出了具有两个加热装置的电焊钢管制造方法。即，上述制造方法是一种用第一加热装置将开口管的两边缘部加热到居里点以上、用第二加热装置进一步将其加热至熔点以上、由紧接其后的挤压辊对两边缘部进行对接和焊合的钢管制造方法。同时，特开平2-299783号公报提出了一种在第一加热装置中通入频率为45～250KHz的电流而对两边缘部预热、进一步用第二加热装置将其加热至熔点以上、利用挤压辊对两边缘部分进行对接和焊合地制造钢管的电焊钢管制造装置。

可是，尽管这些电焊钢管制造技术指出了应均匀加热边缘部分，但是由于两边缘部分被加热到熔点以上，所以在对接和焊合时，在把熔钢排到管内外侧的结合部处形成了焊道(堆高)。因此，必须在对接和焊合后将管内、外侧的焊道除去。通常用切削刀削除焊道。

然而，采用切削刀切削焊道存在以下问题。

即，调整切削刀切削量和因切削刀磨损或损伤而更换切削刀需要时间。特别是在生产速率为100m/min的超高速制管生产中，因切削刀的寿命短而频繁换刀。因此，存在生产线停机时间变长而无法提高生产率的问题。

另一方面，作为外径为小直径的钢管制造方法，已知的锻焊钢管制造方法具有极高的生产率。这种钢管制造方法如下：在加热炉中将连续送进的带钢加热到1300℃之后，用成形辊制成管状地制造开口管；接着，对开口管两边缘部喷射高压空气地进行端面剥皮后，通过焊接电极臂向端面吹氧，由于利用氧化产生的热量使端面升温至1400℃，从而利用锻焊辊使两边缘部的端面对接并固态焊合。(例如，第三版《钢铁博览》第III卷(2)第1093～1109页)。

然而，这种锻焊钢管制造方法存在以下问题。

亦即，因不能完全除净端面氧化皮，所以氧化铁皮嵌入锻焊接合部中，从而焊缝强度与管材本身的强度相比变差。例如在压扁试验中，与电焊钢管的扁平高度比h/D＝2t/D(t为板厚)对照，锻焊钢管的扁平高度比h/D只能达到0.5左右。此外，由于高温加热钢带，在钢管表面生成氧化皮而引起表面恶化。

锻焊钢管与电焊钢管相比，当制管速率在300m/min以上时，钢管生产率得到极大的提高，但焊缝质量和表面层恶化。因此，存在不适用于要求有JIS(日本工业标准)的STK等的强度可靠性和表面质量的钢管的问题。

作为解决上述问题的方法，本发明人开发出了固态压焊制管法。这种方法是一种在居里点(770℃左右)以上至熔点以下的温度范围(以下称预热温度范围)内对开口管边缘部进行感应加热(以下称边缘预热)、然后通过空冷使处于预热温度范围内的边缘部分的温度均匀、在适当温度范围(1300℃～1500℃)内感应加热(以下称正式加热)、利用挤压辊对接并焊合的制管方法。在采用这种固态压焊方法制造钢管的情况下，由于不必象过去焊接钢管那样用切削刀进行切削加工，所以因可以高速制管而提高了生产率，并且不会出现作为传统锻焊钢管缺点的因氧化而使焊缝质量和表面恶化的现象。但是如图11所示，在固态焊接的钢管4中出现了这样的情况，即根据边缘部达到的温度或挤压辊压紧的程度(镦粗量)而在焊缝5处产生了等于5％以上的管壁厚度的增厚部。焊缝增厚部6因妨害了钢管的螺纹切削等的加工性能且在拉延钢管时助长了其内部产生棱角等厚度不均匀的现象而不能令人满意。

因此，本发明的目的是提供一种能有效地除去通过固态焊接制管法制成的钢管的焊缝增厚部的钢管焊缝平整装置及方法。