本發(fā)明涉及一種用于輥軋管的緊湊裝置，特別是用于輥軋無(wú)縫管的緊湊裝置。本發(fā)明還涉及一種用于該輥軋操作的方法。

背景技術(shù)：

已知通過(guò)坯錠的連續(xù)塑性變形而生產(chǎn)無(wú)縫金屬管。在第一步驟的過(guò)程中在爐內(nèi)將坯錠加熱至約1280℃。然后將坯錠供應(yīng)至旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)包括一對(duì)斜軸輥和安裝在桿上的栓塞。輥沿軸向朝向栓塞推動(dòng)坯錠，使得坯錠沿著其縱向軸線被鉆孔。因此獲得半成品(被稱為鉆孔坯料或空心體)，所述半成品具有厚壁并且長(zhǎng)度為起始坯錠的長(zhǎng)度的1.5至4倍。然后使鉆孔坯料側(cè)向移位并且從中抽出栓塞和桿從而能夠插入用于后續(xù)輥軋操作的心軸。心軸的功能是在內(nèi)部對(duì)抗輥軋過(guò)程中施加的徑向推力從而使管壁變薄。

為了完成鉆孔坯料的側(cè)向移位、栓塞的去除和心軸的插入這些操作，需要一定量的時(shí)間。在該期間的過(guò)程中，鉆孔坯料經(jīng)受空氣的作用，空氣特別造成鉆孔坯料的溫度降低。此外，大氣中的氧氣的作用造成表面的迅速氧化。出于該原因，通常使用去氧材料(例如硼砂等)進(jìn)行處理(即去氧處理)。

如上所述，然后將用于后續(xù)輥軋操作的心軸插入鉆孔坯料內(nèi)。鉆孔坯料然后實(shí)際上穿過(guò)具有縱向材料流動(dòng)的多站輥軋磨機(jī)(下文被稱為“縱向磨機(jī)”)，所述多站輥軋磨機(jī)能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)販p小外徑從而使壁逐漸變薄，因此增加成品的長(zhǎng)度。正如已知的，該輥軋磨機(jī)包括多個(gè)輥軋單元。每個(gè)單元包括站，在所述站上安裝具有成型凹槽的輥。輥的凹槽的一組連接輪廓限定被輥軋單元釋放的管的外部輪廓。在縱向磨機(jī)的下游，必須首先從心軸上抽出管。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，該操作通過(guò)通常具有三個(gè)或多個(gè)站的另一個(gè)輥軋磨機(jī)(被稱為抽管磨機(jī))進(jìn)行。抽管磨機(jī)使管的外徑略微減小，其主要目的是使心軸進(jìn)行必要行程從而從剛剛生產(chǎn)的半成品管(被稱為“母管”)中抽出。

最后，管必須按一定尺寸制造從而更精確地限定其外徑。

可以通過(guò)相應(yīng)數(shù)量的獨(dú)立機(jī)器(分別被稱為抽管磨機(jī)、減徑磨機(jī)和定型磨機(jī))執(zhí)行這些功能。更通常地，單個(gè)機(jī)器而可以執(zhí)行多個(gè)功能，因此例如獲得抽管/減徑磨機(jī)或減徑/定型磨機(jī)。

然后管必須僅經(jīng)受檢測(cè)操作和/或精整操作。檢測(cè)操作可以包括例如使用超聲波的非破壞性壓力試驗(yàn)和檢驗(yàn)。精整操作而可以包括切割定型、清理、涂漆和標(biāo)記。

上文描述的成套操作構(gòu)成管生產(chǎn)工藝的核心，實(shí)際上在這些操作結(jié)束時(shí)，限定了管的主要特征(即壁厚和外徑)。以相應(yīng)的方式，由旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)、縱向磨機(jī)、抽管磨機(jī)、減徑磨機(jī)和/或定型磨機(jī)組成的組件限定了裝置的主要部分，也被稱為技術(shù)部分。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)在土木工程和結(jié)構(gòu)工程方面的整體布局必須基于技術(shù)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。

另一方面，檢測(cè)操作和/或精整操作所需的設(shè)施可以通常設(shè)置在裝置的主要部分的周圍而不受明顯約束。

已知橫流輥軋(在鉆孔機(jī)中進(jìn)行)與縱流輥軋(在多站輥軋磨機(jī)中進(jìn)行)的組合確保最終產(chǎn)品的品質(zhì)特征優(yōu)于通過(guò)例如使用橫向雙輥軋的類型(即具有兩個(gè)鉆孔機(jī))的各種構(gòu)造獲得的品質(zhì)特征。

還已知緊鄰輥軋磨機(jī)下游在線保持和抽出心軸的輥軋確保成品的品質(zhì)和可靠性遠(yuǎn)大于其它已知構(gòu)造，在所述其它已知構(gòu)造中心軸釋放和/或自由并且隨后離線進(jìn)行心軸的抽出。

還已知多站縱向輥軋適用于獲得極高的直徑/厚度比，其中“直徑/厚度比”被理解為表示管的外徑和管壁的厚度之間的比例。特別地，通過(guò)多站縱向輥軋獲得的直徑/厚度比達(dá)到約48-50的值，即遠(yuǎn)高于使用其它不同類構(gòu)造獲得的比例，例如使用橫流雙輥軋獲得的比例通常小于30-35。

上述類型的已知裝置雖然廣泛建立，但是整體上令人不滿意。

通常地，所述裝置設(shè)計(jì)成以極大規(guī)模(例如500,000噸/年)實(shí)現(xiàn)最佳的管生產(chǎn)。鑒于所述大規(guī)模生產(chǎn)并且為了完全開(kāi)發(fā)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，已知類型的裝置生產(chǎn)了所謂的雙長(zhǎng)度半成品管，即長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)約32米。顯然裝置的所有尺寸必須基于該最終管尺寸進(jìn)行限定。該尺寸和其它參數(shù)例如造成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的主要建筑必須具有超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)市場(chǎng)尺寸的尺寸。這樣的建筑可以例如具有接近45米的主跨距和尺寸大于900米的長(zhǎng)度。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚理解的，因?yàn)椴淮嬖诰哂兴龀叽绲念A(yù)制部件，因此接近45米的跨距需要構(gòu)造特設(shè)的橫梁構(gòu)造和橋式起重機(jī)。

同樣出于這些原因，整個(gè)裝置的構(gòu)造(包括土木工程和結(jié)構(gòu)工程)需要巨大的初始投資，因此只有在上述大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)才能確保經(jīng)濟(jì)效益。

除了這種大規(guī)模生產(chǎn)裝置之外，還存在用于小規(guī)模生產(chǎn)(50,000噸/年或更少)的裝置。這些裝置需要小得多的初始投資并且通常采用在工藝出品率和生產(chǎn)每噸的工藝成本方面更老且效率更低的技術(shù)。

被設(shè)計(jì)用于大規(guī)模生產(chǎn)的上述裝置還受其它問(wèn)題的影響。例如，將鉆孔坯料從鉆孔機(jī)運(yùn)輸至縱向磨機(jī)可能需要50秒至70秒。在該時(shí)間的過(guò)程中，鉆孔坯料傾向于向環(huán)境散熱，因此在明顯更冷的條件下(取決于所述鉆孔坯料的形狀通常在約1050℃和約1150℃之間的溫度下)到達(dá)縱向磨機(jī)。顯然地，鉆孔坯料的溫度下降的越多，必須由輥軋磨機(jī)施加的力增加的越多，從而獲得希望的材料塑性變形。待施加的力的值決定了輥軋磨機(jī)的致動(dòng)器和馬達(dá)的尺寸以及輥軋磨機(jī)在輥軋過(guò)程中的功率消耗。

如上所述，當(dāng)旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)的栓塞被抽出時(shí)，鉆孔坯料的內(nèi)腔受周圍空氣流動(dòng)的撞擊，周圍空氣的氧含量不可避免地造成在鉆孔坯料的內(nèi)表面上形成氧化層。必須阻止該效應(yīng)，因?yàn)楣軆?nèi)氧化層的存在而在后續(xù)加工步驟的過(guò)程中會(huì)造成形成不可接受的缺陷。出于該目的，鉆孔坯料的內(nèi)部用抗氧化劑(例如硼砂或相似物質(zhì))進(jìn)行處理。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易理解的，由于所用物質(zhì)的毒性，因此這些物質(zhì)的工業(yè)應(yīng)用造成環(huán)境安全和工人安全的主要問(wèn)題。

另外，對(duì)抗氧化處理的需要負(fù)面影響了鉆孔坯料在旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)和縱向磨機(jī)之間的轉(zhuǎn)移時(shí)間以及生產(chǎn)程序的整體成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的是至少部分地克服與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述缺點(diǎn)。

特別地，本發(fā)明的任務(wù)是提供用于輥軋無(wú)縫管的更為緊湊的裝置。

另外，本發(fā)明的任務(wù)是提供用于熱輥軋無(wú)縫管的裝置，所述裝置從由于在正常生產(chǎn)過(guò)程中的還原反應(yīng)的、電力消耗和汽油消耗的、排放水平的和污染物的環(huán)境觀點(diǎn)來(lái)看是可持續(xù)發(fā)展的。

另外，本發(fā)明的任務(wù)是提供用于輥軋無(wú)縫管的緊湊裝置，所述裝置能夠避免或至少減少鉆孔坯料暴露于空氣的負(fù)面效應(yīng)，由此減少氧化層的形成并增加裝置的產(chǎn)率。

最后，本發(fā)明的任務(wù)是提供用于輥軋無(wú)縫管的緊湊裝置，所述裝置需要更少的初始投資并使得保持低的操作成本。

通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置和根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法實(shí)現(xiàn)上述目的和任務(wù)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的特征和其它優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下文參考附圖提供的多個(gè)實(shí)施例的描述而呈現(xiàn)，所述實(shí)施例以非限制性實(shí)施例的方式提供，在附圖中：

-圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的完整輥軋裝置的平面圖；

-圖2以與圖1相同的比例顯示了根據(jù)本發(fā)明的完整輥軋裝置的平面圖；

-圖3顯示了由圖1的III表示的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置的技術(shù)部分；

-圖4以與圖3相同的比例顯示了由圖2的IV表示的根據(jù)本發(fā)明的裝置的技術(shù)部分；

-圖5顯示了與圖4相似的根據(jù)本發(fā)明的裝置的平面圖；

-圖6顯示了由圖5的VI表示的根據(jù)本發(fā)明的裝置部分的細(xì)節(jié)圖；

-圖7顯示了圖6中所示裝置的可能的變體形式；

-圖8顯示了根據(jù)圖6的裝置的另一個(gè)可能的變體形式；

-圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的一些裝置中使用的心軸；

-圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的一些裝置中使用的桿；

-圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的一些裝置中使用的一種類型的心軸/桿組件；

-圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的一些裝置中使用的另一種類型的心軸/桿組件。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的用于輥軋無(wú)縫管的裝置整體上用10表示。其包括：

-旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20，所述旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20包括兩個(gè)斜軸軋輥和安裝在桿24上的栓塞22，旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20限定輥軋軸線X_PR并設(shè)計(jì)成：

-在其入口處接收實(shí)心坯錠11，

-朝向栓塞22對(duì)坯錠11進(jìn)行鉆孔，并且

-釋放接合在栓塞22的桿24上的鉆孔坯料12；

其中，旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的栓塞22的桿24連接至止推座26，所述止推座26設(shè)計(jì)成抵抗鉆孔過(guò)程中在桿24上產(chǎn)生的軸向推力；

-縱向磨機(jī)30，所述縱向磨機(jī)30包括多個(gè)具有可調(diào)節(jié)輥的輥軋站32，縱向磨機(jī)30限定輥軋軸線X_LL并設(shè)計(jì)成：

-在其入口處接收被旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20釋放的鉆孔坯料12；

-在心軸32上輥軋鉆孔坯料12，并且

-釋放半成品管13，

其中，縱向磨機(jī)30的心軸32連接至保持座34，所述保持座34設(shè)計(jì)成在輥軋過(guò)程中賦予心軸32預(yù)定速度。

此外在根據(jù)本發(fā)明的緊湊裝置10中，輥軋軸線X_PR和X_LL一致。

參考輥軋裝置10，因此可以特別限定輥軋軸線。因此“軸向”或“縱向”表示平行于軸線的直線方向。相似地，“橫向”表示不平行于軸線的直線方向。最后，“側(cè)向”或“豎向”表示垂直于輥軋軸線的半線方向。

另外，加工步驟特別限定輥軋方向。例如“之前”、“在前”、“上游”等的表述表示沿著輥軋軸線相對(duì)接近裝置起點(diǎn)的位置。另一方面，例如“之后”、“在后”、“下游”等的表述表示沿著輥軋軸線相對(duì)接近裝置終點(diǎn)的位置。

如上所述，在旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20中，軋輥的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜。“斜軸”用于限定這樣的機(jī)器：軋輥的軸線彼此不平行且不位于相同平面中。這些機(jī)器也被定義為“橫向輥軋”機(jī)器。另一方面，輥軋磨機(jī)30為所謂的“縱向輥軋”類型的機(jī)器，每個(gè)站的軋輥的軸線位于與輥軋軸線正交的相同平面中。

輥軋軸線X_PR和X_LL一致意味著從旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20中排出的鉆孔坯料12可以被直接供應(yīng)至縱向磨機(jī)30而無(wú)需使其側(cè)向移位。仍然接合在旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的桿24上的鉆孔坯料12通過(guò)簡(jiǎn)單的軸向移動(dòng)以簡(jiǎn)單和迅速的方式到達(dá)縱向磨機(jī)30的心軸32附近?？梢詢?yōu)選通過(guò)合適的已知設(shè)備進(jìn)行該軸向移動(dòng)，非排他性舉例而言，所述設(shè)備可以是通常被稱為“夾送輥”的壓力類型或相似類型的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)輥。

根據(jù)本發(fā)明的裝置10的某些實(shí)施方案，旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的出口處的沿軸向與心軸32對(duì)齊的桿24與心軸32的端部直接接觸。因此鉆孔坯料12可以從桿24直接滑動(dòng)至心軸32從而可以被運(yùn)走以進(jìn)行縱向輥軋。

根據(jù)本發(fā)明的裝置10的某些實(shí)施方案，旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的桿24結(jié)構(gòu)性地連接至縱向磨機(jī)30的心軸32。該方案允許簡(jiǎn)化工具(即兩個(gè)工具)的移動(dòng)，因?yàn)樵诓僮鞑襟E的過(guò)程中所述工具結(jié)構(gòu)性地彼此連接。通過(guò)這種方式還能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)工具的完美對(duì)齊，這使得鉆孔坯料12容易地移位而不會(huì)出現(xiàn)不希望的困難。

特別地，裝置10的實(shí)施方案(其中，桿24結(jié)構(gòu)性地連接至心軸32)可以有利地使用兩種方案。根據(jù)第一個(gè)方案，桿24和心軸32整體地形成，而根據(jù)第二個(gè)方案，桿24和心軸32可釋放地連接在一起。兩種方案具有特別的優(yōu)點(diǎn)和積極的特征，可以根據(jù)特定需要選擇一個(gè)方案而非另一個(gè)方案。

關(guān)于心軸32和桿24或下文被稱為“心軸/桿組件324”的單個(gè)工具，必須考慮如下方面：根據(jù)本發(fā)明的輥軋裝置10優(yōu)選設(shè)計(jì)成輥軋單長(zhǎng)度管，即長(zhǎng)度為約15米的半成品管。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)附圖5可以容易理解的，基于該尺寸限定裝置10的所有主要尺寸?？紤]到管的該最終尺寸和各個(gè)加工步驟的伸長(zhǎng)比，能夠限定桿24的約8米的長(zhǎng)度和心軸32的約15米的長(zhǎng)度。

鑒于此，可以容易地理解在決定使用心軸/桿組件324的情況下，如何控制所述工具才不會(huì)造成任何問(wèn)題。實(shí)際上，旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20和縱向磨機(jī)30之間的距離大于上述心軸/桿組件324的總長(zhǎng)度，因此使心軸/桿組件324容易地移動(dòng)(包括側(cè)向移動(dòng))，從而例如在緊急情況下進(jìn)行輥軋或排空之后的轉(zhuǎn)變。

另外，該工具可能具有小于25米的總長(zhǎng)度，因此與生產(chǎn)雙長(zhǎng)度管的常規(guī)裝置中通常使用的心軸的長(zhǎng)度一致。

另外，相比于長(zhǎng)度和重量相當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)心軸，心軸/桿組件324代表了更經(jīng)濟(jì)的方案。實(shí)際上常規(guī)心軸必須具有幾乎在其整個(gè)外表面上延伸的被稱為“貴重部分”320的經(jīng)處理表面(例如鍍鉻或具有相似精整)。另一方面，心軸/桿組件324僅需在充當(dāng)心軸32的部分的外表面上具有經(jīng)處理表面，而充當(dāng)桿24的部分無(wú)需進(jìn)行任何這類處理(還參見(jiàn)圖11和圖12)。

關(guān)于裝置10的詳細(xì)操作，旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的栓塞22的桿24連接至優(yōu)選機(jī)電類型的止推座26。鑒于鉆孔機(jī)20被供應(yīng)實(shí)心部件(通常為坯錠)，止推座26有利地位于鉆孔機(jī)20的下游(特別參見(jiàn)圖6)。通過(guò)這種方式，鉆孔引起桿24中的軸向壓縮力。該止推座26有利地包括安裝在第一止推軸承單元262上的第一夾持單元260。第一夾持單元260特別設(shè)計(jì)成夾持桿并將軸向推力轉(zhuǎn)移至第一止推軸承單元262。特別重要的是在鉆孔過(guò)程中在桿24上產(chǎn)生的軸向推力的轉(zhuǎn)移。實(shí)際上在鉆孔過(guò)程中，輥朝向栓塞22推動(dòng)坯錠11且推力經(jīng)由桿24傳遞至第一夾持單元260然后傳遞至第一止推軸承單元262。第一止推軸承單元262依次設(shè)計(jì)成將該推力傳遞至地面。此外，止推/保持座26還設(shè)計(jì)成賦予桿24和栓塞22輥軋前后所需的移動(dòng)。第一止推軸承單元262實(shí)際上設(shè)計(jì)成使第一夾持單元260連同桿24和栓塞22一起移動(dòng)。這些移動(dòng)在軸向方向上進(jìn)行并設(shè)計(jì)成使栓塞22從靜止位置移動(dòng)至工作位置，反之亦然。

根據(jù)某些實(shí)施方案，第一夾持單元260還設(shè)計(jì)成使得桿24和栓塞22圍繞輥軋軸線X_PR進(jìn)行預(yù)旋轉(zhuǎn)。在某些情況下獲得栓塞22的預(yù)旋轉(zhuǎn)的可能性是特別有利的，因?yàn)槠湟砸阎姆绞绞沟么龠M(jìn)坯錠的鉆孔。

依次地，縱向磨機(jī)的心軸32在輥軋過(guò)程中連接至也優(yōu)選機(jī)電類型的保持座34。保持座34有利地位于輥軋磨機(jī)30的上游(特別參見(jiàn)圖6)，使得輥軋引起心軸32中的軸向拉伸應(yīng)力。該保持座36有利地包括安裝在第二止推軸承單元342上的第二夾持單元340。保持座34特別設(shè)計(jì)成夾持心軸32且在輥軋過(guò)程中賦予心軸32預(yù)定速度。實(shí)際上在輥軋過(guò)程中，縱向磨機(jī)30的輥在軸向方向上推動(dòng)鉆孔坯料12且這將推力傳遞至心軸32。心軸32被第二夾持單元340牢固地夾持且因此產(chǎn)生的軸向推力傳遞至第二止推軸承單元342。第二止推軸承單元342依次設(shè)計(jì)成將該推力傳遞至地面。如果心軸32不被保持，則其可能沿著縱向磨機(jī)30連同鉆孔坯料12一起移位。另一方面，如果心軸以固定方式被保持，則其在加工中可以在部件內(nèi)保持靜止。另一方面，在這種類型的裝置中，心軸32被保持座34制動(dòng)，所述保持座34賦予心軸32預(yù)定的軸向速度。特別地，賦予心軸32的軸向速度優(yōu)選大于0mm/s并小于4000mm/s。保持座34還設(shè)計(jì)成賦予心軸32輥軋前后所需的移動(dòng)。這些移動(dòng)在軸向方向上進(jìn)行且旨在使心軸32從靜止位置移動(dòng)至工作位置并從被縱向磨機(jī)30釋放的半成品管13中抽出心軸32。

根據(jù)本發(fā)明的裝置10的某些實(shí)施方案，用于桿24的第一夾持單元260和用于心軸32的第二夾持單元340可以有利地安裝在單個(gè)止推軸承單元362上。根據(jù)該方案，可以獲得組合并替代了兩個(gè)已知類型座的止推/保持座36。通過(guò)該方案(如果存在的話)，能夠沿著位于旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20和縱向磨機(jī)30之間的部分簡(jiǎn)化輥軋裝置10。特別地，獲得的協(xié)同效應(yīng)源自止推座26和保持座34必須設(shè)計(jì)成在軸向方向上施力和移位。因此在止推/保持座36中，能夠通過(guò)單個(gè)系統(tǒng)控制旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的桿24(即，使其移動(dòng)并承受其推力)和縱向磨機(jī)30的心軸32(即，使其移動(dòng)并進(jìn)行保持)。正如上文針對(duì)止推座26和保持座34分別描述的，止推/保持座36有利地為機(jī)電類型。實(shí)際上通過(guò)該方案，能夠確保座的最佳剛度和高的移動(dòng)精確性。舉例而言，用于使止推軸承單元移動(dòng)的系統(tǒng)可以包括能夠通過(guò)小齒輪(其沿著齒條嚙合)移動(dòng)的托架或能夠通過(guò)纜線或鏈條沿著導(dǎo)軌移動(dòng)的托架。此外，由于在根據(jù)本發(fā)明的裝置10中輥軋軸線X_PR和X_LL一致，因此通過(guò)用單個(gè)止推/保持座36替代止推座26和保持座34，能夠獲得裝置10在縱向方向上更大的緊湊性。止推/保持座26有利地設(shè)置在鉆孔機(jī)20和輥軋磨機(jī)30之間(特別參見(jiàn)圖4、圖5和圖7、圖8)。由于該具體方案，因此能夠限制工具的整體長(zhǎng)度，無(wú)論桿24和心軸32彼此分離還是組合形成心軸/桿組件324。因此能夠進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的工具控制，例如在輥軋結(jié)束時(shí)側(cè)向離開(kāi)從而允許在工具上進(jìn)行冷卻、檢測(cè)和潤(rùn)滑操作。

另外，本發(fā)明的實(shí)施方案的有利的變體形式在于：除了單個(gè)止推軸承單元362之外，止推/保持座36還包括單個(gè)夾持單元360。單個(gè)夾持單元360設(shè)計(jì)成夾持桿24和心軸32并將相應(yīng)的軸向推力傳遞至單個(gè)止推軸承單元362。該變體形式由于成本、空間和循環(huán)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)而大大改進(jìn)了部件之間的機(jī)械協(xié)同效應(yīng)。此外，根據(jù)某些實(shí)施方案，單個(gè)夾持單元360還設(shè)計(jì)成使得桿24和栓塞22圍繞輥軋軸線X_PR進(jìn)行預(yù)旋轉(zhuǎn)。

特別有利的是這樣的實(shí)施方案：心軸/桿組件324連同止推/保持座36的單個(gè)夾持單元360一起使用。該方案實(shí)際上是特別緊湊和有效的。

另外，因此能夠使用被稱為“三個(gè)一組(terns)”(圖中未顯示)的合適的已知系統(tǒng)以約束心軸/桿組件324的在鉆孔過(guò)程中受到壓縮負(fù)荷作用的部分，從而避免屈曲，即由于軸向負(fù)荷造成的不穩(wěn)定性。同時(shí)，三個(gè)一組不干涉心軸/桿組件324的旨在用于縱向輥軋的貴重部分320，該部分的表面已經(jīng)使用潤(rùn)滑劑(通常為石墨基潤(rùn)滑劑)進(jìn)行了預(yù)先處理從而用于后續(xù)縱向輥軋。由于三個(gè)一組不與心軸/桿組件324的該貴重部分320接觸，因此分布在貴重部分320上的潤(rùn)滑劑在輥軋操作的瞬間之前保持良好條件。這一方面使得待獲得的成品管具有良好品質(zhì)，另一方面使得保持心軸的貴重部分320，由此增加其工作壽命。

正如關(guān)于裝置10的操作所述，在由旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20進(jìn)行鉆孔的過(guò)程中，桿24沿軸向?？吭谥雇?保持座36上，所述止推/保持座36旨在將由輥施加的軸向推力轉(zhuǎn)移至坯錠11然后將軸向推力從坯錠11傳遞至旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的栓塞22。在鉆孔結(jié)束時(shí)，除去第一夾持單元260和第二夾持單元340(或在某些情況下，單個(gè)夾持單元360)以使接合在桿24上的鉆孔坯料12軸向移位(如果桿24與心軸32分離)或使鉆孔坯料12單獨(dú)軸向移位(如果桿24和心軸32彼此連接)。一旦鉆孔坯料12接合在心軸32上，心軸32就連接至第二夾持單元340或連接至單個(gè)夾持單元360。保持座34或止推/保持座36(如果存在的話)旨在向心軸32施加牽引力從而在縱向磨機(jī)30中的輥軋過(guò)程中賦予心軸32預(yù)定的軸向速度。

根據(jù)上述評(píng)論，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然可以理解鉆孔坯料12的簡(jiǎn)單軸向位移如何將其移動(dòng)及其轉(zhuǎn)移時(shí)間減小至最小。更特別地，相比于已知裝置所需的約50-70秒，鉆孔坯料12從旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的出口至縱向磨機(jī)30的入口的轉(zhuǎn)移時(shí)間由此限制為僅約15秒。在該較短期間的過(guò)程中，鉆孔坯料12向環(huán)境散發(fā)少得多的熱，因此在明顯更熱的條件下(取決于所述鉆孔坯料12的形狀通常在約1210℃和約1240℃之間的溫度下)到達(dá)縱向磨機(jī)30。

另外，鉆孔坯料12從桿24直接移位至心軸32(或甚至更簡(jiǎn)單地沿著心軸/桿組件324移位)防止其內(nèi)腔被周圍空氣填充且防止經(jīng)受氧化。通過(guò)這種方式，避免了進(jìn)行通?；谂鹕暗囊阎目寡趸幚怼?/p>

至于旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20，其可以是具有筒形輥的鉆孔機(jī)或具有錐形輥的鉆孔機(jī)。這兩種方案在本文中不進(jìn)行描述，因?yàn)樗鼈兪潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員公知的，這兩種方案具有特定優(yōu)點(diǎn)和積極特征，所以可以根據(jù)特定需要選擇一種方案而非另一種方案。

縱向磨機(jī)30還可以以略微不同的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常地，該輥軋磨機(jī)有利地具有輥(所述輥可徑向移動(dòng)從而調(diào)節(jié)其位置)，因此在輥軋過(guò)程中施加的力造成由鉆孔坯料12形成半成品管13。

根據(jù)裝置10的某些實(shí)施方案，縱向磨機(jī)30的類型是每個(gè)輥軋站包括兩個(gè)輥。這種類型的縱向磨機(jī)特別緊湊、可靠且成本低。例如根據(jù)這種類型的輥軋磨機(jī)，由于每個(gè)站的兩個(gè)輥通過(guò)相同的馬達(dá)操作，因此使用與輥軋磨機(jī)中包含的輥軋站的數(shù)量相同數(shù)量的馬達(dá)是足夠的。這帶來(lái)初始成本、操作消耗、復(fù)雜度(更低)和整體可靠性方面的明顯優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)裝置10的其它實(shí)施方案，縱向磨機(jī)30的類型是每個(gè)輥軋站包括三個(gè)輥。這種類型的縱向磨機(jī)特別精確并且適用于生產(chǎn)高品質(zhì)管。例如根據(jù)這種類型的輥軋磨機(jī)，每個(gè)站的三個(gè)輥進(jìn)行控制從而以特別規(guī)律的方式將變形力傳遞至管的外部輪廓。這明顯帶來(lái)最終產(chǎn)品的品質(zhì)方面的優(yōu)點(diǎn)。

至于縱向磨機(jī)30，這兩種方案在本文中不進(jìn)行描述，因?yàn)樗鼈兪潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員公知的，這兩種方案具有特定優(yōu)點(diǎn)和積極特征，可以根據(jù)特定需要選擇一種方案而非另一種方案。

根據(jù)某些實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的裝置10還包括用于從半成品管13中抽出心軸32的操作叉40。該操作叉緊鄰地位于縱向磨機(jī)30的下游并設(shè)計(jì)成代替常規(guī)裝置中存在的抽管磨機(jī)。在半成品管13的輥軋結(jié)束時(shí)，半成品管13離開(kāi)縱向磨機(jī)30且較短部分保持接合在心軸32上。實(shí)際上縱向磨機(jī)賦予管明顯的軸向速度，而包括在縱向磨機(jī)內(nèi)的心軸32被上游保持座34保持。這使得管13和心軸32相對(duì)滑動(dòng)，從而管13和心軸32幾乎被完全抽開(kāi)。一旦管離開(kāi)縱向磨機(jī)30，操作叉40就保持就位，并且可以經(jīng)由保持座34或止推/保持座36通過(guò)施加足夠的軸向牽引力而向后抽出心軸32。

正如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，用例如操作叉40的簡(jiǎn)單和緊湊的設(shè)備代替例如抽管磨機(jī)的復(fù)雜和體積龐大的機(jī)器帶來(lái)緊湊性、簡(jiǎn)單性和整體可靠性方面的明顯優(yōu)點(diǎn)。

在從半成品管13中抽出之后，心軸32必須經(jīng)受一系列處理才能重新使用。處理主要包括合適的冷卻和使用通?；谑臐?rùn)滑劑進(jìn)行表面處理。旨在用于這些處理的特殊站位于輥軋裝置10的旁邊。

在操作叉40的下游，根據(jù)本發(fā)明的裝置10還可以包括張力減徑磨機(jī)50，其中所述磨機(jī)之前可以有利地設(shè)置小型感應(yīng)爐60。張力減徑磨機(jī)50設(shè)計(jì)成在其入口處接收半成品管13并至少取決于其主要特征(即壁厚和外徑)而釋放成品管14。在張力減徑磨機(jī)50的下游，如果必要的話，成品管14可以經(jīng)受其它次級(jí)操作，例如檢測(cè)操作和/或精整操作。

如果在裝置10的緊鄰張力減徑磨機(jī)50的上游的位置處半成品管13的溫度降低，則緊鄰張力減徑磨機(jī)50的上游存在感應(yīng)爐60可以是有利的。關(guān)于上述評(píng)論，應(yīng)當(dāng)避免該溫度降低或者將其保持在可以忽略的水平，但是在某些特定情況下感應(yīng)爐60的使用可以是有利的。例如，在高合金鋼管的情況下，可以有利地升高張力減徑磨機(jī)50中輥軋所需的溫度從而減小輥軋應(yīng)力。此外，在管具有特別薄的壁的情況下(這樣的管即使在較小移動(dòng)的過(guò)程中也會(huì)經(jīng)受更多的冷卻)，在該步驟的過(guò)程中升高溫度可以是有利的。

在此應(yīng)注意感應(yīng)爐60構(gòu)成特別緊湊和簡(jiǎn)單的方案從而應(yīng)對(duì)升高半成品管13的溫度的需要。該爐實(shí)際上具有特別小的尺寸，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)較短通道簡(jiǎn)單地形成，半成品管13在所述通道內(nèi)沿軸向移位。特殊電路在管的金屬體中產(chǎn)生感應(yīng)電流并且這些電流決定其發(fā)熱。

根據(jù)裝置10的其它實(shí)施方案，可以通過(guò)定型磨機(jī)代替張力減徑磨機(jī)50。可以基于特定要求(例如成品管的尺寸)選擇一種方案而非另一種方案，而不會(huì)不利地影響本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的輥軋裝置10還包括一系列逃脫通路，其在緊急情況下(即當(dāng)輥軋過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí))被證明是特別有利的。

第一逃脫通路71位于將坯錠11供應(yīng)至旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的路徑的旁邊。在沿著輥軋線路出現(xiàn)任何類型的問(wèn)題的情況下，該逃脫通路71可以用于丟棄準(zhǔn)備輥軋的坯錠11。在該情況下，實(shí)際上不能將坯錠供應(yīng)至鉆孔機(jī)20，因?yàn)樵诮鉀Q當(dāng)前問(wèn)題之前下游裝置不能接收其它部件。

在鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，可能出現(xiàn)的情況是通過(guò)栓塞22的向前位移從栓塞22抽出坯錠11。因此在該情況下，可以從旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20下游的桿24和栓塞22抽出僅局部鉆孔的坯錠11。為了從局部鉆孔的坯錠11中抽出栓塞22，可以有利地使用第一應(yīng)急叉，所述叉設(shè)計(jì)成將坯錠11保持原位，同時(shí)向前抽出桿24和栓塞22。通過(guò)止推座26或止推/保持座36(如果存在的話)進(jìn)行栓塞22和桿24的向前抽出。

然后可以例如通過(guò)起重機(jī)側(cè)向地或豎直地除去僅局部鉆孔的坯錠11，同時(shí)可以通過(guò)在輥軋之后使用的正常側(cè)向離開(kāi)系統(tǒng)除去桿24和栓塞22。

相似地，當(dāng)栓塞22保持卡在坯錠11內(nèi)時(shí)，也可以在鉆孔機(jī)20的下游一起向前供應(yīng)兩個(gè)部件并且將其側(cè)向排出。特別是如果桿24和心軸32結(jié)構(gòu)性地連接在一起時(shí)，一種可能的側(cè)向離開(kāi)是心軸32的正常離開(kāi)路徑。另一種可能的逃脫通路是豎直的并且通過(guò)起重機(jī)(所述起重機(jī)可以提升由坯錠11和插入坯錠11的桿24組成的組件)實(shí)現(xiàn)，因此從輥軋線路中除去所述組件。從坯錠11中除去栓塞22所需的其它操作此時(shí)可以以已知的方式適當(dāng)?shù)仉x線進(jìn)行。

第二逃脫通路72和第三逃脫通路73設(shè)置在縱向磨機(jī)30的用于半成品管13的出口附近。在縱向輥軋過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，可能出現(xiàn)的情況是通過(guò)心軸32向后移位而從心軸32抽出鉆孔坯料12。因此在該情況下，僅局部輥軋的鉆孔坯料12可以在縱向磨機(jī)30的下游向前移動(dòng)并從該處側(cè)向地排出進(jìn)入第二逃脫通路72。

為了從局部輥軋的鉆孔坯料12中抽出心軸32，有利地能夠根據(jù)情況使用操作叉40或第二應(yīng)急叉42(其緊鄰地位于縱向磨機(jī)30的上游并設(shè)計(jì)成將鉆孔坯料12保持原位)，同時(shí)向后抽出心軸32。通過(guò)止推/保持座36進(jìn)行心軸32的向后抽出。

另一方面，當(dāng)心軸32保持卡在鉆孔坯料12內(nèi)時(shí)，必須在縱向磨機(jī)30的下游沿著第三逃脫通路73進(jìn)一步向前供應(yīng)兩個(gè)部件，所述第三逃脫通路73基本上形成縱向磨機(jī)30的出口的延伸線。在該情況下，縱向磨機(jī)30的站的軋輥通過(guò)在輥軋過(guò)程中正常使用的調(diào)節(jié)設(shè)備而位于在總體積的外部，從而使鉆孔坯料12和插入鉆孔坯料12的心軸32穿過(guò)。

從鉆孔坯料12中除去心軸32所需的其它操作此時(shí)可以以已知的方式適當(dāng)?shù)仉x線進(jìn)行。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明還涉及用于輥軋無(wú)縫管的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下步驟：

-提供實(shí)心坯錠11；

-提供旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20，所述旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20包括兩個(gè)斜軸軋輥和安裝在桿24上的栓塞22，旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20限定輥軋軸線X_PR；

-提供縱向磨機(jī)30，所述縱向磨機(jī)30包括多個(gè)具有可調(diào)節(jié)輥的輥軋站，縱向磨機(jī)30限定輥軋軸線X_LL并設(shè)計(jì)成在心軸32上輥軋鉆孔坯料12；

-將實(shí)心坯錠11供應(yīng)至旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20；

-朝向栓塞22對(duì)坯錠11進(jìn)行鉆孔從而獲得鉆孔坯料12；

-在坯錠(11)的鉆孔步驟的過(guò)程中抵抗桿24上產(chǎn)生的軸向推力；

-釋放接合在栓塞22的桿24上的鉆孔坯料12；

-使鉆孔坯料12從栓塞22的桿24移位至縱向磨機(jī)30的心軸32；

-將接合在心軸32上的鉆孔坯料12供應(yīng)至縱向磨機(jī)30；

-在心軸32上輥軋鉆孔坯料12從而獲得半成品管13；

-在鉆孔坯料(12)的輥軋步驟的過(guò)程中賦予心軸32預(yù)定速度；

-釋放半成品管13。

另外，根據(jù)本發(fā)明的方法，輥軋軸線X_PR和X_LL一致。

正如本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的，根據(jù)本發(fā)明的輥軋裝置和方法至少部分地克服了參考現(xiàn)有技術(shù)描述的缺點(diǎn)。

特別地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚理解由于鉆孔坯料12在旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)20的出口和縱向磨機(jī)30的入口之間的大大減少的移動(dòng)而帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。因此在縱向磨機(jī)30的入口處出現(xiàn)的明顯溫度差已經(jīng)在上文提及，該溫度具有1210℃-1240℃而非1050℃-1150℃范圍內(nèi)的值。當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所進(jìn)行的測(cè)試考慮如下事實(shí)時(shí)可以完全理解所述溫度的效果：申請(qǐng)人已經(jīng)確定根據(jù)本發(fā)明的裝置10在所有其它條件相同的情況下可以使用的每個(gè)站的標(biāo)稱輥軋功率比已知類型的裝置低甚至35％。

相似地，由于根據(jù)本發(fā)明的裝置10，正常操作過(guò)程中的功率消耗可以降低。作為降低功率消耗的一個(gè)替代形式，使用根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠軋制使用其它裝置不能加工的具有更高粘合劑含量的鋼。

鉆孔坯料12的轉(zhuǎn)移時(shí)間減少的其它效果與心軸32的控制相關(guān)。首先，鉆孔坯料12的更高的溫度使得心軸32外表面上的應(yīng)力更小，由此使得磨損更少。此外，鉆孔坯料12的更小的轉(zhuǎn)移時(shí)間使得總循環(huán)時(shí)間更短，這使得能夠減少為了確保操作而在裝置10中必須同時(shí)存在的心軸32的數(shù)量。該心軸數(shù)量在常規(guī)裝置的情況下等于大約6或7，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中減少至3。顯然需要考慮根據(jù)本發(fā)明的裝置10中使用的單個(gè)心軸32的貴重部分320約為常規(guī)心軸32的一半。

上文提及的所有這些方面帶來(lái)與心軸32的整體控制相關(guān)的明顯節(jié)約。關(guān)于心軸，由于待進(jìn)行表面處理的表面的更小的總面積(例如待通過(guò)鍍鉻處理的心軸的貴重部分320的更小的面積)乘以心軸32的更小的總數(shù)量，因此獲得更小的環(huán)境影響。

如上所述，本發(fā)明的特征能夠獲得特別緊湊的輥軋裝置10。就此而言，例如生產(chǎn)場(chǎng)所的主要建筑可以具有小得多的尺寸。至于技術(shù)區(qū)域(圖3和圖4中顯示)，根據(jù)本發(fā)明的裝置的寬度比常規(guī)裝置小30％，而長(zhǎng)度小60％。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以完全理解的，所述空間減小使得大量節(jié)約初始投資和控制成本。例如，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的裝置中存在的約30米的跨距，可以使用預(yù)制的橫梁構(gòu)造和橋式起重機(jī)，因此相比于例如45米或更大跨距所需的特別增強(qiáng)的橋式起重機(jī)使得實(shí)現(xiàn)大量節(jié)約。

考慮到線路(圖1和圖2中顯示)的整體尺寸，由根據(jù)本發(fā)明的裝置占據(jù)的面積相比于常規(guī)裝置減少50％。

另一個(gè)特別有利的方面是能夠完全消除基于硼砂的去氧處理。通過(guò)這種方式，不僅避免了與處理站的提供和使用相關(guān)的成本，而且無(wú)需使用毒性物質(zhì)，因此減少了環(huán)境影響。還獲得了鉆孔坯料12的更迅速的轉(zhuǎn)移，在鉆孔坯料12特別薄且因此經(jīng)受更迅速冷卻的情況下，出于熱相關(guān)原因這是特別有利的。

為了滿足特定要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)根據(jù)本發(fā)明的用于輥軋無(wú)縫管的裝置和方法的實(shí)施方案進(jìn)行修改和/或用等效部件替代所描述的部件，而不偏離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍。