BRPI0609266A2 - método de laminação de alongamento utilizando um laminador com mandril - Google Patents

Abstract

MéTODO DE LAMINAçãO DE ALONGAMENTO UTILIZANDO UM LAMINADOR COM MANDRIL. A presente invenção refere-se a um método de laminação de alongamento de um tubo mãe a partir de um corpo oco utilizando um laminador com mandril que pode impedir o enchimento em excesso e o enchimento a menos utilizando uma única combinação de cilindro sulcado. O diâmetro externo do corpo oco é estabelecido de modo que a proporção de circunferência externa do corpo oco para a circunferência externa do tubo mãe no lado de saída da cadeira de acabamento seja pelo menos 1, 1 quando o tubo mãe contém pelo menos 10% de Cr ou a proporção seja menos do que 1,1 quando o tubo mãe contém menos do que 10% de Or. O perfil de sulco de cilindros sulcados proporcionados em uma primeira cadeira e em uma segunda cadeira do laminador com mandril é estabelecido de modo que a circunferência de sulco, determinada por vários cilindros sulcados proporcionados na primeira cadeira, satisfaça a Equação 1, a circunferência de sulco, determinada por vários cilindros sulcados proporcionados na segunda cadeira, satisfaça a Equação 2, e as circunferências de suco na primeira cadeira e na segunda cadeira satisfaçam a Equação 3. Sob estas condições, a laminação de alongamento de um tubo mãe é realizada utilizando um laminador com mandril.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DELAMINAÇÃO DE ALONGAMENTO UTILIZANDO UM LAMINADOR COMMANDRIL".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um método de laminação dealongamento utilizando um laminador com mandril. Especificamente, a pre-sente invenção refere-se a um método de laminação de alongamento utili-zando um laminador com mandril no qual a ocorrência de assim chamadoenchimento em excesso e enchimento a menos, pode ser eficazmente im-pedido durante a laminação de alongamento utilizando um laminador commandril.

Antecedentes da Técnica

Na fabricação de tubo sem costura (incluindo cano sem costura)pelo método de laminador com mandril Mannesmann, um lingote redondo ouum lingote quadrado é carregado em um forno de aquecimento com parteinferior rotativa e aquecido no mesmo até 1200 até 1260°C, e ele então ésujeito à laminação de perfuração em um perfurador utilizando um bujão ecilindros para produzir um corpo oco. O corpo oco é então utilizado como ummaterial sendo laminado (tubo mãe) e sujeito à laminação de alongamentoutilizando um laminador com mandril para reduzir sua espessura de paredeaté um valor predeterminado. O tubo mãe é então sujeito ao dimensiona-mento por um laminador de dimensionamento (dispositivo de dimensiona-mento) de modo a ter um diâmetro externo predeterminado, e assim, umproduto na forma de um tubo sem costura é fabricado.

Até agora, um laminador com mandril do tipo com 2 cilindros,possuindo um par de cilindros sulcados que são dispostos de modo que adireção de redução difere por 90° entre duas cadeiras adjacentes tem sidomuito utilizada como tal laminador com mandril. Recentemente, um lamina-dor com mandril do tipo com 4 cilindros possuindo quadro cilindros sulcadoscom o ângulo de redução de duas cadeiras adjacentes diferindo por um ângulo de 90° também começou a ser utilizada. Em adição, um laminador commandril, equipado com três cilindros sulcados possuindo direções de lamina-ção que formam um ângulo de 120° e que possui o ângulo de redução decadeiras adjacentes diferindo por 60°, também foi proposto.

De modo a aumentar a eficiência de operação em qualquer umdentre um laminador com mandril com 2 cilindros, 4 cilindros, ou 3 cilindros,em geral, um tipo de cilindros sulcados é utilizado, com ajuste para a lami-nação de alongamento de tubos mãe, feitos de vários tipos de aços, desdeaços comuns até aço de liga, tal como aço inoxidável possuindo várias es-pessuras de parede.

Entretanto, se as condições da laminação de alongamento deum laminador com mandril não forem estabelecidas de forma adequada, acircunferência externa de um tubo mãe formado pela laminação de alonga-mento pode não se tornar suficientemente pequena ou ao invés disso, au-mentar, levando à formação de cicatrizes cheias em excesso ou outros pro-blemas de laminação causados pelo enchimento em excesso, o qual é umfenômeno no qual um tubo mãe é projetado dentro de um espaço entre aspartes de flange dos cilindros sulcados. Em outros casos, a circunferênciaexterna de um tubo mãe formado pelo rolamento de alongamento torna-semuito pequena, resultando na ocorrência de defeitos de retirada da barra domandril ou na formação de orifícios no tubo mãe causados pelo enchimentoa menos, o qual é um fenômeno no qual a superfície interna de um tubo mãeadere à barra de um mandril. Várias invenções foram propostas no passadode modo a resolver estes problemas.

Por exemplo, o Documento de Patente 1 descreve uma invençãona qual a laminação de alongamento em um laminador com mandril, de umtubo mãe fabricado principalmente de um aço de liga, tal como, aço inoxidá-vel, é executada, de modo que a proporção de circunferência do sulco paraa circunferência de um tubo mãe quente acabado no lado de saída do lami-nador é feita pelo menos 1,12 para a primeira cadeira, pelo menos 1, 06 pa-ra a segunda cadeira, e pelo menos 1,02 para a terceira cadeira, por meiodo que uma circunferência externa apropriada do tubo mãe no lado de saídado laminador com mandril é garantida e na parte final do tubo mãe, onde oenchimento a menos ocorre mais facilmente, um espaço adequado pode serformando entre a barra do mandril e o tubo mãe, de modo a impedir a ocorrência de enchimento a menos.

O Documento de Patente 2 descreve uma invenção na qual alaminação de alongamento em um laminador com mandril de um tubo mãeprincipalmente de um aço de liga, tal como aço 13% Cr (nesta descrição, a não ser que de outro modo especificado, porcentagem significa porcentagem de massa), é executada de modo que a proporção da circunferência do sulco determinada pelo cilindros sulcados em cada uma dentre a primeira cadeira e a segunda cadeira, para a circunferência externa do tubomãe suportando a laminação de alongamento no laminador com mandril, éfeita para estar em uma certa faixa, por meio do que, a ocorrência de enchimento a menos na parte final de um tubo mãe é impedido.Documento de Patente 1: JP 2582705 BDocumento de Patente 2: JP 2003-10907 A1

Descrição da Invenção

Como resultado de investigação aplicada pelos presentes inventores, foi verificado que a invenção descrita pelo Documento de Patente 1 prescreve condições adequadas com respeito a um tubo mãe feito de umaço de liga, tal como aço inoxidável, possuindo dimensões específicas. A saber, o enchimento em excesso ocorre se a laminação de alongamento forrealizada para formar um tubo mãe com parede fina para o qual a proporçãoda espessura da parede para o diâmetro externo (proporção de espessurada parede/diâmetro externo) é no máximo 3% e o qual é feito de aço comumcom um conteúdo de Cr de menos do que 1%, de acordo com as dimensõesda circunferência do sulco, do diâmetro externo do tubo mãe, e com outrosparâmetros descritos pelo Documento de Patente 1. De modo a suprimir este enchimento em excesso, a laminação de alongamento geralmente é realizada enquanto se aplicando deformação entre cada cadeira, mas no caso deum tubo mãe com parede fina, para o qual a proporção de espessura de parede/diâmetro externo é no máximo 3%, se a deformação se tornar muitogrande, facilmente se formam orifícios, e não é possível impedir tanto o enchimento em excesso como a formação de orifício de uma maneira estável.Por conseqüência, com a invenção descfrito pelo Documento dePatente 1, é necessário alterar os cilindros sulcados quando se trocandoentre a laminação de alongamento para formar um tubo mãe feito de um açode liga para a laminação e alongamento para formar um tubo mãe com pa-rede fina feito de aço comum com uma proporção de espessura/diâmetroexterno de no máximo 3%. Normalmente, na laminação de alongamento detubo sem costura, os cilindros sulcados de um laminador de dimensionamen-to são alterados cada vez que o diâmetro externo a ser terminado é alterado,mas de modo a realizar a invenção descrita pelo Documento de Patente 1,em adição à substituição dos cilindros sulcados em um laminador de dimen-sionamento, é necessário para o laminador com mandril para laminação dealongamento se alterar os cilindros sulcados do laminador cada vez que e-xiste uma alteração no tipo de aço ou da dimensão a ser acabada na lami-nação de alongamento. De modo a reduzir o número de vezes que os cilin-dros sulcados em um laminador com mandril são trocados para apenas umavez, é necessário separadamente fabricar tubos de aço sem costuras paraaço comum e para aço de liga mesmo quando o diâmetro externo é o mes-mo, e o tempo requerido para alterar os cilindros sulcados em um laminadorde dimensionamento é dobrado. De modo a impedir o tempo para trocar oscilindros sulcados em um laminador de dimensionamento de aumentar, énecessário alterar os cilindros sulcados de um laminador com mandril paralaminação de alongamento cada vez que o diâmetro a ser acabado se alte-rar. Em qualquer caso, é necessário parar todo o processo de fabricação porum longo tempo, o que altamente diminui a produtividade.

A invenção descrita pelo Documento de Patente 2 descrita con-dições adequadas de laminação especificadas para um tubo mãe feito deum aço de liga tal como um aço com 13% de Cr possuindo dimensões espe-cificasse modo que ela tem problemas como estes da invenção descritapelo Documento de Patente 1.

A presente invenção foi imaginada de acordo com os problemasda técnica anterior. Seu objetivo é proporcionar uma método de laminaçãode alongamento utilizando um laminador com mandril que possa eficazmen-te impedir a ocorrência de enchimento em excesso e de enchimento a me-nos utilizando uma combinação dos mesmos cilindros sulcados para tubosmãe de vários tipos de aço, tal como aço comum e aço de liga, e possuindovárias espessuras de parede.

A presente invenção é um método para realizar laminação dealongamento de um tubo mãe a partir de um corpo oco utilizando um lami-nador com mandril possuindo várias cadeiras, cada uma equipada com vá-rios cilindros sulcados, caracterizado por estabelecer o diâmetro externo docorpo oco de modo que a proporção da circunferência externa do corpo ocopara a circunferência acabada, a qual é a circunferência do tubo mãe no la-do de saída da cadeira de acabamento, seja pelo menos 1,1, quando o con-teúdo de Cr do tubo mãe é pelo menos 10%, ou menos do que 1,1, quandoo conteúdo de Cr do tubo mãe é menos do que 10% e estabelecer o perfil dosulco de cilindros sulcados proporcionados em uma primeira cadeira e emuma segunda cadeira do laminador com mandril de modo que a circunferên-cia do sulco na primeira cadeira, determinada pelos vários cilindros sulcadosproporcionados na primeira cadeira, satisfaça a seguinte Equação 1, a cir-cunferência do sulco na segunda cadeira, determinada pelos vários cilindrossulcados proporcionados na segunda cadeira, satisfaça a seguinte Equação2, e as circunferência dos sulcos na primeira cadeira e na segunda cadeirasatisfaçam a seguinte Equação 3:

1,06 < proporção da circunferência do sulco na primeira cadeira para a circunferência acabada < 1,12... (1)

1,05 < proporção da circunferência do sulco na segunda cadeira para a circunferência acabada < 1,10... (2)

circunferência do sulco na primeira cadeira > circunferência do sulco na segunda cadeira... (3)

De acordo com a presente invenção, tanto o enchimento em excesso como o enchimento a menos, podem ser eficazmente impedidos para tubos mãe feitos de vários tipos de aço, incluindo aço comum e aços de liga,e possuindo várias espessuras de parede, utilizando um tipo de combinaçãode cilindros sulcados sem alterar a combinação de cilindros sulcados de a-cordo com o tipo de aço e com outros fatores. Como resultado, é garantidoque a ocorrência de cicatrizes de enchimento em excesso, causadas peloenchimento em excesso, e os defeitos de retirada e as cicatrizes causadaspelo enchimento a menos possam ser eficaz e economicamente impedidos.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 (a) é um gráfico apresentando um modelo de comportamento quando um tubo mãe feito de um aço de liga é formado pela laminação de alongamento, a Figura 1 (b) é um gráfico apresentando um modelode comportamento quando um tubo mãe feito de um aço de liga é formadopor laminação de alongamento quando a circunferência do sulco de cilindrossulcados é estabelecida para um valor maior baseado na técnica anterior, ea Figura 1(c) é um gráfico apresentando um modelo de comportamentoquando um tubo mãe feito de aço comum é formado pela laminação de alongamento. A deformação axial na abscissa do gráfico apresentada em cada uma das Figuras 1(a) até 1(c) é o valor expresso por [In (comprimento dotubo mãe após laminação de alongamento/comprimento do tubo mãe antesda laminação de alongamento)].

A Figura 2 é um gráfico apresentando a variação no diâmetroexterno e na deformação axial de um tubo mãe, a partir do lado de entradaaté o lado de saída de uma cadeira, quando a laminação de alongamento foirealizada sob as mesmas condições que para a Figura 1(a), exceto que odiâmetro externo do tubo mãe foi estabelecido para um valor maior de 102mm.

A Figura 3 apresenta vistas explicativas para explicar a definiçãode circunferência de sulco, nas quais, a Figura 3(a) é uma vista em seçãotransversal vertical esquematicamente apresentando uma parte de um cilindro sulcado proporcionado em um laminador com mandril com 2 cilindros, ea Figura 3(b) é uma vista em seção transversal vertical esquematicamenteapresentando uma parte de um cilindro sulcado proporcionado em um lami nador com mandril com 3 cilindros.

A Figura 4 é um gráfico apresentando um exemplo dos resultados de um teste de laminação de alongamento.A Figura 5 é um gráfico apresentando um exemplo dos resulta-dos de um teste de laminação de alongamento.

A Figura 6 é uma tabela apresentando os resultados de exem-plos de um método de laminação de alongamento utilizando um laminadorcom mandril de acordo com a presente invenção e exemplos comparativos.

Melhor Modo para Realizar a Invenção

Abaixo, o melhor modo para realizar um método de laminaçãode alongamento utilizando um laminador com mandril de acordo com a pre-sente invenção será explicado enquanto se referindo aos desenhos anexos.

Primeiro, o princípio da presente invenção será explicado.

A Figura 1 (a) é um gráfico apresentando um modelo de compor-tamento quando um tubo mãe feito de um aço de liga passou pela laminaçãode alongamento, a Figura 1 (b) é um gráfico apresentando um modelo decomportamento quando um tubo mãe feito de um aço de liga passou poruma laminação de alongamento quando a circunferência do sulco de cilin-dros sulcados foi estabelecida para um valor maior baseado na técnica ante-rior, e a Figura 1 (c) é um gráfico apresentando um modelo o comportamentoquando um tubo mãe feito de aço comum passou pela laminação de alon-gamento. A deformação axial na abscissa dos gráficos apresentados nasFiguras 1(a) até 1(c) é o valor expresso por [In (comprimento do tubo mãeapós a laminação de alongamento/comprimento do tubo mãe antes da lami-nação de alongamento)].

O mecanismo pelo qual o enchimento em excesso ocorre comum tubo mãe feito de aço comum apesar de ser possível impedir o enchi-mento a menos com um tubo mãe feito de um aço de liga específico basea-do na técnica anterior do Documento de Patente 1 e similares, será explica-do utilizando os modelos apresentados na Figura 1.

O gráfico apresentado na Figura 1(a) apresenta a variação nodiâmetro externo e na deformação axial de um tubo mãe a partir do lado deentrada até o lado de saída de uma cadeira possuindo cilindros sulcadoscom uma circunferência de sulco correspondendo a um diâmetro interno de98 mm (apresentado pelas linhas tracejadas na figura) quando a laminaçãode alongamento foi realizada em um corpo oco feito de um aço de liga comum diâmetro externo de 100 mm até que a deformação axial no lado de saí-da da cadeira alcançou 0,3. Se a soma do diâmetro externo da barra domandril com duas vezes a espessura da parede do tubo mãe no lado de saí-da da cadeira for feita 96 mm, o diâmetro externo do tubo mãe no lado desaída da cadeira (onde a deformação axial = 0,3) se torna aproximadamente96 mm, o que é aproximadamente igual á soma descrita acima, de modoque ocorre o enchimento a menos.

O gráfico apresentado na Figura 1(b) apresenta a variação nodiâmetro externo e na deformação axial de um tubo mãe a partir do lado deentrada até o lado de saída de uma cadeira quando a laminação de alonga-mento foi realizada sob as mesmas condições que para a Figura 1(a), excetoque a circunferência do sulco dos cilindros sulcados foi estabelecida para umvalor maior correspondendo a um diâmetro interno de 99 mm apresentadopela linha tracejada na figura de acordo com a técnica anterior. Neste caso,o gráfico apresentado na Figura 1 (a) se move na direção apresentada pelassetas na figura, e o diâmetro externo do tubo mãe no lado de saída da cadei-ra (onde a deformação axial - 0,3) se torna aproximadamente 97 mm. Comoresultado, existe margem suficiente com respeito à soma descrita acima (96mm) e o enchimento a menos pode ser impedido.

O gráfico apresentado na Figura 1(c) apresenta a variação nodiâmetro externo e na deformação axial de um tubo mãe a partir do lado deentrada até o lado de saída de uma cadeira quando a laminação de alonga-mento foi realizada sob as mesmas condições que para a Figura 1(a), excetoque o tubo mãe foi feito de aço comum. Neste caso, o diâmetro externo dotubo mãe no lado de saída da cadeira (onde a deformação axial = 0,3) setorna aproximadamente 97,5 mm. Por conseqüência, existe margem sufici-ente com respeito à soma descrita acima (96 mm), e o enchimento a menosnão de desenvolve.

Para um tubo mãe feito de aço comum exibindo comportamentocomo este apresentado na Figura 1(c), se a circunferência do sulco de cilin-dros sulcados for um valor grande correspondendo a um diâmetro interno de99 mm da mesma maneira que na Figura 1(b), o gráfico apresentando ocomportamento se move para cima da mesma maneira que na Figura 1(b),de modo que o diâmetro externo do tubo mãe no lado de saída da cadeira(onde a deformação axial = 0,3) se torna muito grande, e existe possibilidade de enchimento em excesso ocorrendo.

Assim, se cada um dentre um tubo mãe feito de um aço de liga eum tubo mãe feito de aço comum passar pela laminaçao de alongamentoutilizando cilindros sulcados possuindo uma circunferência do cilindro correspondendo a um diâmetro interno de 98 mm, o enchimento a menos sedesenvolve para o tubo mãe feito de um aço de liga. Se a circunferência dosulco dos cilindros sulcados for estabelecida para um valor grande correspondendo a um diâmetro interno de 99 mm de modo a impedir este enchimento a menos, o enchimento em excesso de desenvolve para o tubo mãefeito de aço comum.

Desta maneira, o mecanismo pelo qual o enchimento a menosde um tubo mãe feito de um aço de liga pode ser impedido por se estabelecer a circunferência do sulco de cilindros sulcados para um valor grande éexplicado pelo modelo de comportamento que foi explicado enquanto se referindo à Figura 1(a) e à Figura 1(b). O mecanismo pelo qual o enchimentoem excesso se desenvolve com um tubo mãe feito de aço comum quando acircunferência do sulco de cilindros sulcados é estabelecida para um valorgrande da maneira descrita acima é explicado pelo modelo apresentando ocomportamento explicado enquanto se referindo à Figura 1 (c).

A Figura 2 é um gráfico apresentando a variação no diâmetroexterno e na deformação axial de um tubo mãe a partir do lado de entradaaté o lado de saída de uma cadeira quando a laminaçao de alongamento foirealizada sob as mesmas condições que para a Figura 1(a), exceto que odiâmetro externo do tubo mãe foi estabelecido para um valor maior de 102mm. Da mesma maneira que descrita acima, no modelo de comportamento para um aço de liga apresentado na Figura 1(a), o enchimento amenos pode ser impedido por se estabelecer o diâmetro externo de um tubomãe para um valor grande como no modelo apresentado na Figura 2, aoinvés de por estabelecer a circunferência do sulco de cilindros sulcados paraum tubo mãe para um valor grande como apresentado na Figura 1 (b).

Como apresentado na Figura 2, se o diâmetro externo de umtubo mãe for estabelecido para um valor grande, o mesmo comportamento éexibido como se o gráfico apresentado na Figura 1 (a) fosse movido para ci-ma, e o diâmetro externo de um tubo mãe no lado de saída da cadeira (ondea deformação axial =. 0,3) se torna aproximadamente 97 mm. Por conse-qüência, existe margem suficiente com respeito à soma descrita acima (96mm), e o enchimento a menos é impedido.

A presente invenção foi alcançada baseado no fato de que o en-chimento a menos pode ser impedido por se estabelecer o diâmetro externode um corpo oco para um valor grande como apresentado pelo gráfico naFigura 2. No modelo apresentado na Figura 2, não é necessário variar a cir-cunferência do sulco de um cilindro sulcado, e o enchimento em excessopode ser impedido com cilindros sulcados possuindo a mesma circunferên-cia de sulco correspondendo a um diâmetro interno de 98 mm mesmo paraum tubo mãe feito de aço comum que exibe o comportamento apresentadona Figura 1(c). Em outras palavras, se o diâmetro externo de um corpo ocoque passa pela laminação de alongamento em um laminador com mandril forde forma adequada variado dependendo do tipo de aço particular e do ta-manho utilizando métodos conhecidos, tal como variar a configuração de umperfurador ou utilizar um dispositivo de dimensionamento de corpo, uma úni-ca combinação de cilindros sulcados pode ser empregada sem produzir en-chimento a menos de um tubo mãe feito de aço de liga ou enchimento emexcesso de um tubo mãe feito de aço comum.

Os gráficos apresentando os modelos de comportamento de la-minação na Figura 1 e na Figura 2 foram graficamente representados base-ado no conceito descrito abaixo. O processo de deformação de um tubo mãepode ser dividido em uma "etapa de trabalho do diâmetro externo", a partirde quando a superfície periférica externa do tubo mãe primeiro entra emcontato com os cilindros sulcados até ela seja reduzida entre os cilindrossulcados e a barra do mandril (até que o diâmetro externo do tubo mãe setorne igual ao diâmetro interno dos cilindros sulcados) e uma "etapa de trabalho da espessura da parede", na qual o tubo mãe é reduzido entre os cilindros sulcados e a barra do mandril.

O gráfico apresentado pelo segmento de linha A1B1 na Figura1 (a) corresponde ao comportamento na etapa de trabalho do diâmetro externo. Independente do tipo de aço, o diâmetro externo do tubo mãe, isto é,a circunferência externa é diminuída à medida que o tubo mãe é forçado para o interior pelo perfil de sulco dos cilindros sulcados. De forma similar, ográfico apresentado pelo segmento de linha A2B2 na Figura 1 (b), o gráficoapresentado pelo segmento de linha A3B3 na Figura 1 (c) e o gráfico apresentado pelo segmento de linha A4B4 na Figura 2 correspondem ao comportamento na etapa' de trabalho do diâmetro externo. Como descrito acima, ocomportamento na etapa de trabalho do diâmetro externo não depende dotipo de aço, de modo que cada um dos gráficos possui a mesma inclinação.

O gráfico apresentado pelo segmento de linha B1C1 na Figura1 (a) corresponde ao comportamento na etapa de trabalho da espessura daparede. O tubo mãe não é forçado para o interior pelo perfil de sulco doscilindro sulcados, mas na parte do tubo mãe na qual a redução direta nãoacontece entre os cilindros sulcados e a barra do mandril, à medida que aquantidade de alongamento aumenta e o tubo mãe alonga, a deformaçãopor deformação se desenvolve resultando em uma diminuição no diâmetroexterno, isto é, a circunferência externa. De forma similar, o gráfico apresentado pelo segmento de linha B2C2 na Figura 1(b), o gráfico apresentado pesegmento de linha B3C3 na Figura 1(c) e o gráfico apresentado pelo segmento de linha B4C4 na Figura 2 correspondem ao comportamento na etapade trabalho da espessura da parede. A alteração no diâmetro externo emrelação à alteração na quantidade de alongamento, isto é, a alteração nadeformação axial na etapa de trabalho da espessura da parede, a saber, ovalor absoluto da inclinação de cada gráfico, depende do tipo de aço. Comoresultado, existe uma tendência de que a quantidade de deformação sejamaior para um tubo mãe feito de um aço de liga. Por conseqüência, o gráficoapresentado pelo segmento de linha B1C1 na Figura 1(a), o gráfico apresen-tado pelo segmento de linha B2C2 na Figura 1 (b) e o gráfico apresentadopelo segmento de linha B4C4 na Figura 2 são todos graficamente represen-tados com a mesma inclinação, mas o gráfico apresentado pelo segmentode linha B3C3 na Figura 1 (c) é graficamente representado com uma inclina-ção possuindo um valor absoluto menor do que os outros gráficos.

Os gráficos da Figura 1 e da Figura 2 apresentando modelos decomportamento são graficamente representados baseado neste princípio.Como declarado acima, eles associam os resultados de testes reais de lami-nação realizados pelos presentes inventores.

A presente invenção foi completada por se utilizar estes princí-pios e especificando vários parâmetros nas condições de laminação de a-longamento pelas Equações 1 até 3 descritas acima. A presente invençãonão está limitada à aplicação junto a um laminador com mandril com 2 cilin-dros, e ela pode ser aplicada da mesma maneira junto a um laminador commandril com 3 cilindros ou com 4 cilindros. Na presente invenção, a "circun-ferência acabada" significa a circunferência externa de um tubo mãe no ladode saída de uma cadeira de acabamento.

A seguir, o significado de "circunferência do sulco" na presenteinvenção será explicado enquanto se referindo à Figura 3.

A Figura 3 apresenta vistas explicativas para explicar a definiçãode circunferência de sulco. A Figura 3(a) é uma vista em seção transversalvertical esquematicamente apresentando uma parte de um cilindro sulcadoproporcionado em um laminador com mandril com 2 cilindros, e a Figura 3(b)é uma vista em seção transversal vertical esquematicamente apresentandouma parte de um cilindro sulcado proporcionado em um laminador commandril com 3 cilindros.

Como apresentado na Figura 3(a), o perfil do sulco P de um ci-lindro sulcado 1 proporcionado em um laminador com mandril geralmentepossui um formato que é uma combinação de três arcos. É uma curva comsimetria esquerda e direita possuindo uma linha reta conectando a parte debaixo do sulco B com o centro do sulco O como um eixo geométrico de si-metria. O perfil em um lado possui um formato formado por continuamentecombinar um arco com um raio R1 com um ângulo central a2 (referido abai-xo como arco R2), e um arco com um raio R3 com um ângulo central oc3 (re-ferido abaixo como arco R3). Pegando um arco com um raio R4 e um ângulocentral oc4, que é tangente ao ponto de junção do arco R2 com o arco R3 emuma extremidade, e que na outra extremidade é perpendicular à linha reta L,a qual forma um ângulo de 90° com respeito à linha reta conectando a partede baixo do sulco B com o centro do sulco, a circunferência do sulco é defi-nida como 4(R1 cc1 + R2oc2 + R4a4).

Como apresentado na Figura 3(b), da mesma maneira que parao laminador com mandril com 2 cilindros descrita acima, o perfil do sulco Pde um cilindro sulcado 1 proporcionado em um laminador com mandril com 3cilindros geralmente possui um formato formado por se combinar três arcosR1, R2 e R3. Pegando um arco com um raio R4 e um ângulo central a4 queé tangente ao ponto de junção do arco R2 e do arco R3 em uma extremida-de e que, na outra extremidade, é perpendicular à linha reta L, a qual formaum ângulo de 60° com respeito a uma linha reta conectando a parte de baixodo sulco B com o centro do sulco O, a circunferência do sulco é definida co-mo 6(R1ct1 + R2oc2 + R4a4).

A definição da circunferência do sulco para qualquer número decilindro sulcados pode ser generalizada como se segue. Se o número decilindros sulcados proporcionados em cada cadeira de um laminador commandril for n(n = 2 no caso de um laminador com mandril com 2 cilindros, n= 3 no caso de um laminador com mandril com 3 cilindros, e n = 4 no casode um laminador com mandril com 4 cilindros), então, a circunferência dosulco é definida como 2n(R1oc1 + R2ò2 + R4a4), onde R4 e oc4 são o raio eo ângulo central, respectivamente, de um arco que é tangente ao ponto dejunção do arco R2 com o arco R3 em uma extremidade e, na outra extremi-dade, é perpendicular a uma linha reta L que forma um ângulo de 180/n (°)com respeito a uma linha reta conectando a parte de baixo do sulco B com ocentro do sulco O.

Na explicação acima, foi dado um exemplo do caso no qual operfil do sulco P de um cilindro sulcado 1 possui um formato formado porcontinuamente combinar dois arcos convexos voltados para o exterior R1 eR2 (os quais estão voltados para longe do centro do sulco O) e um arcoconvexo voltado para o interior R3 (o qual está voltado em direção do centrodo sulco O). Entretanto, a presente invenção não está limitada a este forma-to de perfil de sulco, e o perfil do sulco pode ter um formato formado por con-tinuamente combinar um arco convexo voltado para o exterior ou três oumais arcos convexos voltados para o exterior com raios diferentes com umarco convexo voltado para o interior. Em adição, o arco convexo voltado pa-ra o interior pode ser formado por continuamente combinar vários arcos comraios diferentes. Adicionalmente, um formato de linha reta pode ser utilizadoao invés de um arco convexo voltado para o interior. Generalizando a defini-ção da circunferência de sulco de qualquer formato de cilindro sulcado 1, seo comprimento circunferencial da parte de um ou mais arcos convexos vol-tados para o exterior a partir da parte de baixo do sulco B até o ponto dejunção com o arco convexo voltado para o interior (ou linha reta) for feito LO,quando os arcos convexos voltados para o exterior possuem os dois arcosR1 e R2 descritos acima, então LO = R1a1 + R2a2. Neste caso, a circunfe-rência do sulco é definida como 2n(LO + R4a$), onde R4 e a4 são o raio e oângulo central, respectivamente, de um arco que é tangente ao ponto dejunção do arco R2 com o arco R3 em uma extremidade e, na outra extremi-dade, é perpendicular a uma linha reta L que forma um ângulo de 180/m (°)com respeito a uma linha reta conectando a parte de baixo do sulco B com ocentro do sulco O.

Adicionalmente, em um método de laminação de alongamentoutilizando um laminador com mandril de acordo com a presente invenção, operfil de sulco de cilindros sulcados proporcionados na terceira cadeira dolaminador com mandril, de preferência é estabelecido de modo que a circun-ferência do sulco na terceira cadeira, determinado pelos vários cilindros sul-cados proporcionados na terceira cadeira, satisfaça a Equação 4 seguinte eas circunferências de sulco na segunda cadeira e na terceira cadeira satisfa-çam a Equação 5 seguinte. Aqui, a circunferência acabada significa a circun-ferência de um tubo mãe na conclusão da laminação de alongamento:1,02 < proporção de circunferência do sulco no 3â cadeira para a circunferência acabada < 1,07.... (4)

circunferência do sulco na 2- cadeira > circunferência do sulco na 3- cadeira... (5)

A seguir, o melhor modo para realizar um método de laminaçãode alongamento utilizando um laminador com mandril de acordo com a presente invenção será explicado enquanto se referindo às figuras anexas.

Um teste de laminação de alongamento foi realizado de modo adeterminar um tipo de combinação de cilindros sulcados que pode ser utilizada para um tubo mãe de um aço de liga sem causar enchimento a menose para um tubo mãe de aço comum sem causar enchimento em excesso porajustar o diâmetro externo de um corpo oco. Neste teste de laminação dealongamento, aço inoxidável foi utilizado como um aço de liga possuindo umconteúdo de CR de pelo menos 10%. Para este aço, a circunferência externa do corpo oco foi estabelecida de modo que a proporção de circunferênciaexterna do corpo oco para a circunferência acabada, a qual é a circunferência externa do tubo mãe no lado de saída da cadeira de acabamento, foi pelo menos, 1, 1. Um tubo mãe com parede fina com uma proporção de espessura de parede/diâmetro externo de no máximo 3% foi utilizado como umtubo mãe de aço comum com um conteúdo de Cr de menos do que 10%.Para este aço, a proporção de circunferência externa do corpo oco para acircunferência acabada foi estabelecida para menos do que 1,1. Para cadaaço, o valor de proporção de circunferência de sulco para a circunferênciaacabada, para a primeira cadeira, e a proporção de circunferência do sulcopara a circunferência acabada, para a segunda cadeira, foi variado.

A Figura 4 é um gráfico apresentando um exemplo dos resultados deste teste de laminação de alongamento. No gráfico apresentado naFigura 4, X indica um tubo mãe com o qual o enchimento a menos ou o enchimento em excesso de se desenvolveu, e O (círculo) indica um tubo mãeque não desenvolveu enchimento a menos ou enchimento em excesso.

Como apresentado no gráfico da Figura 4, para um tubo mãefeito de aço inoxidável, se a proporção de circunferência do sulco (abreviada como G.C. na Figura) para a circunferência acabada (G.C acabada) para a primeira cadeira (cadeira n-1) for menos do que 1,06, o enchimento a menos se desenvolve na segunda cadeira, e quando a proporção de circunferência do sulco para a circunferência acabada para a segunda cadeira (cadeira n- 2) é menos do que 1,05, o enchimento a menos se desenvolve na terceira cadeira. Por outro lado, para o tubo mãe com parede fina, feito de aço comum, se a proporção de circunferência de sulco para circunferência acabada para a primeira cadeira for maior do que 1,12, o enchimento em excesso se desenvolve na segunda cadeira, e se a proporção de circunferência de sulco para circunferência acabada para a segunda cadeira for maior do que 1,10, o enchimento em excesso se desenvolve na terceira cadeira.

Quando a circunferência do sulco na primeira cadeira é menor ou igual à circunferência do sulco na segunda cadeira, a circunferência externa do tubo mãe não pode ser ajustada na segunda cadeira, e ela se torna fácil para o enchimento a menos ou para o enchimento em excesso se desenvolver. Também existem casos nos quais o enchimento em excesso o-corre na terceira cadeira.

Baseado nos resultados do teste apresentados no gráfico da Figura 4, pode ser visto que por estabelecer o diâmetro externo de um corpo oco de modo que a proporção de circunferência externa do corpo oco para a circunferência acabada, a qual é a circunferência externa do tubo mãe no lado de saída da cadeira de acabamento, seja pelo menos 1, 1 quando o tubo mãe possui um conteúdo de Cr de pelo menos 10% e estabelecer o diâmetro externo de um corpo oco de modo que a proporção de circunferência externa do corpo oco para a circunferência acabada, a qual é a circunferência externa do tubo mãe no lado de saída da cadeira de acabamento, seja menos de 10%, a laminação pode ser executada com uma única combinação de cilindros sulcados sem alterar a combinação de acordo com o conteúdo de Cr de um tubo mãe, contanto que as condições prescritas sejam satisfeitas.O diâmetro externo de um corpo oco pode ser de forma adequada ajustado por métodos conhecidos como estes descritos na JP H08-71615 A1, JP 2002-11507 A1 e similares.

Em um método de laminação com laminador com mandril de acordo com esta modalidade, particularmente na segunda cadeira e na terceira cadeira, onde o enchimento a menos e o enchimento em excesso podem facilmente ocorrer, o enchimento a menos e o enchimento em excesso podem ser impedidos de forma eficaz com uma única combinação de cilindros sulcados. Entretanto, como um modo mais preferido, de modo a impedir a ocorrência de enchimento a menos e de enchimento em excesso com segurança igualmente na quarta cadeira, um teste de laminação foi realizado em cada tubo mãe, com o qual, os resultados do teste apresentados na Figura 4 foram obtidos enquanto variando a proporção de circunferência do sulco para a circunferência acabada para a terceira cadeira.

A Figura 5 é um gráfico apresentando um exemplo dos resultados deste teste de laminação. Na Figura 5, X indica tubos mãe com os quais o enchimento a menos ou o enchimento em excesso se desenvolveu, A (triângulo) indica tubos mãe que possuíam uma tendência ao enchimento a menos ou ao enchimento em excesso, e O (círculo) indica tubos mãe com os quais nem o enchimento a menos nem o enchimento em excesso se desenvolveu.

Como apresentado no gráfico da Figura 5, tubos mãe feitos de aço inoxidável possuíam alguma coisa de uma tendência a desenvolver o enchimento a menos na quarta cadeira sé a proporção de circunferência de sulco para circunferência acabada na terceira cadeira (cadeira n2 3) fosse menos do que 1, 02, e os tubos mãe com parede fina feitos de aço comum possuíam alguma tendência em enchimento em excesso na quarta cadeira se a proporção de circunferência de sulco para circunferência acabada na terceira cadeira fosse maior do que 1,07. Quando a circunferência do sulco na segunda cadeira (cadeira n- 2) era menor ou igual à circunferência do sulco na terceira cadeira, a circunferência externa do tubo mãe na terceira cadeira não pode ser ajustada, e se torna fácil para o enchimento a menosou para o enchimento em excesso se desenvolver. Também existem casos nos quais o enchimento em excesso ocorre na quarta cadeira.

A partir do gráfico apresentado na Figura 5, pode ser visto que o perfil de sulco dos cilindros sulcados proporcionados na terceira cadeira, de preferência é estabelecido de modo que a circunferência do sulco na terceira cadeira que e determinada pelo vários cilindros sulcados proporcionados na terceira cadeira satisfaça a Equação 4 (1,02 < circunferência do sulco na 3â cadeira/circunferência acabada < 1,07) e de modo que, a circunferência do sulco, na segunda cadeira e na terceira cadeira, satisfaça a Equação 5 (circunferência do sulco na 2- cadeira > circunferência do sulco no 3â cadeira).

Por satisfazer a Equação 4 e a Equação 5, a ocorrência de enchimento a menos e de enchimento em excesso na quarta cadeira pode ser impedida com certeza. Exemplos

Uma explicação mais detalhada será dada enquanto se referindo aos exemplos da presente invenção e aos exemplos comparativos. Exemplos

Como apresentado na tabela na Figura 6, um teste de laminação de alongamento foi executado utilizando corpos ocos feitos de aço com 13% de Cr possuindo um diâmetro externo de 300 mm, uma espessura de parede de 20 mm e um comprimento de 6.000 mm (somente o valor do diâmetro externo é apresentado na tabela), os quais foram sujeitos à laminação de alongamento em um laminador com mandril com 2 cilindros possuindo 5 cadeiras para produzir tubos mães possuindo o tamanho no lado de saída do laminador com mandril com um diâmetro externo de 270 mm (circunferência acabada = 270 x n mm) e uma espessura de 10 mm (Exemplos 1-1, 2-1 e 3-1). Em adição, também como apresentado na tabela da Figura 6, outro teste de laminação de alongamento foi executado utilizando corpos ocos feitos de aço carbono, aço com 9% de Cr, ou aço com 5% de Cr com um diâmetro externo de 295 mm, uma espessura de parede de 19 mm e um comprimento de 6.000 mm (somente o valor do diâmetro externo é apresentado na tabela), os quais foram sujeitos à laminação de alongamento em um laminadorcom mandril com 2 cilindros possuindo 5 cadeiras para produzir tubos mãe possuindo o tamanho no lado de saída do laminador com mandril com um diâmetro externo de 270 mm (circunferência acabada = 270 x % mm) e uma espessura de 7 mm (Exemplos 1-2, 1-3, 1-4, 2-2 e 3-2).

As circunferências de sulco S1 até S3, na primeira cadeira até a terceira cadeira, estabelecidas para cada condição, foram como apresentadas na tabela da Figura 6. Os exemplos 1-1 até 1-4, os Exemplos 2-1 e 2-2, e os Exemplos 3-1 e 3-2 possuíam a mesma circunferência de sulco (eles utilizaram a mesma combinação de cilindros sulcados). Na tabela apresentada na Figura 6, os números apresentados na coluna para "corpo/acabado" são os valores da circunferência externa do corpo oco divididos pela circunferência acabada. Exemplo Comparativo

Um teste de laminação foi realizado sob as mesmas condições que para os exemplos, exceto que o valor (proporção) de (circunferência externa do corpo oco/circunferência acabada) e os valores estabelecidos das circunferências de sulco S1 até S3 na primeira cadeira até a terceira cadeira foram variados. A saber, para um corpo oco com um diâmetro externo de 300 mm, uma espessura de 20 mm, e um comprimento de 6.000 mm, a laminação foi realizada utilizando um laminador com mandril com 2 cilindros possuindo 5 cadeiras para produzir um tubo mãe com um diâmetro externo de 270 mm (circunferência acabada = 270 x n mm) e uma espessura de parede de 10 mm no lado de saída do laminador com mandril (Exemplos Comparativos 1-1, 1-4, 2-1, 2-4, 3-2, 3-3, 3-4, 4-2 e 5-2). Para um corpo oco, com um diâmetro externo de 295 mm, uma espessura de 19 mm e um comprimento de 6.000 mm, a laminação foi realizada com um laminador com mandril com 2 cilindros, possuindo 5 cadeiras, para produzir um tubo mãe com um diâmetro externo de 270 mm (circunferência acabada = 270 x n mm) e uma espessura de parede de 7 mm no lado de saída do laminador com mandril (Exemplos Comparativos 1-2, 1-3, 2-2, 2-3, 3-1, 4-1, e 5-1). As circunferências de sulco S1 até S3 na primeira cadeira até a terceira cadeira para cada condição foram como apresentadas na tabela da Figura 6. Os E-xemplos Comparativos 1-1 até 1-4, Exemplos Comparativos 2-1 até 2-4, os Exemplos Comparativos 3-1 até 3-4, os Exemplos Comparativos 4-1 e 4-2, e os Exemplos Comparativos 5-1 r 5-2 empregaram a mesma circunferência de sulco e utilizaram a mesma combinação de cilindros sulcados. Resultados do Teste

Nos exemplos comparativos, pelo menos um dentre os tubos mãe com um conteúdo de Cr de pelo menos 10% (aço com 13% de Cr) ou tubos mãe com um conteúdo de Cr de menos do que 10% (aço com 9% de Cr, aço com 5% de Cr, e aço carbono), possuía cicatrizes ocorrendo em uma taxa excedendo a 4%. Em contraste, nos exemplos da presente invenção, tanto os tubos mãe com u conteúdo de Cr de pelo menos 10% (aço com 13% de Cr) como tubos mãe com um conteúdo de Cr de menos do que 10% (aço com 9% de Cr, aço com 5% de Cr, e aço carbono) quase não tinham ocorrência de cicatrizes apesar de serem laminados utilizando a mesma combinação de cilindros sulcados.

Claims (2)

1. Método de laminação de alongamento de um tubo mãe a partir de um corpo oco utilizando um laminador com mandril possuindo várias cadeiras, cada uma proporcionada com vários cilindros sulcados, caracterizado porestabelecer o diâmetro externo do corpo oco de modo que a proporção da circunferência externa do corpo oco para a circunferência acabada, a qual é a circunferência externa do tubo mãe no lado de saída de uma cadeira de acabamento, seja pelo menos 1,1, quando o tubo mãe possui um conteúdo de Cr de pelo menos 10% da massa, ou ele seja menos do que 1,1, quando o conteúdo de Cr do tubo mãe é menos do que 10% da massa, eestabelecer o perfil do sulco de cilindros sulcados proporcionados em uma primeira cadeira e em uma segunda cadeira do laminador com mandril, de modo que a circunferência do sulco na primeira cadeira, que é determinada pelos vários cilindros sulcados proporcionados na primeira cadeira, satisfaça a seguinte Equação 1, a circunferência do sulco na segunda cadeira, que é determinada pelos vários cilindros sulcados proporcionados na segunda cadeira, satisfaça a seguinte Equação 2, e as circunferências de sulcos na primeira cadeira e na segunda cadeira satisfaçam a seguinte Equação 3:-1,06 < proporção da circunferência do sulco na 1â cadeira para a circunferência acabada < 1,12... (1)-1,05 < proporção da circunferência do sulco na 2- cadeira para a circunferência acabada < 1,10... (2)circunferência do sulco na 1â cadeira > circunferência do sulco na 2- cadeira... (3).

2. Método de laminação de alongamento, de acordo com a reivindicação 1, utilizando um laminador com mandril, caracterizado pelo fato de que o perfil de sulco de cilindros sulcados proporcionados em uma terceira cadeira do laminador com mandril é estabelecido de modo que a circunferência de sulco na terceira cadeira, a qual é determinada por vários cilindrossulcados proporcionados na terceira cadeira, satisfaça a Equação 4 seguinte, e as circunferências de sulco na segunda cadeira e na terceira cadeira satisfaçam a Equação 5 seguinte:-1,02 < proporção de circunferência do sulco no 3â cadeira para a circunferência acabada < 1,07.... (4)circunferência do sulco no 2- cadeira > circunferência do sulco no 3â cadeira.... (5)