管材製造方法和製造設備、厚度偏差信息獲取設備及電腦程式的製作方法

2023-07-10 00:00:56 3

專利名稱：管材製造方法和製造設備、厚度偏差信息獲取設備及電腦程式的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造無縫管且同時防止發生厚度偏差的製造方法/製造設備、一種用於獲取有關厚度偏差信息的厚度偏差信息獲取設備、以及將計算機實現為厚度偏差信息獲取設備的電腦程式。
背景技術：
無縫管制造方法的典型實例是使用芯棒式無縫管軋機的方法。在該方法中，首先，一根在加熱爐中加熱到所需溫度的坯料由穿軋機進行穿孔和軋制以獲得一根空心管坯，接著使用芯棒式無縫管軋機對空心管坯進行拉伸和軋制，然後使用減徑機或定徑機執行定徑軋制以調整外徑和壁厚。
在以上述工藝製造的無縫管中，可發生如圖1所示的各種類型的厚度偏差。圖1是具有各種類型的厚度偏差的無縫管的橫斷面視圖。圖1A顯示了沿無縫管的軸線方向的橫斷面，而圖1B顯示了包含無縫管的中心軸的橫斷面。列出了引起厚度偏差的各種因素。其中，作為與製造設備相關的因素，列出了例如，在穿孔中使用的芯棒的中心軸與坯料的中心軸未對準，或由於在加熱爐中的不充分加熱引起的坯料的不均勻的加熱溫度。一階厚度偏差是由此因素導致的。另一方面，二階厚度偏差和四階厚度偏差是由芯棒式無縫管軋機中的軋制位置與設定目標位置的偏差以及芯棒式無縫管軋機中的芯棒半徑與適當值的偏離而引起的。此外，三階厚度偏差和六階厚度偏差是由減徑機或定徑機中的工具缺陷引起的。另外，如圖1B所示，存在有沿縱向變化的壁厚偏差。此厚度偏差的一個可能的起因是由於傾斜軋制引起的偏差，例如，上述由穿軋機引起的一階厚度偏差。
為了防止這種厚度偏差的發生，必須測量製造的無縫管的壁厚、在檢測出厚度偏差後了解其狀態、確定厚度偏差的起因、及調整製造設備或製造條件以消除所確定的起因。
日本專利早期公開申請第59-7407(1984)號公開了一種區分發生於傾斜滾軋機，例如穿軋機中的一階厚度偏差的起因的技術，其通過關注無縫管的橫截面中的薄的部分沿縱向的扭轉度來實現。另一方面，日本專利早期公開申請第61-135409(1986)號公開了一種確定厚度偏差的起因的技術，其通過螺旋形地測量無縫管的壁厚並對測量結果進行傅立葉分析，分析一階厚度偏差、120°周期的三階厚度偏差、及180°周期的二階厚度偏差來實現。此外，日本專利早期公開申請第8-271241(1996)號公開了一種技術，其中使用兩路伽馬射線穿過無縫管，並基於兩路伽馬射線的衰減量之間的差別來確定一階厚度偏差。
在上述現有技術中，日本專利早期公開申請第59-7407(1984)號公開的技術存在的問題為，當存在各種類型的厚度偏差時，難以確定一階厚度偏差的扭轉形式。另一方面，由於日本專利早期公開申請第61-135409(1986)號公開的技術沒有公開在圓周方向的厚度偏差的位置的分析方法，這一技術存在的問題為，不可能確定需調整製造條件以防止厚度偏差的調整位置及調整量。而且，其未公開防止90°周期的四階厚度偏差、60°周期的六階厚度偏差，等的具體措施。此外，日本專利早期公開申請第8-271241(1996)號公開的技術存在的問題為，不可能區分偶數階厚度偏差與奇數階厚度偏差。

發明內容
本發明的目的在於解決上述問題，且本發明的目標為提供一種無縫管的製造方法/製造設備，通過對在沿管材軸向的橫截面中的多個點測得的壁厚測量值執行複合傅立葉變換對厚度偏差進行分類、由複合傅立葉分量的相位計算厚度偏差的位置、且調整管材的製造條件或製造設備，從而能夠防止厚度偏差的發生，此外提供一種厚度偏差信息獲取設備用於獲取有關厚度偏差的信息，以及由計算機實現厚度偏差信息獲取設備的電腦程式。
更具體地，本發明的目標為提供一種無縫管的製造方法/製造設備，通過根據由一階厚度偏差至六階厚度偏差的厚度偏差的類型，調整管材的製造條件或製造設備，從而能夠防止厚度偏差的發生，此外提供一種厚度偏差信息獲取設備用於獲取有關厚度偏差的信息，以及由計算機實現厚度偏差信息獲取設備的電腦程式。
此外，本發明的另一目標為提供一種無縫管的製造方法/製造設備，通過對獲得的沿軸向的管材橫截面的厚度偏差量和相位沿縱向執行複合傅立葉變換確定沿管材縱向的厚度偏差的扭轉形式、並根據扭轉形式調整管材的製造條件或製造設備，從而能夠防止厚度偏差的發生，此外提供一種厚度偏差信息獲取設備用於獲取有關厚度偏差的信息，以及由計算機實現厚度偏差信息獲取設備的電腦程式。
根據第一發明給出的無縫管的製造方法是一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造方法，其特徵在於包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的步驟；通過沿圓周方向對多個壁厚測量值執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算步驟；以及基於厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照適合每個k階厚度偏差的方法調整管材壁厚的調整步驟。
根據第二發明給出的無縫管的製造方法的特徵在於，在第一計算步驟中，每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行計算，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及，在第二計算步驟中，每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行計算。
根據第三發明給出的無縫管的製造方法的特徵在於，在第三計算步驟中，每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計算以角度單位，其中第一測量點的位置為0°，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行。
根據第四發明給出的無縫管的製造方法的特徵在於使用了包括多個軋制軋輥對的芯棒式無縫管軋機用於從外側將空心管坯夾在中間以進行管材的軋制，而且，在調整步驟中，對於二階厚度偏差，軋制厚的部分的位置的芯棒式無縫管軋機的軋制軋輥對的軋制軋輥間的距離根據厚度偏差量予以減小，或者軋制薄的部分的位置的軋制軋輥對的軋制軋輥間的距離根據厚度偏差量予以增加。
根據第五發明給出的無縫管的製造方法的特徵在於使用了具有用以插入空心管坯的芯棒的芯棒式無縫管軋機，而且，在調整步驟中，對於四階厚度偏差，芯棒式無縫管軋機的芯棒由一根依照厚度偏差量具有適當直徑的芯棒所代替。
根據第六發明給出的無縫管的製造方法的特徵在於使用了減徑軋制機用於將管材經過由多個軋制軋輥形成的模具以進行管材的軋制，而且，在調整步驟中，對於三階厚度偏差或六階厚度偏差，基於厚的部分或薄的部分的偏差量和/或位置，減徑軋制機的軋輥由具有適當形狀的軋輥所代替。
根據第七發明給出的無縫管的製造方法是一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造方法，其特徵在於包括在沿軸向的多個管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的步驟；通過對沿軸向的多個橫截面中的多個壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算每個k階厚度偏差的相位的步驟；通過對一個複變函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的步驟，其中在該複變函數中，絕對值和相位分別為對每個k階厚度偏差計算的厚度偏差和相位的一個複數是沿管材縱向位置的函數；基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的步驟；以及，當確定在任何頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，根據適合每個k階厚度偏差及每個頻率範圍的方法，調整管材壁厚的步驟。
根據第八發明給出的無縫管的製造方法是一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造方法，其特徵在於包括在沿軸向的多個管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的步驟；通過對沿軸向的多個橫截面中的多個壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算步驟；通過對一個複變函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算步驟，其中在該複變函數中，絕對值和相位分別為計算的厚度偏差量和相位的一個複數是沿管材縱向位置的函數；基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定步驟；以及，當確定在任何頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，根據適合該頻率範圍的方法，調整管材的製造條件的調整步驟。
根據第九發明給出的無縫管的製造方法的特徵在於，在第一計算步驟中，一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)按R(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及
I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行計算，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及，在第二計算步驟中，一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行計算，在第三計算步驟中，一階厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行計算，且在第四計算步驟中，對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
根據第十發明給出的無縫管的製造方法的特徵在於，使用了加熱爐及穿軋機；在確定步驟中，在基於預定的邊界值的較大頻率範圍和較小頻率範圍內，基於預定的邊界值，確定複合傅立葉分量的值是否更大；以及，在調整步驟中，當確定在較小頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，加熱爐的加熱溫度予以增加，而且，當確定在較大頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，對穿軋機中引起偏心的零件進行替換。
根據第十一發明給出的製造設備是一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造設備，其特徵在於包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的裝置；通過沿圓周方向對多個壁厚測量值執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算裝置；以及基於厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照適合每個k階厚度偏差的方法調整製造中的管材壁厚的調整裝置。
根據第十二發明給出的製造設備的特徵在於第一計算裝置對每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)的計算按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及(k)=1Ni=1N(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及第二計算裝置對每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計算按(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行。
根據第十三發明給出的製造設備的特徵在於第三計算裝置對每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計算以角度單位，其中第一測量點的位置為0°，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行。
根據第十四發明給出的製造設備是一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造設備，其特徵在於包括在沿軸向的多個管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的裝置；通過對沿軸向的多個橫截面中的多個壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算裝置；通過將計算的厚度偏差量和相位間的關係作為沿管材縱向位置的函數，且對多個函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算裝置；基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定裝置；以及，當確定在任何頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，根據適合該頻率範圍的方法，調整管材的製造條件的調整裝置。
根據第十五發明給出的製造設備的特徵在於第一計算裝置對一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)的計算按R(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，第二計算裝置對一階厚度偏差的厚度偏差量r的計算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行，第三計算裝置對一階厚度偏差的相位θ的計算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行，且第四計算裝置對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
根據第十六發明給出的厚度偏差信息獲取設備是一種基於管材的壁厚測量值獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的設備，其特徵在於包括通過對沿軸向的管材橫截面中的多個點的壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；以及由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算裝置。
根據第十七發明給出的厚度偏差信息獲取設備的特徵在於第一計算裝置對每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)的計算按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及I(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及第二計算裝置對每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行。
根據第十八發明給出的厚度偏差信息獲取設備的特徵在於第三計算裝置對每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計算以角度單位，其中第一測量點的位置為0°，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行。
根據第十九發明給出的厚度偏差信息獲取設備是一種基於管材的壁厚測量值獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的設備，其特徵在於包括通過對沿軸向的多個管材橫截面中的多個點的壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算裝置；通過對一個複變函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算裝置，其中在該複變函數中，絕對值和相位分別為計算的厚度偏差量和相位的一個複數是沿管材縱向位置的函數；以及，基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定裝置。
根據第二十發明給出的厚度偏差信息獲取設備的特徵在於第一計算裝置對一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)的計算按R(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，第二計算裝置對一階厚度偏差的厚度偏差量r的計算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行，第三計算裝置對一階厚度偏差的相位θ的計算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行，且第四計算裝置對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
根據第二十一發明給出的電腦程式是一種基於管材的壁厚值使計算機獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的電腦程式，其特徵在於包括使計算機通過對一系列的管材的壁厚值執行複合傅立葉變換，計算周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；使計算機由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；以及使計算機由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算步驟。
根據第二十二發明給出的電腦程式的特徵在於第一計算步驟包括了使計算機對每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及I(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行計算的步驟，其中N為壁厚值的數目，而WT(i)為第i個壁厚值，以及第二計算步驟包括了使計算機對每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行計算的步驟。
根據第二十三發明給出的電腦程式的特徵在於第三計算步驟包括了使計算機對每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)，以角度單位，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按W(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行計算的步驟。
根據第二十四發明給出的電腦程式是一種基於管材的壁厚值使計算機獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的電腦程式，其特徵在於包括使計算機通過對多個系列的壁厚值中的每個值執行複合傅立葉變換，計算周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；使計算機對多個系列的壁厚值中的每個值，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；使計算機對多個系列的壁厚值中的每個值，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算步驟；使計算機在多個系列的壁厚值中，通過對多個系列的壁厚值中的每個值計算的厚度偏差量和相位間的關係執行複合傅立葉變換，計算每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算步驟；以及，使計算機基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定步驟。
根據第二十五發明給出的電腦程式的特徵在於第一計算步驟包括了使計算機對一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)按(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行計算的步驟，其中N為包括在一系列的壁厚值中的壁厚值的數目，而WT(i)為包括在一系列的壁厚值中的第i個壁厚值，第二計算步驟包括了使計算機對一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行計算的步驟，第三計算步驟包括了使計算機對一階厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行計算的步驟，且第四計算步驟包括了使計算機對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換的步驟，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
在第一、第十一、第十六、和第二十一發明中，對沿軸向的無縫管的橫截面中的多個點的壁厚測量值執行複合傅立葉變換，對厚度偏差的類型進行分類，由複合傅立葉分量的絕對值計算厚度偏差量，由複合傅立葉分量的相位計算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，以及基於厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，調整管材的製造條件。由於複合傅立葉分量的絕對值給出了在一周中周期性地變化k次的每個k階壁厚厚度偏差的幅度，因而獲得了每個k階厚度偏差的厚度偏差量。此外，由於由複合傅立葉分量的實部與虛部的比給出的相位表示出，以測量起始點為原點、沿管材圓周方向的角度為橫坐標及k階厚度偏差的變化為縱坐標繪製的曲線，與僅由實部構成的餘弦曲線的偏離程度，因而由相位獲得了其中曲線達最大值的厚的部分的位置及其中曲線達最小值的薄的部分的位置。因此，確定了厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，從而可採取適當的措施以防止厚度偏差。
在第二、第十二、第十七、和第二十二發明中，當每個k階厚度偏差的厚度偏差量按最大壁厚與最小壁厚的差值定義時，厚度偏差量為 其為由每個k階厚度偏差繪製的正弦曲線的幅度 的兩倍，而且，由於已計算出每個k階厚度偏差的厚度偏差量，因而可確定調整管材壁厚以防止厚度偏差的調整量。
在第三、第十三、第十八、和第二十三發明中，每個k階厚度偏差的厚的部分的位置為將由複合傅立葉分量的實部與虛部的比給出的相位除以k所得到的角度的位置，而薄的部分的位置為將在一周中表示厚的部分的位置的相位加上兩個直角所得的值除以k所得到的角度的位置，而且，由於已計算出每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，因而可確定需調整管材壁厚以防止厚度偏差的位置以及調整量的正負。
在第四發明中，當二階厚度偏差發生時，對管材的製造條件進行調整以消除二階厚度偏差的起因。二階厚度偏差是由芯棒式無縫管軋機的軋制過程中的壓力變化引起的，因此，當二階厚度偏差發生時，軋制厚的部分的位置的軋制軋輥對的軋制軋輥間的距離根據厚度偏差量予以減小，而軋制薄的部分的位置的軋制軋輥對的軋制軋輥間的距離根據厚度偏差量予以增加。
在第五發明中，當四階厚度偏差發生時，對管材的製造條件進行調整以消除四階厚度偏差的起因。對於四階厚度偏差，本發明人發現通過改變芯棒的形狀可改變厚度偏差量，因此，當四階厚度偏差發生時，芯棒由一根依照厚度偏差量具有不同直徑的芯棒所代替。
在第六發明中，當三階厚度偏差和六階厚度偏差發生時，對管材的製造條件進行調整以消除這些厚度偏差的起因。對於三階厚度偏差和六階厚度偏差，本發明人發現通過調整作為減徑軋制機的減徑機或定徑機的模具的形狀可減小厚度偏差量，因此，當三階厚度偏差和六階厚度偏差發生時，軋輥依照厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和位置而被替換。
在第七發明中，將獲得的沿軸向的多個橫截面的每個k階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關係作為沿管材縱向的函數，對此函數執行複合傅立葉變換，由厚度偏差的扭轉頻率對厚度偏差進一步分類，且根據分類的厚度偏差採取適當的措施以防止厚度偏差。
在第八、第十四、第十九、和第二十四發明中，將獲得的沿軸向的多個橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關係作為沿管材縱向的函數，對此函數執行複合傅立葉變換，由厚度偏差的扭轉頻率對厚度偏差進一步分類，且根據分類的厚度偏差採取適當的措施以防止厚度偏差。
在第九、第十五、第二十、和第二十五發明中，對於獲得的沿軸向的多個橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ，對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。當m為扭轉頻率且αm為相應於扭轉頻率m的角頻率時，對一階厚度偏差的扭轉頻率m的分析由相應於分量exp(j(αm·y))的複合傅立葉變換的結果來進行，且根據按此頻率分類的厚度偏差採取適當的措施以防止厚度偏差。
在第十發明中，當具有較大扭轉頻率的一階厚度偏差發生時，及當具有較小扭轉頻率的一階厚度偏差發生時，對管材的製造條件進行調整以消除各自厚度偏差的起因。當扭轉頻率較小時，即，當一階厚度偏差在沿管材縱向的一段長的距離範圍內發生扭轉時，厚度偏差的起因為加熱爐中的加熱的變化，因此通過延長加熱時間或提高加熱爐的溫度而提高坯料的加熱溫度。當扭轉頻率較大時，即，當一階厚度偏差在沿管材縱向的一段短的距離範圍內發生扭轉時，厚度偏差的起因為用於穿孔的工具的中心軸與坯料的中心軸之間的未對準，因此對引起偏心的零件進行替換。


圖1是具有各種類型的厚度偏差的無縫管的橫斷面視圖；圖2是顯示本發明的無縫管的製造設備的框圖；圖3是顯示本發明的厚度偏差信息獲取設備的構造的框圖；
圖4是顯示芯棒式無縫管軋機的構造的示意圖；圖5是顯示減徑機的構造的示意圖；圖6是顯示壁厚表的構造實例的沿軸向的橫斷面示意圖；圖7是顯示本發明的厚度偏差信息獲取設備執行的進程的程序流程圖；圖8是顯示本發明的厚度偏差信息獲取設備執行的進程的程序流程圖；圖9是顯示複變函數f(y)的特性圖；以及圖10是顯示本發明的應用結果的實例的表格。
具體實施例方式
以下描述將基於顯示實施方式的附圖，對本發明進行具體說明。
圖2是顯示本發明的無縫管的製造設備的框圖。無縫管的製造按以下程序進行在加熱爐4中將坯料加熱到所需溫度，由穿軋機5對坯料進行穿孔和軋制以獲得一根空心管坯，使用芯棒式無縫管軋機6對空心管坯進行拉伸和軋制，然後使用減徑機執行定徑軋制以調整形狀，如外徑和壁厚。本發明的製造設備包括提供於芯棒式無縫管軋機6的出口側的壁厚表21；提供於減徑機7的出口側的壁厚表22；壁厚表21和22連接於其上的厚度偏差信息獲取設備1；與厚度偏差信息獲取設備1相連接的輸出設備3，用於輸出來自厚度偏差信息獲取設備1的信息；與厚度偏差信息獲取設備1相連接的控制器41，用於根據厚度偏差信息獲取設備1提供的信息對加熱爐4進行控制；以及，與厚度偏差信息獲取設備1相連接的控制器61，用於根據厚度偏差信息獲取設備1提供的信息對芯棒式無縫管軋機6進行控制。
圖3是顯示本發明的厚度偏差信息獲取設備1的構造的框圖。厚度偏差信息獲取設備1構造為一臺計算機，其包括執行操作的CPU11；儲存由操作產生的臨時信息的RAM 12；外部存儲設備13如光碟驅動器；以及內部存儲設備14如硬碟或半導體存儲器，其由存儲器產品10，如外部存儲設備13提供的光碟，讀入本發明的電腦程式100，將讀入的電腦程式100儲存到內部存儲設備14中，將電腦程式100裝入RAM 12，且基於裝入的電腦程式100，運行厚度偏差信息獲取設備1所必需的處理。厚度偏差信息獲取設備1包括一個與壁厚表21和22相連接的輸入單元15，並通過輸入單元15接收來自壁厚表21和22的信息。此外，厚度偏差信息獲取設備1包括一個與輸出設備3及控制器41和61相連接的輸出單元16，並通過輸出單元16將信息輸出到輸出設備3及控制器41和61。
圖4是顯示芯棒式無縫管軋機6的構造的示意圖。芯棒式無縫管軋機6包括交替布置的第一支架63及第二支架64，其中第一支架63包括一對軋制軋輥65、65，用於從右側和左側軋制管材P，第二支架64包括一對軋制軋輥65、65，用於從上側和下側軋制管材P；以及一根插入管材P中的芯棒62，且芯棒式無縫管軋機6從上側、下側、右側和左側對插入有芯棒62的管材P進行軋制。每個第一支架63、63、…及第二支架64、64、…都具有一個軋制調節器66，用於調整一對軋制軋輥65、65之間的距離，且每個軋制調節器66、66、…與控制器61相連。軋制調節器66、66、…由控制器61進行控制，以調整軋制軋輥65與65之間的距離。
圖5是顯示減徑機7的構造的示意圖。圖5A是減徑機7的透視圖。減徑機7包括沿管材P的縱向的支架71、71、…，且每個支架71具有一組三支線軸狀的軋輥72、72、72。圖5B是支架71的主視圖。一組三支線軸狀的軋輥72、72、72形成了一個模具，且減徑機7通過將管材P插入到模具中並軋制管材P來調整管材P的形狀。
圖6是顯示壁厚表21的構造實例的沿軸向的橫斷面示意圖。在圖6中，顯示了使用輻射在管材P的外圓面上的9個點測量管材P的壁厚的實例結構，圖6中的211a至219a為輻射源，而圖6中的211b至219b為輻射探測器。來自輻射源211a的輻射由輻射探測器211b探測，來自輻射源212a的輻射由輻射探測器212b探測，且輻射探測由其他輻射探測器以相同的方式執行。輻射穿過管材P的長度通過輻射探測器探測的輻射的衰減進行測量。圖6中示出的點211由輻射源211a和輻射探測器211b，及輻射源215a和輻射探測器215b進行測量，且其他各點均以相同的方式測量兩次。此外，由圖6中示出的點211與點216的壁厚的和得出的長度通過輻射探測器211b探測的輻射進行測量，類似地，由兩點的壁厚的和得出的長度也分別由其他輻射探測器進行測量。通過求解聯立方程，其中兩點處的壁厚的和等於每個探測器測量的長度，在點211至219的壁厚得以測量。壁厚表22也具有相同的構造。
下面，參照流程圖，以下描述將說明本發明的無縫管制造方法。圖7和圖8是顯示本發明的厚度偏差信息獲取設備1執行的進程的程序流程圖。壁厚表21和22在沿軸向的橫截面中的多個點以沿縱向的固定的間距，測量製造中的管材P的壁厚，並將壁厚的測量值輸入到厚度偏差信息獲取設備1。厚度偏差信息獲取設備1在輸入單元15(S1)接收來自壁厚表21和22的壁厚測量值，接著，厚度偏差信息獲取設備1的CPU11將電腦程式100裝入RAM12，且根據裝入的電腦程式100，對接收到的測量值執行複合傅立葉變換且計算在一周中周期性地變化k次的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量(S2)。這裡，以N表示在橫截面中測量壁厚的測量點的數目，以WT(i)表示沿橫截面的圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，則每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)由分別得到的WT(i)按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行計算。接著，根據裝入RAM 12的電腦程式100，CPU 11對每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行計算(S3)。當厚度偏差量G(k)按最大壁厚與最小壁厚的差值定義時，厚度偏差量G(k)為 其為由每個k階厚度偏差繪製的正弦曲線的幅度 的兩倍。
接著，根據裝入RAM12的電腦程式100，CPU11對每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的相位以及厚的部分和薄的部分的位置進行計算(S4)。複合傅立葉分量的相位由複合傅立葉分量的實部R(k)與虛部I(k)之間的比得出，且此處CPU 11按θ＝tan-1{I(k)/R(k)}計算相位θ。此外，由於相位θ表示出，以測量起始點i＝1為原點、沿管材P的圓周方向的角度為橫坐標及k階厚度偏差的變化為縱坐標繪製的曲線，與僅由實部構成的餘弦曲線的偏離程度，此處CPU11對其中上述曲線達最大值的一個厚的部分的位置argW(k)的計算以角度單位，其中測量點i＝1的位置為0°，按argW(k)=1N(tan-1I(k)R(k))180]]>進行。而且，k階厚度偏差的k個厚的部分的位置argW(k)以argW(k)=1N(tan-1I(k)R(k)+2(n-1))180]]>給出，其中n為一個自然數，n＝1，2，…，k。此外，由於薄的部分的位置為將在厚度偏差變化的一周中表示厚的部分的位置加上兩個直角所得到的位置，此處CPU11對一個薄的部分的位置argN(k)，或k階厚度偏差的k個薄的部分的位置argN(k)按如下進行計算。
argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+(2n-1))180]]>接著，根據裝入RAM 12的電腦程式100，CPU11確定計算的二階厚度偏差的厚度偏差量G(2)是否超過了預定的邊界值，即，是否存在超過容許量的二階厚度偏差(S5)。當存在二階厚度偏差時(S5YES)，根據裝入RAM12的電腦程式100，CPU11由輸出單元16將防止二階厚度偏差的信息輸出到芯棒式無縫管軋機的控制器61，並對芯棒式無縫管軋機進行控制(S6)。此時，厚度偏差信息獲取設備1輸出包括計算的厚度偏差量G(2)、厚的部分的位置argW(2)及薄的部分的位置argN(n)的信息，且根據由厚度偏差信息獲取設備1輸出的信息，通過使包括一對沿厚的部分的方向進行軋制的軋制軋輥65、65的支架的軋制調節器66減小軋制軋輥65與65之間的距離，並使包括一對沿薄的部分的方向進行軋制的軋制軋輥65、65的支架的軋制調節器66增加軋制軋輥65與65之間的距離，控制器61控制芯棒式無縫管軋機以防止二階厚度偏差。
當步驟S6完成後，以及當在步驟S5中不存在二階厚度偏差時(S5NO)，根據裝入RAM 12的電腦程式100，CPU11確定計算的四階厚度偏差的厚度偏差量G(4)是否超過了預定的邊界值，即，是否存在超過容許量的四階厚度偏差(S7)，並且，當存在四階厚度偏差時(S7YES)，CPU11由輸出單元16輸出一個指令到輸出設備3，將芯棒式無縫管軋機6的芯棒61由一根依照厚度偏差量具有適當直徑的芯棒61代替(S8)。替換芯棒61的指令輸出到輸出設備3，而芯棒61由另一根具有適當直徑的芯棒61所代替，其通過操作員的操作可防止四階厚度偏差。
當步驟S8完成後，並且當在步驟S7中不存在四階厚度偏差時(S7NO)，根據裝入RAM12的電腦程式100，CPU11確定計算的三階厚度偏差的厚度偏差量G(3)或六階厚度偏差的厚度偏差量G(6)是否超過了預定的邊界值，即，是否存在超過容許量的三階厚度偏差或六階厚度偏差(S9)，並且，當存在三階厚度偏差或六階厚度偏差時(S9YES)，CPU11由輸出單元16將調整減徑機7的模具形狀的指令輸出到輸出設備3(S10)。調整模具的形狀的指令輸出到輸出設備3，且形成引起厚度偏差的模具的軋輥72、…，依照厚度偏差量、厚的部分的位置及薄的部分的位置，由新的軋輥72、…所代替，以防止三階厚度偏差或六階厚度偏差。
當步驟S10完成後，以及當在步驟S9中不存在三階厚度偏差或六階厚度偏差時(S9NO)，根據裝入RAM12的電腦程式100，基於獲得的沿軸向的每個橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量G(1)和一階厚度偏差的相位θ，CPU11沿y方向，即，管材的縱向，對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數，並且，在m為扭轉頻率，αm為相應於扭轉頻率m的角頻率，且θ＝αm·y的假設下，計算每個頻率m的複合傅立葉分量(S11)。圖9是顯示複變函數f(y)的特性圖。r(y)·exp(jθ)表示為以R(1)/4為橫坐標且I(1)/4為縱坐標的極坐標中的點，而且，當一階厚度偏差沿管材的縱向扭轉時，通過沿y方向連接極坐標點，複變函數f(y)基本上繪製出一條螺旋線。通過對f(y)執行複合傅立葉變換，能夠實現對一階厚度偏差的扭轉頻率m的分析。
接著，根據裝入RAM 12的電腦程式100，CPU11確定在一個不超過預定的頻率值m＝m0的範圍內複合傅立葉分量的絕對值是否超過了預定的邊界值，即，在一個頻率m較小的範圍內是否存在扭轉的一階厚度偏差(S12)，並且，當存在這樣的一階厚度偏差時(S12YES)，CPU11將防止一階厚度偏差在沿管材P的縱向的一段較長距離範圍內發生扭轉的信息輸出到加熱爐4的控制器41，並對加熱爐4進行控制(S13)。此時，厚度偏差信息獲取設備1輸出包括計算的複合傅立葉分量的絕對值的信息，且根據由厚度偏差信息獲取設備1輸出的信息，控制器41通過延長坯料在加熱爐4中的加熱時間，或通過調整加熱功率以提高加熱爐4中的溫度而提高坯料的加熱溫度，因而減少了由於不均勻加熱引起的厚度偏差的發生。
當步驟S13完成後，以及當在步驟S12中，在一個頻率m較小的範圍內不存在扭轉的一階厚度偏差時(S12NO)，根據裝入RAM12的電腦程式100，CPU11確定在一個超過預定的頻率值m＝m0的範圍內複合傅立葉分量的絕對值是否超過了預定的邊界值，即，在一個頻率m較大的範圍內是否存在扭轉的一階厚度偏差(S14)，並且，當存在這樣的一階厚度偏差時(S14YES)，CPU11將對穿軋機5中引起偏心的工具進行替換的指令由輸出單元16輸出到輸出設備3(S15)。替換工具的指令輸出到輸出設備3，且在穿軋機5中引起偏心的工具由操作員的操作予以替換以防止厚度偏差。當步驟S15完成後，以及當在步驟S14中，在一個頻率m較大的範圍內不存在扭轉的一階厚度偏差時(S14NO)，CPU11完成處理。
如以上所詳細描述的，在本發明中，對沿軸向的管材橫截面中的多個點的壁厚測量值執行複合傅立葉變換，由計算的每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量計算厚度偏差量及厚的部分和薄的部分的位置，確定厚度偏差的類型，此外還確定調整管材的製造條件以防止厚度偏差的位置以及調整量的正負，並可採取適當的措施以防止厚度偏差。此外，通過對厚度偏差量和相位間的關係沿管材縱向執行複合傅立葉變換，能夠按扭轉頻率對厚度偏差進行分類，並根據厚度偏差的起因採取適當的措施以防止厚度偏差。
下面圖解說明一個本發明的無縫管的製造方法的應用結果的實例。圖10是顯示本發明的應用結果的實例的表格。所執行的方法的內容如下。
(a)當在較大頻率範圍內存在扭轉的一階厚度偏差時，替換穿軋機5中的工具。
(b)當在較小頻率範圍內存在扭轉的一階厚度偏差時，延長加熱爐4中的加熱時間。
(c)當存在二階厚度偏差時，調整芯棒式無縫管軋機6。
(d)當存在四階厚度偏差時，替換芯棒61。
(e)當存在三階厚度偏差或六階厚度偏差時，替換減徑機7的軋輥。
(e)按日本專利早期公開申請第61-135409(1986)號公開的方法採取措施以克服厚度偏差。
(g)不採取措施。
在根據上述內容實施本發明時，厚度偏差率按厚度偏差率＝(厚度偏差量/平均厚度)×100定義，並基於壁厚表22測量的數據進行計算，且在圖10中示出了厚度偏差率等於或大於12.5％的無縫管數目的比率。如圖10所示，通過本發明的應用，厚度偏差發生的無縫管的比率，與未採取克服厚度偏差的措施的情況相比，得以降低。此外，與現有技術相比，厚度偏差發生的無縫管的比率得以降低，因此，與現有技術相比，顯然本發明具有降低厚度偏差的發生的優越的能力。因此，通過本發明，在無縫管的製造過程中能夠降低各種類型的厚度偏差的發生並改進無縫管的質量。
注意在本實施方式例示的構造中，壁厚表21和22分別提供於芯棒式無縫管軋機6的出口側及減徑機7的出口側，且壁厚表21和22均與公用的厚度偏差信息獲取設備1相連接，但本發明無需局限於此構造形式，並可實施為提供有兩臺厚度偏差信息獲取設備1且壁厚表21和22分別與各自的厚度偏差信息獲取設備1相連接的構造形式，或僅包括位於減徑機7的出口側的壁厚表22的構造形式。
此外，本實施方式例示的構造中，厚度偏差信息獲取設備1使用一臺計算機進行構造並根據電腦程式100執行有關本發明的處理，但本發明並不局限於此構造形式，並可實施為一種構造形式，其中本發明的厚度偏差信息獲取設備1由專用的硬體進行構造，例如用於儲存來自壁厚表的信息的存儲裝置及對壁厚測量值執行複合傅立葉變換的轉換裝置。
此外，儘管本實施方式例示的構造所使用的方法，在無縫管的製造過程中使用芯棒式無縫管軋機進行軋制並使用減徑機調整尺寸，本發明同樣適用於使用不同於芯棒式無縫管軋機的軋制設備，如自動軋管機及不同於減徑機的減徑軋制機，如定徑機的無縫管的製造方法。
此外，儘管本實施方式例示了一種通過僅對一階厚度偏差沿縱向執行複合傅立葉變換而進行扭轉分析的方法，也可能使用一種方法其中對其他k階厚度偏差沿縱向執行複合傅立葉變換，進行扭轉分析，並採取措施以克服厚度偏差。
工業實用性如以上所詳細描述的，在本發明中，通過對沿軸向的管材橫截面中的多個點的壁厚測量值執行複合傅立葉變換，對厚度偏差的類型進行分類，由複合傅立葉分量的絕對值計算厚度偏差量，由複合傅立葉分量的相位計算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，並且基於厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，調整管材的製造條件，能夠防止厚度偏差。
此外，在本發明中，通過計算每個k階厚度偏差的厚度偏差量，確定調整管材壁厚以防止厚度偏差的調整量，而且管材壁厚可適當地進行調整以防止厚度偏差。
此外，在本發明中，通過計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，確定需調整管材壁厚以防止厚度偏差的位置以及調整量的正負，而且管材壁厚可適當地進行調整。
另外，在本發明中，當二階厚度偏差發生時，根據厚度偏差量和厚度偏差的位置，對芯棒式無縫管軋機的軋制條件進行調整，因此降低了二階厚度偏差的發生並改進了製造的無縫管的質量。
而且，在本發明中，當四階厚度偏差發生時，根據厚度偏差量和厚度偏差的位置，芯棒由另一根依照厚度偏差量具有不同直徑的芯棒所代替，因此降低了四階厚度偏差的發生並改進了製造的無縫管的質量。
此外，在本發明中，當三階厚度偏差和六階厚度偏差發生時，根據厚度偏差的厚度偏差量和位置，對減徑軋制機的軋輥進行替換，因此降低了三階厚度偏差和六階厚度偏差的發生並改進了製造的無縫管的質量。
此外，在本發明中，將獲得的沿軸向的多個橫截面的每個k階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關係作為沿管材縱向的函數，對此函數執行複合傅立葉變換，由厚度偏差的扭轉頻率對厚度偏差進一步分類，且根據分類的厚度偏差，可適當地調整管材壁厚以防止厚度偏差。
而且，在本發明中，將獲得的沿軸向的多個橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量和相位間的關係作為沿管材縱向的函數，對此函數執行複合傅立葉變換，由厚度偏差的扭轉頻率對厚度偏差進一步分類，且根據分類的厚度偏差，可適當地調整管材壁厚以防止厚度偏差。
另外，在本發明中，將獲得的沿軸向的多個橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ的函數r(y)·exp(jθ)作為沿管材縱向的函數，對此函數執行複合傅立葉變換，對一階厚度偏差的扭轉頻率進行分析，且根據按此頻率分類的厚度偏差可適當地調整管材壁厚。
此外，在本發明中，當具有較小扭轉頻率的一階厚度偏差發生時，提高坯料的加熱溫度，然而當具有較大扭轉頻率的一階厚度偏差發生時，對在穿軋機中引起偏心的工具進行替換，因此本發明提供了有利的效果，如降低了各自的一階厚度偏差的發生並改進了製造的無縫管的質量。
權利要求
1.一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造方法，其特徵在於包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的步驟；通過沿圓周方向對多個壁厚測量值執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算步驟；以及基於厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照適合每個k階厚度偏差的方法調整管材壁厚的調整步驟。
2.如權利要求1所述的無縫管制造方法，其特徵在於，在第一計算步驟中，每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及I(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行計算，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及在第二計算步驟中，每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行計算。
3.如權利要求1或2所述的無縫管制造方法，其特徵在於，在第三計算步驟中，每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計算以角度單位，其中第一測量點的位置為0°，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行。
4.如權利要求1至3中之一所述的無縫管制造方法，其特徵在於，使用了包括多個軋制軋輥對的芯棒式無縫管軋機，用於從外側將空心管坯夾在中間以進行管材的軋制，而且，在調整步驟中，對於二階厚度偏差，軋制厚的部分的位置的芯棒式無縫管軋機的軋制軋輥對的軋制軋輥間的距離根據厚度偏差量予以減小，或者軋制薄的部分的位置的軋制軋輥對的軋制軋輥間的距離根據厚度偏差量予以增加。
5.如權利要求1至4中之一所述的無縫管制造方法，其特徵在於，使用了具有用以插入空心管坯的芯棒的芯棒式無縫管軋機，而且，在調整步驟中，對於四階厚度偏差，芯棒式無縫管軋機的芯棒由一根依照厚度偏差量具有適當直徑的芯棒所代替。
6.如權利要求1至5中之一所述的無縫管制造方法，其特徵在於，使用了減徑軋制機用於將管材經過由多個軋制軋輥形成的模具以進行管材的軋制，而且，在調整步驟中，對於三階厚度偏差或六階厚度偏差，基於厚的部分或薄的部分的偏差量和/或位置，減徑軋制機的軋輥由具有適當形狀的軋輥所代替。
7.一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造方法，其特徵在於包括在沿軸向的多個管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的步驟；通過對沿軸向的多個橫截面中的多個壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算每個k階厚度偏差的相位的步驟；通過對一個複變函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的步驟，其中在該複變函數中，絕對值和相位分別為對每個k階厚度偏差計算的厚度偏差和相位的一個複數是沿管材縱向位置的函數；基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的步驟；以及當確定在任何頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，根據適合每個k階厚度偏差及每個頻率範圍的方法，調整管材壁厚的步驟。
8.一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造方法，其特徵在於包括在沿軸向的多個管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的步驟；通過對沿軸向的多個橫截面中的多個壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算步驟；通過對一個複變函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算步驟，其中在該複變函數中，絕對值和相位分別為計算的厚度偏差量和相位的一個複數是沿管材縱向位置的函數；基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定步驟；以及當確定在任何頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，根據適合該頻率範圍的方法，調整管材的製造條件的調整步驟。
9.如權利要求8所述的無縫管制造方法，其特徵在於，在第一計算步驟中，一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)按R(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行計算，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及，在第二計算步驟中，一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行計算，在第三計算步驟中，一階厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行計算，且，在第四計算步驟中，對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
10.如權利要求8或9所述的無縫管制造方法，其特徵在於，使用了加熱爐及穿軋機；在確定步驟中，在基於預定的邊界值的較大頻率範圍和較小頻率範圍內，基於預定的邊界值，確定複合傅立葉分量的值是否更大；以及，在調整步驟中，當確定在較小頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，加熱爐的加熱溫度予以增加，而且，當確定在較大頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，對穿軋機中引起偏心的零件進行替換。
11.一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造設備，其特徵在於包括在沿軸向的管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的裝置；通過沿圓周方向對多個壁厚測量值執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算裝置；以及基於厚的部分或薄的部分的厚度偏差量和/或位置，依照適合每個k階厚度偏差的方法調整製造中的管材壁厚的調整裝置。
12.如權利要求11所述的製造設備，其特徵在於，第一計算裝置對每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)的計算按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及I(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及第二計算裝置對每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行。
13.如權利要求11或12所述的製造設備，其特徵在於，第三計算裝置對每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計算以角度單位，其中第一測量點的位置為0°，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行。
14.一種基於管材的壁厚測量值調整壁厚的無縫管制造設備，其特徵在於包括在沿軸向的多個管材橫截面中的圓周方向上的多個點測量壁厚的裝置；通過對沿軸向的多個橫截面中的多個壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算裝置；通過將計算的厚度偏差量和相位間的關係作為沿管材縱向位置的函數，且對多個函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算裝置；基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定裝置；以及當確定在任何頻率範圍內複合傅立葉分量的值更大時，根據適合該頻率範圍的方法，調整管材的製造條件的調整裝置。
15.如權利要求14所述的製造設備，其特徵在於，第一計算裝置對一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)的計算按R(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，第二計算裝置對一階厚度偏差的厚度偏差量r的計算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行，第三計算裝置對一階厚度偏差的相位θ的計算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行，且第四計算裝置對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
16.一種基於管材的壁厚測量值獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的厚度偏差信息獲取設備，其特徵在於包括通過對沿軸向的管材橫截面中的多個點的壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；以及由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算裝置。
17.如權利要求16所述的厚度偏差信息獲取設備，其特徵在於，第一計算裝置對每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)的計算按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及I(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，以及第二計算裝置對每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)的計算按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行。
18.如權利要求16或17所述的厚度偏差信息獲取設備，其特徵在於，第三計算裝置對每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)的計算以角度單位，其中第一測量點的位置為0°，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行。
19.一種基於管材的壁厚測量值獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的厚度偏差信息獲取設備，其特徵在於包括通過對沿軸向的多個管材橫截面中的多個點的壁厚測量值沿圓周方向執行複合傅立葉變換，計算在一周中周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算裝置；對沿軸向的多個橫截面，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算裝置；通過對一個複變函數執行複合傅立葉變換，計算表示沿管材縱向的每單位長度內厚度偏差的扭轉次數的每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算裝置，其中在該複變函數中，絕對值和相位分別為計算的厚度偏差量和相位的一個複數是沿管材縱向位置的函數；以及基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定裝置。
20.如權利要求19所述的厚度偏差信息獲取設備，其特徵在於，第一計算裝置對一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)的計算按R(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行，其中N為在沿軸向的橫截面中測量壁厚的測量點的數目，而WT(i)為沿圓周方向排列的測量點中的第i個測量點的壁厚測量值，第二計算裝置對一階厚度偏差的厚度偏差量r的計算按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行，第三計算裝置對一階厚度偏差的相位θ的計算按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行，且第四計算裝置對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
21.一種基於管材的壁厚值使計算機獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的電腦程式，其特徵在於包括使計算機通過對一系列的管材的壁厚值執行複合傅立葉變換，計算周期性地變化k次(k為一個自然數)的每個k階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；使計算機由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示每個k階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；以及使計算機由計算出的複合傅立葉分量的相位，計算每個k階厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置的第三計算步驟。
22.如權利要求21所述的電腦程式，其特徵在於，第一計算步驟包括了使計算機對每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)按R(k)=1Ni=1N{WT(i)cos(2Nk(i-1))},]]>及I(k)=1Ni=1N{WT(i)sin(2Nk(i-1))}]]>進行計算的步驟，其中N為壁厚值的數目，而WT(i)為第i個壁厚值，以及第二計算步驟包括了使計算機對每個k階厚度偏差的厚度偏差量G(k)按G(k)=4R(k)2+I(k)2]]>進行計算的步驟。
23.如權利要求21或22所述的電腦程式，其特徵在於，第三計算步驟包括了使計算機對每個k階厚度偏差的厚的部分的位置argW(k)或薄的部分的位置argN(k)，以角度單位，使用每個k階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(k)和虛部I(k)，按argW(k)=1k(tan-1I(k)R(k))180,]]>或argN(k)=1k(tan-1I(k)R(k)+)180]]>進行計算的步驟。
24.一種基於管材的壁厚值使計算機獲取有關發生於管材中的厚度偏差的信息的電腦程式，其特徵在於包括使計算機通過對多個系列的壁厚值中的每個值執行複合傅立葉變換，計算周期性地變化一次的一階壁厚厚度偏差的複合傅立葉分量的第一計算步驟；使計算機對多個系列的壁厚值中的每個值，由計算出的複合傅立葉分量的絕對值，計算顯示一階厚度偏差的厚度偏差程度的厚度偏差量的第二計算步驟；使計算機對多個系列的壁厚值中的每個值，由計算出的複合傅立葉分量，計算一階厚度偏差的相位的第三計算步驟；使計算機在多個系列的壁厚值中，通過對多個系列的壁厚值中的每個值計算的厚度偏差量和相位間的關係執行複合傅立葉變換，計算每個頻率的複合傅立葉分量的第四計算步驟；以及使計算機基於預定的邊界值，確定在多個預定的頻率範圍內複合傅立葉分量的值是否更大的確定步驟。
25.如權利要求24所述的電腦程式，其特徵在於，第一計算步驟包括了使計算機對一階厚度偏差的複合傅立葉分量的實部R(1)和虛部I(1)按R(1)=1Ni=1N{WT(i)cos(2N(i-1))},]]>及I(1)=1Ni=1N{WT(i)sin(2N(i-1))}]]>進行計算的步驟，其中N為包括在一系列的壁厚值中的壁厚值的數目，而WT(i)為包括在一系列的壁厚值中的第i個壁厚值，第二計算步驟包括了使計算機對一階厚度偏差的厚度偏差量r按r=4R(1)2+I(1)2]]>進行計算的步驟，第三計算步驟包括了使計算機對一階厚度偏差的相位θ按θ＝tan-1{I(1)/R(1)}進行計算的步驟，且第四計算步驟包括了使計算機對y的函數，f(y)＝r(y)·exp(j·θ(y))執行複合傅立葉變換的步驟，其中j是一個虛數，y是沿管材縱向的長度，且r和θ為y的函數。
全文摘要
對沿軸向的管材橫截面中的多個點的壁厚測量值執行複合傅立葉變換，對厚度偏差的類型進行分類，由複合傅立葉分量的絕對值計算厚度偏差量，由複合傅立葉分量的相位計算厚度偏差的厚的部分或薄的部分的位置，並且基於厚度偏差的類型、厚度偏差量、和厚的部分或薄的部分的位置，調整管材的製造條件。將獲得的沿軸向的多個橫截面的一階厚度偏差的厚度偏差量r和相位θ間的關係r(y)·exp(jθ)作為沿管材縱向的函數，進行複合傅立葉變換，由厚度偏差的扭轉頻率對厚度偏差進一步分類，且根據分類的厚度偏差採取適當的措施以防止厚度偏差。
文檔編號B21B17/00GK1761541SQ20048000698
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月11日 優先權日2003年3月14日
發明者山根明仁 申請人:住友金屬工業株式會社