способ изготовления трубы и устройство для его осуществления, устройство для получения информации об отклонении толщин и компьютерная программа

Формула изобретения

1. Способ производства бесшовных труб, включающий регулирование толщины стенки трубы на основе измеренных величин толщины стенки трубы, отличающийся тем, что измерение толщины стенки трубы осуществляют в нескольких точках по периферийному направлению в поперечном сечении трубы и в осевом направлении трубы, осуществляют классификацию формы отклонения толщины стенки в поперечном сечении трубы с присвоением ей порядкового номера k из натурального ряда чисел, выполняют первую расчетную рабочую операцию, включающую выполнение комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении для нескольких измеренных величин толщины стенки трубы, вычисление комплексного компонента Фурье для отклонения формы k-того порядка по толщине, осуществляют вторую расчетную рабочую операцию вычисления величины отклонения по толщине для определения степени отклонения при каждом отклонении формы k-того порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье, осуществляют третью расчетную рабочую операцию вычисления положения толстого или тонкого участка при каждом отклонении k-того порядка по толщине с учетом фазы вычисленного комплексного компонента Фурье и осуществляют рабочую операцию регулирования толщины стенки трубы с учетом величины отклонения по толщине и/или положения толстого или тонкого участка в соответствии со способом, пригодным для устранения выявленной формы отклонения толщины стенки трубы в поперечном сечении трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют стан для прокатки трубы на оправке с дорном, который должен вставляться в пустотелую обечайку, а при рабочей операции регулирования толщины стенки трубы в случае отклонения формы четвертого порядка по толщине дорн стана для прокатки на оправке заменяют дорном с диаметром, соответствующим величине отклонения по толщине.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют стан для прокатки труб на оправке с несколькими парами валков для прокатки трубы, использующихся снаружи сверху и снизу пустотелой обечайки, а при рабочей операции регулирования толщины стенки трубы в случае отклонения формы второго порядка по толщине уменьшают соответственно величине отклонения толщины стенки трубы расстояние между валками, которые предназначены для прокатки в паре в стане для прокатки на оправке и которые осуществляют прокатку в районе толстого участка стенки трубы, или увеличивают соответственно величине отклонения толщины стенки трубы расстояние между валками, которые используют для прокатки в паре и которые осуществляют прокатку в районе тонкого участка стенки трубы.

4. Способ п.3, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют стан для прокатки на оправке с дорном, который должен вставляться в пустотелую обечайку, а при рабочей операции регулирования толщины стенки трубы в случае отклонения формы четвертого порядка по толщине дорн стана для прокатки на оправке заменяют дорном с диаметром, соответствующим величине отклонения по толщине.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при осуществлении первой расчетной рабочей операции действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье при каждом отклонении формы k-того порядка по толщине рассчитывают согласно математическим выражениям

где N - количество точек измерений толщины стенки в поперечном сечении в осевом направлении, a WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-той точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении,

а при осуществлении второй расчетной рабочей операции величину G(k) каждого отклонения формы k-того порядка по толщине вычисляют согласно математическому выражению

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что при осуществлении третьей расчетной рабочей операции положение argW(k) толстого участка или положение argN(k) тонкого участка при каждом k-том отклонении формы по толщине вычисляют соответственно при едином угле, при котором угловое положение первого измерения соответствует величине 0°, с использованием действительной части R(k) и мнимой части L(k) комплексного компонента Фурье каждого k-того отклонения формы по толщине, согласно математическому выражению

или

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют стан для прокатки на оправке с дорном, который должен вставляться в пустотелую обечайку, а при осуществлении рабочей операции регулирования толщины стенки трубы в случае отклонения формы четвертого порядка по толщине дорн стана для прокатки на оправке заменяют дорном с диаметром, соответствующим величине отклонения по толщине.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют стан для прокатки труб на оправке с несколькими парами валков для прокатки трубы, использующихся снаружи сверху и снизу пустотелой обечайки, а при рабочей операции регулирования в случае отклонения формы второго порядка по толщине уменьшают соответственно величине отклонения толщины стенки трубы расстояние между валками, которые предназначены для прокатки в паре в стане для прокатки на оправке и которые осуществляют прокатку в районе толстого участка стенки трубы, или увеличивают соответственно величине отклонения толщины стенки трубы расстояние между валками, которые используют для прокатки в паре и которые осуществляют прокатку в районе тонкого участка стенки трубы.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют стан для прокатки на оправке с дорном, который должен вставляться в пустотелую обечайку, а при выполнении рабочей операции регулирования в случае отклонения формы четвертого порядка по толщине дорн стана для прокатки на оправке заменяют дорном с диаметром, соответствующим величине отклонения по толщине.

10. Способ пп.1-4 или 6-9, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют редукционный прокатный стан для прокатки трубы посредством пропускания ее через роликовую волоку, образованную множеством валков для прокатки, а при рабочей операции регулирования в случае отклонения формы третьего порядка по толщине или отклонения формы шестого порядка по толщине валки редукционного прокатного стана заменяют валками с формой, учитывающей величину отклонения и/или положения толстого или тонкого участка.

11. Способ производства бесшовных труб, включающий регулирование толщины стенки трубы на основе измеренных величин толщины стенки трубы, отличающийся тем, что измерение толщины стенки трубы осуществляют в нескольких точках по периферийному направлению в поперечном сечении трубы и в осевом направлении, осуществляют рабочую операцию, включающую классификацию формы отклонения толщины стенки в поперечном сечении трубы с присвоением ей порядкового номера К из натурального ряда чисел, выполнение комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении для нескольких измеренных величин толщины стенки трубы в нескольких поперечных сечениях в осевом направлении, осуществляют рабочую операцию вычисления величины отклонения по толщине трубы с определением степени отклонения толщины при каждом отклонении формы k-того порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для нескольких поперечных сечений в осевом направлении, осуществляют рабочую операцию вычисления фазы каждого отклонения формы k-того порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для нескольких поперечных сечений в осевом направлении, осуществляют рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством выполнения преобразования Фурье с комплексной функцией, которая представляет собой функцию положения в продольном направлении трубы и в которой комплексное число, абсолютная величина и фаза которого являются отклонением по толщине и фазой, рассчитанными соответственно для каждого отклонения формы k-того порядка, осуществляют рабочую операцию для определения того, являются ли величины комплексного компонента Фурье при множестве предопределенных диапазонов частот увеличенными или нет относительно базы для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины, осуществляют рабочую операцию регулирования толщины стенки трубы в соответствии со способом, пригодным для устранения выявленной формы отклонения k-того порядка по толщине и для каждого диапазона частот, при определении величины комплексного компонента Фурье, увеличенной в любых диапазонах частот.

12. Способ производства бесшовных труб, включающий регулирование толщины стенки трубы на основе измеренных величин толщины стенки трубы, отличающийся тем, что толщину стенки трубы измеряют в нескольких точках по периферийному направлению и в нескольких поперечных сечениях трубы в осевом направлении, осуществляют первую рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для отклонения формы первого порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически однократно за один оборот, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с несколькими измеренными величинами толщины стенки в нескольких поперечных сечениях в осевом направлении, осуществляют вторую рабочую операцию вычисления величины отклонения по толщине для определения степени отклонения толщины при форме отклонения первого порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для нескольких поперечных сечений в осевом направлении, осуществляют третью рабочую операцию вычисления фазы для отклонения формы первого порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для нескольких поперечных сечений в осевом направлении, осуществляют четвертую рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством выполнения преобразования Фурье с комплексной функцией, в которой комплексное число, абсолютная величина и фаза являются величиной отклонения по толщине и фазой, и представляет собой функцию положения в продольном направлении трубы, осуществляют рабочую операцию определения того, являются ли величины комплексного компонента Фурье при нескольких предопределенных диапазонах частот увеличенными или нет от базы для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины, осуществляют рабочую операцию регулирования условий изготовления трубы при определении величины комплексного компонента Фурье увеличенной в любых диапазонах частот в соответствии со способом, пригодным для диапазона частот.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что при осуществлении первой расчетной рабочей операции действительную часть R(1) и мнимую часть I(1) комплексного компонента Фурье отклонения формы первого порядка по толщине рассчитывают согласно математическим выражениям

и

где N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-той точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении,

при осуществлении второй расчетной рабочей операции величину r отклонения первого порядка по толщине вычисляют по математическому выражению

при осуществлении третьей расчетной рабочей операции фазу для отклонения формы первого порядка по толщине вычисляют по математическому выражению

=tan^-1{I(1)/R(1)},

а при выполнении четвертной рабочей расчетной операции комплексное преобразование Фурье осуществляют с функцией у, при этом f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где j - мнимое число, у - длина трубы в продольном направлении, а r и - функции от аргумента у.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что для производства бесшовных труб используют прошивной прокатный стан на оправке и нагревательную печь, при выполнении рабочей операции определения того, является ли величина комплексного компонента Фурье увеличенной или нет, основываются на базе предопределенной граничной величины в диапазоне больших частот и в диапазоне малых частот при предопределенной граничной величине, а при рабочей операции регулирования при величине комплексного компонента Фурье увеличенной в диапазоне малых частот, температуру нагрева в нагревательной печи увеличивают при величине комплексного компонента Фурье увеличенной в диапазоне больших частот, и заменяют из прошивного прокатного стана ту деталь, которая вызывает неправильное центрирование.

15. Устройство для производства бесшовных труб, содержащее средство для измерения толщины стенки трубы и средство для регулировании толщины стенки, отличающееся тем, что средство для измерения толщины стенки выполнено с возможностью измерения в нескольких точках в периферийном направлении в поперечном сечении трубы в ее осевом направлении, при этом устройство снабжено первым рассчитывающим средством для вычисления комплексного компонента Фурье для каждого отклонения формы k-того порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически k раз, где k является натуральным числом, за один оборот, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с несколькими измеренными величинами толщины стенки, вторым рассчитывающим средством для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения при каждом отклонении формы k-того порядка по толщине относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье, третьим рассчитывающим средством для вычисления положения толстого или тонкого участка трубы при каждом отклонении формы k-того порядка по отношению к фазе вычисленного комплексного компонента Фурье, а средство для регулировании толщины стенки трубы выполнено с возможностью регулирования, основанного на величине отклонения по толщине и/или на положении толстого или тонкого участка в соответствии со способом, пригодным для устранения каждого отклонения формы k-того порядка по толщине.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что первое рассчитывающее средство предназначено для вычисления действительной части R(k) и мнимой части I(k) комплексного компонента Фурье при каждом отклонении формы k-того порядка по толщине согласно математическим выражениям

и

где N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-той точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении,

второе рассчитывающее средство предназначено для вычисления величины G(k) каждого отклонения формы k-того порядка по толщине по математическому выражению

17. Устройство по п.15 или 16, отличающееся тем, что третье рассчитывающее средство предназначено для вычисления положения argW(k) толстого участка или положения argN(k) тонкого участка при каждом k-том отклонении формы по толщине соответственно при едином угле, при котором угловое положение первого измерения соответствует величине 0°, используя действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье каждого k-того отклонения по толщине соответственно по математическому выражению

или

18. Устройство для производства бесшовных труб, содержащее средство для измерения толщины стенки трубы и средство для регулировании толщины стенки, отличающееся тем, что средство для измерения толщины стенки выполнено с возможностью измерения толщины в нескольких точках по периферийному направлению и в нескольких поперечных сечениях трубы в осевом направлении, при этом устройство снабжено первым средством для вычисления комплексного компонента Фурье для отклонения формы первого порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически однократно за один оборот, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с несколькими измеренными величинами толщины стенки в нескольких поперечных сечениях в осевом направлении, вторым средством для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения формы первого порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении, третьим средством для вычисления фазы отклонения формы первого порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для нескольких поперечных сечений в осевом направлении, четвертым средством для вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством учета взаимозависимости между величиной отклонения по толщине и фазой, таким образом рассчитанной как функция положения в продольном направлении трубы, и посредством выполнения комплексного преобразования Фурье при учете множества функций, средством для определения того, являются ли величины комплексного компонента Фурье при множестве предопределенных диапазонов частот увеличенными или нет по отношению к базе для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что первое рассчитывающее средство предназначено для вычисления действительной части R(1) и мнимой части I(1) комплексного компонента Фурье при отклонении формы первого порядка по толщине согласно математическому выражению:

и

где N - количество точек измерений, в которых измеряется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-той точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении,

второе рассчитывающее средство для вычисления величины r отклонения первого порядка по толщине согласно математическому выражению

третье рассчитывающее средство для вычисления фазы отклонения формы первого порядка по толщине по математическому выражению =tan^-1{I(1)/R(1)},

четвертое средство для выполнения комплексного преобразования Фурье с функцией у, при этом f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j - мнимое число, у - длина трубы в продольном направлении, а r и являются функциями от аргумента у.

20. Устройство для получения информации об отклонении по толщине, содержащее средство для измерения толщины стенки трубы, отличающееся тем, что средство для измерения толщины стенки выполнено с возможностью измерения толщины в нескольких точках по периферийному направлению и в нескольких поперечных сечениях трубы в осевом направлении, при этом устройство снабжено первым средством для вычисления комплексного компонента Фурье для каждого отклонения формы k-того порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически к раз за один оборот, где k является натуральным числом, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с несколькими измеренными величинами толщины стенки в нескольких точках в поперечном сечении трубы в осевом направлении, вторым средством для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения толщины при каждом отклонении формы k-того порядка, относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье, третьим средством для вычисления положения толстого или тонкого участка при каждом отклонении формы k-того порядка по толщине по фазе вычисленного комплексного компонента Фурье.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что первое рассчитывающее средство предназначено для вычисления действительной части R(k) и мнимой част I(k) комплексного компонента Фурье при каждом отклонении формы k-того порядка по толщине согласно математическим выражениям

и

где N - количество точек измерений, в которых измеряется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-той точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении,

а второе средство предназначено для вычисления величины G(k) каждого отклонения формы k-того порядка по толщине по математическому выражению

22. Устройство по п.20 или 21, отличающееся тем, что третье рассчитывающее средство предназначено для вычисления положения argW(k) толстого участка или положения argN(k) тонкого участка при каждом k-том отклонении формы по толщине при едином угле, при котором положение первого измерения соответствует величине 0°, используя действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье каждого k-того отклонения по толщине по математическому выражению

или

23. Устройство для получения информации об отклонении по толщине, содержащее средство для измерения толщины стенки трубы, отличающееся тем, что средство для измерения толщины стенки выполнено с возможностью измерения толщины в нескольких точках по периферийному направлению и в нескольких поперечных сечениях трубы в осевом направлении, при этом устройство снабжено первым средством для вычисления комплексного компонента Фурье, который изменяется периодически однократно за один оборот, при отклонении формы первого порядка по толщине стенки трубы, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки во множестве поперечных сечений в осевом направлении, вторым средством для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения формы первого порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении, третьим средством для вычисления фазы отклонения формы первого порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для нескольких поперечных сечений в осевом направлении, четвертым средством для вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье с комплексной функцией, при котором комплексное число, у которого абсолютная величина и фаза являются величиной отклонения по толщине и фазой, таким образом соответственно рассчитанными, является функцией положения в продольном направлении трубы и средством для определения того, являются ли величины комплексного компонента Фурье при множестве предопределенных диапазонов частот увеличенными или нет от базы для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины.

24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что первое рассчитывающее средство предназначено для вычисления действительной части R(1) и мнимой части I(1) комплексного компонента Фурье при отклонении формы первого порядка по толщине согласно математическим выражениям

и

где N - количество точек измерений, в которых измеряется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-той точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении,

второе рассчитывающее средство предназначено для вычисления величины r при отклонении формы первого порядка по толщине согласно математическому выражению

третье рассчитывающее средство предназначено для вычисления фазы при отклонении формы первого порядка по толщине согласно математическому выражению

=tan^-1{I(1)/R(1)},

четвертое рассчитывающее средство предназначено для комплексного преобразования Фурье с функцией у, при этом f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j - мнимое число, величина у - длина трубы в продольном направлении, r и являются функциями от аргумента у.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу изготовления/установке для изготовления бесшовной трубы при предотвращении отклонений ее по толщине, к устройству для получения информации о наличии отклонений трубы по толщине и к компьютерной программе для работы компьютера в качестве устройства для получения информации о наличии отклонения трубы по ее толщине.

Предшествующий уровень техники

Способ, при котором используется стан для прокатки бесшовных труб на оправке, является типичным примером реализации метода производства бесшовных труб. При этом способе первоначально заготовка, нагретая до требуемой температуры в нагревательной печи, прошивается и подвергается прокатке с помощью прошивного стана для получения пустотелой обечайки, далее пустотелая обечайка растягивается по длине и подвергается прокатке с помощью стана для прокатки бесшовных труб, а затем осуществляется операция калибровочной прокатки с целью регулирования величины наружного диаметра и достижения требуемой толщины посредством использования редукционного и калибровочного прокатных станов.

Как показано на фиг.1, могут существовать различные типы отклонений трубы по толщине при реализации вышеуказанного процесса изготовления бесшовной трубы. На фиг.1 показано поперечное сечение бесшовной трубы с различными типами ее отклонений по толщине. На фиг.1А показаны поперечные сечения, взятые на различных участках по длине бесшовной трубы, а на фиг.1В изображен разрез, взятый вдоль центральной оси бесшовной трубы.

Перечисляются различные факторы, считающиеся причинами возникновения отклонений трубы по ее толщине. Среди них указан такой фактор, как тот, который связан с использованием производственного технологического оборудования, например наличие несопряженного положения между центральной осью оправки для осуществления прошивания и центральной осью заготовки, либо такой фактор, как наличие неравномерной температуры нагревания заготовки в связи с недостаточным прогреванием нагревательной печи. Отклонение первого порядка по толщине связано с этим фактором. С другой стороны, отклонения второго и четвертого порядка по толщине вызываются несогласованностью положения прокатного валка по отношению к его предопределенному положению в стане для прокатки бесшовных труб и отклонением от надлежащей величины радиуса дорна, используемого в стане для прокатки бесшовных труб. Более того, отклонения третьего и шестого порядков трубы по толщине вызываются неисправностями приспособлений редукционного или калибровочного прокатных станов. Далее, как показано на фиг.1В, имеется отклонение по толщине, изменяющееся в продольном направлении. Возможная причина этого отклонения по толщине трубы заключается в прокатке с наклоном, и это отклонение, например, является таким же, как вышеупомянутое отклонение первого порядка по толщине трубы, вызываемое прошивочным прокатным станом.

Для того чтобы предотвращать появление таких отклонений, необходимо измерять толщину стенки изготавливаемой бесшовной трубы, знать состояние отклонения по толщине, когда оно обнаружено, определять конкретную причину наличия отклонения по толщине и регулировать состояние производственного оборудования и условия, при которых осуществляется производство, для устранения конкретной причины.

В выложенной Заявке №59-7407 (1984) на патент Японии раскрывается технический прием выявления причины отклонения первого порядка по толщине трубы, которое возникает на наклоненном прокатном стане, таком как прошивочный прокатный стан, посредством отметки степени перекашивания тонкого участка в поперечном сечении бесшовной трубы в продольном направлении. С другой стороны, в выложенной Заявке №61-135409 (1986) на патент Японии раскрывается технический прием определения причины отклонения по толщине посредством спирального измерения толщины стенки бесшовной трубы и анализирования отклонения первого порядка по толщине в случае цикла с углом, равным 120 градусам, и отклонения второго порядка по толщине в случае цикла с углом, равным 180 градусам, посредством использования анализа измерений по методу Фурье. Далее в выложенной Заявке №8-271241 (1996) на патент Японии раскрывался технический прием, при котором два луча рентгеновского излучения пропускались через бесшовную трубу, и отклонение первого порядка по толщине трубы определялось на основе разницы в степенях ослабления двух лучей рентгеновского излучения.

В ранее здесь охарактеризованном существующем уровне техники в случае реализации технического приема, раскрытого в выложенной Заявке №59-7407 (1984) на патент Японии, возникает проблема, заключающаяся в том, что когда существуют различные типы отклонений трубы по толщине, имеется затруднение в определении формы перекашивания отклонения первого порядка по толщине. С другой стороны, поскольку технический прием, раскрытый в выложенной Заявке №61-135409 (1986) на патент Японии, не описывает технический прием определения местоположения отклонения по толщине в периферийном направлении, при реализации этого технического приема существует проблема, которая заключается в невозможности определения местоположения регулирования, где условия производства должны регулироваться для предотвращения отклонения по толщине, а также невозможно определить объем работы по регулированию. Далее при этом не раскрываются конкретные мероприятия для предотвращения отклонения четвертного порядка при угловом цикле, составляющем 90 градусов, для предотвращения отклонения шестого порядка при угловом цикле, составляющем 60 градусов и др. В дополнение к этому технический прием, раскрытый в выложенной Заявке №8-271241 (1996) на патент Японии, создавал проблему, заключающуюся в том, что отсутствовала возможность отделения отклонения с четным номером порядка по толщине от отклонения с нечетным номером порядка по толщине.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение было создано с целью решения вышеперечисленных проблем, и задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления/устройства для изготовления бесшовной трубы, которые способны предотвращать появление отклонения трубы по толщине посредством классифицирования типа отклонения трубы по толщине путем применения комплексного преобразования Фурье с использованием величин толщины стенки, измеренных во множестве точек в поперечном сечении и вдоль аксиального направления по длине трубы, посредством расчета положения отклонения по толщине трубы от фазы комплексного компонента Фурье, посредством регулирования условий изготовления или состояния производственного оборудования для изготовления трубы, посредством создания устройства для получения информации об отклонении трубы по толщине для выявления такой информации об этом отклонении по толщине, а также посредством составления компьютерной программы для использования компьютера в качестве устройства для получения информации о наличии отклонения трубы по толщине.

Более конкретно задача настоящего изобретения заключается в создании способа изготовления/устройства для изготовления бесшовной трубы, которые способны предотвращать появление отклонения трубы по толщине посредством регулирования производственных условий изготовления или регулирования производственного оборудования для изготовления трубы в соответствии с типом отклонения трубы по толщине, начиная от отклонения первого порядка по толщине трубы до отклонения шестого порядка, и в создании устройства для получения информации об отклонении трубы по толщине для выявления такой информации, а также в составлении компьютерной программы для воплощения устройства для получения информации об отклонении трубы по толщине с помощью компьютера.

Кроме того, другая задача настоящего изобретения заключается в создании способа изготовления/устройства для изготовления бесшовной трубы, которые способны предотвращать появление отклонения трубы по толщине посредством определения формы перекоса отклонения трубы по толщине в ее продольном направлении посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в продольном направлении в отношении количественной величины отклонения по толщине и фазы, получаемых для поперечного сечения трубы в аксиальном направлении, посредством регулирования производственных условий изготовления или регулирования производственного оборудования для изготовления трубы в соответствии с формой перекоса, и в создании устройства для получения информации об отклонении трубы по толщине для выявления такой информации, а также в составлении компьютерной программы для воплощения устройства для получения информации об отклонении трубы по толщине с помощью компьютера.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с первым изобретением, осуществляемым согласно первоначальному пункту 1 формулы изобретения, является тем методом, при котором регулирование толщины стенки осуществляют на основе измеренных величины толщины стенки трубы, и он характеризуется тем, что содержит: рабочую операцию измерения толщины стенки во множестве точек по периферийному направлению в поперечном сечении трубы и в осевом направлении; первую расчетную рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для отклонения k-го порядка по толщине трубы, который изменяется периодически k раз (k является натуральным числом) за один оборот посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки; вторую расчетную рабочую операцию вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения при каждом отклонении k-го порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье; третью расчетную рабочую операцию вычисления положения толстого или тонкого участка при каждом отклонении k-го порядка по толщине с учетом фазы вычисленного комплексного компонента Фурье и регулировочную рабочую операцию регулирования толщины стенки трубы, основанную на величине отклонения по толщине и/или на положении толстого участка или тонкого участка в соответствии со способом, пригодным для каждого отклонения k-го порядка по толщине.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии со вторым изобретением и согласно первоначальному пункту 2 формулы изобретения, характеризуется тем, что при первой расчетной рабочей операции действительная часть R(k) и мнимая часть I(k) комплексного компонента Фурье при каждом отклонении k-го порядка по толщине рассчитываются согласно формулам:

где величина N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, а значение WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-й точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении, при этом при второй расчетной рабочей операции величина G(k) каждого отклонения k-го порядка по толщине вычисляется по формуле:

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с третьим изобретением и согласно первоначальному пункту 3 формулы изобретения, характеризуется тем, что при третьей расчетной рабочей операции положение ("фаза") argW(k) толстого участка или положение ("фаза") argN(k) тонкого участка при каждом k-м отклонении по толщине вычисляется соответственно при едином угле, при котором угловое положение первого измерения соответствует величине 0°, используя действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье каждого k-го отклонения по толщине по формуле:

или

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с четвертым изобретением и согласно первоначальному пункту 4 формулы изобретения, характеризуется тем, что используют стан для прокатки труб на оправке, содержащий множество пар валков для прокатки трубы, использующихся снаружи сверху и снизу пустотелой обечайки, а при рабочей операции регулирования в случае наличия отклонения второго порядка по толщине, уменьшают соответственно величине отклонения толщины стенки расстояние между валками, которые предназначены для прокатки в их паре в стане для прокатки на оправке и которые осуществляют прокатку в районе толстого участка стенки трубы, или увеличивают соответственно величине отклонения толщины стенки расстояние между валками, которые используют для прокатки в их паре и которые осуществляют прокатку в районе тонкого участка стенки трубы.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с пятым изобретением и согласно первоначальному пункту 5 формулы изобретения, характеризуется тем, что используют стан для прокатки на оправке с дорном, который должен вставляться в пустотелую обечайку, и при рабочей операции регулирования в случае наличия отклонения четвертого порядка по толщине дорн стана для прокатки на оправке заменяют тем дорном, который имеет надлежащий диаметр соответственно величине отклонения по толщине.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с шестым изобретением и согласно первоначальному пункту 6 формулы изобретения, характеризуется тем, что используют редукционный прокатный стан для прокатки трубы посредством пропускания ее через роликовую волоку, образованную множеством валков для прокатки, и при рабочей операции регулирования в случае наличия отклонения третьего порядка по толщине или отклонения шестого порядка по толщине валки редукционного прокатного стана заменяются теми валками, которые имеют надлежащую форму, основанную на учете величины отклонения и/или положения толстого участка или тонкого участка.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с седьмым изобретением, осуществляемым согласно первоначальному пункту 7 формулы изобретения, является тем методом их производства, при котором регулирование толщины стенки осуществляют на основе измеренных величин толщины стенки трубы, и он характеризуется тем, что содержит: рабочую операцию измерения толщины стенки во множестве точек по периферийному направлению и во множестве поперечных сечений трубы в осевом направлении; рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для каждого отклонения k-го порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически k раз (k является натуральным числом) за один оборот, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки во множестве поперечных сечений в осевом направлении; рабочую операцию вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения толщины при каждом отклонении k-го порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; рабочую операцию вычисления фазы каждого отклонения k-го порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество раз отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством выполнения преобразования Фурье с комплексной функцией, в которой комплексное число, абсолютная величина и фаза которого являются отклонением по толщине и фазой, рассчитанными соответственно для каждого отклонения k-го порядка, представляет собой функцию положения в продольном направлении трубы; рабочую операцию определения того, являются ли величины комплексного компонента Фурье при множестве предопределенных диапазонов частот увеличенными или уменьшенными от базы для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины, а также рабочую операцию регулирования толщины стенки трубы согласно способу, удобному для каждого отклонения k-го порядка по толщине и для каждого диапазона изменения частот, когда уже определено, что величина комплексного компонента Фурье является увеличенной в любых диапазонах изменения частот.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с восьмым изобретением, осуществляемым согласно первоначальному пункту 8 формулы изобретения, является тем методом их производства, при котором регулирование толщины стенки осуществляют на основе измеренных величин толщины стенки трубы, и он характеризуется тем, что содержит: рабочую операцию измерения толщины стенки во множестве точек по периферийному направлению и во множестве поперечных сечений трубы в осевом направлении; первую рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для отклонения первого порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически однократно во время одного оборота, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки во множестве поперечных сечений в осевом направлении; вторую рабочую операцию вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения толщины первого порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; третью рабочую операцию вычисления фазы первого порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; четвертую рабочую операцию вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством выполнения преобразования Фурье с комплексной функцией, в которой комплексное число, абсолютная величина и фаза которого являются величиной отклонения по толщине и фазой, таким образом, рассчитанными соответственно, представляет собой функцию положения в продольном направлении трубы; рабочую операцию определения того, являются ли величины комплексного компонента Фурье при множестве предопределенных диапазонов частот увеличенными или уменьшенными от базы для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины, а также рабочую операцию регулирования условий изготовления трубы, когда уже определено, что величина комплексного компонента Фурье является увеличенной в любых диапазонах изменения частот в соответствии со способом, пригодным для диапазона изменения частот.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с девятым изобретением и согласно первоначальному пункту 9 формулы изобретения, характеризуется тем, что при первой расчетной рабочей операции действительная часть R(1) и мнимая часть I(1) комплексного компонента Фурье отклонения первого порядка по толщине рассчитываются согласно формулам:

где величина N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, а значение WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-й точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении, при этом при второй расчетной рабочей операции величина r отклонения первого порядка по толщине вычисляется по формуле:

при третьей расчетной рабочей операции фаза отклонения первого порядка по толщине вычисляется по формуле:

=tan^-1{I(1)/R(1)}, а при четвертой рабочей расчетной операции комплексное преобразование Фурье осуществляется с функцией y, при этом

f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j мнимое число, величина y является длиной трубы в продольном направлении, а величины r и являются функциями от аргумента y.

Способ производства бесшовных труб, воплощаемый в соответствии с десятым изобретением и согласно первоначальному пункту 10 формулы изобретения, характеризуется тем, что при его реализации используются нагревательная печь и стан для прокатки на оправке, при этом при выполнении рабочей операции определения того, является ли величина комплексного компонента Фурье увеличенной или нет, основываются на базе предопределенной граничной величины в диапазоне больших частот и в диапазоне малых частот при предопределенной граничной величине, а при рабочей операции регулирования, когда уже определено, что величина комплексного компонента Фурье больше в диапазоне малых частот, температура нагрева в нагревательной печи увеличивается, а когда уже определено, что величина комплексного компонента Фурье больше в диапазоне больших частот, заменяется из прошивного прокатного стана та деталь, которая вызывает неправильное центрирование.

Устройство для изготовления, реализуемое в соответствии с одиннадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 11 формулы изобретения, является установкой для производства бесшовных труб, которая при регулировании толщины стенки, основанном на измеренных величинах толщины стенки трубы, характеризуется тем, что содержит: средство для измерения толщины стенки во множестве точек в периферийном направлении в поперечном сечении трубы в продольном направлении; первое рассчитывающее средство для вычисления комплексного компонента Фурье для каждого отклонения k-го порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически k раз (k является натуральным числом) за один оборот, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки; второе рассчитывающее средство для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения при каждом отклонении k-го порядка по толщине относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье; третье рассчитывающее средство для вычисления положения толстого или тонкого участка при каждом отклонении k-го порядка по отношению к фазе вычисленного комплексного компонента Фурье; и регулировочное средство для регулирования толщины стенки трубы, подлежащей изготовлению, основанного на величине отклонения по толщине и/или на положении толстого или тонкого участка в соответствии со способом, пригодным для каждого отклонения k-го порядка по толщине.

Устройство для изготовления в соответствии с двенадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 12 формулы изобретения характеризуется тем, что первое рассчитывающее средство вычисляет действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье при каждом отклонении k-го порядка по толщине согласно формулам:

где величина N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, а значение WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-й точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении, при этом второе рассчитывающее средство вычисляет величину G(k) каждого отклонения k-го порядка по толщине по формуле:

Устройство для изготовления, реализуемое в соответствии с тринадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 13 формулы изобретения, характеризуется тем, что третье рассчитывающее средство вычисляет положение ("фазу") argW(k) толстого участка или положение ("фазу") argN(k) тонкого участка при каждом k-м отклонении по толщине соответственно при едином угле, при котором угловое положение первого измерения соответствует величине 0°, используя действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье каждого k-го отклонения по толщине соответственно вычисляемых по формуле:

или

Устройство для изготовления, реализуемое в соответствии с четырнадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 14 формулы изобретения, является установкой для производства бесшовных труб при регулировании толщины стенки, основанном на измеренных величинах толщины стенки трубы, которая характеризуется тем, что содержит: средство для измерения толщины стенки во множестве точек по периферийному направлению и во множестве поперечных сечений трубы в осевом направлении; первое рассчитывающее средство для вычисления комплексного компонента Фурье для отклонения первого порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически однократно во время одного оборота, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки во множестве поперечных сечений в осевом направлении; второе рассчитывающее средство для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения первого порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; третье рассчитывающее средство для вычисления фазы отклонения первого порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; четвертое рассчитывающее средство для вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством учета взаимозависимости между величиной отклонения по толщине и фазой, таким образом рассчитанной как функция положения в продольном направлении трубы, и посредством выполнения комплексного преобразования Фурье при учете множества функций; средство для определения того, являются ли величины комплексного компонента Фурье при множестве предопределенных диапазонов частот увеличенными или уменьшенными от базы для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины, а также регулировочное средство для регулирования условий изготовления трубы, когда уже определено, что величина комплексного компонента Фурье является увеличенной в любых диапазонах изменения частот в соответствии со способом, пригодным для диапазона изменения частот.

Устройство для изготовления, реализуемое в соответствии с пятнадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 15 формулы изобретения, характеризуется тем, что первое рассчитывающее средство вычисляет действительная часть R(1) и мнимая часть I(1) комплексного компонента Фурье отклонении первого порядка по толщине рассчитываются согласно формулам:

где величина N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, а значение WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-й точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении, при этом второе рассчитывающее средство вычисляет величину r отклонения первого порядка по толщине по формуле:

третье рассчитывающее средство вычисляет фазу отклонения первого порядка по толщине по формуле:

=tan^-1{I(1)/R(1)},

а четвертое рассчитывающее средство выполняет комплексное преобразование Фурье с функцией y, при этом f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j - мнимое число, величина y - длина трубы в продольном направлении, а величины r и являются функциями от аргумента y.

Устройство для получения информации об отклонении по толщине, реализуемое в соответствии с шестнадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 16 формулы изобретения, является установкой для получения информации об отклонении по толщине, которое происходит в трубе, основанной на измеренных величинах толщины стенки трубы, характеризуется тем, что содержит: первое рассчитывающее средство для вычисления комплексного компонента Фурье для каждого отклонения k-го порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически k раз (k является натуральным числом) за один оборот, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки во множестве поперечных сечений в осевом направлении; второе рассчитывающее средство для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения толщины при каждом отклонении k-го порядка, относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье, и третье рассчитывающее средство для вычисления положения толстого участка или тонкого участка при каждом отклонении k-го порядка по толщине по фазе вычисленного комплексного компонента Фурье.

Устройство для получения информации об отклонении по толщине, реализуемое в соответствии с семнадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 17 формулы изобретения, характеризуется тем, что первое рассчитывающее средство вычисляет действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье при каждом отклонении k-го порядка по толщине согласно формулам:

где величина N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, а значение WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-й точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении, при этом второе рассчитывающее средство вычисляет величину G(k) каждого отклонения k-го порядка по толщине по формуле:

Устройство для получения информации об отклонении по толщине, реализуемое в соответствии с восемнадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 18 формулы изобретения, характеризуется тем, что третье рассчитывающее средство вычисляет положение ("фазу") argW(k) толстого участка или положение ("фазу") argN(k) тонкого участка при каждом k-м отклонении по толщине соответственно при едином угле, при котором угловое положение первого измерения соответствует величине 0°, используя действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье каждого k-го отклонения по толщине соответственно вычисляемых по формуле:

или

Устройство для получения информации об отклонении по толщине, реализуемое в соответствии с девятнадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 19 формулы изобретения, является установкой для получения информации об отклонении по толщине, которое происходит в трубе, основанной на измеренных величинах толщины стенки трубы, характеризуется тем, что содержит: первое рассчитывающее средство для вычисления комплексного компонента Фурье для отклонения первого порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически однократно во время одного оборота, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в периферийном направлении с множеством измеренных величин толщины стенки во множестве поперечных сечений в осевом направлении; второе рассчитывающее средство для вычисления величины отклонения по толщине, указывающей степень отклонения первого порядка по толщине трубы относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; третье рассчитывающее средство для вычисления фазы отклонения первого порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для множества поперечных сечений в осевом направлении; четвертое рассчитывающее средство для вычисления комплексного компонента Фурье для каждой частоты, представляющей собой количество отклонений по толщине, которое приводит к перекосу на единице длины в продольном направлении трубы, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье с комплексной функцией, при котором комплексное число, у которого абсолютная величина и фаза являются величиной отклонения по толщине и фазой, таким образом соответственно рассчитанными, является функцией положения в продольном направлении трубы, а также средство для определения на основе предопределенной граничной величины, являются ли большими или малыми величины комплексного компонента Фурье во множестве предопределенных диапазонов изменения частот.

Устройство для получения информации об отклонении по толщине, реализуемое в соответствии с двадцатым изобретением и согласно первоначальному пункту 20 формулы изобретения, характеризуется тем, что первое рассчитывающее средство вычисляет действительную часть R(1) и мнимую часть I(1) комплексного компонента Фурье отклонении первого порядка по толщине согласно формулам:

где величина N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, а значение WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-й точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении, при этом второе рассчитывающее средство вычисляет величину r отклонения первого порядка по толщине по формуле:

третье рассчитывающее средство вычисляет фазу отклонения первого порядка по толщине по формуле:

=tan^-2{I(1)/R(1)},

а четвертое рассчитывающее средство выполняет комплексное преобразование Фурье с функцией y, при этом f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j - мнимое число, величина y - длина трубы в продольном направлении, а величины r и являются функциями от аргумента y.

Компьютерная программа, реализуемая в соответствии с двадцать первым изобретением и согласно первоначальному пункту 21 формулы изобретения, предназначается для того, чтобы заставить компьютер выявлять информацию об отклонении по толщине, которое происходит в трубе, основанную на величинах толщины стенки трубы, и характеризуется тем, что содержит: первую расчетную рабочую операцию, заставляющую компьютер вычислять комплексный компонент Фурье для каждого отклонения k-го порядка по толщине трубы, который изменяется периодически k раз (k является натуральным числом) посредством выполнения комплексного преобразования Фурье с рядом величин толщины стенки; вторую расчетную рабочую операцию, заставляющую компьютер вычислять величину отклонения по толщине, указывающую на степень отклонения при каждом отклонении k-го порядка по толщине относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье; третью расчетную рабочую операцию, заставляющую компьютер вычислять положение толстого участка или положение тонкого участка при каждом отклонении k-го порядка по толщине по отношению к фазе вычисленного комплексного компонента Фурье.

Компьютерная программа, реализуемая в соответствии с двадцать вторым изобретением и согласно первоначальному пункту 22 формулы изобретения, характеризуется тем, что первая расчетная рабочая операция включает в себя действие, заставляющее компьютер вычислять действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье при каждом отклонении k-го порядка по толщине согласно формулам:

где величина N - количество точек измерений, в которых определяется толщина стенки в поперечном сечении в осевом направлении, а значение WT(i) - измеренная величина толщины стенки в i-й точке среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении, и вторую расчетную рабочую операцию, включающую в себя действие, заставляющее компьютер вычислять величину G(k) каждого отклонения k-го порядка по толщине по формуле:

Компьютерная программа, реализуемая в соответствии с двадцать третьим изобретением и согласно первоначальному пункту 23 формулы изобретения, характеризуется тем, что третья расчетная рабочая операция включает в себя действие, заставляющее компьютер вычислять положение ("фазу") argW(k) толстого участка или положение ("фазу") argN(k) тонкого участка при каждом отклонении k-го порядка по толщине соответственно при едином угле, используя действительную часть R(k) и мнимую часть I(k) комплексного компонента Фурье для каждого отклонения k-го порядка по формуле:

или

Компьютерная программа, реализуемая в соответствии с двадцать четвертым изобретением и согласно первоначальному пункту 24 формулы изобретения, предназначается для того, чтобы заставить компьютер выявлять информацию об отклонении по толщине, которое происходит в трубе, основанную на величинах толщины стенки трубы, и характеризуется тем, что содержит: первую расчетную рабочую операцию, заставляющую компьютер вычислять комплексный компонент Фурье для отклонения первого порядка по толщине стенки трубы, который изменяется периодически однократно посредством выполнения комплексного преобразования Фурье для каждого из множества серий величин толщины стенки; вторую рабочую операцию, заставляющую компьютер вычислять величину отклонения по толщине, указывающую на степень отклонения первого порядка по толщине относительно абсолютной величины вычисленного комплексного компонента Фурье для каждого из множества серий величин толщины стенки; третью рабочую операцию, заставляющую компьютер вычислять фазу отклонения первого порядка по толщине по отношению к вычисленному комплексному компоненту Фурье для каждого из множества серий величин толщины стенки; четвертую рабочую расчетную операцию, заставляющую компьютер вычислять комплексный компонент Фурье для каждой частоты посредством выполнения комплексного преобразования Фурье при зависимости между величиной отклонения по толщине и фазой, вычисленными для каждой из множества серий величин толщины стенки относительно множества серий величин толщины стенки; и рабочую операцию, заставляющую компьютер определять, являются ли величины комплексного компонента Фурье при множестве предопределенных диапазонов частот увеличенными или нет от базы для этого сравнения в виде предопределенной граничной величины.

Компьютерная программа, реализуемая в соответствии с двадцать пятым изобретением и согласно первоначальному пункту 25 формулы изобретения, характеризуется тем, что первая расчетная рабочая операция включает в себя действие, заставляющее компьютер вычислять действительную часть R(1) и мнимую часть I(1) комплексного компонента Фурье при отклонении первого порядка по толщине согласно формулам:

где величина N - количество величин толщины стенки, включенных в серии величин толщины стенки, а значение WT(i) это i-я величина толщины стенки, включенная в серию величин толщины стенки, вторая расчетная рабочая операция включает действие, заставляющее компьютер вычислять величину r отклонения первого порядка по толщине по формуле:

третья расчетная рабочая операция включает действие, заставляющее компьютер вычислять фазу отклонения первого порядка по толщине по формуле:

=tan^-1{I(1)/R(1)},

а четвертая рабочая расчетная операция включает в себя действие, заставляющее компьютер выполнять комплексное преобразование Фурье с функцией y, при этом f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j - мнимое число, величина y - длина трубы в продольном направлении, а величины r и являются функциями от аргумента y.

При реализации первого, одиннадцатого, шестнадцатого и двадцать первого изобретений комплексное преобразование Фурье выполняется с измеренными величинами толщины стенки при множестве точек в поперечном сечении бесшовной трубы в продольном направлении, классифицируется тип отклонения по толщине, величина отклонения по толщине вычисляется из абсолютной величины комплексного компонента Фурье, положение толстого участка или тонкого участка с отклонением по толщине вычисляется из фазы комплексного компонента Фурье, условия изготовления трубы регулируются на основе типа отклонения по толщине, величины этого отклонения и положения толстого или тонкого участка. Поскольку абсолютная величина комплексного компонента Фурье дает амплитуду каждого отклонения k-го порядка по толщине стенки, которая периодически меняется k раз за один оборот, получается величина каждого отклонения k-го порядка по толщине. Далее, поскольку фаза, заданная соотношением между действительной частью и мнимой частью комплексного компонента Фурье, указывает на степень отклонения кривой, вычерчиваемой от исходной точки измерения, представляющей собой начало отсчета, посредством вычерчивания угла в периферийном направлении трубы на оси абсцисс и вычерчивания изменения отклонения k-го порядка по толщине по оси ординат, по отношению к кривой косинусоиды, представляющей только действительную часть, с помощью фазы получаются положение толстого участка, где кривая имеет максимальную величину, и положение тонкого участка, где кривая имеет минимальную величину. Соответственно устанавливаются тип отклонения по толщине, величина отклонения по толщине и положение толстого участка или тонкого участка, и предпринимается соответствующее действие для предотвращения отклонения по толщине.

При реализации второго, двенадцатого, семнадцатого и двадцать второго изобретений, когда величина отклонения по толщине при каждом таком отклонении k-го порядка определяется как величина, получаемая посредством вычитания минимальной толщины стенки из максимальной толщины стенки, тогда величина отклонения по толщине равна величине , которая в два раза больше, чем величина амплитуды волны синусоиды, равной , вычерчиваемой при каждом отклонении k-го порядка, и, поскольку величина каждого отклонения k-го порядка по толщине является вычисленной, определяется величина регулирования толщины стенки трубы для предотвращения отклонения по толщине.

При реализации третьего, тринадцатого, восемнадцатого и двадцать третьего изобретений положение толстого участка при каждом отклонении k-го порядка представляется положением угла, полученного делением фазы, заданной соотношением между действительной и мнимой частями комплексного компонента Фурье, на величину, равную k, а положение тонкого участка представляется положением угла, полученного от деления на число, равное k, величины, полученной посредством суммирования двух прямых углов с фазой, показывающей положение толстого участка в пределах одного цикла, и, поскольку является вычисленным положение толстого участка или тонкого участка при каждом отклонении k-го порядка по толщине, конкретно определяют положение, где толщину стенки трубы необходимо регулировать для предотвращения отклонения по толщине, и будет ли величина регулирования математически положительной или отрицательной.

При реализации четвертого изобретения, когда в наличии имеется отклонение второго порядка по толщине, условия изготовления трубы регулируются для устранения причины возникновения отклонения второго порядка по толщине. Отклонение второго порядка по толщине вызывается изменением давления во время прокатки на стане для прокатки на оправке, и, следовательно, когда в наличии имеется отклонение второго порядка по толщине, уменьшается расстояние между прокатными валками в их паре при прокатке в случае положения толстого участка согласно величине отклонения, и увеличивается расстояние между прокатными валками в их паре при прокатке в случае положения тонкого участка также согласно величине отклонения.

При реализации пятого изобретения, когда в наличии имеется отклонение четвертого порядка по толщине, условия изготовления трубы должны регулироваться для устранения причины возникновения отклонения четвертого порядка по толщине. Для отклонения четвертого порядка по толщине авторы настоящего изобретения установили, что величина отклонения по толщине может быть изменена посредством изменения формы дорна, и, следовательно, при наличии отклонения четвертого порядка по толщине используемый дорн следует заменять тем дорном, который имеет отличающийся диаметр в соответствии с величиной отклонения по толщине.

При реализации шестого изобретения, когда в наличии имеются отклонение третьего порядка по толщине и отклонение шестого порядка по толщине, условия изготовления трубы должны регулироваться для устранения причины возникновения отклонений по толщине. Для отклонения третьего порядка по толщине и для отклонения шестого порядка по толщине авторы настоящего изобретения установили, что величина отклонения по толщине может быть уменьшена посредством регулирования формы роликовой волоки редукционного прокатного стана или калибровочного прокатного стана, и, следовательно, когда в наличии имеются отклонение третьего порядка по толщине и отклонение шестого порядка по толщине, используемые прокатные валки должны заменяться в соответствии с величиной отклонения по толщине и положением толстого участка или тонкого участка.

При реализации седьмого изобретения взаимозависимость между величиной отклонения по толщине и фазой при каждом отклонении k-го порядка по толщине, полученная для множества поперечных сечений в осевом направлении, принимается в виде функции продольного направления трубы, при этой функции выполняется комплексное преобразование Фурье, далее классифицируется отклонение по толщине с учетом частоты перекоса отклонения по частоте, и соответствующее действие осуществляется для предотвращения отклонения по толщине в соответствии с его классификацией.

При реализации восьмого, четырнадцатого, девятнадцатого и двадцать четвертого изобретений взаимозависимость между величиной отклонения по толщине и фазой при отклонении первого порядка по толщине, полученная для множества поперечных сечений в осевом направлении, принимается в виде функции продольного направления трубы, при этой функции выполняется комплексное преобразование Фурье, далее классифицируется отклонение по толщине с учетом частоты перекоса отклонения по частоте, и соответствующее действие осуществляется для предотвращения отклонения по толщине в соответствии с его классификацией.

При реализации девятого, пятнадцатого, двадцатого и двадцать пятого изобретений для величины отклонения r по толщине и фазы при отклонении первого порядка, получаемых для множества поперечных сечений в осевом направлении, выполняется комплексное преобразование Фурье при функции y, при этом f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j - мнимое число, величина y - длина трубы в продольном направлении, а величины r и являются функциями от аргумента y. Когда m является частотой перекашивания, а величина m является угловой частотой, соответствующей частоте m перекашивания, тогда частота m перекашивания при отклонении первого порядка по толщине анализируется в результате комплексного преобразования Фурье, соответствующего компоненту exp(j( m·y)), и соответствующее действие должно осуществляться для предотвращения отклонения по толщине в соответствии с отклонением по толщине, классифицированным по частоте.

При реализации десятого изобретения, когда имеется отклонение первого порядка по толщине с большой частотой перекашивания, и когда имеется отклонение первого порядка по толщине с малой частотой перекашивания, условия изготовления трубы должны регулироваться для устранения причин соответствующих отклонений по толщине. Когда частота перекашивания является малой, т.е., когда отклонение первого порядка по толщине перекручивается на большом протяжении по длине в продольном направлении трубы, причиной отклонения по толщине является изменение нагрева в нагревательной печи, и, следовательно, температура нагревания заготовки должна увеличиваться посредством увеличения времени нагревания или с помощью возрастания температуры в нагревательной печи. Когда частота перекашивания является большой, т.е. когда отклонение первого порядка по толщине перекручивается на короткой длине в продольном направлении трубы, причиной отклонения по толщине является рассогласование между центральной осью инструмента, используемого для прошивания, и центральной осью заготовки, и, следовательно, должна заменяться деталь, которая вызывает неправильное центрирование.

Краткое описание сопроводительных чертежей

На фиг.1 показано поперечное сечение бесшовной трубы с различными типами отклонений по толщине. На фиг.2 изображена блок-схема, показывающая устройство для изготовления бесшовной трубы в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.3 изображена блок-схема, показывающая конфигурацию устройства для получения информации об отклонениях по толщине, выполненного согласно настоящему изобретению. На фиг.4 дана аксонометрическая проекция устройства стана для прокатки на оправке. На фиг.5 показана аксонометрическая проекция устройства редукционного прокатного стана и роликовая волока. На фиг.6 изображено поперечное сечение с видом в осевом направлении, показывающее пример выполнения устройства для измерения толщина стенки. На фиг.7 изображена блок-схема технологического процесса выполнения рабочих операций устройством для получения информации об отклонениях по толщине, реализованного в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.8 изображена блок-схема технологического процесса выполнения рабочих операций устройством для получения информации об отклонениях по толщине, реализованного в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.9 - это пространственное изображение кривой, показывающей комплексную функцию f(y). На фиг.10 изображена таблица, иллюстрирующая пример получения результата воплощения настоящего изобретения.

Наилучший способ реализации изобретения

Следующее далее описание будет конкретно пояснять настоящее изобретение на основании сопроводительных чертежей, иллюстрирующих некоторые его варианты.

На фиг.2 изображена блок-схема, показывающая устройство для изготовления бесшовной трубы в соответствии с настоящим изобретением. Бесшовная труба изготавливается с помощью процесса нагревания заготовки до требуемой температуры в нагревательной печи 4, прошиваемой и подвергаемой прокатке с помощью прошивного прокатного стана 5 для получения пустотелой обечайки. Используя дорн 6, пустотелую обечайку растягивают и подвергают прокатке, далее осуществляют ее калибровку с помощью калибровочного прокатного стана с целью регулирования формы как по внешнему диаметру, так и по толщине. Устройство для изготовления, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, содержит толщиномер 21, предусмотренный для измерения толщин на входной стороне дорна: толщиномер 22, предусмотренный для измерения толщин на входной стороне редукционного прокатного стана 7, устройство 1 для получения информации об отклонениях по толщине, с которым соединены толщиномеры 21 и 22 для измерения толщины стенки; выходное устройство 3, соединенное с устройством 1 для получения информации об отклонениях по толщине для выпуска информации от устройства 1 ее получения; контроллер 41, соединенный с устройством 1 для получения информации об отклонениях по толщине, предназначенный для контролирования работы нагревательной печи 4, основанной на информации, получаемой от устройства 1 для получения информации об отклонениях по толщине; и контроллер 61, соединенный с устройством 1 для получения информации об отклонениях по толщине для контролирования работы дорна 6 на основе информации, поступающей от устройства 1 для получения информации об отклонениях по толщине.

На фиг.3 изображена блок-схема, показывающая конфигурацию устройства 1 для получения информации об отклонениях по толщине, выполненного согласно настоящему изобретению. Устройство 1 для получения информации об отклонениях по толщине сконструировано с использованием компьютера, содержащего блок 11 центрального процессора для выполнения операций; оперативное запоминающее устройство 12 для хранения временной информации, получаемой при выполнении операций; внешнее запоминающее устройство 13. такое как запоминающее устройство на компакт-дисках и внутреннее запоминающее устройство 14, такое как накопитель на жестком диске или полупроводниковое запоминающее устройство, при этом компьютер считывает компьютерную программу 100, составленную согласно настоящему изобретению, из продукта 10 памяти, такого как компакт-диск с помощью внешнего запоминающего устройства 13, хранит считанную компьютерную программу 100 во внутреннем запоминающем устройстве 14, загружает компьютерную программу 100 в оперативное запоминающее устройство 12 и выполняет обработку, необходимую для устройства 1 для получения информации об отклонениях по толщине, основываясь на загруженной компьютерной программе 100. Устройство 1 для получения информации об отклонениях по толщине содержит входной блок 15, соединенный с толщиномерами 21 и 22 для измерения толщины стенки и получает информацию от толщиномеров 21 и 22 через входной блок 15. Более того, устройство 1 для получения информации об отклонениях по толщине содержит выходной блок 16, соединенный с выходным устройством 3 и контроллерами 41 и 61, при этом информация к выходному устройству 3 и к контроллерам 41 и 61 отсылается через выходной блок 16.

На фиг.4 дана аксонометрическая проекция устройства стана 6 для прокатки на оправке. Стан 6 для прокатки на оправке содержит первую клеть 63, включающую в себя пару прокатных валков 65, 65 для прокатки трубы P от правой и левой сторон, и вторую клеть 64, включающую в себя пару прокатных валков 65, 65 для прокатки трубы Р с верхней и нижней сторон, которые размещены с чередованием, а также дорн 62, который должен вставляться в трубу Р, которая подвергается операции прокатки с верхней, нижней, правой и левой сторон при расположении дорна внутри трубы Р. Каждая из первых клетей 63, 63, ... и вторых клетей 64, 64, ... имеет регулятор 66 прокатки для регулирования расстояния прокатными валками 65, 65 в их паре, и каждый из регуляторов 66, 66, ... прокатки соединен с контроллером 61. Регуляторы 66, 66, ... прокатки контролируются контроллером 61, и они регулируют расстояние между прокатными валками 65 и 65.

На фиг.5 показан схематический вид устройства редукционного прокатного стана 7. На фиг.5А показана аксонометрическая проекция устройства редукционного прокатного стана 7. Редукционный прокатный стан 7 содержит клети 71, 71, ..., расположенные в продольном направлении трубы Р, и каждая клеть 71 имеет набор из трех катушкообразных валков 72, 72, 72. На фиг.5В показан вид спереди на клеть 71. Роликовая волока образована набором из трех валков 72, 72, 72, и редукционный прокатный стан 7 регулирует форму трубы Р посредством вставки этой трубы в роликовую волоку и прокатки трубы Р.

На фиг.6 изображено поперечное сечение с видом в осевом направлении, показывающее пример конфигурации толщиномера 21 для измерения толщины стенки. На фиг.6 дана конструкция, в которой реализован пример измерения толщин стенки трубы Р в 9 точках по периферии трубы Р с помощью излучения, при этом на фиг.6 показаны источники 211а-219а излучения, а также изображены детекторы 211b-219b излучения. Излучение от его источника 211а обнаруживается детектором 211b излучения, а излучение от его источника 212а обнаруживается детектором 212b излучения, при этом обнаружение излучения другими его детекторами выполняется одним и тем же способом. Длина пути, который проходит луч через трубу Р, измеряется по затуханию излучения, обнаруживаемого детектором излучения. Измерения в точке 211, показанной на фиг.6, осуществляют с помощью источника 211а излучения и детектора 211b излучения, а также посредством использования источника 215а излучения и детектора 215b излучения, и в каждой из других точек измерение также осуществляется дважды таким же способом. Более того, длина, полученная в виде суммы толщин стенки в точке 211 и в точке 216, показанных на фиг.6, замеряется с помощью излучения, обнаруживаемого детектором 211b излучения, и аналогично, длина, полученная в виде суммы толщин стенки в двух точках, также измеряется с помощью каждого из других детекторов излучения. Посредством одновременного решения уравнения, в котором сумма толщин стенки в двух ее точках равна длине, измеренной каждым детектором излучения, измеряются толщины стенки в точках от 211-й до 219-й. Толщиномер 22 для измерения толщин стенки также имеет аналогичную конфигурацию.

Вслед за этим, обращая внимание на технологическую блок-схему, далее будет поясняться способ производства бесшовных труб в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.7 и 8 изображена блок-схема технологического процесса выполнения рабочих операций устройством 1 для получения информации об отклонениях по толщине, реализованного в соответствии с настоящим изобретением. Толщиномеры 21 и 22 предназначены для измерения толщин стенки трубы Р, подлежащей изготовлению, во множестве точек в поперечном сечении в осевом направлении при постоянном шаге в продольном направлении, и толщиномеры вводят измеренные величины толщины стенки в устройство 1 для получения информации об отклонениях по толщине. Устройство 1 для получения информации об отклонениях по толщине получает измеренные величины толщины стенки у входного блока 15 (S1) от толщиномеров 21 и 22 для измерения толщины стенки, а блок центрального процессора 11 устройства 1 для получения информации об отклонениях по толщине загружает компьютерную программу 100 в оперативное запоминающее устройство 12 и выполняет комплексное преобразование Фурье при полученных измеренных величинах, а также рассчитывает комплексную компоненту Фурье для каждого отклонения k-го порядка по толщине стенки, которое изменяется периодически k раз за один оборот в соответствии с загруженной компьютерной программой 100 (S2). Здесь, посредством обозначения буквой N количества точек измерений толщин стенки в поперечных сечениях и с помощью обозначения величиной WT(i) значения величины измерения толщины стенки в точке i-го измерения среди точек измерений, сопряженных в периферийном направлении поперечного сечения, действительная часть R(k) и мнимая часть I(k) комплексной компоненты Фурье для каждого отклонения k-го порядка по толщине вычисляются по дискретно получаемой величине WT(i) с помощью равенств:

Далее, используя программу 100 для компьютера, загруженную в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 рассчитывает величину G(k) отклонения по толщине при каждом отклонении (S3) k-го порядка по равенству:

Когда величина G(k) отклонения по толщине определяется в виде той, которая получена вычитанием минимальной величины толщины стенки из ее максимальной величины, тогда величина G(k) отклонения по толщине равна , причем эта величина в два раза больше амплитуды, равной у волны синусоиды для каждого отклонения k-го порядка по толщине.

Далее в соответствии с компьютерной программой 100, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 рассчитывает фазу комплексного компонента Фурье для каждого отклонения k-го порядка по толщине и положения толстого участка и тонкого участка (S4).

Фаза комплексного компонента Фурье получается из соотношения между действительной частью R(k) и мнимой частью I(k) комплексного компонента Фурье, и здесь блок центрального процессора 11 рассчитывает фазу из равенства =tan^-1{I(k)/R(k)}. Более того, поскольку фаза указывает на степень отклонения кривой, вычерчиваемой от начальной точки i=1, выбираемой в качестве начальной точки при вычерчивании угла в периферийном направлении трубы Р на оси абсцисс и величины изменения отклонения k-го порядка по толщине на оси ординат, от кривой косинусоиды, образуемой только действительной частью, здесь блок центрального процессора 11 рассчитывает одно положение argW(k) толстого участка, где вышеупомянутая кривая имеет максимальную величину, при едином угле, при котором положение точки измерения i=1 соответствует величине 0°, из равенства:

Более того, положение argW(k) для количества k толстых участков при отклонении k-го порядка по толщине задается равенством:

где величина n является натуральным числом, и n=1, 2, ..., k. Далее, поскольку угловое положение тонкого участка является угловым положением, получаемым прибавлением двух прямых углов к угловому положению толстого участка, в пределах одного цикла изменения отклонения по толщине, здесь блок центрального процессора 11 рассчитывает одно положение argN(k) тонкого участка или положения argN(k) для k тонких участков при отклонении k-го порядка по следующим уравнениям:

или

Далее, согласно компьютерной программе 100, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 определяет, превышает или не превышает по своему значению расчетная величина (G2) отклонения второго порядка по толщине предопределенную граничную величину, т.е. превышается или не превышается допускаемое отклонение (S5) отклонением второго порядка по толщине. Когда имеется отклонение второго порядка по толщине с превышением допускаемого отклонения (S5: YES), в соответствии с компьютерной программой, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 выдает информацию для предотвращения отклонения второго порядка по толщине контроллеру 61 стана для прокатки с оправкой от выходного блока 16 и контролирует этот прокатный стан (S6). В этот момент времени устройство 1 для получения информации об отклонении по толщине отсылает информацию, включающую в себя вычисленные величину G(2), отклонения по толщине, положение argW(2) толстого участка и положение argN(n) тонкого участка, и согласно информации, выпущенной устройством 1 для получения информации об отклонении по толщине, контроллер 61 контролирует стан для прокатки с оправкой для предотвращения появления отклонения второго порядка по толщине, заставляя регулятор 66 прокатки клети, содержащей пары прокатных валков 65, 65, осуществляющих прокатку в направлении толстого участка, уменьшать расстояние между прокатными валками 65, 65, а также заставляя регулятор 66 прокатки клети, содержащей пары прокатных валков 65, 65, осуществляющих прокатку в направлении тонкого участка, увеличивать расстояние между прокатными валками 65, 65.

Когда завершается рабочая операция S6 и когда отсутствует отклонение второго порядка по толщине при выполнении рабочей операции S5 (S5: N0), в соответствии с компьютерной программой 100, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 определяет превышает или не превышает по своей своему значению расчетная величина (G4) отклонения четвертого порядка по толщине предопределенную граничную величину, т.е. превышается или не превышается допускаемое отклонение (S7) отклонением четвертого порядка по толщине, и, когда имеется отклонение четвертого порядка по толщине (S7: YES), блок центрального процессора 11 выпускает от выходного блока 16 к выходному устройству 3 инструкцию о замене используемого дорна 61 в стане 6 для прокатки с оправкой дорном, имеющим соответствующий диаметр согласно величине (S8) отклонения по толщине. Инструкция о замене дорна 61 выпускается к выходному устройству 3, и используемый дорн 61 заменяется другим дорном 61, имеющим надлежащий диаметр, который предотвращает отклонение четвертого порядка по толщине с помощью работы оператора.

Когда завершается рабочая операция S8 и когда отсутствует отклонение четвертого порядка по толщине при выполнении рабочей операции S7 (S7: N0), в соответствии с компьютерной программой 100, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 определяет превышает или не превышает по своему значению расчетная величина (G3) отклонения третьего порядка по толщине или величина (G6) отклонения шестого порядка предопределенную граничную величину, т.е. превышается или не превышается допускаемое отклонение (S9) отклонением третьего порядка по толщине или отклонением шестого порядка, и, когда имеется отклонение третьего порядка по толщине или отклонение шестого порядка по толщине (S9: YES), блок центрального процессора 11 выпускает инструкцию о регулировании формы роликовой волоки редукционного прокатного стана 7 от выходного блока 16 к выходному устройству 3 (S10). Инструкция о регулировании формы роликовой волоки выпускается к выходному устройству 3, и валки 72, 72, ... образующие роликовую волоку, заменяются новыми валками 72, ... для устранения отклонения по толщине в соответствии с величиной отклонения по толщине, положением толстого участка и положением тонкого участка таким образом, чтобы предотвращать отклонение третьего порядка по толщине или отклонение шестого порядка по толщине.

Когда завершается рабочая операция S10 и когда отсутствует отклонение третьего порядка по толщине или отклонение шестого порядка по толщине при выполнении рабочей операции S9 (S9: N0), в соответствии с компьютерной программой 100, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 выполняет на основе величины (G1) первого порядка по толщине, полученной для каждого поперечного сечения в осевом направлении и для фазы отклонения первого порядка, комплексное преобразование Фурье в направлении величины y, а именно в продольном направлении трубы при наличии функции от аргумента y в виде f(y)=r(y)·exp(j· (y)), где величина j является мнимым числом, величина y - длина трубы в ее продольном направлении, а r и есть функции от y, и рассчитывает комплексный компонент Фурье для каждой частоты m при допущении о том, что величина m является частотой перекашивания и фаза Lm - это угловая частота, соответствующая частоте m перекашивания, а = m·y(S11). На фиг.9 показана характерная комплексная функция f(y). Произведение r(y)·exp(j· ) представляет собой точку системы полярных координат, у которой абсциссой является величина R(1)/4, а величина I(1)/4 представляет собой ординату, и, когда отклонение первого порядка является скручиванием в продольном направлении трубы, и по комплексной функции f(y) по существу вычерчивается спиральный путь посредством соединения точек полярных координат в направлении y. Посредством комплексного преобразования Фурье при функции f(y) становится возможным выполнение анализа частоты m скручивания отклонения первого порядка по толщине.

Далее, согласно компьютерной программе 100, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 определяет, превышается или не превышается предопределенная граничная величина в диапазоне, не превышающем предопределенную величину частоты m=m0, абсолютной величиной комплексного компонента Фурье, т.е. существует или отсутствует скошенное отклонение первого порядка в диапазоне, где частота m является малой (S12), и когда имеется такое отклонение первого порядка по толщине (S12: YES), блок центрального процессора 11 выпускает информацию для предотвращения отклонения первого порядка по толщине, скашиваемого по длине в продольном направлении трубы Р, в адрес контроллера 41 нагревательной печи 4 и контролирует работу нагревательной печи 4 (S13). В этот момент времени устройство 1 для получения информации об отклонении по толщине выпускает информацию, включающую в себя абсолютную величину рассчитанного комплексного компонента Фурье, и контроллер 41 увеличивает температуру нагревания заготовки посредством увеличения времени нагревания заготовки в нагревательной печи 4, либо посредством регулирования мощности, затрачиваемой на нагревание, для увеличения температуры в нагревательной печи 4 в соответствии с информацией, выпущенной устройством 1 для получения информации об отклонении по толщине, благодаря чему уменьшается возможность появления отклонения по толщине в связи с неравномерным нагреванием.

Когда завершается рабочая операция S13 и когда отсутствует отклонение первого порядка по толщине с перекашиванием в диапазоне, где частота m является малой при операции S12 (S12: N0), в соответствии с компьютерной программой 100, загруженной в оперативное запоминающее устройство 12, блок центрального процессора 11 определяет превышает или не превышает абсолютная величина комплексного компонента Фурье предопределенную граничную величину в диапазоне, превышающем предопределенную частоту m=m0, т.е., существует или отсутствует скошенное отклонение первого порядка в диапазоне, где частота m является большой (S14), и когда имеется такое отклонение первого порядка по толщине (S14: YE8), блок центрального процессора 11 выпускает информацию о замене приспособления, вызывающего неправильное центрирование в прошивном прокатном стане 5, в адрес выходного устройства 3 от выходного блока 16 (S15). Инструкция о замене приспособления выпускается к выходному устройству 3, и заменяется приспособление, вызывающее неправильное центрирование в прошивном прокатном стане 5 посредством работы оператора для предотвращения отклонения по толщине. Когда завершается рабочая операция S15 и когда отсутствует отклонение первого порядка по толщине с перекашиванием в диапазоне, где частота m является большой при рабочей операции S14 (S14: NO), блок центрального процессора 11 завершает обработку данных.

Как подробно описано выше, при реализации настоящего изобретения комплексное преобразование Фурье выполняется с измеренными величинами толщины стенки во множестве точек в поперечном сечении трубы в осевом направлении, величина отклонения по толщине, и положения толстого участка и тонкого участка рассчитываются по вычисленному комплексному компоненту Фурье для каждого отклонения k-го порядка, положение регулирования условий изготовления трубы для предотвращения отклонения по толщине и наличие положительной или отрицательной величины регулирования определяются в дополнение к типу отклонения по толщине, и соответствующее действие может быть предпринято для предотвращения отклонения по толщине. Более того, посредством выполнения комплексного преобразования Фурье в продольном направлении трубы при наличии взаимозависимости между величиной отклонения по толщине и фазой становится возможной классификация отклонения по толщине с учетом частоты перекашивания, а также становится возможным осуществление действия для предотвращения отклонения по толщине в соответствии с причиной возникновения такого отклонения.

Далее иллюстрируется пример получения результата от использования настоящего изобретения в процессе производства бесшовных труб. На фиг.10 представлена таблица, показывающая пример получения результата использования настоящего изобретения. Выполняются следующие рабочие операции:

(a) замена приспособления в прошивном прокатном стане 5 в том случае, когда имеется перекошенное отклонение первого порядка по толщине в диапазоне больших частот;

(b) увеличение времени нагревания в нагревательной печи 4 в том случае, когда имеется перекошенное отклонение первого порядка по толщине в диапазоне малых частот;

(c) регулирование стана 6 для прокатки с оправкой в том случае, когда имеется отклонение второго порядка по толщине;

(а) замена дорна 61 в том случае, когда имеется отклонение четвертого порядка по толщине;

(е) замена валков в редукционном прокатном стане 7 в том случае, когда имеется отклонение третьего порядка по толщине или отклонение шестого порядка по толщине;

(f) принятие действий, направленных на устранение отклонений по толщине, получающихся при реализации способа, раскрытого в выложенной Заявке №61-135409(1986),

(g) отсутствие действий.

Когда настоящее изобретение воплощается в соответствии с вышеуказанными рабочими операциями, показатель отклонения по толщина определяется как:

показатель отклонения по толщине = (величина отклонения по толщине/средняя толщина)×100,

и рассчитывается на основе данных измерений с помощью толщиномера 22 для измерения толщины стенки, и соотношение количества бесшовных труб с показателем отклонения по толщине, равным или больше 12,5% показано на фиг.10. Как изображено на фиг.10, посредством использования настоящего изобретения соотношение бесшовных труб, в которых существуют отклонения по толщине, уменьшается по сравнению со случаем, когда не предпринималось действие, направленное на предотвращение отклонений по толщине. Более того, соотношение бесшовных труб, в которых существуют отклонения по толщине, уменьшается по сравнению с существующим уровнем техники, и таким образом становится ясно, что настоящее изобретение имеет превосходную возможность уменьшать количество существующих отклонений по толщине по сравнению с предшествующим уровнем техники. Таким образом, при воплощении настоящего изобретения становится возможным уменьшение возникновения отклонений по толщине различных типов во время производства бесшовных труб и становится возможным улучшение качества бесшовных труб.

Следует отметить, что это воплощение изобретения иллюстрирует конфигурацию, при которой толщиномеры 21 и 22 для измерения толщины стенки предусмотрены со стороны выхода из стана 6 для прокатки с оправкой и со стороны выхода из редукционного прокатного стана 7, и толщиномеры 21 и 22 для измерения толщины стенки соединены с единым устройством 1 для получения информации об отклонении по толщине, но настоящее изобретение не обязательно ограничивается этой конфигурацией и может быть воплощено в конфигурации, в которой предусмотрены два устройства 1 для получения информации от отклонении по толщине, а толщиномеры 21 и 22 для измерения толщины стенки отдельно подключаются к соответствующим устройствам 1 для получения информации об отклонении по толщине, или в конфигурации, в которую в качестве измерителя толщины стенки включен только толщиномер 22 для измерения толщины стенки на стороне выхода из редукционного прокатного стана 7.

Кроме того, этот вариант иллюстрирует конфигурацию, в которой устройство 1 для получения информации от отклонении по толщине конструируется при использовании компьютера, и последний осуществляет обработку данных, связанных с реализацией настоящего изобретения, в соответствии с компьютерной программой 100, но настоящее изобретение не ограничивается этой конфигурацией и может быть воплощено в конфигурации, в которой устройство 1 для получения информации от отклонении по толщине в соответствии с настоящим изобретением конструируется как аппаратная часть для эксклюзивного использования и такого как запоминающие устройства, предназначенные для хранения информации от измерителя толщины стенки со средством для преобразования, предназначенным для выполнения комплексного преобразования Фурье с учетом измеренных величин толщины стенки.

Более того, хотя этот вариант изобретения иллюстрирует состав оборудования, в котором использован способ, при котором прокатка осуществляется с применением стана для прокатки с оправкой, а размер регулируется с использованием редукционного прокатного стана во время производства бесшовных труб, изобретение также применимо и к реализации способа производства бесшовных труб с использованием средств для выполнения прокатки, отличающихся от стана для прокатки с оправкой, например таких как трубный стан автомат, а также с использованием редукционного трубопрокатного стана, отличающегося от редукционного и являющегося таким как калибровочный прокатный стан.

Более того, хотя это воплощение изобретения иллюстрирует реализацию способа анализа перекоса посредством комплексного преобразования Фурье в продольном направлении только для отклонения первого порядка по толщине, имеется также возможность использования способа, при реализации которого выполняется комплексное преобразование Фурье в продольном направлении для других отклонений k-го порядка по толщине, осуществляется анализ перекашивания и предпринимаются действия против соответствующих отклонений по толщине.

Промышленная применимость

Как уже описано выше при реализации настоящего изобретения возможно предотвращение появления отклонения по толщине посредством выполнения комплексного преобразования Фурье с учетом измеренных величин толщины стенки во множестве точек в поперечном сечении трубы в осевом направлении, осуществления классификации типа отклонения по толщине, расчета величины отклонения по толщине от абсолютной величины комплексного компонента Фурье, выполнения расчета положения толстого участка или тонкого участка отклонения по толщине с учетом фазы комплексного компонента Фурье и осуществления регулирования условий изготовления трубы, основанного на типе отклонения по толщине, величине этого отклонения и на положении толстого или тонкого участка.

Более того, при реализации настоящего изобретения регулировочная величина, предназначенная для регулирования толщины стенки трубы с целью предотвращения отклонения по толщине, определяется посредством вычисления величины для каждого отклонения k-го порядка, а толщина стенки трубы может соответственно регулироваться для предотвращения отклонения по толщине.

Кроме того, при реализации настоящего изобретения положение, где толщина стенки трубы должна регулироваться для предотвращения возникновения отклонения по толщине, и вопрос о наличии положительной или отрицательной величины регулирования соответственно определяется и выясняется посредством расчета положения толстого участка или тонкого участка для каждого отклонения k-го порядка, а толщина стенки трубы может соответственно регулироваться.

В дополнение к этому, при реализации настоящего изобретения, когда имеется отклонение второго порядка по толщине, условие осуществления прокатки на стане для прокатки с оправкой регулируются в соответствии с величиной отклонения по толщине и с положением отклонения по толщине, благодаря чему уменьшается возможность отклонения второго порядка по толщине и улучшается качество бесшовной трубы, подлежащей изготовлению.

Вместе с этим, при реализации настоящего изобретения, когда имеется отклонение четвертого порядка по толщине, используемый дорн заменяется другим дорном с отличающимся диаметром в соответствии с величиной отклонения по толщине, благодаря чему уменьшается возможность отклонения четвертого порядка по толщине и улучшается качество бесшовной трубы, подлежащей изготовлению.

Кроме того, при реализации настоящего изобретения, когда имеются отклонение третьего порядка по толщине и отклонение шестого порядка по толщине, валки редукционного прокатного стана заменяются в соответствии с величиной отклонения по толщине и положением отклонения по толщине, благодаря чему уменьшается возможность отклонения третьего порядка по толщине и отклонения шестого порядка по толщине, и улучшается качество бесшовной трубы, подлежащей изготовлению.

Более того, при реализации настоящего изобретения, зависимость между величиной отклонения по толщине и фазой каждого отклонения k-го порядка, полученная во множестве поперечных сечений в осевом направлении, используется в качестве функции в продольном направлении трубы, с помощью функции осуществляется комплексное преобразование Фурье, затем классифицируется отклонение по толщине с учетом частоты перекашивания отклонения по толщине, и толщина стенки трубы может соответствующим образом регулироваться для предотвращения отклонения по толщине в соответствии с классификацией такого отклонения.

Кроме того, помимо всего, при реализации настоящего изобретения, зависимость между величиной отклонения по толщине и фазой отклонения первого порядка, полученная во множестве поперечных сечений в осевом направлении, используется в качестве функции в продольном направлении трубы, с помощью функции осуществляется комплексное преобразование Фурье, затем классифицируется отклонение по толщине с учетом частоты перекашивания отклонения по толщине, и толщина стенки трубы может соответствующим образом регулироваться для предотвращения отклонения по толщине в соответствии с классификацией такого отклонения.

В дополнение к этому, при реализации настоящего изобретения функция r(y)·exp(j· ) для величины r отклонения по толщине для фазы отклонения первого порядка по толщине, полученная во множестве поперечных сечений в осевом направлении, используется в качестве функции в продольном направлении трубы, с помощью функции осуществляется комплексное преобразование Фурье, анализируется частота перекашивания отклонения первого порядка по толщине, и толщина стенки трубы может соответствующим образом регулироваться в соответствии с отклонением по толщине, классифицированным по частоте.

Кроме того, при реализации настоящего изобретения, когда в наличии имеется отклонение первого порядка по толщине при малой частоте перекашивания, температура нагревания заготовки повышается, тогда как в том случае, когда в наличии имеется отклонение первого порядка по толщине при большой частоте перекашивания, заменяется приспособление, вызывающее неправильное центрирование в прошивном прокатном стане. И соответственно настоящее изобретение обеспечивает предпочтительные эффекты, такие как уменьшение возможности отклонений первого порядка по толщине и улучшение качества бесшовной трубы, подлежащей изготовлению.