CN100344388C - 无缝管轧机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制造无缝管且尤其是无缝钢管的轧机，它包括：多个轧辊，轧辊轧制管或管坯的外周面；芯棒状内部工具，它与管或管坯同轴线地布置；在轧辊和内部工具之间限定出变形区，轧辊和内部工具适于依次穿孔管坯和延伸管子。为改善联合的穿孔延伸作业而规定，这些轧辊在两个轴向端部里各有至少一个部分，该部分被构造成用于咬入和输送管或管坯，在轧辊的两个布置在轴向端部里的部分之间设有圆柱形压缩带，内部工具在轴向端部里具有管坯穿孔区和与穿孔区相邻的并与圆柱形压缩带配合工作以便延伸管子的圆棒部分，用于咬入和输送的部分和圆柱形压缩带这样布置，不仅管坯穿孔，而且管子延伸能在轧辊轴线平行于管轴线或管坯轴线地布置时实现。
Description
技术领域
本发明涉及无缝管轧机，尤其是无缝钢管轧机，该轧机有多个轧制管子或管坯的外周面的轧辊以及一个芯棒状内部工具，该内部工具与管子或管坯同轴线地设置，在这里，在这些轧辊和内部工具之间限定出变形区，所述轧辊和内部工具适用于依次穿孔管坯及延伸管子。
背景技术
无缝钢管的制造可以在斜轧机上完成，在斜轧机中，加工过程分两个不同的工序进行。在第一工序中，钢坯被送入轧机里并且在轧辊咬入后被如此穿孔，即钢坯在呈可自由转动的顶杆形式的内部工具上被轧成荒管。在第二工序里进行延伸(轧长)，即荒管被轧制成所需的管子。
轧制的执行例如在三辊斜轧机中完成。关于与此相关的现有技术，参照DE-PS259623和DE-PS259625。在这些现有技术中描述了常见的斜轧机，它以普通的轧辊孔型和内部工具来工作。但是，无法用该斜轧机制造薄壁荒管。因此，上述轧制方法比不上现代的阿塞尔轧管法。
如果加工过程如上所述地分两步进行，则需要按照投资成本很高的多机架斜轧机形式布置的、用于薄壁荒管延伸的阿塞尔轧机。
因此，例如从DE3717698C2中知道了，管子的穿孔和延伸是在一个联合轧制作业中完成的。此时，在第一工序中进行穿孔，在这里，轧辊轴线和待穿孔的管坯的轴线如此相对布置，即它们彼此成一个角度。在随后的延伸时，轧辊轴线和管子轴线相互平行。
此外，在这些已知的方法中已证明了，为了可靠且低成本的加工过程，必须规定很特殊的工作参数，以便能够在技术和经济上很有效地执行无缝管的联合式穿孔延伸作业。
事实还表明，找出正确的加工条件以及轧机的正确构造方案以便能够通过借助联合穿孔延伸轧制作业的薄壁荒管乃至厚壁荒管的制造来实现较大的管材生产范围，这是不简单的。
尤其就小批量无缝管制造来说，情况更是如此。
US2197098公开了穿孔顶杆的特殊构造和尤其在此采用的材料。
发明内容
本发明的任务是提出上述类型的轧机，利用该轧机，可以作业可靠且经济地执行联合的管子穿孔延伸作业。
根据本发明，如此完成该任务，即这些轧辊在两个轴向端部上各有至少一个部分，这个部分被构造成用于咬入和输送管子或管坯，并且在轧辊的这两个设置于轴向端部中的部分之间设有一个呈圆柱形的压缩带，该内部工具在一个轴向端部里具有一个给管坯穿孔的穿孔区以及一个与该穿孔区相接的并用于与该圆柱形压缩带配合工作以便延伸管子的圆棒部分，在这里，该咬入并输送管子的部分以及该圆柱形压缩带如此相对布置，即管子或管坯的穿孔和延伸都能在轧辊轴线平行于管子轴线或管坯轴线的情况下完成。
在轧辊轴向端部里的两个部分中的至少一个部分有利地成圆锥形。该部分的锥角此时最好为1度-5度。还可以规定，在轧辊的一个轴向端部里，与该成圆锥形的部分相接地朝向另一轴向端部设有另一个成圆锥形的部分，所述的另一个圆锥形部分在这里可以具有大于相邻的成圆锥形的部分的锥角。
当轧辊的轴向端部被构造成在横截面中位于径向末端时，管子从轧辊中抛出得到最佳化。
关于内部工具，事实证明以下措施是有利的，即与用于穿孔的工具穿孔区相接地设有一个成圆锥形的连接部。该连接部的锥角此时最好为2度-15度。另外，有利地规定了，成圆锥形的连接部由两个分区构成，它们各有不同的锥角。如果第二分区的第二锥角小于第一分区的第一锥角，则得到了非常有利的变形条件。
如果根据一个改进方案地规定，该内部工具的第一分区的锥角大于该轧辊的所述另一部分的锥角，则在轧辊和内部工具之间获得了最佳的变形区。
按照以上提出的轧机且尤其是所用轧辊和内部工具的实施形式，可以非常有效地进行联合穿孔延伸作业，从而保证了在技术上完美的并可重现的加工过程，此外，可以低成本地实施这一加工过程。
附图说明
在附图中示出了本发明的一个实施例，其中：
图1示意表示在管坯穿孔时的内部工具和轧辊的位置。
图2表示在轧辊和内部工具的配合作用下的荒管延伸。
具体实施方式
在这些图中，示出了三个均匀散布在一个管1或管1坯3的外周长上的斜轧辊2，这些斜轧辊与内部工具4配合工作地穿孔管坯3并随后轧长(延伸)预加工出的荒管(图2)。
就是说，这些轧辊2构成三辊斜轧机的轧辊，它们与内部工具4配合来完成管1或管坯3的联合穿孔延伸作业。
借助轧辊2的联合穿孔延伸需要一个特殊的孔型技术解决方案，它应同时满足这两个作业即穿孔和延伸的要求。如下所述，这些轧辊2和内部工具4都具有一个特殊的孔型设计，这样的孔型设计允许轧制薄壁荒管以及随后按照可逆操作规程来制造薄壁毛管。
因此，轧辊2和内部工具4都具有特殊形状，以便轧制上述薄壁荒管。
在图1示意所示的穿孔作业里，管坯3被推入轧机中并且在轧辊2咬入后通过自由转动的内部工具4被轧制成荒管4。
为了咬入管坯，轧辊2在其如图1所示的左侧轴向端部5里具有成圆锥形的部分7，锥角α1约为5度，最好是3度-7度。
穿孔管子即荒管的咬入是利用轧辊2的设置在轧辊2的右侧轴向端部6里的圆锥形部分8完成的，在这里，锥角α3约为2度，最好是1度-3度。
与轧辊2部分8相邻地，在朝向轧辊2的轴向端部5的方向上接有另一圆锥形部分12。在这里，锥角α2大一些并且约为7度，最好是5度-9度。
在轧辊2的所述另一圆锥形部分12和圆锥形部分7之间设有一个圆柱形压缩带13。
在轧辊2的两个轴向端面14、15上有端部16、17，这些端部在横截面里具有径向成形部分(见半径R)，以便保证管子1的最佳进入和抛出。
内部工具4在其轴向端部9里具有穿孔区10，能够通过该穿孔区并按照传统方式将管坯加工成荒管。穿孔区10在纵截面中具有一个径向变化部分(见半径R)。
在穿孔后，在一个逆向步骤中接着进行延伸(轧长)，为此，内部工具4具有一个纵长延伸的圆棒部分11。在图2中示出了轧辊2与圆棒部分11配合工作，在这里能看到预制管子1(荒管)被轧制成成品无缝管1。
从内部工具4的穿孔区10到圆棒部分11的过渡区通过一个连接部分来实现。如图1所示，该连接部分由两个分区即第一分区18、第二分区19组成，其中，这两个分区18、19各成圆锥形。锥角β1或β2在图1中标出了，在这里能看到，靠近穿孔区10的第一分区18的锥角β1要大于靠近圆棒部分11的第二分区19的锥角β2。β1的值为13度，最好是11度-15度，β2的值为4度，最好是2度-6度。
如上所述，在制造无缝管1时，至少在第一工序里即在穿孔中由轧辊2咬入坯料(管坯3)并且通过能自由转动的内部工具4轧制成荒管。轧件在运行过程中不接触端部16。部分7的锥角α1是这样设计的，即一方面保证了轧件的咬入，另一方面保证了克服轴向的芯棒阻力。
此外，在第二工序中即在延伸中，应该避免轧件因在轧机出口的展宽或三角形化而引起的旋转或不必要的负荷。
圆柱形压缩带13的走向平行于轧辊轴线。另一部分12及其锥角α2如此确定，即在第一工序(穿孔)里，能够在同时减小轧件壁厚的同时进行直径扩大，这样一来，明显抑制或减轻了薄壁荒管的取决于加工作业的端部三角化。
轧辊2部分8成圆锥形。在第一工序(穿孔)中，该部分与内部工具4一起用于使荒管壁厚变得均匀，在第二工序(延伸)中，该部分用于咬入轧件。锥角α3如此选择，即能够满足这两个条件。
内部工具4包括上述三个部分，即穿孔区10用于管坯穿孔并且担负起壁厚减薄的大部分任务。它沿径向构造或成曲线形。第一和第二分区18、19成圆锥形，在这里，在第一分区18中开始减薄壁厚以便获得名义壁厚，同时使荒管直径扩大。锥角β1相应地大于锥角β2。第二分区19中，管1的壁厚被均匀化。
延伸是在一个与穿孔相反的轧制方向上完成的。
在第一工序(穿孔)之后，这些轧辊2进入用于第二工序(延伸)的工位。同时，内部工具4移入所需的轴向位置并且被润滑。在轧制时，内部工具4受控制地沿轧制方向或与之相反地移动。
为了延伸，轧件在轧辊2部分8区域里被咬入。在这里，锥角α3是这样选择的，即满足咬入条件。轧辊2的另一部分12的任务是与内部工具4配合，以便将轧件壁厚减小到名义壁厚。该部分短到能够阻止轧件的直径过度增大。
轧辊2的圆柱形压缩带13的走向平行于轧制线，以便获得壁厚的均匀化。轧辊2的相邻部分7具有锥角α1。变形区应该在该区域里在轧件出口方向上快速增大，以便能够将轧件整圆并且防止旋转。
尽管在第一工序(穿孔)里在该部分里要实现咬入，但锥角α1不应选得过大。因此，轧辊2端部16接在后面，它沿径向形成的并且快速脱出轧件。
在薄壁荒管的轧制中，在荒管端部区域里必须产生比中央部更厚的壁，以便减小由加工作业决定的端部三角化。为此，在轧件端部区域里，辊缝在轧制开始后返回名义辊缝并且在轧制快结束时偏离名义辊缝(所谓的快合快分法，见DE19724233A1)。
为了使轧制过程最佳化而规定，在第一工序(穿孔)和第二工序(延伸)之间进行叉开角度(轧辊轴线与轧制线之间的角度)的快速调节，以便扩大加工范围。这样一来，就能制造更薄的荒管。
借助所述实施方式，联合穿孔斜轧机就能不仅制造出壁较厚的管，而且能实现与现代的阿塞尔轧机一样的加工范围。由此得到的优点是，与现代的阿塞尔轧机相比，可以实现更低的投资成本。此外，可以在较小的年吨位情况下获得较低的产品生产成本。
附图标记一览表
1-管；2-轧辊；3-管坯；4-内部工具；5-轧辊的轴向端部；6-轧辊的轴向端部；7-轧辊部分；8-轧辊部分；9-内部工具的轴向端部；10-内部工具的穿孔区；11-圆棒部分；12-轧辊的另一部分；13-轧辊的圆柱形压缩带；14-轧辊的轴向端；15-轧辊的轴向端；16-轧辊的端部；17-轧辊的端部；18、19-内部工具的分区；α1、α2、α3-锥角；β1、β2-锥角；R-半径。
Claims (11)
1、一种制造无缝管(1)的轧机，该轧机包括：多个轧辊(2)，这些轧辊轧制该管(1)或管坯(3)的外周面；一个芯棒状内部工具(4)，它与该管(1)或管坯(3)同轴线地布置；其中，在这些轧辊(2)和该内部工具(4)之间限定出一个变形区，这些轧辊(2)和该内部工具(4)适用于按顺序地穿孔该管坯(3)和延伸该管(1)，其特征在于，这些轧辊(2)在两个轴向端部(5，6)里各有至少一个部分(7，8)，该部分被构造成用于咬入和输送该管(1)或该管坯(3)，在轧辊(2)的这两个布置在轴向端部(5，6)里的部分(7，8)之间设有一个圆柱形压缩带(13)，该内部工具(4)在一轴向端部(9)里具有一个用于管坯(3)穿孔的穿孔区(10)以及一个与该穿孔区(10)相邻的并用于与该圆柱形压缩带(13)配合工作以便延伸该管(1)的圆棒部分(11)，其中，这些用于咬入和输送的部分以及该圆柱形压缩带(13)如此相对布置，即不仅该管坯(3)的穿孔，而且该管(1)的延伸都能在轧辊(2)轴线平行于管(1)或管坯(3)的轴线地布置时实现。
2、如权利要求1所述的轧机，其特征在于，在轧辊(2)的轴向端部(5，6)中的这些部分(7，8)中的至少一个成圆锥形。
3、如权利要求2所述的轧机，其特征在于，该部分(7，8)的锥角(α1，α3)为1度-5度。
4、如权利要求3所述的轧机，其特征在于，在轧辊(2)的一个轴向端部(6)里，在朝向另一轴向端部(5)的方向上与该圆锥形部分(8)相接地接有另一圆锥形部分(12)。
5、如权利要求4所述的轧机，其特征在于，所述的另一圆锥形部分(12)具有一个大于相邻的圆锥形部分(8)的锥角(α2)。
6、如权利要求1-5之一所述的轧机，其特征在于，轧辊(2)的轴向端(14，15)具有端部(16，17)，所述端部在横截面中具有径向成形的部分。
7、如权利要求1-5之一所述的轧机，其特征在于，与该内部工具(4)的用于穿孔的穿孔区(10)相接地设有一个成圆锥形的连接部分。
8、如权利要求7所述的轧机，其特征在于，该连接部分的锥角为2度-15度。
9、如权利要求7所述的轧机，其特征在于，该圆锥形连接部分由两个分区即第一分区(18)和第二分区(19)构成，它们分别有不同的第一锥角(β1)和第二锥角(β2)。
10、如权利要求9所述的轧机，其特征在于，所述第二分区(19)的第二锥角(β2)小于所述第一分区(18)的第一锥角(β1)。
11、如权利要求10所述的轧机，其特征在于，该内部工具(4)的第一分区(18)的锥角(β1)大于这些轧辊(2)的所述另一部分(12)的锥角(α2)。
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