CN101249508A - 一种采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法，沿轧件运动方向设置多个机架，各机架呈上、下布置轧辊，所述轧机孔型的每一个横断面的形状是相同的，由三段圆弧构成；加工步骤是：当轧件穿上芯棒并送入轧辊后，轧件被轧辊咬入并实现正行程的扎制过程，当正行程扎制完成后，轧辊反转，轧件被精确翻转一定角度后重新送入轧辊孔型进行逆向轧制变形，如此进行多道次的往复可逆式扎制直至达到规定尺寸。本发明实现了可逆式往复轧制，轧制效率大大提高，特别适合特厚壁管和低塑性合金钢管的生产，不需要中间再加热，节约能源。生产中没有皮尔格头的产生，因此可以提高成材率，产生较好的经济效益。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种制造无缝钢管的方法，特别是一种采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法。
二、背景技术：
现有的无缝钢管周期式热轧轧机，为两辊不可逆轧机，周期式轧辊上刻有变断面的园孔型，其横断面上主要有两个主要区域--空轧区和工作区。空轧区相当于轧辊的“开口”，当其张开时，将毛管翻转90°并送入轧辊中；孔型的工作区分为三个区域，见图1：它们相当于中心角θ1、θ2、和θ3，其中θ1被称为锤头或前锥区，孔型半径逐渐减小，用于压缩毛管，使毛管完成主要变形；θ2被称作定径带或研磨锥的区域，孔型由同一半径组成，用以轧平管壁和精整，使钢管获得最终的直径与壁厚尺寸；θ3被称为出口锥区域，用来使轧辊表面逐渐而平稳的离开钢管。
轧制过程按周期式轧制原则进行，轧辊每转一周，毛管某一段被辗轧，这一段长度称为送进量m，见图2，其大小随设备性能、钢管尺寸及钢种、轧辊直径和孔型设计等因素而不同，一般情况下，其值不大于30mm。周期轧制是锻轧(在每个周期节距之始)和纵轧相结合的过程，周期轧制时，除轧辊孔型的周期性外，不同于一般纵轧之处还在于：轧辊旋转方向与毛管送进方向相反，毛管压缩有直径变化的轧辊实现。
现有周期式轧机轧制工艺存在以下缺点：
a.只适用于中厚壁管的轧制，对于特厚壁管的轧制非常困难，同时对于变形抗力较大的高合金轧制也非常困难。
b.由于圆孔型带有25°到30°的侧壁斜角，所以金属的变形在孔型圆周上是不均匀的，当送进量很大时对低塑性合金钢就容易产生横向拉裂。
c.由于轧制是周期式的进行送进轧制，每次送进量又有限，一般情况下不超过30mm，因此生产效率较低。
三、发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法，采用该方法不仅可以加工出特厚壁型无缝管及一些塑性较差的合金钢管，还可以大大提高生产效率。
本发明所述的一种采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法，沿轧件运动方向设置多个机架，各机架呈上、下布置轧辊，所述轧机孔型的每一个横断面的形状是相同的，由三段圆弧构成；加工步骤是：当轧件穿上芯棒并送入轧辊后，轧件被轧辊咬入并实现正行程的扎制过程，当正行程扎制完成后，轧辊反转，轧件被精确翻转一定角度后重新送入轧辊孔型进行逆向轧制变形，如此进行多道次的往复可逆式扎制直至达到规定尺寸。
在轧制状态下，上下轧辊的孔型各有两个圆弧段直接接触轧件表面进行压下变形，使轧件既纵向延伸径向压下，同时又有少许的横向辊缝和孔型底部扩展；轧制一次正行程结束后，通过翻转机构翻转一定角度后，再逆向进行轧制，一个往复轧制可使轧件整个全断面完成一次减壁变形，根据轧件所选坯料尺寸、钢种和成品尺寸的不同，确定每道次压下量和轧制的总道次。
上述翻转机构是用于预穿芯棒并将芯棒和轧件旋转角度的准确定位的旋转小车。
上述旋转小车上设有轧制中心线调节机构。
本发明的优点：
1、由于实现了可逆式往复轧制，轧制效率大大提高。
2、由于将变形量由传统的一次变成形分解成多道次轧制变形，因此该轧机特别适合特厚壁管的轧制和低塑性合金钢的变形，因此使特厚壁管的轧制生产变成现实，还可以使一些不能轧制变形的低塑性合金钢能够生产，扩大了品种范围。
3、本工艺主要轧制特厚壁管，在轧制中由于特厚壁管温降较慢，虽然是将原来一道次变形变为多道次变形，但可以完成一次加热就可以完成所有轧制，不需要进行中间再加热，可大大节约能源。
4、由于传统周期轧机在钢管上需要切除皮尔格头，而新型轧机没有皮尔格头的产生，因此可以提高成材率，产生较好的经济效益。
四、附图说明
图1是现有轧辊的结构示意图，其中a是主视图，b是左剖视图；
图2是毛管碾轧送进量的示意图；
图3是本发明一个实施例中轧辊孔型的设计示意图。
五、具体实施方式
本发明采用的可逆式往复周期热轧机，包括沿轧件运动方向设置的多个机架，在各机架上相对的配置两个孔型轧辊，在相邻的机架之间将轧辊的压下方向错开90度地交替配置轧辊的孔型，控制机构与各机架上孔型轧辊的动力设备连接控制轧辊转动，所述轧机孔型的每一个横断面的形状是相同的，其由三段圆弧构成，在热轧机的两端还设有当轧件完成一道次行程轧制后将轧件旋转一定角度的翻转机构，控制机构则适时控制孔型轧辊正反转实现对轧件的往复周期性轧制。
热轧状态下，上下轧辊的孔型各有两个圆弧段直接接触钢管表面进行压下变形，使轧件既纵向延伸径向压下，同时又有少许的横向辊缝和孔型底部扩展；轧制一次正行程结束后，通过翻转机构翻转一定角度后，再逆向进行轧制，一个往复轧制可使轧件整个全断面完成一次减壁变形，根据钢管所选坯料尺寸、钢种和成品尺寸的不同，确定每道次压下量和轧制的总道次。
轧机孔型横断面上的三段圆弧半径、弧长的设计原则是：当轧制变形时，上下轧辊的孔型各有两个圆弧段直接接触轧件表面进行压下变形，使轧件既纵向延伸径向压下，同时又有少许的横向辊缝和孔型底部扩展。纵向延伸和径向压下是我们期望的，而横向辊缝和孔型底部扩展要求是越小越好，只要通过合理孔型设计就可以实现最小的横向变形。
上述述翻转机构是用于预穿芯棒并将芯棒和轧件旋转角度的准确定位的旋转小车。旋转小车上设有轧制中心线调节机构。由于不同轧件中心随轧制中心线高度变化，所以芯棒及旋转部分可进行升降，为完成穿棒功能，旋转小车的运动由自带驱动系统实现。
由于轧制的钢管均是特厚壁管，其本身的热量在轧制过程中散失速度很慢，同时由于轧制变形又要产生一部分变形热，所以整个轧制过程温度下降速度很慢，无需考虑再次加热，可以一次加热就能完成整个轧制过程。
如图3所示，是轧制成品Φ980×90×8740的轧辊、孔型设计示意图。设计坯料为Φ1200×200×3500荒管，共轧制5个往复轧制道次，前4个道次每道次压下量为25mm，最后一道次压下量为10mm，总延伸率为2.49轧后总长度为8740。
Claims (4)
1. 一种采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法，其特征是：沿轧件运方向设置多个机架，各机架呈上、下布置轧辊，所述轧机孔型的每一个横断面的形状是相同的，由三段圆弧构成；加工步骤是：当轧件穿上芯棒并送入轧辊后，轧件被轧辊咬入并实现正行程的扎制过程，当正行程扎制完成后，轧辊反转，轧件被精确翻转一定角度后重新送入轧辊孔型进行逆向轧制变形，如此进行多道次的往复可逆式扎制直至达到规定尺寸。
2. 根据权利要求1所述的采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法，其特征是：轧制状态下，上下轧辊的孔型各有两个圆弧段直接接触轧件表面进行压下变形，使轧件既纵向延伸径向压下，同时又有少许的横向辊缝向孔型底部扩展。
3. 根据权利要求1或2所述的采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法，其特征是：所述翻转机构是用于预穿芯棒并将芯棒和轧件旋转角度的准确定位的旋转小车。
4. 根据权利要求1或2所述的采用可逆式往复周期热轧工艺制造无缝钢管的方法，其特征是：所述旋转小车上设有轧制中心线调节机构。
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