CN1020682C - 具有半成品初步减径的热轧无缝钢管方法 - Google Patents

Abstract

在对无缝钢管半成品(轴向穿孔圆钢坯)进行初步减径的改进热轧方法中，无芯减径工序紧接在芯棒上连续轧制工序之前进行而且几乎将芯棒插入穿孔坯料同时进行，其间无干涉。进行这一工序的设备固定在带芯棒连续轧机的紧上游处，以便在同一加工线上形成一单一机组，这样就减少了所占空间、操作时间和轧制前坯料的冷却，因而坯料到达轧机最后一个轧机机座仍处于足以轧制的温度，无需任何中间加热步骤。

Description

本发明涉及一种改进的热轧无缝钢管的方法，该方法包括用常规坯料减径轧机对无缝钢管穿孔坯料进行初步减径轧制。

众所周知，在金属的或金属合金、特别是钢的无缝管的制造中，无缝管的直径规定为小的或中小尺寸，即小于约170mm，目前最通用的制造方法之一是带芯棒轧制。按此方法，通过公知的工艺方法之一得到的呈圆钢坯形式的原料在炉中加热到适合轧制的温度（对于钢约1300℃），然后钢坯受到轧制处理，包括通过经常配备的一些主轧机进行多种连续轧制步骤，比如，通过具有斜轧辊的穿孔轧机将该钢坯轧成一个大厚度的空心体，称为“穿孔坯料”;由一连串多个轧机机座组成的连续轧机，通过在预先进入坯料的芯棒上轧制坯料，逐渐将其厚度缩减到（尺寸）接近成品管的尺寸;最后由一连串带两个或多个轧辊的轧机机座组成的拉延轧机对坯料进行无芯减径轧制直到达到所要求的最终尺寸。

显然，上述这些机器的数目，配置及结构上的特点可以根据需要而变化，或随着通用的工艺常识要求而变。另外，通过工艺和布局所施加给各种机器的限制确定了可能的截面缩减和随后在各种轧制步骤中的直径尺寸。根据成品所需要的直径尺寸，具体选择和确定初始圆钢坯的直径。实际上由一具体的原始坯料的直径就可得到精确的一系列成品管外径，该系列通过连续轧机和拉延轧机的结构特征而确定。

人们还熟知，制造原料圆钢坯的最低廉工艺是先从熔融金属进行连续铸造处理，然后在形成穿孔坯料之前不作初步处理就直接使用该钢 坯。然而，鉴于着眼于制造成本和产品质量，这种连续铸造加工仅特别有利于用在大于最小尺寸的直径尺寸，根据该领域的技术现状此最小尺寸可限定圆钢坯直径为150mm的一个最小值。作为举例，一个计划制造具有外径为20～90mm成品管子的设备的优化专用方法中，要求从具有120mm直径的圆钢坯开始轧制，即，比通过最普通的连续铸造设备可如意生产出的最小尺寸还小。这种尺寸的圆钢坯不仅在质量上不那么可靠，而且价格昂贵，难以适用于商业销售。

为了克服这种不便，一种用来缩减穿孔坯料直径的轧钢机已被使用，以便有时用于对已由带斜轧辊的穿孔机穿过孔的圆钢坯外径进行缩减，从而使坯料外径由更方便于连续铸造设备铸出的尺寸变（更）成进入带芯棒轧机时所要求的坯料的尺寸。此外在备有中间机器的条件下，为了使圆钢坯的初始直径与制造的成品管直径不能只有单一的相应关系，因此对给定成品管直径尺寸范围所要求的原料钢坯的直径尺寸数可以减少，从而通过减少库存坯料的种类而简化供料过程。

目前，根据该技术领域的现状，用于缩减坯料直径的设备被安装成一种在带斜轧辊的穿孔轧机和带芯棒的轧机之间的独立机器，如图1中所示的布局。此布局相应于一个非最佳化设备，即，一种没有提供坯料初步减径工序的方法，它显示出一些不便之处主要归结为：由各种设备所需占据的空间相当大，如用于将来自带斜辊2的穿孔机的坯料输进送给坯料减径轧机6的进料设备5所占空间;用于穿孔机2所述坯料的卸料设备3和在卸料设备3与送料线5之间的输送机构4所占空间，以及把坯料从减径轧机6送到在带芯棒的连续轧机10之前插芯棒站9的穿孔坯料的卸料设备7和输送机构8等设备所占的空间。这不仅造成送料、卸料和输送设备与系统的额外高费用，而且还 使坯料从穿孔机2的出口与其进入带芯棒轧机10的入口之间的时间显著增加，因此导致了对被轧制坯料有害的降温（图8）和穿孔坯料内、外表面的附加的二次氧化。温度降低的原因可能包含轧制中实质上没有提供附加的中间加热步骤，但中间加热步骤显然要用到附加的花费。在任何情况下，变冷和二次氧化都会对轧钢所需的力、被轧制材料的延展性以及成品钢管表面质量产生消极的后果，这是本领域专业人员所熟知的。

因此，本发明的目的是提供一种用于无缝管的改进热轧方法，其保持了中间减径步骤优化方法的优点，而没有出现任何上述缺陷。

按照本发明的方法，包括在芯棒上轧制之前对穿孔坯料作无芯（棒）减径轧制的工序，其特征是该无芯棒的坯料减径工序是紧接连续轧制工序之前并且与连续轧制工序处于相同加工路线，最好该工序是在芯棒被插入坯料的同时进行。

本发明的另一目的还在于提出一种用于制造无缝钢管、特别是小口径无缝钢管的轧制设备它包括一个加热炉，一台带斜轧辊的穿孔轧机，一台用于将穿孔坯料进行无芯棒减径的轧机，和一台带有芯棒的轧机，其特征是该无芯棒轧机装在紧接带芯棒的连续轧机的上游，最好相当于插芯棒站处以便以此形成一个单一机组。

按照本发明的方法的这些和其他目的、优点及特点，实施本方法的车间的诸优点将通过参阅附图给出的非限定性例子，即下面对实施例的详细说明更清楚地了解。附图中;

图1表示一个按现有技术用于无缝钢管穿孔坯料初步减径的轧钢设备的示意图;

图2表示按照本发明的一台无芯（无芯棒）减径轧机与带芯棒的 连续轧机联成一排的示意图;

图3表示按照本发明的一个无芯（无芯棒）减径轧机与带芯棒的连续轧机联成一排的透视图;

图4、5表示分别沿与减径轧机的第一个和最后一个轧机机座相对应的Ⅳ-Ⅳ线和Ⅴ-Ⅴ线截取的断面图;

图6、7表示分别与带芯棒连续轧机的第一个和最后一个轧机机座相对应的Ⅵ-Ⅵ线和Ⅶ-Ⅶ线截取的断面图;

图8表示一个温度变化曲线图，示出了在现有技术的方法中，在最后的拉延减径工序（本说明书中未考虑该拉延工序）之前进行的从加热炉开始到连续轧机的钢管出口过程中，在棒材或钢坯表面和芯部的温度变化。

图9表示按本发明的方法的与图8相同的温度变化曲线图。

参阅上述附图，图1表示进行常规的制造无缝钢管方法的公知设备的布局示意图，该设备实际经优化包括一套设在穿孔轧机2和带芯棒连续轧机10之间的无芯减径轧机6。如上文所述，已经注意到这一工艺过程的不便之处归结为：设备所占据空间，费用的增加和较长的加工时间，使得在芯棒上连续轧机处达到的温度值接近或低于一般允许轧制进行的大约为1180℃（对于钢而言）的温度，而导致钢坯太冷，从图8中可以看出。参阅图2，按照本发明的方法包括把棒材或钢坯从加热炉送出，运载该钢坯到一台穿孔轧机2并通过传送线3、4、5把穿过孔的坯料送到一台按现有技术设计制作的穿孔坯料减径轧机6，根据本发明，该轧机6直接安装在紧邻带芯棒轧机10的上游，从而使这些机器形一个单一机组。

应该注意到，在此情况下把坯料送到减径轧机6中的穿孔坯料进 给机构5是同轧机10中使用的芯棒的进给站重合的。因此，按照本发明的操作步骤包括，在从加热炉2卸出棒料后并运送到穿孔轧机2，穿过孔的坯料输送到芯棒进给站，将芯棒插入该穿孔坯料，然后随芯棒一起连续不断地通过坯料减径轧机6和带芯棒轧机10，如图3中清楚所见，其中标号11表示穿孔坯料，12表示芯棒。

具体参阅图4-7，注意到，以标号6表示的坯料的直径缩减，实际上是在“无芯”的情况下进行的，即坯料没有接触到芯棒12，就像该芯棒没有在坯料11内部一样，芯棒以与图1的常规方法相同的方式仅在稍后的时间里插入。因此，将会理解在本发明的方法和相应的设备中，虽然芯棒12须纵向地穿过缩径轧机6以及轧机10，但它应具有与它在图1的现有技术系统中所需的长度相同，因为在减径工序过程中，当坯料直径缩减时，芯棒12与坯料11同轴地并同时向前移动，两者间无任何干涉（见图4、5），芯棒如穿孔坯料只在轧机10的第一个轧机机座开始互相接触，正如现有技术中所呈现的情况一样。事实上应该考虑到坯料减径轧机6的轧机机座上的轧辊速度和相互的间隔是自动调节的，为此用途，比如利用一个适于以不同速度同时控制两台机器的程序逻辑来调节，这样在每一时刻芯棒位置被预先固定。随轧机10而调整的这种形式的联锁方案自动地保证，无论在哪样条件下，使设备的各种部件同步运行并将穿孔坯料准确送到轧机的第一个轧机机座。

将图1和图2相比较，清楚地看到，本发明所提供的机器布局中不需要送料、卸料和输送机构等设备，如标号7-9的机构以及那些对用来进行非最佳化操作循环时，即，不作坯料初步减径时，是必不可缺的机构。本发明提出的技术方案在设备所需占用空间和安装与运 转费用等方面的优点都是很明显的。

具体来说，从穿孔轧机2运动到连转轧机10的传送时间没有因设置坯料减径轧机而改变，而且图9所给出的温度曲线几乎与表示不带无芯减径的一个非优化设备的温度曲线相同。

以本发明的方法和设备得到的另一优点在于，处在穿孔坯料11内部的芯棒12在通过减径轧机6时限制了坯料内表面的氧化，因为芯棒12使得空气通道的截面减小并且可以在芯棒表面涂设抗氧化剂。当然，由坯料金属显示的与空气的亲合性越大，这一效果就越重要。

参照上文所引述的例子，涉及了一个对现有的设备的改进，以便可使用具有直径为150mm，而不是120mm的圆钢坯，按本发明提出的方案可得到的优点可概括为下表。

分离式机器    整体式机器    差数

方案（A）    方案（B）    （A-B）

安装穿孔坯料减径 80m²30m²-50m²

轧机占地面积    （-62.5%）

从穿孔机出口到进    45秒    25秒    -20秒

入带芯棒轧机的传    （-44.4%）

送时间

加热炉出口温度为

1280℃条件下，    1100℃    1180℃    +80℃

在带芯棒轧机进口

的温度

根据本发明的方法及相应的设备的上述实施例，本领域的专业人员可以采取可能的添加和（或）变更但不超出本发明的保护范围。另外，可以或多或少与穿孔坯料轧制工序结合设置进一步操作步骤，比如，清除氧化皮等。

Claims (6)

1、一种改进的热轧无缝钢管的方法，该钢管的外径小于170mm并通过斜轧辊对连续铸造的圆形钢坯进行穿孔而成，该方法包括在芯棒上连续轧制之前对穿孔坯料进行无芯(无芯棒)减径轧制，其特征是：所述无芯减径工序是在与连续轧制工序同一加工路线上完成的，没有中间传送坯料工序并且是随芯棒插入所述坯料的同时完成的。

2、一种按照权利要求1所述的方法，其特征是：沿着所述芯棒（12）整个侧表面涂有抗氧化物质。

3、一种用于制造无缝钢管特别是小口径无缝钢管的轧钢设备，包括一个加热炉（1），一台带斜轧辊的穿孔轧机（2），一台用于穿孔坯料（11）的无芯（无芯棒）减径轧机（6）和一台具有把芯棒（12）插入坯料（11）的芯棒送给站（5）的带芯棒（12）连续轧机（10），其特征是：所述减径轧机（6）装在紧接连续轧机（10）的上游，从而形成一个单一机组。

4、一种按权利要求3所述的设备，其特征是：用于将所述坯料（11）送进所述无芯减径轧机（6）的进料站与所述芯棒进给站（5）是重合的。

5、一种按权利要求4所述的设备，其特征是：所述穿孔坯料（11）和芯棒（12）同轴地而且其间无任何干涉地穿过所述无芯减径轧机，直至进入所述连续轧机（10）的第一个轧机机座，穿孔坯料才与芯棒相接触。

6、一种如权利要求5所述的设备，其特征是：还包括减径轧机（6）的轧辊和轧机机座的自动控制装置，它与连续轧机（10）的控制机构联锁，从而在每一时刻和任何条件下提供随芯棒的正确定位使所述设备的各部件同步运转。

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