CN102245321B - 用于借助一台三辊式棒材轧机制造无缝管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造由金属特别是钢构成的无缝管的方法，其中借助一台三辊式棒材轧机在一个芯棒上将一个事先生产的热的空心坯拉伸成一个管坯，并且空心坯在进入棒材轧机之前经由一个前置的机架设有一个调节直径的轧制步骤。在此设定，按与棒材轧机的变形机架相同的情况使前置的机架的轧辊移远和移近，其中前置的机架的轧辊的孔型底半径在60°上延伸并且在该孔型底半径之后是一个具有切线过渡的侧壁半径，该侧壁半径这样安排，以致即使在轧辊最大闭合情况下在侧壁区域内也几乎不出现最大预期空心坯直径的减径。

Description

用于借助一台三辊式棒材轧机制造无缝管的方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助一台三辊式棒材轧机制造无缝管的方法。 

背景技术

在钢管手册(Vulkan出版社，Essen，第12版，1995，第107-111页)中描述了一种此类型的方法。 

例如按连续轧管法工作的棒材轧机被用于制造无缝管。它们的任务是将一个事先借助斜轧生产的热的空心坯拉伸成一个管坯。该管坯紧接着在一个减径机或张力减径机中减径到所需的最终尺寸。 

原则上棒材轧机有两种实施形式，每个机架具有两个或三个轧辊。在此，机架数量通常在四个和八个之间波动。 

已知棒材轧机很敏感地对进入的空心坯的壁厚和直径的波动作出反应。然而这样的波动在通常制造空心坯的斜轧过程中有时不能避免。 

特别是具有狄舍尔导盘作为导向机构的斜轧机生产在头部和尾部区域具有偏离“里脊区域(Filetbereich)”的直径的空心坯。这些偏差可能导致孔型充不全、壁厚收缩直至孔洞和孔型过充满。 

此外，为了使这样的误差最小化，还已知在棒材轧制过程前设置一个空心坯减径机机架(Void Reduction Stand)。在一种二辊式棒材轧机中，一种这样的机架具有四个轧辊，而在一种三辊式棒材轧机中，则具有三个轧辊。 

在这些已知的空心坯减径机机架中的缺点是，在空心坯的直径不同时，在棒材轧机中的轧制条件还要变化。 

由此得出，在变形时针对棒材轧机形成不同的入口条件(空心坯与棒材的入口间隙、在第一机架中的外径减小)，这可能又对管的质量产生消极影响。 

发明内容

本发明的任务是针对一种三辊式棒材轧机这样确定空心坯减径机机 架(VRS)的孔型设计和运行方式，以致即使在空心坯直径不同时，针对在棒材轧机中的成型也保持几乎相同的轧制条件。

在这种情况下，对于在棒材轧机中的轧辊来说必须尽可能地补偿在空心坯中或者从空心坯到空心坯的直径偏差并且同时阻止孔型的充不全或过充满。 

按照本发明的教导，为完成所述任务，采用一种方法，在该方法中，按与棒材轧机的变形机架相同的情况使前置的机架的轧辊移远和移近，其中前置的机架的轧辊的孔型底半径在60°上延伸并且在该孔型底半径之后是一个具有切线过渡的侧壁半径，该侧壁半径这样安排，以致即使在轧辊最大闭合情况下，在侧壁的区域内也几乎不出现最大预期空心坯直径的减径。 

本发明的最大优点在于，利用所建议的方法方式和相应的孔型设计一方面可以明显减小进入到棒材轧机中的空心坯的直径的波动宽度，而另一方面通过本发明的孔型设计即使在空心坯管直径不同时也可以为棒材轧制调整几乎相同的条件，这在管的几何尺寸方面以一种均等很多的质量而引人注目。 

在本发明的一种有利的进一步构成中，按照棒材轧机的第一机架的定位这样地对前置机架的定位进行调整，以致针对第一机架的定位区域相对于棒材的间隙在其绝对值方面保持相等。 

在空心坯减径机机架的出口处的恒定的棒材间隙导致在轧制过程中均等的变形条件继而导致明显改进的管质量。 

按照本发明的一种另外的有利的特征，在给定棒材直径时，为了在棒材轧机之后达到所需的壁厚，将棒材轧机的所有机架定位相同的量，其中所述量也与前置的机架的调整一致。 

为此与恒定的入口间隙相反，不需要针对定位变化进行复杂的计算。这具有的另外的优点是，对于棒材轧机不会出现孔型的过充满和充不全，也就是，入口条件相对于用于在棒材轧机中进行轧制的外径几乎是恒定的。 

按照本发明的另外的有利的特征，前置的机架的定位在其绝对值方 面仅与棒材轧机的第一机架的定位一致。空心坯减径机机架和后续的第一工作机架的一起工作对于轧制过程的质量是决定性的。但作为备选方案也可以是，前置的机架的定位在其相对值方面与棒材轧机的第一机架的定位一致。 

在相对值方面的定位具有的优点是，除了针对棒材轧机的几乎恒定的入口条件外，还考虑到了磨损(磨损补偿)并且因此改善了运行时间。 

在本发明的另一种有利的进一步构成中，孔型底半径具有一个偏心率，该偏心率这样安排，以致该偏心率在前置的机架最大移远时变为零。 

在这种情况下有利的是，这样构成的轧辊-轧件接触面对在孔型弹跳处的轧辊磨损产生积极影响。此外这具有积极作用，即减小了像例如孔型条纹那样的外表面缺陷。 

附图说明

本发明的其他特征、优点和细节由下面对一个在附图中所述的实施例的说明给出。 

在唯一的图中示出了一个空减机架(VRS)的前置机架的按本发明的孔型设计并且下面对该孔型设计进行详细说明。 

具体实施方式

按照现有技术的减径机机架通常椭圆形地进行孔型设计。为此限定一个孔型底半径Al，该孔型底半径持续加大地过渡到一个孔型侧壁半径Bl。 

与此相反，根据本发明，建议一种圆孔型设计，其中，一个底半径R1在一个60°的角长上切线地过渡到一个侧壁半径，其工作区域各侧壁为30°(图1a)。此外在图1a中还示出了轧辊轴线(1)、孔型轮廓(2)、孔型底半径R1的偏心率(3)、孔型底半径R1(4)以及孔型侧壁半径R2(5)。 

这种孔型设计的优点是，从空心坯减径机机架(VRS)出来的空心坯直径的波动相对于椭圆孔型设计可以因此被对半分。 

这将在下面的实例中进行详细说明。在这种情况下，数值Bl用于轧辊轴线到孔型底的距离，而数值Al用于轧辊轴线到孔型侧壁的距离。 

由斜轧机生产的空心坯通常在外径方面具有例如2.5％的公差。 

VRS在孔型弹跳方面应该可以接受最大的空心坯直径×0.99至1.00(2×Al)。在孔型中心的直径(2×Bl)应该等于最小的空心坯直径×0.99至1.00。 

两种孔型设计方法导致下面的结果： 

椭圆孔型设计 

在孔型中心上具有Bl的半径和连续升高到在孔型弹跳处的Al。平均的孔型直径为2×(Bl+(Al-Bl)/2) 

圆孔型设计 

在孔型中心上具有Bl的半径在60度(+/-30度)上和连续升高到在孔型弹跳处的Al(分别30度)。平均的孔型直径很接近地为2×(Bl+(Al-Bl)/4) 

实例： 

椭圆孔型设计 

因此具有直径＞＝100mm的空心坯以100mm离开VRS。在其数值方面保持一个更小的直径。 

出口公差最大2.50％。 

圆孔型设计 

因此具有直径＞＝98.75mm的空心坯以98.75mm离开VRS。在其数值方面保持一个更小的直径。 

出口公差最大1.25％(相对基本空心坯直径)。 

利用椭圆孔型设计达到5到2.5％(50％)的公差修正，而利用圆孔型设计达到5到1.25％(75％)的修正。 

在相同的芯棒上轧制不同的壁厚。为此工作机架必须被移远和移近。VRS应该近似地进行这种移远和移近，因为只有这样VRS与工作机架才近似相同地保持一起工作。 

在图1b中示出了VRS机架(左边)和棒材轧机的第一机架(右边)。c和c′对应于VRS机架和三辊式棒材轧机的第一机架的公称位置，其中在公称位置，c′是VRS的孔型的孔口尺寸，而c是棒材轧机的孔型的孔口尺寸。 

a和a′象征性表示棒材轧机和VRS机架的定位(移远)的正变化。 

b和b′象征性表示棒材轧机和VRS机架的定位(移近)的负变化。 

计算 

“绝对相等”： 

棒材轧机的第一机架和VRS机架的行程(正的＝移远，负的＝移近)在其量方面是绝对相等的(a′＝a和b′＝b)。 

“相对相等”： 

棒材轧机的VRS机架相对于第一机架的行程(正的＝移远，负的＝移近)是相对相等的，就是说，是一个由第一轧机机架(a，b)的公称位置(c，c)和行程构成的函数 

“绝对相等”： 

b≥a 

a′＝a 

b′＝b 

或者 

“相对相等”： 

$\frac{a+c}{c}=\frac{a^{\′}+c^{\′}}{c^{\′}}$

$a^{\′}=\left(\frac{a+c}{c}\right)\·c^{\′}-c^{\′}$

或 $b^{\′}=\left(\frac{c-b}{c}\right)\·c^{\′}-c^{\′}$

例如c＝100mm；a＝1mm；c′＝88mm 

$a^{\′}=\frac{(1+100)}{100}\·88-88=0.88$

附图标记一览表 

序号	名称
		1	轧辊轴线
2	孔型轮廓
		3	偏心率
4	孔型底半径R1
		5	孔型侧壁半径R2
a、a′	VRS和笫一机架的相对的定位变化(正的)
		b、b′	VRS和第一机架的相对的定位变化(负的)
c、c′	VRS和第一机架的公称位置

Claims (7)

1.用于制造由金属构成的无缝管的方法，其中借助一台三辊式棒材轧机在一个芯棒上将一个事先生产的热的空心坯拉伸成一个管坯，并且空心坯在进入棒材轧机之前经由一个前置的机架设有一个调节直径的轧制步骤，其特征在于，按与棒材轧机的变形机架相同的情况使前置的机架的轧辊移远和移近，其中前置的机架的轧辊的孔型底半径在60°上延伸并且在该孔型底半径之后是一个具有切线过渡的侧壁半径，该侧壁半径这样安排，以致即使在轧辊最大闭合情况下，在侧壁的区域内也几乎不出现最大预期空心坯直径的减径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在给定的棒材料批情况下为了在棒材轧机之后达到所需的壁厚，将棒材轧机的所有机架定位相同的量，其中所述量也与前置的机架的调整一致。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，前置的机架的定位在其绝对值方面与棒材轧机的第一机架的定位一致。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，前置的机架的定位在其相对值方面与棒材轧机的第一机架的定位一致。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，前置的机架的定位根据棒材轧机的第一机架的定位这样进行调整，以致相对于棒材针对第一机架的定位区域的平均的间隙在其绝对值方面保持相等。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，孔型底半径具有一个偏心率，该偏心率这样安排，以致该偏心率在前置的机架最大移远时变为零。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无缝管由钢构成。