CN102873100B - 三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三辊全浮芯棒连轧管机，其包括第一至第六变形机架和松棒机架。其中，第二变形机架至第五变形机架后均设置有与控制单元相连的检测元件；第三变形机架至第六变形机架上均设置有与控制单元连接的液压微压下装置；松棒机架后设有脱棒机，脱棒机后设有与控制单元相连的测量装置。控制单元根据预先设定的或者实时测量的荒管的外径和壁厚值，确定各变形机架对尾部竹节偏差的补偿值，并且控制单元在接收到检测元件发来的信号后，控制位于发送信号的检测单元所对应的变形机架之后的各变形机架上的液压微压下装置进行微压下。本发明还公开了一种三辊全浮芯棒连轧管机的轧制工艺。本发明可提高金属收得率，并能提高钢管的产品质量。

Description

三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺

技术领域

本发明涉及热轧无缝钢管的生产设备及生产工艺，具体地，涉及一种三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺。

背景技术

传统的全浮芯棒连轧管生产方法具体为：在热轧管车间经冷锯(或其它切断方法)将连铸圆管坯切成长度约为1.5～4.5m范围定尺；在传统的环形炉中加热1.5～4.5m范围定尺的圆管坯，加热到1150～1280℃后送去穿孔，在穿孔机上穿成最长为11m毛管，接着，在空心坯减径机上减径延伸形成最长14.1m空心坯；之后按全浮芯棒连轧管的生产工艺，在8机架二辊连轧机上轧成最长为33m荒管。该生产工艺主要用于生产Φ168mm以下小口径钢管，产能高，理论生产能力可达240支母管/小时(理论轧制节奏15s)。虽然该生产工艺的产能高，但因“竹节现象”增加头尾损失约15～30％。

近年来，针对“竹节现象”进行了很多工艺实验研究，对其产生机理较普遍的观点如下：

全浮芯棒连轧管的轧制过程分为稳定轧制阶段、咬入和抛出的非稳定阶段。在稳定轧制阶段，各架毛管速度与截面延伸系数成正比增加，故第1～8架毛管速度呈阶梯型递增；而此阶段芯棒为向前匀速运动，且芯棒速度高于第1架毛管速度，而低于第6架毛管速度。由于芯棒向前运动速度不变，不会产生纵向的摩擦推力，故没有“竹节(又称鼓肚)现象”的产生；

在咬入和抛出的非稳定阶段，各架毛管速度与稳定轧制阶段相同；而整体芯棒是加速提速的，特别是在抛钢的非稳定阶段芯棒加速提升更为明显。这种整体芯棒的加速提升，对于毛管在各架变形区产生一种纵向的附加摩擦推力，从而产生“竹节(又称鼓肚)现象”。

对二辊全浮芯棒连轧管工艺，可采用全程控制技术，对各机架的轧辊孔型、轧制速度及辊缝进行预调整，使轧制过程在主变形机架实现推力轧制，在主变形机架以外接近出口的机架实现张力轧制，从而对竹节进行有效的控制。

在三辊全浮芯棒连轧管工艺中，由于三辊全浮芯棒连轧管机具有三辊辊槽浅、轧辊速度差小、轧辊孔型凸缘区小、各机架间距较小的特点，“竹节现象”在一定程度上得到了控制。另外，采用传统芯棒润滑工艺，在芯棒表面喷涂一层芯棒润滑剂后，在干燥工位进行干燥，保证芯棒表面形成一层致密、干燥且摩擦因数较低的润滑层，也可在一定程度上控制“竹节现象”。采用这些方法，可以在三辊全浮芯棒连轧管工艺，基本抑制头部竹节的产生，但无法对尾部竹节进行控制，因此不能有效地控制“竹节现象”。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺。

本发明的三辊全浮芯棒连轧管机，包括第一至第六变形机架和松棒机架，荒管依次通过该第一至第六变形机架和松棒机架，第二变形机架至第五变形机架后均设置有检测元件，检测元件与控制单元相连，用于在检测到荒管离开其对应的变形机架时，向控制单元发出信号；第三变形机架至第六变形机架上均设置有与控制单元连接的液压微压下装置，液压微压下装置用于对变形机架上的轧辊进行微压下；松棒机架后还设有脱棒机，脱棒机后设有测量装置，测量装置实时测量荒管的外径和壁厚值，并将检测到的数据发送给控制单元；控制单元根据预先设定的或者实时测量的荒管的外径和壁厚值，确定各变形机架对尾部竹节偏差的补偿值，并且控制单元在接收到检测元件发来的信号后，控制位于发送信号的检测单元所对应的变形机架之后的各变形机架上的液压微压下装置进行微压下，以对尾部竹节偏差进行补偿。

在此实施方式中，在检测元件依次发出信号后，液压微压下装置调节微压下，第三至第六变形机架中，每个变形机架的每次补偿量不超过0.075％×荒管外径。第三至第六变形机架中，每个变形机架的总补偿值在0.05×荒管外径～0.15％×荒管外径之间。

在此实施方式中，检测元件设置在第二变形机架至第五变形机架中的每个变形机架后0.2米处。

在此实施方式中，控制单元根据预先设定的荒管的外径和壁厚值确定各变形机架对正在被轧管的荒管的尾部竹节偏差的补偿值；控制单元根据实时测量的荒管的外径和壁厚值，确定各变形机架对下支荒管的尾部竹节偏差的补偿值。

本发明还提供了一种三辊全浮芯棒连轧管机的轧制工艺，包括以下步骤：实时检测荒管的外径和壁厚值；根据预先设定的或实时检测到的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对荒管尾部竹节偏差的补偿值；在检测到荒管离开其对应的变形机架时，对位于该变形机架后的各变形机架上的轧辊进行微压下，从而对尾部竹节偏差进行补偿。

在此实施方式中，根据预先设定的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对正在被轧管的荒管的尾部竹节偏差的补偿值；根据实时测量的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对下支荒管的尾部竹节偏差的补偿值。

本发明的三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺，与传统的轧管技术相比，可提高金属收得率约2～4％以上，并能提高钢管的产品质量。

附图说明

图1是本发明的三辊全浮连轧管机的结构示意图；

图2示意性地示出了检测元件、控制单元、测量装置和液压微压下装置的连接关系；

图3示出了采用传统润滑工艺的三辊全浮芯棒连轧管的荒管头尾外径和壁厚的变化曲线；

图4示出了利用本发明的三辊全浮连轧管机生产的荒管头尾外径和壁厚的变化曲线。

具体实施方式

本发明涉及一种三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺，其采用动态液压微压下技术对轧管过程中的“竹节现象”加以控制。

本发明的三辊全浮芯棒连轧管机一般包括7～9个机架，下文将以8机架(六个变形机架，两个松棒机架)的情况说明本发明的技术方案。

图1是本发明的三辊全浮连轧管机的结构示意图。如图所示，三辊全浮芯棒连轧管机包括八个连轧机架，其中前六个机架为变形机架，即第一至第六变形机架，后两个机架为松棒机架，荒管依次在第一至第六变形机架上进行轧管，然后在后两个松棒机架上进行松棒。松棒机架后设置有脱棒机(未示出)，经松棒后的荒管进入脱棒机，使荒管与芯棒分离。

在第二变形机架至第五变形机架后均设置有检测元件，即第一至第四检测元件，这些检测元件与控制单元相连，用于在检测到荒管离开其对应的变形机架时，向控制单元发出信号。

第三变形机架至第六变形机架上均设置有与控制单元连接的液压微压下装置，用于对变形机架上的轧辊进行微压下。测量装置安装在脱棒机后，与控制单元相连，测量装置实时检测荒管的壁厚与外径，并将检测到的数据发送给控制单元。控制单元根据预先设定的或者实时测量的荒管的外径和壁厚值，确定各变形机架对尾部竹节偏差的补偿值，并且控制单元在接收到检测元件发来的信号后，控制位于发送信号的检测单元所对应的变形机架之后的各变形机架上的液压微压下装置进行微压下，以对尾部竹节偏差进行补偿。具体地，控制单元根据预先设定的荒管的外径和壁厚值确定各变形机架对正在被轧管的荒管的尾部竹节偏差的补偿值；控制单元根据实时测量的荒管的外径和壁厚值，确定各变形机架对下支荒管的尾部竹节偏差的补偿值。图2示意性地示出了检测元件、控制单元、测量装置和液压微压下装置的连接关系。

如图1所示，各机架的间距在650mm～1000mm之间。在此实施方式中，第一至第四检测元件分别设置在第二变形机架至第五变形机架后0.2m处。当第一检测元件检测到荒管尾端离开第二变形机架时，控制单元根据第一检测元件发来的信号控制第三至第六变形机架上的液压微压下装置，以对其上的轧辊进行一次微压下；当第二检测元件测得荒管尾端离开第三变形机架时，控制单元根据第二检测元件发来的信号控制第四至第六变形机架上的液压微压下装置，以在第一次微压下的基础上，对其轧辊进行第二次微压下；依次类推。

本发明主要对荒管的尾部竹节加以控制，尾部竹节的形成过程如下：当荒管离开第一变形机架瞬间，对荒管尾端产生的第一节箍，是芯棒升速产生纵向摩擦推力的结果；当依次产生第二节箍、第三节箍...时，由于芯棒升速基本为匀加速运动，故当荒管尾端离开任一变形机架的瞬间，由芯棒产生的这种纵向摩擦推力几乎相等，则造成第五节箍尺寸偏差最大。根据尾部竹节的这种形成过程，本发明在荒管离开第二至第五变形机架时，对仍然轧制荒管的各变形机架进行微压下，从而实现对尾部竹节偏差进行动态补偿。

举例来说，本发明的产品规格是Φ32×2.9mm结构用无缝钢管，代表钢种为：Q460；

Φ159mm三辊全浮变形分配见表1。

表1Φ159mm三辊全浮变形分配

在本发明中，每次微压下时对各个变形机架压下的量可由尾部竹节的特征得出。图3示出了采用传统润滑工艺的三辊全浮芯棒连轧管的荒管头尾外径和壁厚的变化曲线，其中，三辊全浮芯棒连轧管机为Φ159mm三辊连轧机。如图所示，头部竹节基本上被抑制，但尾部竹节问题没有得到解决。由图可知：1、外径和壁厚均为正偏差，竹节处荒管最大外径偏差+1.4％D，最大壁厚偏差+8％S；2、外径和壁厚均为正偏差。

根据图3所示的尾部竹节的特征，可以得出第三至第六变形机架的微压下的比值，“微压下”可称为“补偿”，单位为荒管外径(D)的百分数值(％D)。如下表所示：

表2各机架的总补偿值(％D)

由表2可知，在检测元件依次发出信号后，液压微压下装置调节微压下时，第三至第六变形机架中，每个变形机架的每次补偿量不超过0.075％D。第三至第六变形机架中，每个变形机架的总补偿值在0.05～0.15％D之间。尾竹节控制的这种“微压下补偿”，会使荒管外径与壁厚偏差均减少，并且当这种补偿达到一定值后，荒管壁厚将出现负偏差，如图4所示。为使壁厚满足公差要求，本发明的最大补偿值，应符合荒管壁厚偏差≤-7％S的限制条件；否则尚需减少“补偿”值。

本发明还公开了一种三辊全浮芯棒连轧管机的轧制工艺，其包含以下步骤：

实时检测荒管的外径和壁厚值；

根据预先设定的或实时检测到的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对荒管尾部竹节偏差的补偿值；

在检测到荒管离开其对应的变形机架时，对位于该变形机架后的各变形机架上的轧辊进行微压下，从而对尾部竹节偏差进行补偿。

其中，可以根据预先设定的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对正在被轧管的荒管的尾部竹节偏差的补偿值；也可以根据实时检测到的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对下支荒管的尾部竹节偏差的补偿值。

本发明三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺，与传统的轧管技术相比，可提高金属收得率约2～4％以上，并能提高钢管的产品质量。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施方式，而不是对本发明技术方案的限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种三辊全浮连轧管机，其包括第一至第六变形机架和松棒机架，荒管依次通过该第一至第六变形机架和松棒机架，其特征在于：

第二变形机架至第五变形机架后均设置有检测元件，检测元件与控制单元相连，用于在检测到荒管离开其对应的变形机架时，向控制单元发出信号；

第三变形机架至第六变形机架上均设置有与控制单元连接的液压微压下装置，液压微压下装置用于对变形机架上的轧辊进行微压下；

松棒机架后还设有脱棒机，脱棒机后设有测量装置，用于实时测量荒管的外径和壁厚值并将检测到的数据发送给控制单元；

控制单元根据预先设定的或者实时测量的荒管的外径和壁厚值，确定各变形机架对尾部竹节偏差的补偿值，并且控制单元在接收到检测元件发来的信号后，控制位于发送信号的检测单元所对应的变形机架之后的各变形机架上的液压微压下装置进行微压下，以对尾部竹节偏差进行补偿。

2.如权利要求1的三辊全浮连轧管机，其特征在于：在检测元件依次发出信号后，液压微压下装置调节微压下时，第三至第六变形机架中，每个变形机架的每次补偿量不超过0.075％×荒管外径，并且第三至第六变形机架中，每个变形机架的总补偿值在0.05％×荒管外径～0.15％×荒管外径之间。

3.如权利要求1的三辊全浮连轧管机，其特征在于：检测元件设置在第二变形机架至第五变形机架中的每个变形机架后0.2米处。

4.如权利要求1的三辊全浮连轧管机，其特征在于，控制单元根据预先设定的荒管的外径和壁厚值确定各变形机架对正在被轧管的荒管的尾部竹节偏差的补偿值；控制单元根据实时测量的荒管的外径和壁厚值，确定各变形机架对下支荒管的尾部竹节偏差的补偿值。

5.一种三辊全浮芯棒连轧管机的轧制工艺，其特征在于：

实时检测荒管的外径和壁厚值；

根据预先设定的或实时检测到的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对荒管尾部竹节偏差的补偿值；

在检测到荒管离开其对应的变形机架时，对位于该变形机架后的各变形机架上的轧辊进行微压下，从而对尾部竹节偏差进行补偿。

6.如权利要求5的三辊全浮芯棒连轧管机的轧制工艺，其特征在于，根据预先设定的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对正在被轧管的荒管的尾部竹节偏差的补偿值；根据实时测量的荒管外径和壁厚值，确定各变形机架对下支荒管的尾部竹节偏差的补偿值。