CN105127204A - 热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法；该方法能够确保减定径机高效、稳定地生产出钢管外表面无“青线”质量缺陷且满足钢管标准要求的钢管。热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，包括以下步骤：A、根据以下公式计算热轧无缝钢管减定径机孔型辊缝圆角半径R；<maths num="0001"></maths><maths num="0002"></maths>Δb＝a2-b；B、根据计算得到的辊缝圆角半径R制造检测样规；C、通过检测样规对机架上三个减定径辊的辊缝圆角半径R进行检测；D、根据检测结果进行处理，使得辊缝圆角半径符合要求。采用该方法能够高效、稳定地生产出没有“青线”质量缺陷的钢管，提高生产稳定性和生产效率。

Description

热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法

技术领域

本发明涉及热轧无缝钢管张力减定径机孔型设计及孔型机加工技术领域，尤其是一种热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法。

背景技术

公知的：减定径机工艺原理及机架使用情况。目前热轧无缝钢管生产线最后一道变形工序为减定径工序，其原理为：采用n(机架数n＝3～32)架减定径辊孔型串列交叉布置(见图1)，任意第i和i+1架由减定径辊构成的孔型喉径相隔一个机架间离L，轧制工序送来的热荒管5依次进入n架，就完成n个道次减(定)径变形(伴随增壁或减壁)，荒管最终变成满足用户要求尺寸的钢管。n个机架中第1架到n-2架为基础机架组2，主要完成热荒管5减径变形，第n-1和第n架位于基础架之后为成品架，确保钢管出减定径机后其外径精度满足钢管标准要求。一个系列的基础架可以匹配多个规格的成品架，达到节约基础架的目的，一个外径规格的钢管对应一个合理的成品架孔型尺寸，孔型磨损量在要求范围的基础架可以与新的(孔型未磨损)成品架在轧线同时使用。

减定径机孔型组成及机加工方法。如图2所示，三辊减定径机孔型由三个互呈120度布置的减定径辊3上的孔型构成，相临轧辊间存在间隙即为辊缝(即2g)，辊缝设计值一般为0.6mm(单边辊缝g＝0.3mm)，每个辊上孔型曲线一般由R1和辊缝处圆角R两段圆弧组成，圆弧R1由钢管外径决定，目前圆角R值缺乏理论依据计算，依靠人工经验取1.5～2mm。孔型工艺参数由下列任一种方式确定：

1)同时加工任意架三个辊孔型曲线时，由任意第i架孔型高半短轴a_i、孔型宽半长轴b_i和辊缝圆角R_i以及加工刀盘直径WD_i和移距WA_i等五个参数确定。三个辊上的孔型曲线加工通过专用车床刀杆上三把刀同时进给并旋转，对三个辊同时加工出孔型圆弧R1，而辊缝处圆角R因圆弧方向与R1相反，目前采用另外的圆角刀单独加工后，再手工修磨R1和R交界位置的方法完成。

2)单独加工任意架某一个辊上的孔型曲线时，由任意第i架孔型高半短轴a_i、孔型宽半长轴b_i和辊缝圆角R_i以及圆弧R1_i、圆弧偏心值e_i等五个参数确定，如图2所示，其数学关系如下：

R1_i＝(a_i ²+b_i ²-2a_ib_i×cos60°)/(a_i×b_i)

e_i＝(b_i ²+a_i ²)/(a_i×b_i)

第i架辊底处孔型半径方向减径量Δa_i＝b_i-1-a_i

第i架辊缝处孔型半径方向减径量Δb_i＝a_i-1-b_i

当Δb_i＞0时，辊缝处减径量为Δb_i

当Δb_i＜0时，辊缝处减径量为负数，即宽展量为-Δb_i。

减定径机孔型辊缝圆角R设计及机加工要求：减定径机每个辊上的孔型一般由圆弧R1和辊缝处圆角R两段圆弧组成，三个辊子构成的孔型在三个辊缝处有间隙，不能形成完全封闭的圆或椭圆孔型，部分孔型基础架不封闭辊缝处有减径量(Δb_i＞0)或宽展不够(Δb_i＜0)，以及孔型有磨损的基础架和孔型未磨损的成品架在线同时使用等多种不利于辊缝处钢管外表质量的因素存在，要求R大小适宜且与R1的交界处必须相切，防止R过大或过小或R与R1不相切或相切过渡，导致减定径时R或与R1的交界处将热钢管外表划伤，产生“青线”质量缺陷而超出钢管标准要求成为不合格钢管。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法；该方法能够确保减定径机高效、稳定地生产出表面无“青线”质量缺陷且满足钢管标准要求的钢管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，其特征在于包括以下步骤：

A、根据以下公式计算减定径机孔型中的辊缝圆角半径R；

$\sin \mathrm{\&alpha;}=(R+g+\frac{\sqrt{3}}{2}e)/(R+R_1);$

$a1=(R+R1)\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&alpha;})}-b-\frac{e}{2};$

$cos\mathrm{\&beta;}=a1/\sqrt{(a{1}^2+{(R+g)}^2)};$

$a2=\sqrt{b^2+{(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)}^2+2b(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)\cos \mathrm{\&beta;}};$

Δb＝a2-b；

式中：R为辊缝圆角半径，R1为三个辊上组成孔型的圆弧半径，b表示孔型宽半长轴，Δb表示辊缝处的减径量；e为孔型偏心距；g为辊缝的一半；

B、根据步骤A中计算得到的减定径机孔型中的辊缝圆角半径R，对三个减定径辊上的辊缝圆角半径R进行加工；根据计算得到的辊缝圆角半径R制造检测样规；所述检测样规，包括检测体；所述检测体一端设置有检测曲面以及检测基准面；所述检测曲面包括减定径辊孔型圆弧检测曲面、辊缝圆角半径检测曲面；

所述减定径辊孔型圆弧检测曲面与减定径辊上组成孔型的圆弧面匹配；所述辊缝圆角半径检测曲面根据计算得到的辊缝圆角半径R设置；所述减定径辊孔型圆弧检测曲面与辊缝圆角半径检测曲面相切，且平滑过渡；所述检测基准面与辊缝圆角半径检测曲面相切；

C、通过检测样规对加工得到的减定径辊的辊缝圆角半径R进行检测；得到圆角半径R的检测结果；

D、根据圆角半径R的检测结果，对减定径辊上的辊缝圆角进行处理；

若减定径辊的辊缝圆角半径R不符合加工质量要求，则对减定径辊上的辊缝圆角进行重新加工；重新加工完成后通过检测样规进行检测；直到减定径辊的辊缝圆角半径R符合加工质量要求。

进一步的，步骤B中所述检测样规的检测基准面与辊缝圆角半径检测曲面的连接处设置有消隙凹槽。

进一步的，步骤B中所述检测体一端设置有检测曲面；另一端设置有手柄。

进一步的，步骤B中所述检测样规的手柄上设置有挂孔。

进一步的，步骤C中通过检测样规对机架上减定径辊的辊缝圆角半径R进行检测包括以下步骤：

a、将检测样规放置到需要检查的减定径辊的辊缝圆角处；

b、首先将检测基准面紧靠减定径辊上形成辊缝的面，确保检测基准面与减定径辊上形成辊缝的面贴合；

c、保持检测基准面与减定径辊上形成辊缝的面贴合状态，将检测样规向靠近减定径辊上孔型圆弧面的方向移动，直到不能动为止；

d、观察减定径辊孔型圆弧检测曲面是否与减定径辊上孔型的圆弧面贴合以及观察辊缝圆角半径检测曲面是否与辊缝圆角贴合；然后用塞尺检查减定径辊孔型圆弧检测曲面与减定径辊上孔型的圆弧面之间的间隙以及辊缝圆角半径检测曲面与辊缝圆角之间的间隙；

e、重复步骤a-d逐一检查机架上三个减定径辊孔型上其它的辊缝圆角半径R，直到所有辊缝圆角半径R检测完成。

进一步的，步骤D中根据检测圆角半径R的结果，对减定径辊上的辊缝圆角采用以下方式进行处理：

1)辊缝圆角半径R过小：

当减定径辊孔型圆弧检测曲面与减定径辊上孔型的圆弧面之间的间隙超过0.1mm；则用圆角加工刀对辊缝圆角半径R进行再加工；直到减定径辊孔型圆弧检测曲面与减定径辊上孔型的圆弧面之间的间隙≤0.1mm；

2)辊缝圆角半径R过大：

当辊缝圆角半径检测曲面与辊缝圆角之间的间隙超过0.1mm；则换取大一个规格的检测样规对辊缝圆角半径R进行检测，直到间隙不超过0.1mm合格，若出现辊缝圆角半径R过小的情况；然后按照1)辊缝圆角半径R过小的处理方式进行处理。

本发明的有益效果是：本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，在步骤A中建立了减定径机孔型设计辊缝圆角半径R与孔型宽半长轴b之间定量的数学函数关系及计算方法，从孔型设计上可有效避免生产中辊缝圆角R处钢管外表产生“青线”质量缺陷；同时根据计算公式明确了辊缝圆角R与辊缝处减径量△b、机架装配辊缝g值之间的变化规律，为减定径机孔型设计提供指导，避免传统方法中R采用经验值造成辊缝圆角半径R过小或过大等异常情况出现，使得辊缝园角半径R设计大小值与辊缝处热钢管的减径量Δb匹配。同时在步骤B中根据计算得到的辊缝圆角半径R制造了辊缝圆角半径R加工质量检测样规，在步骤C中用该检测样规对辊缝圆角半径R加工质量进行直观、可靠地检查和准确地检测，避免了人工肉眼检查标准不一致或两圆弧不相切，导致生产中缝圆角R处钢管外表面“青线”质量缺陷频繁发生的情况出现。在步骤D中根据检测结果对辊缝圆角进行处理最终使得辊缝圆角半径R符合加工质量要求，避免生产中辊缝圆角R处钢管外表产生“青线”质量缺陷。

因此本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，能够对减定径机孔型圆角加工过程中进行实时检查，及时改进加工质量，防止辊缝圆角半径R过小或过大或两圆弧不相切等异常情况出现，提高了孔型加工效率。同时能稳定地生产出没有“青线”质量缺陷的钢管，钢管的表面质量符合有关技术标准要求。再次能够保证减定径机孔型辊缝圆角的质量，避免了辊缝圆角R质量问题，导致钢管表面出现“青线”质量缺陷，不得不中断正常生产更换新机架或重新加工辊缝圆角R产生生产停工损失的情况发生。从而提高生产的稳定性，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例中三辊减定径机的结构示意图；

图2是本发明实施例中减定径机的孔型结构示意图；

图3是本发明实施例中辊缝圆角半径值计算图；

图4是本发明实施例中检测样规的结构示意图；

图5是本发明实施例中检测样规进行检测时的结构示意图

图6是本发明实施例中辊缝圆角半径R值随钢管外径和辊缝处减径量△b变化关系图；

图7是本发明实施例中辊缝圆角半径R随钢管外径和辊缝g大小变化关系图；

图中标示：1-机架，2-基础机架组，3-减定径辊，4-检测样规，41-检测体，42-手柄，43-减定径辊孔型圆弧检测曲面，44-辊缝圆角半径检测曲面，45-检测基准面，46-消隙凹槽，47-挂孔，5-热荒管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，包括以下步骤：

A、根据以下公式计算减定径机孔型中的辊缝圆角半径R；

$\sin \mathrm{\&alpha;}=(R+g+\frac{\sqrt{3}}{2}e)/(R+R_1);$

$a1=(R+R1)\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&alpha;})}-b-\frac{e}{2};$

$cos\mathrm{\&beta;}=a1/\sqrt{(a{1}^2+{(R+g)}^2)};$

$a2=\sqrt{b^2+{(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)}^2+2b(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)\cos \mathrm{\&beta;}};$

Δb＝a2-b；

式中：R为辊缝圆角半径，R1为三个辊上组成孔型的圆弧半径，b表示孔型宽半长轴，Δb表示辊缝处的减径量；e为孔型偏心距；g为辊缝的一半；

B、根据步骤A中计算得到的减定径机孔型设计中的辊缝圆角半径R，对减定径辊3上的辊缝圆角半径R进行加工；根据计算得到的辊缝圆角半径R制造检测样规4；所述检测样规4，包括检测体41；所述检测体41一端设置有检测曲面以及检测基准面45；所述检测曲面包括减定径辊孔型圆弧检测曲面43、辊缝圆角半径检测曲面44；

所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上组成孔型的圆弧面匹配；所述辊缝圆角半径检测曲面44根据计算得到的辊缝圆角半径R设置；所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与辊缝圆角半径检测曲面44相切，且平滑过渡；所述检测基准面45与辊缝圆角半径检测曲面44相切；C、通过检测样规4对加工得到的减定径辊3的辊缝圆角半径R进行检测；得到圆角半径R的检测结果；

D、根据圆角半径R的检测结果，对减定径辊3上的辊缝圆角进行处理；

若减定径辊3的辊缝圆角半径R不符合加工质量要求，则对减定径辊3上的辊缝圆角进行重新加工；重新加工完成后通过检测样规4进行检测；直到减定径辊3的辊缝圆角半径R符合加工质量要求。

在传统的减定径机生产无缝钢管的工艺中，减定径机生产过程中钢管外表产生“青线”质量缺陷的原因主要有：

1)减定径机孔型设计，为保证减定径钢管断面壁均匀增厚，基础架第i-1架的钢管进入第i架时，三个不封闭的辊缝处设计有减径量(Δb＞0)或宽展很小(Δb＜0)的基础架辊底磨损后导致辊缝处的减径量增大。若辊缝圆角半径R设计大小不当，导致热金属向辊缝流动，在辊缝圆角处将钢管外表面划伤，产生“青线”质量缺陷。因此，基础架辊缝圆角半径R的设计大小值必须与辊缝处热钢管的减径量Δb匹配。

2)根据减定径机机架配置要求，一个系列的基础架一般与多个规格的成品架共用，基础架孔型使用寿命高，一般孔型直径允许磨损量≤1.2mm，而成品架孔型使用寿命短，一些特殊品种(如抗挤毁套管)外径精度要求高(外径极差≤0.6％D)，成品架孔型允许的磨损量≤0.5mm，导致新换的成品架与磨损了的基础架在线同时使用，在成品架不封闭的三个辊缝处存在减径量(Δb＞0)。因此，成品架辊缝圆角R设计大小值，必须考虑基础架辊底磨损后，热钢管在成品架辊缝处的减径量Δb增大的情况相匹配。

3)三辊同时加工时，由于R1和R两圆弧加工分别由两种刀加工而成，接刀处靠人工肉眼观察R1、R两圆弧完全相切很困难，导致加工出来的孔型曲面存在质量问题，生产中在R1、R交界处划伤钢管外表面产生“青线”质量缺陷。因此，孔型曲面的加工质量需要有保证措施才行。

图3为辊缝圆角半径值计算图；如图3所示，对减定径机生产热轧无缝钢管的变径过程进行数学建模及计算。

已知条件：AS为孔型半径为R1的圆弧，O₁为半径为R1的圆弧的圆心，O为孔型中心，ON为辊缝中心线，HK为辊缝侧边，∠SON＝60°为孔型半边，ON与HK之间的距离为辊缝的一半HM＝g，OO₁为孔型偏心距离为e，OS为孔型高半短轴a，OD为孔型宽半长轴b，圆弧LE为进第i个机架孔型(等于出第i-1个机架辊底钢管外径,LE近似看成以O为圆心的圆弧)的钢管的外径。

作SA与HK的相切弧AH，圆心为O₂，切点分别为A、H点，连接O₂和D点交AH弧于B点，则O₂A＝O₂B＝O₂H＝R，SA弧延长线与ON交于D点，LE弧与ON交于E点,则OB＝OE,DE＝辊缝处R压下量。连接O₂H并延长与ON交于M点，且与ON的平行线O₁G交于G点。过D和O分别向O₁G作垂线交于P和F点，则有：

OP＝DF＝MG＝e×sin60°,OD＝PF＝b；O₁P＝e×cos60°；连接O₁O₂且过A点，连接OB。

根据任意机架孔型辊缝处半径方向的减径量Δb，计算任意机架辊缝圆角半径R值并满足：任意机架辊缝圆角半径R的压下量DE≥该架辊缝处半径方向的减径量Δb，即圆角R上B点到减定径孔型中心O点之距离OB与孔型宽半长轴OD＝b之差DE≥Δb，具体计算方法如下：

由上可得：在直角ΔO₁GO₂中，设∠O₂O₁G＝α；

$sin\&angle;O_2{O}_{1}G=sin\mathrm{\&alpha;}=\frac{O_{2}G}{O_2{O}_1}=\frac{O_{2}H+HM+MG}{O_{2}A+{\mathrm{AO}}_1}$

$\sin \mathrm{\&alpha;}=(R+g+\frac{\sqrt{3}}{2}e)/(R+R_1)---\left(1\right)$

设DM＝a1；

DM＝FG＝O₁G-PF-O1P＝O₁O₂×cos∠O₂O₁G-OD-OO₁×cos∠OO₁P-O₁P

DM＝(R+R1)×cos∠O₂O₁G-b-e×cos60°

a1＝DM＝(R+R1)×cos∠O₂O₁G-b-e×cos60°

$a1=(R+R1)\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&alpha;})}-b-\frac{e}{2}---\left(2\right)$

在直角ΔDMO₂中，则有:

设∠O₂DM＝β；

$cos\&angle;O_{2}DM=cos\mathrm{\&beta;}=\frac{DM}{O_{2}D}=\frac{DM}{\sqrt{{\mathrm{DM}}^2+O_2{M}^2}}$

$cos\mathrm{\&beta;}=\frac{a1}{\sqrt{(a{1}^2+{(R+g)}^2)}}---\left(3\right)$

在ΔOBD中，根据余弦定理则有:

设OB＝a2；

a2²＝OB²＝OD²+DB²-2OD×DB×cos∠ODB＝OD²+DB²-2OD×DB×cos(180°-∠O₂DM)

$a{2}^2={\mathrm{OB}}^2=b^2+{(\sqrt{{\mathrm{DM}}^2+{(R+g)}^2}-R)}^2+2\&times;B\&times;(\sqrt{{\mathrm{DM}}^2+{(R+g)}^2}-R)\&times;cos\mathrm{\&beta;}$

$a2=\sqrt{b^2+{(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)}^2+2b(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)cos\mathrm{\&beta;}}---\left(4\right)$

OB＝OE＝OD+DE

DE＝OB-OD＝OB-b≥△b

DE＝a2-b；(5)

由上述公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)，计算任意架给定R值从0.1mm起逐步增大，可见，辊缝圆角半径R大小与辊缝之半值g和孔型宽半长轴b等呈复杂的函数关系。

如图6所示为辊缝圆角半径R值随钢管外径和辊缝处减径量△b变化关系图；由图6可见，e＝0的成品架孔型，辊缝g＝0.3给定值时，辊缝圆角半径R随辊缝处的减径量增大而增大，反之亦然；随钢管外径增大稍减小。当△b＝0.5mm时，辊缝圆角半径R＝1.5mm左右，目前按经验取R＝1.5-2mm只适应辊缝处减径量小的情况，而基础机架设计以及使用中辊底磨损后，使各机架辊缝圆角半径R处的实际减径量比0.5mm大得多，这是目前按传统经验取R值较小，孔型设计就导致辊缝处钢管外表会出“青线”质量缺陷的原因之一。

如图7所示为辊缝圆角半径R随钢管外径和辊缝g大小变化关系图。

由图7可知，e＝0的成品架孔型，辊缝处减径量△b＝0.5mm确定时，辊缝圆角半径R随辊缝g值增大而减小，反之亦然；随钢管外径增大稍减小。因此，辊缝圆角半径R值须与辊缝g值匹配。

通过上述公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可知当g一定时，只需要DE等于△b，即Δb＝a2-b；此时的辊缝圆角半径R值为所求值。

本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，在步骤A中根据以下公式计算热轧无缝钢管减定径机孔型辊缝圆角半径R；

$\sin \mathrm{\&alpha;}=(R+g+\frac{\sqrt{3}}{2}e)/(R+R_1);$

$a1=(R+R1)\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&alpha;})}-b-\frac{e}{2};$

$cos\mathrm{\&beta;}=a1/\sqrt{(a{1}^2+{(R+g)}^2)};$

$a2=\sqrt{b^2+{(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)}^2+2b(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)\cos \mathrm{\&beta;}};$

Δb＝a2-b；

式中：R为辊缝圆角半径，R1为三个辊上组成孔型的圆弧半径，b表示孔型宽半长轴，Δb表示辊缝处的减径量；e为孔型偏心距；g为辊缝的一半。

在步骤A中通过建立了减定径机孔型设计辊缝圆角半径R与型宽半长轴b之间定量的数学函数关系及计算方法，从孔型设计上可有效避免生产中辊缝圆角半径R处钢管外表产生“青线”质量缺陷，是对减定径机孔型设计方法的补充，也是对目前辊缝圆角半径R按经验取1.5-2mm且该处生产中钢管外表易出“青线”质量缺陷的传统方法的改进；同时明确了辊缝圆角半径R与辊缝处减径量△b、机架装配辊缝g值之间的变化规律，为减定径机孔型设计提供指导。通过上述公式对热轧无缝钢管减定径机孔型中辊缝圆角半径R进行确定，因此能够使得辊缝圆角半径R与辊缝处减径量△b相匹配；克服了传统的减定径机生产无缝钢管的工艺中，减定径机生产过程中钢管外表产生“青线”质量缺陷的原因中的原因1)和原因2)。避免传统方法中采用经验值造成热轧无缝钢管减定径机孔型辊缝圆角半径R设计不合理或加工质量问题。避免减定径机生产中，热钢管外表在辊缝圆角处被划伤产生“青线”质量缺陷成为不合格品。从而有利于确保减定径机高效、稳定地生产出表面质量满足钢管标准要求的钢管，杜绝产生生产停工和钢管批量质量事故的发生。

在步骤B中根据计算得到的辊缝圆角半径R制造检测样规4；所述检测样规4，包括检测体41；所述检测体41一端设置有检测曲面以及检测基准面45；所述检测曲面包括减定径辊孔型圆弧检测曲面43、辊缝圆角半径检测曲面44；

所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上组成孔型的圆弧面匹配；所述辊缝圆角半径检测曲面44根据计算得到的辊缝圆角半径R设置；所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与辊缝圆角半径检测曲面44相切，且平滑过渡；所述检测基准面45与辊缝圆角半径检测曲面44相切。

由于上述检测样规4的检测曲面包括减定径辊孔型圆弧检测曲面43、辊缝圆角半径检测曲面44；同时所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上组成孔型的圆弧面匹配；所述辊缝圆角半径检测曲面44根据减定径机生产无缝钢管的工艺中辊缝圆角半径R计算公式确定的辊缝圆角半径R设置；所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与辊缝圆角半径检测曲面44相切，且平滑过渡；所述检测基准面45与辊缝圆角半径检测曲面44相切。因此采用上述检测样规4对减定径辊3上的圆角半径R进行检测，不仅能够保证辊缝圆角半径R的值，同时可以保证辊缝圆角与减定径辊上孔型的圆弧面的位置关系。从而能够保证检测过程中检测的准确性，保证减定径辊3上辊缝圆角半径R值，同时保证减定径辊3上组成孔型的圆弧面与辊缝圆角相切，且平滑过渡。

由于在步骤B中根据计算得到的辊缝圆角半径R制造检测样规4；从而可以通过检测样规4对辊缝圆角半径R加工质量进行直观、可靠地检查和准确地检测，从而有利于保证辊缝圆角半径R的加工质量，避免了人工肉眼检查标准不一致，导致生产中缝圆角半径R处钢管外表面“青线”质量缺陷频繁发生的情况出现。

同时在步骤C中通过检测样规4对机架1上减定径辊3的辊缝圆角半径R进行检测；通过步骤B和步骤C能够克服传统的减定径机生产无缝钢管的工艺中，减定径机生产过程中钢管外表产生“青线”质量缺陷的原因中的原因3)。

在步骤D中根据检测结果，对减定径辊3上的辊缝圆角进行处理；若减定径辊3的辊缝圆角半径R不符合加工质量要求，则对减定径辊3上的辊缝圆角进行重新加工；重新加工完成后通过检测样规4进行检测；直到减定径辊3的辊缝圆角半径R符合加工质量要求。因此通过上述处理能够使得加工制造的辊缝圆角半径R符合加工质量要求，从而保证了孔型的尺寸，避免了钢管外表易出“青线”质量缺陷。

综上所述，本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，在步骤A中建立了减定径机孔型设计辊缝圆角半径R与孔宽半长轴b之间定量的数学函数关系及计算方法，从孔型设计上可有效避免生产中辊缝圆角R处钢管外表产生“青线”质量缺陷；同时根据计算公式明确了辊缝圆角R与辊缝处减径量△b、机架装配辊缝g值之间的变化规律，为减定径机孔型设计提供指导，避免传统方法中R采用经验值造成辊缝圆角半径R过小或过大等异常情况出现，使得辊缝园角半径R设计大小值与辊缝处热钢管的减径量Δb匹配。

同时在步骤B中，根据计算得到的辊缝圆角半径R制造了辊缝圆角半径R加工质量检测样规4，在步骤C用该检测样规4对辊缝圆角半径R加工质量进行直观、可靠地检查和准确地检测，避免了人工肉眼检查标准不一致或两圆弧不相切，导致生产中缝圆角R处钢管外表面“青线”质量缺陷频繁发生的情况出现。在步骤D中根据检测结果对辊缝圆角进行处理最终使得辊缝圆角半径R符合加工质量要求，避免生产中辊缝圆角R处钢管外表产生“青线”质量缺陷。

因此本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，能够对减定径机孔型圆角加工过程中进行实时检查，及时改进加工质量，防止辊缝圆角半径R过小或过大或两圆弧不相切等异常情况出现，提高了孔型加工效率。同时能稳定地生产出没有“青线”质量缺陷的钢管，钢管的表面质量符合有关技术标准要求。再次能够保证减定径机孔型辊缝圆角的质量，避免了辊缝圆角R质量问题，导致钢管表面出现“青线”质量缺陷，不得不中断正常生产更换新机架或重新加工辊缝圆角R产生生产停工损失的情况发生。从而提高生产的稳定性，提高生产效率。

为了便于加工，进一步的，所述检测基准面45与检测曲面的连接处设置有消隙凹槽46。从而避免在加工检测基准面45和检测曲面造成干涉。

为了便于使用，进一步的，所述检测体41一端设置有检测曲面；另一端设置有手柄42。

为了便于存放管理，进一步的，所手柄42上设置有挂孔47。在检测样规4不使用时通过挂孔可以将检测样规4进行放置。

为了便于检测，同时保证检测的准确性，进一步的，步骤C中通过检测样规4对机架上减定径辊3的辊缝圆角半径R进行检测包括以下步骤：

a、将检测样规4放置到需要检查的减定径辊3的辊缝圆角处；

b、首先将检测基准面45紧靠减定径辊3上形成辊缝的面，确保检测基准面45与减定径辊3上形成辊缝的面贴合；

c、保持检测基准面45与减定径辊3上形成辊缝的面贴合状态，将检测样规4向靠近减定径辊3上孔型圆弧面的方向移动，直到不能动为止；

d、观察减定径辊孔型圆弧检测曲面43是否与减定径辊3上孔型的圆弧面贴合以及观察辊缝圆角半径检测曲面44是否与辊缝圆角贴合；然后用塞尺检查减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上孔型的圆弧面之间的间隙以及辊缝圆角半径检测曲面44与辊缝圆角之间的间隙；

e、重复步骤a-d逐一检查机架1上三个减定径辊3的孔型上其它的辊缝圆角半径，直到所有辊缝圆角半径R检测完成。

在步骤a中将检测样规4放置到需要检查的减定径辊3的辊缝圆角处，为检查辊缝圆角半径R的加工质量做准备。

在步骤b中将检测基准面45紧靠减定径辊3上形成辊缝的面，确保检测基准面45与减定径辊3上形成辊缝的面贴合；从而完成检测基准的定位，保证后续检查过程中的准确性。

在步骤c中，保持检测基准面45与减定径辊3上形成辊缝的面贴合状态，将检测样规4向靠近减定径辊3上孔型圆弧面的方向移动，直到不能动为止。

在步骤d中观察减定径辊孔型圆弧检测曲面43是否与减定径辊3上孔型的圆弧面贴合以及观察辊缝圆角半径检测曲面44是否与辊缝圆角贴合；然后用塞尺检查减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上孔型的圆弧面之间的间隙以及辊缝圆角半径检测曲面44与辊缝圆角之间的间隙。

在步骤e中，重复步骤a-d逐一检查三个减定径辊3上其它的辊缝圆角半径，直到三个减定径辊3上的六辊缝圆角半径检测完成。从而完成整个孔型上辊缝圆角半径R的检测，保证了孔型辊缝圆角的加工质量。

综上所述，上述通过检测样规4对机架上减定径辊3的辊缝圆角半径R进行检测的方法，能够便于使用三辊减定径机辊缝圆角半径的检测样规4对辊缝圆角半径R进行检查，提高检查效率。通过对辊缝圆角半径R的检查，能够保证辊缝圆角半径R的加工质量，防止辊缝圆角半径R过小或过大或两圆弧不相切等异常情况出现，提高了孔型加工效率。

为了使得根据辊缝圆角半径R的检测结果对辊缝圆角半径R进行处理，制造得到的减定径辊3的辊缝圆角半径R符合质量加工要求，同时便于加工制造。进一步的，

步骤D中根据检测圆角半径R的结果，对减定径辊3上的辊缝圆角采用以下方式进行处理：

1)辊缝圆角半径R过小：

当减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上孔型的圆弧面之间的间隙超过0.1mm；则用圆角加工刀对辊缝圆角半径R进行再加工；直到减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上孔型的圆弧面之间的间隙≤0.1mm；

2)辊缝圆角半径R过大：

当辊缝圆角半径检测曲面44与辊缝圆角之间的间隙超过0.1mm；则换取大一个规格的检测样规4对辊缝圆角半径R进行检测，直到间隙不超过0.1mm合格，若出现辊缝圆角半径R过小；然后按照1)辊缝圆角半径R过小的处理方式进行处理。

具体的：

当间隙≤0.1mm时，符合加工质量要求；

当间隙＞0.1mm时，对减定径辊3上的辊缝圆角进行重新加工，直到符合加工质量要求。

1)辊缝圆角半径R过小：

辊缝圆角半径R加工过程中，用样规检查辊缝圆角半径R，当减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上孔型的圆弧面之间的间隙超过0.1mm；此种情况为辊缝圆角半径R加工小造成。

辊缝圆角半径R加工过小改进方法：用圆角加工刀对辊缝圆角半径R进行再加工，边加工边检查，直到满足合格辊缝圆角半径R的要求。

2)辊缝圆角半径R过大：

辊缝圆角加工过程中，用样规检查辊缝圆角R，辊缝圆角半径检测曲面44与辊缝圆角之间的间隙超过0.1mm(用塞尺检查)，此种情况为辊缝圆角半径R加工大造成。

辊缝圆角半径R加工过大改进方法：辊缝圆角加工过程中，边加工边检查，避免此种情况出，若发生此种情况，则用大一个规格的检查规检查，直到满足大规格合格辊缝圆角半径R的要求。

实施例

采用本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，对热轧无缝钢管减定径机生产钢管时，辊缝圆角半径R的具体设置过程。

1、根据以下公式计算热轧无缝钢管减定径机孔型辊缝圆角半径R；

$\sin \mathrm{\&alpha;}=(R+g+\frac{\sqrt{3}}{2}e)/(R+R_1)---\left(1\right)$

$a1=(R+R1)\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&alpha;})}-b-\frac{e}{2}---\left(2\right)$

$cos\mathrm{\&beta;}=a1/\sqrt{(a{1}^2+{(R+g)}^2)}---\left(3\right)$

$a2=\sqrt{b^2+{(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)}^2+2b(\sqrt{a{1}^2+{(R+g)}^2}-R)cos\mathrm{\&beta;}}---\left(4\right)$

Δb＝a2-b(5)

式中：R为辊缝圆角半径，R1为三个辊上组成孔型的圆弧半径，b表示孔型宽半长轴，Δb表示辊缝处减径量；e为孔型偏心距；g为辊缝的一半。

根据减定径辊3在机架上的装配，辊缝g＝0.3mm，e＝0，按现有各孔型辊缝处的减径量Δb。拟定R值，并将R1、e、b、g值带入1-5公式计算，使辊缝圆角处的压下量刚好等于辊缝处的最大减径量Δb，可得到各孔型系列对应的R值。R1、e、b、g、R的值详见表1。

表1

由上表可见，基础架辊缝处的减径量Δb在较宽的范围变化且增大时，辊缝圆角半径R为也增大，钢管外径变化时，辊缝圆角处的压下量变化量很小。

根据各机架3辊缝处的减径量Δb与辊缝圆角处的压下量计算的变化规律，选取了适当的辊缝圆角半径R值，其中R1＝钢管外径×成品架钢管热涨系数(取1.009-1.012)。

经推算：参考尺寸所述L1为如图4中所示的参考尺寸L1即样规检测端一边的长度值，∠δ＝arcsin(g/R1)。将辊缝之半g＝0.3mm及R1值代入前式得到以下数据，详见表2。

表2

2、根据上述得到的R值以及L1，制造钢管规格的检测样规4的17个规格。同时还制造了钢管规格的检测样规4的3个规格。所述三辊减定径机辊缝圆角半径的检测样规4，包括检测体41；所述检测体41一端设置有检测曲面以及检测基准面45；所述检测曲面包括减定径辊孔型圆弧检测曲面43、辊缝圆角半径检测曲面44；

所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上组成孔型的圆弧面匹配；所述辊缝圆角半径检测曲面44根据权利要求1中确定的辊缝圆角半径R设置；所述减定径辊孔型圆弧检测曲面43与辊缝圆角半径检测曲面44相切，且平滑过渡；所述检测基准面45与辊缝圆角半径检测曲面44相切。

所述检测基准面45与检测曲面的连接处设置有消隙凹槽46。所述检测体41一端设置有检测曲面；另一端设置有手柄42。所手柄42上设置有挂孔47。

3、在减定径机孔型加工车床上，辊缝圆角加工过程中，使用样规对辊缝圆角按以下步骤进行检查。

3.1将检测样规4放置到需要检查的减定径辊3的辊缝圆角处；

3.2首先将检测基准面45紧靠减定径辊3上形成辊缝的面，确保检测基准面45与减定径辊3上形成辊缝的面贴合；

3.3保持检测基准面45与减定径辊3上形成辊缝的面贴合状态，将检测样规4向靠近减定径辊3上孔型圆弧面的方向移动，直到不能动为止；

3.4观察减定径辊孔型圆弧检测曲面43是否与减定径辊3上孔型的圆弧面贴合以及观察辊缝圆角半径检测曲面44是否与辊缝圆角贴合；然后用塞尺检查减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上孔型的圆弧面之间的间隙以及辊缝圆角半径检测曲面44与辊缝圆角之间的间隙；

3.5重复步骤a-d逐一检查三个减定径辊3上其它的辊缝圆角半径，直到三个减定径辊3上的六辊缝圆角半径检测完成。

4.根据圆角半径R的检测结果，对减定径辊3上的辊缝圆角进行处理；

若减定径辊3的辊缝圆角半径R不符合加工质量要求，则对减定径辊3上的辊缝圆角进行重新加工；重新加工完成后通过检测样规4进行检测；直到减定径辊3的辊缝圆角半径R符合加工质量要求。

具体的：

当间隙≤0.1mm时，符合加工质量要求；

当间隙＞0.1mm时，对减定径辊3上的辊缝圆角进行重新加工，直到符合加工质量要求。

1)辊缝圆角半径R过小：

辊缝圆角半径R加工过程中，用样规检查辊缝圆角半径R，当减定径辊孔型圆弧检测曲面43与减定径辊3上孔型的圆弧面之间的间隙超过0.1mm；此种情况为辊缝圆角半径R加工小造成。

辊缝圆角半径R加工过小改进方法：用圆角加工刀对辊缝圆角半径R进行再加工，边加工边检查，直到满足合格辊缝圆角半径R的要求。

2)辊缝圆角半径R过大：

辊缝圆角加工过程中，用样规检查辊缝圆角R，辊缝圆角半径检测曲面44与辊缝圆角之间的间隙超过0.1mm(用塞尺检查)，此种情况为辊缝圆角半径R加工大造成。

辊缝圆角半径R加工过大改进方法：辊缝圆角加工过程中，边加工边检查，避免此种情况出，若发生此种情况，则用大一个规格的检查规检查，直到满足大规格合格辊缝圆角半径R的要求。

通过上述检测方法，避免了人工肉眼判断加工质量判断尺度不一致，经常造成孔型圆角加工质量不合格而返工耗时增加的问题；同时加工效率提高20-30％。

按本发明所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，在生产的过程中，经检查合格的孔型，上轧制线使用，生产钢管的表面质量符合钢管标准要求；同时还避免了因圆角R加工质量出现问题，造成钢管表面出现“青线”质量缺陷，无生产停工损失，同时也避免了批量发生“青线”质量缺陷事故，充分发挥减定径机设备能力，降低了无缝管厂产品的成本。

Claims (6)

1.热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，其特征在于包括以下步骤：

A、根据以下公式计算减定径机孔型中的辊缝圆角半径R；

$\sin \mathrm{\&alpha;}=(R+g+\frac{\sqrt{3}}{2}e)/(R+R_1);$

$a1=(R+R1)\sqrt{(1-{\sin }^2\mathrm{\&alpha;})}-b-\frac{e}{2};$

$cos\mathrm{\&beta;}=a1/\sqrt{(a{1}^2+{\left(R+g\right)}^2)};$

$a2=\sqrt{b^2+{(\sqrt{a{1}^2+{\left(R+g\right)}^2}-R)}^2+2b(\sqrt{a{1}^2+{\left(R+g\right)}^2}-R)\cos \mathrm{\&beta;}};$

Δb＝a2-b；

式中：R为辊缝圆角半径，R1为三个辊上组成孔型的圆弧半径，b表示孔型宽半长轴，Δb表示辊缝处的减径量；e为孔型偏心距；g为辊缝的一半；

B、根据步骤A中计算得到的减定径机孔型设计中的辊缝圆角半径R，对减定径辊(3)上的辊缝圆角半径R进行加工；根据计算得到的辊缝圆角半径R制造检测样规(4)；所述检测样规(4)，包括检测体(41)；所述检测体(41)一端设置有检测曲面以及检测基准面(45)；所述检测曲面包括减定径辊孔型圆弧检测曲面(43)、辊缝圆角半径检测曲面(44)；

所述减定径辊孔型圆弧检测曲面(43)与减定径辊(3)上组成孔型的圆弧面匹配；所述辊缝圆角半径检测曲面(44)根据计算得到的辊缝圆角半径R设置；所述减定径辊孔型圆弧检测曲面(43)与辊缝圆角半径检测曲面(44)相切，且平滑过渡；所述检测基准面(45)与辊缝圆角半径检测曲面(44)相切；

C、通过检测样规(4)对加工得到的减定径辊(3)的辊缝圆角半径R进行检测；得到圆角半径R的检测结果；

D、根据圆角半径R的检测结果，对减定径辊(3)上的辊缝圆角进行处理；

若减定径辊(3)的辊缝圆角半径R不符合加工质量要求，则对减定径辊(3)上的辊缝圆角进行重新加工；重新加工完成后通过检测样规(4)进行检测；直到减定径辊(3)的辊缝圆角半径R符合加工质量要求。

2.如权利要求2所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，其特征在于：步骤B中所述检测样规(4)的检测基准面(45)与辊缝圆角半径检测曲面(44)的连接处设置有消隙凹槽(46)。

3.如权利要求2所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，其特征在于：步骤B中所述检测体(41)一端设置有检测曲面；另一端设置有手柄(42)。

4.如权利要求4所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，其特征在于：步骤B中所述检测样规(4)的手柄(42)上设置有挂孔(47)。

5.如权利要求1所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，其特征在于：步骤C中通过检测样规对机架上三个减定径辊(3)的辊缝圆角半径R进行检测包括以下步骤：

a、将检测样规放置到需要检查的减定径辊(3)的辊缝圆角处；

b、首先将检测基准面(45)紧靠减定径辊(3)上形成辊缝的面，确保检测基准面(45)与减定径辊(3)上形成辊缝的面贴合；

c、保持检测基准面(45)与减定径辊(3)上形成辊缝的面贴合状态，将检测样规(4)向靠近减定径辊(3)上孔型圆弧面的方向移动，直到不能动为止；

d、观察减定径辊孔型圆弧检测曲面(43)是否与减定径辊(3)上孔型的圆弧面贴合以及观察辊缝圆角半径检测曲面(44)是否与辊缝圆角贴合；然后用塞尺检查减定径辊孔型圆弧检测曲面(43)与减定径辊(3)上孔型的圆弧面之间的间隙以及辊缝圆角半径检测曲面(44)与辊缝圆角之间的间隙；

e、重复步骤a-d逐一检查机架(1)上三个减定径辊(3)的孔型上其它的辊缝圆角半径R，直到所有辊缝圆角半径R检测完成。

6.如权利要求5所述的热轧无缝钢管减定径机防止钢管外表青线质量缺陷的方法，其特征在于：

步骤D中根据检测圆角半径R的结果，对三个减定径辊(3)上的辊缝圆角采用以下方式进行处理：

1)辊缝圆角半径R过小：

当减定径辊孔型圆弧检测曲面(43)与减定径辊(3)上孔型的圆弧面之间的间隙超过0.1mm；则用圆角加工刀对辊缝圆角半径R进行再加工；直到减定径辊孔型圆弧检测曲面(43)与减定径辊(3)上孔型的圆弧面之间的间隙≤0.1mm；

2)辊缝圆角半径R过大：

当辊缝圆角半径检测曲面(44)与辊缝圆角之间的间隙超过0.1mm；则换取大一个规格的检测样规(4)对辊缝圆角半径R进行检测，直到间隙不超过0.1mm合格，若出现辊缝圆角半径R过小的情况；然后按照1)辊缝圆角半径R过小的处理方式进行处理。