CN112007951A

CN112007951A - 高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法

Info

Publication number: CN112007951A
Application number: CN201910469813.8A
Authority: CN
Inventors: 吴文辉; 王怡然; 屈献永; 叶欢; 崔俊
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2039-05-31
Also published as: CN112007951B

Abstract

本发明揭示了一种高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法。孔型适用于碳钢焊管、不锈钢焊管、铝管圆管的生产。使用该方法，能制造出大口径外径孔型，外径范围为Φ219mm‑Φ711mm。使用该方法，能够低成本地、简单地、快速地进行机架的轧辊孔型的设计和制造。

Description

高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法

技术领域

本发明涉及一种高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法。

背景技术

钢管按生产形式，可分为无缝钢管、直缝焊管、螺旋焊管，在直缝焊管中又分高频直缝焊管和直缝埋弧焊管，而高频直缝焊管以其制造成本低、尺寸精度高、定尺长度容易控制，生产效率高等优势获得广泛应用，主要用于陆上、海底的石油、天然气、矿浆的输送，钢结构用管、水气管、汽车管等，应用前景广阔。

带钢从平齐到圆型渐变，在粗成型首先从带钢边部弯曲变形，带钢两侧约25％的距离内变形，经过粗成型和线成型，带钢变为一个开口向上的U型，经过精成型机组，进入挤压机架焊接，管子基本变成圆型，焊管去掉内外毛刺，焊缝经过中频热处理后进入定径，把管子整成圆形。在这过程中，精成型轧辊起了相当大的作用。

但是，现有技术中存在如下缺陷：不是所有外径的轧辊孔型都是准备好的，当有新的焊管要制造时，如果没有轧辊配套，就需要重新设计各机架的轧辊孔型。

因此如何低成本地、简单地、快速地进行机架的轧辊孔型的设计和制造就变得越来越迫切。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低成本地、简单地、快速地进行机架的轧辊孔型的设计和制造的高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法，适用的孔型范围为Φ219mm-Φ711mm，其特征在于，

精成型圆管孔型包括第一架孔型、第二架孔型以及第三架孔型，

第一架孔型以及第二架孔型都为双半径孔型，第三架孔型为单半径孔型，

设第三架孔型的开口角度为A₁，弧长外径为D₁，导向片的宽度为0.16D₁，左右60度弧度和上下120度弧度都为R₁，

设第二架孔型的开口角度为A₂，弧长外径为D₂，导向片的宽度为0.27D₂，左右60度弧度为R₃，上下120度弧度都为R₂，其中D₂＝1.015D₁，R₂＝1.012R₁，

设第一架孔型的开口角度为A₃，弧长外径为D₃，导向片的宽度为0.4D₃，左右60度弧度为R₅，上下120度弧度都为R₄，其中D₃＝1.015D₂，R₄＝1.012R₂，

则按照如下方式进行成型：

按照4500×SinA₁+4×A₁＝720的关系得到A₁的值，且根据得到的A₁的值，基于0.16D₁＝2R₁×SinA₁而得到R₁的值，

按照R₂＝1.012、4500×SinA₁+4×A₁＝720的关系得到A₂的值，且根据得到的A₂的值，基于D₂＝4R₂/3-A₂R₂/90+2R₃/3的关系而得到R₃的值，

按照0.4D₃＝2R₄×SinA₃的关系得到A₃的值，且根据得到的A₃的值，基于D₃＝4R₄/3-A₃R₄/90+2R₅/3的关系而得到R₅的值，

按照如上获得的参数对精成型圆管孔型进行成型。

优选地，所述高频直缝焊管为碳钢焊管、不锈钢焊管、铝管圆管中的任意一种。

根据本发明所提供的高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法，确保了成型的充分，保证了焊管产品的质量，能够低成本地、简单地、快速地进行机架的轧辊孔型的设计和制造。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式中的第三架孔型的制造示意图。

图2是本发明的第一实施方式中的第二架孔型的制造示意图。

图3是本发明的第一实施方式中的第一架孔型的制造示意图。

图4是以本发明的第一实施方式中的第三架孔型制成的轧辊的示意图。

图5是以本发明的第一实施方式中的第三架孔型制成的轧辊的另一个示意图。

图6是以本发明的第一实施方式中的第一和第二架孔型制成的轧辊的示意图。

图7是以本发明的第一实施方式中的第一和第二架孔型制成的轧辊的另一个示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明的第一实施方式是一种高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法。

在粗成型阶段、线成型阶段，带钢变形都是粗略的变形，到精成型，是一个封闭孔型，需要精确变形。高频直缝焊管为碳钢焊管、不锈钢焊管、铝管圆管中的任意一种，但是并不限于此，也可以为其他类型。

利用本发明的成型方法所制造的是焊管外径是219mm以上，属于中口径的高频直缝焊管，精成型轧辊具有四个辊，侧辊2个，上下辊各1个，对于轧辊的圆弧的弧度，上下辊分配120度，侧辊分配60度。

精成型机架一般是由3架机架组成，带有导向片，每架导向片的宽度都决定了弧长，而导向片的宽度是由生产焊管的外径来确定。不同外径的焊管导向片宽度是不同的。

在确定了每个机架的导向片宽度后，还要确定每架精成型机架的理论周向减径量，也就是精成型3架孔型的周长，第二架要比第一架小，第三架要比第二架小，一般周向的减径量控制在I×3.1415×D。缩减系数I数值为0.12％-0.18％，同机组，焊管外径大的，每机架的缩减量多一点，外径小的，每机架的缩减量相对少一点，在本实施方式中，将缩减系数I取值为0.15％。

由于第三架孔型上下左右的孔型半径都一样，所以按照第三架孔型、第二架孔型、第一架孔型的顺序，第一架孔型的周长为C₃，第二、第三架孔型的周长依次为C₂、C₁。

大口径焊管3架精成型孔型周长的关系，遵循如下规则，其中C是指每个机架的孔型周长，以及该机架周长组成的孔型外径D。

第三架精成型孔型周长设定为C₁，

和该机架周长组成的孔型外径D₁关系为C₁＝πD₁

第二架精成型孔型周长设定为C₂，C₂＝C₁×(1+0.15％)

和该机架周长组成的孔型外径D₂关系为C₂＝πD₂

第一架精成型孔型周长设定为C₃，C₃＝C₂×(1+0.15％)

和该机架周长组成的孔型外径D₃关系为C₃＝πD₃

大口径焊管精成型导向片宽度的制造遵循如下方式，其中D是指该机架轧辊组成的焊管外径。

第三架导向片宽度：0.16×D₁

第二架导向片宽度：0.27×D₂

第一架导向片宽度：0.40×D₃

在开始孔型成型时，第一架和第二架的管子还不是一个圆，它需要管子形状从U型向圆型过度，所以第一、二架的孔型都是双半径型，而第三架孔型是单半径型，单半径型相对比较简单，所以从简单的开始，也就是先第三架的孔型，然后再是第二架及第一架的双半径型。

第三架孔型是单半径型，如图1所示，那么孔型组成的圆弧长度为可以设为C₁,弧长组成的圆就是D₁，D₁＝C₁/π这是已知值，同时弦长为0.16D₁,也就是导向片的宽度为0.16D₁，开口角度为A₁。

由此可以得到如下2个计算式：

0.16D₁＝2R₁×SinA₁ (I)

πD₁＝2πR₁-(2A×πR₁)/180 (II)

通过计算式I和II，可以得到

4500×SinA₁+4×A₁＝720

这样就可以得到导向片角度A₁的值，通过计算式I,就可以得到孔型R₁。然后就可以以此来制造轧辊，如图4、5所示，它由四个辊子组成，各轧辊的弧度是一样的，所以是单半径型。

第二架孔型是双半径的孔型，如图2所示,在第三架孔型的基础上，第二架孔型有缩减量，组成的周长C₂比第三架孔型周长C₁要多0.15％，即

C₂＝C₁×(1+0.15％)，它能组成一个圆就是D₂，同时弦长为0.27D₂,也就是导向片的宽度为0.27D₂，开口为A₂。

为了适应带钢管坯从U型到圆型的变化，第二架和第一架都是双半径设计，在图2、3中可以看到，上下120度范围是一个半径，两侧60度范围是另外一个大的半径。

第二架的上下半径R₂可以在第三架半径R₁的基础上得到，第二上下孔型半径要比第三架大，也就是第二架相对第三架孔型发生了变化，变化系数为0.8％-1.6％，在本实施方式中，将变化系数取值为1.2％。

一般设定为如下计算式：

R₂＝R₁×(1+1.2％) (I)

从计算式C₂＝C₁×(1+0.15％)，还可以得到计算式：

πD₂＝πD₁×(1+0.15％) (II)

从图2还可以得到计算式

0.27D₂＝2R₂×SinA₂ (III)

πD₂＝(120×πR₂)/180+(120-2A₂)×πR₂/180+(120×πR₃)/180 (IV)

计算式IV可以变为D₂＝4R₂/3-A₂R₂/90+2R₃/3

在III中，D₂和R₂由计算式I、II得到，可以求出A₂

A₂代入计算式IV中，可以求得R₃。

第一架孔型是双半径孔型，它的孔型是在第二架孔型的基础上制造的，第一架孔型有缩减量，组成的周长C₂比第二架孔型周长C₁要多0.15％，即

C₃＝C₂×(1+0.15％)，它能组成一个圆就是D₃，同时弦长设定为0.4D₃,也就是导向片的宽度为0.4D₃，开口角度为A₃。

为了适应带钢管坯从U型到圆型的变化，第二架和第一架都是双半径型，在图2、3中可以看到，上下120度范围是一个半径，两侧60度范围是另外一个大的半径。

第一架的上下半径R₄可以在第二架半径R₂的基础上得到，

一般为如下计算式：

R₄＝R₂×(1+1.2％) (I)

从计算式C₃＝C₂×(1+0.15％)，还可以得到计算式：

πD₃＝πD₂×(1+0.15％) (II)

从图3还可以得到计算式：

0.4D₃＝2R₄×SinA₃ (III)

πD₃＝(120×ΠR₄)/180+(120-2A₃)×πR₄/180+(120×πR₅)/180 (IV)

计算式IV可以变为D₃＝4R₄/3-A₃R₄/90+2R₅/3

在III中，D₃和R₄由计算式I、II得到，可以求出A₃

A₃代入计算式IV中，可以求得R₅。

第一架、第二架可以转换为轧辊，如图6、7所示，它由四个辊子组成，上下轧辊和两侧轧辊的弧度是不一样的，所以是双半径。

为了方便说明，可以得到下表：

精成型轧辊成型出来的轧辊需要能放置进机架中，所以精成型机架间的距离也是需要确定的，机架的距离一般由该机组的最大可生产外径来确定，一般是最大可生产外径的3倍控制，精成型机架到焊接开口角的距离，一般控制在最大可生产外径的4倍，如果倍数过小，设计的轧辊可能不能排布下来。

以下通过几个实施例来说明本实施方式。

实施例1：

将精成型3#外径D₁设为533mm，那么通过上述说明，可以得到精成型孔型的参数。

在得到这些参数后，就可以得到轧辊的具体参数，实际制造时，确保侧辊和上下辊有一定的间隙，一般保持在6mm左右，也就是轧辊边缘各去掉3mm。

实施例2：

将精成型3#外径D₁设为462mm，那么通过上述说明，可以得到精成型孔型的参数。

实施例3：

将精成型3#外径D₁设为360mm，那么通过上述说明，可以得到精成型孔型的参数。

如上所述，利用第一实施方式的高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法，孔型适用于碳钢焊管、不锈钢焊管、铝管圆管的生产。使用该方法，能制造出大口径外径孔型，外径范围为Φ219mm-Φ711mm。使用该方法，能够低成本地、简单地、快速地进行机架的轧辊孔型的设计和制造。

需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法，适用的孔型范围为Φ219mm-Φ711mm，其特征在于，

则按照如下方式进行成型：

按照如上获得的参数对精成型圆管孔型进行成型。

2.根据权利要求1所述的高频直缝焊管的精成型圆管孔型的成型方法，其特征在于，

所述高频直缝焊管为碳钢焊管、不锈钢焊管、铝管圆管中的任意一种。