CN115351089A - 一种用于大直径壁厚金属管的冷轧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，包括以下步骤：（1）将金属管套设于芯棒上，芯棒包括回转送进段、轧制段和精整段，使轧制段和精整段沿送料方向伸出轧辊；回转送进段和精整段分别为圆柱形，轧制段为沿送料方向直径逐渐减小的柱形，金属管的内径D2与回转送进段的直径d1之间的差值小等于0.6mm；（2）驱动金属管使其穿入轧辊的一端沿送料方向前进第一长度后停止，驱动芯棒转动以带动金属管转过第一角度；驱动轧辊沿送料方向往返以轧制金属管，轧辊用于对金属管进行减径不减壁轧制；重复进行步骤（2），直至完成对金属管的轧制。本发明冷轧方法能够轧制大直径壁厚金属管并得到质量和尺寸精度较好的产品，生产成本相对较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于大直径壁厚金属管的冷轧方法。
背景技术
现有的用于钛管的轧制方法一般为减径减壁轧制，在轧制段钛管被压紧在芯棒上，能够跟随芯棒一起转动。当对大直径壁厚钛管进行减径不减壁的轧制时，由于钛管轧制不减壁，在径向的变形量较小，芯棒和钛管之间在轧制段的摩擦力相较于减径减壁轧制更小，同时由于钛管相对较重，导致芯棒和钛管之间在轧制段的摩擦力不足以带动钛管转动。而增加冷轧道次不仅会增加生产成本，每多增加一个轧制道次均会导致金属组织更频繁流动，出现加工硬化现象，致使管材内金属位错密度和残余应力增加，使得管材尺寸精度降低。因此对于大直径壁厚钛管的轧制较为困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，能够轧制大直径壁厚金属管并得到质量和尺寸精度较好的产品，生产成本相对较低。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，包括以下步骤：
（1）将金属管套设于三段式的芯棒上，所述芯棒包括沿送料方向依次连接的回转送进段、轧制段和精整段，使所述轧制段和所述精整段沿所述送料方向伸出轧辊；
其中，所述金属管的外径D1≥30mm，所述金属管的壁厚L≥5mm；
其中，所述回转送进段和所述精整段分别为圆柱形，所述轧制段为沿所述送料方向直径逐渐减小的柱形，所述回转送进段的直径d1大于所述精整段的直径d2，所述金属管的内径D2与所述回转送进段的直径d1之间的差值小等于0.6mm；
（2）驱动所述金属管沿所述送料方向前进，使所述金属管穿入所述轧辊的一端沿所述送料方向前进第一长度后停止，驱动所述芯棒转动以带动所述金属管转过第一角度；
先驱动所述轧辊沿所述送料方向的正向前进第一长度以轧制所述金属管，再驱动所述轧辊沿所述送料方向的反向后退第一长度以再次轧制所述金属管，所述轧辊用于将所述金属管沿周向压抵在所述芯棒上；
其中，所述轧辊用于对所述金属管进行减径轧制，所述金属管在轧制完成后壁厚不变；
重复进行步骤（2），直至完成对所述金属管的轧制。
优选地，在步骤（1）中，所述柱形的母线为内凹的弧线。
优选地，所述轧制段的最大直径等于所述回转送进段的直径，所述轧制段的最小直径等于所述精整段的直径。
优选地，在步骤（2）中，所述第一长度大于所述轧制段的长度并小于等于所述轧制段和所述精整段的总长度。
优选地，所述第一角度为α，其中50°≤α≤60°。
更优选地，所述第一角度α为55°。
优选地，在步骤（2）中，所述轧辊沿所述送料方向的正向匀速前进，并沿所述送料方向的反向匀速后退，所述轧辊匀速前进的速度和匀速后退的速度相同。
优选地，在步骤（1）之前，使所述芯棒沿所述送料方向保持静止，将所述金属管同轴心线排列地套设于所述芯棒上，使所述金属管能够相对所述芯棒沿所述送料方向的正向前进。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，通过将芯棒设置成三段式，使金属管的内径D2与回转送进段的直径d1之间的差值小等于0.6mm。由于金属管作为毛坯件，不是绝对的圆形，其内表面与芯棒之间间距小于等于0.3mm时能够大幅增加两者之间的接触面积，使得芯棒在转动时能够带动金属管同步转动，以实现对大直径壁厚金属管的轧制，制得的产品质量和尺寸精度较好，生产成本相对较低。
附图说明
附图1为本发明具体实施例方法中芯棒的结构示意图。
其中：1、回转送进段；2、轧制段；3、精整段。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
本实施例提供一种用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，该金属管为钛管（钛管的外径D1≥30mm，钛管的壁厚L≥5mm）；在本实施例中，钛管的长度为600mm，钛管在轧制前的外径为45mm，壁厚为5mm，钛管在轧制后的目标外径为25mm，目标壁厚为5mm；该冷轧方法包括以下步骤：
（1）使芯棒沿送料方向（图1中从左向右的方向）设置并保持静止，再将钛管同轴心线排列地套设于芯棒上，钛管能够相对芯棒沿送料方向的正向前进；芯棒为三段式设置，参见图1所示，在本实施例中，芯棒包括沿送料方向依次连接的回转送进段1、轧制段2和精整段3，使轧制段2和精整段3沿送料方向向右伸出轧辊（图中未示出）；
轧辊为一组两个，两个轧辊沿上下方向排列：
在轧制段2，一组轧辊从左向右同步转动时，两者之间圆周间隙的直径逐渐减小，以实现对钛管的正行程轧制，反之，一组轧辊从右向左同步转动复位时，两者之间圆周间隙的直径逐渐增大，以实现对钛管的反行程轧制；
在精整段3，一组轧辊之间圆周间隙的直径保持不变；
回转送进段1和精整段3分别为圆柱形，回转送进段1的直径d1大于精整段3的直径d2，钛管的内径D2与回转送进段1的直径d1之间的差值小等于0.6mm；在本实施例中，钛管的内径为35mm，回转送进段1的直径为34.5mm，回转送进段1外侧周部与钛管内壁之间的距离为0.25mm；由于钛管为毛坯件，不是绝对的圆形（本实施例中为椭圆形），因此在回转送进段1能够大幅增加与钛管的接触面积，提高两者之间的静摩擦力；
轧制段2为沿送料方向直径逐渐减小的柱形，参见图1所示，柱形的母线为内凹的弧线；轧制段2左端的最大直径等于回转送进段1的直径，轧制段2右端的最小直径等于精整段3的直径；
（2）通过外部的第一驱动机构（图中未示出）驱动钛管相对芯棒沿送料方向前进，使钛管穿入轧辊的一端沿送料方向前进第一长度后停止，驱动芯棒转动以带动钛管转过第一角度；其中，第一长度大于轧制段2的长度并小于等于轧制段2和精整段3的总长度，使钛管伸出轧辊的部分能够整体套设于芯棒外侧；
第一角度为α，其中50°≤α≤60°，在本实施例中，第一角度α为55°；第一长度为d3，其中1.5mm≤d3≤2.5mm，在本实施例中，第一长度d3为2mm；
先通过外部的第二驱动机构（图中未示出）驱动轧辊沿送料方向的正向（即图1中从左向右的方向）前进第一长度以轧制钛管，再通过外部的第二驱动机构（图中未示出）驱动轧辊沿送料方向的反向（即图1中从右向左的方向）后退第一长度以再次轧制钛管，轧辊用于将钛管的端部沿周向压抵在芯棒上；
其中，轧辊用于对钛管进行减径轧制，钛管在轧制完成后壁厚不变；
在本实施例中，轧辊沿送料方向的正向匀速前进，并沿送料方向的反向匀速后退，轧辊匀速前进的速度和匀速后退的速度相同，以实现对钛管的均匀轧制；
重复进行步骤（2），直至完成对钛管的轧制，由于钛管长度为600mm，单次送进2mm，送进次数为300次。
采用本实施例方法冷轧制得的产品参数参见下表：
| Φ25×5外径尺寸/mm（测三点） | 25.05，25.05，25.06 |
| Φ25×5壁厚尺寸/mm（测三点） | 5.02，5.02，5.03 |
| 抗拉强度/MPa | 910，915，916 |
由上表可以看出，采用本实施例方法，不仅能够轧制大直径壁厚的管坯得到成品钛管，其外径尺寸精度相对较高且拉伸性能相对较好，钛管的外形更为均匀规则。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将金属管套设于三段式的芯棒上，所述芯棒包括沿送料方向依次连接的回转送进段、轧制段和精整段，使所述轧制段和所述精整段沿所述送料方向伸出轧辊；
其中，所述金属管的外径D1≥30mm，所述金属管的壁厚L≥5mm；
其中，所述回转送进段和所述精整段分别为圆柱形，所述轧制段为沿所述送料方向直径逐渐减小的柱形，所述回转送进段的直径d1大于所述精整段的直径d2，所述金属管的内径D2与所述回转送进段的直径d1之间的差值小等于0.6mm；
（2）驱动所述金属管沿所述送料方向前进，使所述金属管穿入所述轧辊的一端沿所述送料方向前进第一长度后停止，驱动所述芯棒转动以带动所述金属管转过第一角度；
先驱动所述轧辊沿所述送料方向的正向前进第一长度以轧制所述金属管，再驱动所述轧辊沿所述送料方向的反向后退第一长度以再次轧制所述金属管，所述轧辊用于将所述金属管沿周向压抵在所述芯棒上；
其中，所述轧辊用于对所述金属管进行减径轧制，所述金属管在轧制完成后壁厚不变；
重复进行步骤（2），直至完成对所述金属管的轧制。
2.根据权利要求1所述的用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述柱形的母线为内凹的弧线。
3.根据权利要求1所述的用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：所述轧制段的最大直径等于所述回转送进段的直径，所述轧制段的最小直径等于所述精整段的直径。
4.根据权利要求1所述的用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述第一长度大于所述轧制段的长度并小于等于所述轧制段和所述精整段的总长度。
5.根据权利要求1所述的用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：所述第一角度为α，其中50°≤α≤60°。
6.根据权利要求5所述的用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：所述第一角度α为55°。
7.根据权利要求1所述的用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述轧辊沿所述送料方向的正向匀速前进，并沿所述送料方向的反向匀速后退，所述轧辊匀速前进的速度和匀速后退的速度相同。
8.根据权利要求1所述的用于大直径壁厚金属管的冷轧方法，其特征在于：在步骤（1）之前，使所述芯棒沿所述送料方向保持静止，将所述金属管同轴心线排列地套设于所述芯棒上，使所述金属管能够相对所述芯棒沿所述送料方向的正向前进。
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