CN1436612A - 轧管方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在轧机(2)上轧管(1)的方法，该轧机有至少一个机架(3，4，5)，在该机架上设置至少两个配合工作的轧辊(6，7，8)，所述轧辊分别在规定圆周部(9，10，11)上抵靠着管(1)。为减少管壁厚的不均匀性，依据本发明方法的特征在于步骤：a)在属于轧辊(6，7，8)的相应圆周部(9，10，11)的至少两个圆周位置(12，13，14)上，测出在轧辊(6，7，8)前面或后面的管(1)的壁厚(d₁，d₂，d₃)；b)根据相应圆周部(9，10，11)的测量壁厚(d₁，d₂，d₃)之差，以不同的转速(ω₁，ω₂，ω₃)单独驱动配合工作的轧辊(6，7，8)。

Description

轧管方法和设备

技术领域

本发明涉及在轧机中轧管的方法，该轧机通具有至少一个机架，在该机架上设置至少两个配合工作的轧辊，所述轧辊分别在规定的圆周段上抵靠着管。此外，本发明涉及用于实施该方法的设备。

背景技术

特别是在无缝钢管的张力减径轧制以及减径-定径轧制时，要加工的钢管穿过轧机，在该轧机中，在管输送方向上前后设有一些机架。在每个轧机机架中支承有轧辊，在轧制过程中，轧辊分别接触管的某个圆周部。此外，在每个机架中，多个如三个轧辊这样配合工作，即管的整个圆周基本上与轧辊接触。管由此被轧制缩小到更小的直径并同时形成精确的外形。

管在轧制后应具有理想的外形，也就是说，外圆周的圆柱形轮廓和内圆周的圆柱形轮廓应构成两个同心圆。但实际上，成品管始终有公差，因而内圆周的圆形相对于外圆周的圆形有一定的偏心率。这种偏心率基本上源于在轧制前进行的加工过程。在张力减径轧制或减径-定径轧制时，偏心率一直没有不要不受影响即未消除。确切地说，在半成品管中存在的偏心率相应存在于成品轧管中。迄今不得不容忍由此产生的公差并且这是管生产的一个缺陷。根据现有技术，目前还不能有效地对付管圆周上的局部壁厚分布并对其产生影响。

在《钢与铁》的1988年第20期108页，H.J.Pehle和H.Eichholz的“用于管张力减径的新型驱动调节系统”一文中，公开了在管纵向上通过轧辊转速来消除管坯造成的或可能因减径轧制而产生的壁厚不均匀性。然而，该文献并没有指出，如果要消除圆周方向上的壁厚不均匀性则应该如何做。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种上述类型的轧制方法及相关的设备，利用该方法或该设备，可以减少或完全消除现有缺陷。

依据本发明，如此完成该任务，即上述类型的方法具有以下步骤：

a)在第一步骤中，在属于轧辊的相应圆周部的至少两个圆周位置上，测量出在轧辊前面或后面的管壁厚。

b)在第二步骤中，根据在相应圆周部中的壁厚之差，以不同的转速来单独驱动配合工作的轧辊。

此外，特别是可以规定以下措施，即一个或一些轧辊的驱动可以按照比单个或多个其它的轧辊更低或更高的转速来驱动，在这个轧辊的圆周部中测量的壁厚小于在那个或那些其它的圆周部中的壁厚。

依据本发明，根据在管规定圆周部上的实际管壁厚来单独控制或调节相应轧辊的转速，由此可以在张力减径轧制中或减径-定径轧制中有效地降低或甚至完全消除上述偏心率。可以有利地通过所提出的方法来实现，在张力减径轧机中沿着圆周方向有利地改变如入口管坯的壁厚分布。入口管坯壁厚的不均匀性可以减少或完全消除，从而大大改善了成品管误差。

根据按本发明规定的方案，可以减小管偏心率，如果该偏心率是由管坯原有的壁厚不均匀性造成的，或如果该偏心率由减径轧制造成。

有利地规定以下措施，即所述圆周位置设置在各圆周部的方位角中心，也就是说设置在两个圆周位置之间的角度二等分线的位置上。因此，代表与相关轧辊接触的圆周部壁厚地，在该角度区的中心确定壁厚。

此外，事实证明，如果上述步骤b)从管前端进入在输送方向上靠后的机架的轧辊之后才开始实施，则这是有利的。因此，尽管根据本发明不一样快地驱动轧辊，但避免了管前端从相关机架中弯曲地跑出来并因此无法再穿入后置机架中。因此，直至管进入后置机架，机架的所有轧辊才首先以相同转速工作。然后，只要管端至少还在后置机架内，则相关机架的各轧辊的转速就按照上述意义改变。于是，可以按照不同转速来轧制，因为从相应机架中出来的管不会再跑偏。值得推荐的是，只有在经过到下根管之前的轧制暂停后，各轧辊才开始以相同的转速工作。

轧机的所有机架不一定都进行所提出的对机架各轧辊转速的单独控制。确切地说，按照改进方式地规定了，壁厚测量和转速的相应单独控制只在所选机架上实施。在大多数情况下，所选机架从输送方向上看地在轧机前部就够了。

依据现有技术，在管输送方向上的两个后置机架中规定，后置机架的轧辊布局与在前机架的轧辊布局有关地绕管纵轴线转动了，从而一个机架中的两个轧辊的相邻位置在后续机架路径中不能始终处于管的相同圆周位置上。因此，根据改进方式而规定，上述步骤a)和b)在偶数机架上即在轧机的二、四、六等机架上实施。由此，可以均匀地对所有圆周部产生作用。

此外，有利的是，一个机架的至少两个轧辊以相同转速被驱动。因此，一个机架的两个或多个轧辊构成一个以相同转速被驱动的轧辊组。然后，相关机架的至少部分其余轧辊以更高的或更低的转速转动。

本发明涉及实施该方法的、在轧机中轧管的设备，它有至少一个机架，在该机架上设置至少两个配合工作的轧辊，所述轧辊分别在管的规定圆周部上抵靠着管并进行轧制。

本发明在此规定，该设备具有一个用于产生轧辊之间转速差的装置。在这种情况下首先考虑，每个轧辊具有一个单独的可控驱动装置。或者也可规定，该装置具有一个驱动装置、至少一个伺服电机和一个叠加传动装置，以驱动轧辊。在后者情况下，转速差是通过机械产生的。

在输送方向上，最好在轧辊前面或后面设置至少两个传感器，它们用于测量预定圆周位置上的管壁厚。或者，也可以在输送方向上在轧辊前面或后面设置至少一个用于测量管壁厚的传感器，该传感器可以在管圆周方向上围绕管转动。测量信号可以被输送给用于求出管的至少两个测量壁厚之差的计算机装置。最后，可以设有用于以单独的转速来控制和调节轧辊驱动装置的控制装置或调节装置。

轧辊为减径轧辊，特别是为张力减径轧辊或定径轧辊，它们最好适于在冷和热状态下轧制无缝焊钢管和NE金属管。在管圆周上，有利地设置三个或多个配合工作的轧辊；也可以仅具有两个或四个轧辊。

在一个机架的轧辊之间的可能有的转速差可以根据沿管圆周的壁厚差连续地变化，或者固定分级地来调节。此外，如上面已经简单提及的那样，一个三辊机架的两个轧辊可具有一个共用的驱动装置(无转速差)，但机架的第三轧辊利用一个自己的驱动装置或一个用于产生影响壁厚的转速差的装置来驱动。

就此而言，这一点同样适用于四辊机架，该机架的两个或三个轧辊构成一个用相同转速驱动的轧辊组，而该机架的剩下的一个或两个轧辊以影响壁厚的转速差进行驱动。

此外，如同已经简单提及的那样，本发明所规定的转速差不是通过一个机架的轧辊各独立的驱动装置产生，而是所有轧辊虽然具有一共用的基本驱动装置，但通过用于每个轧辊的独立附加装置如伺服电机和叠加传动装置，让每个轧辊实现了单独可控的转速。

另一个应用领域是因减径过程本身而产生的偏心率调节。例如要注意到，没有壁厚偏心率的焊管在减径后具有明显的壁厚偏心率，这种偏心率源于管坯较小的无法再改善的温差。在这种情况下，可以通过在一个或多个机架内的不同轧辊转速来克服在其它情况下产生的偏心率。对此有利的是，还测量输出管的壁厚分布。

附图说明

在附图中介绍本发明的实施例。其中：

图1示意性示出用于张力减径轧管的轧机的侧视图，

图2详细示出图1的A-A截面图，

图3示出图1的B-B截面图，

图4示出图1的C-C截面图，以及

图5示意性示出一机架结构。

具体实施方式

图1示出一轧机2，其中一根管1接受张力减径轧制。在这里，管1在输送方向R上经过一些机架，图1中示出了其中三架，即机架3、4和5；在大多数情况下，机架数量要多于三个。

在每个机架中设置多个轧辊，如图所示，机架3中的轧辊为6、7和8，机架4中的轧辊为15、16、17，机架5中的轧辊为29、30和31。要注意的是，这只是示意图；实际上，各轧辊6、7、8或15、16、17或29、30、31完全包围管1的圆周。为驱动轧辊6、7和8，设有单独的驱动装置18、19和20，这在图1也只是示意示出了。

图2示出了沿图1的A-A截面。在那里首先可以看出，管1在其整个圆周上被三个轧辊6、7和8包围，在此只示出了轧辊的局部。此外，每个轧辊6、7和8在圆周部9、10和11上包围管1，它们各自均为120°。管1因此在其整个圆周范围内都受到轧制。

此外，正如图2所表明的那样，在输送方向R上还在第一机架3前地，管1具有偏心率，这在图中夸张示出了：管1圆周位置12上的壁厚d₁小于圆周位置13上的壁厚d₂或圆周位置14上的壁厚d₃。

为减少或消除这种偏心率，采取如下措施：

在该实施例中，在输送方向R上，还在第一机架3前地没置三个传感器21、22和23(对照图1和图2)。在这里，这三个传感器21、22、23分别定位在通过三个圆周部9、10和11确定的角区中心上。利用传感器21、22、23，可以测量在机架3之前的相应圆周部9、10、11的各自壁厚d₁、d₂和d₃。

如图3所示，根据壁厚d₁、d₂和d₃的测量值，规定出用于由传动装置18、19和20驱动的三个轧辊6、7和8的各转速ω₁、ω₂和ω₃。

此外，首先求得所测量的壁厚d₁、d₂和d₃的算术平均值。与其它单个/多个轧辊的转速相比，在轧辊圆周部9、10或11上测量到的壁厚d小于平均值的轧辊或一些轧辊以更低的转速ω被驱动。

通过降低轧辊(在该实施例中是轧辊6)的转速，管料在该辊下方堆积或变粗，因为与其它轧辊相比，管料未能快速地继续输送。在轧辊和管之间的轧制力F由此相应增大。如图3所示，以低于其它两个轧辊7和8的转速ω₁运转的轧辊6的轧制力F₁大于轧辊7和8的相应轧制力F₂和F₃。

按照轧制力大小不同的程度，由于在轧制压力下的管料流动能力不同，所以管料从“较快的”轧辊圆周部被传递到“较慢的”轧辊圆周部中：管偏心率得到补偿，因为“厚的”圆周部13和14的壁厚d₂和d₃减小，在圆周部12处的壁厚d₁因此增大。

结果表明，按照这种方式，每个机架可以补偿管圆周的高达0.3％的壁厚差。

在图4中可以看到对应于图3的机架5(参见C-C截面)。可以看出，偏心率此时减小。无论是转速ω₁、ω₂和ω₃还是轧制力F₁、F₂和F₃都相等。

图5示出轧制装置的配套没备。在这里，可以看到第一机架3，在其前面(从输送方向R看)，在管1圆周上设有传感器21、22和23。由传感器测到的壁厚d₁、d₂和d₃的数值被传送给计算机装置24。在那里，可以求得平均值以及确定壁厚值d与该平均值之差。这些信号被传输给控制装置或调节装置25，它们使传动装置18、19和20相应得到控制。如果壁厚值d低于所测得的平均值，则通过控制装置25给驱动装置输出对应于相应转速ω的小预定值。

在该实施例(参见图2)中，为驱动轧辊6的驱动装置18预先规定的转速值ω₁低于轧辊7和8的驱动装置19和20的转速，后者得到更高的转速值ω₂或ω₃。

跟在机架3后的壁厚测量装置26、27、28的测量值可被用于控制所获得的壁厚变化。

根据壁厚与平均值的相应差值在什么范围内降低转速值的问题由与当时状况相关的实践结果产生。在大多数情况下，转速之差不应偏离5％的范围。

如图1中所示，在大多数情况下，仅在少数几个机架上应用本发明的方法就可以了。在所示情况中，仅对机架3和4进行配备上述装置，以便利用与其转速单独配合的轧辊轧制管。在机架3的前面设置壁厚传感器21、22和23，其测量值(依据图5)用于有目的地单独控制驱动装置18、19和20。以相同方式，在机架4的前面设置壁厚传感器26、27和28，其中图1中未示出地，这些传感器测到的数值被用于单独驱动轧辊15、16和17。

在未依据本发明装备的机架中，其中可以在机架3和4上后面连接比所示机架5更多的轧机，象通常那样采用这样的轧辊，即这些轧辊通过一共用电机以相同转速被驱动，或者它们与一分动箱的共用动力输出装置连接。

               参考符号表

1    管

2    轧机

3    机架

4    机架

5    机架

6    机架3的轧辊

7    机架3的轧辊

8    机架3的轧辊

9    圆周部

10   圆周部

11   圆周部

12   圆周位置

13   圆周位置

14   圆周位置

15   机架4的轧辊

16   机架4的轧辊

17   机架4的轧辊

18   轧辊6的驱动装置

19   轧辊7的驱动装置

20   轧辊8的驱动装置

21   传感器

22   传感器

23   传感器

24   计算机装置

25   控制装置/调节装置

26   传感器

27   传感器

28   传感器

29   机架5的轧辊

30    机架5的轧辊

31    机架5的轧辊

d₁   圆周位置12上的壁厚

d₂   圆周位置13上的壁厚

d₃   圆周位置14上的壁厚

ω₁  轧辊6的转速

ω₂  轧辊7的转速

ω₃  轧辊8的转速

F₁   轧辊6的轧制力

F₂   轧辊7的轧制力

F₃   轧辊8的轧制力

R     输送方向

Claims (21)

1.在轧机(2)上轧管(1)的方法，该轧机有至少一个机架(3，4，5)，在该机架上设置至少两个配合工作的轧辊(6，7，8)，所述轧辊分别在规定的圆周部(9，10，11)上抵靠着管(1)，其特征在于，该方法具有以下步骤：

a)在属于轧辊(6，7，8)的相应圆周部(9，10，11)的至少两个圆周位置(12，13，14)上，测量出在轧辊(6，7，8)前面或后面的管(1)的壁厚(d₁，d₂，d₃)；

b)根据相应的圆周部(9，10，11)中的测量壁厚(d₁，d₂，d₃)之差，以不同的转速(ω₁，ω₂，ω₃)分别驱动所述配合工作的轧辊(6，7，8)。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，单个轧辊或多个轧辊(6)的这种驱动按照比单个或多个其它轧辊(7，8)更低或更高的转速(ω₁)进行，在该辊的圆周部(9)上测到的壁厚(d₁)小于在单个或多个其它圆周部(10，11)处的壁厚。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，圆周位置(12，13，14)设置在各圆周部(9，10，11)的方位角中心。

4.按权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，在这样的时刻后进行权利要求1的步骤b)，即管(1)端从该时刻起进入在输送方向(R)上靠后的机架(4)的轧辊(15，16，17)中。

5.按权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，权利要求1的步骤a)和b)仅在所选机架(3，4)上实施，所述机架从输送方向(R)上看地位于轧机(2)的前部。

6.按权利要求4或5所述的方法，其特征在于，权利要求1的步骤a)和b)在偶数机架(3，4)上实施。

7.按权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，一个机架(3，4，5)的至少两个轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)以相同的转速(ω₁，ω₂，ω₃)被驱动。

8.实施按权利要求1-7之一所述方法的并用于在轧机(2)中轧制管(1)的设备，该设备有至少一个机架(3，4，5)，在该机架上设置至少两个配合工作的轧辊(6，7，8)，所述轧辊各自在规定圆周部(9，10，11)上抵靠着管(1)并进行轧制，其特征在于，该设备具有一个用于产生轧辊(6，7，8)之间转速差的装置(18，19，20)。

9.按权利要求8所述的设备，其特征在于，每个轧辊(6，7，8)具有一单独的且可控制的驱动装置(18，19，20)。

10.按权利要求8所述的设备，其特征在于，该设备具有一个驱动装置、至少一个伺服电机和一个叠加传动装置，以驱动轧辊(6，7，8)。

11.按权利要求8-10之一所述的设备，其特征在于，在输送方向(R)上，在轧辊(6，7，8)的前面或后面设置至少两个用于在预定圆周位置(12，13，14)上测量管(1)壁厚(d₁，d₂，d₃)的传感器(21，22，23)。

12.按权利要求8-10之一所述的设备，其特征在于，在输送方向(R)上，在轧辊(6，7，8)的前面或后面设置至少一个用于测量管(1)的壁厚(d₁，d₂，d₃)的传感器(21，22，23)，该传感器可以在管(1)的圆周方向上围绕该管转动。

13.按权利要求8-12之一所述的设备，其特征在于，设有用于求得管(1)的至少两个测量壁厚(d₁，d₂，d₃)之差的计算机装置(24)。

14.按权利要求8-13之一所述的设备，其特征在于，设有一个用于以单独转速(ω₁，ω₂，ω₃)来控制和调节轧辊(6，7，8)的驱动装置(18，19，20)的控制装置或调节装置。

15.按权利要求8-14之一所述的设备，其特征在于，轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)是减径辊。

16.按权利要求15所述的设备，其特征在于，轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)是张力减径辊。

17.按权利要求8-14之一所述的设备，其特征在于，轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)是定径辊。

18.按权利要求8-17之一所述的设备，其特征在于，轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)适用于在冷和热状态下轧制无缝焊钢管和NE金属管。

19.按权利要求8-18之一所述的设备，其特征在于，设有三个在管(1)圆周上配合工作的轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)。

20.按权利要求8-18之一所述的设备，其特征在于，设有两个在管(1)圆周上配合工作的轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)。

21.按权利要求8-18之一所述的设备，其特征在于，设有四个在管(1)圆周上配合工作的轧辊(6，7，8，15，16，17，29，30，31)。

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