利用二辊斜轧机进行厚壁无缝钢管的定径工艺及轧制工艺

摘要

本发明公开了一种利用二辊斜轧机进行厚壁无缝钢管的定径工艺，包括1)调整二辊斜轧机的轧辊辊距，使轧辊辊距为成品钢管外径的1.01-1.05倍；调整二辊斜轧机的导盘距，使导盘距为所述轧辊辊距的1.02-1.10倍；2)将荒管套设于二辊斜轧机的定径芯棒上，在所述轧辊和导盘的作用下进行定径轧制并获得厚壁无缝钢管；定径轧制时荒管上与轧辊相接触的部位为轧制段，该轧制段的内壁与定径芯棒间始终留有间隙。本发明节省了配备定径斜轧机的费用，只需要配备合适直径的芯棒即可，从而大大节省了生产成本，进而提高销售前景，且定径后的无缝钢管具有几何尺寸精度高、直度好、无裂纹等优点。本发明还公开了一种利用二辊斜轧机进行厚壁无缝钢管的轧制工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及一种定径工艺，尤其是一种利用二辊斜轧机进行厚壁无缝钢管的定径工艺，本发明还涉及一种轧制工艺，尤其是一种利用二辊斜轧机进行厚壁无缝钢管的轧制工艺。

背景技术

无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形、方形或矩形钢材。目前无缝钢管生产中，二辊斜轧机组是一种重要的生产设备，该生产设备的工艺流程为：加热工序-穿孔工序-二辊斜轧机的减壁工序-定径机的定径工序。上述工艺中，通过加热炉将管坯加热到适宜变形的温度；通过穿孔机将实心的管坯穿成空心的毛管；通过二辊斜轧机轧管对毛管的管壁进行减壁延伸并制得荒管；通过定径机将荒管的圆周进行规圆定径。

其中，如图1、2所示，二辊斜轧机的变形工具包括轧辊1a、导盘2a和芯棒3a，轧辊1a是主变形工具，导盘2a是导向工具，芯棒3a是内变形工具。轧辊1a带动荒管4a边前进边旋转，使荒管4a在轧辊1a和芯棒3a的缝隙内被轧制，导盘2a起到封闭孔型，限制荒管4a的横向变形的作用。二辊斜轧机的作用，主要是完成荒管4a的减壁延伸，荒管4a的直径变化不大，一般在±10％以内。

定径机对荒管4a的规圆定径过程，是为了修正二辊斜轧机减壁工序时所得荒管4a两端管径不均衡，而之所以出现荒管4a两端管径不均衡，是因为减壁工序出来的毛管进入二辊斜轧机内时，由于先出二辊斜轧机的荒管4a端部的温度较低，后出二辊斜轧机的荒管4a端部的温度较高，两者在冷却时，因为温度差出现冷却不均衡，故导致了荒管4a两端部直径不均衡。

定径工序中，主要是通过内扩径或外减径的方法，在不改变荒管4a壁厚的前提下，将荒管4a外径(或内径)尺寸控制在标准要求之内。内扩径：也称内定径，一般采用热扩方式成型，受工具强度和设备限制，通常生产大口径薄壁荒管4a，无法用于厚壁和特厚壁荒管4a的定径。外减径：通常采用纵轧式的辊式定径机，由于受设备能力的限制，现有减径荒管4a的壁厚最大只能做到将近80mm。另外，外减径用的辊式定径机还采用一种三辊斜轧(也称阿塞尔轧管机)定径方式，也称回转定径，适合生产厚壁和特厚壁荒管4a。但，该设备因采用三辊变形，且无导盘3约束变形区外径，荒管4a横断面圆弧曲率变化大，常因反复弯曲变形，形成外折和内裂纹；加之，设备装备复杂，投资大，难以推广。

综上所述，传统二辊斜轧机组的优点之一是更换规格快，特别适合满足客户小批量、多规格、交货快的需求；但其适用的规格范围相对较窄，不能满足规格范围变化较宽、批量较大的生产需要。但是，如果要简化无缝钢管的定径工艺，在节约生产成本的前提下，还要保证定径后的无缝钢管几何尺寸精度高，直度好，无裂纹缺陷等优点，是现有技术人员所亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种避免定径斜轧机的使用，只需利用二辊斜轧机即可完成的定径工艺，特别是能用于对厚壁的无缝钢管进行定径，且定径后的无缝钢管具有几何尺寸精度高、直度好、无裂纹等优点的定径工艺。

一种利用二辊斜轧机进行厚壁无缝钢管的定径工艺，包括：

1)调整二辊斜轧机的轧辊辊距，使轧辊辊距为成品钢管外径的1.01-1.05倍；调整二辊斜轧机的导盘距，使导盘距为所述轧辊辊距的1.02-1.10倍；

2)将荒管套设于二辊斜轧机的定径芯棒上，在所述轧辊和导盘的作用下进行定径轧制并获得厚壁无缝钢管；

定径轧制时荒管上与轧辊相接触的部位为轧制段，该轧制段的内壁与定径芯棒间始终留有间隙。

本发明中，首先根据荒管的内径调整定径芯棒的外径，保证定径芯棒和荒管内壁始终留有间隙，使得定径芯棒在定径过程中能对荒管起到支撑作用，却不会对荒管的壁厚起到挤压；然后只需将荒管套设于二辊斜轧机的定径芯棒上，同时分别对轧辊辊距和导盘距进行调整，从而实现荒管的定径操作。该定径工艺无需使用定径斜轧机，节约了生产成本；同时还解决了传统定径斜轧机无法对厚壁无缝钢管进行定径的缺陷，至多只需要配备合适直径的定径芯棒即可，从而大大节省了生产成本，有利于产品价格的下降，进而提高销售前景。

在定径工艺中，导盘距始终大于轧辊距，且导盘距与轧辊距间的差值较较传统减径工艺中的小，这是因为定径工艺中，导盘距不再仅仅起到对荒管的支撑作用，而且还对荒管周壁起到挤压作用，辅助轧辊定荒管圆周的规圆定径。因此，此时位于荒管圆周上的导盘所承受的力较传统减径工艺中的要大的多，对于定径工艺中荒管的定径也是必不可少的。

在定径工艺中，本发明中二辊斜轧机上的定径芯棒并不会对荒管进行挤压，但是由于荒管一般较长，所以还是需要定径芯棒从荒管内部对其进行一定的支撑作用。如果定径芯棒和荒管间的间距过小，则定径芯棒会在定径过程中对荒管内壁进行挤压，从而进一步降低荒管的壁厚，干扰所需壁厚的定径；如果间距过大，则定径芯棒无法对荒管进行支撑，从而使得荒管在定径过程中因重力等原因而发生变形，同样干扰所需壁厚的定径。因此，所述轧制段的内壁与定径芯棒之间的间隙为30～50mm，也即该压制段处荒管的内壁和定径芯棒之间的间隙为30～50mm。

由于无缝钢管的壁厚较小，则利用传统的定径斜轧机即可，所以为了提高生产效益，所以所述厚壁无缝钢管的壁厚至少为80mm(例如90～150mm)，也只有在这样的壁厚下，本发明的定径工艺才能实现其最佳的经济效益。

本发明的有益效果是，解决了传统定径斜轧机无法对厚壁无缝钢管进行定径的缺陷，而且节省了配备定径斜轧机的费用，至多只需要配备合适直径的定径芯棒即可，从而大大节省了生产成本，有利于产品价格的下降，进而提高销售前景，且定径后的无缝钢管具有几何尺寸精度高、直度好、无裂纹等优点。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种避免定径斜轧机的使用，只需利用二辊斜轧机即可完成的定径工序的轧制工艺，特别是能用于对厚壁的无缝钢管进行轧制，且轧制后的无缝钢管具有几何尺寸精度高、直度好、无裂纹等优点的轧制工艺。

一种厚壁无缝钢管的轧制工艺，依次包括加热工序、穿孔工序、减壁工序和定径工序，所述减壁工序采用二辊斜轧机进行，所述定径工序包括：

1)调整减壁工序时使用的二辊斜轧机的轧辊辊距，使轧辊辊距为成品钢管外径的1.01-1.05倍；调整所述二辊斜轧机的导盘距，使导盘距为所述轧辊辊距的1.02-1.10倍；

2)将所述二辊斜轧机在减壁工序时使用的芯棒更换为定径芯棒，将减壁工序后得到的荒管套设于定径芯棒上，在所述轧辊和导盘的作用下进行定径轧制并获得厚壁无缝钢管；

定径轧制时荒管上与轧辊相接触的部位为轧制段，该轧制段的内壁与定径芯棒间始终留有间隙。

本发明中的定径工序中，首先根据荒管的内径调整定径芯棒的外径，保证定径芯棒和荒管内壁始终留有间隙，使得定径芯棒在定径过程中能对荒管起到支撑作用，却不会对荒管的壁厚起到挤压；然后只需将荒管套设于二辊斜轧机的定径芯棒上，同时分别对轧辊辊距和导盘距进行调整，从而实现荒管的定径操作。该定径工艺无需使用定径斜轧机，节约了生产成本；同时还解决了传统定径斜轧机无法对厚壁无缝钢管进行定径的缺陷，至多只需要配备合适直径的定径芯棒即可，从而大大节省了生产成本，有利于产品价格的下降，进而提高销售前景。另外，在定径工艺中，导盘距始终大于轧辊距，且导盘距与轧辊距间的差值较较传统减径工艺中的小，这是因为定径工艺中，导盘距不再仅仅起到对荒管的支撑作用，而且还对荒管周壁起到挤压作用，辅助轧辊定荒管圆周的规圆定径。因此，此时位于荒管圆周上的导盘所承受的力较传统减径工艺中的要大的多，对于定径工艺中荒管的定径也是必不可少的。

在定径工艺中，本发明中二辊斜轧机上的定径芯棒并不会对荒管进行挤压，但是由于荒管一般较长，所以还是需要定径芯棒从荒管内部对其进行一定的支撑作用。如果定径芯棒和荒管间的间距过小，则定径芯棒会在定径过程中对荒管内壁进行挤压，从而进一步降低荒管的壁厚，干扰所需壁厚的定径；如果间距过大，则定径芯棒无法对荒管进行支撑，从而使得荒管在定径过程中因重力等原因而发生变形，同样干扰所需壁厚的定径。因此，所述轧制段的内壁与定径芯棒之间的间隙为30～50mm，也即该压制段处荒管的内壁和定径芯棒之间的间隙为30～50mm。

由于无缝钢管的壁厚较小，则利用传统的定径斜轧机即可，所以为了提高生产效益，所以所述厚壁无缝钢管的壁厚至少为80mm(例如90～150mm)，也只有在这样的壁厚下，本发明的定径工艺才能实现其最佳的经济效益。

所述定径工序中，轧辊的轴线与水平面夹角为辗轧角，该辗轧角为7-8°，该范围的辗轧角对荒管轧制定径时钢管的椭圆度小，轧制电流小。

所述定径工序中，轧辊的轴线与竖直面的夹角为喂入角，该喂入角为6-7°，该范围的喂入角对荒管的轧制定径时钢管容易咬入。

本发明的有益效果是：解决了传统定径斜轧机无法对厚壁无缝钢管进行定径的缺陷，而且节省了配备定径斜轧机的费用，至多只需要配备合适直径的定径芯棒即可，从而大大节省了生产成本，有利于产品价格的下降，进而提高销售前景，且定径后的无缝钢管具有几何尺寸精度高、直度好、无裂纹等优点。

附图说明

图1为传统二辊斜轧机减壁工艺中导盘、轧辊、荒管和芯棒配合的结构示意图。

图2为传统定径工艺中轧辊、荒管和芯棒配合的局部剖示图。

图3为本发明实施例定径工艺中轧辊、荒管和芯棒配合的局部剖示图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图3所示，本实施例是通过二辊斜轧机来实现的，二辊斜轧机包括两对称分布的轧辊1，两对称分布的导盘(未画出)，及带有顶头的定径芯棒3，由于二辊斜轧机为公知技术，故省略了对二辊斜轧机的具体描述，以免这些不必要的细节影响对本发明技术方案的描述。

实施例1利用二辊斜轧机进行厚壁无缝钢管的定径工艺

1)如果要制得成品钢管的外径为610mm，则调整二辊斜轧机的轧辊1辊距，使轧辊1辊距为成品钢管外径的616mm(610mm*1.01倍)；

调整二辊斜轧机的导盘距，使导盘距为轧辊1辊距的628mm(616mm*1.02倍)；

2)将荒管4套设于二辊斜轧机的定径芯棒3上，在轧辊1和导盘的作用下进行定径轧制并获得厚壁无缝钢管，该厚壁无缝钢管的壁厚为120mm；

定径轧制时荒管4上与轧辊1相接触的部位为轧制段41，该轧制段41的内壁与定径芯棒3间始终留有间隙2，该间隙2为30mm。

所制得的厚壁无缝钢管外径偏差与定径钢管外径偏差一致。统计数据如下：

实施例2厚壁无缝钢管的轧制工艺

依次包括加热工序、穿孔工序、减壁工序和定径工序，减壁工序采用二辊斜轧机进行，

定径工序包括：

1)如果要制得成品钢管的外径为660mm，则调整减壁工序时使用的二辊斜轧机的轧辊1辊距，使轧辊1辊距为成品钢管外径的1.01倍；

调整二辊斜轧机的导盘距，使导盘距为轧辊1辊距的1.02倍；

2)将二辊斜轧机在减壁工序时使用的芯棒更换为定径芯棒3，将减壁工序后得到的荒管4套设于定径芯棒3上，在轧辊1和导盘的作用下进行定径轧制并获得厚壁无缝钢管，该厚壁无缝钢管的壁厚为102mm；

定径轧制时荒管4上与轧辊1相接触的部位为轧制段41，该轧制段41的内壁与定径芯棒3间始终留有间隙，该间隙为30mm。

所制得的厚壁无缝钢管外径偏差与定径钢管外径偏差一致。统计数据如下：

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。