“二辊斜轧管机的发展及用于小口径热轧无缝钢管生产”(2010-08-20)..doc

二辊斜轧管机发展及用于小直径热轧无缝钢管生产的可行性 邱永泰mm以下“小直径热轧无缝钢管”，以改变我国小直径无缝钢管目前存在的 “以冷代热”的不合理产品结构的可行性进行了分析。 关键词：二辊斜轧管机；工艺改进；技术发展；小直径无缝钢管 0 引言 轧管机（也称延伸机）是热轧无缝钢管机组中的核心变形轧机，其主要作用是：通过减壁—延伸变形（伴随减径或扩径的切向变形），改善穿孔毛管的内外表面质量和尺寸精度，得到更薄、更长的轧制荒管。轧管机分为纵轧管机与斜轧管机两大类型。 斜轧管机与纵轧管机相比，其主要优点有：产量低、投资小、生产灵活； 斜轧管机的运动学特点是：轧辊轴线与轧制中心线有一空间交角——前进角（送进角），因此在轧制过程中，钢管是做“螺旋前进”运动。 斜轧管机的主要变形特征是：钢管在变形区内的径向（压下）主变形是由多次变形叠加形成——钢管螺旋前进每半转（二辊）或1/3转（三辊）受到一次径向压缩变形。斜轧管机的变形过程一般由减径段、减壁段、均壁段和归圆段组成。 斜轧管机首先分为二辊斜轧管机、三辊斜轧管机和行星轧管机等。 三辊斜轧管机诞生于上世纪三十年代，到六十年代末，通过采用机架回转或“快开”等手段，减少了“尾三角”效应，能够轧制较薄的荒管后，三辊斜轧管机得到了较快发展，主要用于生产以轴承钢管为代表的中、厚壁机械加工用管。到了八十年代初，又出现以三辊减径机替代原有的二辊减径机＋回转定径机，使三辊斜轧管机组的成品管规格范围大大向下延伸，生产率也有了明显提高。 与现有的二辊斜轧管机相比，三辊斜轧管机具有变形效率高（单位能耗低）、变形量较大（延伸系数达到1.7～3.3，轧管机的减径量达到20mm左右，减径率达17～20%）、工具消耗费用低（不用导板，芯棒消耗也低，但轧辊消耗要高），且芯棒对润滑的要求低等。 三辊斜轧管机的不足也是很突出的，主要有： 1）不易生产薄壁管 三辊斜轧管机组主要适用于中、厚壁管生产。由于轧制薄壁管时，钢管壁厚精度恶化，“内螺纹”加重，以及轧制过程中的工艺故障显著增加等原因，三辊斜轧管机组大多生产D/S≤25的中、厚壁无缝钢管； 2） 壁厚精度差 所谓三辊斜轧管机的壁厚精度可达到±5.0%，实际上，这只是轧制厚壁管的数据。 天津钢管集团有限公司关于三种轧管机壁厚精度的分析一文[1]中的对比结果（见下表：1），基本反应了在轧制较薄管时，这几种轧管机的壁厚精度的实际情况。 理论分析和现场实验研究表明：在三辊斜轧管机的变形过程中，虽然减径变形过程有明显的“纠偏”能力，但主要的减壁变形过程却没有 “纠偏”能力。因此其壁厚精度肯定不如减径、减壁变形过程都有显著“纠偏”能力的二辊斜轧管机。 上世纪80年代，原苏联的二个钢管厂同期开发改造了四台三辊均整机，都以失败而告终。“根据车里雅宾斯克钢管厂多年实践证明，三辊均整机并不能减小钢管的横向厚壁不均，相反，还有可能促使偏心的增加。其原因就是轧辊数目与钢管上的棱数不是整倍数”[2]。德国科克斯公司将三辊行星轧管机改进为四辊行星轧管机，并声称取得成功，这也证实了上述分析。 3） 轧制薄壁管时，尾部增厚端使成材率约降低1.5% 三辊斜轧管机在轧制D/S≥12.0（对带有预减径装置的轧机，D/S≥15.0）薄壁管时，须使用“快开”来避免因“尾三角”造成“后卡”故障，致使钢管尾部有长度80mm左右（按毛管算）的增厚端，从而使成材率约降低1.5%； 4） “内螺纹”较为严重 资料介绍，国外三辊斜轧管机组的“内螺纹”高度为≤0.25mm，最好也只能达到≤0.20mm。 目前，国内大部分三辊斜轧管机组的“内螺纹”高度在0.30mm上下。好的机组达到0.25～0.30mm，基本得到用户认可。 而国内的不少二辊斜轧管机（精密轧管机组和二辊斜轧延伸机组）“内螺纹”高度已达到≤0.20mm。 5） 变形条件差 三辊斜轧管机的切向、扭转、弯折（变形区的横断面二辊是菱形，主要是对角的两次弯折，三辊主要是三角形三次弯折）等附加变形均大于二辊斜轧管机，因此变形条件更差，产生相关缺陷的倾向性更大（尤其是轧制薄壁管），对低塑性难变形钢种的可轧性也就差。 6） 轧机调整麻烦，难以进行等、扩径轧制，以及轧制出口速度低等 为了使轧制过程稳定和减小“内螺纹”，都须要保持三个轧辊的前进角、辗轧角、“孔喉”半径的“同步”，特别是还有轴向位置的一致。在现场要调好“同步”非常麻烦，真要调整达到一定的“同步”要求，往往需要2～3个小时。新型三辊斜轧管机换辊采用更换整个机架，这样就有条件在线外仔细调好“同步”。 三辊斜轧管机的“内扩展值”（轧后荒管内径与芯棒直径差）一般小于5.0mm，而轧机入口的减径量（插棒间隙＋2×减壁量）一般在20mm左右，因此三辊斜轧管机的减径量（毛管外径－荒管外径）通常≥15.0mm，因此在正常工艺条