CN101352728A - 一种大型无缝钢管生产新工艺 - Google Patents

Abstract

一种大型无缝钢管生产新工艺，管坯料由加热炉预热至1050－1290℃后，经斜辊道输送机构输送到三辊斜轧穿孔机穿孔，完成扩径减壁轧制，最大径壁比D/S达到32以上，制成毛管；毛管通过横移斜轨道输送机构输送到三辊斜轧延伸精轧机，完成扩径减壁轧制或减径减壁轧制，轧出荒管，经矫直、切头、切定尺、探伤，合格后即为成品。本发明是将传统的三辊斜轧无缝钢管工艺进一步完善和改进，解决了三辊斜轧工艺不能轧薄壁和大延伸问题，既可以进行扩径减壁轧制，又可以进行减径薄壁轧制。特别适合轧制大型和特大型无缝钢管(φ500－φ2000mm)，一次性减、扩径比大于30％，减壁大于70％，减壁厚度是纵轧管机的5－7倍。

Description

一种大型无缝钢管生产新工艺

技术领域

本发明涉及金属压力加工领域中无缝管轧制的生产工艺。

技术背景

现行无缝钢管生产的工艺流程都是：圆管坯经过加热炉加热以后，通过一次或二次穿孔，穿轧成厚壁空心毛管，然后用斜轧延伸机或连轧机组轧成荒管，经定径、矫正、打压、检测、喷漆处理后制成成品出厂。

现行穿孔工艺，大多数用二辊斜轧穿孔和三辊斜轧穿孔。二辊斜轧穿孔技术，现日臻完善，已被广泛应用。

三辊斜轧穿孔，最早是曼乃斯曼兄弟研究斜轧时提出的。1465年在英国钢管投资公司(Tube Investment)制造投产了第一台三辊斜轧穿孔机。在以后，中国和国外都陆续投入使用过。已投入的三辊斜轧穿孔机，其优点是在穿孔过程中，坯料不受交变应力的破坏，可以减少穿孔引起内折叠，能穿难变形钢种，轴向滑移少，穿孔效率高，能耗低，表面质量好。其缺点是：现行的三辊穿孔斜轧机都没有导卫装置，轧辊直径受限，尾三角难以解决，顶头使用寿命低，难以穿轧薄而长的毛管，毛管外表面折叠多。由于上述难以克服的缺点，三辊斜轧穿孔至今未发展起来。

穿孔机轧出毛管后，需经过斜轧延伸或连轧精轧，目前轧管机型，首选为限动芯棒和半限动芯棒连轧管机，特别以三辊连轧管机为特征的“PQF”轧机，更具有一定的适应性和经济性。该轧管机延伸系数可以达到3.5-5，轧机出口速度可达5-7m/S，轧出钢管长度在20m以上。

其次与穿孔机配套轧制荒管，还有二辊斜轧和三辊斜轧轧管工艺。其中二辊斜轧轧管机有：迪塞尔轧机和ACCUROOL轧机，三辊斜轧机有阿塞尔轧机和特朗斯瓦尔轧机，另外还有一种联合穿孔机。

1)、迪塞尔轧机为二辊轧机，轧辊为桶形辊，只有送进角，没有辗轧角，孔型以导盘封闭。采用全浮芯棒轧制，轧出长度受到限制。

2)ACCUROOL轧机，是对迪塞尔轧机的改进。具体为：将芯棒改为限动操作；将桶形辊改为锥形辊，因此增加了辗轧角，将垂直布置的导盘改为水平布置。可以轧出14-18米的长管。

3)阿塞尔轧机，为三辊斜轧轧管机，轧辊为锥形，辗轧角固定在3°-7°，送进角为2-4°，未安装导卫装置，孔型密闭性较差，导致生产钢管多为厚壁管，径壁比(D/S)限制在不大于12的范围内。

4)特朗斯瓦尔轧机，是为了克服阿塞尔轧机不能轧制径壁比(D/S)大于12的缺陷，而在结构上做了改进，使径壁比(D/S)最大可达30，芯棒操作可采用全浮、半浮或回退三种方式。

5)三辊联合穿孔机，是将穿孔、轧管、均整三道工序放在一个三辊机座内一道次连续完成。结构与三辊穿孔机相似，只有送进角，轧辊是由三辊穿孔、三辊轧管和三辊均整三种辊型组合而成，内加工工具是穿孔顶头和碾轧芯棒的组合。适合中厚壁管轧制。由于其后台的限制，轧出钢管长度受到限制。

上述斜轧钢管工艺共性问题，即纵向延伸(钢管长度方向)小于横向延伸(直径方向)，需要解决限制直径方向变形及促进和强化长度方向的变形，既要解决斜轧轧管提高延伸率的问题，又要解决薄壁管轧制过程扭转问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有生产无缝钢管中存在的缺点或问题而提供一种大型无缝钢管的新生产方法，既可以进行扩径减壁轧制，又可以进行减径减壁轧制，特别适合轧制大型和特大型无缝钢管。

采用的技术方案是：

一种大型无缝钢管生产方法中所采用的设备主要有：

1、加热炉；

2、三辊斜轧穿孔机；

3、三辊斜轧延伸精轧机；

三辊斜轧穿孔机，轧辊为锥形轧辊，该三辊斜轧穿孔机安装有导卫装置，导卫装置由导板及导板支架、导板调整机构构成，导板安装固定在机架上的导板支架上，按生产要求，导板可以作径向调整，其安装位置在三个轧辊之间，同轧辊一起构成封闭的圆孔型。

三辊斜轧延伸精轧机，对已知的三辊斜轧延伸精轧机作如下技术改进：

1)扩径轧制情况：在斜轧延伸精轧机的后台设置锥形空心水冷却短芯棒，并由芯棒支架予以支撑，支架由液压驱动可升降、抱紧；在三辊斜轧延伸精轧机的前台设置拉杆，拉杆前端设有拉杆接头，安装在拉杆上，拉杆内设有水冷管及润滑剂喷射管。该拉杆由拉杆支架予以支撑，拉杆可前后移动，正反方向转动和调节转速，由可逆和调速电机驱动。

2)减径轧制情况：在斜轧延伸精轧机前台设置锥形短芯棒，安装在顶杆的前端，顶杆内设有水冷管及润滑剂喷射管，顶杆由电机驱动向前运动。

3)在轧机上安装导卫装置，导卫装置结构同三辊锥形辊穿孔机上安装的导卫装置(见图2)。

二、大型无缝钢管生产方法，包括下述工艺步骤：

1、将管坯送入加热炉，加热至1050-1290℃后出炉，经斜辊道输送到三辊斜轧穿孔机进行穿孔，完成咬入、穿孔、扩径、减壁。当顶头***管坯内时，顶头前端的润滑剂喷淋装置启动，向管坯内喷入润滑剂，顶头内部的水冷机构启动对顶头强制水冷，从而解决了三辊轧制产生的出现尾三角和顶头使用寿命低的问题，制备成高质量空心毛管，最大径壁比(D/S)能作到大于32以上，延伸系数控制在2以下，可实现φ500-φ2000mm的大直径钢管的毛管生产。

2、制备大口径无缝钢管。在轧制前将锥形短芯棒固定在三辊斜轧延伸精轧机后台上的芯棒支架上或前台的顶杆上(减径时)。将上道工序制备出的空心毛管，通过横移运输和斜辊输送装置喂入三辊斜轧延伸精轧机，完成扩径、减壁、延伸、均整，或者减径、减壁、延伸、均整等。

当毛管送到该精轧机前台时，通过调整芯棒支架，调整好锥形短芯棒高度，对正位置，将设置在该精轧机前台上的拉杆沿轧制中心线穿入毛管，拉杆在毛管中前进，当到达该精轧机后台预先抱紧固定在芯棒支架上的锥形芯棒结合处时，拉杆旋转，与锥形短芯棒以螺纹连接。锥形短芯棒在拉杆的作用下，到达到固定位置。前台送进辊道旋转，把毛管送进到斜轧延伸精轧机入口进行轧制，待轧件全部进入变形区，锥形短芯棒支架上的抱紧装置打开，支架迅速下降，不影响轧件的延伸。设在芯棒前部的润滑剂喷淋装置工作向毛管内喷淋润滑剂，实现在线润滑，同时芯棒和拉杆内部的水冷却机构工作，对芯棒和拉杆进行强制水冷却，轧制的荒管通过斜辊道输送，既可随轧件旋转，又可以随轧件延伸前进，减少薄壁管出轧机后扭转的可能。

轧制结束后，拉杆支架升起，对正锥形短芯棒，锁紧装置工作，抱紧锥形短芯棒，拉杆反转卸下锥形短芯棒，拉杆退回初始位置，准备下根轧制。

如果是减径减壁或少量减壁轧制时，锥形短芯棒在轧制前固定在轧机前台顶杆上，穿过轧件，喂入轧机开始轧制。芯棒穿入毛管时，芯棒内的润滑装置启动，向管内壁喷射润滑剂，实现在线润滑，同时芯棒内的冷却装置启动，实现芯棒的在线冷却。

本发明是将传统的三辊斜轧无缝钢管工艺进一步完善和改进，解决了三辊斜轧工艺不能轧薄壁和大延伸问题，既可以进行扩径减壁轧制，又可以进行减径薄壁轧制。特别适合轧制大型和特大型无缝钢管

一次性减、扩径比大于30％，减壁大于70％，减壁厚度是纵轧管机的5-7倍。

由于在三辊斜轧穿孔机上安装了导卫装置使孔型封闭，顶头水冷，解决了轧制过程产生的尾三角和顶头使用寿命低的问题，提高了顶头使用寿命。

由三辊斜轧延伸精轧机，采用固定分体或锥形短芯棒斜轧，扩径时锥形短芯棒装设在后机台上，而前机台上装设有拉杆，确保了本发明可一次性完成扩径，减壁、延伸和均整等功能。

该工艺投资少，动力消耗低，厂房占地面积小，与“PQF“相比，流动资金占用减少80％(主要芯棒、备件准备减少80％)，更灵活、经济适用。本工艺可比国内最先进工艺单线产能增加2.5倍以上。

附图说明

图一是本发明的三辊穿孔机及导卫装置示意图。

图二是三辊斜轧延伸精轧机及导卫装置示意图。

图三是穿孔机顶头示意图。

图四是锥形短芯棒示意图。

图五是锥形短芯棒支架示意图。

图六是扩径轧制辊型示意图。

图七是减径轧制辊型示意图。

具体实施方式

一种大型无缝钢管生产新工艺，使用的设备包括加热炉，三辊斜轧穿孔机和三辊斜轧延伸精轧机等。

在三辊斜轧穿孔机的机台上装设有导卫装置，导卫装置包扩锁紧装置、升降装置、底座等部件。

导卫装置由导板2、导板支架3、可调节高度的导板调整机构4构成。导板支架3固定在机架5上，导板2设置在对应的二个轧辊1之间。三个导卫装置的导板2分别设置在三个轧辊之间(见图1)，同轧辊一起构成封闭的圆孔型。

三辊斜轧穿孔机的顶头7和顶杆6螺纹连接，在顶头7和顶杆6内设置有顶头水冷管8和润滑剂喷管9，润滑剂喷管9伸出顶头7(见附图三)。

在三辊斜轧延伸精轧机的机台上安装有芯棒支架，芯棒支架由锁紧机构10、升降机构12和底座13组成。升降机构的二个调节杆14可上、下调节高度。二个调节杆14由液压驱动(或电机驱动)实现升或降。二个调节杆14的缸体15下端分别装设在底座13上的滑道内，可作横向移动(见图5)。该精轧机的前机台上装设有拉杆20，拉杆20由拉杆支架支撑在前机台上。拉杆20由纵向驱动电机或液压驱动实现前或后移动；由可逆调速电机驱动实现正或反方向旋转，并可调节转速，均为已知技术。

管坯为空心铸坯。

一种大型无缝钢管生产新工艺，是将

空心铸坯送入加热炉内加热，管坯在加热炉内加热到1270℃时出炉，由斜辊道输送到三辊斜轧穿孔机前机台进行穿孔，顶头7***管坯内孔，导卫装置调整到正确位置，顶头7的润滑剂喷射装置工作，由润滑剂喷射管9向管坯内喷射润滑剂，同时顶头7内部的水冷却机构工作，顶头水冷管8喷冷却水对顶头强制水冷，穿孔机输出的毛管尺寸为

毛管通过横移装置及输送装置输送到三辊斜轧延伸精轧机前机台，毛管温度为200℃，毛管对准位置，轧辊调至喂入角为8度，碾轧角15度，将拉杆20穿入毛管，拉杆20由纵向驱动电机驱动前进，到达后机台与固定在芯棒支架上的锥形短芯棒16对正并螺纹连接，拉杆20设有水冷却管17，锥形短芯棒16为锥空心水冷却芯棒，其前端以螺纹与拉杆接头18连接。在拉杆20进入毛管时，润滑剂喷淋装置开始工作，润滑剂喷旋管19向毛管内喷淋润滑剂，实现在线润滑，同时拉杆20和锥形短芯棒16内的水冷却机构工作，水冷管17对拉杆和锥形短芯棒实现强制水冷，当荒管轧出变形区时，锥形短芯棒的喷淋水冷却装置启动，控制轧出荒管的温度，控制在1050℃，提高强度，轧出的荒管尺寸为

延伸系数为2.57，扩径率为33％，荒管出后台，设置在该精轧机后的同步斜辊道开始与轧机同步转动，使荒管与轧机出口同步旋转，匀速前进，解决了薄壁管或多倍尺钢管的扭转问题。钢管轧制完成后，三辊斜轧延伸精轧机后机台上的芯棒支架升起，抱住锥形短芯棒16，拉杆反转，卸下锥形短芯棒，拉杆退回到前机台，准备下一根毛管的轧制。三辊斜轧机设有导卫装置，其结构与三辊斜轧穿孔机上装设的导卫装置在结构上相同，由导板2、导板支架3、导板调整机构4组成，导板2装在二个轧辊1之间。

荒管经定径达到

径壁比为99.4。

上述制备出的无缝钢管荒管经定径、冷床冷却，矫直、切头、切定尺、探伤、表面检查，合格后即为成品无缝钢管入库。

上述无缝钢管轧制过程三辊斜轧延伸精轧机单轴的力能参数为：轧制力为1700吨，轧制力矩170吨米，轧件入口速率0.6m/s，轧制功率为13000kw。

Claims (6)

1、一种大型无缝钢管生产新工艺，其特征在于管坯料由加热炉预热至1050-1290℃后，经斜辊道输送机构输送到三辊斜轧穿孔机穿孔，完成扩径减壁轧制，最大径壁比D/S达到32以上，制成毛管；毛管通过横移斜轨道输送机构输送到三辊斜轧延伸精轧机，完成扩径减壁轧制或减径减壁轧制，轧出荒管，经矫直、切头、切定尺、探伤，合格后即为成品。

2、根据权利要求1所述的一种大型无缝钢管生产新工艺，其特征在于所述的三辊斜轧穿孔机和三辊斜轧延伸精轧机上分别设置有结构相同的导卫装置；导卫装置由导板(2)、导板支架(3)、导板调整机构(4)组成，三个导卫装置的导板(2)分别设置在三个轧辊(1)之间，并同轧辊一起构成封闭的圆孔型，进行孔型封闭轧制；在三辊斜轧延伸精轧机的后机台上装设有锥形短芯棒(16)，锥形短芯棒(16)由芯棒支架支撑，在三辊斜轧延伸精轧机的前机台上装设有拉杆(20)，拉杆(20)由拉杆支架支撑在该精轧机的前机台上；

在轧制大型无缝钢管时，预热后的管坯进入三辊斜轧穿孔机穿孔，导卫装置调整到正确位置，顶头(7)***管坯内孔，顶头(7)前的润滑剂喷射装置工作，由润滑剂喷射管(9)向管坯内喷射润滑剂，同时顶头(7)内部的顶头水冷管(8)喷冷却水对顶头强制水冷，完成扩径减壁轧制后，毛管送入该穿孔机前机台时，按设计要求调好喂入解、碾轧角，将拉杆(20)穿入毛管，拉杆前进到达后机台与锥形短芯棒(16)对正后螺纹连接，在拉杆进入毛管时，润滑剂喷旋管(19)向毛管内喷淋润滑剂，实现在线润滑，同时水冷却管(17)对拉杆和锥形短芯棒实现强制水冷，当荒管轧出变形区时，锥形短芯棒的水冷却管(17)喷淋冷水，控制轧出荒管的温度，控制在1050℃，提高强度；荒管出后台，设置在该精轧机后的同步斜辊道开始与轧机同步转动，使荒管与轧机出口同步旋转，匀速前进，解决了薄壁管或多倍尺钢管的扭转问题，钢管轧制完成后，三辊斜轧延伸精轧机后机台上的芯棒支架升起，抱住锥形短芯棒(16)，拉杆(20)反转，卸下锥形短芯棒，拉杆退回到前机台，准备下一根毛管的轧制。

3、一种大型无缝钢管生产新工艺，其特征在于三辊斜轧穿孔机同三辊斜轧延伸精轧机配合，两架轧机均有辗轧角和送进角，两架轧机均有设计的锥形轧辊同锥形短芯棒配合，实现大口径无缝钢管的生产。

4、根据权利要求1或2所述的一种大型无缝钢管生产新工艺，其特征在于能轧出

的大型无缝钢管。

5、根据权利要求1或2所述的一种大型无缝钢管生产新工艺，其特征在于所述的一次性减扩径比大于30％，减壁大于70％，延伸可超过6倍以上。

6、一种大新无缝钢管生产新工艺，其特征在于三辊斜轧延伸精轧机既可以完成大扩径大减壁、大减径大减壁、减径增壁轧制，又可以延伸、均整功能，实现了以上功能的组合。

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