CN103817493B - 热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法及其制造设备 - Google Patents

热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法及其制造设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法及其制造设备，这种无缝异型管的制备方法简便易行，所需拔制力小，节能降耗，减少环境污染，不会损坏钢管，同时制作出来的钢管的外观、外形尺寸和综合力学性能指标都能达标。外观、外形尺寸和综合力学性能指标具体体现在：外观无拉伤，划道等缺陷；外形尺寸、直线度、平面度、R角等符合标准要求；力学性能，冲击性能，金相组织等符合标准要求。同时设备中对成形机做出改进，并加入快速冷却装置和快速送钢置，可以满足热轧、辊压在线成形无缝异型管的生产需要。

Description

热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法及其制造设备
技术领域
本发明涉及一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，以及其专用的制造设备，它利用热轧钢管余温在线成形，属于金属制品技术领域。
背景技术
近年来，虽然钢铁市场整体不容乐观，但无缝钢管需求依然旺盛，发展势头强劲，特别无缝异型钢管越来越受到客户的青睐。因为与圆形无缝钢管相比异型无缝钢管具有如下优势：在截面积相同时，异型管的截面惯性矩大于圆管；当壁厚越薄时，梁的截面惯性矩越大，比圆管具有更大的弯曲刚度；异型管具有更好的装配性，焊接接头可靠；在承重条件下异型管具有更好的稳定性，且外观美观。
目前，无缝异型钢管大多采用冷拔工艺加工，但冷拔加工工艺较为复杂，需制头、退火、酸洗、冷拔、矫直等工序，并且冷拔为滑动摩擦，所需的拔制力较大，容易拉伤钢管的内外表面，同时冷拔制造方法不仅能耗高，金属收得率低，而且酸洗磷化等也会带来环境污染。因此，迫切需要对传统工艺进行改革创新，从而开发出低能耗，对环境危害小的无缝异型钢管加工方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种简便易行，所需拔制力小，节能降耗，减少环境污染，不会损坏钢管，同时保证外观、外形尺寸和综合力学性能指标的热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法及其制造设备。
本发明的目的是这样实现的：
本发明热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，这种无缝异型管制备方法的工艺步骤如下：
步骤一、断料
将材质圆管坯剪切成合适长度，断料；
步骤二、加热
将完成断料的圆管坯放入环形炉内加热；
步骤三、热轧
将加热至规定温度的圆管坯经穿孔、斜轧、定径工序热轧成圆管；
步骤四、控制冷却
将热轧后的成品圆管，经热轧定径机架后侧的快速冷却装置改善热轧产生的不良组织；
步骤五、运料
通过冷床上方的快速送钢装置将钢管快速送到成形机上，以满足成形温度的需要；
步骤六、余温成形
将余温的钢管经过调试完成的成形机组轧制成无缝异型钢管，经机成形机组尾部调整校直装置调整直线度。将轧制结束的成品异型无缝钢管堆放、空冷至室温；
步骤七、剪切
将冷至室温的钢管剪切头尾；
步骤八、性能测试
在该两支成品钢管上各取一段做试样，做机械性能测试；
步骤九、外观检验
检查表面光洁、无麻点凹坑等缺陷，外形尺寸公差、直线度、平面度等符合标准要求；
步骤十、包装入库
将检验合格的成品钢管，打包、挂牌、入库。
一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的快速冷却装置，该快速冷却装置包括冷却机架，所述冷却机架的前后两侧设有运料辊组，该运料辊组由多个前后错位布置的运料辊组成，所述冷却机架上还设有多个水平放置的运料杆，其中每个运料杆均设于相邻两个运料辊之间，并且运料杆的一端与冷却机架铰接，运料杆未与冷却机架相连的一端可以移动来运送无缝异型管，所述运料辊组之间的上方设有一根转轴，所述转轴的一端与传动电机的输出轴相固定，并且该传动电机的底部通过底架固定在冷却机架上，所述转轴的外部套有喷淋管，同时冷却机架上还设有红外测温仪，所述红外测温仪与PLC控制器相连，所述PLC控制器与运料杆相连。
一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的快速送钢装置，该快速送钢装置包括送钢机架，该送钢机架设于热轧机架和成形机之间，所述送钢机架顶部的前后两侧设有轨道，所述轨道上分别设有一个运料小车，所述运料小车底部设有滑轮与轨道配合，所述两个运料小车之间固定有运料架，所述运料架的底部从前到后铰接有多个吊钩，送钢机架的后侧设有卸料架，所述卸料架倾斜设置，且其前端为多块斜板，卸料架的后侧与成形机的前侧相贴近。
一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的成形机，该成形机包括成形机机架，所述成形机机架上设有一排成形辊组，该成形辊组由多个成形辊组件构成；
所述成形辊组的前侧设有喂入辊架，所述成形辊组的后侧设有电机，所述电机通过联轴器与减速机相连，所述减速机的输出端与成形机机架上方的传动轴相连接；
同时成形机机架的下方设有一根前后布置的冷却水管，所述冷却水管上接有多个软管，并且每根软管均设在传动轴的轴承旁边，软管的出水口对准轴承。
所述成形机机架的后侧还装有调节头。
所述成形辊组中的成形辊采用耐热模具钢H13。
与现有技术相比，这种无缝异型管的制备方法简便易行，所需拔制力小，节能降耗，减少环境污染，不会损坏钢管，同时制作出来的钢管的外观、外形尺寸和综合力学性能指标都能达标。外观、外形尺寸和综合力学性能指标具体体现在：外观无拉伤，划道等缺陷；外形尺寸、直线度、平面度、R角等符合标准要求；力学性能，冲击性能，金相组织等符合标准要求。
同时这种无缝异型管的制备方法与以往的技术相比，还具有以下优点：
1、在线成形，工艺路线短，生产周期短。
2、不用制作工艺头，减少金属浪费（金属收得率较冷拔平均提高5%）。
3、不用酸洗，减少环境污染，降低制造成本。
4、成形的同时调整直线度，减少了矫直工序。
5、利用轧制后的余温进行带温成形，避免晶间裂纹，有利于减小异型管成形时的角部开裂倾向，余温自回火，减少成品退火工序，节约成本。
6、加入快速冷却装置，改善热轧不良组织，提高机械性能。
附图说明
图1为本发明热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法中快速冷却装置的结构示意图。
图2为本发明热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法中快速送钢置的结构示意图。
图3为本发明热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法中成形机的结构示意图。
图4为图3的俯视图。
图5为图4中传动轴的轴承与冷却装置的配合关系图。
其中：冷却机架1、运料辊组2、运料杆3、转轴4、传动电机5、喷淋管6、送钢机架7、轨道8、运料小车9、运料架10、吊钩11、卸料架12、斜板13、成形机机架14、成形辊组15、喂入辊架16、电机17、联轴器18、减速机19、传动轴20、冷却水管21、软管22。
具体实施方式
本发明涉及一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法,该方法的工艺步骤如下：
生产实例：材质Q345B规格：140*80*7mm长度：6m以上
步骤一、断料
将材质为Q345B，直径为Φ150的圆管坯剪切成合适长度，断料1800-1900mm/支。
步骤二、加热
将完成断料的圆管坯放入环形炉内加热至1220-1250℃。
步骤三、热轧
将加热至规定温度的圆管坯经穿孔、斜轧、定径工序热轧成140*7mm的圆管。（外径Φ=（140+80）*2/3.14≈140mm）
步骤四、控制冷却
将热轧后的成品圆管（温度通常在800℃以上），经热轧定径机架后侧的快速冷却装置改善热轧产生的不良组织，将温度控制在450-600℃范围内，温度优选为500-550℃。
步骤五、运料
通过冷床上方的快速送钢装置将钢管快速送到成形机上，以满足成形温度的需要。
步骤六、余温成形
将余温在500-550℃的钢管经过调试完成的成形机组轧制成140*80*7mm规格的无缝异型钢管，经机成形机组尾部调整校直装置调整直线度。将轧制结束的成品异型无缝钢管堆放、空冷至室温。
步骤七、剪切
将冷至室温的钢管剪切头尾，剪切后钢管长度要求6m以上。
步骤八、性能测试
在该两支成品钢管上各取一段250-300mm长度的做试样，做机械性能测试，机械性能指标如下表：
。
步骤九、外观检验
检查表面光洁、无麻点凹坑等缺陷，外形尺寸公差、直线度、平面度等符合标准要求。
步骤十、包装入库
将检验合格的成品钢管，打包、挂牌、入库。
同时这种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法对生产设备作出了改进，具体如下：
这种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法的控制冷却步骤中，热轧定径机架后侧设有快速冷却装置，参见图1，该快速冷却装置包括冷却机架1，所述冷却机架1的前后两侧设有运料辊组2，该运料辊组2由多个前后错位布置的运料辊组成，所述冷却机架1上还设有多个水平放置的运料杆3，其中每个运料杆3均设于相邻两个运料辊之间，并且运料杆3的一端与冷却机架1铰接，运料杆3未与冷却机架1相连的一端可以移动来运送通过其上方的无缝异型管，所述运料辊组2之间的上方设有一根转轴4，所述转轴4的一端与传动电机5的输出轴相固定，并且该传动电机5的底部通过底架固定在冷却机架1上，所述转轴4的外部套有喷淋管6，所述喷淋管6用于通入冷却水来对无缝异型管进行在线快速冷却。
同时冷却机架1上还设有红外测温仪，所述红外测温仪与PLC控制器相连，用于将测得的无缝异型管的温度传递给PLC控制器，所述PLC控制器控制运料杆3的移动速度，从而控制无缝异型管在快速冷却装置上的输送速度，进而保证无缝异型管的温度在其运出快速冷却装置时能达到规定范围。
这种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法的运料步骤中，冷床上方设有快速送钢装置，参加图2，它包括送钢机架7，该送钢机架7设于热轧机架和成形机之间，所述送钢机架7顶部的前后两侧设有轨道8，所述轨道8上分别设有一个运料小车9，所述运料小车9底部设有滑轮与轨道8配合，所述两个运料小车9之间固定有运料架10，所述运料架10的底部从前到后铰接有多个吊钩11，送钢机架7的后侧设有卸料架12，所述卸料架12倾斜设置，且其前端为多块斜板13，卸料架12的后侧与成形机的前侧相贴近。
这种热轧、辊压在线成形无缝异型管的快速送钢装置通过控制运料小车9，前后移动，从而使用吊钩11将热轧机架后侧出来的无缝异型管吊起，运到斜板13后吊钩11将无缝异型管放下，无缝异型管进入卸料架12的后侧，随后可以马上用成形机前侧的输送辊将无缝异型管送入成形机中进行后续工艺。这样便保证了无缝异型管在到最优温度时进入成形机中，这样成形机对无缝异型管成形后，无缝异型管的温度可以起到自回火的作用。
这种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法的余温成形步骤中，所采用的成形机进行了结构改造，具体参加图3至图5，这种成形机包括成形机机架14，所述成形机机架14上设有一排成形辊组15，该成形辊组15由多个成形辊组件构成，所述成形辊组15中的成形辊采用耐热模具钢H13（4Cr5MoSiV1），它具有很高的热强度，在中温条件下具有良好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性，使其不受高温无缝异型管的影响。
所述成形辊组15的前侧设有喂入辊架16，所述喂入辊架16用于将无缝异型管输送到成形辊上，所述成形辊组15的后侧设有电机17，所述电机17通过联轴器18与减速机19相连，所述减速机19的输出端与成形机机架14上方的传动轴20相连接，所述传动轴20的轴承采用耐高温轴承，保证高温的无缝异型管不会对其产生影响。
同时成形机机架14的下方设有一根前后布置的冷却水管21，所述冷却水管21上接有多个软管22，并且每根软管22均设在传动轴20的轴承旁边，软管22的出水口对准轴承可以对其进行降温，防止无缝异型管长时间将热量传递后造成传动故障，从而保证了生产不受影响。
所述成形机机架14的后侧还装有调节头，该调节头可以解决无缝异型管在成形过程中产生的管体扭曲现象。

Claims (6)

1.一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，其特征在于：这种无缝异型管制备方法的工艺步骤如下：
步骤一、断料
将材质圆管坯剪切成合适长度，断料；
步骤二、加热
将完成断料的圆管坯放入环形炉内加热；
步骤三、热轧
将加热至规定温度的圆管坯经穿孔、斜轧、定径工序热轧成圆管；
步骤四、控制冷却
将热轧后的成品圆管，经热轧定径机架后侧的快速冷却装置改善热轧产生的不良组织；
步骤五、运料
通过冷床上方的快速送钢装置将钢管快速送到成形机上，以满足成形温度的需要；
步骤六、余温成形
将余温的钢管经过调试完成的成形机组轧制成无缝异型钢管，经机成形机组尾部调整校直装置调整直线度，将轧制结束的成品异型无缝钢管堆放、空冷至室温；
步骤七、剪切
将冷至室温的钢管剪切头尾；
步骤八、性能测试
在两支成品钢管上各取一段做试样，做机械性能测试；
步骤九、外观检验
检查表面光洁、无麻点凹坑缺陷，外形尺寸公差、直线度、平面度符合标准要求；
步骤十、包装入库
将检验合格的成品钢管，打包、挂牌、入库。
2.如权利要求1所述的一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，其特征在于：步骤四中使用的快速冷却装置包括冷却机架（1），所述冷却机架（1）的前后两侧设有运料辊组（2），该运料辊组（2）由多个前后错位布置的运料辊组成，所述冷却机架（1）上还设有多个水平放置的运料杆（3），其中每个运料杆（3）均设于相邻两个运料辊之间，并且运料杆（3）的一端与冷却机架（1）铰接，运料杆（3）未与冷却机架（1）相连的一端可以移动来运送无缝异型管，所述运料辊组（2）之间的上方设有一根转轴（4），所述转轴（4）的一端与传动电机（5）的输出轴相固定，并且该传动电机（5）的底部通过底架固定在冷却机架（1）上，所述转轴（4）的外部套有喷淋管（6），同时冷却机架（1）上还设有红外测温仪，所述红外测温仪与PLC控制器相连，所述PLC控制器与运料杆（3）相连。
3.如权利要求1所述的一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，其特征在于：步骤五中使用的快速送钢装置包括送钢机架（7），该送钢机架（7）设于热轧机架和成形机之间，所述送钢机架（7）顶部的前后两侧设有轨道（8），所述轨道（8）上分别设有一个运料小车（9），所述运料小车（9）底部设有滑轮与轨道（8）配合，所述两个运料小车（9）之间固定有运料架（10），所述运料架（10）的底部从前到后铰接有多个吊钩（11），送钢机架（7）的后侧设有卸料架（12），所述卸料架（12）倾斜设置，且其前端为多块斜板（13），卸料架（12）的后侧与成形机的前侧相贴近。
4.如权利要求1所述的一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，其特征在于：步骤五中使用的成形机包括成形机机架（14），所述成形机机架（14）上设有一排成形辊组（15），该成形辊组（15）由多个成形辊组件构成；
所述成形辊组（15）的前侧设有喂入辊架（16），所述成形辊组（15）的后侧设有电机（17），所述电机（17）通过联轴器（18）与减速机（19）相连，所述减速机（19）的输出端与成形机机架（14）上方的传动轴（20）相连接；
同时成形机机架（14）的下方设有一根前后布置的冷却水管（21），所述冷却水管（21）上接有多个软管（22），并且每根软管（22）均设在传动轴（20）的轴承旁边，软管（22）的出水口对准轴承。
5.根据权利要求4所述的一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，其特征在于：所述成形机机架（14）的后侧还装有调节头。
6.根据权利要求4或5所述的一种热轧、辊压在线成形无缝异型管的制备方法，其特征在于：所述成形辊组（15）中的成形辊采用耐热模具钢H13。
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