CN202845437U - 微张力减径机组的孔型 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种微张力减径机机组的孔型，用于采用包括多架张力减径机的微张力减径机机组来轧制Φ133～76mm钢管，所述微张力减径机组采用B系列孔型，微张力减径机机组包括多架张力减径机机组，孔型系数为0.992，孔型的椭圆度值为1.038以下，平均展宽为0.517以下，单架张力减径率在2.92%以下，前一机架的孔型的短半轴小于等于后一机架的长半轴。通过采用本实用新型的孔型，使入口荒管直径由原来的118mm扩大到138mm．不但实现了Φ133、Φ127、Φ121mm等高精度产品规格的轧制，而且解决在生产过程中各种问题，例如：青线、外螺、外径偏差、椭圆度超标、安全接手切断等。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属压延加工领域中钢管轧制过程的孔型，尤其涉及一种钢管生产过程中的微张力减径机孔型。
背景技术
无缝钢管的生产通常包括穿孔、轧制及定减径三个工序。而定减径工序的目的是将轧制后的钢管轧制成满足产品直径和壁厚要求的成品钢管，而且通常在定减径工序中采用张力减径的工艺将较大直径的钢管减径成较小直径的成品钢管。张力减径的工艺过程是应用相互紧靠及串列布置的一系列轧辊机架对荒管进行连续轧制的过程，由于张力减径的特性，最终产品质量的好坏与张力减径机组轧辊孔型的设计密切相关。当孔型设计不合理时，容易造成钢管管形不良，外表面容易产生摩擦痕迹以及青线等缺陷，而内表面由于钢管壁厚不均匀容易产生内多边形、直道等缺陷。
在申请人所在单位，原来的100自动轧管机受到后台及顶杆长度的限制，设计轧制规格为Φ76～Φ121，以轧薄壁钢管为主。其中Φ76～Φ108规格S/D（壁厚与直径之比）≤0.12；Φ108以上规格S/D≤0.10。其中，在钢管的生产工艺中，现场有以下几点制约生产：
（1）原设计终轧温度大于950℃，属奥氏体单相区轧制，因我厂中频感应炉加热能力达不到要求，轧制温度基本在760℃～830℃之间，属珠光体和奥氏体两相区轧制，变形抗力大造成机架安全接手经常切断。
（2）原来孔型单机架减径率3.8%过大，在轧制0.10≤S/D≤0.12，产生内六方；在轧制S/D＜0.10的钢管时，表面有青线，质量得不到保证。
（3）Φ121～Φ133规格不能用微张减生产，只能用两辊定径机生产，外径（D）不能满足客户要求，换规格需1～2小时，工人劳动强度大，市场适应能力差。
目前生产成品直径在83～121mm的钢管时，所采用的张力减径机的孔型参数如表1所示。
表1微张减机孔型设计参数
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种微张力减径机组的孔型，其特征在于，用于轧制直径133～76mm钢管，所述微张力减径机组包括多架微张力减径机，所述多架微张力减径机中，每一架微张力减径机的孔型系数为0.992，孔型的椭圆度值为1.038以下，平均展宽为0.517以下，单架微张力减径机的张力减径率在2.92%以下，所述多架微张力减径机中的成品机架的最大减径率不超过0.6%，前一机架的孔型的短半轴小于等于后一机架的长半轴。
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，所述多架微张力减径机中在第一个机架上安装有一个外径200mm内径150mm长100mm的锥形导管，以使得138mm的荒管能够咬入。
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，所述第一机架窗口尺寸为142mm。
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，所述微张力减径机的轧辊尺寸为：轧辊理论直径在355mm，轧辊底槽直径最小为137.88mm，轧辊冷硬层的最小直径在130mm以内。
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，轧制直径133毫米的钢管采用的孔型参数如下：
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，轧制直径127毫米的钢管采用的孔型参数如下：
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，轧制直径121毫米的钢管采用的孔型参数如下：
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，所述多架微张力减径机均为三辊张力减径机。
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，所述多架微张力减径机均采用B系列孔型。
在上述微张力减径机组的孔型中，优选，所述钢管的S／D值为0.04～0.10，其中D为钢管的直径，S为钢管的壁厚。
附图说明
图1是本实用新型的孔型示意图。
图2是本实用新型的锥形导套与机架装配示意图。
具体实施方式
为了轧制121～133mm等大直径产品规格，克服原有孔型经常导致机架安全接手经常被切断的事实，消除内六方与青线等产品缺陷，发明人对微张力减径机的孔型进行了重新设计。
重新设计孔型时，首先需要合理分配各机架的压下量，以便消除低温轧制变形抗力增大导致安全接手切断的影响，同时还要考虑机架能否布置问题，目前的作业空间最多可布置12架。
其次，在考虑孔型的椭圆度时，要考虑宽展和孔型不能过充满及欠充满的问题，一般情况下前一架的短半轴是后一架的长半轴或者如表1那样前一机架的短半轴大于等于后一机架的长半轴，但是考虑到受力等问题，本实用新型采用前一机架的短半轴小于等于后一机架的长半轴。
此外，由于产品的规格要延伸到Φ127、Φ133，而减径辊的宽度只有130mm，在设计孔型和机架时要考虑孔型侧壁能否承受轧制压力问题。
钢管在张力减径的轧制过程中，其轧制力的大小与外径压下量、D／S值(直径与壁厚之比)、材料的屈服强度、纵向张力及单架减径率成正比，设计孔型时要统一考虑这些因素。
基于上述几方面的综合因素，发明人设计出了如下的孔型：
考虑到轧辊和机架牌坊的承受能力，孔型的设计参考了B系列孔型的设计原则，并将单架最大减径率p由3.8％减小到2.9％，成品机架（即最后一机架）最大减径率不超过0.6%。
依据金属变形特性及实现外径减缩几何要求，孔型系数θ取0.992，则孔型的椭圆度值为1.038，压下量的分配依据平均的原则，计算出平均宽展为0.517。
为了轧制89～133mm规格的钢管，微张力减径机采用三辊张力减径机，所采用的孔型如图1所示（D1为孔型内圆直径，为孔型短半轴的2倍，D2为孔型外圆直径，为孔型长半轴的2倍，2B为孔型短半轴的2倍，也即孔型中椭园的短轴直径），轧制时采用的孔型参数列于表2。
表2孔型参数表
为了轧制133mm产品规格的钢管，这就要求第一架孔型按138mm入口直径设计，按孔型系列要求逐次分配到各机架，从而实现对138mm荒管的张力减径（而以前采用定径机时的具体过程：100自动轧管机可轧制的荒管最大直径为132mm，经均整机扩径到138再经5架定径后减径到133mm，长度在6～8m）。
轧辊的改进：为了适应轧制大直径规格产品，考虑到下述表2中的孔型参数以及轧辊宽度不变的特点，由于轧辊底槽直径最小为137.88mm，故将轧辊冷硬层的最小直径控制在130mm以内，而其他尺寸不变。
机架的改进：荒管在进入微张减机架前因为中频感应炉加热温度不均匀钢管头部弯曲，偶尔有荒管顶到机架窗口边缘不能顺利咬入，钢管尾部还在中频感应炉加热，造成过烧，为避免上述情况的发生，在第一个机架上安装了一个外径200mm内径150mm长100mm的锥形（喇叭形）导管，使荒管顺利咬入，同时将机架窗口尺寸L1由134mm扩大到142mm，如图2（导套的固定如图：浅蓝色线所画的两块钢板焊接在导套上用螺栓固定在机架上）。
本实用新型的有益效果
采用Φ138mm×5.5mm规格的荒管（材质为45Mn2钢），按改进后的孔型系列进行轧制，成品管为Φ133mm×5.5mm（S/D为0.041），其轧制过程稳定，尺寸精度达到了同类产品的要求。
通过对微张力减径机孔型优化设计改变单机架减径率，使入口荒管直径由原来的118mm扩大到138mm．不但实现了Φ133、Φ127、Φ121mm等高精度产品规格的轧制，而且压下量的分配原则能够适应改进后的机架强度要求，没有出现安全接手被切断的问题，同时解决在生产过程中青线、外螺、外径偏差、椭圆度超标、安全接手切断等各种问题。
改用微张力减径机生产Φ133～121大规格钢管，使本厂100机组的大规格产品质量提高了一个档次，淘汰了Φ133～121大规格只能用定径机生产的工艺格局，减少换规次数，减轻了工人的劳动强度，降低了大规格钢管生产换辊时间长的问题（原来采用定径机生产121～133mm钢管时换辊需60分钟，采用微张减轧制换辊只需15分钟）。通过改用微张减生产后，其产品成材率和生产效率均得到很大提高，设备利用能力也得到了提高。
Claims (10)
1.一种微张力减径机组的孔型，用于轧制直径133～76mm钢管，所述微张力减径机组包括多架微张力减径机，其特征在于：
所述多架微张力减径机中，每一架微张力减径机的孔型系数为0.992，孔型的椭圆度值为1.038以下，平均展宽为0.517以下，单架微张力减径机的张力减径率在2.92%以下，所述多架微张力减径机中的成品机架的最大减径率不超过0.6%，前一机架的孔型的短半轴小于等于后一机架的长半轴。
2.如权利要求1所述的微张力减径机组的孔型，其特征在于，
所述多架微张力减径机中在第一个机架上安装有一个外径200mm内径150mm长100mm的锥形导管，以使得138mm的荒管能够咬入。
3.如权利要求2所述的微张力减径机组的孔型，其特征在于，
所述第一个机架的窗口尺寸为142mm。
4.如权利要求1所述的微张力减径机组的孔型，其特征在于，
所述多架微张力减径机的轧辊尺寸为：轧辊理论直径在355mm，轧辊底槽直径最小为137.88mm，轧辊冷硬层的最小直径在130mm以内。
5.如权利要求1所述的微张力减径机组的孔型，其特征在于，
轧制直径133毫米的钢管采用的孔型参数如下：
6.如权利要求1所述的微张力减径机组的孔型，其特征是：
轧制直径127毫米的钢管采用的孔型参数如下：
7.如权利要求1所述的微张力减径机组的孔型，其特征在于，
轧制直径121毫米的钢管采用的孔型参数如下：
8.如权利要求1所述的微张力减径机组的孔型，其特征在于，
所述多架微张力减径机均为三辊张力减径机。
9.如权利要求1所述的微张力减径机组的孔型，其特征在于，
所述多架微张力减径机均采用B系列孔型。
10.如权利要求1所述的孔型，其特征在于，
所述钢管的S／D值为0.04～0.10，其中D为钢管的直径，S为钢管的壁厚。
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