二辊斜轧管机的发展及用于小口径热轧无缝钢管生产

1、二辊斜轧管机发展及用于小直径热轧无缝钢管生产地可行性邱永泰衡阳钢管公司）摘 要：二辊斜轧管机为我国热轧无缝钢管生产地两大主力机型之一 . 介绍了二辊斜轧管 机地特点、工艺改进及技术发展动向；探讨了导盘与导板、辗轧角、扩径轧管与减径轧管、芯 棒润滑与循环等工艺问题同时，对采用二辊斜轧延伸机组生产 60 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地“以冷代热”地不合理产品结构地可行性进行 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地核心变形轧机 , 其主要作用是：通过减壁 延伸变形 伴随减径或扩径地切

2、向变形） , 改善穿孔毛管地内外表面质量和尺寸精度 , 得到更 薄、更长地轧制荒管 . 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； 斜轧管机地运动学特点是：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 .斜轧管机地主要变形特征是：钢管在变形区内地 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 . 斜轧管机地变形 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

3、.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 , 能够轧制较薄地荒管后 , 三辊斜轧管机得到了较快发展 , 主要用于生产 以轴承钢管为代表地中、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地 二辊减径机回转定径机 , 使三辊斜轧管机组地成品管规格范围大大向下延伸 , 生产率也有了明 显提高.与现有地二辊斜轧管机相比 , 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1.73.3,轧管机地减径量达到20mm左右,减径率达1720%、工具消耗费用 低不用导板,芯棒消耗也低 ,但轧辊消耗

4、要高） ,且芯棒对润滑地要求低等 .三辊斜轧管机地不足也是很突出地 , 主要有：1）不易生产薄壁管三辊斜轧管机组主要适用于中、厚壁管生产因为轧制薄壁管时，钢管壁厚精度恶化，“内螺纹”加重,以及轧制过程中地工艺故障显著增加等原因,三辊斜轧管机组大多生产 D/SW 25地 中、厚壁无缝钢管；2）壁厚精度差所谓三辊斜轧管机地壁厚精度可达到土 5.0%,实际上,这只是轧制厚壁管地数据天津钢管集团有限公司关于三种轧管机壁厚精度地分析一文1中地对比结果 见下表：1）,基本反应了在轧制较薄管时，这几种轧管机地壁厚精度地实际情况.表：1壁厚精度测量结果少139.7 X 7.72成品（注：荒管的D/S约20.0

5、），频数200最大值mm1最小值mm极差mm标准差mmI偏差%PQF8.657.151.5010.284-7-+10MPM8.676.961.710.362-9-+15Assel8.806.951.850.365-10-+14理论分析和现场实验研究表明：在三辊斜轧管机地变形过程中，虽然减径变形过程有明显地“纠偏”能力，但主要地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”能力地二辊斜轧管机 .上世纪80年代,原苏联地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地横向厚壁不均，相反

6、,还有可能促使偏心地增加.其原因就是轧辊数目与钢管上地棱数不是整倍数”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对带有预减径装置地轧机，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）地增厚端,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地“内螺纹”高度为w0.25mm最好也只能达到w 0.20mm.目前,国内大部分三辊斜轧管机组地“内螺纹”高度在0.

7、30mm上下.好地机组达到0.250.30mm基本得到用户认可.而国内地不少二辊斜轧管机 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地切向、扭转、弯折 变形区地横断面二辊是菱形 , 主要是对角地两次弯折 , 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 陷地倾向性更大 尤其是轧制薄壁管） , 对低塑性难变形钢种地可轧性也就差 .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地前进角、辗轧角、“孔 喉”半径地“

8、同步” ,特别是还有轴向位置地一致 . 在现场要调好“同步”非常麻烦 , 真要调整 达到一定地“同步”要求，往往需要23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” .三辊斜轧管机地“内扩展值” 轧后荒管内径与芯棒直径差）一般小于 5.0m m而轧机入口 地减径量 插棒间隙+ 2 X减壁量）一般在 20mm左右,因此三辊斜轧管机地减径量 毛管外径 荒管外径）通常15.0mm,因此在正常工艺条件下是不可能实现等径、扩径轧制 .因为受“内切圆”限制 , 三辊斜轧管机地轧辊直径很小 , 好处是变形抗力小 , 缺点是轧制出 口速度低 , 加上轧制荒管地长度也短 ,

9、 所以生产率低 .二辊斜轧管机有带导盘地狄赛尔 圆盘延伸）轧管机和精密A- R）轧管机；不带导盘 用 导板）地二辊斜轧延伸管机和二穿延伸机；还有斜轧扩管机与斜轧减径机等 .当前 , 二辊斜轧管机组与连轧管机组已成为我国热轧无缝钢管生产地两大主力机型 .实践证明：二辊斜轧管机地轧制工艺对产品质量、可轧制规格、能耗、工具消耗以及成本 等都有极大地影响 . 例如二辊斜轧管机采用不同地工艺 , 主电机负荷可相差 40%以上. 因此应当重 视对斜轧管机地工艺与相关技术进行深入地研究和改进 , 为斜轧管机组不断提高产品质量、扩 大品种规格、提高生产率 , 特别是在节能降耗等方面作出贡献 .以下不仅将对二辊

10、斜轧管机现状作介绍和讨论 , 并介绍二辊斜轧管机地技术改进与动向 . 同 时对采用二辊斜轧延伸机组生产为60mm以下“小口径热轧无缝钢管”，以改变我国小口径热轧 无缝钢管现存地不合理地“以冷代热”产品结构地可行性进行论述 .1 常用地二辊斜轧管机及几个工艺问题二辊斜轧管机包括使用导盘地狄赛尔轧管机二辊圆盘延伸机）、精密轧管机和不使用导盘用导板替代导盘）地二辊斜轧延伸机和二次“穿孔”延伸机以下简称二穿延伸机）等 . 均整机在一定意义上也应属二辊斜轧管机 .狄赛尔轧管机是最古老地轧管机之一 ,1990 年烟台钢管厂新建地精密轧管机是在狄赛尔轧管机地基础上，将全浮芯棒改进为限动芯棒、并增加了辗轧角机

11、组投产后，取得一定效果，随后得到较快发展因为导盘存在不少弊病和为了简化轧管机地结构，二次穿孔、特别是二辊斜轧延伸机也开始得到发展前几年,我国地二辊斜轧管机已有“遍地开花”之势二辊斜轧管机地最大特点是：变形过程中，减径、减壁变形过程都有显著地“纠偏”能力 而所有纵轧管机和三辊斜轧管机地减壁变形过程都没有“纠偏”能力），因此其壁厚精度是所有轧管机中最高地一一不愧为精密轧管机与三辊斜轧管机相比,二辊斜轧管机还有可轧制薄壁钢管vD/S已超过39.0 ）、轧制出口速 度高、轧制荒管长度长及生产率大地特点.同时轧制荒管地外径也可在一定范围内灵活控制一 可进行扩径、等径和减径轧制.二辊斜轧管机地最大缺点是纵

12、向变形阻力过大，致使变形区金属轴向流动困难 延伸变形小），切向流动容易横向变形大），不仅造成“变形效率”很低.并且还造成二辊斜轧管机地钢 管内表面质量差 “内螺纹”、“麻面”缺陷）；延伸系数小、轧制薄壁管困难；工具寿命低 等各种问题.因此如何显著降低二辊斜轧管机地“纵向变形阻力”成为其工艺研究、改进地首 要、核心课题.此课题上已取得可喜地成果，可以使主电机负荷降低 3040%大生产批量轧制薄壁管时， 在轧管延伸系数超过1.35地前提下,荒管地D/S超过39.0 ;导板、导盘寿命显著提高；特别是 内表面质量大大改善一一“内螺纹”基本消除、“麻面”也显著改善等.1.1精密轧管机 包括圆盘延伸机）精

13、密轧管机与圆盘延伸机都是采用导盘地二辊斜轧管机，前者轧辊带有辗轧角，后者不带有辗轧角.精密轧管机是目前国内拥有量最大地轧管机.机组规格从为90为273mm生产外径60340mm壁厚4.050.0mm地结构管、流体管、油井用管、输送管及机械加工用管等地热轧无缝 钢管.90机组地生产能力已达6.0万吨/年、219、273机组地生产能力为2030万吨/年.大生产中，先进地精密轧管机组已能达到地变形能力指标为：减壁量为6.09.0mm,减壁率4050%,D/S 39.0,延伸系数W 2.00.但是目前在大生产中，大多数厂还普遍存在以下问题：1）变形效率低.现有精密轧管机所配主电机地单位功率约为 0.0

14、31 KW/吨管能力，单位变 形体积秒流量地变形功约为 0.90KWh/s.cm3'均为三辊斜轧管机地二倍以上，比纵轧管机 特别是 顶管机）就高得更多3.2）内表面质量一般较差.精密轧管机轧制地钢管曾有严重地“内螺纹”和“麻面”问题一些厂改进工艺后，“内螺纹”问题已得到解决一一高度已达到W0.20mm,而“麻面”虽有显著改善, 但总没有连轧管机和顶管机那样“光滑” .3）工具寿命低 . 大多数精密轧管机地导盘在使用过程中都易产生边部“掉块”问题 , 使每 个导盘只能轧制钢管10002000支个别厂甚至不到400支管）,吨管导盘地成本高达到20元 左右. 精密轧管机地轧辊寿命虽比三辊斜轧

15、管机要高 , 但仍然较低 .4）轧制薄壁管头、尾平均壁厚差大 . 因为轧制地出口速度低 , 在轧制薄壁管时 , 钢管头、 尾地平均壁厚往往相差 0.400.70mm.因此，虽然精密轧管机生产地钢管地横向壁厚精度很高 ， 却因为纵向壁厚精度低 , 造成整个钢管地壁厚精度也相应降低 .5） 变形量小、轧制薄壁管困难.现有地大多数精密轧管机地减壁量w6.0mm延伸系数W 1.80. 因为轧制薄壁管时出现“多棱形”、“破头、尾”以及“轧折”、“凹坑”等工艺故障 或缺陷,大生产时, 轧制荒管地 D/SW35.0.1.2二穿延伸机与二辊斜轧延伸机二穿延伸机和二辊斜轧延伸机地发展 , 首先是为了得到壁厚较薄

16、和壁厚精度高、内表面表 面质量较好地钢管 , 在穿孔机后增加二穿延伸机 . 如原只有穿孔机供冷拔毛管地机组 , 为了更经 济地以较少地冷拔道次）方法生产市场“需求”地薄壁管或是精密管, 便在原穿孔机后增加了二穿延伸机 , 取得了较好地效果 .二穿延伸机在设备结构上与均整机相同 . 在工艺方面 , 其顶头形状初期与穿孔顶头类似 , 后 来地发展已与锥柱型均整顶头类似 . 二穿延伸机最大地特点是可进行大扩径延伸轧制 , 其最大扩 径率现已达到 60%左右. 但是二穿延伸机轧后荒管地内表面质量很差,其后不增加一道精轧管机精轧或不经冷拔拔制 , 是难以满足成品管地表面质量要求 .为了进一步改善内表面质

17、量和壁厚精度 , 以能通过定减径机直接生产热轧成品管 , 并结合精 密轧管机导盘存在地不足 , 就产生了二辊斜轧延伸机从设备上看 , 就是把二穿延伸机地顶头 和顶杆系统换成限动芯棒系统 .二辊斜轧延伸机也可以说是在精密轧管机地基础上 , 把导盘换成导板 . 开始二辊斜轧延伸机 与精密轧管机存在同样地内表面质量与轧制薄壁管困难等问题 , 特别是导板地寿命非常低 . 经过 在工艺上对辊型和导板设计地改进后 , 在产品质量、薄壁管 D/S 等技术指标上 , 均与精密轧管机 达到至少同等地水平 , 并且导板地优势也突出地显现出来 , 因此二辊斜轧延伸机开始得到较快发 展，其生产地成品外径从为50mn直

18、到为508mm新地720二辊斜轧延伸机组也正在建设中.编者认为，今后将会有不少地精密轧管机会逐步改为二辊斜轧延伸机.同时在生产为25 60mm热轧无缝钢管取代大部分冷拔管方面，二辊斜轧延伸机会具有强大地生命力1.3二辊斜轧管机几个工艺问题地讨论1）导盘与导板精密轧管机和圆盘延伸机采用导盘，原设想：一是使导盘地轴向摩擦力对变形区地金属产生轴向拉力，以改变变形区内金属地应力状态和变形状态，减小变形抗力和金属横向变形，有利于提高延伸系数、轧制薄壁管等等；二是认为导盘地寿命长,有利于改善钢管表面质量、减少更换工具时间 提高产量）和降低工具成本等但迄今为止，在国内地精密轧管机 包括园盘延伸机）上，经过反

19、复实验，导盘电机地功率就 是高上不去，同时横变形及变形功等变形参数与导盘地速度调整并无看得见地联系 ，这说明导盘 地轴向拉力作用没有发挥出来反过来导盘与轧辊形成地孔型地封闭性差，以及导盘地纵断面只 能是一个曲率半径，不能象导板那样，使导板地纵断面“曲线”能与辊形、金属横变形相匹配 ， 因此不利于获得更大地变形量和轧制薄壁管.对于二辊斜轧延伸机地导板，通过合理地设计完全可以克服上述导盘存在地问题大多数人担心导板不易保证成品外表面质量.实践证明这种担心是不必要地，前提是辊型和导板设计必须合理.编者在R厂219二辊斜轧延伸机上,生产219X 6.0mm成品时,减径机地减径 量仅7.0mm左右,成品管

20、外表面质量良好.顺便提一下，自动轧管机组地均整机不都是采用导板 吗！反过来，因为导盘工作边易产生“掉块” 特别是辊型不合理和轧制薄壁管时），因此其寿 命往往并不很高，而且因更换导盘仃车时间较长，或考虑成本，导盘不能即时更换时，反而造成外 表面“划伤”.导盘不仅使轧管机地结构复杂、设备造价高，特别是生产中，导盘消耗成本也远高于二辊斜轧延伸机地导板.国内R厂219二辊斜轧延伸机 工艺改进才8个月）和M厂219精密轧管机 已生产45年，生产水平属国内先进水平）地导板与导盘消耗与成本数据如下表2:表：2219机组导板与导盘消耗比较机组导盘产钢管量吨管导板（盘） 消耗平均车 削次数备注吨/个支/个kg/

21、1 管元/管次RT 219二辊延伸机133.3333.30.528.3219X 7.0 成品388.9555.60.182.9219X 10.0 成品5.60平均MT 219精密轧管机1323.53095.01.4024.243.0为159340成品2）辗轧角问题在二辊斜轧管机中，一般精密轧管机和二辊斜轧延伸机设有辗轧角，园盘延伸机和二穿延伸 机没有辗轧角从理论上分析，辗轧角不仅能减小钢管变形过程中地扭转附加变形 ，同时可提高 轧制出口速度，以及使轧辊对轧件摩擦力地轴向分力对变形区地金属形成前拉力 ，以利于减小横 向变形和增加延伸变形.但根据“钢管斜轧延伸工艺参数模拟与辗轧角优化”一文分析4与

22、上述分析是不一致地：“ （1随着辗轧角增大，轧辊纵向速度分量减小，周向速度分量增大，局部送进角增大，局部 角速度也增大.（2辗轧角越大,在辊喉后区域内钢管越容易发生周 切）向变形,产生扩径.”编者认为，因为在减壁段与均壁段入口这段变形区内，金属地轴向流动速度远大于轧辊线速 度轴向分速度增量，因此辗轧角产生地前拉力是不存在地.编者在实践中感觉，除了要进行大扩 径延伸轧管，为了减少扭转附加变形，采用辗轧角是必要地.在常规轧制时，辗轧角地上述效果并 不明显,因此辗轧角不是必须地.在此顺便强调一下，现有精密轧管机上不仅带有辗轧角，而且辗轧角设计为可调.编者以为 调整辗轧角完全是不必要地，因为改变辗轧角

23、时，辊型也必须跟着改变，在现场很难实施.辗轧角 设计为可调后，不仅轧机地机架结构复杂了 ，更要命地是给两个轧辊地辗轧角保持一致 ，并与辊 型吻合带来很多麻烦，经常影响轧机正常调整.3）扩径轧管与减径轧管首先想强调一个观念：对所有斜轧管机来讲 ，轧制时地横变形愈小，表明以辊型为主地工艺 设计和轧机调整愈合理.甚至可以讲，斜轧管机地辊型设计就是追求更小地横变形.对于精密轧管机，轧管地“扩展值” 轧制出口荒管内径与芯棒直径之差）随着导盘位置向 轧机入口移动而增大.要实现减径轧管就须要偏前 偏出口方向）地导盘位置，要扩径轧管就须 要偏后 偏入口方向）地导盘位置.当导盘位置偏后时，在轧辊地均壁段，导盘与

24、辊面地缝隙增大，因而易产生“破头”、“破尾”故障；而导盘偏前时，虽然“孔型”封闭性好，但又不利于横变形控制一一减壁段横变形“剧增”，而导盘间距却减小，因此容易产生孔型地周长不能容纳钢管地周长，从而使金属挤向 辊缝,造成导盘工作边“掉块”、破头、破尾，或荒管产生“凹坑”、“多棱形”等管子周长“失稳”缺陷.以上矛盾因素，限制了导盘延伸机生产更薄地钢管.一般来讲,轧制D/S34.0地 薄壁管时，最好采用小扩径轧制 扩径量约3.05.0mm .二辊斜轧延伸机因为采用导板，如前面所述在很大程度上克服了上述矛盾，外径地控制相对 更灵活一些.还须强调指出,不同辊型和导板设计地“扩展值”相差 15.0mm以上

25、1735mm ,对于合理 地小“扩展值” w 25.0mm）辊型,更不宜采用大扩径轧制.4）芯棒润滑与循环从轧制过程来看，二辊斜轧管机对芯棒润滑地要求远不像连轧管机那样“要命”.实际上,好地芯棒润滑条件对二辊斜轧管机同样是极其重要地一一很多二辊斜轧管机正好忽视了芯棒润 滑.好地芯棒润滑对于二辊斜轧管机来讲：不仅是可以降低轧制电流 15.0%左右,显著提高芯棒 寿命；而且因为芯棒润滑能够减小轴向变形阻力 ，从而改善钢管地内表面质量，以及减小横变形 有利于提高延伸、薄壁管轧制和提高导盘寿命等.实现好地芯棒润滑不仅要有好地润滑剂与润滑装置，芯棒冷却和表面“除水”更是前提条件.对于芯棒直径为90mm以

26、上地机组，以采用芯棒循环方式为宜，不仅解决了芯棒冷却和表面 “除水”问题，为芯棒润滑创造条件，同时还提高机组地生产能力.需要注意地是，芯棒预穿地速 度不能太慢，造成管温温降大，不利于薄壁管轧制.对于芯棒直径为90mm以下地机组，因芯棒预穿造成管温温降大，同时空心芯棒地壁厚也薄， 内水冷能够达到芯棒表面冷却要求，以采用“内水冷”芯棒不循环为宜.4）内表面质量一一“内螺纹”与“麻面”“内螺纹”与“麻面”是所有斜轧管机轧制地钢管普遍存在地内表面缺陷.对于减小“内螺纹”地普遍观点是加长均壁段 辗轧段）长度，用提高“重轧系数”来解决.笔者经过在均整机和各种斜轧管机上反复验证认为，“内螺纹”地产生机理是：

27、在斜轧变形过程中，进行减壁变形 在减壁段与均轧段地前半段）时，因为金属变形集中，导致金属轴向流 动速度大，当受到工具大地轴向阻力时，金属就会“堆积”而形成“内螺纹”.加长均壁段地长度，使“重轧系数”3.0,通过均壁段地多次“平整”轧制，来减轻已产生 地“内螺纹”是一种消极地方法.而且,因为均壁段地辊型不是“螺旋双曲面” ，均轧段辊面与 芯棒并不能保持平行，因此消除“内螺纹”地效果往往并不理想.笔者提出地减少或消除“内螺纹”地方法主要是根据“内螺纹”产生地机理，通过合理地辊型设计，减小金属轴向流动阻力，从而杜绝或减少“内螺纹”产生.多年来，此法在不同类型、 规格地斜轧管机上应用,都取得极好地效果

28、：“内螺纹”高度达到w0.25mm好地时候只看到内螺纹”痕迹，但量不出高度.斜轧管机地钢管内表面“麻面”仍是目前最难解决地问题 . 虽然在多种场合下 , “内螺纹” 改善地同时 , 也伴随着“麻面”地改善 , 但总也达不到纵轧管机轧制地钢管内表面那样地“光 滑”程度.2 二辊斜轧管机地技术发展2.1 2 台二辊斜轧管机地热轧生产线丫厂114 mm精密轧管机组经改造，在原精密轧管机后又增加1台精密轧管机，并将原轧管 机增加了后台顶头支撑和顶杆循环系统，形成“穿孔一精密轧管一精密轧管 精轧或均整）一五 架定径”和“穿孔一二穿 扩径）延伸一精密轧管一五架定径”两种变形工艺路线.当采用后一种变形工艺路

29、线时,可用210 mm管坯,在二穿延伸机上扩径100多毫M,最终生产出325mm成 品管大大地向上扩展了产品规格 .在这样一条生产线上 , 实际上能灵活采用以下 3 种变形工艺路线 , 使二辊斜轧管机组地品种 和规格范围大大扩展：1）当生产薄壁管时,采用“穿孔一二辊斜轧 用导板或导盘、限动芯棒）延伸一二辊斜轧 用导板或导盘）精轧一纵轧定 减）径”地变形工艺路线.在较地低温度下,以较小地减壁量进 行精轧 , 不仅有利于薄壁、高精度管生产 , 而且能显著改善钢管内表面质量 , 生产真正地高精度 热轧无缝钢管；2）当生产特厚壁管 纵轧定、减径机不允许通过）时，采用“穿孔一二辊斜轧 用导板或 导盘、限

30、动芯棒）减径延伸一二辊斜轧减径”地变形工艺路线.二辊斜轧 用导板或导盘、限动芯棒）减径延伸可以得到内表面较好、壁厚精度高地荒管 . 二辊斜轧减径既可以定 减）径纵轧 定径机不能通过地特厚壁管 , 而且在斜轧减径过程中 , 因其“纠偏”作用远强于纵轧减径 , 可进 一步减少偏心壁厚不均 . 这一变形工艺路线可用直径更大地管坯生产纵轧定径机不能通过地、 壁厚精度更高地特厚壁管 .3）当生产大规格钢管时,采用“扩径穿孔一二穿扩径延伸 用顶头）-二辊斜轧 用导板 或导盘）精轧纵轧定 减）径”地变形工艺路线.这样成品管壁厚精度较高、内表面质量也较 好, 因为用小地管坯生产大规格成品管 , 即用小轧机轧大

31、管 , 不仅可节约建设投资 , 同时生产中也 可节能和降低成本 .2.2 具有多功能地二辊斜轧延伸机丫厂114 mm精密轧管机改造地精密轧管与二穿延伸两用轧管机，其芯棒限动、循环系统在前台 , 而顶头支撑、顶杆循环在后台 , 是两套独立地系统 .笔者 2004 年就提出了将上述芯棒限动和顶杆循环两套系统合并为一套系统置于后台 ,并且 只用导板地多功能二辊斜轧延伸机方案 . 这样在同一台轧管机上 , 可分别实施穿孔、二穿延伸 用顶头）及二辊斜轧延伸 限动芯棒） 3种轧制工艺 .2018年初，一套较完整地219 mm多功能二辊斜轧延伸机在 L厂投产，虽然没有芯棒循环， 芯棒润滑也不甚理想 , 但生

32、产仍较正常；而且实现了芯棒“回退式”轧制工艺 .生产结果表明 , 这种轧管机不仅设备简化、功能多用 , 投资少, 而且其轧制节奏也要快于传 统地芯棒限动、循环系统；因为没有芯棒预穿 , 因此钢管温降也显著减小 .这种系统还特别适于采用芯棒“回退式”轧制工艺 .从理论上讲 ,因为“异步轧制”作用加 强, 变形抗力也应减小 .因为生产中数据收集不足 , 尚未得到证实 , 但初步对比表明 , 主电机电流 至少是没有增大 .2.3 1 台二辊斜轧延伸机完成两道变形工序在多功能二辊斜轧延伸机地基础上 丄 厂正在实施地720 mm大直径无缝钢管项目.针对大 直径钢管生产过程中钢管温降小、轧制节奏要求慢地特

33、点 , 正在实施在 1 台二辊斜轧延伸机上 , 完成穿孔斜轧延伸 或二穿扩径延伸）两道变形工序地实验工艺方案 2.4 二辊斜轧管机地工艺改进这几年 , 二辊斜轧管机地工艺得到不断地改进、完善 .1 ） 辊型地研究与改进辊型是所有斜轧管机轧制工艺地核心 , 辊型地关键在减壁段 . 合理地辊型可大大提高变形效 率,使主电机地轧制电流降低 30沧40%显著减小变形区金属流动地轴向阻力,增大延伸、减小 横向变形 , 从而有利于薄壁管地轧制；显著提高钢管内表面质量“内螺纹”基本消除、 “内麻面”明显改善；成倍提高导板 导盘）地寿命 . 例如：M厂地精密轧管机组2009年10月生产339.72 mmX 9

34、.65mm薄壁套管时,在原有辊型无法 轧出地情况下 , 通过改进辊型 , 立即实现了正常地大生产 , 共生产 3 200 多吨成品管 , 综合合格率 达到95.62%,中间废仅1.05%;虽然轧管机地平均减壁量由原来地 6.9 mm,增大到8.15mm增大 了 18.1%,而主电机地平均电流却从 6 650 A 降低到 5 250 A, 降低了 21.1%.2018年7月初,R厂地二辊斜轧延伸机组通过改进辊型和导板，在大生产中成功地大批量生 产219.0 mmX6.0 mm热轧薄壁管 轧制荒管地 D/S39.0）,而且是在轧管机减壁量达到 3.0 mm,延伸系数超过1.35地前提下进行地.轧制

35、过程稳定，没有出现“破头”、“破尾”等故 障, 成品管也没有“凹坑”等缺陷 , 表面质量明显好于 Z 厂小减壁量轧制地热轧薄壁管 .2）导板地设计导板导盘）地设计不仅严重影响其寿命和轧制钢管地表面质量,二辊斜轧延伸机导板地设计还直接影响横向变形控制，从而影响轧制荒管地D/S大小、轧制过程地稳定性导板设计最“麻烦”地是宽度计算 , 而最有意义地却是导板纵断面和横断面参数地设计. 导板纵断面设计时 , 选择合理地脊部位置和进、出口各段地合理长度与角度 , 使导板间距与钢管地 横向变形“相匹配” , 加上合理地导板横断面设计 , 就可以控制横向变形、大大减少导板工作边 “掉块”、“破头”、“破尾”

36、, 或荒管产生“凹坑”、“多棱形”等钢管周长“失稳”缺陷 .笔者新近设计地219 mm成品管地二辊斜轧延伸机导板，不仅使用寿命显著提高，而且每块 导板单重仅 60 kg, 单价 1 020 元, 导板吨管成本低于 4.5 元.3）头尾平均壁厚控制因为斜轧管机地轧制出口速度低 , 在轧制薄壁管 特别是倍尺长薄壁管）时 , 因为钢管头、 尾地温度差造成头、尾平均壁厚有较大差异 . 一些厂生产薄壁“长”管时 , 头、尾平均壁厚差达 到0.60.8mm.这样,虽然二辊斜轧机地横向壁厚精度很高,却因为纵向壁厚精度低，降低了成品 管壁厚精度和成品合格率L 厂在斜轧延伸机上增设了头、尾平均壁厚控制系统后 ,

37、 头、尾平均壁厚差可控制在 0.20 mn以内.4）芯棒润滑系统衡阳某润滑剂生产公司 2018 年初为 L 厂设计制造地芯棒润滑系统 , 工作压力仅有 0.6MPa, 并能保证该公司地芯棒石墨润滑剂正常喷涂 , 润滑剂消耗成倍降低、润滑效果好 . 而设备系统地 造价只有同类高压V8 MPa）芯棒润滑系统地1/5,更重要地是系统地维护成本大大降低.5）轧辊堆焊二辊斜轧管机地轧辊表面硬度要求较特殊 , 入口段辊面硬度高了会影响“咬入” , 而减壁段 又磨损快, 需要提高辊面硬度磨损严重会使辊型明显改变 , 大大影响轧制效果 .为了提高斜轧管机 包括穿孔机）地轧辊寿命,一些厂使用辊面堆焊轧辊.根据辊

38、面不同部 位地硬度要求 , 相应堆焊不同地材料 , 从而提高轧辊寿命 , 延长了换辊周期 .多次返修报废后地轧辊进行辊面堆焊是最划算地 . 堆焊费用不到新辊地 1/2, 辊面堆焊后仍 能返修多次 , 基本可当新辊使用 .3 二辊斜轧管机组用于小口径热轧无缝钢管生产3.1 发展小口径热轧无缝钢管地必要和可能多年来, 改变小口径无缝钢管“以冷代热”地不合理产品结构 ,一直是钢管产品结构调整地 重要课题,并且至今也未能得到解决,每年约600万吨地为60mm以下地小口径无缝钢管市场仍被 “冷管”统治 .造成这种情况地主要原因是：虽然与热轧无缝钢管生产工艺相比, 冷拔轧）生产工艺地生产效率低,特别是还有

39、能耗高和酸洗废水污染地突出问题但是对于为60mm以下地小口径无缝钢管, 因为在建设与生产地技术经济指标和产品质量上当然也包括技术掌握地难易上） , 现有热轧无缝钢管机组还不能够“压倒”冷拔机组 .现今对节能、减排要求愈来愈高地形势下 ,解决“以冷代热”问题就更为突出和迫切 .从另 一个角度也可以说 , 在当前大环境下 , 也正是发展小口径热轧无缝钢管机组地一个难得地机遇 .衡阳钢管厂在上世纪90年代初进行50精密轧管机工业实验时，在大生产中实现了 60坯- 63 X 3.2 - 57X 2.6荒管地正常生产,6m多长地荒管尺寸精度高、内外表面光滑,如后面有微张 减机减径，完全可以生产35.0m

40、m以上地小口径热轧成品管.如前所述,经过这些年 ,二辊斜轧管机地技术有了极大地提高 ,并更加成熟 ,因此用二辊斜轧 管机组生产60.0mm以下小口径热轧成品管，来顶替现有地大部分冷拔管地技术条件已经具备.3.2 方案简介生产小口径热轧无缝管地二辊斜轧延伸机组有两种变形工艺路线方案： 方案一：二辊穿孔 -二辊斜轧延伸 -微张力减径地变形工艺路线 .此方案适宜生产外径25.063.0mm壁厚3.006.0mm地薄壁小口径热轧无缝钢管.方案二：二辊穿孔二辊斜轧延伸斜轧减径地变形工艺路线.本方案以生产外径 35.060.0mm壁厚3.512.0mm地高精度小口径中、厚壁热轧无缝钢 管为主.以下仅介绍方

41、案一生产小口径薄壁地为 50二辊延伸机组.3.2.1 产品方案与生产技术指标为了定量评介与对比不同工艺路线地技术经济指标 ,设定了如下表： 3地小口径管地产品方案.表：3为50二辊延伸机组产品方案序代表规格（mm）单重年产里比例备注号外径壁厚长度Kgt%125.03.00906714.816004.0228.03.00900816.78002.0332.03.00900719.3400010.0438.03.00906023.5600015.0542.03.00900626.020005.0645.05.001202759.332008.0751.03.001206242.8600015.08

42、52.43.96968645.820005.0小口径油管957.03.501204455.6520013.01060.04.001001355.332008.01160.34.83 :971464.2400010.0小口径油管1263.54.00.一r1104364.820005.02563.5 X 3.0 8.040000100.0该方案投产后，可年产2563.5 X 3.08.0mmx 6.012.0m热轧成品管4.0万吨.主要产品品种为低中压锅炉用管、流体用管及结构用管，同时还宜生产高精度地机械加工用管和外径< 60.3mmAP标准小口径石油油管等热轧无缝钢管.计划年工作时间为65

43、00小时时,轧机负荷率为85.38%.计算见表：4表：4为50二辊延伸机组生产能力、年工作时间序 号成品钢管 尺寸（mm小时生产能力（支/时）成品 支重小时产旦 量年工作小时年产量外径壁厚穿孔轧管减径综合后Kg/ 支吨/时小时/年吨/年125.0I 3.00284.3250.0267.3250.01 14.83.694341600228.0'3.00268.1244.4261.1244.416.74.07.196800332.0 13.00246.9224.3239.0224.319.34.34:9234000438.03.00248.9222.6237.1222.623.55.221

44、1496000542.03.00234.4209.0F 222.1209.0r 26.05.43r 3682000645.0L5.00199.4195.6207.5195.659.3匸 11.602763200751.01 3.00220.4187.5198.7187.542.8r 8.037476000852.43.96221.2208.0221.0208.045.89.53 2102000957.03.50196.9187.6198.8187.655.610.4349852001060.0U.00208.9205.1217.9205.155.311.3428232001160.34.832

45、08.2205.0217.8208.264.21 13.3629940001263.5：4.00188.4185.0r 196.0185.064.811.991672000合计7.20765549.7J40000年需直径5080mm园管坯4.351万吨,金属消耗为1.088,综合成材率为91.94%.3.2.2 主要设备有：50二辊穿孔机二台、50二辊斜轧延伸机二台及一套14架辊径275mm 微张力减径机；斜底式管坯加热炉、在线感应再加热装置；链式冷床、矫直机及金属带锯等 具体见表：5表：5少50二辊延伸机组主要设备表序 号设备名称型号与规格单位数 量重量（吨）备注单重总重-一一工业炉20.0

46、1斜底加热炉B2150X L16000座1如以碳结钢为主，Dc可为14.5m2感应再加热炉1250KW套120.020.0工艺主机309.21管坯带锯机台50.52.52二辊穿孔机D470X L450 480KW台235.070.03二辊钭轧管机D470X L450 2*255KW台240.080.0414架减径机Dg=275mm A=260mm套167.767.7含14个机架及2台主电机不含电控5孔型加工机床12.02.06链式冷床B12.0X 20.0m台160.060.07七辊矫直机少2576台119.019.08切管锯（机）少2576台81.08.09探伤、检测少2576套230.06

47、0.0二工艺辅助设备200.0三起重运输设备Q=5t L=16.5m台620.0120.0四工、器具35.81备用机架L=260, D=275个650.5535.8按2套基本机架，10个成品规格总计684.93.3 方案可地行性331 大生产地可靠性2003年M厂投产地90精密轧管机组,当年即达产5.0万吨/年,现年产60.388.9mm石油 油管6.0万吨；2006年J厂投产地90二辊斜轧延伸机组 虽然设备简陋，且生产线存在先天不 足）和2009年投产地90二辊斜轧延伸机组 虽然限动装置存在问题）均已正常生产.50二辊斜轧延伸机现在虽没有完整地生产线投产，但衡阳钢管厂在1990年建地50精密

48、轧 管中间实验轧机试生产一年多，虽然实验设备简陋、当时对其工艺也刚开始接触，特别是因生产线布置不顺,轧管温度不到700r ,在大生产条件下,仍能正常生产57.0mmx 2.6mmx 6m多地荒管, 而且尺寸精度非常高、内外表面光滑.根据当时地情况，如后面配有微张减机减径，完全可以生 产35.0 x 3.0mm地小口径热轧成品管.可惜地是当时厂里从高生产率出发决定建89连轧机组，该中间实验也就仃下了 .这些年来,如上述“ 2.4二辊斜轧管机地技术发展” 一节所介绍地,二辊斜轧管机地技术已 有了很大地发展，也更趋成熟，用50二辊斜轧延伸机组成地生产线进行大生产是有保证地3.3.2 产品质量1) 尺

49、寸精度及管长微张力减径机出来地成品管外径精度正常水平是W±0.40mm,要求高时 <换辊周期缩短),可达到w± 0.25mm,高于冷拔管标准地普通级,相当于高级精度要求；二辊斜轧管机组地壁厚精度w± 7.0%,远高于冷拔管高级精度地w± 10.0%.衡阳50精密轧管机轧制地57.0mmx 2.6mm荒管地横断面壁厚精度达到w± 3.0%,关键是在 轧管机上要采用“纵向平均壁厚补偿控制系统” , 控制成品管地头尾平均壁厚差；冷拔生产定尺管时成材率很低 , 一般都不愿意生产 , 生产地非定尺管地同批管长度差一般较 大, 用户意见很大 .50

50、二辊斜轧延伸机组生产定尺管成材率下降很少 , 生产地非定尺管时地同批 管长度差小 , 肯定远好于冷拔管；2) 表面质量因为绝大部分冷拔管都是非保护氛成品退火 , 矫直后成品管外表面大多非常“难看” . 而本 方案减径前荒管是采用感应加热 , 再加热后钢管表面只有“氧化膜” , 不存在“氧化铁皮” , 因 此外表面质量绝对要好 .因为是小直径、薄壁管轧制 , 轧制温度低 , 因此不象大规格二辊斜轧管机难以解决钢管内表 面“麻面”问题 , 其轧出地荒管内表面没有“麻面”问题 <50 实验机组已证明) . 加上减径前是 感应再加热 , 因此 50二辊斜轧管机组成品管地内表面光滑度应不低于冷拔管

51、 .二辊斜轧管机地“内螺纹”痕迹是难以避免地 , 在这一点上是不如冷拔管 . 但对于内径小于 50mm地小口径管，外观上所受地影响相对要小.热轧管没有冷拔管常有“划道” , 也较冷拔少有各类“裂纹”缺陷 .3) 组织性能因为采用感应再加热 , 必要时再配以减径机后地“控制冷却” , 成品管将是细晶粒组织 , 机 械性能和工艺性能肯定是好地 . 同时没有冷拔成品退火 , 因管温不均产生地组织、性能不均问题4) 其它现有连轧、顶管等机组在生产S/D>0.12中、厚壁小口径管时，因为张力减径机地减径率和张力系数很大 , 成品管“内六方”问题很难解决 , 常常因此影响高锅管地交货 .50 机组因可以 轧制外径很小和厚壁更薄地荒管 , 减径机地总减径率和张力系数可控制得较小 , 甚至可采用斜轧 减径, 因此有利于解决成品管地“内六方”问题 .3.3.3 技术经济指标1 ) 生产技术经济指标及经济效益为了能较为定量地进行对比，编者下了功夫，收集几个较典型厂地今年地生产指标 并以此 为基础,在统一地产品方案条件下,按50二辊斜轧延伸及89