一種大型無縫鋼管生產新工藝的製作方法
2023-04-30 15:08:11
專利名稱：一種大型無縫鋼管生產新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬壓力加工領域中無縫管軋制的生產工藝。
背景技術：
現行無縫鋼管生產的工藝流程都是圓管坯經過加熱爐加熱以後，通過一 次或二次穿孔，穿軋成厚壁空心毛管，然後用斜軋延伸機或連軋機組軋成荒管， 經定徑、矯正、打壓、檢測、噴漆處理後製成成品出廠。
現行穿孔工藝，大多數用二輥斜軋穿孔和三輥斜軋穿孔。二輥斜軋穿孔技 術，現日臻完善，已被廣泛應用。
三輥斜軋穿孔，最早是曼乃斯曼兄弟研究斜軋時提出的。1465年在英國鋼 管投資公司(TubeInvestment)製造投產了第一臺三輥斜軋穿孔機。在以後，中 國和國外都陸續投入使用過。己投入的三輥斜軋穿孔機，其優點是在穿孔過程 中，坯料不受交變應力的破壞，可以減少穿孔引起內摺疊，能穿難變形鋼種， 軸向滑移少，穿孔效率高，能耗低，表面質量好。其缺點是現行的三輥穿孔 斜軋機都沒有導衛裝置，軋輥直徑受限，尾三角難以解決，頂頭使用壽命低， 難以穿軋薄而長的毛管，毛管外表面摺疊多。由於上述難以克服的缺點，三輥 斜軋穿孔至今未發展起來。
穿孔機軋出毛管後，需經過斜軋延伸或連軋精軋，目前軋管機型，首選為 限動芯棒和半限動芯棒連軋管機，特別以三輥連軋管機為特徵的"PQF"軋機，更 具有一定的適應性和經濟性。該軋管機延伸係數可以達到3.5-5，軋機出口速度 可達5-7m/S，軋出鋼管長度在20m以上。
其次與穿 Ll幾配套軋制荒管，還有二輥斜軋和三輥斜軋軋管工藝。其中二 輥斜軋軋管機有迪塞爾軋機和ACCUROOL軋機，三輥斜軋機有阿塞爾軋機 和特朗斯瓦爾軋機，另外還有一種聯合穿孔機。
1) 、迪塞爾軋機為二輥軋機，軋輥為桶形輥，只有送進角，沒有輾軋角， 孔型以導盤封閉。採用全浮芯棒軋制，軋出長度受到限制。
2) ACCUROOL軋機，是對迪塞爾軋機的改進。具體為將芯棒改為限動 操作；將桶形輥改為錐形輥，因此增加了輾軋角，將垂直布置的導盤改為水平 布置。可以軋出14-18米的長管。
3) 阿塞爾軋機，為三輥斜軋軋管機，軋輥為錐形，輾軋角固定在3°-7°，送 進角為2-4°，未安裝導衛裝置，孔型密閉性較差，導致生產鋼管多為厚壁管，
徑壁比(D/S)限制在不大於12的範圍內。
4) 特朗斯瓦爾軋機，是為了克服阿塞爾軋機不能軋制徑壁比(D/S)大於 12的缺陷，而在結構上做了改進，使徑壁比(D/S)最大可達30，芯棒操作可 採用全浮、半浮或回退三種方式。
5) 三輥聯合穿孔機，是將穿孔、軋管、均整三道工序放在一個三輥機座內 一道次連續完成。結構與三輥穿孔機相似，只有送進角，軋輥是由三輥穿孔、 三輥軋管和三輥均整三種輥型組合而成，內加工工具是穿孔頂頭和碾軋芯棒的 組合。適合中厚壁管軋制。由於其後臺的限制，軋出鋼管長度受到限制。
上述斜軋鋼管工藝共性問題，即縱向延伸(鋼管長度方向)小於橫向延伸 (直徑方向)，需要解決限制直徑方向變形及促進和強化長度方向的變形，既要 解決斜軋軋管提高延伸率的問題，又要解決薄壁管軋制過程扭轉問題。
發明內容
本發明的目的是針對現有生產無縫鋼管中存在的缺點或問題而提供一種大 型無縫鋼管的新生產方法，既可以進行擴徑減壁軋制，又可以進行減徑減壁軋 制，特別適合軋制大型和特大型無縫鋼管。
採用的技術方案是
一種大型無縫鋼管生產方法中所採用的設備主要有
1、 加熱爐；.
2、 三輥斜軋穿孔機；
3、 三輥斜軋延伸精軋機；
三輥斜軋穿孔機，軋輥為錐形軋輥，該三輥斜軋穿孔機安裝有導衛裝置， 導衛裝置由導板及導板支架、導板調整機構構成，導板安裝固定在機架上的導 板支架上，按生產要求，導板可以作徑向調整，其安裝位置在三個軋輥之間， 同軋輥一起構成封閉的圓孔型。
三輥斜軋延伸精軋機，對已知的三輥斜軋延伸精軋機作如下技術改進-
1) 擴徑軋制情況在斜軋延伸精軋機的後臺設置錐形空心水冷卻短芯棒， 並由芯棒支架予以支撐，支架由液壓驅動可升降、抱緊；在三輥斜軋延伸精軋 機的前臺設置拉杆，拉杆前端設有拉杆接頭，安裝在拉杆上，拉杆內設有水冷 管及潤滑劑噴射管。該拉杆由拉杆支架予以支撐，拉杆可前後移動，正反方向 轉動和調節轉速，由可逆和調速電機驅動。
2) 減徑軋制情況在斜軋延伸精軋機前臺設置錐形短芯棒，安裝在頂杆的 前端，頂杆內設有水冷管及潤滑劑噴射管，頂杆由電機驅動向前運動。
3) 在軋機上安裝導衛裝置，導衛裝置結構同三輥錐形輥穿孔機上安裝的導 衛裝置(見圖2)。二、大型無縫鋼管生產方法，包括下述工藝歩驟
1、 將管坯送入加熱爐，加熱至1050—1290"C後出爐，經斜輥道輸送到三輥 斜軋穿孔機進行穿孔，完成咬入、穿孔、擴徑、減壁。當頂頭插入管坯內時， 頂頭前端的潤滑劑噴淋裝置啟動，向管坯內噴入潤滑劑，頂頭內部的水冷機構 啟動對頂頭強制水冷，從而解決了三輥軋制產生的出現尾三角和頂頭使用壽命 低的問題，製備成高質量空心毛管，最大徑壁比(D/S)能作到大於32以上， 延伸係數控制在2以下，可實現cl)500—cl)2000mm的大直徑鋼管的毛管生產。
2、 製備大口徑無縫鋼管。在軋制前將錐形短芯棒固定在三輥斜軋延伸精軋 機後臺上的芯棒支架上或前臺的頂杆上(減徑時)。將上道工序製備出的空心毛 管，通過橫移運輸和斜輥輸送裝置餵入三輥斜軋延伸精軋機，完成擴徑、減壁、 延伸、均整，或者減徑、減壁、延伸、均整等。
當毛管送到該精軋機前臺時，通過調整芯棒支架，調整好錐形短芯棒高度， 對正位置，將設置在該精軋機前臺上的拉杆沿軋制中心線穿入毛管，拉杆在毛 管中前進，當到達該精軋機後臺預先抱緊固定在芯棒支架上的錐形芯棒結合處 時，拉杆旋轉，與錐形短芯棒以螺紋連接。錐形短芯棒在拉杆的作用下，到達 到固定位置。前臺送進輥道旋轉，把毛管送進到斜軋延伸精軋機入口進行軋制， 待軋件全部進入變形區，錐形短芯棒支架上的抱緊裝置打開，支架迅速下降， 不影響軋件的延伸。設在芯棒前部的潤滑劑噴淋裝置工作向毛管內噴淋潤滑劑， 實現在線潤滑，同時芯棒和拉杆內部的水冷卻機構工作，對芯棒和拉杆進行強 制水冷卻，軋制的荒管通過斜輥道輸送，既可隨軋件旋轉，又可以隨軋件延伸 前進，減少薄壁管出軋機後扭轉的可能。
軋制結束後，拉杆支架升起，對正錐形短芯棒，鎖緊裝置工作，抱緊錐形 短芯棒，拉杆反轉卸下錐形短芯棒，拉杆退回初始位置，準備下根軋制。
如果是減徑減壁或少量減壁軋制時，錐形短芯棒在軋制前固定在軋機前臺 頂杆上，穿過軋件，餵入軋機開始軋制。芯棒穿入毛管時，芯棒內的潤滑裝置 啟動，向管內壁噴射潤滑劑，實現在線潤滑，同時芯棒內的冷卻裝置啟動，實 現芯棒的在線冷卻。
本發明是將傳統的三輥斜軋無縫鋼管工藝進一步完善和改進，解決了三輥 斜軋工藝不能軋薄壁和大延伸問題，既可以進行擴徑減壁軋制，又可以進行減 徑薄壁軋制。特別適合軋制大型和特大型無縫鋼管(cp500—cp2000mm), —次性 減、擴徑比大於30%，減壁大於70%，減壁厚度是縱軋管機的5—7倍。
由於在三輥斜軋穿孔機上安裝了導衛裝置使孔型封閉，頂頭水冷，解決了 軋制過程產生的尾三角和頂頭使用壽命低的問題，提高了頂頭使用壽命。
由三輥斜軋延伸精軋機，採用固定分體或錐形短芯棒斜軋，擴徑時錐形短
芯棒裝設在後機臺上，而前機臺上裝設有拉杆，確保了本發明可一次性完成擴 徑，減壁、延伸和均整等功能。
該工藝投資少，動力消耗低，廠房佔地面積小，與"PQF"相比，流動資金佔 用減少80%(主要芯棒、備件準備減少80%)，更靈活、經濟適用。本工藝可比國 內最先進工藝單線產能增加2.5倍以上。
圖 一是本發明的三輥穿孔機及導衛裝置示意圖。
圖二是三輥斜軋延伸精軋機及導衛裝置示意圖。
圖三是穿孔機頂頭示意圖。
圖四是錐形短芯棒示意圖。
圖五是錐形短芯棒支架示意圖。
圖六是擴徑軋制輥型示意圖。
圖七是減徑軋制輥型示意圖。
具體實施例方式
一種大型無縫鋼管生產新工藝，使用的設備包括加熱爐，三輥斜軋穿孔機 和三輥斜軋延伸精軋機等。
在三輥斜軋穿孔機的機臺上裝設有導衛裝置，導衛裝置包擴鎖緊裝置、升 降裝置、底座等部件。
導衛裝置由導板2、導板支架3、可調節高度的導板調整機構4構成。導板 支架3固定在機架5上，導板2設置在對應的二個軋輥1之間。三個導衛裝置 的導板2分別設置在三個軋輥之間(見圖l)，同軋輥一起構成封閉的圓孔型。
三輥斜軋穿孔機的頂頭7和頂杆6螺紋連接，在頂頭7和頂杆6內設置有 頂頭水冷管8和潤滑劑噴管9，潤滑劑噴管9伸出頂頭7 (見附圖三)。
在三輥斜軋延伸精軋機的機臺上安裝有芯棒支架，芯棒支架由鎖緊機構10、 升降機構12和底座13組成。升降機構的二個調節杆14可上、下調節高度。二 個調節杆14由液壓驅動(或電機驅動)實現升或降。二個調節杆14的缸體15 下端分別裝設在底座13上的滑道內，可作橫向移動(見圖5)。該精軋機的前 機臺上裝設有拉杆20，拉杆20由拉杆支架支撐在前機臺上。拉杆20由縱向驅 動電機或液壓驅動實現前或後移動；由可逆調速電機驅動實現正或反方向旋轉， 並可調節轉速，均為已知技術。
管坯為cp800*100mm空心鑄坯。
一種大型無縫鋼管生產新工藝，是將cp800*100mm空心鑄坯送入加熱爐內 加熱，管坯在加熱爐內加熱到127(TC時出爐，由斜輥道輸送到三輥斜軋穿孔機 前機臺進行穿孔，頂頭7插入管坯內孔，導衛裝置調整到正確位置，頂頭7的 潤滑劑噴射裝置工作，由潤滑劑噴射管9向管坯內噴射潤滑劑，同時頂頭7內 部的水冷卻機構工作，頂頭水冷管8噴冷卻水對頂頭強制水冷，穿孔機輸出的 毛管尺寸為(pl078*51mm，毛管通過橫移裝置及輸送裝置輸送到三輥斜軋延伸精 軋機前機臺，毛管溫度為20(TC，毛管對準位置，軋輥調至餵入角為8度，碾軋 角15度，將拉杆20穿入毛管，拉杆20由縱向驅動電機驅動前進，到達後機臺 與固定在芯棒支架上的錐形短芯棒16對正並螺紋連接，拉杆20設有水冷卻管 17，錐形短芯棒16為錐空心水冷卻芯棒，其前端以螺紋與拉杆接頭18連接。 在拉杆20進入毛管時，潤滑劑噴淋裝置開始工作，潤滑劑噴旋管19向毛管內 噴淋潤滑劑，實現在線潤滑，同時拉杆20和錐形短芯棒16內的水冷卻機構工 作，水冷管17對拉杆和錐形短芯棒實現強制水冷，當荒管軋出變形區時，錐形 短芯棒的噴淋水冷卻裝置啟動，控制軋出荒管的溫度，控制在105(TC,提高強 度，軋出的荒管尺寸為cpl44"14.3mm，延伸係數為2.57，擴徑率為33%，荒管 出後臺，設置在該精軋機後的同步斜輥道開始與軋機同步轉動，使荒管與軋機 出口同步旋轉，勻速前進，解決了薄壁管或多倍尺鋼管的扭轉問題。鋼管軋制 完成後，三輥斜軋延伸精軋機後機臺上的芯棒支架升起，抱住錐形短芯棒16， 拉杆反轉，卸下錐形短芯棒，拉杆退回到前機臺，準備下一根毛管的軋制。三 輥斜軋機設有導衛裝置，其結構與三輥斜軋穿孔機上裝設的導衛裝置在結構上 相同，由導板2、導板支架3、導板調整機構4組成，導板2裝在二個軋輥1之間。
荒管經定徑達到q>1419*14.3mm，徑壁比為99.4。
上述製備出的無縫鋼管荒管經定徑、冷床冷卻，矯直、切頭、切定尺、探 傷、表面檢查，合格後即為成品無縫鋼管入庫。
上述無縫鋼管軋制過程三輥斜軋延伸精軋機單軸的力能參數為軋制力為
1700噸，軋制力矩170噸米，軋件入口速率0.6m/s，軋制功率為13000kw。
權利要求
1、一種大型無縫鋼管生產新工藝，其特徵在於管坯料由加熱爐預熱至1050-1290℃後，經斜輥道輸送機構輸送到三輥斜軋穿孔機穿孔，完成擴徑減壁軋制，最大徑壁比D/S達到32以上，製成毛管；毛管通過橫移斜軌道輸送機構輸送到三輥斜軋延伸精軋機，完成擴徑減壁軋制或減徑減壁軋制，軋出荒管，經矯直、切頭、切定尺、探傷，合格後即為成品。
2、 根據權利要求1所述的一種大型無縫鋼管生產新工藝，其特徵在於所述 的三輥斜軋穿孔機和三輥斜軋延伸精軋機上分別設置有結構相同的導衛裝置； 導衛裝置由導板(2)、導板支架(3)、導板調整機構(4)組成，三個導衛裝置 的導板(2)分別設置在三個軋輥(1)之間，並同軋輥一起構成封閉的圓孔型， 進行孔型封閉軋制；在三輥斜軋延伸精軋機的後機臺上裝設有錐形短芯棒(16)， 錐形短芯棒(16)由芯棒支架支撐，在三輥斜軋延伸精軋機的前機臺上裝設有 拉杆(20),拉杆(20)由拉杆支架支撐在該精軋機的前機臺上；在軋制大型無縫鋼管時，預熱後的管坯進入三輥斜軋穿孔機穿孔，導衛裝 置調整到正確位置，頂頭(7)插入管坯內孔，頂頭(7)前的潤滑劑噴射裝置 工作，由潤滑劑噴射管(9)向管坯內噴射潤滑劑，同時頂頭(7)內部的頂頭 水冷管(8)噴冷卻水對頂頭強制水冷，完成擴徑減壁軋制後，毛管送入該穿孔 機前機臺時，按設計要求調好餵入解、碾軋角，將拉杆(20)穿入毛管，拉杆 前進到達後機臺與錐形短芯棒(16)對正後螺紋連接，在拉杆進入毛管時，潤 滑劑噴旋管(19)向毛管內噴淋潤滑劑，實現在線潤滑，同時水冷卻管(17) 對拉杆和錐形短芯棒實現強制水冷，當荒管軋出變形區時，錐形短芯棒的水冷 卻管(17)噴淋冷水，控制軋出荒管的溫度，控制在1050°C，提高強度；荒管 出後臺，設置在該精軋機後的同步斜輥道開始與軋機同步轉動，使荒管與軋機 出口同步旋轉，勻速前進，解決了薄壁管或多倍尺鋼管的扭轉問題，鋼管軋制 完成後，三輥斜軋延伸精軋機後機臺上的芯棒支架升起，抱住錐形短芯棒(16), 拉杆(20)反轉，卸下錐形短芯棒，拉杆退回到前機臺，準備下一根毛管的軋 制。
3、 一種大型無縫鋼管生產新工藝，其特徵在於三輥斜軋穿孔機同三輥斜軋 延伸精軋機配合，兩架軋機均有輾軋角和送進角，兩架軋機均有設計的錐形軋 輥同錐形短芯棒配合，實現大口徑無縫鋼管的生產。
4、 根據權利要求1或2所述的一種大型無縫鋼管生產新工藝，其特徵在於能 軋出cp500—2000mm的大型無縫鋼管。
5、 根據權利要求1或2所述的一種大型無縫鋼管生產新工藝，其特徵在於所 述的一次性減擴徑比大於30%，減壁大於70%，延伸可超過6倍以上。
6、 一種大新無縫鋼管生產新工藝，其特徵在於三輥斜軋延伸精軋機既可以完 成大擴徑大減壁、大減徑大減壁、減徑增壁軋制，又可以延伸、均整功能，實 現了以上功能的組合。
全文摘要
一種大型無縫鋼管生產新工藝，管坯料由加熱爐預熱至1050-1290℃後，經斜輥道輸送機構輸送到三輥斜軋穿孔機穿孔，完成擴徑減壁軋制，最大徑壁比D/S達到32以上，製成毛管；毛管通過橫移斜軌道輸送機構輸送到三輥斜軋延伸精軋機，完成擴徑減壁軋制或減徑減壁軋制，軋出荒管，經矯直、切頭、切定尺、探傷，合格後即為成品。本發明是將傳統的三輥斜軋無縫鋼管工藝進一步完善和改進，解決了三輥斜軋工藝不能軋薄壁和大延伸問題，既可以進行擴徑減壁軋制，又可以進行減徑薄壁軋制。特別適合軋制大型和特大型無縫鋼管(φ500-φ2000mm)，一次性減、擴徑比大於30％，減壁大於70％，減壁厚度是縱軋管機的5-7倍。
文檔編號B21B45/02GK101352728SQ200810013278
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者刑國泰, 周久樂, 王躍忠 申請人:瀋陽東方鋼鐵有限公司