二辊锥形辊穿孔与三辊鼓形辊穿孔对比分析
二辊锥形穿孔和三辊穿孔的利与弊
在无缝钢管生产中,穿孔是重要工序之一,它的任务是将实心管坯按照所设计的尺寸和表面光洁度,穿制成毛管(空心坯)。
它对无缝钢管的管坯成本、品种规格及成品质量有着很大的影响。
二辊锥形穿孔和三辊穿孔都属于斜轧穿孔的范畴,都是穿孔工序中的重要手段。
斜轧穿孔时产生的多余宏观剪切应变是非常严重的,对毛管的质量是非常有害的。
现在虽然趋向于用二辊锥形穿孔机,但仍然存在如何选择穿孔方案和不同穿孔方案有何特点的问题,因为它们不仅多余宏观剪切应变不同,而且设备能量消耗和力能参数也有区别,所以最佳方案的选取还必须由两种系统的优缺点来决定。
在此笔者通过分析和说明二辊锥形穿孔和三辊穿孔的金属变形特点及穿孔时管坯中心区域的应力、变形特点等,进一步说明两种穿孔形式各自的劣势和优势及其对产品质量、设备能量消耗、工具消耗的影响,从而为设备选型提出一些帮助和思路。
1轧辊布置形式和金属变形特点由于穿孔机辊轴配置方式和辊形的重大差异以及辊径的变化规律的不同,使得轧辊的圆周速度变化对轧件产生的影响差异很大,二辊锥形穿孔使不均匀变形减少,而三辊穿孔却使不均匀变形加剧。
二辊锥形穿孔机轧辊为锥形辊,孔型由2套轧辊装置、2套导板(或导盘)装配组成,见图1-a。
在轧制时既有送进角又有辗轧角,因为轧辊具有大角度辗轧角β(一般为14°~15°),所以在出口方向轧辊的辊径越来越大,在轴向与金属流动速度的变化规律相一致,有利于金属的向前流动,帮助了金属的变形[1]。
扭转应变方向为单向扭转,见图1-b(以导板结构为例进行说明)。
三辊穿孔机轧辊分为传统桶形辊和具有小角度辗轧角的桶形辊两种,孔型由3套轧辊装置组成,见第85页图2-a。
在轧制时传统桶形辊只具有送进角,而辗轧角β=0°,故在出口方向轧辊的辊径由大文章编号:1674-9146(2012)05-0084-03二辊锥形穿孔和三辊穿孔的利与弊石磊收稿日期:2012-03-21;修回日期:2012-04-28作者简介:石磊(1980-),男,山西晋中人,助理工程师,主要从事轧钢设计研究,E-mail :986137108@ 。
二辊锥形穿孔和三辊穿孔的利与弊
著 。实践 证 明 ．当 比值超 过 １～２时 ，便 会形 成 ｌ１ 严重 的管 尾三 角… ，见 图 ５ 。
中 （ 咬人 点 到顶 头端 部 ）作 用着交 变 的拉 应 力和 从
压 应 力 ，拉 应 力 在 垂 直 于 轧 辊 作 用 线 的 平 面 内嘲 。 其 顶头 前压 下量 受 到 临界压 下量 的限制 （ 般顶 头 一 前 压下 量变 化 在 ４ ９ ％～ ％范 围 内 ） ，当超 过 临界压 下
２ 二辊 穿 孔和 三辊 穿 孑 时 管坯 中心 区域 的应 力 Ｌ 对 于斜 轧 穿孑 来说 ，既可 以用 二辊 来 实现 ，又 Ｌ 可 以用ｊ 辊来 实 现 ，而重要 的是不 同辊 数 对变 形金 属 所形 成 的不 同的应 力状 态 。因此 需对 此进 一 步分 析 和探 讨 。 在 二辊 穿 孔机 上 穿孔 时 ，在管 坯 的中 心线 区域
传 动 必须 前置 且 限制 了轧 辊辗 轧 角的增 大 ， 目前还 没 有 三辊锥 形 辊 系统 的报 道 。但 小 角度 辗 轧角 的桶
粒 组织 和 晶粒 重 新 排列 得 到改 善 。不 会 因此在 无 缝 管 内部产 生裂 纹 、折叠 、层 裂等 缺 陷 ，见 图 ４ 。
形辊要优于传统桶形辊 ，是未来三辊发展的方向。
人 辊缝 ，形成 ｊ 角形 喇叭 口，严 重 时卡在 辊缝 间造
作 用 在顶 头 上 的轴 向压 力 也 可能 是 一 样 的Ｉ 因此 ， ２ ］ 。 在管 坯 送进 量 相 同 的条件 下 ，按 作 用 在 顶 头上 的轴 向压力 这一 指 标来 说 。显然 三辊 穿 孔 机 并 不亚 于二
２ ｂ 金属 变形 一
图 ２ 三辊穿子 孑 型结构和金属变形图 ＬＬ
力作用下 ．直径与壁厚 比值 大的 ，也就是相对 壁 厚 较薄 的管子 ，在辊 缝 处 的管 壁 弯 曲应 力值 要 比 厚壁管大 。因此易于达到塑性弯 曲值 。另外 ，在相
浅谈锥形辊穿孔机轧辊的设计
工具研究与应用63浅谈锥形辊穿孔机轧辊的设计韩久富(鞍钢股份有限公司无缝钢管厂，辽宁鞍山114021 )摘要：根据穿孔机工具中的轧辊的设计特点，系统地探讨了锥形辊穿孔机的轧辊参数设计原则，分析主要参数的计算公式和设计中应注意的问题。
分析认为：科学合理地设计锥形辊穿孔机轧辊，可以使减径量最小，却不影响咬人，对穿孔工序极为有利；此外，还能减少轧制缺陷，尤其在生产难轧钢种时，其优势更明显。
设计合理的锥形辊穿孔机可以提高产品质量、降低轧制能耗和工具消耗。
关键词：穿孔机；锥形辊；轧辊；轧辊直径；辊面角；设计中图分类号：TG333.17 文献标志码：B 文章编号：1001-2311(2019)06-0063-03B rie f D is c u s s io n on Roll D e s ig n o fC o n e T y p e P ie rc e rH A N Jiufu(Seamless Steel Tube Plant, Anshan Inon &Steel Co.,Ltd., Anshan 114021, China)Abstract：According t o the design characteristics of the r o l l used as one of the piercing t ools, the design principle for the CTP r o l l parameters i s systematically discussed here in the paper, and the calculation formula for the major parameters and the issues as need to be focused on during the design process are analyzed. The analysis leads t o such a conclusion as follows. Scientific and reasonable design of the CTP r o l l w ill minimize the reduction amount without any negativee ffect on the bite, which i s very helpful for the piercing step; moreover rolling-caused defects w ill also be reduced; particularly when producing steels which are normally rather hard to be managed, the said r o l l shows obvious advantages. Generally speaking, the properly-designed cone type piercer (CTP) w ill bring about such advantages as better product quality,lower energy consumption for rolling and lower tools consumption as well.Key words：piercing mill; cone r o i l;r o l l;r o l l diameter; r o l l surface angle; design自20世纪80年代末以来，新的穿孔技术普 遍采用锥形轧辊穿孔，即轧辑呈锥形，从人口到出 口轧辊直径逐渐增大[1-w]。
管坯穿孔工艺技术(Ⅰ)——《热轧无缝钢管实用技术》
ＳＴＥＥＬ ＰＩＰＥ Ｏｃｔ．２０１８，Ｖｏ１．４７，Ｎｏ．５
钢 管 ２０１８年 １０月 第 ４７卷 斜 轧 穿孑Ｌ机 的主 要 技 术 参 数
潍 ７９
定 心 ，穿 孔后 的 毛管前 端壁 厚不 均 长度 明显增 加 。 （４）孔 型 的封 闭 性 差 ，穿 孔后 毛 管 容 易 出现
二 辊斜 轧穿 孔 机 的轧 辊 可水平 布 置 ，也 可 垂直 布置 。轧辊 形状 有桶 形辊 和锥 形辊 两种 。与桶 形辊 斜 轧穿 孔机 相 比 ，带 导盘 的锥 形辊 斜轧 穿孑Ｌ机 具有 以下 主要特 点 。
（１）可穿轧 高合 金钢 等低 塑性难 变 形金 属 。锥 形 辊斜 轧穿 孔机 的轧 辊直 径 由人 口向出 口方 向逐渐 增 大 ，轧辊 的线 速度 也 随之相 应增 加 ，它正 好 与金 属 变形 的流 动速 度逐 渐增 加相 一致 。其 作用 ：一是 “拉 着 ”金 属 向 出 口方 向 流 动 ，有 利 于 抑 制 孔 腔 产 生 ；二 是减 少 了毛 管 的扭 转 变形 ，减小 （甚 至消 除 ） 了毛管 的周 向剪 切应 力 。二 者都有 利 于高合 金 管坯 的穿孑Ｌ。
１ 二辊斜轧穿孔机和三辊斜轧穿孑Ｌ机 的特点
１．１ 二 辊斜 轧穿 孔机 的特 点 二辊斜轧穿孑Ｌ机由两个主动旋转 的轧辊 、两个
主动旋转 的导 盘 （被 动 的导 板或 导辊 ）和顶 头构 成 环 状 孔型 。穿 孔过 程如 下 ：管坯 被轧辊 咬入后 螺旋 前 进 ，管坯 中心 区的金 属受 到拉 、压应 力 的反 复作 用 形 成疏 松 ，在轧 辊 压 缩 管坯 外 径 的 同 时 ，导 盘 （导 板 或 导辊 ）限制 金 属 的横 向宽 展 ，随着 管坯 的不 断 前 进 ，在顶 头 的作 用 下 ，将 实 心 圆管坯 穿轧 成 空心 毛 管 。若 在 顶头 接触 管坯前 ，管坯 的 中心疏 松不 断 扩 大并 已形 成 了“孔 腔”，毛管 容易产 生 穿孑Ｌ内折 。
锥形辊斜轧三辊穿孔机导板设计方法
摘要：至今国内国外锥形辊斜轧三辊穿孔机都没有导板，根据近年来发展的钢管斜轧理论和计算机的高速的发展，采用Solidworks计算机应用程序模拟三辊穿孔机斜轧空间，对锥形辊穿孔机的导板进行了优化设计。
通过对三辊斜轧穿孔机的特点和存在问题的了解，采用Solidworks软件进行导板设计来解决问题。
了解Solidworks设计软件的特点，通过三维设计及优化，设计出来的导板流线符合轧管时金属流动原理，满足了轧管时孔型封闭的要求，确保了在轧制过程中钢管的质量。
关键词：三辊穿孔机导板三维设计Solidworks计算机应用程序由于中国冶金工业高速发展，国内也有了很多带大辗轧角和送进角的三辊锥形穿孔机，人们对斜轧三辊有了新的认识，传统导板设计工艺方法已不能满足斜轧三辊导板设计工艺的新要求，为此很多轧机设计人员进行了大量的理论和实践工作，已获得精准定量的理论分析和实用的设计方法。
提出了将金属塑性变形流动的物理法则与轧制工具空间几何设计统一相结合的基本原则，核心就是设计轧制工具导板必须以金属塑性变形流动状况为基础Solidworks计算机应用程序为设计工具。
一、三辊斜轧穿孔机及其存在的问题三辊斜轧穿孔机由3个主动的轧辊和一根长芯棒组成一个“环形孔型”。
3个轧辊布置在以轧线为形心的等边三角形的顶点上，辊轴与轧线呈交错布置，两者间形成两个夹角：送进角和辗轧角，即送进角是指辊轴与轧线在以辊轴中心至轧线最短连线为法线且包含轧线的平面上的投影的夹角；辗轧角是指辊轴与轧线在包含辊轴中心至轧线的最短连线和轧线的平面上的投影的夹角。
由穿孔机送来的毛管，插入长芯棒后，由喂管器送入轧管机中轧制，毛管咬入后作螺旋运动，依次通过变形区各区，经咬入（减径）、减壁（同时减径）、平整和归圆而成荒管。
在轧制过程中经常会出现一些问题，“尾三角”最为重要。
“尾三角”是指三辊斜轧穿孔机轧制薄壁管时在管子尾部形成三角喇叭口。
对“尾三角”的成因可作如下分析：（1）三辊斜轧穿孔机在轧管过程中管子在变形区中每转一圈，管子将受到轧辊三次压缩。
三辊穿孔机和二辊斜轧穿孔机的结构特点
三辊穿孔机和二辊斜轧穿孔机的结构特点1、三辊穿孔机的结构特点曼内斯曼兄弟研究斜轧时，首先提出的就是三辊斜轧穿孔机。
但由于以后研制的二辊斜轧穿孔机的成功和广泛应用，三辊斜轧穿孔机没有得到发展。
1965年为配合研究应用连铸圆管坯轧制无缝钢管，英国钢管投资公司制造投产了1台三辊穿孔机。
我国自行设计制造的三辊穿孔机于1973年投入试验运转，成功之后又与自行设计制造的Φ108三辊轧管机配套组成一条完整的生产线，目前仍在运转。
三辊穿孔机除机架外，其前后台与二辊穿孔机基本相同。
我国设计制造的三辊穿孔机的辊为桶形辊，绕轧制中心线互为120°，呈品字形布置。
轧机牌坊为开口式，上下两半由螺栓固紧。
在牌坊上设有3个直径为600mm的大孔洞，用来安装装有轧辊的转鼓，转鼓既可绕孔洞中心回转以改变喂入角，又可沿孔洞中心线移动，以实现压下，在机架的进口侧设有大转盘，大转盘上有3个互成120°的凹槽，内嵌轧辊机架的进口端，转动大转盘，即可调整喂入角。
三辊穿孔机具有三辊轧机的共同特点，即没有导卫装置，轧辊直径受限，一般为350～500mm。
三辊穿孔机的优点如下。
(1）在穿孔过程中，坯料不受交变应力的破坏作用，如图1所示。
因此可大大减少穿孔时引起的内表折叠，能穿难变形钢种和铸坯。
(2）没有导卫装置，因此没有变形金属与导卫之间的摩擦，减少轴向滑移，提高了穿孔效率和降低能耗，提高了毛管表面质量而且毛管壁厚均匀。
三辊穿孔机的缺点如下。
(1）作用在顶头上的压力较大，比二辊穿孔机大20%～25%,顶头使用寿命短，穿薄而长的毛管困难。
(2）毛管外表面折叠增多。
由于二辊穿孔技术日臻完善，能够满足生产发展的需要，而三辊穿孔机固有的缺点，却难以克服，因而在国外也仅有20世纪60年代末建造了三台穿孔机。
我国目前有4台三辊穿孔机，分别与三辊轧管机组和顶管机组配套，提供穿孔毛管。
图1 二辊与三辊斜轧穿孔对比2、二辊斜轧穿孔机的结构特点穿孔机由主机架、轧辊主传动、前台和后台组成。
锥形辊穿孔机的工作原理和特点
锥形辊穿孔机的工作原理和特点锥形辊（菌式）穿孔机在穿孔中可使轧辊的表面速度和金属在穿孔过程中增加的流动速度相一致，减少作用在毛管上的剪切应力，降低能耗，使毛管表面光洁、壁厚均匀。
其工作原理如图1所示。
两轧辊的轴线既倾斜又交叉，以便能够通过较大的喂入角β和辗轧角γ实现穿孔。
轧辊成圆锥形、双支撑。
轧辊的圆周速度沿着出口方向有规律地提高，并与穿孔毛管的运动速度相匹配，轧辊对毛坯有拉伸或阻碍作用。
由此使斜轧穿孔中的回转锻造效应、表面扭曲变形及圆周剪切变形都受到一定程度的抑制，使毛管内、外表扭曲变形及圆周剪切变形都受到一定程度的抑制，使毛管内、外表面缺陷大为减少。
其导卫装置可采用导板，比较先进的采用主动大导盘。
图1锥形辊穿孔机的特点如下：(1）回转锻造效应受到抑制。
为了使轧辊的布置适合于穿孔过程的进行，除了喂入角β，又设置了辗轧角γ，轧辊成锥状、双支撑。
实验结果表明，管坯和毛管的力学性能、伸长率和断面压缩率在很大程度上取决于轧辊的辗轧角和喂入角的大小。
β和γ值越大，伸长率和压缩率也越大。
金属显微镜观察表明，回转锻造效应受到明显的抑制，孔腔缺陆几乎见不到。
与此相反，以较小的喂人角和辗轧角进行穿孔时，回转锻造效应非常明显，孔腔缺陷清楚可见。
(2）金属流动合理。
在辗轧角和喂入角变化的情况下进行穿孔实验，观察喂入角β和辗轧角γ对圆周剪切变形的影响。
圆周剪切变形可用下式表达：实验中明显看出，喂入角β对圆周剪切变形有很大影响。
当β成比例增大时，γrQ值明显下降；同样，辗轧角γ增大时，γrQ也明显下降。
特别明显的是：当γ=15°、β≥14°或者γ=20°、β≥10°时，圆周剪切变形完全消失，即γrQ=O。
轧辊辗轧角和喂入角对表面扭曲变形的影响也很明显，特别是当辗轧率较高时，金属流动不产生表面扭曲而引起剪切变形。
在大辗轧角和大喂人角条件下进行穿孔，周向剪切变形和表面扭曲变形受到严格控制，甚至为零，使金属流动速度基本相同。
三辊穿孔机和二辊斜轧穿孔机的结构特点
三辊穿孔机和二辊斜轧穿孔机的结构特点1、三辊穿孔机的结构特点曼内斯曼兄弟研究斜轧时，首先提出的就是三辊斜轧穿孔机。
但由于以后研制的二辊斜轧穿孔机的成功和广泛应用，三辊斜轧穿孔机没有得到发展。
1965年为配合研究应用连铸圆管坯轧制无缝钢管，英国钢管投资公司制造投产了1台三辊穿孔机。
我国自行设计制造的三辊穿孔机于1973年投入试验运转，成功之后又与自行设计制造的Φ108三辊轧管机配套组成一条完整的生产线，目前仍在运转。
三辊穿孔机除机架外，其前后台与二辊穿孔机基本相同。
我国设计制造的三辊穿孔机的辊为桶形辊，绕轧制中心线互为120°，呈品字形布置。
轧机牌坊为开口式，上下两半由螺栓固紧。
在牌坊上设有3个直径为600mm的大孔洞，用来安装装有轧辊的转鼓，转鼓既可绕孔洞中心回转以改变喂入角，又可沿孔洞中心线移动，以实现压下，在机架的进口侧设有大转盘，大转盘上有3个互成120°的凹槽，内嵌轧辊机架的进口端，转动大转盘，即可调整喂入角。
三辊穿孔机具有三辊轧机的共同特点，即没有导卫装置，轧辊直径受限，一般为350～500mm。
三辊穿孔机的优点如下。
(1）在穿孔过程中，坯料不受交变应力的破坏作用，如图1所示。
因此可大大减少穿孔时引起的内表折叠，能穿难变形钢种和铸坯。
(2）没有导卫装置，因此没有变形金属与导卫之间的摩擦，减少轴向滑移，提高了穿孔效率和降低能耗，提高了毛管表面质量而且毛管壁厚均匀。
三辊穿孔机的缺点如下。
(1）作用在顶头上的压力较大，比二辊穿孔机大20%～25%,顶头使用寿命短，穿薄而长的毛管困难。
(2）毛管外表面折叠增多。
由于二辊穿孔技术日臻完善，能够满足生产发展的需要，而三辊穿孔机固有的缺点，却难以克服，因而在国外也仅有20世纪60年代末建造了三台穿孔机。
我国目前有4台三辊穿孔机，分别与三辊轧管机组和顶管机组配套，提供穿孔毛管。
图1 二辊与三辊斜轧穿孔对比2、二辊斜轧穿孔机的结构特点穿孔机由主机架、轧辊主传动、前台和后台组成。
穿孔机调整参数及常见缺陷
穿孔机调整参数及常见缺陷调整穿孔机遵循的原则调整正确的标志是？管坯咬入平稳，毛管抛出顺利，穿孔过程稳定，顶杆无明显跳动，毛管内外表面质量良好，毛管尺寸符合要求，主电机负荷正常为达到上述目的。
穿孔机调整应遵循的原则是?1.合金钢线必须与穿孔中心线重合或者比穿孔中心线略底3～5毫米.2.两轧辊中心线的水平投影应同时平行于轧制线.3.两轧辊相对于穿孔中心线的倾角既前进角必须相等.4.确保顶杆在穿孔过程中有较高的钢性即顶杆不能有明显的跳动甩动.5.顶头所处的边线应当相对较低以免导致前卡或者后卡事故.6.应当同时实现无孔腔状态下的穿孔过程.7.穿孔工具如轧辊.顶头.导板都不应严重磨损．8.穿孔机调整工必须诚观测穿孔机运转的工作情况以及工具采用情况，必须诚检测毛管内外表面的质量以及尺寸，辨认出问题应当及时处理．（例如图）轧辊钢管顶头顶杆顶头位置导板.轧辊2.钢管3.顶杆4.导板5.顶头穿孔过程中主要的工艺参数１．穿孔过程中主要的工艺参数有变形参数、速度参数和温度参数、变形参数包括延伸系数、扩径率、扩展值、顶头前压下率、压缩带处管坯直径压下率、每半转压下率等。
２．速度参数包括轧辊转数、前进角轴向滑移系数（0.5～0.8），温度参数包括穿孔前管坯温度1230±20℃和穿孔后毛管温度1100℃．延展系数怎样确认延伸系数是指毛管长度与管坯长度之比或者管坯断面积与毛管割断面积之比．１．计算延伸系数的公式分别为烧损，一般取0.97～0.99斜底炉式可取大值，环形炉取小值。
２．毛管外径、壁厚和长度。
３．管坯直径、长度和割断面积，延展系数大则透的管子壁厚，但受毛管内外表面质量咬入条件，轧卡等管制也无法薄，通常小型穿孔机透毛管的壁厚为4.5～５毫米．穿碳素钢管坯的延展系数为３～4.5，穿合金钢管2.5～4延展系数的上限受顶杆强度和稳定性的管制，最轻的延展系数为1.2。
什么是扩展值？影响它的因素有那些？毛管内径与顶头直径之差叫作拓展值，由于在斜轧穿孔过程中管坯在变形区中呈椭圆形，因此毛管的内径始终会大于顶头直径。
穿孔机调整参数及常见缺陷
调整穿孔机遵循得原则调整正确得标志就是？管坯咬入平稳,毛管抛出顺利,穿孔过程稳定,顶杆无明显跳动,毛管内外表面质量良好,毛管尺寸符合要求,主电机负荷正常为达到上述目得、穿孔机调整应遵循得原则就是？1.轧制线必须与穿孔中心线重合或者比穿孔中心线略底3~5毫米。
2.两轧辊中心线得水平投影应同时平行于轧制线、3.两轧辊相对于穿孔中心线得倾角既前进角必须相等.4.确保顶杆在穿孔过程中有较高得钢性即顶杆不能有明显得跳动甩动。
5.顶头所处得位置应适中以免造成前卡或者后卡事故、6.应实现无孔腔状态下得穿孔过程、7.穿孔工具如轧辊、顶头。
导板都不应严重磨损.8.穿孔机调整工必须勤观察穿孔机运转得工作情况以及工具使用情况,必须勤检测毛管内外表面得质量以及尺寸,发现问题应及时处理.(如图).轧辊 2.钢管 3.顶杆 4.导板 5.顶头穿孔过程中主要得工艺参数１．穿孔过程中主要得工艺参数有变形参数、速度参数与温度参数、变形参数包括延伸系数、扩径率、扩展值、顶头前压下率、压缩带处管坯直径压下率、每半转压下率等。
２．速度参数包括轧辊转数、前进角轴向滑移系数(0。
5~0、8),温度参数包括穿孔前管坯温度１230±２0℃与穿孔后毛管温度1１0０℃.延伸系数怎样确定延伸系数就是指毛管长度与管坯长度之比或者管坯断面积与毛管断面积之比.１．计算延伸系数得公式分别为烧损,一般取0.97~0。
99斜底炉式可取大值,环形炉取小值、２．毛管外径、壁厚与长度。
３．管坯直径、长度与断面积,延伸系数大则穿出得管子壁薄,但受到毛管内外表面质量咬入条件,轧卡等限制也不能太薄,一般小型穿孔机穿出毛管得壁厚为4。
５～5毫米、穿碳素钢管坯得延伸系数为３~4。
5,穿合金钢管2、5~４延伸系数得下限受到顶杆强度与稳定性得限制,最小得延伸系数为１、2。
什么就是扩展值？影响它得因素有那些？毛管内径与顶头直径之差叫做扩展值,由于在斜轧穿孔过程中管坯在变形区中呈椭圆形,因此毛管得内径始终会大于顶头直径。
三鼓成型机与两鼓成型机比较解析
三鼓成型机与两鼓成型机比较一：三鼓一次法成型机（以TRG-3-80成型机为例）概述：在径向伸缩的胎体平鼓上贴合胎侧，内衬层，子口包布加强层和胎体帘布；胎圈预置架将胎圈自动放置到胎体传递罩内的胎圈夹持装置；胎体传递罩自动移动到胎体平鼓上，将胎体组合件转移到胎体传递罩内，移动到成型鼓中心；成型鼓首先将胎体组合件和胎圈撑紧，然后贴合肩垫胶，充气预定型；在另一个径向伸缩的平鼓上自动定长，手动裁断贴合1#、2#、3#、0#带束层；带束层传递环将带束层和胎面组合件转移到传递环内；带束层传递环移动到成型鼓中心，充气定型，带束传递环移动至等待位，滚压胎面；成型鼓机械反包胎侧，并滚压胎侧；自动卸胎，使得制造的轮胎平衡性能好，生产效率高。
结构说明：成型鼓胎圈撑块形状为深槽形，填以胶圈，防止胎里充气定型时漏气，撑块圆周上36等分，成型鼓采用双作用气缸推动连杆撑块，将胎圈锁紧避免胎圈滑移，气缸退回时，撑块收缩，胎圈脱离，便于脱胎，成型鼓通气管路从主轴内壁穿过，确保气路不漏。
胎圈左右撑块装有调速阀使其同步伸缩，胎侧反包采用圆周分布48根反包杆，杆端滚轮反包胎侧。
主机箱箱体为钢板焊接结构，箱体前端固定支撑套，支撑套内支撑主轴前轴承，后轴承支撑在后箱壁上，主轴支撑套外装有带束层贴合鼓，轴为合金煅钢，8路旋转密封装在主轴上，主轴法兰端面有通气孔的密封圈，与成型鼓的法兰端面连接并通气。
交流伺服电机通过齿形带传动中间轴，中间轴有电磁离合器和电磁制动器，2根宽窄不同的齿形带传动主轴和内轴，当制动器脱开，离合器结合时，主轴和内轴同步旋转，当制动器制动，离合器脱开时，宽齿形带不动，窄齿形带经安全扭矩离合器驱动内轴旋转，使成型鼓正反丝杠旋转，成型鼓肩撑块间距调整外轴和内轴通过链轮驱动差速器输入轴，如外轴和内轴同时输入时差速器外壳不转，编码器不转，而当外轴制动，内轴旋转，差速器外壳旋转，编码器旋转，使鼓间间距定位。
带束层贴合鼓和驱动装置带束层贴合鼓由48块扇形块组成，双锥面驱动扇形块扩张，胶带条收缩，气缸推动锥面移动，气缸行程由可调档块调节，使周长稳定。
穿孔方法的分类与比较
穿孔方法的分类与比较作者：陈晋峰来源：《科技创新与生产力》 2013年第5期陈晋峰（太原重工股份有限公司技术中心，山西太原030024）摘要：从无缝钢管的生产方式、轧辊的形状及轧辊数量对穿孔方法进行分类，针对各种穿孔方法的特点、优缺点及应用等方面作比较。
关键词：无缝钢管；轧辊；穿孔方法中图分类号：TG333.8文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.05.107在无缝钢管生产中，穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。
穿孔作为金属变形的第一道工序，穿出的管壁较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管。
如果毛管存在一些缺陷，经过后面的工序也很难消除或减轻[1]。
所以在钢管生产中穿孔工序起着重要作用。
1穿孔方法的分类根据穿孔机的结构和穿孔过程变形特点的不同，穿孔机可分为两大类：一类是斜轧穿孔机，又根据轧辊形状及导卫装置的不同演变出多种类型，如曼内斯曼穿孔机、狄赛尔穿孔机等；另一类是压力穿孔机[2]。
1.1斜轧穿孔机斜轧穿孔机的主要类型有：桶形辊穿孔机、狄赛尔穿孔机、锥形辊穿孔机及三辊穿孔机见图1。
1.1.1桶形辊穿孔机二辊斜轧穿孔机为左右两个轧辊同向旋转，上下垂直布置的两个导板固定不动，中间一个随动顶头，轧辊轴线和轧制线相交成一个倾斜角。
轧辊左右布置，导板上下布置的为卧式穿孔机，相反为立式穿孔机。
二辊斜轧穿孔机的优点为对心性好，毛管的壁厚较均匀；一次延伸系数大，一般为1.25～4.5之间，可以直接从实心圆坯穿制成较薄的毛管。
主要缺点是这种加工方法变形复杂，容易在毛管内外表面产生并扩大缺陷，所以对管坯质量要求较高。
由于对钢管表面质量要求的不断提高，合金钢比重的不断增长，尤其是连铸圆坯的推广使用，现在这种喂入角小于13°的二辊斜轧机，已不能满足无缝钢管生产中对生产率和钢管质量的要求，因而新结构的斜轧穿孔机相继出现。
1.1.2狄赛尔穿孔机狄赛尔穿孔机是主动旋转导盘二辊（桶形辊）斜轧穿孔机，是在二辊桶形辊穿孔机基础上演变而来的。
国产锥形穿孔机的特点分析
国产锥形穿孔机的特点分析二辊斜轧穿孔机从1886年用于工业生产以来，已成为目前应用最为广泛的穿孔机型。
但是，工业的发展对热轧无缝钢管的质量和品种提出了新的更高的要求，生产实践和科学试验表明：用曼内斯曼穿孔机穿孔时，将出现切向剪切变形、表面扭转剪切变形和纵向剪切变形；在穿轧连铸管坯时，管坯的中心疏松不能得到焊合，出现微小的缺陷；在穿轧不锈钢和高合金钢时，会产生大量的内表面缺陷，严重时，在荒管壁厚中央还会产生明显的分层缺陷，这种缺陷随着材料中Ni、Cr、Mo含量的增高而增加。
为了提高钢管质量、扩大品种和采用连铸管坯直接穿孔，降低生产成本和提高成材率，近十多年来，经过轧钢工作者不懈的探索，研制出了新型锥形穿孔机(见图1)。
由于锥形辊的锥底在出口方向，因此轧辊圆周速度由进口到出口是逐渐增加的，这样的轧辊运动速度和轧件运动速度更为协调，从而可以减小轧件的轴向滑移，可以减小轧件的周向附加剪切应力，最终使毛管内外表面缺陷显著减少。
实践证明这种新型锥形穿孔机适合于穿轧连铸坯和合金量较高的钢种，在热轧无缝钢管生产中取代曼内斯曼穿孔机。
图1新型锥形穿孔机简图锥形穿孔机在国内的研制工作开展较晚，一直到20世纪90年代初，成都、大冶分别从美国、德国、意大利引进了锥形穿孔机后，国内才开始研制锥形穿孔机。
1992年至1994年，太原重型机械集团有限公司(以下简称太重)研制出了TZC200锥形穿孔机组，之后，又先后研制出了巨龙穿孔机组、Φ89锥形穿孔机组、Φ108锥形穿孔机组、Φ140锥形穿孔机组等。
根据国内几大国有企业引进设备的情况分析，从国外引进主机的价格(包括设计费、软件费、技术指导费等)约占工程全部投资(包括所有的辅助设备生产线、流体、电气控制系统、厂房、土建及公辅设施等)的一半左右，如果单独比较国产设备与进口设备的价格，可节约投资约60%。
下面，结合太重研制的锥形穿孔机组，对设计做一些初步探讨。
设备组成及技术性能1设备组成锥形穿孔机组由进口台、主机座、主传动、出口台一段、出口台二段、电气控制系统、流体系统等组成。
二辊斜轧穿孔机(毕业论文doc)
1 绪论1.1选题背景进入21世纪后，在材料工业的传统产业中，尽管陶瓷材料、有机塑料、复合材料等管材的发展在一定程度上取代了钢管，但钢管在石油、电力、化工、煤炭、建筑，机械、军工、航空航天方面的地位仍然是不可动摇的，管材仍然被公认为是21世纪一种主要的建筑与工程材料。
21世纪，全球经济将持续增长，对钢管的需求量也将继续增长。
增长的同时，钢管工业必须从“装备落后型”向“装备先进型”、“企业分散型”向“企业集中型”转变，如装备先进水平的轧管机组和兼并规模较小的钢管生产企业等。
目前，虽然我国已是钢管消费和生产大国，已成为钢管的净出口国，但在生产装备、产品品种、质量、成本、废弃资源利用以及环境保护上均较世界先进水平有较大差距。
为进一步增强竞争力，必须尽快缩小上述差距，尽快使生产装备和工艺技术达到国际先进水平，使我国真正成为世界钢管生产强国。
因此，中国钢管行业的发展战略，应该是以调整结构为中心，开发研究高档次专用管材为重点的发展战略。
无缝钢管生产的实质是将实心的管坯或钢锭穿孔并轧制成空心断面的钢管，其基本工序为穿孔和轧管。
二辊斜轧穿孔机分盘式、菌式和辊式三种斜轧式穿孔机。
管坯在此三种斜轧穿孔机中穿孔变形时三者的变形区形状相同，变形过程的特点也基本相同。
但由于老式的盘式和菌式穿孔机受结构条件的限制，轧辊悬臂安装，轧机强度小，不能穿大直径薄壁管，齿轮传动部分磨损快，修理频繁，生产率低，辊身短、变形区短，单位变形区长度上应力较大，穿孔过程中金属内部产生极大的应力使毛管质量变坏；前进角固定，生产品种受到限制，所以这两种穿孔机目前较少使用（不再建），用得最广泛的是辊式穿孔机]1[。
1.2国外无缝钢管生产的发展在19世纪，人们就开始了无缝钢管生产的研究。
美国生产无缝钢管的公司有十九家，设备生产能力超过25万吨的有八家。
美国现有的无缝钢管轧机中，有自动轧管机组二十五套，连轧管机组五套，三辊轧管机九套，狄赛尔机组四套，挤压机组十套，大顶管机二套。
锥形辊穿孔过程顶头前伸量对力参数的影响
锥形辊穿孔过程顶头前伸量对力参数的影响
李胜祗;李洪中;黄子阳;郑坚敏;郑建聪
【期刊名称】《安徽工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(027)002
【摘要】借助商用有限元软件MSC.SuperForm 2005对锥形辊穿孔过程进行三维热力耦合模拟,研究顶头前伸量对穿孔力参数的影响.结果表明,在锥形辊穿孔过程中,当保持其它参数不变时,随着顶头前伸量的增加.轧制力和顶头轴向力均减小,而导盘力略有增加.
【总页数】4页(P131-134)
【作者】李胜祗;李洪中;黄子阳;郑坚敏;郑建聪
【作者单位】安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽,马鞍山,243002;安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽,马鞍山,243002;宝钢钢管厂,上海,201900;宝钢钢管厂,上海,201900;宝钢钢管厂,上海,201900
【正文语种】中文
【中图分类】TG335.17
【相关文献】
1.锥形辊斜轧穿孔过程温度场的研究 [J], 白丽杨;李胜祗;周志扬
2.二辊锥形辊穿孔机力能参数的有限元仿真计算及现场测试 [J], 黄贤安;王敏
3.孔腔、离层与丑转变形——关于二辊斜轧桶形辊穿孔机与锥形辊穿孔机的讨论[J], 田党;李群
4.二辊锥形穿孔和三辊穿孔的利与弊 [J], 石磊
5.二辊锥形穿孔和三辊穿孔的利与弊 [J], 石磊
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二辊周期式轧管机孔型设计_周小芳
２．２．２ 轧 制 力 分 布 由单位压力和金属同轧辊的接触面积，可计算
出金属对轧辊的总压力。金属同轧辊的接触面积按 谢瓦金 Ю Ф 推荐公式 ： ［７］
Ｆ０ ＝１．４１ηＤｘ 槡Ｒ·Δｔ
（１０）
式中：Ｆ０ 为管壁压 下 区 接 触 面 的 水 平 投 影；η 为 系
数，其变化 范 围 为 １．２６～１．３；Ｄｘ 为 孔 型 的 直 径；
槡 －ｄｎ ＋
ｓｎ ＝
ｄｎ ＋４Ｎｓｎ０ε（ｓｌ０＋＋Ｎｄ０） ２
（８）
已 知 截 面 壁 厚 可 计 算 第 ｎ 截 面 的 孔 型 直 径 Ｄｘｎ 的值：
Ｄｘｎ ＝ ｄｎ ＋２ｓｎ
（９）
２ 设计试验和结果
２．１ 设 计 实 例 以文献 ［７］ 的 例 子， 在 ＸⅡＴ－７５ 冷 轧 管 机 上
（６）
φ
＝ｓｏ（ｓｏ
＋ｄｏ）－ｓ（ｓ＋ｄ） ｓｏ（ｓｏ ＋ｄｏ）
（７）
式中：ｓｏ 为 原 始 管 料 壁 厚；ｄｏ 为 原 始 管 料 内 径；ｓ
为管料壁厚；ｄ 为管料内径。
面缩率为管料壁厚与内径的函数，在轧制变形
区，管材内径由芯棒尺寸决定，若已知第ｎ 截面芯
棒直径ｄｎ，则可根据面缩率 计 算 工 作 锥 第ｎ 截 面 的 壁 厚ｓｎ 。
传统的孔型设计方法从轧制过程中的相对变形量聋耄酒甚赢峦冲墨占江窨匮葺甚婆瞳薄卜蘸惠鲁七芦cc撵薄童琵瓯瑚哪咖渤湖栅枷童r器f万方数据锻压技术第37卷1012345678截面图6不同设计方法设计压下段壁厚僵的比较fig6wallthicknessbydifferentdesignmethods出发以壁厚按照某种变化规律设计孔型然后通过试验调整参数这仅是试验和经验的概括
Ｒ 为沿孔型顶部的轧辊 半 径；Δｔ为 机 架 正 行 程 时 的
穿孔机结构设计及参数选择
Abstract
With the modern production of seamless steel tubes have become increasingly demanding of their equipment has made new demands. Skew rolling process of seamless steel pipe production in the widely used, perforated, rolled tube (an extension), are the whole, are available for sizing the realization of cross rolling, cross rolling machine with two rollers and two three-roll system.
Φ220 puncher bucket is designed to have the following characteristics. Second Cross-Roll Barrel Roll puncher able to adapt to continuous casting and high-alloy steel direct perforation, including some less-deformable alloy pipe requirements. Perforation roller bucket extension function to achieve a relatively low rate, it is generally smaller in scope or specifications supporting an extension of the main extension machine set a higher rate of use. Barrel roll puncher relatively simple structure, so its relatively low investment costs. Second Cross-Roll Barrel Roll puncher seems it has not yet been reached the limits of the technology, but continue to tap the potential of technology to continuously adapt to these requirements and approach or reach the highest point of the above-mentioned request.
ctp比较
生产薄壁管
较大，
壁管时产生三角,严
重时产生后卡
高 比较有利 效率高10～15％
较高 不太有利 1
高 比较有利
8
8
3、设备选择 穿孔机选择
穿孔机比较 序号 指标名称 （7） 延伸系数 （8） 操作维护（换 轧辊、导板） 7 穿孔机几何尺寸差异 ~1.26 1 1 何尺寸差异 （1） 穿孔机本体几 锥形辊穿孔机 荷 简单 桶形辊穿孔机 较大 较复杂 三辊穿孔机 大 复杂 备注 大，减轻轧机负 较大，轧机变形 较小，轧机变形较
4
4
3、设备选择
穿孔机选择
穿孔机比较 序号 6
（1） 变形区形状 2个轧辊+2导盘呈椭圆形布 2个轧辊+2导盘呈椭圆形布 3个轧辊呈等边三角形布置，管坯横 置，管坯横断面上的椭圆 度大 （2） 顶头轴向受力 置，管坯横断面上的椭圆 度大 断面上的椭圆度小
指标名称
锥形辊穿孔机
桶形辊穿孔机
三辊穿孔机
序号 指标名称 锥形辊穿孔机 桶形辊穿孔机 6
（3）
三辊穿孔机
咬入阶段管坯受三向压缩，
备注
特点
管坯咬入和表 咬入阶段管坯受二向 面质量影响 压缩，且椭圆度大， 管坯中心产生疏松， 进而破裂形成孔腔， 顶头位置调整直接与 管坯咬入和穿孔内折 相关 咬入阶段管坯受二向 压缩，且椭圆度大， 管坯中心产生疏松， 进而破裂形成孔腔， 顶头位置调整直接与 管坯咬入和穿孔内折 相关 且椭圆度小，易于管坯咬入， 管坯中心不会产生破裂形成 孔腔，钢管内表面质量好， 另外，没有导板，避免了导 板粘钢，表面质量好，毛管 质量好
（2） 传动轴长度
础
1.21
设备基础较深
1
设备基础较浅
二辊斜轧穿孔机及穿孔过程
二辊斜轧穿孔机及穿孔过程今天在无缝钢管生产过程中,穿孔工艺被广泛应用而且非常经济。
1886年德国的曼内斯曼兄弟申请了用斜辊穿孔机生产管状断面产品的专利。
专利中描述了金属变形时内部力的作用和使用两个或多个呈锥形的轧辊进行穿孔，因此被称作曼内斯曼穿孔过程。
由R.C 斯蒂菲尔发明的导板使得穿孔后的毛管长度得到增加。
后来狄舍尔发明了导盘，使穿孔效率得到更大提高。
在1970年出现了锥形辊的穿孔机，它比以前的穿孔机在金属的变形上有明显的改进。
在无缝钢管生产中,穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。
穿孔作为金属变形的第一道工序，穿出的管子壁厚较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管。
如果在毛管上存在一些缺陷，经过后面的工序也很难消除或减轻。
所以在钢管生产中穿孔工序起着重要作用。
当今无缝钢管生产中穿孔工艺更加合理,穿孔过程实现了自动化。
斜轧穿孔整个过程可以分为三个阶段第一个不稳定过程--管坯前端金属逐渐充满变形区阶段，即管坯同轧辊开始接触（一次咬入）到前端金属出变形区，这个阶段存在一次咬入和二次咬入。
稳定过程--这是穿孔过程主要阶段，从管坯前端金属充满变形区到管坯尾端金属开始离开变形区为止。
第二个不稳定过程—为管坯尾端金属逐渐离开变形区到金属全部离开轧辊为止。
稳定过程和不稳定过程有着明显的差别，这在生产中很容易观察到的。
如一只毛管上头尾尺寸和中间尺寸就有差别，一般是毛管前端直径大，尾端直径小，而中间部分是一致的。
头尾尺寸偏差大是不稳定过程特征之一。
造成头部直径大的原因是：前端金属在逐渐充满变形区中，金属同轧辊接触面上的摩擦力是逐渐增加的，到完全充满变形区才达到最大值，特别是当管坯前端与顶头相遇时，由于受到顶头的轴向阻力，金属向轴向延伸受到阻力，使得轴向延伸变形减小，而横向变形增加，加上没有外端限制，从而导致前端直径大。
尾端直径小，是因为管坯尾端被顶头开始穿透时，顶头阻力明显下降，易于延伸变形，同时横向展轧小，所以外径小。
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二辊锥形辊穿孔与三辊鼓形辊穿孔对比分析陶芳国(衡阳钢管(集团)有限公司,湖南 衡阳 421001)摘 要:对比分析了二辊斜轧锥形辊穿孔机与三辊斜轧鼓形辊穿孔机的结构和变形特点,并通过现场试验,比较了两种不同穿孔方式对坯料的适应性及对钢管表面质量的影响,得出二辊斜轧锥形辊穿孔机无论在穿孔能力、轧机稳定性方面,还是在产品尺寸精度和表面质量方面都具有明显优势。
关键词:锥形辊;鼓形辊;穿孔机;结构特点;变形特征;试验分析中图分类号:T G335 71 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2006)05-0017-03Comparison of Two Roll Cone Shaped Roll Piercer with Three Roll Barrel Type PiercerTAO Fang guo(Hengyang Steel Tube (Group)Co ,Ltd ,Hengyang 421001,China)Abstract:T he construction and deformation characteristics of two roll cone shaped roll piercer and three r oll barrel type pier cer w ere analyzed T heir adaptabilit y for billet and influence o n sur face quality of steel pipe w er e studied At last,the conclusion w as obtained that two roll cone shaped roll piercer has obvious adv antages of piercing ability,mill stability ,pr oduct size accuracy and surface qualityKey w ords:cone shaped roll;barrel type roll;piercer;construction peculiarity;deformation characteristics;test analysis收稿日期:2006-06-20作者简介:陶芳国(1962-),男(汉族),湖南衡阳人,副总经理,总工程师。
1 前言多年生产实践证明,三辊斜轧鼓形辊穿孔机由于其辊型和变形特征,在生产工艺和保证钢管质量等方面具有局限性。
而于20世纪80年代初发展起来的二辊斜轧锥形辊穿孔机结合斯蒂芬、荻舍尔等穿孔机的优点,对坯料的适应能力强,穿孔效率高,越来越多地被用于连轧和三辊机组。
本文从辊型及变形工艺特征对这两种穿孔机进行分析,并研究了两种不同穿孔方式对坯料的适应性及对钢管表面质量的影响。
2 结构特点2 1 二辊斜轧锥形辊穿孔机的结构特点目前二辊斜轧锥形辊穿孔机有了很大的发展,有带导板或导盘2种形式。
机架由1个整体铸造框架和4个上下横梁组成,两个轧辊上下布置,导板或导盘水平布置。
横梁可做水平移动,更换轧辊或检修时,通过液压缸把横梁移开就能很方便地吊装轧辊。
压下装置由压下电机、蜗轮、蜗杆和压下丝杆组成,一般每个轧辊均配有2个压头,能实现平衡调整。
轧辊采用液压平衡。
轧辊采用双支撑形式,其两端轴承座安装在转鼓内,通过调整转鼓角度可实现8 ~15 的送进角。
对于带导盘的二辊锥形辊穿孔机,轧件侧边的导向由2个水平布置的旋转导盘完成,而导盘的旋转由水平布置的电机驱动,导盘间距由垂直布置的电机调节。
这种二辊斜轧锥形辊穿孔机结构简单,轧机应力线短,机架刚性好,液压系统稳定,轧机精度高,自动化程度高,调节方便。
机架结构既能保证操作简便,又能缩短换辊或检修时间。
2 2 三辊斜轧鼓形辊穿孔机的结构特点衡阳钢管(集团)有限公司热轧机组的三辊17 2006年10月 第23卷 第5期O ct.2006 V ol 23 No 5 轧 钢ST EEL ROL LI NG斜轧鼓形辊穿孔机主机座由上下机座组成。
1#和3#轧辊装在下机座中,2#轧辊装在上机座中,3个轧辊互呈120 布置,上下机座由锁紧立柱通过斜楔锁紧。
压下装置由电机、蜗轮、蜗杆、铜螺母、丝杆等组成,3个轧辊的压下装置互相独立,每个轧辊配有1个压头,轧辊由弹簧平衡。
轧辊送进角的调整通过进口侧大转盘来实现。
这种结构为开口式机架结构,换辊、检修、维修方便。
但由于轧辊平衡采用机械方式,自动化程度不高,轧机调整不方便,平衡性、刚性、轧机精度都不如二辊斜轧锥形辊穿孔机。
3 变形特征斜轧穿孔过程中存在各种附加变形,如扭转变形、纵向剪切变形、横向剪切变形和管壁塑性弯曲等。
在其他条件相同情况下,穿孔方式、辊型、工艺参数等的变化对附加变形的影响程度不同,其中穿孔机辊型的影响最大。
3 1 二辊斜轧锥形辊穿孔机的变形特征二辊锥形穿孔机与三辊鼓形穿孔机均为斜轧穿孔机,参与变形的主要工具 轧辊的形状和结构对轧制过程的运动学、动力学、变形过程、钢管的尺寸精度及内在质量等起着决定性作用[1]。
锥形穿孔机采用菌式辊型,轧辊呈锥形,轧制时轧辊的圆周速度沿轧辊出口方向不断增加,金属流动速度在变形区内也随辊径增加而增加,这符合金属变形的自然特性;选择合理的辗轧角和送进角,可减少剪切变形和扭转变形,抑制孔腔效应,改善钢管内外表面质量[2]。
这种辊型也有利于扩径,除有4 ~12 的送进角外,还有10 ~15 的辗轧角,由于辗轧角的存在,使斜轧变形区条件变优;通过合理的辊型设计和工艺参数的调整,可采用大的送进角,以提高穿孔速度及穿孔效率;另外,轧辊速度的变化与轧件速度的增量匹配一致,最大限度地减轻了扭转变形和剪切变形,故锥形穿孔可在大扩径穿孔、大送进角和辗轧角的情况下穿制塑性差的高合金钢和连铸坯。
这种穿孔机具有附加变形小、穿孔变形能力大、穿孔速度快、穿孔效率高、工模具消耗低、钢管内外表面质量好的优点。
而且,锥形穿孔机穿孔延伸系数大(可达到4以上),扩径量大(可达30%),因此轧管机的变形量分配可以前移,使整个机组变形分配较灵活,有利于减少管坯规格,扩大成品规格范围。
3 2 三辊斜轧鼓形辊穿孔机的变形特征三辊斜轧穿孔机的辊型为鼓形,故在入、出口变形区内与轧辊接触的轧件各部分金属的速度不一致。
在入口锥变形区内,各截面轧件的转速差沿轧制方向不断增大,出口锥变形区内各截面轧件的转速差沿轧制方向不断减小,各截面的变形量和径向压力不同,由此产生了附加变形。
附加变形越严重,金属内部各种形式的附加应力越大,金属的异常流动随之加剧,从而导致钢管外表面缺陷的形成并扩展。
资料表明,锥形辊的附加变形系数K值为4 01,鼓形辊的K值为7 27,鼓形辊穿孔轧制时的附加变形明显较大。
所以三辊斜轧鼓形辊穿孔机具有附加变形大、穿孔变形能力小、穿孔效率低、对坯料适应能力差等缺点。
三辊鼓形辊限制了轧制时毛管减壁的长度和分布,若提高延伸系数生产薄壁管,将使变形区内局部变形量增大,引起附加变形和轧制工具的剧烈消耗,钢管内、外表面裂纹缺陷增多。
4 对比试验为了研究相同条件下上述两种不同穿孔方式对钢管质量的影响,在衡钢 89mm连轧机组及改造前的 108mm三辊机组(2003年2月该三辊斜轧鼓形穿孔机被二辊斜轧锥形穿孔机替代)进行了对比试验,2套机组的主要技术参数为:(1) 89mm连轧机组二辊斜轧锥形辊穿孔机的型式为CTP720VL,轧辊上下布置,导板左右布置;电机功率1500kW 2,2台直流电机单独传动,转速375~750/1500r/min;最大轧制力为2 0MN,最大轧辊扭矩为0 18MN m,顶杆的最大轴向力为1 0M N;轧辊尺寸为 650~ 750mm 700mm,轧辊送进角为12 ~15 。
(2) 108mm机组三辊斜轧鼓形辊穿孔机的主电机功率为1710kW,转速330/650r/m in,额定电流2800A,主减速机速比为2 716,轧辊转速为80~120~239r/min;最大轧制力为80kN,最大轧辊扭矩为50kN m,顶杆的最大轴向力为40kN,顶头冷却水水压为0 8M Pa;轧辊尺寸为 440~ 520mm 420m m,轧辊送进角为0 ~ 12 ,顶头冷却水水压为0 8M Pa。
4 1 试验方法取同一炉号的 130mm20钢水平连铸坯56支,分成2组,每组28支,分别在 89mm机18轧 钢 2006年10月出版组二辊斜轧锥形辊穿孔机上和 108mm机组三辊斜轧鼓形辊穿孔机上穿成 134m m 15mm的毛管,然后分别进行酸洗检验并记录钢管表面质量情况。
再在 108m m三辊机组的步进式加热炉上将上述2组毛管加热到1000 ,在三辊轧管机上轧成 124m m 12mm荒管,分别观察酸洗后的表面质量情况。
最后,分别进行再加热、减径、矫直、酸洗及磁粉探伤检验,再记录2组钢管成品的表面情况。
4 2 各工序工艺参数及试验结果环形炉预热段加热温度为:860 ,加热 段为1180 ,加热 段为1300 ,均热段为1280 。
穿孔、轧管和减径工序的变形参数见表1。
试验统计结果见表2。
表1 各工序的变形参数试样组号穿 孔规格D1 S1/mm mm延伸系数顶杆直径/mm顶头直径/mm轧 管规格D2 S2/mm mm延伸系数芯棒直径/mm减径量/mm减 径减壁量/mm规格D S/mm mm延伸系数1 134 152 226 89 100 124 121 328 92103 114 121 0982 134 152 226 89 100 124 121 328 92103 114 121 098表2 各工序钢管表面质量情况试样组号毛管检验裂纹程度酸洗后肉眼检验一次合格率/%裂纹数/条荒管检验裂纹程度酸洗后肉眼检验一次合格率/%裂纹数/条成品检验裂纹程度酸洗后肉眼检验一次合格率/%裂纹数/条1 大部分为发纹,长度为20~60mm953裂纹长度为20~60mm928绝大部分为发纹,长30~60mm9010280%以上缺陷是裂口825裂纹长度为30~80mm7813绝大部分为发纹,长30~80mm75155 分析及讨论从检验结果可看出,第1组各工序钢管表面裂纹、裂口等扩展性缺陷所占比例较少,不到10%;而第2组各工序钢管表面裂纹、裂口等扩展性缺陷所占比例在20%以上。
这说明三辊斜轧鼓形穿孔机对坯料的适应性较差,对坯料的质量要求更为苛刻,钢管表面更容易产生和扩展裂纹。
这也为目前新建的三辊机组和连轧管机组普遍采用二辊斜轧锥形辊穿孔机提供了实践依据。
衡阳钢管(集团)有限公司 108mm三辊机组自从2003年2月用二辊斜轧锥形辊穿孔机替代三辊斜轧鼓形穿孔机后,轧机设备精度和轧制稳定性有了较大提高,钢管成品的尺寸精度明显改善,最大壁厚差缩小0 4mm以上,壁厚不均度降低2%以上。