三辊轧管机调整参数的计算方法

三辊轧管机调整参数的计算方法吕庆功朱景清马继仁张勇钢黄建凯王成(北京科技大学) (无锡西姆莱斯钢管有限公司)

摘要分析了三辊轧管的变形特点和轧机结构特点，在此基础上根据空间投影关系推导了三辊轧管机调整参数的计算公式。应用结果表明，该公式简便可靠，对提高调整精度、减少重调次数、提高生产效率有重要意义。

关键词三辊轧管机调整计算方法

CALCULATING MEDOL FOR PARAMETER SETTING

ON THREE-ROLL TUBE MILL

L U ¨ Qinggong ZHU Jingqing MA Jiren

(University of Scienee and Technology Beijing)

ZHANG Yonggang HUANG Jiankai WANG Cheng

(Wuxi Seamless Steel Tube Co.,Ltd.)

ABSTRACT Calculating model for parameter setting on three-roll tube mill is deducted from special relationship,obtained in deformation characteristic and mill construction analysis of three-roll tube rolling.It has been proved in practice that this model is simple and reliable,and is meaningful for setting accuracy and reducing the resetting time therefore improving the productivity.

KEY WORDS three-roll tube mill,setting,calculating mode

1 前言

三辊轧管机以轧制高精度中厚壁管著称于世。近30年来，随着特朗斯瓦尔型、快开型和NEL型等新机型的出现，轧制薄壁管时的“尾三角”问题基本得到解决，产品的规格已经扩展到薄壁范围。对于壁厚只有3 mm 左右的薄壁管，即使只有0.2～0.3 mm的壁厚波动也会造成约6 ％～10 ％的壁厚偏差，使壁厚精度明显下降［1，2］，这就对轧机的精确调整提出了更高的要求。

三辊轧管机空间关系复杂，生产人员对其调整特性还不十分明确，更缺乏得力的计算工具；研究人员曾做过一些理论探讨［3～5］，但都采用了复杂的理论推导，未在生产中推广应用。本文以简单的空间投影关系为依据，推导了三辊轧管机调整参数的计算公式，旨在为实际生产提供一个简单实用的计算方法。

2 三辊轧管机的结构特点和调整依据

三辊轧管机的三个轧辊围绕轧制中心线相互成120°均匀倾斜布置，每个轧辊的轴承一端在固定牌坊内，另一端在活动牌坊内。为了给轧辊构置一个送进角，活动牌坊需转动一个角度ω；对于不同的轧制规格，靠轧辊两端的压下装置进行常规的压下调整，即改变轴承分布圆半

径R

0、R′

的大小。其示意图如图1所示。

轧机调整的目的是为了构成合理的变形区几何形状。考察三辊轧管

的变形过程(图2)，钢管在减径区进行减径和部分减壁，在减壁区完成绝大部分壁厚压下，在辗轧区辗轧2～3次以起到均壁和控制壁厚的作用，最后在规圆区恢复为圆形。可以看出，辗轧段对于保证轧后荒管的壁厚均匀性和准确性具有

图 1 三辊轧管机调整示意图

Fig.1 Setting sketch of the three-roll tube mill

图 2 三辊轧管变形示意图

Fig.2Deformation zone sketch of the three-roll tube rolling

1—减径区；2—减壁区；3—辗轧区；

4—规圆区

至关重要的作用。所以，三辊轧管机的调整应以保证由辗轧段辊面与芯棒构成的缝隙的等厚性与准确性为依据。

3 三辊轧管机调整参数的公式推导

3.1 基本参数说明

参见图1～3：

L——固定牌坊和活动牌坊中心距／mm；

R

——固定牌坊侧轴承分布圆半径／mm；

R′

——活动牌坊侧轴承分布圆半径／mm；

ω——活动牌坊旋转角／(°)；

l 1、l

2

——轧辊辗轧段终点、始点沿辊轴距固定牌坊侧轴承中心的距

离／mm；

R 1、R

2

——轧辊辗轧段终点、始点的轧辊半径／mm；

β——辗轧段辊面锥角(锥底在固定牌坊侧时取为正值，反之取负值)／(°)；

nl——辗轧段辊面母线长度／mm；

r

m

——芯棒半径／mm；

r 1、r

2

——辗轧段终点、始点处的孔喉半径／mm；

S——荒管壁厚／mm。

3.2 基本公式的推导

图 3 空间投影关系图Fig.3 Relative sketch of space projection

由三辊轧管机的结构特点可知，在轧机结构已定的情况下，活动牌坊旋

转角ω和两牌坊的轴承分布圆半径R

0、R′

决定了轧辊的位置，从而决

定了变形区的几何形状。本文公式的推导从轧辊的位置调整开始。

首先假设轧辊的初始位置，并描述由初始位置到工作位置的调整过程(见图1)。

(1) 初始位置辊轴与轧制中心线重合，固定牌坊侧轧辊轴承中心与固定牌坊轴承分布圆圆心重合。

(2) 调整过程轧辊垂直向上平移R

→以固定牌坊侧轴承中心为圆心，在过轧制中心线的垂直平面内旋转一个角度，使活动牌坊侧轴承分

布圆半径为R′

→活动牌坊旋转ω角，同时带动辊轴以固定牌坊侧轴承中心为中心旋转。

根据位移合成原理，上述辊轴绕轴承中心的旋转可视为辊轴先绕Ox 轴转动κ角，再绕Oz轴转动γ角。由三角关系可知

沿辊轴距固定牌坊侧轴承中心l处取一点A，从A点做轧制中心线的垂线段h。图3(a)为图1沿轧制中心线的右视图，很显然

为了构置辊轴平行于纸面的视图，按照(a)→(b)→(c)→(d)的投影顺序得到图3(d)，此时轧制中心线与纸面相交。

假设垂线段h过辗轧段终点，则有

l＝l

1－R

1

tanθ