二辊锥形辊穿孔与三辊鼓形辊穿孔对比分析_资料下载.pdf

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A文章编号：

10039996（2006）05001703ComparisonofTwoRollConeShapedRollPiereerwithThreeRollBarrelTypePiercerTAOFangguo（HengyangSteelTube（Group）（），Ltd，Hengyang421001，China）Abstract：

TheconstructionanddeformationcharacteristicsoftworollconeshapedrollplercerandthreerollbarreltypepiercerwereanalyzedTheiradaptabilityforbilletandinfluenceonsurfacequalityofsteelpipewereStudiedAtlasttheconclusionw鸽obtainedthattworollconeshapedrollpiercerhasobviousadvantagofpiercingabilitymillstability，productsizeaccuracyandsurfacequalityKey、】II。

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testardysis1前言多年生产实践证明，三辊斜轧鼓形辊穿孑L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孑L机结合斯蒂芬、荻舍尔等穿孑L机的优点，对坯料的适应能力强，穿孑L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孑L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21二辊斜轧锥形辊穿孔机的结构特点目前二辊斜轧锥形辊穿孑L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孑L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孑L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。

22三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收稿日期：

20060620作者简介：

陶芳国（1962），男（汉族），湖南衡阳人，副总经理，总工程师。

维普资讯http:

/-18轧钢2006年10月出版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。

31二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一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l1。

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l0。

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，以提高穿孑L速度及穿孑L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孑L、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。

32三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401，鼓形辊的K值为727，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1500kW2，2台直流电机单独传动，转速37575015【）（】rmin；

最大轧制力为20MN，最大轧辊扭矩为018MNm，顶杆的最大轴向力为10MN；

轧辊尺寸为50e750mm700mm，轧辊送进角为12。

l5。

（2）108mm机组三辊斜轧鼓形辊穿孔机的主电机功率为1710kW，转速330650rmin，额定电流2800A，主减速机速比为2716，轧辊转速为80120239rmin；

最大轧制力为80kN，最大轧辊扭矩为50kNm，顶杆的最大轴向力为40kN，顶头冷却水水压为08MPa；

轧辊尺寸为40520mm420mm，轧辊送进角为0。

，顶头冷却水水压为08MPa。

41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机维普资讯http:

/箜兰堂：

箜期国：

二辊锥形辊穿孔与三辊鼓形辊穿孔对比分析l9组二辊斜轧锥形辊穿孔机上和108mm机组三辊斜轧鼓形辊穿孑L机上穿成134ramX15mm的毛管，然后分别进行酸洗检验并记录钢管表面质量情况。

再在中l08ram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q124mm12mm荒管，分别观察酸减径、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。

42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I段为1180C，加热段为1300，均热段为1280C。

穿孔、轧管和减径工序的变形参数见表洗后的表面质量情况。

最后，分别进行再加热、l。

试验统计结果见表2。

表1各工序的变形参数试样组号毛管检验荒管检验成品检验警篓Ng馨警5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l0；

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04mm以上，壁厚不均度降低2以上。

同时，穿孔机穿孔能力增强，穿后毛管外径和壁厚的比值增大，穿孑L延伸系数增大到40以上，对坯料的适应能力增强，能适应一般铸坯及高合金坯的生产；

钢管表面质量有很大程度地提高，因表面发纹及裂纹而需修磨的钢管数量减少90以上。

可见，二辊锥形穿孑L机能很好地保证钢管的尺寸精度及表面质量。

6结语

（1）二辊斜轧锥形穿孔利于减少穿孔中金属的滑动，能促进金属纵向延伸和减轻扭转变形；

（2）二辊斜轧锥形穿孔能适应塑性差的高合金坯的生产，对坯料适应能力强，不易于扩展和延伸钢管表面缺陷；

（3）二辊斜轧锥形辊穿孔机比三辊斜轧鼓形辊穿孔机穿孔能力大，穿孔效率高，钢管尺寸精度高。

可用于新建三辊轧管机组和连轧机组上。

参考文献：

1王廷溥轧钢工艺学M。

北京：

冶金工业出版社，19822李连诗钢管塑性变形原理（上册）M北京：

金工业出版社，1985维普资讯http:

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