[发明专利]一种动态调整顶头前伸量的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及无缝钢管生产技术领域，具体地讲是一种动态调整顶头前伸量的方法，用于无缝钢管的穿孔及扩管工序。

技术背景：

目前，在无缝钢管的制管工艺流程中，穿孔及扩管是两个重要塑性变形工序，该塑性变形是在孔型中完成的，通常孔型都是由一对轧辊、两个导盘或导板及一个顶头构成。其变形原理：主动旋转的轧辊将来料管坯或毛管咬入变形区并与顶头一起对变形区中的管腔壁进行反复辗轧，促使变形区中的钢管壁厚减薄、直径变大、长度延伸，而导板或导盘在其中起导向和辅助控制延伸作用。其中顶头在孔型中的位置用顶头前伸量来度量，顶头前伸量主要起决定轧出钢管壁厚大小的作用。目前的穿孔及扩管的顶头前伸量在轧管或穿孔过程中都是固定不变的，理论上轧出或穿出的钢管壁厚是不变的，但由于受以下因素的影响，造成轧出或穿出的钢管壁厚是不均匀的：

1.在轧制或穿孔过程中轧辊、顶头受热膨胀，使轧出或穿出的钢管壁厚呈头厚尾薄的变化趋势；

2.顶头在反复的扩管或穿孔过程中，会逐渐磨损而直径变小，因此扩出或穿出的钢管壁厚也逐渐变厚；

3.在顶头循环的情况下，不同顶头的直径不同、磨损速度不同，造成扩出或穿出的不同钢管壁厚不一致；

4.在顶杆与顶头循环的情况下，不同顶杆的长度不一致，造成扩出或穿出的不同钢管壁厚不一致。

发明内容：

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种动态调整顶头前伸量的方法，主要解决现有的无缝钢管生产工艺流程中易出现同一批次钢管的壁厚不一致及同一支钢管的壁厚头尾不一致的问题。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：一种动态调整顶头前伸量的方法，其特殊之处在于它包括如下步骤：

a记录参数；对每个参与循环的顶杆进行编号，上位机可以自动记忆顶杆在空间的先后位置，也可以通过顶杆编码自动识别仪识别不同的顶杆，以此记录每个顶头生产的钢管支数N，每个顶头的原始外径D、顶头均壁段的角度α，顶头磨损速度V，顶杆长度L；

b顶头直径磨损量的自动补偿；顶头的均壁段锥角为α，顶头直径D磨损速度为V，单位：mm/支，顶头生产支数N，则直径变化量ΔD＝V×N，ΔD单位为mm，对应的顶头前伸量H补偿值ΔH＝ΔD/2/TAN(α)；该补偿在生产间隙时间内完成；

c顶头、轧辊热膨胀的自动补偿；可采用闭环控制方法，也可采用趋势控制法；

闭环控制方法是在扩管或穿孔的后台设置一个测厚仪，适时测量扩后或穿后钢管的壁厚，对连续测量的多点壁厚求均值Sp并与标准值比较So，得出壁厚差值ΔS＝Sp-So，由此计算出顶头前伸量H补偿值ΔH＝ΔS/TAN(α)，进行该补偿在生产轧制(带负荷)时间内用t秒完成，顶头调整后的钢管壁厚通过测厚仪后，再自动测量出钢管的多点壁厚求均值Spi并与标准值比较So，得出壁厚差值ΔSi＝Spi-So，由此计算出顶头前伸量H补偿值ΔHi＝ΔSi/TAN(α)；如此循环进行，至该支钢管轧制结束；

趋势控制法是在扩管或穿孔同一支钢管过程中，钢管壁厚从头到尾总的趋势是逐渐变薄的，当检测到轧辊传动主电机有负荷时，开始计时，当时间超过设定的T1时间后，控制调整顶头前伸量的伺服系统在设定的T2时间内，均匀地后退设定的距离ΔH，该补偿在钢管轧制时间内完成；可通过检测后道工序的电流适时曲线前后是否均匀，来调整T1、T2及ΔH的大小，直至后道工序的电流适时曲线前后均匀；

d顶杆长度L的自动补偿；若顶杆的实际长度为L，理论长度为L₀，则对应的顶头前伸量H补偿值ΔH＝L₀-L；该补偿在生产间隙时间内完成。

本发明所述的一种动态调整顶头前伸量的方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步，1、通过在扩管或穿孔的生产间隙时间和生产时间内对顶头前伸量进行动态调整，从而实现对钢管壁厚的精确控制，即顶头前伸量是自动可调的；2、该方法具有可靠性高、适应性及扩展性强等优点，生产的同一支钢管壁厚均匀，整支钢管的壁厚极差不大于0.7mm，同一批钢管的壁厚极差不大于1mm。

具体实施方式：

为了更好地理解与实施，下面结合实施例详细说明本发明一种动态调整顶头前伸量的方法。