[发明专利]一种生产薄壁无缝钢管的穿孔轧制方法及专用设备

说明书

本发明公开了一种生产薄壁无缝钢管的穿孔轧制方法及专用设备，属于轧钢工艺技术领域；其特点是，穿孔扩径率30%＜δ≤45%，对应穿孔变形的具体工艺参数设计，锥形轧辊出口锥角λ2=6°；一次穿孔区L21范围内的顶头锥面角γ3值小于均壁辗轧区L23范围内的顶头锥面角γ1，γ3=γ1‑（2°～2.5°）；在生产相同的无缝钢管成品规格时，可选用较小的管坯直径，减少加热时间，提高无缝钢管的生产效率；同时可以减少穿孔机延伸系数，提高钢管的尾部质量。

技术领域：

本发明涉及轧钢工艺技术领域，具体地讲是一种生产薄壁无缝钢管的穿孔轧制方法及专用设备，主要用于无缝钢管制造。

背景技术：

无缝钢管的生产任务是将实心的管坯加工制造成所需要的各种外径和壁厚规格的无缝钢管。以连轧钢管生产方式为例，其热轧生产工艺过程一般为：

步骤1：将实心的管坯加热到适合变形的温度；

步骤2：通过穿孔机是将加热好的实心的管坯变成空心的毛管；

步骤3：通过连轧管机将毛管进行延伸轧制，减薄其壁厚；

步骤4：最后通过定径机或张力减径机获得所需要的外径规格的钢管。

在上述步骤2中，使用锥形辊穿孔机将加热好的实心的管坯变成空心的毛管是一种重要的方法。锥形穿孔机的变形工具由一对主动旋转的锥形轧辊2、一个顶头3和一对导板5组成。锥形轧辊2一般上下布置，导板5左右布置，按这种布置方法，锥形轧辊轴线与轧制中心线在竖直平面内有一个夹角，称之为辗轧角α；锥形轧辊轴线与轧制中心线在水平平面内有一个夹角，称之为咬入角β。锥形轧辊2作为外变形工具，其作用是依靠摩擦力将管坯1曳入孔型，带动管坯1边旋转边前进；顶头3作为内变形工具，承担管坯1的穿孔及毛管4内壁辗轧；导板5作用是限制毛管4的横向变形。锥形辊穿孔机的变形原理是，管坯1接触锥形轧辊2后进入穿孔准备区L1，管坯1继续旋转前进，进入穿孔区L2、扩径辗轧区L3，管坯在L2区和L3区内完成穿孔、扩径、均壁辗轧的过程后，进入毛管规圆区L4进行规圆，变成合格的毛管4。

通过上述穿孔工艺过程，锥形辊穿孔机完成了将直径为Dp的实心的管坯穿成直径为Dm、壁厚Sm为空心的毛管。在锥形辊穿孔机的变形参数中有几个重要的参数（锥形轧辊2一般上下布置，导板5左右布置）：

辗轧角α，指锥形轧辊轴线与轧制中心线在竖直平面内的夹角；

咬入角β，指锥形轧辊轴线与轧制中心线在水平平面内夹角；

毛管扩径率δ，δ=（Dm-Dp）/Dp×100%；

穿孔延伸系数 ，。

日本专利CN88101659A在1988年公开了专利《无缝钢管的穿孔和制造方法》，更近一步地介绍锥形辊穿孔机的技术要点。其技术内容如下：8⁰≤β≤20⁰；5⁰≤α≤35⁰；15⁰≤β+α≤50⁰；同时管坯的直径Dp、毛管的直径Dm和毛管的壁厚Sm由下列关系所确定：1.5≤-ψ_r/ψ_θ≤4.5。其中Ψ_r=，ψ_θ=。该穿孔机可实现穿孔延伸系数在4.0以上、或穿孔扩径率δ在15%以上、或毛管壁厚Sm与毛管直径Dm的比值在6.5%以下。发明该技术的目的是增加穿孔机的变形能力，缩短无缝钢管生产的工艺流程。