[发明专利]用芯棒连轧管机拉伸金属管的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用芯棒连轧管机制造金属管、特别是无缝管的拉伸方法，以及实施该方法所用的设备。下述的说明针对可作为“金属管”代表的无缝钢管而言。

下面说明用现有技术生产无缝钢管的步骤。

如图1所示，现有技术中常规用的设备包括：转炉A，斜轧穿孔机(曼乃斯曼式)B，延伸轧机(芯棒连轧管机)C，再加热炉D，和减径机(张力减径机)E。

从加热炉A引出的圆钢坯1先用曼乃斯曼斜轧穿孔机B穿孔。这样轧制出来的较短且管壁又厚的空心件2被送至芯棒连轧管机C，在该轧机上其中插有芯棒3的空心件在槽型轧辊4之间连续轧制以减少其壁厚并拉伸其长度从而生产出空心管坯5。

由于空心管坯5的温度在轧制过程中降低，因而先将空心管坯5放入再加热炉D中再次加热，然后再送至减径机(张力减径机)，在该机上用轧辊6将空心管坯5的外径减至预定的最终尺寸。

现将进一步说明在此生产过程的拉伸阶段，芯棒连轧管机的运行过程。

芯棒连轧管机是一种辊轧机，被曼乃斯曼斜轧穿孔机穿孔且其中插有芯棒3的空心件2在该机上受到拉伸作用。

该轧机通常具有6-8个机架，每一个机架都与水平面倾斜成45°并都相互错开90°相位角，这种“X”形轧机配置在现有技术中是常见的。当空心件2通过芯棒连轧管机C的全部机架后，其长度最多大约可延伸4倍。

早期的芯棒连轧管机是“全浮动的”，正如上面所提到过的，用槽型轧辊4连续轧制插入芯棒3的空心件2。在1977年到1978年期间，一种称为“保持的”(或“限动的”)芯棒连轧管机研制成功并被商业化。这种能达到较高效率和质量的新型芯棒连轧管机被世界上许多国家的工厂引进用来制造中小直径的无缝钢管。

在限动芯棒连轧管机中，芯棒限动装置c-1从芯棒后端保持或限制芯棒3，一直到轧制过程结束。按照轧制结束后处理芯棒的方式，限动的芯棒连轧管机又可分为半浮动式和全抽出式。前者在轧制过程结束的同时芯棒3脱开，而后者在轧制过程结束的同时芯棒3向后拉出。在制造小直径的无缝钢管时常用半浮动式，而在制造大、中直径的无缝钢管时常用全抽出式。

在全抽出式中，脱管机c-3与芯棒连轧管机C的输出端连接，因此当芯棒连轧管机c-2上的轧制操作还在进行时，空心管坯5就由脱管机c-3从芯棒连轧管机c-2上抽出或拉出。如果从芯棒连轧管机c-2的输出端出来的管材的温度还相当高，那么再加热炉D就可不要。

可见，在限动芯棒连轧管机中，不管是全抽出式或半浮动式，在轧制时芯棒总是从后端被保持或限动的。因此，被拉伸的空心管坯能够立即从芯棒上分离，并且能够采用封闭的轧辊孔型，由于封闭的孔型具有相应提高的圆度，因此能使管子壁厚在圆周上的均匀性得到显著的改善。

在早期的全浮动芯棒连轧管机上，当管子处于过渡状态时，即当管子的前端被轧辊咬住或当管子的尾端离开开轧机时，作用在管子内表面上的摩擦力的方向常要改变。结果，认为在机架之间有一压力在起作用，引起一种不希望出现的称之为“竹节”的现象。这种“竹节”问题已被新型的限动的芯棒连轧管机成功地解决了，因为它能使作用在空心管坯内表面上的摩擦力的方向在所有时间内都保持不变。

因此，采用限动芯棒连轧管机曾经解决了“竹节”的问题。但是，所有今天采用的各种芯棒连轧管机都还存在一个主要问题，那就是必需备有庞大数量的芯棒。

具体地说，对于芯棒连轧管机，不管是全浮动式、半浮动式、还是全抽出式，通常都是在轧辊的开口或上下槽型轧辊之间所形成的缝隙维持不变的同时用改变芯棒直径的办法来调节管子的壁厚，其时因为不能象轧制板材或带材那样采用改变轧辊间开口的办法来调节壁厚，因此在车间内必须备有大量的芯棒，以便轧制具有各种外径并有广阔范围壁厚(包括厚壁管和薄壁管)的空心管坯。

关于芯棒连轧管机为什么不能用调节轧辊开口的办法来改变壁厚的原因如下。

芯棒的形状为一正圆形而轧辊孔型的形状则为椭圆形。因此，轧辊孔型和芯棒之间的空间在圆周方向上本是不均匀的。其结果是，在与轧辊孔型的长轴方向倾斜约30-45°的位置上，即在空心管坯的内表面离开芯棒的位置上壁厚会增加，因此轧辊孔型在圆周方向上各处的宽度在槽型这一边将增加而在法兰这一边则减少，从而增加了管子内表面在法兰这一边形成突起物的机会。这种现象的典型例子如图2所示。显然，管壁10具有四个对水平线和长圆轴都是对称的内部突起。