連軋管機(jī)組中的定（減）徑機(jī)技術(shù)淺析

摘 要：簡(jiǎn)要敘述了連軋管機(jī)組的發(fā)展歷程，介紹了微張力定（減）徑機(jī)、張力減徑機(jī)的類型、基本特征及其主要工藝作用，著重對(duì)比分析了兩大制造廠商張力減徑機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、換輥方法和傳動(dòng)方式的異同并論述了各自的優(yōu)缺點(diǎn)；結(jié)語簡(jiǎn)述了張力和微張力減徑機(jī)的適用范圍和張力減徑技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：減徑；微張力；傳動(dòng)；減徑率

中圖分類號(hào)：TG333.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0275-02

引 言

現(xiàn)階段，我國(guó)連軋管機(jī)組發(fā)展速度較快，并逐漸占據(jù)當(dāng)前熱軋管機(jī)組的主導(dǎo)地位，滿足當(dāng)前人們的需求。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，世界上正在建設(shè)與已經(jīng)投產(chǎn)的連軋管機(jī)組總數(shù)量約為513萬套，綜合年生產(chǎn)力約為2000萬t，其中，包含19套二輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，生產(chǎn)力740萬t、4套二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，生產(chǎn)力200萬t、14套二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，生產(chǎn)力400萬t以及16套三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，生產(chǎn)力為660萬t。在我國(guó)的連軋管機(jī)組發(fā)展過程中，主要經(jīng)歷了四個(gè)歷程：①1994～1983年的二輥全浮動(dòng)芯棒；②1977～1995年的二輥半浮動(dòng)芯棒；③1978～2009年的二輥限動(dòng)芯棒和三輥限動(dòng)芯棒；④2003～2009年的連軋管。在不斷發(fā)展過程中，現(xiàn)代連軋管機(jī)組逐漸對(duì)自身的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)而促使當(dāng)前的定（減）徑工序、軋管技術(shù)水平提升，以滿足當(dāng)前的需求。例如，以實(shí)際的穿孔機(jī)為例，在傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用過程中，主要是以帶導(dǎo)盤桶式穿孔機(jī)以及桶式穿孔機(jī)兩種為主，在不斷的發(fā)展過程中，逐漸形成當(dāng)前較為先進(jìn)的桶形輥穿孔機(jī)和錐形輥穿孔機(jī)，其導(dǎo)衛(wèi)裝置既有導(dǎo)板式的也有導(dǎo)盤式的；對(duì)于當(dāng)前的軋管來說，在傳統(tǒng)的應(yīng)用過程中較為普遍的為限動(dòng)芯棒連軋管或者二輥全浮動(dòng)芯棒，而在發(fā)展過程中逐漸創(chuàng)新應(yīng)用三輥與二輥限動(dòng)芯棒連軋管，以滿足當(dāng)前的需求。對(duì)于當(dāng)前的定（減）徑來說，在傳統(tǒng)應(yīng)用過程中主要是利用定（減）徑機(jī)進(jìn)行工作，而在發(fā)展過程中，逐漸創(chuàng)新為當(dāng)前的三輥張力減徑機(jī)，其自身具有更為優(yōu)越的性能，以滿足當(dāng)前的需求。

1 定（減）徑機(jī)

1.1 微張力定（減）徑機(jī)分析

在新建？準(zhǔn)250mm及以上的規(guī)格連軋管機(jī)組來說，其均采用當(dāng)前的微張力定（減）徑機(jī)，甚至在當(dāng)前的？準(zhǔn)180mm以下規(guī)格的連軋管機(jī)組中，部分特殊的機(jī)組也可以采用微張力定（減）徑機(jī)。對(duì)于當(dāng)前的微張力定（減）徑機(jī)來說，其自身具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，例如，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，減徑過程主要是利用其具備的微張力，對(duì)鋼管的增厚進(jìn)行合理的控制，降低鋼管的增厚或者避免鋼管出現(xiàn)增厚情況，以滿足當(dāng)前的需求。與此同時(shí)，其自身還具有擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格的作用，并保證鋼管外徑尺寸，實(shí)現(xiàn)最終的定徑功能。

1.2 張力減徑機(jī)

當(dāng)前，微張力技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，促使張力減徑機(jī)技術(shù)逐漸成熟，并靈活應(yīng)用在當(dāng)前的？準(zhǔn)180mm及以下規(guī)格連軋管機(jī)組中，以滿足當(dāng)前的需求。張力減徑機(jī)自身具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，利用其自身的大減徑率同時(shí)特征，進(jìn)行合理的應(yīng)用。對(duì)于張力減徑機(jī)來說，其自身可以有效的促使當(dāng)前的產(chǎn)品自身的規(guī)格面逐漸擴(kuò)大，進(jìn)而滿足產(chǎn)品自身的需求，同時(shí)，降低當(dāng)前管坯的實(shí)際規(guī)格與數(shù)量，從根本上促使其提升自身的綜合產(chǎn)能。同時(shí)，產(chǎn)品規(guī)格還可以有效的向下進(jìn)行延伸，并利用其自身的性質(zhì)將當(dāng)前的鋼管壁與小鋼管外徑進(jìn)行延伸，促使其提升自身的質(zhì)量與功能。隨著時(shí)代不斷發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)積極對(duì)張力減徑機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新，例如，當(dāng)前較為常見的三輥張力減徑機(jī)，自身具有良好的優(yōu)勢(shì)性能，如，壁厚等控技術(shù)、單獨(dú)傳動(dòng)以及改善當(dāng)前的操作環(huán)境等。

在一般減徑機(jī)上，通常其實(shí)際的單架的減徑量在3～5%范圍內(nèi)，而在對(duì)于當(dāng)前的張力減徑機(jī)來說，單架的減徑量可以達(dá)到12～14%。張力減徑時(shí)，在管徑減少的同時(shí)可以使管壁厚度減薄或保持不變，并且減徑過程穩(wěn)定，鋼管橫向壁厚不均較小，因此，張力減徑工藝就成了生產(chǎn)薄壁小直徑鋼管的有效方法。張力減徑機(jī)總減徑率最大可達(dá)75～80%，減徑量一般可達(dá)35～40%，總延長(zhǎng)系數(shù)可達(dá)9以上，機(jī)架數(shù)一般可達(dá)14機(jī)架。受其自身的性質(zhì)影響，張力減徑機(jī)在實(shí)際的減徑過程中，機(jī)架必然會(huì)存在一定的張力，進(jìn)而促使其實(shí)際的縮徑過程中發(fā)生減壁情況，二者同時(shí)進(jìn)行，進(jìn)而進(jìn)一步擴(kuò)大其產(chǎn)品的規(guī)格，提升其自身的微張力減徑效果。

1.3 單獨(dú)傳動(dòng)與成組傳動(dòng)的張力減徑機(jī)

三輥式定減徑機(jī)架的傳動(dòng)形式有多種，分內(nèi)傳動(dòng)（一個(gè)機(jī)架只有一個(gè)輸入傳動(dòng)軸）和外傳動(dòng)式（一個(gè)機(jī)架有三個(gè)傳動(dòng)軸），內(nèi)、外傳動(dòng)式均可分為集中傳動(dòng)和單機(jī)架傳動(dòng)，內(nèi)傳動(dòng)式的集中傳動(dòng)有很多套，如天津鋼管的250MPM機(jī)組的定徑機(jī)等；內(nèi)傳動(dòng)單機(jī)架傳動(dòng)的有包鋼400自動(dòng)軋管機(jī)組改造后的定徑機(jī)；外傳動(dòng)集中傳動(dòng)的如寶鋼140浮動(dòng)機(jī)組的張減機(jī)，外傳動(dòng)的還可分為單機(jī)架傳動(dòng)（包鋼180MPM張減機(jī)的出口側(cè)機(jī)架）和單輥傳動(dòng)如衡陽273MPM機(jī)組的定徑機(jī)為單輥傳動(dòng)等等。

當(dāng)前，德國(guó)的Kocks公司與SMS公司是當(dāng)前世界上較為著名的張力減徑機(jī)設(shè)計(jì)廠商，其在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)的減徑機(jī)具有較為獨(dú)特的理念，以滿足當(dāng)前時(shí)代的需求。例如，以當(dāng)前的Kocks公司為例，其在設(shè)計(jì)過程中，靈活應(yīng)用當(dāng)前的單獨(dú)電氣調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)自身具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，以滿足當(dāng)前的需求。而在我國(guó)，現(xiàn)階段雖然在連軋管機(jī)組設(shè)計(jì)過程中起步較晚，但其技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟應(yīng)用，例如，靈活應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)出單獨(dú)電氣調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)微張力定（減）徑機(jī)與當(dāng)前較為常見的集中差速傳動(dòng)系統(tǒng)的微張力減徑機(jī)，以滿足我國(guó)發(fā)展的需求。我國(guó)研究的張力減徑機(jī)雖然在功能上相比國(guó)外產(chǎn)品還存在一定的差距，但其自身具有良好的性價(jià)比，滿足當(dāng)前國(guó)內(nèi)的需求。例如，以當(dāng)前的3～4組串列集中差速傳動(dòng)與單獨(dú)電氣調(diào)速傳動(dòng)兩系統(tǒng)為例，通過對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行分析，明確二者的性能優(yōu)勢(shì)。

1.3.1 單獨(dú)電氣調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)

受張力減徑機(jī)自身的性質(zhì)影響，其傳動(dòng)系統(tǒng)自身具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，促使其在進(jìn)行速度調(diào)節(jié)過程中，可以具有較寬的調(diào)速范圍，保證產(chǎn)品自身擴(kuò)大規(guī)格范圍，滿足當(dāng)前的需求。同時(shí)，其自身還具有簡(jiǎn)單便捷、靈敏度高以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等特點(diǎn)，在應(yīng)用過程中，可以靈活的對(duì)機(jī)架的速度進(jìn)行調(diào)整，以獲得有效的產(chǎn)品。簡(jiǎn)單的建構(gòu)有助于進(jìn)行維修，但實(shí)際上其操作較為復(fù)雜，并且剛性差，屬于高投資設(shè)備。

1.3.2 3～4組串列集中差速傳動(dòng)系統(tǒng)

對(duì)于該傳動(dòng)系統(tǒng)來說，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，其自身既具有良好的單獨(dú)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，又具備集中差速傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而在實(shí)際的應(yīng)用過程中，可以有效的促使當(dāng)前的系統(tǒng)功能得到實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，提升工作效率。該系統(tǒng)自身具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，例如，其系統(tǒng)簡(jiǎn)單白便捷，易于進(jìn)行操作與維修，并且需要投入成本不高，但同時(shí)，其自身也存在一定的不足之處，例如，調(diào)速范圍較小等。

1.3.3 Kocks公司與SMS公司與張力減徑機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

（1）SMS公司張力減徑機(jī)

①對(duì)于當(dāng)前該公司的軋輥機(jī)架來說，主要為三輥式矩形結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行調(diào)控，三輥互呈120°布置。目前SMS旗下有兩個(gè)張減機(jī)設(shè)備制造廠，一個(gè)是意大利的INNSE，一個(gè)是德國(guó)的MEER，這兩個(gè)廠都可生產(chǎn)可調(diào)式三輥定減徑機(jī)架，INNSE使用擺動(dòng)調(diào)節(jié)和徑向調(diào)節(jié)，MEER采用機(jī)架帶外齒圈調(diào)節(jié)。

②對(duì)于當(dāng)前的軋管機(jī)牌坊來說，其自身為為焊接結(jié)構(gòu)，牌坊頂部安裝夾緊裝置。

（2）Kocks公司張力減徑機(jī)

①該公司軋輥機(jī)架可調(diào)機(jī)架；

②輥環(huán)固定，利用液壓預(yù)應(yīng)力連桿可拆下輥環(huán)。

2 張力減徑機(jī)和定徑機(jī)的結(jié)合

張力減徑機(jī)和定徑機(jī)相結(jié)合是近代鋼管精軋技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，混合傳動(dòng)張減機(jī)的出現(xiàn)，模糊了張減徑、減徑和定徑三種工藝的界定。20世紀(jì)80～90年代張減傳動(dòng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)觀念被打破，在兩個(gè)極端的傳動(dòng)系統(tǒng)之間形成了種種中間形式，這類傳動(dòng)系統(tǒng)主要有四種形式，如表1所示。

表1中第四種分組傳動(dòng)的方式是用來實(shí)現(xiàn)微張力減徑工藝的，這是從工藝角度將張減機(jī)和定徑機(jī)兩項(xiàng)工藝合二為一的一個(gè)途徑。這應(yīng)該說是近代鋼管精軋技術(shù)的新發(fā)展。

3 結(jié)束語

張力與微張?jiān)谠O(shè)備和變形原理上是完全一樣的，只是在實(shí)際適用時(shí)，根據(jù)不同的條件和要求，選擇的工藝參數(shù)（張力系數(shù)）不同而已。張力減徑一般機(jī)架數(shù)多，工藝上最大的特點(diǎn)是減壁減徑，一般單機(jī)最大減徑率大于6.0%，總減徑率可達(dá)到80%以上。但同時(shí)它的切頭損失也非常大，因此張力減徑機(jī)適合于荒管長(zhǎng)度20m以上的熱軋無縫鋼管機(jī)組。

微張力減徑的機(jī)架數(shù)相對(duì)少，過去單機(jī)最大減徑率不超過3.5%，總減徑率小于35%，由于張力系數(shù)不大于0.5，只能實(shí)現(xiàn)等壁或減壁減徑，因此切頭損失比張力減徑大大減少，同時(shí)，只要措施得當(dāng)，中、厚壁管的“內(nèi)六方”可控制在較好水平。因此，微張力減徑機(jī)比較適用于荒管長(zhǎng)度不大于15m的熱軋無縫鋼管機(jī)組。

張力減徑工藝的發(fā)展為連軋管機(jī)的迅速發(fā)展創(chuàng)造了條件，應(yīng)該指出發(fā)展連軋管機(jī)技術(shù)有兩個(gè)基本條件，這就是先進(jìn)的電氣傳動(dòng)技術(shù)和張力減徑技術(shù)。應(yīng)該說張力減徑技術(shù)的發(fā)展不僅為連軋管機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，它還為發(fā)展兩步軋管工藝創(chuàng)造了必要條件，當(dāng)然就發(fā)展兩步軋管工藝（CPS軋管工藝）而言，更重要的條件是錐輥穿孔機(jī)的技術(shù)進(jìn)展。

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收稿日期：2018-9-6

作者簡(jiǎn)介：王 奎（1984-），男，漢族，安徽阜陽人，助理工程師，工學(xué)本科，主要從事軋鋼鍛壓設(shè)備的制造工藝技術(shù)工作。