一种热轧无缝钢管壁厚精度的控制方法及轧辊孔型的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无缝钢管生产领域，具体涉及壁厚精度的控制方法及相应的轧辊孔型。
【背景技术】
[0002]热轧无缝钢管生产的过程为:初始圆形实心毛坯经过高温穿孔，变成空心的毛管，毛管在经过半浮芯棒连轧之后，成为具有一定尺寸的空心荒管，荒管通过定减径机组的轧制，成为满足尺寸要求(通常为外径和壁厚)的无缝钢管。在这三个变形工艺之中，由于生产条件无法达到理想状态，通常会导致成品钢管存在横向壁厚不均的现象。钢管的横向壁厚不均问题导致大量生产的钢管无法满足使用要求，是一种严重的资源浪费。横向壁厚不均的严重程度受外径(D)与壁厚(T)的比值影响，D/T的比值越小，壁厚不均现象越严重，特别是小口径厚壁无缝钢管的横向壁厚不均问题尤其严重，如钢管横截面内孔形状为内六方、三角形及心形等。
【发明内容】
[0003]为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种能减轻无缝钢管轧制过程中出现的横向壁厚不均问题的方法，提高无缝钢管壁厚精度，解决小口径厚壁无缝钢管壁厚严重不均的问题，提高产品的资源利用率。
[0004]本发明的技术方案是:通过设计一种新的轧辊孔型，使得钢管在轧制过程中除受到轧制力的作用以外，还受到围绕自身轴线的轧制力矩的作用，从而使钢管在轧制过程中由于受到轧制力作用发生变形的同时，围绕自身轴线进行旋转运动。
[0005]本发明的有益效果是:
[0006]1、采用本发明，钢管在轧制过程中围绕轴线不断旋转，钢管表面与轧辊的接触位置不断发生变化，使得钢管表面每个位置与外界的热量交换趋于一致，钢管表面的温度分布得到改善。
[0007]2、采用本发明，钢管在轧制过程中围绕轴线不断旋转，钢管表面各位置的受力从大到小，在从小到大不断变化，钢管表面的应力分布、应变分布也不断发生变化，从整个轧制过程来看，钢管的应力和应变分布得到均匀化。
[0008]3、通过钢管围绕自身轴线的不断旋转，钢管内部金属的横向流动更加活跃，金属由厚壁处向薄壁处的流动得到加强，已有的壁厚不均得到减轻。
[0009]4、本发明只需再设计阶段采用新的孔型设计方法，在生产时使用新设计的轧辊，无须引用其他设备，简单易行。
【附图说明】
[0010]图1为轧辊孔型示意图。
[0011]图2为钢管旋转原理图。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图来说明本发明的【具体实施方式】。
[0013]图1所示为轧辊孔型示意图，图中标号I为轧辊截面，2为钢管外圆轮廓，轧辊的孔型形状为连续光滑线条，孔型的形心01与钢管横截面圆心O存在偏心距离e，以钢管圆心O为参考原点，孔型的特征尺寸主要包含有尺寸a，尺寸b和尺寸c以及角度α和β，角度α和β之和为120°。图1中t表示减径量，在α角度范围内t为正值，存在减径量，钢管和轧辊之间存在着相互作用力，在β角度范围内t为负值，既钢管和轧辊之间有间隙，此角度范围内不减径，钢管和轧辊之间无作用力。
[0014]图2所示为钢管绕自身轴线旋转的原理图。图中标号1、2、3分别为3个相互成120°的轧辊，4为钢管外圆轮廓，5为轧辊I与钢管之间的减径量，6为轧辊2与钢管之间的减径量，7为轧辊3与钢管之间的减径量。轧制过程中，钢管受到轧辊1、轧辊2和轧辊3的轧制力径向合力F1、F2和F3分别通过轧辊孔型的形心01、02和03，即相对钢管圆心O存在偏心距，即F1、F2和F3相对O产生作用力矩分别为M1、M2和M3，三个力矩的方向均为顺时针方向，钢管在力矩M1、M2和M3的作用下围绕自身圆心O旋转。
【主权项】
1.热轧无缝钢管横向壁厚精度的控制方法的特征在于:在轧制过程中，钢管围绕自身轴线不断进行旋转。
2.根据权利要求1设计的轧辊孔型的特征在于:轧辊的孔型形状为连续光滑线条(包括圆弧、椭圆弧)，轧辊孔型的形心与钢管的圆心存在偏心距。
3.根据权利要求1设计的轧辊孔型的特征在于:轧制过程中，单个轧辊对钢管施加的轧制合力对钢管的轴线存在转动力矩。
【专利摘要】本发明涉无缝钢管生产领域，具体为一种热轧无缝钢管壁厚精度的控制方法及轧辊孔型，解决目前无缝钢管轧制过程中出现的横向壁厚分布不均问题。通过设计一种新的轧辊孔型，使得钢管在轧制过程中除受到轧制力的作用以外，还受到围绕自身轴线的轧制力矩的作用，从而使钢管在轧制过程中由于受到轧制力矩而围绕自身轴线进行旋转运动，以达到控制无缝钢管横向壁厚精度的目的。本发明能有效改善无缝钢管轧制过程中的横向壁厚不均缺陷，提高无缝钢管的质量和成材率。
【IPC分类】B21B27-02, B21B37-78
【公开号】CN104874616
【申请号】CN201410068310
【发明人】唐华平, 姜永正
【申请人】中南大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日