一種新型大直徑多輥冷軋管機的簡要介紹

摘 要：冷軋鋼管在生產中廣泛應用周期式冷軋管機。根據軋輥的特點及個數，冷軋管機可以分為多輥式、二輥變斷面及多輥變斷面三種冷軋管機。目前，國內軋機大部分為多輥式冷軋管機與二輥變斷面孔型冷軋管機。由于多輥變斷面孔型冷軋管機所具有的特殊優點，已是二輥變斷面冷軋管機的有力競爭對手，可能取代多輥冷軋管機。

關鍵詞：冷軋鋼管；多輥變斷面；冷軋管機

前言

在眾多的管材產品中，冷軋管具有一系列優點。第一，經過冷軋的管材組織晶粒細密，管材機械性能和物理性能均較優越；第二，冷軋管機對于原始管坯璧厚偏差的糾偏能力較大，幾何尺寸精確，表面光潔度高；第三，冷軋過程中道次變形量較大，可達70～85%，生產效率高；第四，采用冷軋法生產管材可大量減少中間工序，減少了金屬材料、燃料、電能和其它輔助材料及人力的消耗；第五，用冷軋方法可生產薄壁和極薄壁，內、外表面無劃痕的優質管材；第六，可有效地軋制高合金、塑性差的各種金屬管材。鑒于以上諸多優點，冷軋管材的使用范圍不斷擴大，需要量大幅度增加，帶動冷軋管機的需求也不斷增加。目前，國外軋機普遍采用了圓形孔型塊，不僅提高了軋輥的強度，還加長了機架的行程近80～100%，改善了軋制過程中管坯變形條件。軋機驅動采用有效的慣性力和慣性力矩的平衡機構，實現高速軋制，軋制工作制采用高速、超長行程軋制和雙回轉雙送進，軋機的軋制過程實現了不停機連續上料和連續軋制，軋機采用電腦控制，實現自動化操作。而我國軋機生產控制水平與國外軋機水平相比還有很大的差距。

現今使用的冷軋管機分為如下二種：

（1）多輥式冷軋管機，統稱LD型。

（2）二輥變斷面孔型冷軋管機，統稱LG型。

截止2010年底，我國冷軋成品管最大直徑規格為450mm。隨著科學技術的發展，我國對更大直徑，如直徑為520、610、720及920毫米，壁厚為20-60毫米的冷軋管材提出了強烈的需求，同時對小直徑鋼管的表面質量及尺寸精度也提出了更高的要求。為此，我公司與廣東冠邦科技有限公司針對以上需求，分別制造出一臺大規格與小規格的三輥變斷面冷軋管機。新型軋機結合了兩輥及多輥的特點，統稱LG-3G型。

以下對這種冷軋管機簡要介紹。

1 三輥式冷軋管機原理分析

此類型軋機的往復運動可以采用電機-曲柄連桿機構或者液壓兩種方式實現。軋機往復運動時，內部保持架同外部機架在搖桿的強制作用下形成速度差，機架速度V1，保持架速度V2。機架上安裝有齒條，軋輥裝配上安裝有同步齒輪，同步齒輪和齒條相嚙合。在機架速度V1和保持架速度V2的共同作用下，齒條強制3個同步齒輪帶動軋輥旋轉。軋輥上有按特定變形規率設計的孔型，通過軋輥上的孔型實現對管坯的軋制。軋制過程中的軋制力通過軋輥軸傳遞到支撐導軌上，大大減輕了軋輥軸承的受力，提高了軋機的可靠性和軋輥軸承的使用年限，減小了使用成本。

事實上，當軋制成品直徑大于250mm以上的大直經管材時仍采用二輥式軋輥進行軋制，從理論上講已經很不合理。主要問題在于軋制時的變形區中軋輥孔型與金屬接觸并向前滾動時孔型的底部與孔型開口處的速度差很大，這將導致金屬的流動方向不一致且差值很大，易在成品管表面留下軸向劃痕，降低成品管表面質量，同時加速軋制工具的磨損。另一方面軋制半徑只有一個固定值，無法調整。這就會使軋輥在軋制過程中得變形錐體前后串動，有可能造成嚴重的軋卡事故，還將在成品管的表面造成嚴重的劃傷及成品尺寸嚴重超差，表面粗糙度大大降低使成品報廢。這是開發大直徑冷軋管機必須解決的關鍵核心技術。而增加軋機軋輥數量是解決這一問題的最佳途徑。一方面大大減小單個軋輥所受軋制力，另一方面減小單個軋輥表面同管材表面相對速度差，同時其機架與保持架間速度差由搖桿上的杠桿比來調整，可以更好地避免變形錐體在軋制過程中的竄動，提高了成品管材表面質量。

2 三輥式變斷面冷軋管機特點

（1）生產效率高，實踐證明，多輥變斷面冷軋管機的變形量與二輥冷軋管機相同，尺寸精度與表面粗糙度與LD型多輥冷軋管機相同。

（2）由于采用多輥形式，其軋制過程中孔型的變形條件遠優越于二輥變斷面，使其孔型道次變形量大。

（3）由于軋輥采用多輥變斷面孔型結構，在軋制過程中對管坯壁厚糾偏的能力較強，一般可達60%～80%左右。

（4）多輥變斷面孔型冷軋管機在軋制過程中較二輥軋機管坯變形均勻，表面速度差值小，尤其在軋制直徑300毫米以上的管材時更為突出。

（5）多輥變斷面孔型冷軋管機的產品范圍廣，對于壁厚為0.5～90mm的管材，它不僅僅適用于軋制300毫米至980毫米以上的管材，同樣適用于軋制15-300毫米范圍內的小規格管材。

（6）三輥變斷面孔型冷軋管機的驅動方式靈活，可以采用電機-曲柄連桿機構，也可采用液壓驅動，一般成品直徑350mm以上的驅動推薦采用液壓驅動，而成品直徑350mm以下的就可采用電機-曲柄連桿機構驅動。

3 結束語

經過幾年的努力，2012年3月由陜西多倫科技有限公司開發的世界上最大規格的多輥變斷面冷軋管機一次性負荷試車成功。現在這臺最大成品管外徑達到920mm的冷軋管機已正式投入生產。這標志著我國的冷軋管材技術取得了重大突破。

由于三輥變斷面孔型冷軋管機所具有的特殊優點，可以預見，在不久的將來，會有很好的發展前途，它是二輥變斷面孔型冷軋管機的有力的競爭對手，有可能取代多輥冷軋管機。

參考文獻

[1]李連詩，韓觀昌.小型無縫鋼管生產[M].冶金工業出版社，1995.

[2]白連海.鋼管生產新工藝新技術[J].西安重型機械研究所，2006.

[3]白連海.中國冷軋管設備和工藝技術的發展[J].中國重型機械研究院，2006.

[4]白連海.淺談冷軋管機的發展動向[J].西安重型機械研究所，1992.

作者簡介：韓波（1982-），男，陜西石泉人，本科，助理工程師，主要從事非標冶金機械設計工作。