淺談影響PQF連軋壁厚精度的因素

隋靜波 歐陽瑞泉

摘 ?要：258PQF連軋管機組產品定位在既能生產高技術含量、高附加值的高端產品，又可生產精度高、品質好的一般產品。它的建成，可填補168～245mm規格內高鋼級、高附加值產品的生產、設備能力空缺，完全具備114～245 mm各種規格無縫鋼管生產能力。258PQF連軋管機組采用帶導板錐形輥穿孔機加6機架PQF Plus連軋管機加3機架脫管機加14 機架微張力定徑機生產工藝。

關鍵詞：PQF;連軋壁厚;精度

一、PQF三輥連軋管機組的概況

1.1 PQF三輥連軋管機組主要建設內容

PQF三輥連軋管機組包括一條直徑258mm的熱軋無縫PQF-LCO（側向換輥）連軋生產線，主要有管坯切割鋸、環形加熱爐、錐形輥穿孔機、PQF三輥式高精度六機架連軋管機、帶有CARTA技術的14架微張力定徑機、冷床、管排鋸、矯直機、吹灰裝置及渦流探傷裝置等主要設備;兩條PQF連軋壁精整線，主要有超聲+漏磁組合式探傷、倒棱機、水壓機、測長、稱重、標記、打捆、修磨等設備;配套設施有水處理、除塵設施等。

1.2 產能、規格、品種

258mm PQF連軋管機組設計能力為年產50萬t，該機組生產的無縫鋼管的外徑范圍為114～245 mm，壁厚范圍為4.0～30 mm，80 %以上的產品為油井管，還生產管線管、鍋爐管、氣瓶管等專業管。主要品種為油井管（包括套管、油管、鉆桿）所需的管體料，占全部產品的 60 %。其它產品為高壓鍋爐管、氣瓶管、管線管、液壓支架管、船舶管和輸送管等。

1.3 PQF三輥連軋管機組工藝流程

PQF三輥連軋管機組采用了高精度的管坯加熱系統，管坯加熱溫度偏差±5℃，可以確保管坯加熱質量。錐形穿孔機可以實現大延伸率的管坯穿孔，為生產高變形抗力的產品創造了條件。高精度的三輥連軋管機以三個軋輥組成的孔型封閉性更好，同時配備有液壓壓下系統，可以實現PQF連軋壁高精度的軋制。

二、與當前國內外同類技術主要參數、效益、市場競爭力的比較

PQF（Premium Quality Finishing）三輥可調式連軋管機以三輥孔型設計工藝為核心，結合了典型二輥 MPM 限動芯棒技術，使熱軋無縫PQF連軋壁在軋制工藝上取得了重大的技術突破，與兩輥 MPM 限動芯棒連軋管機相比，PQF三輥連軋管機的主要優勢在于以下幾個方面。

2.1 壁厚精度更高

軋輥的三輥布置使金屬變形更加均勻;芯棒在孔型中的對中性更好;軋輥的磨損更加均勻，這些均使得PQF連軋壁的壁厚精度得到明顯提高。另外，采用三輥可調技術（可同時或單獨調整軋輥），使得用同一規格芯 棒軋制多種壁厚規格時引起的壁厚偏差有明顯降低。

2.2 PQF連軋表面質量更高

由于三輥軋管機孔型軋槽底部與頂部各點間線速度差小（比二輥軋制速度差下降一半以上），從而能夠在穩定的條件下使金屬不均勻流動減小，使不均勻變形產生的波紋狀缺欠得到有效改善，加之金屬的橫向變形減小，較大地減緩了因軋輥側壁結瘤現象而在金屬表面上留下的壓痕缺欠，使PQF連軋壁表面更加光潔。

三、PQF連軋壁厚控制的方式

（1）分批設定調節方式，在軋制每批PQF連軋壁之前要進行工藝和設備參數的設定計算，與PQF連軋壁壁厚密切相關的參數是輥縫設定，具體體現為液壓壓下裝置的位置參數。這一參 數的給定考慮了各機架的輥縫設定、機械幾何參數、機架彈性系數和軋制力等因素，是控制PQF連軋壁壁 厚的基準參數。

（2）自適應控制方式，連軋管機和微張力定徑機均具有反饋控制功能，即將上 3 根PQF連軋壁的軋后實測壁厚的移動平均值與目標壁厚進行比較，根據比較結果對設定的調整參數進行修正，以用于軋制下一根PQF連軋壁。如果連軋后采用張力減徑機，其還具有前饋功能，即將連軋荒管的 實測壁厚值與張力減徑機設定計算時采用的荒管入口壁厚值進行比較，根據比較結果對張力減徑機的設定參數進行修正。

（3）液壓小艙控制方式采用液壓小艙控制方式可以在軋制過程中動態調整輥縫，還可以進行壓力補償控制以減小PQF連軋壁縱向壁厚偏差值。

四、PQF-LCO連軋壁厚控制的主要影響因素

4.1 機架定位與鎖緊

機架定位片因磨損或其他原因尺寸偏差，造成機架中心偏移及鎖緊無法鎖上。在軋制時各個機架不在一個中心線上致使壁厚偏移，精度差，超出PQF機架擺臂的調整范圍。另外，鎖緊面與鎖緊缸斜面未接觸，或存在有線鎖緊的問題（即鎖緊面與所鎖緊缸面不平行）。在軋制時，機架定位不穩，會造成壁厚偏差及中心偏移，從而影響壁厚精度。

4.2 機架裝配精度

PQF-LOC機架的軋輥均需拆卸后上機床進行單獨加工，加工后的軋輥高度偏差需使用墊片進行補足。在實際加工裝配過程中，單個軋輥兩端軸承箱所加墊片的厚度對裝配完畢后的孔型尺寸有很大的影響，另外螺栓的緊固程度也與后續的橫向壁厚不均度息息相關。

結束語

提高無縫PQF-LCO連軋壁成品管橫向壁厚精度，關鍵在于獲得壁厚偏差小的穿孔坯。此外，還應將軋管機結構、工藝最佳化（包括中心線調整）和加工裝配精度三者結合起來;需研究在線中心線調整技術，在生產實踐中加以應用，并總結經驗。

PQF連軋壁縱向壁厚精度既有一般共性問題，又與某些工藝特征有關。將張力減徑機作為精軋管機組的軋管廠要應用反饋控制技術，最好能將其與管端軋薄工藝（FTS技術）結合起來。對于全浮動連軋管機來說應采用PQF連軋壁“竹節”控制技術。

Montelatici研制開發了軋管工藝自動控制軟件包，這是近年來國際PQF連軋壁厚界的一件大事。當今對軋管工藝的研發，應從工藝技術本身和自動控制軟件包兩個方面入手，雙管齊下才能奏效。

參考文獻

[1] ?肖成. 無縫鋼管連軋過程建模與軋制規程優化[D].中南大學，2014.

[2] ?李小榮. PQF軋管機組軋制工藝的理論研究[D].東北大學，2008.