[科普中國]-周期式軋管機(jī)

簡史

1884年曼內(nèi)斯曼兄弟提出了用周期軋制法生產(chǎn)無縫鋼管的設(shè)想，1891年獲得專利。 1892年試驗(yàn)并成功地軋出了第一根鋼管，但因該周期軋管機(jī)未考慮芯棒的復(fù)位和機(jī)械化運(yùn)送，仍不能投入工業(yè)化生產(chǎn)。 直到1896年解決了機(jī)械化運(yùn)送芯棒，1900年解決了芯棒復(fù)位問題之后，于1912年起在歐洲開創(chuàng)了世界上第一使用真正工業(yè)化方式生產(chǎn)無縫鋼管的時(shí)代。 周期軋管工藝的演變過程 周期軋管機(jī)組是世界上第一代無縫鋼管軋管機(jī)組。早期的周期軋管機(jī)組僅包含穿孔加軋管兩個(gè)基本工序。

1936年卡爾梅斯對周期軋管工藝進(jìn)行了重大改造，即波浪多角形鋼錠+水壓（機(jī)械）沖孔+延伸+周期軋制+定徑。但增加了二次再加熱的火次，周期軋管工藝就進(jìn)入第二代,也就是目前得到廣泛使用的典型的周期軋管工藝。

工作原理周期式軋管機(jī)軋輥軋槽的深度在整個(gè)圓周上由深向淺變化，即兩個(gè)軋輥構(gòu)成的孔型由大向小變化，從而實(shí)現(xiàn)管壁軋薄和管材延伸。軋輥旋轉(zhuǎn)一周時(shí)孔型完成一個(gè)變化周期。毛管在一個(gè)周期內(nèi)送進(jìn)一個(gè)送進(jìn)量（m）而后被反向軋回，如此周而復(fù)始地完成軋管延伸。軋管過程如圖1所示。位置Ⅰ表示軋制開始前借喂料器向孔型中送進(jìn)毛管（同芯棒一起，送進(jìn)一個(gè)送進(jìn)量m），同時(shí)繞管軸轉(zhuǎn)90°。位置Ⅱ?yàn)檐埐坶_始接觸毛管實(shí)現(xiàn)咬入毛管。位置Ⅲ為反向軋制送進(jìn)部分的金屬（m）。位置Ⅳ為最后展軋和研磨管子表面，這在孔型定徑區(qū)（研磨區(qū)）中進(jìn)行。從咬入開始到展軋和研磨完畢為一個(gè)軋制周期，在這個(gè)周期中毛管和芯棒一起向后移動(dòng)，當(dāng)軋輥重新轉(zhuǎn)到位置Ⅰ時(shí)又開始新的軋制周期，如此反復(fù)直到整個(gè)毛管軋完。

周期式軋管機(jī)軋制鋼管的直徑和壁厚較大，最大直徑可達(dá)609.6mm，壁厚可達(dá)100mm。圖2所示是周期式軋管機(jī)軋管的直徑和壁厚范圍同連續(xù)軋管機(jī)軋管的比較。

周期式軋管機(jī)以往多使用鋼錠經(jīng)壓力穿孔穿成的毛管進(jìn)行軋制。中國周期式軋管機(jī)組已采用連鑄圓坯經(jīng)二輥斜軋穿孔生產(chǎn)毛管供周期式軋管機(jī)軋管。1

周期式軋管的變形過程在變形開始前（圖2a）弧AC的軋輥表面幾乎平行于毛管的母線。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到某一角度后，軋輥和毛管在C點(diǎn)接觸，C點(diǎn)相當(dāng)于咬入瞬間（圖2b），這一點(diǎn)的軋輥半徑稱咬入半徑rc，它大于軋輥工作部分的最小半徑ro。在ro和rn（軋輥工作部分最大半徑）之間所有點(diǎn)和毛管的接觸都較C點(diǎn)晚。在ro旋到兩輥中點(diǎn)線之前，靠軋輥表面壓縮毛管壁厚（圖2c），這時(shí)的變形過程類似在旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)錘下的變形。當(dāng)ro旋轉(zhuǎn)到中線位置后（圖2d）壁厚的減薄靠連續(xù)增大（在rn之內(nèi)）軋輥半徑來實(shí)現(xiàn)，這一階段變形類似于縱軋的變形過程。

當(dāng)rn旋轉(zhuǎn)到軋輥中點(diǎn)線，軋制就進(jìn)入了定徑過程。由于定徑區(qū)內(nèi)軋輥半徑是不變的，從這時(shí)不再有大的變形，軋輥主要起定徑和研磨作用，以改善管子的尺寸精度和表面質(zhì)量。

孔型空軋部分再開始轉(zhuǎn)到軋輥中心連線處時(shí)，又將毛管向軋輥送進(jìn)一個(gè)送進(jìn)量m，重新實(shí)現(xiàn)咬入和重復(fù)下一個(gè)軋制周期。2

周期式軋管機(jī)特點(diǎn)周期軋管機(jī)是基于把鋼管軋制中各道次變形分階段集中在同一軋槽中的設(shè)想而設(shè)計(jì)的。 周期式分段軋制工藝，軋輥的旋轉(zhuǎn)方向與毛管前進(jìn)方向恰好相反，是不多見的返向軋制工藝。周期式軋管機(jī)把所有圓孔型集中在一對軋輥的梨型孔型中，上下軋輥上對稱地刻有變斷面的軋槽（即可變孔型），若把其孔型的橫斷面剖開來看，就是許多連續(xù)不斷的圓孔型，就像縱向連軋管機(jī)組孔型一樣。

周期式軋管機(jī)的軋管孔型接觸金屬時(shí)，其管徑逐漸減少，壁厚減薄一次完成。當(dāng)軋輥旋轉(zhuǎn)一周時(shí)管坯就通過軋槽實(shí)現(xiàn)鍛軋、精軋、定徑等工序而成管子。