連軋管機組中的定（減）徑機技術淺析

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

關鍵詞：減徑；微張力；傳動；減徑率

中圖分類號：TG333.8 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0275-02

引 言

現階段，我國連軋管機組發(fā)展速度較快，并逐漸占據當前熱軋管機組的主導地位，滿足當前人們的需求。據相關數據顯示，世界上正在建設與已經投產的連軋管機組總數量約為513萬套，綜合年生產力約為2000萬t，其中，包含19套二輥限動芯棒連軋管機組，生產力740萬t、4套二輥半浮動芯棒連軋管機組，生產力200萬t、14套二輥全浮動芯棒連軋管機組，生產力400萬t以及16套三輥限動芯棒連軋管機組，生產力為660萬t。在我國的連軋管機組發(fā)展過程中，主要經歷了四個歷程：①1994～1983年的二輥全浮動芯棒；②1977～1995年的二輥半浮動芯棒；③1978～2009年的二輥限動芯棒和三輥限動芯棒；④2003～2009年的連軋管。在不斷發(fā)展過程中，現代連軋管機組逐漸對自身的技術進行創(chuàng)新，進而促使當前的定（減）徑工序、軋管技術水平提升，以滿足當前的需求。例如，以實際的穿孔機為例，在傳統(tǒng)技術應用過程中，主要是以帶導盤桶式穿孔機以及桶式穿孔機兩種為主，在不斷的發(fā)展過程中，逐漸形成當前較為先進的桶形輥穿孔機和錐形輥穿孔機，其導衛(wèi)裝置既有導板式的也有導盤式的；對于當前的軋管來說，在傳統(tǒng)的應用過程中較為普遍的為限動芯棒連軋管或者二輥全浮動芯棒，而在發(fā)展過程中逐漸創(chuàng)新應用三輥與二輥限動芯棒連軋管，以滿足當前的需求。對于當前的定（減）徑來說，在傳統(tǒng)應用過程中主要是利用定（減）徑機進行工作，而在發(fā)展過程中，逐漸創(chuàng)新為當前的三輥張力減徑機，其自身具有更為優(yōu)越的性能，以滿足當前的需求。

1 定（減）徑機

1.1 微張力定（減）徑機分析

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

1.2 張力減徑機

當前，微張力技術被廣泛的應用，促使張力減徑機技術逐漸成熟，并靈活應用在當前的？準180mm及以下規(guī)格連軋管機組中，以滿足當前的需求。張力減徑機自身具有較為明顯的優(yōu)勢，在實際的應用過程中，利用其自身的大減徑率同時特征，進行合理的應用。對于張力減徑機來說，其自身可以有效的促使當前的產品自身的規(guī)格面逐漸擴大，進而滿足產品自身的需求，同時，降低當前管坯的實際規(guī)格與數量，從根本上促使其提升自身的綜合產能。同時，產品規(guī)格還可以有效的向下進行延伸，并利用其自身的性質將當前的鋼管壁與小鋼管外徑進行延伸，促使其提升自身的質量與功能。隨著時代不斷發(fā)展，當前我國積極對張力減徑機進行創(chuàng)新，例如，當前較為常見的三輥張力減徑機，自身具有良好的優(yōu)勢性能，如，壁厚等控技術、單獨傳動以及改善當前的操作環(huán)境等。

在一般減徑機上，通常其實際的單架的減徑量在3～5%范圍內，而在對于當前的張力減徑機來說，單架的減徑量可以達到12～14%。張力減徑時，在管徑減少的同時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薄壁小直徑鋼管的有效方法。張力減徑機總減徑率最大可達75～80%，減徑量一般可達35～40%，總延長系數可達9以上，機架數一般可達14機架。受其自身的性質影響，張力減徑機在實際的減徑過程中，機架必然會存在一定的張力，進而促使其實際的縮徑過程中發(fā)生減壁情況，二者同時進行，進而進一步擴大其產品的規(guī)格，提升其自身的微張力減徑效果。

1.3 單獨傳動與成組傳動的張力減徑機

三輥式定減徑機架的傳動形式有多種，分內傳動（一個機架只有一個輸入傳動軸）和外傳動式（一個機架有三個傳動軸），內、外傳動式均可分為集中傳動和單機架傳動，內傳動式的集中傳動有很多套，如天津鋼管的250MPM機組的定徑機等；內傳動單機架傳動的有包鋼400自動軋管機組改造后的定徑機；外傳動集中傳動的如寶鋼140浮動機組的張減機，外傳動的還可分為單機架傳動（包鋼180MPM張減機的出口側機架）和單輥傳動如衡陽273MPM機組的定徑機為單輥傳動等等。

當前，德國的Kocks公司與SMS公司是當前世界上較為著名的張力減徑機設計廠商，其在進行設計過程中，設計的減徑機具有較為獨特的理念，以滿足當前時代的需求。例如，以當前的Kocks公司為例，其在設計過程中，靈活應用當前的單獨電氣調速傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)自身具有較強的優(yōu)勢，以滿足當前的需求。而在我國，現階段雖然在連軋管機組設計過程中起步較晚，但其技術已經逐漸成熟應用，例如，靈活應用先進的技術設計出單獨電氣調速傳動系統(tǒng)微張力定（減）徑機與當前較為常見的集中差速傳動系統(tǒng)的微張力減徑機，以滿足我國發(fā)展的需求。我國研究的張力減徑機雖然在功能上相比國外產品還存在一定的差距，但其自身具有良好的性價比，滿足當前國內的需求。例如，以當前的3～4組串列集中差速傳動與單獨電氣調速傳動兩系統(tǒng)為例，通過對其特點進行分析，明確二者的性能優(yōu)勢。

1.3.1 單獨電氣調速傳動系統(tǒng)

受張力減徑機自身的性質影響，其傳動系統(tǒng)自身具有較強的優(yōu)勢，促使其在進行速度調節(jié)過程中，可以具有較寬的調速范圍，保證產品自身擴大規(guī)格范圍，滿足當前的需求。同時，其自身還具有簡單便捷、靈敏度高以及轉動慣量小等特點，在應用過程中，可以靈活的對機架的速度進行調整，以獲得有效的產品。簡單的建構有助于進行維修，但實際上其操作較為復雜，并且剛性差，屬于高投資設備。

1.3.2 3～4組串列集中差速傳動系統(tǒng)

對于該傳動系統(tǒng)來說，在實際的應用過程中，其自身既具有良好的單獨電氣傳動系統(tǒng)的優(yōu)勢，又具備集中差速傳動系統(tǒng)的優(yōu)點，進而在實際的應用過程中，可以有效的促使當前的系統(tǒng)功能得到實現，進而實現自動化控制，提升工作效率。該系統(tǒng)自身具有較強的優(yōu)勢特點，例如，其系統(tǒng)簡單白便捷，易于進行操作與維修，并且需要投入成本不高，但同時，其自身也存在一定的不足之處，例如，調速范圍較小等。

1.3.3 Kocks公司與SMS公司與張力減徑機的設備結構特點分析

（1）SMS公司張力減徑機

①對于當前該公司的軋輥機架來說，主要為三輥式矩形結構，可以進行調控，三輥互呈120°布置。目前SMS旗下有兩個張減機設備制造廠，一個是意大利的INNSE，一個是德國的MEER，這兩個廠都可生產可調式三輥定減徑機架，INNSE使用擺動調節(jié)和徑向調節(jié)，MEER采用機架帶外齒圈調節(jié)。

②對于當前的軋管機牌坊來說，其自身為為焊接結構，牌坊頂部安裝夾緊裝置。

（2）Kocks公司張力減徑機

①該公司軋輥機架可調機架；

②輥環(huán)固定，利用液壓預應力連桿可拆下輥環(huán)。

2 張力減徑機和定徑機的結合

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

表1中第四種分組傳動的方式是用來實現微張力減徑工藝的，這是從工藝角度將張減機和定徑機兩項工藝合二為一的一個途徑。這應該說是近代鋼管精軋技術的新發(fā)展。

3 結束語

張力與微張在設備和變形原理上是完全一樣的，只是在實際適用時，根據不同的條件和要求，選擇的工藝參數（張力系數）不同而已。張力減徑一般機架數多，工藝上最大的特點是減壁減徑，一般單機最大減徑率大于6.0%，總減徑率可達到80%以上。但同時它的切頭損失也非常大，因此張力減徑機適合于荒管長度20m以上的熱軋無縫鋼管機組。

微張力減徑的機架數相對少，過去單機最大減徑率不超過3.5%，總減徑率小于35%，由于張力系數不大于0.5，只能實現等壁或減壁減徑，因此切頭損失比張力減徑大大減少，同時，只要措施得當，中、厚壁管的“內六方”可控制在較好水平。因此，微張力減徑機比較適用于荒管長度不大于15m的熱軋無縫鋼管機組。

張力減徑工藝的發(fā)展為連軋管機的迅速發(fā)展創(chuàng)造了條件，應該指出發(fā)展連軋管機技術有兩個基本條件，這就是先進的電氣傳動技術和張力減徑技術。應該說張力減徑技術的發(fā)展不僅為連軋管機的發(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的技術進展。

參考文獻

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[2]李金鎖，呂慶功.無縫鋼管張力減徑張力系數的理論計算與分析[J].鋼管，2015（3）：40～43.

收稿日期：2018-9-6

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