_73mmAssel轧管机组生产薄壁无缝钢管的工艺开发

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制管工艺与装备

Φ273mmAssel轧管机组生产薄壁无缝钢管的工艺开发

钱刚，胡旋

（湖北新冶钢有限公司，湖北黄石435001）

摘要：Assel轧管机生产薄壁无缝钢管（径壁比≥25）时，存在着荒管头部易产生喇叭口，轧制过程中荒管甩

动大，内表面易产生内螺纹缺陷等问题，严重制约着机组产能的释放。湖北新冶钢有限公司通过采用增设轧管机后台导卫装置及前台检测装置，改进轧管机辊型，优化轧制工艺参数等措施，大大减少了轧制过程中轧扭、卡钢事故的发生，轧制的薄壁无缝钢管内螺纹缺陷也明显减轻，壁厚精度达到±8%，成材率在90%以上。

关键词：Assel轧管机；薄壁无缝钢管；轧制工艺；壁厚精度中图分类号：TG335.19

%%文献标识码：B%文章编号：1001-2311（2010）03-0024-04

DevelopmentofProcessofRollingLight-wallSeamlessTubewithΦ273mmAsselPipeMill

QianGang，HuXuan

（HubeiXinyegangSteelCo.，Ltd.，Huangshi435001，China）

Abstract：Incaseofrollinglight-wallseamlesssteeltubeswithD/S≥25withtheAsselmill，severalproblemsareapttobeencounteredwith，includingformingofbell-likeendoftheshell，strenuouslyswingingoftheshellduringrolling，anddevelopingofdefectiveinnersurfacespiralmarkandsoon，whichgreatlyimpedefullytappingoftheoperationline’sproductioncapacity.Accordingly，aseriesoftechnicalmodificationactionsaretakenbyHubeiXinyegangSteelCo.，Ltd.，includingaddingaguidingdevicetotherun-outtableandrelevantmeasuringunitstotheincomingsection，improvingtherollprofileofthemillandoptimizingtherollingprocessparameters，etc.Asaresult，failuresasoccurringintherollingoperationlikematerialtwistingorjammingareconsiderablyreduced，andtheseverityofthesaidinnersurfacespiralmarkissolessened，whilethetubewallthicknesstoleranceistightenedupto±8%，andthemillyieldincreasedtoover90%.

Keywords：Asselpipemill；Light-wallseamlesssteeltube；Rollingprocess；Wallthicknesstolerance

0引言越来越高的发展史［1］。湖北新冶钢有限公司Φ273

Assel三辊轧管机作为中厚壁无缝钢管专用轧

机，自问世以来，由于特殊的结构和轧制方式，使其在生产薄壁无缝钢管（径壁比≥25）时存在着诸多不足，这一直是制约机组释放产能、稳定质量、扩大规格范围以及降低成本提高效益的瓶颈。可轧制无缝钢管的径壁比大小成为衡量Assel轧管机组工艺装备水平的重要尺度，一部Assel轧管机的发展史就是一部不断通过设备改型、工艺改进使径壁比

钱

刚（1966－），男，博士，高级工程师，总经理，

mmAssel轧管机组自2009年11月投产以来，成功试轧出Φ194，203，219，245mm系列、壁厚10mm以下的薄壁无缝钢管并形成批量生产，其中生产Φ245mm×6mm规格成品管时，Assel轧管机轧制荒管的径壁比达到45。本文将对该机组

生产薄壁无缝钢管的工艺作一介绍。

1轧制薄壁无缝钢管存在的问题及应对措施

1.1轧制不畅

1）荒管头部易产生喇叭口

Assel轧管机轧制薄壁无缝钢管的突出问题首

钢管2010年6月第39卷第3期

长期从事特殊钢生产工艺研究。

STEELPIPEJun．2010，Vol．39，No．3

制管工艺与装备

先体现在轧制出的荒管头部上。由于扩径量大，荒管头部易产生喇叭口甚至炸裂（荒管径壁比越大，喇叭口和炸裂现象越严重），如果后台导卫装置设计不当或轧管机调整不好，荒管头部喇叭口往往会偏离后台导卫装置入口而造成卡阻。在采用半浮动芯棒轧制时，如果芯棒和荒管相对速度设定不合理，荒管头部在进入后台导卫之前已经超出芯棒头部，此时发生卡阻的可能性更大。由于轧管机设计制造厂家对上述Assel轧管机轧制薄壁无缝钢管的特定状况认识不足，在轧管机出口端到长导辊之间近

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短，极不稳定，导致部分钢管尾部切损增加，成材率降低。若采用手动快开，则由于操作工的操作技能各有高低，也容易造成毛管尾端未轧部分长度的波动，甚至会因操作不当未及时打开轧辊而导致尾三角卡钢，这不仅会影响轧制顺行，还会对轧辊造成粘钢和打伤，修磨不及时还会对荒管外表面质量产生不利影响。

为此，在轧管机前台增设了1个热金属检测器，并加大其测温范围。通过2个热金属检测器检测，可实现在轧制不同规格不同轧制速度的毛管时，轧辊快速打开，尾部未轧长度基本保持恒定，从而确保将切尾损失降到最低。

2.5m间距内没有配置导向装置，使得热调试初期

轧制薄壁无缝钢管时，多次发生轧停事故。

为解决这一问题，在轧管机出口端到长导辊之间增设了封闭型导套。同时，为了既实现荒管头部顺行，又提高轧制速度加快生产节奏，除合理设定芯棒与荒管间的相对速度外，现场还采用了变速轧制技术（即低速咬入，常速或高速轧制），取得了良好的效果。

1.2荒管壁厚精度不高

Assel三辊轧管机的变形特点决定了荒管内表

面会产生内螺纹缺陷（实质为螺旋分布的壁厚不均），影响钢管的壁厚精度，严重的甚至造成壁厚超差判废。而对于薄壁管，其轧制过程中相对于中厚壁管更为严重的甩动和抖动是壁厚精度的又一个不利影响因素［2］。从使用角度分析，带有内螺纹缺陷的钢管会给后续的机械加工造成麻烦，特别是对冷拔加工工序的影响更大。因此，减轻内螺纹缺陷是从事

2）荒管扭曲

Assel轧管机轧制薄壁无缝钢管，另一个突出

问题是轧制过程中毛管（荒管）甩动及抖动大，轧制稳定性差，特别是轧制中后期常发生荒管扭曲甚至破裂的情况。对于扭曲，通过后台设置的与荒管同向旋转的长导辊可以减轻或消除。但在热调试过程中，现场还是频繁发生由于扭曲及甩动而造成的荒管脱离长导辊或掀翻三辊抱闸的恶性轧停事故。

通过分析，制定了以下纠正与预防措施：①适当选取轧辊转速和送进角；②调整长导辊转速，使其与荒管转速尽量匹配；③改进后台三辊抱闸结构，增加导向封闭性；④优化从穿孔后台到轧管前台（特别是轧管前）的动作程序，尽量减少辅助时间，确保轧制温度；⑤适当选取坯料长度以减少轧制时间，避免超长低温荒管对后台的冲击。采取上述改进措施后取得了明显效果，大大减少了轧扭、卡钢事故的发生，保障了轧制顺行。

Assel轧管机工艺技术及质量控制人员长期面临的一大难题。内螺纹缺陷也成为一个衡量Assel轧管

机组工艺技术水平高低和成品实物质量好坏的重要尺度［2］。从国内外众多Assel轧管机组的生产实践以及Φ273mmAssel轧管机组热试车的情况分析，相对于中厚壁管，薄壁管壁厚精度的控制难度更大（同样的壁厚精度，薄壁管的公差带宽度即允许的壁厚偏差绝对值要远小于中厚壁管）。因此，薄壁无缝钢管的内螺纹控制比中厚壁管更为重要。在

Φ273mmAssel轧管机组试轧初期，严重内螺纹缺

陷和壁厚超差是轧制薄壁无缝钢管时存在的主要质量问题。

为此，采取了以下措施：①改进轧管机轧辊辊型设计。由于Assel轧管机轧辊的台肩处变形非常剧烈并且集中，过高、过陡的台肩会导致薄壁无缝钢管壁厚精度降低和表面质量恶化［3］。因此，将轧辊的台肩高度由8mm降低为6mm，从而减轻薄壁毛管和荒管轧制过程中的剧烈甩动和扭曲，提高轧制稳定性。同时增加轧辊辗轧带长度，有效增强辗轧带均壁纠偏效应。②做好轧制前轧管机的标定与调整工作，特别是辗轧角，需现场根据送进角大小进行相应设定，以确保轧辊辗轧带与轧制中心线

钢管2010年6月第39卷第3期

3）尾三角缺陷

针对Assel轧管机轧制薄壁无缝钢管所固有的

尾三角缺陷，在轧制毛管尾端时采用了液压快速打开轧辊的方式加以避免。从热调试情况观察，该液压快开机构动作灵敏，可满足工艺要求。但由于设备生产厂家在轧管机前台只安装了1个热金属检测器，自动模式下对不同规格不同轧制速度的毛管，在同样的快开响应时间内，尾端未轧部分忽长忽

钱

刚等：Φ273mmAssel轧管机组生产薄壁无缝钢管的工艺开发

26制管工艺与装备

轧卡等）和荒管纵向壁厚不均，这一点在轧制低塑性高抗力合金管时尤为重要。

平行。采取措施后轧制壁厚12mm以下的薄壁无缝钢管，其壁厚精度由原来的±10%以上提高到±8%以内，内螺纹缺陷得到明显改善。

3）调整轧管机辗轧角

由于在一定送进角下，当辗轧角调整到与轧辊辗轧带辊面倾角相同时（Φ273mmAssel轧管机设计为4°），轧辊辗轧带与轧制中心线并不平行，辗轧带处均壁作用遭到破坏。因此，应采用在轧管机变形空间结构解析基础上开发的计算机程序［3］计算的辗轧角来调整轧管机，使轧制时实际辗轧带与轧制线中心平行，均整壁厚。同时对轧辊喉径按目标值进行校正，以确保轧辊与芯棒的间隙值与名义壁厚一致。

2轧制工艺优化

1）调整变形量分配

通过分析比较试轧结果，对薄壁无缝钢管的变形工艺进行了以下优化：①在总变形量一定的前提下，适当增加穿孔机变形量而减小轧管机变形量；

②外径180～219mm，壁厚10mm以下规格的成品管，采用的管坯由Φ215mm调整为Φ190mm；③适当增加轧管机减径量和减径区的接触长度，提

高轧制稳定性，以此提高轧管机对穿孔毛管壁厚不均的纠偏能力，同时有利于毛管的二次咬入。

3生产实例

以Φ219mm×8mm规格薄壁无缝钢管为例，分别采用Assel轧管机组的常规工艺（Φ215mm管坯，设备生产厂家配备轧辊）和新开发的薄壁无缝钢管轧制工艺（Φ190mm管坯，改进型轧辊）进行轧制，不同轧制工艺的机组调整参数、轧制状况及成品管内螺纹深度情况列于表1。两种轧制工艺的成材率及壁厚精度对比分别见表2～4。

2）增大轧管机送进角

在轧辊转速受到限制的情形下（转速过大时，荒管前进速度特别是旋转速度增大，容易因荒管剧烈甩动而引发各类轧制事故和降低壁厚精度），采用适当增大送进角的措施来加快轧制节奏，避免薄壁无缝钢管因轧制时间过长、尾部温降过大而导致塑性下降、变形抗力加大，造成轧制不畅（轧扭甚至

表1采用不同管坯、辊型和工艺轧制Φ219mm×8mm薄壁无缝钢管的调整参数和轧制状况

穿孔机调整参数

毛管规格/mm

顶头

辊距

导距

顶头伸出量

顶前压下量

总压下量

/mm

Φ232×12（Φ215管坯）Φ220×12（Φ190管坯）

183183

/mm195166

/mm211186

/mm13580

轧管机调整参数

/%5.96.8

/%9.312.6

荒管规格/mm

芯棒直径喉径送进角辗轧角轧辊转速·/（rmin）

-1

/mm

Φ254×8（Φ215管坯）Φ247×8（Φ190管坯）成品管规格/mm

/mm202196

/（°）56

/（°）43.9

芯棒与毛管间

隙值/mm芯棒与荒管间隙值/mm

186180

55～12555～125

118

26.025.5

轧制状况、内螺纹深度

轧制时毛管和荒管甩动扭曲大，后台经常卡阻，轧制废品多；内螺纹明显，深度0.5mm以上

轧制稳定，实现了快节奏轧制；轻微内螺纹，深度0.1~0.2mm

Φ219×8（Φ215管坯）Φ219×8（Φ190管坯）

表2采用不同管坯、辊型和工艺轧制Φ219mm×8mm薄壁无缝钢管的成材率

成品管规格/mm

投料量/t

入库量/t

成材率/%

Φ219×8（Φ215管坯）Φ219×8（Φ190管坯）

64.537167.632

54.285151.368

84.1290.30

STEELPIPEJun．2010，Vol．39，No．3

制管工艺与装备

表3采用Φ215mm管坯、常规工艺轧制Φ219mm×8mm薄壁无缝钢管的壁厚及壁厚精度

壁厚实测值/mm

头部测量点

中部测量点

尾部测量点

27

18.818.868.767.518.67

28.568.728.597.238.21

38.248.438.377.658.09

47.937.837.958.767.77

57.387.447.618.467.38

67.147.277.218.587.19

18.838.898.497.158.75

28.738.548.357.188.54

38.628.628.497.568.19

48.217.967.598.628.01

57.647.567.318.267.67

67.107.347.168.657.34

18.868.938.767.238.86

28.779.768.677.358.64

38.498.488.597.898.37

48.357.997.818.797.94

57.877.677.348.467.68

67.117.517.078.897.14

壁厚精度/%

±10.8±11.3±11.7

注：随机抽取5支成品管，在每支钢管的头、中、尾3处横截面六等分点测量壁厚。

表4采用Φ190mm管坯、新开发工艺轧制Φ219mm×8mm薄壁无缝钢管的壁厚及壁厚精度

壁厚实测值/mm

头部测量点

中部测量点

尾部测量点

18.647.367.468.538.57

28.517.497.858.497.93

38.217.867.618.378.27

47.948.198.378.127.42

57.538.358.547.488.37

67.448.618.647.418.16

18.597.657.378.598.48

28.427.717.798.348.24

38.357.957.688.178.39

47.968.238.397.967.52

57.678.378.457.618.19

67.478.638.617.417.75

18.487.777.568.498.44

28.367.857.928.357.84

38.297.947.678.267.64

47.938.198.477.938.37

57.768.478.517.627.47

67.538.598.627.388.19

壁厚精度/%

±8.0±7.88±7.75

注：随机抽取5支成品管，在每支钢管的头、中、尾3处横截面六等分点测量壁厚。

4结论

保持平行，荒管在辗轧带与芯棒之间充分均整，有效减轻了荒管的内螺纹程度，提高了壁厚精度（薄壁无缝钢管控制在±8%以内），在相对严格的薄壁无缝钢管允许壁厚公差带条件下确保了合格率。

（1）通过对Assel轧管机后台导卫装置的设计改进以及轧制工艺、轧管机调整参数的优化，有效解决了薄壁无缝钢管轧制过程中存在的问题，提高了大扩径量下薄壁无缝钢管轧制的稳定性，实现了快节奏批量化生产薄壁无缝钢管。

（2）通过增设轧管机前台热金属检测器并加大其测温范围，使自动模式下轧辊快速打开稳定，毛管尾部未轧长度得到有效控制，切尾损失减少，薄壁无缝钢管成材率提高（达到90%以上）。

（3）通过改进轧管机轧辊辊型，以及应用基于轧管机变形空间结构解析而开发的计算机程序计算的辗轧角调整轧管机，使轧辊辗轧带与轧制中心线

5参考文献

［1］金如崧.无缝钢管百年史话［M］.北京：冶金工业出版社，

2008.

［2］吕庆功.无缝钢管壁厚不均的机理和壁厚精度的控制模

式［D］.北京：北京科技大学，1998.

［3］胡旋.Assel轧管机变形特征分析与工艺改进［D］.北京：

北京科技大学，1999.

（收稿日期：2010－03－22）

钱刚等：Φ273mmAssel轧管机组生产薄壁无缝钢管的工艺开发钢管2010年6月第39卷第3期

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cjcj.html