[发明专利]采用六辊矫直机实现薄壁无缝钢管精密矫直的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用六辊矫直机实现薄壁无缝钢管精密矫直的方法。 

背景技术

薄壁无缝钢管作为一种经济断面型钢，其生产规模日益增大。但国内知名无缝钢管制造商的投产方式基本上都是直接引进国外现有的设备和工艺，这样必然造成生产所遵循的理论研究的滞后。 

实际上，由于薄壁无缝钢管断面结构的稳定性差，其矫直轧制生产有其自身的特点。如果相关参数设置不当，在矫直过程中极容易引起管体表面的凹陷等现象，直接影响到管材的表面质量和尺寸精度。 

目前，国内外的生产厂家设定矫直参数的理论基础仍是传统矫直理论，而且其设定过多依赖经验，其原因主要是钢管矫直是典型的弹塑性静不定问题，涉及材料非线性和接触非线性，又有反复的加载卸载，使矫直过程的理论和实践研究有很多难点问题。例如，关键工艺参数的矫直量的确定、矫直时无缝钢管长度和断面的弹塑性分布规律、矫直过程中残余挠度和残余应力对矫直参数的影响等。由于薄壁无缝钢管矫直工艺过于复杂，受各种条件的限制，致使对研究模型做了太多的简化，对薄壁无缝钢管矫直机理缺乏深入系统的研究。 

现有的矫直理论在求解矫直压下量(或矫正压下量)时，由于未考虑断面畸变这一现象，通常采用材料力学方法-压弯挠度计算方法计算压下量。但在矫直过程中，矫直压下量和矫正压下量共同直接作用于薄壁无缝钢管的表面，其作用合力有时会超过薄壁无缝钢管的允许变形极限而引起表面产生凹陷，这种凹陷主要发生在作用合力最大的中间矫直轧辊和无缝钢管接触处。由于无缝钢管上表面发生凹陷，钢管断面整体的实际位移δ小于设定的压下量δ₀，实际的压下量和轧制力都小于理论值，这必然不能得到理想的矫直效果，而且严重影响无缝钢管产品的表面质量。因此，需要对原有的矫直 方法进行完善。 

目前，在薄壁无缝钢管矫直方面，为了减少由于矫直压下量(或矫正压下量)引起的作用力超过薄壁无缝钢管的弹性极限而产生断面畸变，通常利用调整矫直轧辊轴线和矫直中心线的夹角以及控制矫直轧辊压下量的手段，期望得到表面质量更高的薄壁无缝钢管产品。国内外对此都进行了广泛研究和探索，并形成了多项成果或专利，主要研究成果有： 

目前公开控制矫直辊压下量的技术方案，目的是合理的设置矫直压下量(或矫正压下量)有效地控制无缝钢管的弯曲变形(或椭圆度)，提高产品的矫直质量。如发明专利《高精度管材矫直机》(公开号：CN1085139)公开的是一种高精度管材矫直机，在对置布置的矫直辊所组成的对置式矫直环节后面增设一个由交错布置的矫直辊所组成的交错式矫直环节，可使管材的直线度提高到0.25％以下，而圆度则比现有的矫直机提高30～50％，主要用于提高管材的直线度；发明专利《多辊式矫直机》(公开号：CN87105049)公开的是一种由多辊上下交错排列构成矫直辊系的多辊式矫直机，特点是缩短矫直的空区，使钢管的头尾得到充分矫直，提高成材率；论文《斜轧钢管矫正机压扁量的确定》(钢管，1999年第28卷第3期)、《钢管压扁矫正过程的计算机模拟》(上海交通大学学报，2004年第38卷第9期)、《对向六斜辊管材矫直机压扁压下量研究》(包头钢铁学院学报，1998年第17卷第1期)和《斜轧石油套管矫正最佳压下量的分析》(石油机械，2008第36卷第7期)公开了无缝钢管的最佳矫正压下量的计算方法；论文《钢管压力矫直行程计算公式的理论研究》(宝钢技术，2009年第1期)、《六辊斜轧无缝钢管矫直机的压下量研究》(锻压技术，2008年第33卷第5期)公开了无缝钢管的最佳矫直压下量的计算方法。 

在上述所公开的控制矫直(或矫正)压下量方法方面，主要是选择合适的矫直(或称矫正)轧辊压下量，使钢管在弹塑性范围内产生充分的弯曲变形和椭圆变形，使弯曲(或椭圆)的钢管得到充分矫直(或矫正)。但由于未考虑断面畸变这一现象，通常采用材料力学方法-压弯挠度计算方法计算压下量，获得的矫直(或矫正)压下量有时会过大，引起较大的矫直作用力会使钢管表面易产生螺旋压痕和表面凹陷，合格率低。 

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种薄壁无缝钢管的精密矫直方法，该方法通过采用弹塑性理论计算获得精确的矫直压下量和矫正压下量，并通过矫直作用力与矫正作用力的合力与赫兹接触力、直线度和椭圆长短轴直径差的验证及调整，获得最佳的工艺参数，避免过大的压下量引起薄壁无缝钢管的表面产生凹陷，通过精密矫直制造出具有高的表面质量的薄壁无缝钢管。 

本发明通过下述技术方案实现： 

一种采用六辊矫直机实现薄壁无缝钢管精密矫直的方法，其特征在于，包括下述步骤：