[发明专利]一种冷轧管的轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷加工金属管材的加工工艺，具体涉及一种冷轧管的轧制方法。

背景技术

冷轧管机是采用无切屑加工工艺在冷状态下生产高精度金属无缝管材的专用设备，也是生产航空、航天、原子能、无线电等高科技领域所需精密管材的关键设备。

目前，国内外使用最普遍的管材冷轧设备主要有两种，即多辊式冷轧管机和两辊式冷轧管机。前者如我国的LD型冷轧管机，是采用小直径等断面孔型的轧辊来生产高精度薄壁管材，轧制时，管坯是在圆柱形芯棒和三个以上带有等断面孔型的轧辊之间实现变形的。由于其轧辊孔型的尺寸与成品管材的外径相同，使其从管坯到成品管材的直径变形量受到限制，因而产量较低，主要用于精轧工序。多辊式冷轧管机的轧辊型式与工作原理如图1所示，以三辊轧机为例，其特征在于轧机的辊系由三个互成120°布置的轧辊101构成。

后者如我国的LG型冷轧管机，管坯是在锥形芯棒和两个带有环形轧槽块的轧辊之间实现轧制变形的，环形轧槽块的圆周上开有截面不断变化的孔型，孔型入口处的尺寸大于管坯外径，孔型出口处的尺寸与成品管的外径相当。尽管其变形工具的设计和制造较困难，需要配备专用的轧辊孔型加工机床，但是，由于其具有减径、减壁量大，产量高等显著的优点，因而仍被得到最广泛的应用。两辊式冷轧管机的轧辊型式与工作原理如图2所示，其特征在于轧机的辊系由两个互成180°布置的轧辊201构成。

无论是多辊式冷轧管机还是两辊式冷轧管机，当传动机构通过连杆带动装有轧辊的工作机架往复运动时，都是通过轧辊(外模)和芯棒(内模)迫使被轧管坯的直径和壁厚产生变形的。因为被轧金属在纵向延伸的同时也会产生横向流动，从而在两个轧辊的辊缝之间会形成“耳子”(即管坯表面沿长度方向出现的条状凸起)。如果不能有效地消除“耳子”，就无法保证管坯在轧制后的外径尺寸和形状公差(圆柱度)。

为了得到质量合格的成品管材，冷轧管机均配置有间歇工作的回转与送进装置。以两辊式冷轧管机为例，回转送进装置的工作原理如图3所示。

当工作机架运行到后极限位置附近时，利用轧辊301孔型与管坯303脱离接触的瞬间，由送进装置带动床身上的丝杠，驱动送进小车沿轧制方向把管坯303向前送进一定的距离(即“后送进量”)；同时，由回转装置带动芯棒卡盘、送进小车、入口和出口卡盘，使芯棒302和管材303同时回转一个角度(即“后回转角”)。当工作机架向前移动时，已送进的一段管坯303在由轧辊301的孔型和芯棒302所构成的逐渐变小的环形间隙中实现减径和减壁厚变形。

同样，当工作机架运行到前极限位置附近时，利用轧辊301的孔型与管坯303脱离接触的瞬间，由送进装置使管坯303向前送进一定的距离(即“前送进量”)，同时，由回转装置使芯棒302和管材303同时转过一个角度(即“前回转角”)。当工作机架向后返回时，已送进的一段管坯受到再次压延或均整。

机架往复运动一次就完成了一个轧制周期，在其前后极限位置之间就形成了一个金属变形工作锥。周而复始，就实现了对管坯的周期式轧制过程。

由此可见，冷轧管机的回转送进装置是周期式冷轧管机必不可少的组成部分，其可靠性、稳定性与合理性直接影响轧机的产品精度和产量。回转送进装置在轧制过程中必须严格地与工作机架的往复运动同步，即在机架的前、后极限位置附近，使管坯和芯棒旋转一定的角度并将管坯沿轧制方向送进一定长度。当轧机工作机架作不间断的往复运动时，就实现了对管坯的有效轧制。可以说，管坯在冷轧过程中，如何协调机架的往复运动和管坯的间歇式回转与送进运动是冷轧管机正常稳定运行的首要条件。

随着技术的发展，冷轧管机的回转送进装置历经机械传动结构、液压传动结构、已发展到目前普遍采用的伺服电机传动的结构。以往的回转送进装置由于受机械或液压传动的结构限制，一直采用单回转、单送进的传动方式，直到20世纪90年代出现了伺服电机传动的回转送进装置后，才实现了双回转、单送进和双回转、双送进的轧制工艺。双回转是在机架每个往复行程的前后极限位置附近各回转一次管坯和芯棒，优点是显著地改善了产品质量；而双送进的优点是充分利用了材料的塑性，在机架每个往复行程的前后极限位置附近各向前送进一次管坯，从而增加了机架每个往复行程内轧制金属的总量，即提高了轧机的产量。

现在的问题是，截至目前为止，国内外冷轧管机的回转送进装置，无论是机械传动、液压传动还是伺服电机传动的回转送进装置，也无论是采用单回转单送进、双回转单送进还是双回转双送进方式的轧机，其管坯和芯棒的回转角都是某一特定的值，如37、43、51、54和57等值中的一个。