專(zhuān)利名稱(chēng)：方管軋輥裝置、含該裝置的方管定方機(jī)及方管的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體而言，涉及ー種方管軋輥裝置、含該裝置的方管定方機(jī)及方管的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
方管，是方形管材的ー種稱(chēng)呼。作為ー種經(jīng)濟(jì)高效的鋼材，主要應(yīng)用于工程建筑領(lǐng)域，包括鋼結(jié)構(gòu)住宅、主廠房、鍋爐鋼架、市政建設(shè)以及機(jī)械制造等領(lǐng)域。目前，北京、天津、上海等地興建了ー批鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)示范工程，是由方(矩)管柱和H型鋼截面組合的純鋼系統(tǒng)，其中方(矩)管用量占建筑業(yè)用型材總量的50%以上。目前，方管生產(chǎn)エ藝主要有焊接、冷推、冷拔或冷軋。焊接方管是采用定彎曲半徑、彎曲中心內(nèi)移的冷彎直接成型法，并利用高頻電流的集膚、臨近、吸引、強(qiáng)互感的原理，將鋼板焊接成具有一條焊縫且?jiàn)A角為90°的尖角方管。采用焊接エ藝生產(chǎn)的方管焊縫處的幾何尺寸、力學(xué)性能、化學(xué)成分及金相組織等難以與母體完全一致，其機(jī)械性能較母體材料差，不適用于建造鋼結(jié)構(gòu)住宅。冷推、冷拔或冷軋方管是以熱軋或焊接毛管為原料，經(jīng)酸洗除去氧化皮后進(jìn)行拉拔或軋制冷變形生產(chǎn)的方管。對(duì)于金屬的塑性變形而言，有ー個(gè)特定的溫度叫再結(jié)晶溫度，高于這個(gè)溫度下進(jìn)行變形加工就稱(chēng)為熱加工變形，低于此溫度加工就是冷加工變形。只要有塑性變形，就會(huì)產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。冷推、冷拔或冷軋方管就是ー種冷加工變形的方式，在冷加工變形過(guò)程中，不存在再結(jié)晶過(guò)程，不能緩解嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象，而加工硬化現(xiàn)象 使金屬在塑性變形過(guò)程中變形抗カ逐漸増大，甚至喪失繼續(xù)變形的能力引起開(kāi)裂；冷加工后變形功小部分保留在金屬內(nèi)部，形成殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)カ的存在使其截面的自由扭轉(zhuǎn)剛度較低，在受彎時(shí)容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，受壓時(shí)容易出現(xiàn)彎曲扭屈，抗扭性能較差；而且冷變形方式僅能生產(chǎn)小壁厚的方管，在板件連接的轉(zhuǎn)角處又沒(méi)有加厚，承受局部性的集中荷載的能力弱；同時(shí)，連續(xù)冷變形引起的冷作硬化使方管的強(qiáng)度和硬度上升、韌塑指標(biāo)下降，導(dǎo)致方管的沖擊性能惡化。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有采用焊接、冷變形等方式生產(chǎn)的方管，由于未同時(shí)解決機(jī)械性能均勻性、抗扭性能差、承受局部性的集中荷載的能力弱和沖擊性能差等問(wèn)題，在建筑領(lǐng)域未能得到廣泛應(yīng)用，尤其不能適用于高層建筑領(lǐng)域。熱軋方管是對(duì)鋼管的ー種熱加工變形過(guò)程，由于熱加工是在高于再結(jié)晶溫度以上的塑性變形，所以因塑性變形引起的硬化過(guò)程和回復(fù)再結(jié)晶引起的軟化過(guò)程幾乎同時(shí)存在且相互抵消，而且熱加工可以使毛管中某些缺陷如氣孔和疏松焊合，消除部分偏析，使晶粒細(xì)化，改善夾雜物或脆性相的形態(tài)與分布等，其結(jié)果可以提高熱軋方管的致密性、塑性與韌性。同時(shí)由于熱軋方管不存在酸洗等過(guò)程，將軋管后的圓管直接進(jìn)行熱軋定徑，其生產(chǎn)效率明顯高于冷變形方管的生產(chǎn)效率。本發(fā)明對(duì)目前用于圓管定徑的三輥定徑機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了利用三輥定徑機(jī)的無(wú)縫熱軋技術(shù)制作熱軋方管的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在提供ー種方管軋輥裝置、含該裝置的方管定方機(jī)及方管的生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械性能較好的方管的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)方面，提供了ー種方管軋輥裝置，方管軋輥裝置包括機(jī)架，三組軋輥部，每組軋輥部均具有一個(gè)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軋輥，各軋輥均設(shè)置在機(jī)架上，三組軋輥部中的三個(gè)軋輥包括第一軋輥、第二軋輥和第三軋輥，各軋輥的軸線在同一平面內(nèi)相交，且各軋輥的軋輥槽組合后形成方形孔。進(jìn)ー步地，上述第一軋輥的軸線沿水平方向設(shè)置，且第一軋輥的軋輥槽包括ー個(gè)沿水平方向的第一水平側(cè)壁和兩個(gè)分別與第一水平側(cè)壁的兩端相連的第一豎直側(cè)壁，第一水平側(cè)壁組成方形孔的ー個(gè)水平的側(cè)壁，兩個(gè)第一豎直側(cè)壁分別形成方形孔的兩個(gè)豎直的側(cè)壁的一部分；第二軋輥和第三軋輥的軋輥槽沿第一軋輥的軋輥槽的垂直平分線對(duì)稱(chēng)設(shè)置 且各軋輥的軸線相交形成等邊三角形，第二軋輥的軋輥槽具有ー個(gè)第二水平側(cè)壁和ー個(gè)第ニ豎直側(cè)壁，第三軋輥的軋輥槽具有ー個(gè)第三水平側(cè)壁和ー個(gè)第三豎直側(cè)壁，第二水平側(cè)壁和第三水平側(cè)壁形成方形孔的另ー個(gè)水平的側(cè)壁，第二豎直側(cè)壁和第三豎直側(cè)壁形成方形孔的兩個(gè)豎直的側(cè)壁的剰余部分。進(jìn)ー步地，上述第一水平側(cè)壁、第一豎直側(cè)壁、第二水平側(cè)壁、第二豎直側(cè)壁、第三水平側(cè)壁和第三豎直側(cè)壁均為弧形側(cè)壁。進(jìn)ー步地，各上述軋輥部還包括主動(dòng)軸，沿軋輥的軸線設(shè)置在機(jī)架上，軋輥設(shè)置在主動(dòng)軸上；向主動(dòng)軸輸送動(dòng)カ的動(dòng)カ傳輸裝置，設(shè)置在主動(dòng)軸的伸出機(jī)架的一端。進(jìn)ー步地，各上述軋輥部還包括內(nèi)花鍵套，與主動(dòng)軸的外花鍵鍵齒嚙合；安全環(huán)，一端與內(nèi)花鍵套連接，另一端與動(dòng)カ傳輸裝置連接。進(jìn)ー步地，各上述軋輥部還包括第一軸承，位于軋輥遠(yuǎn)離動(dòng)カ傳輸裝置的ー側(cè)且設(shè)置在主動(dòng)軸上；第二軸承，位于軋輥的靠近動(dòng)カ傳輸裝置的一側(cè)且設(shè)置在主動(dòng)軸上，第二軸承的內(nèi)壁與主動(dòng)軸的外壁過(guò)盈配合；定位套，設(shè)置在第一軸承與主動(dòng)軸之間，定位套的外壁與第一軸承的內(nèi)壁過(guò)盈配合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種方管定方機(jī)，方管定方機(jī)包括ー個(gè)或沿管材輸送方向布置的多個(gè)方管軋輥裝置，方管軋輥裝置為上述的方管軋輥裝置。進(jìn)ー步地，上述方管定方機(jī)包括沿管材輸送方向布置的多個(gè)方管軋輥裝置，至少ー個(gè)或多個(gè)方管軋輥裝置中的方形孔的四個(gè)側(cè)壁為弧形側(cè)壁。進(jìn)ー步地，上述方管定方機(jī)中多個(gè)方管軋輥裝置中的方形孔的四個(gè)側(cè)壁為弧形側(cè)壁，并且該多個(gè)方管軋輥裝置沿管材輸送方向從上游到下游的弧形側(cè)壁的曲率半徑依次變大。進(jìn)ー步地，上述方管軋輥裝置為四個(gè)，且四個(gè)方管軋輥裝置的總壓下率在12 21%之間，各方管軋輥裝置的壓下率在2 7%之間。進(jìn)ー步地，上述方管定方機(jī)還包括ー個(gè)或多個(gè)圓管軋輥裝置，沿管材的輸送方向設(shè)置在方管軋輥裝置之前。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方管的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)方法包括管坯加熱步驟、穿孔步驟、軋管步驟、定徑步驟和定方步驟，定徑步驟包括采用ー個(gè)或多個(gè)圓管軋輥裝置進(jìn)行定徑，形成圓管；定方步驟包括使定徑步驟形成的圓管通過(guò)上述的方管定方機(jī)定方，形成方管。進(jìn)ー步地，上述圓管的外徑為D，方管的周長(zhǎng)為L(zhǎng)，在定方步驟中周邊壓縮系數(shù)n為 I. 06 I. 14,且 n = 31 *D/L。進(jìn)ー步地，上述穿孔步驟采用錐形穿孔機(jī)穿孔，軋管采用連軋機(jī)軋制。進(jìn)一步地,通過(guò)上述錐形穿孔機(jī)的毛管的外徑為O 247mm、O 336mm或O 410mm ;且外徑為①247mm的毛管通過(guò)連軋機(jī)軋制為外徑為①210mm的荒管,外徑為①336mm的毛管通過(guò)連軋機(jī)軋制為外徑為①293mm的荒管,外徑為①410mm的毛管通過(guò)連軋機(jī)軋制為外徑為O364mm的荒管。
進(jìn)ー步地，生產(chǎn)上述方管的規(guī)格為200 X 200mm時(shí)，定方步驟采用的方管定方機(jī)的方管軋輥裝置為四個(gè)，且沿管材的輸送方向從上游到下游的四個(gè)方管軋輥裝置的弧形側(cè)壁的曲率半徑依次為233mm、408mm、1176_和3000_，單機(jī)壓下率依次為2. 51%,6. 52%,
5.6%和 4. 47%。本發(fā)明的方管軋輥裝置的三個(gè)軋輥均為主動(dòng)輥，使得各軋輥較傳統(tǒng)的一輥傳動(dòng)或兩輥傳動(dòng)具有更大的變形能力，能夠滿足厚壁鋼管及特厚壁鋼管的軋制變形；在熱軋過(guò)程中，各軋輥的軋輥槽組合后形成的方形孔的四個(gè)側(cè)壁與定徑后的熱圓管接觸，進(jìn)ー步將軋制カ傳輸?shù)綀A管的各個(gè)部位，得到尺寸精良和機(jī)械性能較好的方管。而且，與目前的冷軋エ藝相比，采用具有上述結(jié)構(gòu)的方管軋輥裝置生產(chǎn)方管，在很大程度上提高了方管的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。上述方管軋輥裝置可以將目前常用的三輥圓管定徑機(jī)的軋輥槽的形狀按照上述方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而進(jìn)ー步降低了生產(chǎn)成本。


構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖I示出了本發(fā)明的方管軋輥裝置的側(cè)視圖；圖2示出了圖I所示的方管軋輥裝置的A-A向的剖視圖；圖3示出了圖I所示的第一軋輥、第二軋輥和第三軋輥的軋輥槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了本發(fā)明的方管定方機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖5示出了本發(fā)明的方管生產(chǎn)エ藝流程圖。
具體實(shí)施例方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。如圖I和圖2所示，在本發(fā)明ー種典型的實(shí)施方式中，提供了ー種方管軋輥裝置，該方管軋輥裝置包括機(jī)架I和三組軋輥部，每組軋輥部均具有ー個(gè)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軋輥，各軋輥均設(shè)置在機(jī)架I上，三組軋輥部中的三個(gè)軋輥包括第一軋輥21、第二軋輥22和第三軋輥23，各軋輥的軸線在同一平面內(nèi)相交，且各軋輥的軋輥槽組合后形成方形孔。具有上述結(jié)構(gòu)的方管軋輥裝置，三個(gè)軋輥均為主動(dòng)輥，使得各軋輥較傳統(tǒng)的ー輥傳動(dòng)或兩輥傳動(dòng)具有更大的變形能力，能夠滿足厚壁鋼管及特厚壁鋼管的軋制變形；在熱軋過(guò)程中，各軋輥的軋輥槽組合后形成的方形孔的四個(gè)側(cè)壁與定徑后的熱圓管接觸，進(jìn)ー步將軋制カ傳輸?shù)綀A管的各個(gè)部位，得到尺寸精良和機(jī)械性能較好的方管。而且，與目前的冷軋エ藝相比，采用具有上述結(jié)構(gòu)的方管軋輥裝置生產(chǎn)方管，在很大程度上提高了方管的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。上述方管軋輥裝置可以將目前常用的三輥圓管定徑機(jī)的軋輥槽的形狀按照上述方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而進(jìn)ー步降低了生產(chǎn)成本。如圖3所示，在本發(fā)明ー種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述方管軋輥裝置的第一軋輥21的軸線沿水平方向設(shè)置，且第一軋輥21的軋輥槽包括ー個(gè)沿水平方向的第一水平側(cè)壁和兩個(gè)分別與水平側(cè)壁的兩端相連的第一豎直側(cè)壁，第一水平側(cè)壁形成方形孔的ー個(gè)水平的側(cè)壁，兩個(gè)第一豎直側(cè)壁分別形成方形孔的兩個(gè)豎直的側(cè)壁的一部分；第ニ軋輥22和第三軋輥23的軋輥槽沿第一軋輥21的軋輥槽的垂直平分線對(duì)稱(chēng)設(shè)置且各軋輥的軸線相交形成等邊三角形，第二軋輥22的軋輥槽具有ー個(gè)第二水平側(cè)壁和ー個(gè)第二豎直側(cè)壁，第三軋輥23的軋輥槽具有ー個(gè)第三水平側(cè)壁和ー個(gè)第三豎直側(cè)壁，第二水平側(cè)壁和第三水平側(cè)壁形成方形孔的另ー個(gè)水平的側(cè)壁，第二豎直側(cè)壁和第三豎直側(cè)壁形成方形孔的兩個(gè)豎直的側(cè)壁的剩余部分。
本發(fā)明的第一軋輥21、第二軋輥22和第三軋輥23的軸線的延長(zhǎng)線相交形成的等邊三角形的各個(gè)邊的方向有多種，優(yōu)選三角形的一個(gè)邊沿水平方向設(shè)置，即將第一軋輥21的軸線沿水平方向設(shè)置，而且優(yōu)選其軋輥槽采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)設(shè)置，第二軋輥22的軋輥槽的結(jié)構(gòu)和第三軋輥23的軋輥槽的結(jié)構(gòu)如圖3所示，當(dāng)然，各軋輥的軋輥槽的形狀不僅限于圖3所示出的形狀，只要各軋輥的軋輥槽組合后能夠形成近似封閉的方形孔即可。為了取得更好的軋制效果，優(yōu)選第一水平側(cè)壁、第一豎直側(cè)壁、第二水平側(cè)壁、第ニ豎直側(cè)壁、第三水平側(cè)壁和第三豎直側(cè)壁均為弧形側(cè)壁。將各軋輥槽的側(cè)壁設(shè)置為弧形側(cè)壁，使得軋輥槽與圓管有較大的接觸面積，能夠?qū)④堉屏Ω鶆虻貍鬏數(shù)剿堉频膱A管上，避免了在軋制過(guò)程中圓管受カ不均引起不理想的變形的弊端。如圖2所示，本發(fā)明的方管軋輥裝置的各軋輥部還包括主動(dòng)軸3和向主動(dòng)軸3輸送動(dòng)カ的動(dòng)カ傳輸裝置4，主動(dòng)軸3沿軋輥的軸線設(shè)置在機(jī)架I上，軋輥設(shè)置在主動(dòng)軸3上；動(dòng)カ傳輸裝置4設(shè)置在主動(dòng)軸3的伸出機(jī)架I的一端。每ー個(gè)軋輥都具有與其對(duì)應(yīng)的主動(dòng)軸3和動(dòng)カ傳輸裝置4，動(dòng)カ傳輸裝置4與減速機(jī)相鄰實(shí)現(xiàn)將動(dòng)カ傳輸至主動(dòng)軸3上,從而進(jìn)ー步帶動(dòng)設(shè)置在主動(dòng)軸3上的軋輥。為了更好地保證主動(dòng)軸3和軋輥的同步運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)軸3與軋輥優(yōu)選通過(guò)花鍵連接。如圖2所示，方管軋輥裝置的各軋輥部還包括內(nèi)花鍵套5和安全環(huán)6，內(nèi)花鍵套5與主動(dòng)軸3的外花鍵鍵齒嚙合；安全環(huán)6的一端與內(nèi)花鍵套5連接，另一端與動(dòng)カ傳輸裝置4連接。通過(guò)安全環(huán)6和內(nèi)花鍵套5將動(dòng)カ傳輸裝置4傳輸?shù)膭?dòng)カ同步傳輸給主動(dòng)軸3，進(jìn)一步保證了方管定徑機(jī)工作的穩(wěn)定性。在本發(fā)明的ー種方管軋輥裝置的動(dòng)カ傳輸裝置4優(yōu)選采用結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的鼓形齒。如圖2所示，方管軋輥裝置的各軋輥部還包括與每個(gè)軋輥2對(duì)應(yīng)的第一軸承7、第ニ軸承8和定位套9，第一軸承7位于軋輥2遠(yuǎn)離動(dòng)カ傳輸裝置4的一側(cè)且設(shè)置在主動(dòng)軸3上；第ニ軸承8位于軋輥2的靠近動(dòng)カ傳輸裝置4的一側(cè)且設(shè)置在主動(dòng)軸3上，第二軸承8的內(nèi)壁與主動(dòng)軸3的外壁過(guò)盈配合；定位套9設(shè)置在第一軸承7與主動(dòng)軸3之間，定位套9的外壁與第一軸承7的內(nèi)壁過(guò)盈配合。采用軸承支撐主動(dòng)軸3，更有利于主動(dòng)軸3的運(yùn)動(dòng)。在第一軸承7和第二軸承8的外部分別設(shè)置第一軸承套71和第二軸承套81。如圖4所不,在本發(fā)明另ー種典型的實(shí)施方式中,還提供了ー種方管定方機(jī),ー個(gè)或沿管材輸送方向布置的多個(gè)方管軋輥裝置200，該方管軋輥裝置200為上述的方管軋輥裝置。具有上述結(jié)構(gòu)的方管定方機(jī)的作用是將圓管通過(guò)本發(fā)明的方管軋輥裝置將圓管軋制成方管。在本發(fā)明的另ー種優(yōu)選實(shí)施例中，方管定方機(jī)包括沿管材輸送方向布置的多個(gè)方管軋輥裝置200，至少ー個(gè)或多個(gè)方管軋輥裝置200中的方形孔的四個(gè)側(cè)壁為弧形側(cè)壁。采用具有弧形側(cè)壁的方管軋輥裝置200進(jìn)行軋管吋，圓管的變形性能夠得到較好的控制，當(dāng)圓管趨近于方管時(shí)可以采用具有接近于平面的側(cè)壁的方管軋輥裝置200進(jìn)行進(jìn)一步的軋制變形。
利用本發(fā)明的方管定方機(jī)定方的過(guò)程中，圓管逐漸由圓變方，為了適應(yīng)該變化過(guò)程，優(yōu)選，方管定方機(jī)中有多個(gè)方管軋輥裝置200中的方形孔的四個(gè)側(cè)壁為弧形側(cè)壁，并且該多個(gè)方管軋輥裝置200沿管材輸送方向從上游到下游的弧形側(cè)壁的曲率半徑依次變大。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過(guò)有限元對(duì)變形過(guò)程進(jìn)行模擬，具體操作可以為首先，設(shè)定圓管規(guī)格、變形溫度、方管機(jī)架的單機(jī)架壓下率、變形速率、摩擦系數(shù)、成品方管規(guī)格等邊界條件，再通過(guò)有限元軟件對(duì)變形過(guò)程進(jìn)行模擬，最后，得到合理的弧形側(cè)壁曲率半徑。在本發(fā)明的ー種具體的實(shí)施例中，上述方管定徑機(jī)的方管軋輥裝置200為四個(gè)，且四個(gè)方管軋輥裝置200的總壓下率在12 21%之間，各方管軋輥裝置200的壓下率在2 7%之間。將每個(gè)方管軋輥裝置200的壓下率控制在2 7%之間，將四個(gè)方管軋輥裝置200的總壓下率控制在10 21%之間，避免了定徑過(guò)程中變形過(guò)大造成成品的尺寸精度以及抗扭性變差的問(wèn)題的出現(xiàn)。如圖4所示，上述方管定方機(jī)還包括ー個(gè)或多個(gè)圓管軋輥裝置100，該ー個(gè)或多個(gè)圓管軋輥裝置100沿管材的輸送方向設(shè)置在方管軋輥裝置200之前。圓管軋輥裝置100與方管軋輥裝置200組合設(shè)置便于實(shí)現(xiàn)方管的連續(xù)軋制、生產(chǎn)。上述定方機(jī)中的圓管軋輥裝置100直接采用現(xiàn)有的圓管定徑機(jī)中的圓管軋輥裝置即可。如圖5所示，在本發(fā)明又ー種典型的實(shí)施方式中，還提供了一種方管的生產(chǎn)方法，上述生產(chǎn)方法包括管坯加熱步驟、穿孔步驟、軋管步驟、定徑步驟和定方步驟，定徑步驟包括采用ー個(gè)或多個(gè)圓管軋輥裝置100進(jìn)行定徑，形成圓管；定方步驟包括使定徑步驟形成的圓管通過(guò)上述的方管定方機(jī)定方，形成方管。采用上述方管的生產(chǎn)方法，將經(jīng)過(guò)熱軋的熱軋荒管采用圓管軋輥裝置100進(jìn)行定徑后得到圓管，然后采用本發(fā)明的方管定方機(jī)進(jìn)行定方得到了熱軋方管，避免了冷軋方管的強(qiáng)度、硬度較高、韌塑性較低的問(wèn)題，具有較好的沖擊性能；而且，采用上述生產(chǎn)エ藝可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高。在采用方管定方機(jī)的方管軋輥裝置200將圓管定方的過(guò)程中，圓管在由圓變方的過(guò)程中，方管的周長(zhǎng)變小，壁厚大約增厚5%左右，為了得到幾何尺寸較為精確的方管，優(yōu)選圓管的外徑為D，方管的周長(zhǎng)為L(zhǎng)，定方步驟中周邊壓縮系數(shù)n為1.06 1.14且滿足n
=31 *D/Lo上述方管的生產(chǎn)方法中穿孔步驟采用錐形穿孔機(jī)穿孔，軋管采用連軋機(jī)軋制。錐形穿孔機(jī)和連軋機(jī)配合作業(yè)，不僅能夠得到機(jī)械性能更均勻性、抗扭性更強(qiáng)的方管，而且能夠提高方管的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)方管的大規(guī)模高效生產(chǎn)。在采用上述生產(chǎn)エ藝生產(chǎn)方管時(shí)，優(yōu)選通過(guò)錐形穿孔機(jī)的毛管的外徑為O 247mm、C>336mm和C>410mm;且外徑為O247mm的毛管通過(guò)連軋機(jī)軋制為外徑為C>210mm的荒管，外徑為O336mm的毛管通過(guò)連軋機(jī)軋制為外徑為O293mm的荒管,外徑為0410mm的毛管通過(guò)連軋機(jī)軋制為外徑為0 364mm的荒管。在本發(fā)明ー種優(yōu)選的實(shí)施例中，生產(chǎn)規(guī)格為200X200mm的方管時(shí)，定方步驟采用的方管軋輥裝置200為四個(gè)，且沿管材的輸送方向從上游到下游的四個(gè)方管軋輥裝置200的弧形側(cè)壁的曲率半徑依次為233mm、408mm、1176mm和3000mm，單機(jī)壓下率依次為2. 51 %、
6.52%,5. 6%和4. 47%。采用上述的方管軋輥裝置200進(jìn)行定方時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)n = n*D/L的原則以及5%左右的增厚度選擇合適的定徑后的圓管進(jìn)行定方。以下將結(jié)合實(shí)施例和對(duì)比例，進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明的有益效果。本發(fā)明以規(guī)格為200X200X45mm的方管的生產(chǎn)為例對(duì)本發(fā)明的進(jìn)行說(shuō)明，由于規(guī)格為200X 200X45mm的方管屬于外徑較大且壁厚較厚的典型規(guī)格的方管，具有較大的生產(chǎn)難度和代表性。實(shí)施例I將外徑為280mm的坯料預(yù)熱，然后在環(huán)形爐中采用五段加熱，加熱一段溫度為10200C ±10°C，加熱ニ段溫度為1160°C ±10°C，加熱三段溫度為1250°C ±10°C，加熱四和五段溫度為1290°C ±10°C ;然后在1280°C ± 10°C均熱，總加熱時(shí)間為3. 5h。將均熱后的坯料采用錐形穿孔機(jī)穿孔得到規(guī)格為の336X50mm的毛管；然后將該毛管采用連軋機(jī)軋制成規(guī)格為の280X42mm的荒管；將荒管采用247系列的圓管軋輥裝置進(jìn)行定徑得到規(guī)格為の247X43mm的圓管；然后使上述圓管依次通過(guò)四個(gè)方管軋輥裝置進(jìn)行定方，得到規(guī)格為200X200X45mm的無(wú)縫熱軋方管，按圓管通過(guò)的先后順序排列的方管軋輥裝置的規(guī)格和轉(zhuǎn)速見(jiàn)表I。表I
第一方管軋輥裝第二方管軋輥裝第三方管軋輥裝第四方管乳輥裝
置置置置
曲率半徑(mm)233 40811763000
單機(jī)壓下率(％)2.51 6.525.64.47
轉(zhuǎn)速(rpm)8608、,835
總壓下率(％)17.81選取任意兩根實(shí)施例I方管，并測(cè)試它們的幾何尺寸以及室溫下的力學(xué)性能，幾何尺寸測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。表權(quán)利要求
1.一種方管軋輥裝置，其特征在于，所述方管軋輥裝置包括 機(jī)架⑴； 三組軋輥部，每組軋輥部均具有一個(gè)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軋輥，各所述軋輥均設(shè)置在所述機(jī)架(I)上，三組軋輥部中的三個(gè)軋輥包括第一軋輥(21)、第二軋輥(22)和第三軋輥(23)，各所述軋輥的軸線在同一平面內(nèi)相交，且各所述軋輥的軋輥槽組合后形成方形孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方管軋輥裝置，其特征在于， 所述第一軋輥(21)的軸線沿水平方向設(shè)置，且所述第一軋輥(21)的軋輥槽包括一個(gè)沿水平方向的第一水平側(cè)壁和兩個(gè)分別與所述第一水平側(cè)壁的兩端相連的第一豎直側(cè)壁，所述第一水平側(cè)壁組成所述方形孔的一個(gè)水平的側(cè)壁，兩個(gè)所述第一豎直側(cè)壁分別形成所述方形孔的兩個(gè)豎直的側(cè)壁的一部分； 所述第二軋輥(22)和所述第三軋輥(23)的軋輥槽沿所述第一軋輥(21)的軋輥槽的垂直平分線對(duì)稱(chēng)設(shè)置且各所述軋輥的軸線相交形成等邊三角形，所述第二軋輥(22)的軋輥槽具有一個(gè)第二水平側(cè)壁和一個(gè)第二豎直側(cè)壁，所述第三軋輥(23)的軋輥槽具有一個(gè)第三水平側(cè)壁和一個(gè)第三豎直側(cè)壁，所述第二水平側(cè)壁和第三水平側(cè)壁形成所述方形孔的另一個(gè)水平的側(cè)壁，所述第二豎直側(cè)壁和所述第三豎直側(cè)壁形成所述方形孔的兩個(gè)豎直的側(cè)壁的剩余部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方管軋輥裝置，其特征在于，所述第一水平側(cè)壁、第一豎直側(cè)壁、第二水平側(cè)壁、第二豎直側(cè)壁、第三水平側(cè)壁和第三豎直側(cè)壁均為弧形側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的方管軋輥裝置，其特征在于，各所述軋輥部還包括 主動(dòng)軸(3)，沿所述軋輥的軸線設(shè)置在所述機(jī)架(I)上，所述軋輥設(shè)置在所述主動(dòng)軸(3)上； 向所述主動(dòng)軸(3)輸送動(dòng)力的動(dòng)力傳輸裝置(4)，設(shè)置在所述主動(dòng)軸(3)的伸出所述機(jī)架⑴的一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方管軋輥裝置，其特征在于，各所述軋輥部還包括 內(nèi)花鍵套(5)，與所述主動(dòng)軸(3)的外花鍵鍵齒嚙合； 安全環(huán)￠)，一端與所述內(nèi)花鍵套(5)連接，另一端與所述動(dòng)力傳輸裝置(4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方管軋輥裝置，其特征在于，各所述軋輥部還包括 第一軸承(7)，位于所述軋輥遠(yuǎn)離所述動(dòng)力傳輸裝置(4)的一側(cè)且設(shè)置在所述主動(dòng)軸(3)上； 第二軸承(8)，位于所述軋輥的靠近動(dòng)力傳輸裝置(4)的一側(cè)且設(shè)置在所述主動(dòng)軸(3)上，所述第二軸承(8)的內(nèi)壁與所述主動(dòng)軸(3)的外壁過(guò)盈配合； 定位套(9)，設(shè)置在所述第一軸承(7)與所述主動(dòng)軸(3)之間，所述定位套(9)的外壁與所述第一軸承(7)的內(nèi)壁過(guò)盈配合。
7.一種方管定方機(jī)，其特征在于，所述方管定方機(jī)包括一個(gè)或沿管材輸送方向布置的多個(gè)方管軋輥裝置(200)，所述方管軋輥裝置(200)為權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的方管軋棍裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方管定方機(jī)，其特征在于，所述方管定方機(jī)包括沿管材輸送方向布置的多個(gè)方管軋輥裝置(200)，至少一個(gè)或多個(gè)方管軋輥裝置(200)中的方形孔的四個(gè)側(cè)壁為弧形側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方管定方機(jī)，其特征在于，所述方管定方機(jī)中多個(gè)方管軋輥裝置(200)中的方形孔的四個(gè)側(cè)壁為弧形側(cè)壁，并且該多個(gè)方管軋輥裝置(200)沿管材輸送方向從上游到下游的弧形側(cè)壁的曲率半徑依次變大。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方管定方機(jī)，其特征在于，所述方管軋輥裝置(200)為四個(gè)，且四個(gè)所述方管軋輥裝置(200)的總壓下率在12 21%之間，各所述方管軋輥裝置(200)的壓下率在2 7%之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方管定方機(jī)，其特征在于，所述方管定方機(jī)還包括一個(gè)或多個(gè)圓管軋輥裝置(100)，沿所述管材的輸送方向設(shè)置在所述方管軋輥裝置(200)之前。
12.—種方管的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述生產(chǎn)方法包括管坯加熱步驟、穿孔步驟、軋管步驟、定徑步驟和定方步驟， 所述定徑步驟包括采用一個(gè)或多個(gè)圓管軋輥裝置(100)進(jìn)行定徑，形成圓管； 所述定方步驟包括使所述定徑步驟形成的圓管通過(guò)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方管定方機(jī)定方，形成方管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述圓管的外徑為D，所述方管的周長(zhǎng)為L(zhǎng),在所述定方步驟中周邊壓縮系數(shù)η為I. 06 I. 14,且η = π *D/L。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述穿孔步驟采用錐形穿孔機(jī)穿孔，所述軋管采用連軋機(jī)軋制。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)所述錐形穿孔機(jī)的毛管的外徑為Φ247ι πι、Φ336ι πι或Φ410ι πι ;且外徑為Φ247mm的毛管通過(guò)所述連軋機(jī)軋制為外徑為Φ210_的荒管,外徑為Φ336mm的毛管通過(guò)所述連軋機(jī)軋制為外徑為Φ293πιηι的荒管,外徑為cMlOmm的毛管通過(guò)所述連軋機(jī)軋制為外徑為Φ364ι πι的荒管。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，生產(chǎn)所述方管的規(guī)格為200Χ200mm時(shí)，所述定方步驟采用的方管定方機(jī)的方管軋輥裝置(200)為四個(gè)，且沿所述管材的輸送方向從上游到下游的四個(gè)所述方管軋輥裝置(200)的弧形側(cè)壁的曲率半徑依次為233mm、408mm、1176_和3000_，單機(jī)壓下率依次為2. 51%,6. 52%、5· 6%和.4.47%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方管軋輥裝置、含該裝置的方管定方機(jī)及方管的生產(chǎn)方法。該方管軋輥裝置包括機(jī)架，三組軋輥部，每組軋輥部均具有一個(gè)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軋輥，各軋輥均設(shè)置在機(jī)架上，三組軋輥部中的三個(gè)軋輥包括第一軋輥、第二軋輥和第三軋輥，各軋輥的軸線在同一平面內(nèi)相交，且各軋輥的軋輥槽組合后形成方形孔。本發(fā)明的方管軋輥裝置的三個(gè)軋輥均為主動(dòng)輥，使得各軋輥較傳統(tǒng)的一輥傳動(dòng)或兩輥傳動(dòng)具有更大的變形能力，能夠滿足厚壁鋼管及特厚壁鋼管的軋制變形；在熱軋過(guò)程中，各軋輥的軋輥槽組合形成的方形孔的四個(gè)側(cè)壁與完成定徑的熱圓管接觸，進(jìn)一步將軋制力傳輸?shù)綀A管的各個(gè)部位，得到尺寸精良和機(jī)械性能較好的方管。
文檔編號(hào)B21B13/10GK102861766SQ201210351598
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者趙建輝, 凌仲秋, 肖松良, 賀國(guó)盛, 毛成斌, 龍功名, 張敏, 孟海, 殷世標(biāo) 申請(qǐng)人:衡陽(yáng)華菱鋼管有限公司