减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法技术

本发明专利技术公开了一种减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法，本发明专利技术首先对各机架进行辊速的在线调节，消除管中减定径存在的堆钢现象，并带张力减定径，改善管中的壁厚均匀性，在增大减定径总减径率的情况下，降低“内六方”质量缺陷出现的机率；其次，再通过增加头尾部的附加张力，将头尾部缺少的张力补齐，使热荒管自由头尾部减定径所受的张力与管中减定径时所受的张力大小一致，从而实现头尾部管壁增厚与管中管壁增厚基本一致，改善减定径后钢管的轴向壁厚均匀性，减少端头切损，提高钢管成材率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热轧无缝钢管的生产
，更具体地讲，涉及一种在张力减定径 生产过程中在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法。
技术介绍
目前，热轧无缝钢管生产线的最后一道变形工序为减定径工序，如图1所示，其原 理为：采用n(机架数η为3?32)架机架串列布置，每架机架的轧辊孔型由三个互成120° 的轧辊组成，相邻机架交错布置，任意第i和i+Ι架的孔型喉径之间相隔一个机架间距L， 轧制工序送来的热荒管进入任意第i架，自动完成咬钢（即热荒管头端穿过第i架的孔型， 前进一个机架间离L，刚到第i+Ι架的孔型的过程）、稳定（除开咬钢和抛钢以外的减定径 过程）和抛钢（即热荒管尾端离开第i-Ι架的孔型，前进一个机架间距L，离开第i架的孔 型的过程）的三个减定径过程，当热荒管的头尾依次穿过1、2…η架机架的孔型后，就完成 η个道次的减定径变形（伴随着管壁的增厚或减厚），荒管最终变成用户要求尺寸的无缝钢 管。 如图1所示，当热荒管在第i_2、i-1、i和i+Ι四个机架间（前后其它机架中无荒 管）都咬钢时，给各机架辊子辊面线速度一个差值，各机架的各辊面对热荒管的正压力与 摩擦联合作用给热荒管的轴向一个拉力，其中第i-Ι架对第i架的轴向拉力叫第i架的后 张力Fbi (b表示向后），第i+Ι架对第i架的轴向拉力叫第i架的前张力F&i (a表示向前）， 第i-Ι和i架中的热荒管分别受前张力和后张力的同时作用，而第i-2最后一个机架中的 热荒管只受前张力F ai_2作用而缺后张力Flv2，第i+Ι最前一个机架中的热荒管只受后张力 Fbi+1作用而缺前张力Fai+1，因此造成头尾管子与中间管子减定径时所受的张力不一样。此 夕卜，在减定径工艺中控制管壁增厚的要求是：第i架的后张力Fbi和前张力F ai尽可能大，则 减定径时热荒管的金属沿管子轴向的拉力越大，金属越易向管子轴向流动，管子周向的管 壁不均匀增厚的趋势越小，否则减定径管壁不均匀增厚量大造成钢管断面和轴向壁增不均 严重超过钢管标准要求而成为废品。同时，尽可能使钢管断面和轴向管壁增厚一致是减定 径工艺控制管壁增厚的基本要求。 目前，减定径机在线生产热轧无缝钢管主要包括以下问题： 1)例如：如图1所示，6机架（η = 6)减定径机的生产中，各机架的电机转速通过 离线数学模型计算并设定到控制系统的操作画面上，则减定径生产过程中各机架的电机转 速恒定，无法根据生产过程变化在线调整辊子速度，因此机架间存在堆钢生产而造成管中 的管壁断面不均匀增厚严重并超过钢管标准要求的问题，尤其当总减径率> 22%、外径D/ 壁厚10时，极易出现内六方的质量缺陷而使钢管成为废品； 2)热荒管头部经过各机架时均只存在后张力Fbi而缺前张力F%，相反地，热荒管 尾部经过各机架时均只存在前张力F ai而缺后张力Fbp热荒管的中部经过各机架时则同时 存在前张力Fa,和后张力Fbp这使得热荒管的头部和尾部在经过各机架减定径时的张力小 与管中经过各机架减定径时的张力不一样。因此头部和尾部比管中的管壁增厚多，导致钢 管的轴向壁厚不均严重，增加头尾切废损失，影响钢管成材率。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。 本专利技术的目的在于解决以下技术问题：1)热轧无缝钢管减定径生产过程中，各机 架的电机速度恒定，无法根据生产过程变化在线调整辊子速度，使得机架间存在堆钢生产 而造成管中断面管壁不均匀增厚并超过钢管标准要求，严重时产生内六方质量缺陷而使 钢管成废品；2)对热荒管头、尾部进行减定径时，由于自由头部缺少前张力且自由尾部缺 少后张力，使头、尾部的管壁增厚超过管中的管壁增厚，导致钢管的轴向壁厚不均严重，增 加头尾端切废损失。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀 增厚的方法，当热荒管进入第i架机架后，自动完成咬钢、稳定和抛钢并实现一个道次的减 定径，所述方法包括控制管中的管壁不均匀增厚和/或控制管头、尾部的管壁不均匀增厚， 控制管中的管壁不均匀增厚具体包括以下步骤：减定径生产开始时，第i架机架 的电机转速为预定的稳定速度V2i，之后恒速生产并观察各机架的电机扭矩，通过调节第i 架机架的稳定速度V2i保证第i架机架的扭矩N&i为正扭矩并且通过调节第i架机架的稳 定速度V2i保证当第i-Ι架机架抛钢后第i架机架的扭矩N &i适当降低，其中，i为正整数 且1彡i彡n，n为机架数且3彡η彡32，a为1、2、3且1、2、3分别代表咬钢阶段、稳定阶段 和抛钢阶段； 控制管头、尾部的管壁不均匀增厚包括进行头部咬钢时等效前张力的补齐控制和 尾部抛钢时等效后张力的补齐控制，具体包括以下步骤：a、管头部减定径生产时，第i架机 架的电机转速为预定的咬钢速度Vlp当第i架机架从咬钢阶段进入稳定阶段时，控制第i 架机架的稳定速度V2i <咬钢速度VIi，从热荒管的头部穿过第i架机架的出口侧开始时，使 第i架机架的咬钢扭矩ΝΙ,大于稳定扭矩N2i以保证热荒管头部咬钢时所受张力与管中所 受张力相当；b、管尾部减定径生产时，第i架机架的电机转速为预定的稳定速度V2i，当第i 架机架从稳定阶段进入抛钢阶段时，控制第i架机架的抛钢速度V3i <稳定速度V2i，从热 荒管的尾部脱离第i-Ι架机架的出口侧开始时，使第i架机架的抛钢扭矩N3i小于稳定扭矩 N2i以保证热荒管尾部抛钢时所受张力与管中所受张力相当；c、管尾部减定径抛钢后，第i 架机架的电机速度为预定的抛钢速度V3i，当第i+1架抛钢后，控制第i架机架的咬钢速度 Vli >抛钢速度V3i，其中，i为正整数且1彡i彡n，n为机架数且3彡32。 根据本专利技术的的一个实施 例，在控制管中的管壁不均匀增厚时，通过调节第i架机架的稳定速度V2i保证第i-ι架机 架抛钢后第i架机架的扭矩N &i比管中的稳定扭矩低0. 1?8%。 根据本专利技术的的一个实施 例，在控制管中的管壁不均匀增厚时，当第i架机架的扭矩Nai为负扭矩时，适当提高第i架 机架的稳定速度V2i并确保第i架机架的扭矩N &i为正值。 根据本专利技术的的一个实施 例，在控制管中的管壁不均匀增厚时，当第i-ι架机架抛钢后第i架机架的扭矩Nai突然升 高时，适当提高第i架机架的稳定速度V2 it) 根据本专利技术的的一个实施 例，在控制管中的管壁不均匀增厚时，当第i-Ι架机架抛钢后第i架机架的扭矩N &i突然降 低时，适当降低第i架机架的稳定速度V2it) 根据本专利技术的的一个实施 例，在控制管中的管壁不均匀增厚时，当第i架机架的扭矩N ai在稳定阶段中出现跳跃变化 或正负值波动变化时，更换第i架机架。 根据本专利技术的的一个实施 例，从热荒管的头部穿过第i架机架的出口侧开始，控制第i架机架的咬钢扭矩Nli比稳定 扭矩N2i大0. 1?8% ;从热荒管的尾部脱离第i-Ι架机架的出口侧开始，控制第i架机架 的抛钢扭矩N3i比稳定扭矩N2i小0. 1?8%。 根据本专利技术的的一个实施 例，在控制管头、尾部的管壁不均匀增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法，当热荒管进入第i架机架后，自动完成咬钢、稳定和抛钢并实现一个道次的减定径，其特征在于，所述方法包括控制管中的管壁不均匀增厚和/或控制管头、尾部的管壁不均匀增厚，控制管中的管壁不均匀增厚具体包括以下步骤：减定径生产开始时，第i架机架的电机转速为预定的稳定速度V2i，之后恒速生产并观察各机架的电机扭矩，通过调节第i架机架的稳定速度V2i保证第i架机架的扭矩Nai为正扭矩并且通过调节第i架机架的稳定速度V2i保证当第i‑1架机架抛钢后第i架机架的扭矩Nai适当降低，其中，i为正整数且1≤i≤n，n为机架数且3≤n≤32，a为1、2、3且1、2、3分别代表咬钢阶段、稳定阶段和抛钢阶段；控制管头、尾部的管壁不均匀增厚包括进行头部咬钢时等效前张力的补齐控制和尾部抛钢时等效后张力的补齐控制，具体包括以下步骤：a、管头部减定径生产时，第i架机架的电机转速为预定的咬钢速度V1i，当第i架机架从咬钢阶段进入稳定阶段时，控制第i架机架的稳定速度V2i＜咬钢速度V1i，从热荒管的头部穿过第i架机架的出口侧开始时，使第i架机架的咬钢扭矩N1i大于稳定扭矩N2i以保证热荒管头部咬钢时所受张力与管中所受张力相当；b、管尾部减定径生产时，第i架机架的电机转速为预定的稳定速度V2i，当第i架机架从稳定阶段进入抛钢阶段时，控制第i架机架的抛钢速度V3i＜稳定速度V2i，从热荒管的尾部脱离第i‑1架机架的出口侧开始时，使第i架机架的抛钢扭矩N3i小于稳定扭矩N2i以保证热荒管尾部抛钢时所受张力与管中所受张力相当；c、管尾部减定径抛钢后，第i架机架的电机速度为预定的抛钢速度V3i，当第i+1架抛钢后，控制第i架机架的咬钢速度V1i＞抛钢速度V3i，其中，i为正整数且1≤i≤n，n为机架数且3≤n≤32。...

【技术特征摘要】
1. 一种减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法，当热荒管进入第i架机 架后，自动完成咬钢、稳定和抛钢并实现一个道次的减定径，其特征在于，所述方法包括控 制管中的管壁不均匀增厚和/或控制管头、尾部的管壁不均匀增厚， 控制管中的管壁不均匀增厚具体包括以下步骤： 减定径生产开始时，第i架机架的电机转速为预定的稳定速度V2i，之后恒速生产并观 察各机架的电机扭矩，通过调节第i架机架的稳定速度V2i保证第i架机架的扭矩N&i为正 扭矩并且通过调节第i架机架的稳定速度V2i保证当第i-Ι架机架抛钢后第i架机架的扭 矩N &i适当降低，其中，i为正整数且1彡i彡η，η为机架数且3彡η彡32, a为1、2、3且 1、2、3分别代表咬钢阶段、稳定阶段和抛钢阶段； 控制管头、尾部的管壁不均匀增厚包括进行头部咬钢时等效前张力的补齐控制和尾部 抛钢时等效后张力的补齐控制，具体包括以下步骤： a、 管头部减定径生产时，第i架机架的电机转速为预定的咬钢速度Vlp当第i架机架 从咬钢阶段进入稳定阶段时，控制第i架机架的稳定速度V2i <咬钢速度VI,，从热荒管的 头部穿过第i架机架的出口侧开始时，使第i架机架的咬钢扭矩Nli大于稳定扭矩N2i以保 证热荒管头部咬钢时所受张力与管中所受张力相当； b、 管尾部减定径生产时，第i架机架的电机转速为预定的稳定速度V2i，当第i架机架 从稳定阶段进入抛钢阶段时，控制第i架机架的抛钢速度V3i <稳定速度V2i，从热荒管的 尾部脱离第i-Ι架机架的出口侧开始时，使第i架机架的抛钢扭矩N3i小于稳定扭矩N2i以 保证热荒管尾部抛钢时所受张力与管中所受张力相当； c、 管尾部减定径抛钢后，第i架机架的电机速度为预定的抛钢速度V3i，当第i+Ι架抛 钢后，控制第i架机架的咬钢速度Vh >抛钢速度V3p 其中，i为正整数且1彡i彡η，η为机架数且3彡η彡32。2. 根据权利要求1所述的减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法，其特 征在于，在控制管中的管壁不均匀增厚时，通过调节第i架机架的稳定速度V2i保证第i-1 架机架抛钢后第i架机架的扭矩N &i比管中的稳定扭矩低0. 1?8%。3. 根据权利要求1所述的减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法，其特 征在于，在控制管中的管壁不均匀增厚时，当第i架机架的扭矩N &i为负扭矩时，适当提高 第i架机架的稳定速度V2i并确保第i架机架的扭矩N&i为正值。4. 根据权利要求1所述的减定径生产在线控制无缝钢管管壁不均匀增厚的方法，其特 征在于，在控制管中的管壁不均匀增厚时，当第i-Ι架机架抛钢后第i架机架的扭矩N &a...

【专利技术属性】
技术研发人员：田润昌，
申请(专利权)人：攀钢集团成都钢钒有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51