一种连续轧管法及用于实现该方法的芯棒组件与流程

本发明涉及管材生产，尤其涉及在连续轧管机上生产管材和设计芯棒组件。

背景技术：

一种具有浮动长圆柱形芯棒的连续轧管机自1885年就为人所知(专利саno.24956，公布日期：1886年9月13日)。使用插入管坯(套管)的浮动芯棒在连续轧管机上进行管材的轧制，轧制过程中，芯棒连同轧辊在连续轧管机外移动，然后使用链式芯棒抽出机将芯棒从管坯中抽出。在这种情况下，将芯棒制成整体式，其包含位于前端的导锥、圆柱形部分和环形槽形式的尾部，芯棒抽出机与该尾部咬合连接。

鉴于必须扩展轧管的规格型号以此增加外径和减小芯棒重量，而开发了一种具有限动芯棒的连续轧管机，这种轧机自上世纪60年代以来就已经普及了(专利gbno.1092718,b21b17/04,b21b21/00，公布日期：1967年11月29日)。

轧制过程中使用移动可控的芯棒组件在双辊和三辊型的连续轧管机(mpm，pqf，fqm)上进行管坯(套管)轧制。根据轧制管材的规格型号，设备的结构特征和轧制过程的预设参数，芯棒组件在轧制过程中的制动速度可处于500至2000mm/s范围内。使用与连续式轧机位于同一水平线上的提取轧机从轧辊上取下芯棒。所述芯棒组件由一个前端上具有一个导锥部分的圆柱形芯棒组成，所述芯棒的另一端通过套管嘴连接与延长件相连，而延长件以同样的方式连接到尾部，以便在轧制过程中将芯棒组件保持在夹紧器中(专利usno.3120139,в21в25/04，公布日期1964年2月4日)

使用芯棒组件进行轧制的过程中，管坯料在圆柱形芯棒上发生变形，芯棒组件的其余元件属于装配工具，可包括一个或多个延长件、尾部、塞子、各种插入件、衬套和喷嘴。

生产过程中芯棒组件的工作部分在复杂的温度条件下使用，且一直承受恒定循环交变载荷，由此会加剧其磨损，而成品管质量取决于磨损程度。在装有连续轧机的机组上生产管时一个重要的问题是芯棒的使用寿命短而且成本高，因为芯棒主要通过进口采购。

芯棒几何参数和表面状态不符合特定要求时即达到了芯棒磨损的临界值。芯棒磨损的临界值在管材制造商的技术说明中有规定。当超过包括各种指标的磨损临界值时，例如有一部分的外径磨损超过了规定值，芯棒表面出现多个像“彗星”一样的偏差、机械损伤、粗裂纹，另外当芯棒表面粗糙度超过规定的临界值时，芯棒停止使用。

当芯棒达到临界磨损值时，芯棒的平均消耗率为0.1至4.0kg/t。消耗率是指在重磨前已磨损的芯棒重量与重磨后的芯棒重量之间的差值，该差值与轧制的产品吨数相关。

使用组装结构的芯棒组件在连续轧管机上生产管材的方法缺点在于，轧制过程中，芯棒磨损发生在距前端200-7500mm的距离处，此时，芯棒的另一端实际上没有磨损。然而，当芯棒达到磨损临界值后，需要对其重磨，在重磨过程中，清除整个芯棒表面上的金属，这大大降低了其使用寿命。

使用芯棒组件在连续轧管机上生产管对于实施该方法的样品和芯棒组件是最可接受的技术方案(专利俄联邦no.2486976，b21b25/00，公布日期2013年7月10日)，且该方法使用的是圆柱形芯棒。芯棒圆柱形部分端部制有盲孔，用于将圆柱形部分与芯棒延长件和锥形部分进行交替铰接。

然而，生产管材时，由于变形轧辊金属会流入芯棒的锥形和圆柱形部分之间的间隙中，在管的内表面上形成各种类型的缺陷。此外，在连续芯棒式轧机和提取轧机上还可能发生紧急情况，例如，由于设备故障压制过程中止，熔断器故障，轧辊的金属完全包上芯棒，出现未轧完品。在该原型方法中也没有规定芯棒磨损值，但规定了必须通过装配芯棒组件更换芯棒端面铰链值，这可能会导致芯棒提前退出运行生产。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是通过在一个芯棒上增加轧制管的数量，改善管的表面质量，以及排除轧制过程中的紧急情况来延长芯棒的使用寿命。

为解决所提出的技术问题需要依靠一种连续轧制管的方法，包括用通过在端面制有完全同轴盲孔的圆柱形芯棒使管坯变形，所述盲孔用于实现芯棒与芯棒组件装配工具的交替铰接以及芯棒各侧工作部分上的管材变形，该方法还包括芯棒尺寸控制和芯棒重磨，根据本发明，使管坯变形直至芯棒一侧的工作部分磨损值不小于临界值的25％，同时通过芯棒组件装配工具更换完芯棒端部的铰链之后重磨芯棒，随后使管坯变形，且直至芯棒另一侧工作部分的磨损值不小于临界值的25％。

解决所提出的技术问题还需通过在包括从带有倾斜侧表面的一端制造的圆柱形芯棒的连续轧管机芯棒组件中和芯棒端面上制造完全同轴的盲螺纹孔以此利用将芯棒与芯棒组件装配工具相连接来进行交替铰接，根据本发明，芯棒的另一端也具有倾斜的侧表面，倾斜表面的母线与两端的芯棒纵向轴线的角度相同并且在10至70度的范围内，且在工作状态中芯棒前端处的孔会被堵住。

附图说明

在附图中概略地示出了用于实现连续轧管的方法的芯棒组件。所述芯棒组件包括两端都具有倾斜侧表面2的圆柱形芯棒1，延长件3形式的装配工具和尾杆4。圆柱形芯棒1的两端都制有一模一样的盲螺纹孔5，用于借助例如套管嘴连接将芯棒与延长件3进行交替铰接。在工作状态中通过螺塞6来堵住芯棒前端上的孔，以使其在轧制过程中免受外部作用影响并防止被水垢和润滑材料堵塞。芯棒组件可以通过套管嘴连接与尾杆4连接。

具体实施方式

在连续轧管机上生产管材的过程中，芯棒的圆柱形部分的磨损主要发生在靠近芯棒前端的位置，而与芯棒另外一端相邻的部分实际上不会磨损。使管坯(套管)发生变形，直至芯棒一侧的工作部分达到不小于其临界值25％的磨损值。当磨损值不超过临界值的25％时，芯棒表面和使用寿命都维持在满意的状态，并且当从连续轧管机芯棒循环系统中取出这种磨损的芯棒并重新研磨至较小直径时，大量金属被磨掉了并且芯棒的平均消耗率从2次增加到了40次。此外，芯棒提前停止使用不仅极大增加了工具的成本，对整个轧管机的生产能力也会产生不良影响。

芯棒一侧的工作部分发生磨损后，芯棒通过另一端与装配工具铰接，将螺塞插入芯棒前端的孔中并使管坯变形。此时进入下一个操作循环，轧制过程在芯棒的未磨损的工作部分上进行，直到芯棒另一侧的部分的磨损值也不小于临界值的25％。圆柱形芯棒上在整个长度上磨损值都不小于临界值的25％之后，将整个芯棒重磨成另外一种外径，这样不仅能在考虑其磨损值限度的情况下增加芯棒的使用寿命，还能提高成品管的质量。

企业技术文件中规定了芯棒磨损值，对于各种尺寸的管磨损值主要取决于连续轧管机的变形模式，工艺的力能参数，轧制管的钢品牌和等级，还取决于轧辊和轧制工具的温度，润滑剂和抗氧化剂的性能。

制造芯棒时，芯棒倾斜侧表面2的母线与两端的纵向轴线的角度相同并且在10至70度的范围内，这使得在连续轧管机上轧制之前能够无阻碍地将芯棒插入套筒中内，并有助于减少在插入和移除芯棒期间以及在轧制过程中出现在管道内表面上的缺陷数量。如果母线角度小于10度，则很难将芯棒插入套管内和用提取轧机移除粗管，而且在轧辊的内表面上会形成划痕和压痕样缺陷。当母线角度大于70度时，可能会增加在芯棒端部和用于与装配工具铰接的盲孔区域中形成裂缝的概率，从而降低连接可靠性。另外，在将磨损的芯棒重磨成较小值的外径后，其倾斜表面的母线角度要保持在所述范围内，这样的芯棒在插入套筒中没有障碍，而且实际上在套筒的内表面上也不会形成缺陷。

工作状态下通过螺塞6来堵住芯棒前端上的孔，以使其在轧制过程中不受外部作用影响并防止被水垢和润滑材料堵塞。芯棒组件所有元件的螺纹连接类似于套管连接并且具有锥形梯形螺纹或例如butrress螺纹。在拧紧之前，将润滑剂涂到螺纹上。芯棒组件的这种结构形式能增加芯棒的使用寿命，提高管内表面质量，防止轧制过程中出现紧急情况。

本发明的实施方式

所提出的使用芯棒组件连续轧制管的方法实施方式如下。轧制过程中，将芯棒组件插入套筒中，然后与套筒一起设置在连续轧管机中。套筒在粗管中的变形严格发生于位于具有倾斜侧表面的两个部分之间的芯棒圆柱形部分上。芯棒的圆柱形部分的磨损主要发生在靠近芯棒的前端，而与芯棒另外一端相邻的部分实际上不会磨损。圆柱形芯棒前部磨损达到不小于临界磨损值的25％之后，从芯棒前端的孔中取出螺塞，芯棒与装配工具断开，将芯棒的另一个端与装配工具铰接，并且将螺塞插入芯棒另一端的孔中。可在用于拧紧和拧松芯棒的机器上进行连接和断开芯棒组件部件的操作。在此之后，进入下一个操作循环，在芯棒的未磨损的工作部分上进行轧制工序，直到其磨损值也不小于临界值的25％。圆柱形芯棒整个长度的上的磨损都不小于临界值的25％之后，将整个芯棒重磨成另外一种外径，这样不仅能增加芯棒的使用寿命，还能提高成品管的质量。实施这种轧管的方法时，能够保证将芯棒无阻碍插入套筒和移除，从而导致轧辊内表面上缺陷数量明显减少。

当芯棒提前停产时，例如，当磨损值不超过临界值的25％，并且随后将其重磨成另一个外径时，芯棒的使用寿命明显降低，因为在这种情况下芯棒的平均消耗率从2次增加到了40次。此外，使用不带螺纹的螺塞，使寿命增加，而且因拧紧和拧松操作次数变少，螺纹孔中的螺纹磨损也减少了。

本发明的实施方式

在连续管轧机pqf上测试所提出的管材生产方法。工业轧制过程中，使用直径为149.20-179.55mm的芯棒，两端倾斜表面母线的角度为25度。使用190mm的pqf轧机压槽系统轧管。芯棒的最大磨损发生在距芯棒前端达5000mm的区域中。距芯棒前端5000至1500mm(后端)的部分实际上不会受到磨损。芯棒前部磨损值达到临界值的75％之后，从芯棒前端的孔中取出螺塞，芯棒通过另一端与延长件铰接，特别需要在在用于拧紧和拧松芯棒的轧机上进行，然后将芯棒重新投入运行生产。此后芯棒一直运转到其另一侧的工作部分的磨损值达到了临界值的75％。在芯棒运行生产期间，整个工作部分上都发生了磨损，在两个轧制循环中，我们注意到芯棒组件的运行稳定，无芯棒和螺纹接头损坏。管道内表面上，各种类型缺陷深度都没有超过临界值，管道质量合格。由于采用工业轧制，芯棒使用寿命平均增加了45.6％，并且在连续轧管机和提取轧机上都没有发生紧急情况。

使用所提出的使用芯棒组件连续轧管的方法可以通过延长其使用寿命来减少工具支出，还能减少管内表面上各种类型缺陷的形成，以及避免与轧制过程中出现的紧急情况相关的风险。