如上所述,早期的不锈钢管张力减径机有两种形式即:(1)液压动传动的三辊式张力减径机;(2)电机单独传动的二辊式张力减径机。就机架形式而言,三辊式显然比二辊式优越,因此也就定型了;关于传动方式,则上述两种传动方式被证明是两种极形式,为后来发展混合式传动方式形成了基础。
在浙江至德钢业有限公司不锈钢管生产车间内,我们见到最大允许的减壁量是减径量所采用的机架架数的函数。图11-1中的曲线就是从实际轧制表中所得出的减壁量与径量的关系。图中还画出了理论上的最大允许减壁量曲线,这条曲线是根据轧制过程的理论分析画出来的。
在一般不锈钢管减径机上,单架的减径量只有3%~5%,而在张减径机上,单架的减径量可以达到12%~14%。张力减径时在管径减小的同时可以使管壁厚度减薄或保持不变,并且减径过程稳定,钢管横向壁厚不均较小,因此,张力减径工艺就成了生产薄壁小直径钢管的有效方法。后来,张力减径机不仅用于生产小口径不锈钢管,也用于生产较大口径不锈钢管。这样,轧管机组只用于生产少数几种规格的钢管,其生产率可达到最高;而其余的规格,可通过张力减径机生产,由此大大提高了机组的生产能力。因此,张力减径机成为三步轧管法(穿孔、延伸、精轧)中必不可少的设备。同时,从变形的角度讲,可以和锥辊式穿孔机联用,实现两步轧制不锈钢管工艺。
只有当不锈钢管在机架间承受全张力的情况下,才有可能使管壁减小。很明显,在不锈钢管的端头,至少有一段(等于机架中心距离C的长度)没有产生张力。假定钢管在减径机中的延长等于E,那么在减径后的成品钢管的每一端,就会有一段长度(Cb×E部分)在整个减径机中不可能产生连续不断的全张力。在多数情况下,产生全张力需要多于一个机架的咬入力。因此,钢管切头长度就等于CD×E,×X,其中X是减径量、减壁量和所采用的机架架数的函数。
根据 William Rodder 的经验,对于大的减壁量和减径量来说,整个切头长度L(mm)可以大致地按照下列公式计算出来:上列公式虽然不能在所有的情况下都给出百分之百正确的结果,但它对计算切头长度却是一个很简易的方法。
机架间距是张力减径机诸参数中比较重要的一个参数,它的数值直接决定了切头损失的长度。机架间距的大小取决于理想辊径Do,早期张力减径机的机架间距Ca=1.1Do.后来,一般张力减径机的C1=(0.9~1.0)D0.应该指出:Ca值的大小不仅影响切头长度,而且对张力值也有影响,在Ca值较小的情况下,可以加大张力值,甚至可以超过0.8。随着母体管长度的增加,切头长度所占的比例将会降低,有人认为母体管的长度达到60m以上时则切头损失就不再成为问题,但这一长度对无缝不锈钢管轧机来说是做不到的。当然,相对来说,能轧制较长的母体管的轧机显得优越一些,如在连续轧制不锈钢管机组后安设张力减径机就可以收到较好的效果,而顶管机组和自动管机组就相形见绌了。