由太原重型机械学院研制开发、安装于山西襄汾不锈钢管厂的三辊联合穿轧机,依据三辊斜轧工艺原理,将穿孔、轧管两道工序集合在一台轧机上完成,开创了三辊联合穿轧机一次成管的先例。
三辊联合穿轧机的主要特征是在三辊斜轧机上采用了组合式轧辊,其形状如图16-11所示。
这台三辊联合穿轧机所生产的成品不锈钢管直径为40~60mm,壁厚为3.2~10mm,管坯最大单重为22kg,其尺寸为Φ(40~60)mm×(600~1000)mm.联合穿轧机的主要技术性能参数如表16-4所示。
这台轧机的送进角可以在0°~20°范围内调整。在轧制工件尾部时,可以增大送进角,以防止管尾出现三角形现象,也可以采用轧辐快速回退的办法,增大轧辊的开度,以改善尾端三角形现象。
这台三辊联合穿轧机结构紧凑,设备总重约50吨,机组电气设备总功率为500kW左右,占地面积仅400㎡,因此很适合于小型无缝钢管厂使用,以直接生产热轧成品管。机组生产率为2~4根/min,若平均按3根/min计算,年产量可达2万吨左右。
由以上所述可见该轧机具有如下特点:穿轧合一,设备重量轻,占地面积小,所需投资少,操作很容易。因此,对于小型无缝钢管厂的新建或改造来说,都具有实际意义。
一、 3RCM型三辊联合穿轧机
3RCM是3Roll Combined Mill的缩写,这是三辊联合穿轧机的一种形式。从工艺原理上讲,它和上一节中所讲的轧机是相同的,所不同的是轧辊结构和操作程序。据称,研究开发这种轧管机的原意是制造一种年产量较低(3.5万~5万吨/年),而生产成本较低的轧管机组,供小型不锈钢管厂选用。
在SMS-Meer公司制造的3RCM轧机上,轧制过程的第一步是将管坏穿孔成空心坯,如图16-12所示。穿孔过程结束后,空心坯停留在输出辊道上,此时,轧辊改变旋转方向,并按照轧管工艺过程自动调整好轧制参数,接着芯棒和空心坯一起从右边推入轧机,进行延伸工艺过程,如图16-13所示。这一过程和普通的三辊轧管机一样。
3RCM 轧机所生产的钢管的规格如下:
4英寸机组 成品管外径:21.3~114.3mm 、壁厚:2.3~2.5mm
8英寸机组 成品管外径:50.8~203.2mm 、壁厚:3.4~4.5mm
此外,同三辊穿孔机和三辊轧管机组合的机组相比较,3RCM的生产率可达前者的90%左右;如在3RCM轧机上采用NEL控制系统,可以轧制薄壁管。
3RCM联合穿孔机的控制系统具有如下功能:
1. 调整轧辊旋转方向;
2. 调节轧辊转速;
3. 调整辗轧角和送进角;
4. 快速调整轧辊辊缝。
3RCM轧机的主要优点是:
1. 投资费用低 其设备费用仅为两台单独的三辊穿孔机和三辊轧管机加在一起的设备费用的2/3,其他生产、基建费用亦相应降低;
2. 成品管壁厚较均匀 这实际上是三辊轧管机的优点,若再采用CARTA轧管控制系统,则其成品管的壁厚均匀程度将更加优化;
3. 可以轧制变形能力较差的管材 这实际上也是三辊穿孔机的优点。
因此,对于年产量不大于五万吨、成品管直径不大于4 1/2英寸的小型钢管厂来说,3RCM轧机最为适用。
二、KRM轧机-四辊行星轧管机
最近,德国Kocks公司推出STP轧管工艺,这种工艺的主要组成部分为:
1. KRM 四辊行星轧管机;
2. SRB张力减径机;
3. 以壁厚自动控制系统(AWC)为主的质量保证系统。
STP轧管工艺的核心是KRM四辊行星轧管机,而过去的行星轧管机如PSW行星轧管机则是三辊式的。KRM行星轧管机所轧出的钢管具有较好的壁厚均匀度,再加上AWC壁厚控制系统的作用,壁厚均匀度得以进一步的改善。
这种工艺的技术参数如表16-5所示。
这种轧管机组年产量为15万~20万吨,收得率为97%。从机械设计的角度来看,这种轧机的核心仍是行星机构,和PSW轧机相仿。
由于这种轧机采用了很大的断面减缩率,因此轧机设备承受很大的负荷,特别是轧辊轴两侧的轴承部位,由于负载大,经常损坏,为了改善这种状况,Kocks公司采取了两项措施即:采用四个轧辊并减小断面减缩率,限制生产一种外径的不锈钢管。PSW行星轧管机两次试轧失败的主要原因是:轧管时经常出现机械部件损坏,事故频繁,其中多数事故是轴承损坏,以致作业率过低,不能正常生产。对此,Kocks公司称上述两项措施是有效的,但其真正效果究竟如何仍引人注目。