淺談?dòng)绊慞QF連軋壁厚精度的因素

隋靜波 歐陽(yáng)瑞泉

摘 ?要：258PQF連軋管機(jī)組產(chǎn)品定位在既能生產(chǎn)高技術(shù)含量、高附加值的高端產(chǎn)品，又可生產(chǎn)精度高、品質(zhì)好的一般產(chǎn)品。它的建成，可填補(bǔ)168～245mm規(guī)格內(nèi)高鋼級(jí)、高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)備能力空缺，完全具備114～245 mm各種規(guī)格無(wú)縫鋼管生產(chǎn)能力。258PQF連軋管機(jī)組采用帶導(dǎo)板錐形輥穿孔機(jī)加6機(jī)架PQF Plus連軋管機(jī)加3機(jī)架脫管機(jī)加14 機(jī)架微張力定徑機(jī)生產(chǎn)工藝。

關(guān)鍵詞：PQF;連軋壁厚;精度

一、PQF三輥連軋管機(jī)組的概況

1.1 PQF三輥連軋管機(jī)組主要建設(shè)內(nèi)容

PQF三輥連軋管機(jī)組包括一條直徑258mm的熱軋無(wú)縫PQF-LCO（側(cè)向換輥）連軋生產(chǎn)線，主要有管坯切割鋸、環(huán)形加熱爐、錐形輥穿孔機(jī)、PQF三輥式高精度六機(jī)架連軋管機(jī)、帶有CARTA技術(shù)的14架微張力定徑機(jī)、冷床、管排鋸、矯直機(jī)、吹灰裝置及渦流探傷裝置等主要設(shè)備;兩條PQF連軋壁精整線，主要有超聲+漏磁組合式探傷、倒棱機(jī)、水壓機(jī)、測(cè)長(zhǎng)、稱重、標(biāo)記、打捆、修磨等設(shè)備;配套設(shè)施有水處理、除塵設(shè)施等。

1.2 產(chǎn)能、規(guī)格、品種

258mm PQF連軋管機(jī)組設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)50萬(wàn)t，該機(jī)組生產(chǎn)的無(wú)縫鋼管的外徑范圍為114～245 mm，壁厚范圍為4.0～30 mm，80 %以上的產(chǎn)品為油井管，還生產(chǎn)管線管、鍋爐管、氣瓶管等專業(yè)管。主要品種為油井管（包括套管、油管、鉆桿）所需的管體料，占全部產(chǎn)品的 60 %。其它產(chǎn)品為高壓鍋爐管、氣瓶管、管線管、液壓支架管、船舶管和輸送管等。

1.3 PQF三輥連軋管機(jī)組工藝流程

PQF三輥連軋管機(jī)組采用了高精度的管坯加熱系統(tǒng)，管坯加熱溫度偏差±5℃，可以確保管坯加熱質(zhì)量。錐形穿孔機(jī)可以實(shí)現(xiàn)大延伸率的管坯穿孔，為生產(chǎn)高變形抗力的產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。高精度的三輥連軋管機(jī)以三個(gè)軋輥組成的孔型封閉性更好，同時(shí)配備有液壓壓下系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)PQF連軋壁高精度的軋制。

二、與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)主要參數(shù)、效益、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的比較

PQF（Premium Quality Finishing）三輥可調(diào)式連軋管機(jī)以三輥孔型設(shè)計(jì)工藝為核心，結(jié)合了典型二輥 MPM 限動(dòng)芯棒技術(shù)，使熱軋無(wú)縫PQF連軋壁在軋制工藝上取得了重大的技術(shù)突破，與兩輥 MPM 限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)相比，PQF三輥連軋管機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在于以下幾個(gè)方面。

2.1 壁厚精度更高

軋輥的三輥布置使金屬變形更加均勻;芯棒在孔型中的對(duì)中性更好;軋輥的磨損更加均勻，這些均使得PQF連軋壁的壁厚精度得到明顯提高。另外，采用三輥可調(diào)技術(shù)（可同時(shí)或單獨(dú)調(diào)整軋輥），使得用同一規(guī)格芯 棒軋制多種壁厚規(guī)格時(shí)引起的壁厚偏差有明顯降低。

2.2 PQF連軋表面質(zhì)量更高

由于三輥軋管機(jī)孔型軋槽底部與頂部各點(diǎn)間線速度差小（比二輥軋制速度差下降一半以上），從而能夠在穩(wěn)定的條件下使金屬不均勻流動(dòng)減小，使不均勻變形產(chǎn)生的波紋狀缺欠得到有效改善，加之金屬的橫向變形減小，較大地減緩了因軋輥側(cè)壁結(jié)瘤現(xiàn)象而在金屬表面上留下的壓痕缺欠，使PQF連軋壁表面更加光潔。

三、PQF連軋壁厚控制的方式

（1）分批設(shè)定調(diào)節(jié)方式，在軋制每批PQF連軋壁之前要進(jìn)行工藝和設(shè)備參數(shù)的設(shè)定計(jì)算，與PQF連軋壁壁厚密切相關(guān)的參數(shù)是輥縫設(shè)定，具體體現(xiàn)為液壓壓下裝置的位置參數(shù)。這一參 數(shù)的給定考慮了各機(jī)架的輥縫設(shè)定、機(jī)械幾何參數(shù)、機(jī)架彈性系數(shù)和軋制力等因素，是控制PQF連軋壁壁 厚的基準(zhǔn)參數(shù)。

（2）自適應(yīng)控制方式，連軋管機(jī)和微張力定徑機(jī)均具有反饋控制功能，即將上 3 根PQF連軋壁的軋后實(shí)測(cè)壁厚的移動(dòng)平均值與目標(biāo)壁厚進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)設(shè)定的調(diào)整參數(shù)進(jìn)行修正，以用于軋制下一根PQF連軋壁。如果連軋后采用張力減徑機(jī)，其還具有前饋功能，即將連軋荒管的 實(shí)測(cè)壁厚值與張力減徑機(jī)設(shè)定計(jì)算時(shí)采用的荒管入口壁厚值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)張力減徑機(jī)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行修正。

（3）液壓小艙控制方式采用液壓小艙控制方式可以在軋制過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整輥縫，還可以進(jìn)行壓力補(bǔ)償控制以減小PQF連軋壁縱向壁厚偏差值。

四、PQF-LCO連軋壁厚控制的主要影響因素

4.1 機(jī)架定位與鎖緊

機(jī)架定位片因磨損或其他原因尺寸偏差，造成機(jī)架中心偏移及鎖緊無(wú)法鎖上。在軋制時(shí)各個(gè)機(jī)架不在一個(gè)中心線上致使壁厚偏移，精度差，超出PQF機(jī)架擺臂的調(diào)整范圍。另外，鎖緊面與鎖緊缸斜面未接觸，或存在有線鎖緊的問(wèn)題（即鎖緊面與所鎖緊缸面不平行）。在軋制時(shí)，機(jī)架定位不穩(wěn)，會(huì)造成壁厚偏差及中心偏移，從而影響壁厚精度。

4.2 機(jī)架裝配精度

PQF-LOC機(jī)架的軋輥均需拆卸后上機(jī)床進(jìn)行單獨(dú)加工，加工后的軋輥高度偏差需使用墊片進(jìn)行補(bǔ)足。在實(shí)際加工裝配過(guò)程中，單個(gè)軋輥兩端軸承箱所加墊片的厚度對(duì)裝配完畢后的孔型尺寸有很大的影響，另外螺栓的緊固程度也與后續(xù)的橫向壁厚不均度息息相關(guān)。

結(jié)束語(yǔ)

提高無(wú)縫PQF-LCO連軋壁成品管橫向壁厚精度，關(guān)鍵在于獲得壁厚偏差小的穿孔坯。此外，還應(yīng)將軋管機(jī)結(jié)構(gòu)、工藝最佳化（包括中心線調(diào)整）和加工裝配精度三者結(jié)合起來(lái);需研究在線中心線調(diào)整技術(shù)，在生產(chǎn)實(shí)踐中加以應(yīng)用，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

PQF連軋壁縱向壁厚精度既有一般共性問(wèn)題，又與某些工藝特征有關(guān)。將張力減徑機(jī)作為精軋管機(jī)組的軋管廠要應(yīng)用反饋控制技術(shù)，最好能將其與管端軋薄工藝（FTS技術(shù)）結(jié)合起來(lái)。對(duì)于全浮動(dòng)連軋管機(jī)來(lái)說(shuō)應(yīng)采用PQF連軋壁“竹節(jié)”控制技術(shù)。

Montelatici研制開發(fā)了軋管工藝自動(dòng)控制軟件包，這是近年來(lái)國(guó)際PQF連軋壁厚界的一件大事。當(dāng)今對(duì)軋管工藝的研發(fā)，應(yīng)從工藝技術(shù)本身和自動(dòng)控制軟件包兩個(gè)方面入手，雙管齊下才能奏效。

參考文獻(xiàn)

[1] ?肖成. 無(wú)縫鋼管連軋過(guò)程建模與軋制規(guī)程優(yōu)化[D].中南大學(xué)，2014.

[2] ?李小榮. PQF軋管機(jī)組軋制工藝的理論研究[D].東北大學(xué)，2008.