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在无缝钢管生产中,穿孔是重要工序之一,它的任务是将实心管坯按照所设计的尺寸和表面光洁度,穿制成毛管(空心坯)。
它对无缝钢管的管坯成本、品种规格及成品质量有着很大的影响。
二辊锥形穿孔和三辊穿孔都属于斜轧穿孔的范畴,都是穿孔工序中的重要手段。
斜轧穿孔时产生的多余宏观剪切应变是非常严重的,对毛管的质量是非常有害的。
现在虽然趋向于用二辊锥形穿孔机,但仍然存在如何选择穿孔方案和不同穿孔方案有何特点的问题,因为它们不仅多余宏观剪切应变不同,而且设备能量消耗和力能参数也有区别,所以最佳方案的选取还必须由两种系统的优缺点来决定。
在此笔者通过分析和说明二辊锥形穿孔和三辊穿孔的金属变形特点及穿孔时管坯中心区域的应力、变形特点等,进一步说明两种穿孔形式各自的劣势和优势及其对产品质量、设备能量消耗、工具消耗的影响,从而为设备选型提出一些帮助和思路。
1轧辊布置形式和金属变形特点由于穿孔机辊轴配置方式和辊形的重大差异以及辊径的变化规律的不同,使得轧辊的圆周速度变化对轧件产生的影响差异很大,二辊锥形穿孔使不均匀变形减少,而三辊穿孔却使不均匀变形加剧。
二辊锥形穿孔机轧辊为锥形辊,孔型由2套轧辊装置、2套导板(或导盘)装配组成,见图1-a。
在轧制时既有送进角又有辗轧角,因为轧辊具有大角度辗轧角β(一般为14°~15°),所以在出口方向轧辊的辊径越来越大,在轴向与金属流动速度的变化规律相一致,有利于金属的向前流动,帮助了金属的变形[1]。
扭转应变方向为单向扭转,见图1-b(以导板结构为例进行说明)。
三辊穿孔机轧辊分为传统桶形辊和具有小角度辗轧角的桶形辊两种,孔型由3套轧辊装置组成,见第85页图2-a。
在轧制时传统桶形辊只具有送进角,而辗轧角β=0°,故在出口方向轧辊的辊径由大文章编号:1674-9146(2012)05-0084-03二辊锥形穿孔和三辊穿孔的利与弊石磊收稿日期:2012-03-21;修回日期:2012-04-28作者简介:石磊(1980-),男,山西晋中人,助理工程师,主要从事轧钢设计研究,E-mail :986137108@ 。
工具研究与应用63浅谈锥形辊穿孔机轧辊的设计韩久富(鞍钢股份有限公司无缝钢管厂，辽宁鞍山114021 )摘要：根据穿孔机工具中的轧辊的设计特点，系统地探讨了锥形辊穿孔机的轧辊参数设计原则，分析主要参数的计算公式和设计中应注意的问题。
分析认为：科学合理地设计锥形辊穿孔机轧辊，可以使减径量最小，却不影响咬人，对穿孔工序极为有利；此外，还能减少轧制缺陷，尤其在生产难轧钢种时，其优势更明显。
设计合理的锥形辊穿孔机可以提高产品质量、降低轧制能耗和工具消耗。
关键词：穿孔机；锥形辊；轧辊；轧辊直径；辊面角；设计中图分类号：TG333.17 文献标志码：B 文章编号：1001-2311(2019)06-0063-03B rie f D is c u s s io n on Roll D e s ig n o fC o n e T y p e P ie rc e rH A N Jiufu(Seamless Steel Tube Plant, Anshan Inon &Steel Co.,Ltd., Anshan 114021, China)Abstract：According t o the design characteristics of the r o l l used as one of the piercing t ools, the design principle for the CTP r o l l parameters i s systematically discussed here in the paper, and the calculation formula for the major parameters and the issues as need to be focused on during the design process are analyzed. The analysis leads t o such a conclusion as follows. Scientific and reasonable design of the CTP r o l l w ill minimize the reduction amount without any negativee ffect on the bite, which i s very helpful for the piercing step; moreover rolling-caused defects w ill also be reduced; particularly when producing steels which are normally rather hard to be managed, the said r o l l shows obvious advantages. Generally speaking, the properly-designed cone type piercer (CTP) w ill bring about such advantages as better product quality,lower energy consumption for rolling and lower tools consumption as well.Key words：piercing mill; cone r o i l;r o l l;r o l l diameter; r o l l surface angle; design自20世纪80年代末以来，新的穿孔技术普 遍采用锥形轧辊穿孔，即轧辑呈锥形，从人口到出 口轧辊直径逐渐增大[1-w]。
锥形辊穿孔机的工作原理和特点锥形辊（菌式）穿孔机在穿孔中可使轧辊的表面速度和金属在穿孔过程中增加的流动速度相一致，减少作用在毛管上的剪切应力，降低能耗，使毛管表面光洁、壁厚均匀。
其工作原理如图1所示。
两轧辊的轴线既倾斜又交叉，以便能够通过较大的喂入角β和辗轧角γ实现穿孔。
轧辊成圆锥形、双支撑。
轧辊的圆周速度沿着出口方向有规律地提高，并与穿孔毛管的运动速度相匹配，轧辊对毛坯有拉伸或阻碍作用。
由此使斜轧穿孔中的回转锻造效应、表面扭曲变形及圆周剪切变形都受到一定程度的抑制，使毛管内、外表扭曲变形及圆周剪切变形都受到一定程度的抑制，使毛管内、外表面缺陷大为减少。
其导卫装置可采用导板，比较先进的采用主动大导盘。
图1锥形辊穿孔机的特点如下：(1）回转锻造效应受到抑制。
为了使轧辊的布置适合于穿孔过程的进行，除了喂入角β，又设置了辗轧角γ，轧辊成锥状、双支撑。
实验结果表明，管坯和毛管的力学性能、伸长率和断面压缩率在很大程度上取决于轧辊的辗轧角和喂入角的大小。
β和γ值越大，伸长率和压缩率也越大。
金属显微镜观察表明，回转锻造效应受到明显的抑制，孔腔缺陆几乎见不到。
与此相反，以较小的喂人角和辗轧角进行穿孔时，回转锻造效应非常明显，孔腔缺陷清楚可见。
(2）金属流动合理。
在辗轧角和喂入角变化的情况下进行穿孔实验，观察喂入角β和辗轧角γ对圆周剪切变形的影响。
圆周剪切变形可用下式表达：实验中明显看出，喂入角β对圆周剪切变形有很大影响。
当β成比例增大时，γrQ值明显下降；同样，辗轧角γ增大时，γrQ也明显下降。
特别明显的是：当γ=15°、β≥14°或者γ=20°、β≥10°时，圆周剪切变形完全消失，即γrQ=O。
轧辊辗轧角和喂入角对表面扭曲变形的影响也很明显，特别是当辗轧率较高时，金属流动不产生表面扭曲而引起剪切变形。
在大辗轧角和大喂人角条件下进行穿孔，周向剪切变形和表面扭曲变形受到严格控制，甚至为零，使金属流动速度基本相同。
轧辊磨削及缺陷控制摘要：文章简要的介绍了Ra0.4~0.6轧辊磨削过程和如何控制其存在的缺陷，指出了衡量轧辊磨削质量的两个主要指标：轧辊几何尺寸精度和表面精度。
在轧辊磨削机理的基础上，分析了影响轧辊表面相糙度的主要因素，并详细阐述了工艺参数对轧辊磨削质量的影响及磨削缺陷的控制。
最后，提出了提高轧辊磨削质量的具体策略和措施。
关键词：轧辊磨削；质量；精度；表面粗糙度轧辊是轧机生产最重要也是最关键的零部件，轧辊表面质量的好坏直接决定轧机生产出来的产品质量好坏，而上机的轧辊都需要经过磨削处理，因此轧辊磨削工艺及缺陷控制显得尤为重要，文章跟踪国内先进轧辊磨削技术的发展，从冷轧实际情况出发得出：在磨削过程中，许多方面仍依赖于操作工的实际经验和技术熟练程度。
本文对磨削加工的工艺控制和缺陷对策进行了简要阐述。
1 轧辊磨削过程及参数的设定对表面质量影响根据对下线轧辊的磨削，由于我们采用的是数控磨床，对轧辊的加工精度比较高，同时对轧辊的磨削时间、表面质量、辊型形状公差、圆度大小、配对范围等要求也很严格。
本程序以磨削0.4-0.6um粗糙度的磨削过程为例，采用的是2个粗磨和3次精磨的方式。
1.1 砂轮线速度（m/s）如果其它参数量不变，砂轮直径逐渐变小时，轧辊表面粗糙度逐渐增大。
所以要对轧辊线速度进行适当调节，来满足表面粗糙度要求。
当砂轮直径最大时，磨削出的轧辊表面粗糙度很低，在粗磨削时，根据每一个磨床的性能不同，每一个行程磨下去的量很小，为了节省磨削时间，需要增大砂轮线速度来提高磨削效率，整个磨削过程砂轮线速度一次为40m/s，30m/s，12m/s，12m/s，12m/s。
这样粗磨提高磨削效率，精磨提高轧辊表面粗糙度。
随之砂轮直径逐渐减小，砂轮线速度依次相反调节，也要和实际磨床状态做相应的调节，砂轮速度太高，单位时间切过轧辊表面的磨粒数增多，磨屑厚度减小，摩擦作用加剧，磨削产生的热量显著增加，容易产生烧伤、黑印、走刀纹等。
穿孔机调整参数及常见缺陷调整穿孔机遵循的原则调整正确的标志是？管坯咬入平稳，毛管抛出顺利，穿孔过程稳定，顶杆无明显跳动，毛管内外表面质量良好，毛管尺寸符合要求，主电机负荷正常为达到上述目的。
穿孔机调整应遵循的原则是?1.合金钢线必须与穿孔中心线重合或者比穿孔中心线略底3～5毫米.2.两轧辊中心线的水平投影应同时平行于轧制线.3.两轧辊相对于穿孔中心线的倾角既前进角必须相等.4.确保顶杆在穿孔过程中有较高的钢性即顶杆不能有明显的跳动甩动.5.顶头所处的边线应当相对较低以免导致前卡或者后卡事故.6.应当同时实现无孔腔状态下的穿孔过程.7.穿孔工具如轧辊.顶头.导板都不应严重磨损．8.穿孔机调整工必须诚观测穿孔机运转的工作情况以及工具采用情况，必须诚检测毛管内外表面的质量以及尺寸，辨认出问题应当及时处理．（例如图）轧辊钢管顶头顶杆顶头位置导板.轧辊2.钢管3.顶杆4.导板5.顶头穿孔过程中主要的工艺参数１．穿孔过程中主要的工艺参数有变形参数、速度参数和温度参数、变形参数包括延伸系数、扩径率、扩展值、顶头前压下率、压缩带处管坯直径压下率、每半转压下率等。
２．速度参数包括轧辊转数、前进角轴向滑移系数（0.5～0.8），温度参数包括穿孔前管坯温度1230±20℃和穿孔后毛管温度1100℃．延展系数怎样确认延伸系数是指毛管长度与管坯长度之比或者管坯断面积与毛管割断面积之比．１．计算延伸系数的公式分别为烧损，一般取0.97～0.99斜底炉式可取大值，环形炉取小值。
２．毛管外径、壁厚和长度。
３．管坯直径、长度和割断面积，延展系数大则透的管子壁厚，但受毛管内外表面质量咬入条件，轧卡等管制也无法薄，通常小型穿孔机透毛管的壁厚为4.5～５毫米．穿碳素钢管坯的延展系数为３～4.5，穿合金钢管2.5～4延展系数的上限受顶杆强度和稳定性的管制，最轻的延展系数为1.2。
什么是扩展值？影响它的因素有那些？毛管内径与顶头直径之差叫作拓展值，由于在斜轧穿孔过程中管坯在变形区中呈椭圆形，因此毛管的内径始终会大于顶头直径。
