第六章 钢管定减径 1、在钢管生产中，定减径机的作用是什么？一套定减径机一般由几架组成？ 答：定减径机用于在钢管壁厚要求变化不大的情况下，减小钢管外径，并且保证钢管外径尺寸偏差 符合相关标准规定的要求，同时改善钢管外表面的质量通常减径率较小时（<10% ）称定径， 一般由 3-7 个机架组成，当减径量较大时为减径机，由 7-14 个机架组成2、定径机组一般有几种类型？ 答：目前定径机一般有两种类型一种为多机架纵轧型，这种类型是通过 3～7 架孔型的纵向连续轧 制，以达到定径的目的另一种为单机架斜轧旋转定径，这种类型其减径量较小，但精度较高， 仅适用于中厚壁钢管 3、张力减径机的作用是什么？一套张力减径机一般由几架组成？ 答：在钢管减径过程中，张力减径机是利用轧辊的转速调整使机架间产生张力，从而不但可以减小 钢管的外径，而且可以减小钢管的壁厚，与定径机和无张力减径机相比，钢管变形量最大，总 减径量最大可达 75～80％，减壁量可达 35～40％，总延伸系数可达 6 以上机架数一般大于 14 架而平均张力系数小于 0.5 时，又称微张力减径机，此时减径量亦相对较小4、在定减径过程中，工作直径的含义是什么？ 答：在定减径过程中，轧辊上的某一点的线速度与该机架钢管出口的速度相等，则该点的轧辊直径 即为该机架的工作直径。
较工作直径小的孔型上各点，金属纵向流动速度大于轧辊圆周速度， 将会产生前滑现象；较工作直径大的孔型上各点将产生后滑现象很明显，在圆孔型中轧管的 任何情况下管子的出口速度大于孔型顶部圆周速度，产生前滑；而管子的出口速度小于侧壁处 的轧辊圆周速度，产生后滑 5、 （微）张力减径有什么优点？ 答：a)可以增大减径前钢管的规格及坯料重量，大幅度提高轧管机组生产效率轧管机组只生产少 数几种产量较高的规格，而经张力减径后可以得到各种尺寸规格的成品钢管 b)可以减少生产工具的数量、提高机组作业率由于管坯和荒管规格的减少，工具、备品备件 和更换时间大大减少，生产更加稳定，从而增加了机组的作业时间 c)可以改善产品质量、减缓钢管内多边形等缺陷同时由于更换规格次数的减少，也大大降低 了试轧制调整过程中出现的废次品数量 d)可以扩大品种规格减径量高达 80％， 减壁量达 44％， 通过张力减径可以直接生产Φ10×1.5mm 的小口径无缝钢管 e)增加生产钢管的长度，最大可达 165 米，减少切头损失，提高成材率 6、定（张力）减径机的传动形式有哪些？ 答：定（张力）减径机的传动形式很多，一般可分为四种 a)集体传动：各架由一台总的主电机通过齿轮分配箱传动，因此只有一种固定的速度与张力关 系。
这种形式结构简单，速度刚性好，控制系统简单，但只能生产少量的规格 b)单独传动：即各个机架均由单独的一台直流电机传动，每架都具有互不相联的调速和传动系 统这种形式的调速灵活、应用范围宽广，但速度刚性差，控制系统复杂 c)集体传动—单独差速：综合集体传动速度刚性好和单独传动调整范围宽而灵活的优点，采用 集体传动—单独差速的复合传动形式 d)集体传动—集体差速：与前一种形式不同，这种形式的叠加传动不是单独匹配每架，而是象 主传动一样，由一个总的叠加电机通过传动机构向各机架进行速度叠加它克服了集体传动— 单独差速传动形式的轧机结构复杂的缺点，保持了灵活性与刚性好的优点，因而得到更多的采 用 7、三辊定减径机与二辊定减径机相比，有什么优缺点？ 答：a) 机架间距：三辊式辊身宽度比二辊的小，每个轧辊减径量小，轧制力小，因而三辊式定减径 机辊径可以比二辊式的小其轧制间距比二辊式的小，因而管端增厚长度小、切头切尾少、金 属损耗少 b)钢管质量：三辊式比二辊式定减径机轧辊孔型周边的速度差小，从而减少轧辊与钢管的相对 滑动，轧辊较小沿周向每个轧辊孔型与钢管接触弧长较小，这使周向上所受的变形力比较 均匀，金属变形时的流动趋于均匀，从而可以减少横向壁厚的不均匀程度。
c)机架布置：三辊式定减径机轧辊交叉 60°，使轧机结构简化，便于布置d)张力的建立：轧辊数目多，则轧制时对钢管的曳入性能较好，可在较短的咬入钢管长度上建 立足够的张力 e)三辊式定减径机比二辊式一次性投资大，需用专用的轧辊加工机床，且备用机架多 f)一般三辊式定径机轧辊辊缝不可调，因而轧辊使用寿命低，但最近发展的可调式三辊定径机) 克服了上述缺点 8、什么叫临界减径率？ 答：钢管在减径机孔型中的变形包括压扁和减径两个阶段当单机减径量过大时，压扁阶段进行到 一定程度钢管不再产生减径而产生侧边的局部凹折，即钢管在孔型中丧失了稳定性，结果形成 轧折因此，在不丧失稳定性的条件下，允许的最大单机减径率叫临界减径率 9、定（减）径机如何进行变形分配（制定孔型减径系列）？ 答：定（减）径机工艺设计包括减径系列制定、孔型设计和转速计算三部分 在已有的定（减）径机上（架数已定） ，合理制定减径系列需考虑：用最少的孔型减径系列能 覆盖生产成品管所有规格；合理的选择单架减径率和总减径率二辊式普通定（减）径的单架减径率一般在 2.0～3.0%，有些厂也达到 3.5%第一架要考虑来 料是圆管进入椭圆孔型— —比后面架次椭圆管进椭圆孔型的宽展大， 以及入口荒管的外径波动； 成品前架要考虑从椭圆度较大的椭圆孔型向没有椭圆度的圆孔型过渡。
所以一般选第一架和成 品前架的单架减径率为中间机架的一半；成品机架（最后一架）一般没有减径率，但考虑成品 孔型的磨损和变形的稳定（成品机架没有减径率有时会出现来料宽度小于成品孔型的高度） ， 所以成品架应有约 0.5%的减径率 如先确定了单架减径率 δ，总减径率 δ∑（在第一、成品前和成品三个机架的减径率之和等于一 个单架减径率时）可用下式计算：δ∑=1-(1-δ) 式中，K 为机架数量 对于 S/D≥0.12 的中、 厚壁管，为避免成品管产生明显的 “内方” 建议总减径率要小于 25.0% 在各架减径率确定之后，即可由下式计算各架的孔型平均直径： K-2 di=di-1(1-δi/100) di 为各架的孔型平均直径，对于第一架 d0 则为荒管外径10、如何设计定（减）径机的孔型？ 答： a) 二辊定（减）径机的孔型设计 二辊式普通定（减）径的孔型主要有带偏心度的椭圆孔型和带侧壁圆弧的椭圆孔型两种，后者 没有突出优点，加工也不太方便，现大多是采用前者 带偏心度的椭圆孔型构成如下图所示 A——孔型高度 B——孔型宽度 3 E——偏心距 R——孔型半径 △——辊缝 r——开口圆角 代表孔型特征的参数通常有： 孔型平均直径为：d=(A+B)/2 孔型的椭圆度：ξ =B/A 孔型的宽展量： △Bi=Bi-Ai-1 孔型的压下量：△Ai= Bi-1-Ai 在孔型平均直径已定后，正确选定偏心距 E 是二辊式普通定（减）径机孔型设计的关键。
偏心 距 E 选定后，其它主要参数即可计算： A=d /(d+E) B=2d-A R=0.5A+E 一般可按以下原则确定各架孔型的 E 值： 1）从入口到出口机架 E 值逐渐减小，减径机架次多，可分成几个台阶； 2）选择第一架的 E 值应保证第一架的孔型宽度比荒管外径大 1.0mm 以上； 3）成品架的 E 值为零成品前架资料选 0.5mm； 4）当各架 E 值变化不大时，可统一为一个值或分成几个台阶 用孔型宽展量进行“校核”时，可根据下式： △Bi=（0.2～0.5）△Ai 碳结钢、合结钢及薄壁管取大值，高合金管、厚壁管取小值 b) 三辊定（减）径机的孔型设计 三辊定（减）径机孔型由于加工等条件限制，现在大多数仍采用传统的由长半轴 A 和短半轴 B 构成的椭圆孔型，见下图 6 2 1）孔型主要参数 4 孔型长半轴——Ai： 孔型短半轴——Bi： 孔型平均直径 Di 为： 椭圆度系数 ξ： “宽展”系数 θ： Di＝Ai＋Bi ξi＝Ai/ Bi θi＝Bi-1/Ai 通常 θi 是小于 1.0 的正数，即本架孔型的长半轴 Ai 大于上架孔型的短半轴 Bi-1，通常称为椭 圆孔型当 θi≥1.0（即 Bi-1≥Ai）时，该孔型则被称为“圆孔型”——实质是“零”宽展或 “负”宽展孔型。
2） 孔型设计 在孔型的减径系列已确定的前提下，孔型设计实质上就是选定各架孔型的椭圆度系数或宽展系 数然后就可用下述公式分别计算出 A、和 B ξi＝1/[θi(1－ρi)] Ai＝Di/[1＋(1/ξi)] Bi＝Di/(1＋ξi) 通常大家认为采用椭圆度系数小的“圆孔型”（θi≥ 1.0）有利于减少内六方，但是对于 S/D ≤0.11 的薄壁管，则容易产生耳子、青线甚至轧折等缺陷 椭圆度系数或宽展系数主要是与钢管在孔型中的横变形有关，而横变形受多种因素影响，很难 定量地确定因此选定椭圆度系数或宽展系数主要还是根据经验，须对在用的成功孔型进行分 析、对比，结合新的条件进行计算、选择 计算选定椭圆度系数，可参考利用下面的经验公式： ξ=[100/(100-δ)] 式中： δ——单架减径率（% ） q q 为与钢种、 S/D 等有关的系数 q≈0.70～1.23，碳结钢、合结钢及薄壁管取大值，高合金管、厚壁管取小值 对于 S/D≤0.11 的薄壁管， “宽展系数 ”θ 与单架减径率有如下表的经验关系：单架减径率 孔型系数 ρ θ 3% 0.990 4% 0.989 5% 0.988 在孔型设计时，孔型开口处的圆孤是不应忽略，实践证明它对减少青线是非常必要的。
孔型开 口处的圆孤一般为 3～6mm 另外，辊缝为 1～2mm 11、三辊定（减）径机轧辊的孔型如何加工？ 答：孔型的加工是在专用机床上，机架中心与机床的“刀杆”轴线对中后固定，轧辊由传动机 构机带动旋转；在孔型轴线上有三个固定在旋转的刀杆上刀头进行切削加工当刀头的切削点 的轴向位置与三个轧辊的轴线在同一个平面时，加工出来的即为没有椭圆度的圆孔型；当刀头 的切削点距三个轧辊的轴线所在平面还有距离——“偏移距离”时，加工出来的为椭圆孔型， “偏移距离”（刀具位置）愈大，椭圆度也愈大 根据每一个已定孔型的长、短半轴，用下列公式可计算刀具直径 WD 和刀具位置 WA，以此进行 加工，即可得到相应孔型尺寸和椭圆孔型的孔型计算公式如下： WD＝ (B－B /Ds－A/2＋A /Ds)＋0.75*A /(B－B /Ds－A/2＋A /Ds) 2 2 2 2 2 2 2 WA＝[(Ds/2－B) －(Ds/2－WD/2) ] 式中： A、B 为孔型的长、短半轴，Ds 为轧辊的理想直径 12、 微张力减径的主要特点是什么？ 答：减径机的主要目的是：在保证成品管质量的前提下，获得尽可能大的减径率。
普通定（减）径机：单架最大减径率≤3.5% ，总减径率一般应＜25.0%（考虑厚壁管“内方”限 制） ； 张力减径机：过去，单架最大减径率曾达到 7%以上（现也控制在 6.5%左右） ，总减径率达到 80%但同时它的切头损失大（最大的切头长度可达到近 2 米） ，对于连轧管机组以外的其它轧 管机组（荒管长度大部份在 15 米以下）是无法承受的 微张力减径机：可以说是二者的折中——单架最大减径率可达到 3.5%，总减径率也可以超过 40%；同时大多情况下，切头（尾）长度大多可控制在 300MM 以内同时，只要措施得当，中、 厚壁管的“内六方 ”可控制在较好水平因此微张力减径机比较适用于荒管长度较短的热轧无 缝钢管机组 近几年，我国的微张力减径机得以迅速推广用于自动轧管机组、三辊轧管机组和二辊斜轧管 机组的 8～14 机架微张力减径机现已达到 10 套左右 13、如何计算定（减）径机的轧辊转速（或轧辊直径）？ 答：计算定（减）径机的轧辊转速（或轧辊直径）主要是根据“连轧的各架金属秒流量相等”的原 则，并在此基础上考虑合理的“张力” 。