张力减径
一种张力减径机速度制度的设定
ｓ ｓｅｍ， ａ ｎｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ ｙｔ ｗ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｍｅ ｈ ｄ ｆ ｔ ｏ ｏｒＲＰＭ ｏ ｈ ｉ ｅ ｍｏｔｒ Ｗａ ｕｉｔｕｐ， ａ ｄ ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｆｅ ｅ ｃ ｅｔ ｅ ｈ ａ ｃ — ｆｔ ｅ ｄｒｖ ｏ ｓ ｂ ｌ ｎ ａ ｙ ｉ ｎ ｄｉｆ ｒ ｎ ｅ ｂ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｌ ｕ
世 界 上 较 先 进 的 机 型 ，但 米 尔 公 司 仅 提 供 了 原 产 品 大 纲 中 各 规 格 所 对 应 的 速 度 制 度 ，而 对 速 度 制
制 度 的几 种 情 况 ： （ ） 减 机 的 前 部 工 序 — — 轧 管 机 轧 制 某 种 薄 １张 壁 荒 管 很 困 难 ，易 产 生 轧 卡 和外 表 面 划 伤 时 ； （ ） 户 的要 求 较 为 苛 刻 时 ，如 要 求 光 管 的 壁 ２用
（ ｅｍａ ｐ ｉａｔ Ｓｅ ｌ ｏ， ｔ． ｅｇｎ ｒｕ ，Ｑｑｈ ｒ１ １４ ，Ｃ ｉａ） Ｂ ｉ ｎＳ ｅｅ ｙ ｔ ． ｄ，Ｂ ｉａ ｇＧ ｏ ｐ ｉｉａ ６ ０ １ ｈｎ ｌ ｅＣ Ｌ
Ａｂｓ ｒ ｃｔ ｔａ ：
Ｂａ ｅ ｏ ｔ ｏ ｒ ｔｏ ｏ ｈｅ ｏ ｐ ｎｙ’Ｓ ｉ ｓ ｄ ｎ ｈｅ ｐｅ ａ ｉｎ ｆ ｔ ｃ ｍ ａ ｍｐｏ ｄ ｔ ｅ ｔｅｔｈ — ｒ ｕｃｎｇ ｍ ｉｌｗｉｈ ｅ ｒ ｌｚ ｄ ｄｒｖ ａｅ ｕｂ ｓｒ ｃ ｅｄ ｉ ｌ ｔ ａ ｃ ｎｔａ ｉｅ ｉ ｅ
厚 只能 有 上 偏 差 或 只 能 有 下 偏 差 ；
度 的设 定 原 理 未 提 供 给 我 方 ，被 称 为 “ Ａ Ｔ Ｃ Ｒ Ａ”
（ 算机 辅 助轧 制 ） 计 的技 术 软 件 包 也 没 提 供 。 而 原
（ ） 产 品 大 纲 不 合 理 ，使 张 减 机 的 单 机 架 减 ３原 径 率 较 大 而 出现 光 管 内折 叠 时 ；
张力减径的工艺特点
张力减径的工艺特点为了提高轧管机组的生产率和产量，在轧管机后配备了张力减径机。
这样，轧管机只需轧出1种或2种、最多3种外径的荒管，通过张力减径就可生产出多种不同直径和壁厚的成品钢管，使轧管机轧制的钢管单一化，从而减少了管坯和芯棒规格数量。
如宝钢无缝钢管厂的Φ140mm连轧管机组用两种直径，不同壁厚的70个规格的荒管，张力减径后就生产出成品管460个规格。
张力轧制减径中，钢管中间部分的壁厚受到张力作用而被拉薄，头尾两端的壁厚由于受不到张力或受到的张力不同，出现增厚或由厚到薄的过夜壁厚。
因而必须切去钢管两端增厚和过渡壁厚部分的管端。
因此，张力减径机只能配置在能轧制长荒管的轧管机组中，以减少切头损失率。
但是张力减径机如果采用限制管端增厚的电控技术，管端增厚的长度可以减少约1/3。
三辊张力减径机传动有内、外传动两种方式，采用内传动结构居多。
内传动的张力减径机，每个机架内设置有两对圆锥齿轮，简化了机座的结构，但在一定程度上影响了机架间距的缩小。
外传动式是双位机座，机架间距小，承载轧制力大，管端增厚长度也减少。
最大减径率和最大减壁率是张力减径机的两个主要参数。
在最大减径率及其允许的最大减壁率的条件下，用最薄壁的荒管生产出壁厚最薄的钢管，一般称为该台张力减径机的极限规格。
张力减径机组的总对数减径量可达90%，单架对数减径量最髙达12%〜17%。
为提高减径管质量，单架对数减径量常被限制在7%〜9%范围内。
主要机架的单架对数减径量一般为6%〜12%。
张力减径机的进出口速度由生产能力决定。
目前张力减径机的出口速度可达18m/s，进口速度大多在1〜3m/s。
张力减径机的张力系数z的最大允许值一般在0.5〜0.84之间波动，轧制温度高时取下限。
张力减径机的动力学和运动学的分析
张力减径机的动力学和运动学分析文章主要对三辊式张力减径机进行分析，主要分析张力减径机的动力学和运动学原理，通过对张力减径机的速度分析、转速分析和速度控制来分析张力减径机运动学特征，通过对张力减径机受力分析、张力减径机轧制压力和轧制扭矩动态特性分析。
张力减径机是现代化的生产机组，它的功能和优越性使其在大型无缝钢管生产中不可或缺。
随着我国钢管工业的发展张力减径机组正被广泛运用。
对三辊式张力减径机进行分析，该机组是90年代研制的，具有许多独特的优点。
以下分析张力减径机的运动学和动力学原理。
1.张力减径机的运动特性1.1.运动学特征在张力减径的过程中，要求各个机架的延伸系数和轧辊圆周协调一致，同时，决定连续轧机运行的基本条件要求通过每个机架的第二股金属流相等。
在所有的机架都充满金属而C不等于0的情况下，对于每对轧辊在任意瞬间都遵守秒流量、相等的原则，这种相等可通过轧辊和金属之间的滑移达到。
因此当C不等于0时，减径机任何一个机架中的变形条件发生变化，都会影响其余机架中的变形条件，但由于连轧过程本身存在着相适应，自相调整的过程，因此，即使在这种相互作用的复杂关系中，还原过程仍然可以在任何时刻保持第二个流相等。
但是当差别较大时，必然会造成严重的拉钢和推钢，轻者不能获得所需的钢管尺寸，重者连轧过程不能建立，甚至出现事故，因此较为准确的计算各机架转速是很重要的。
1.2.张力减径机的速度控制当轧管转速确定后，必须采用适当的方法进行测定以控制轧辊的速度。
无论拉伸减径机是单独驱动还是整体驱动，速度必须控制在一定水平内，以确保正确的张力。
2.张力减径机的动态分析2.1.张力减径过程中的外力分析张力减径实际上是无芯棒连轧。
符合圆孔型中轧管时的外作用力关系。
按力学原理，轧制工具对金属施加的外力主要是正压力（垂直于工具表面）以及相对运动而产生的摩擦力（垂直于正压力）。
考虑每个零件沿孔槽宽度的应力条件要复杂得多，不过还是两个力——正压力和摩擦力。
钢管张力减径工艺特点及设备选型
钢管张力减径工艺特点及设备选型力减径机是钢管生产系统中应用最广泛的设备之一。
文章介绍了张力减径工艺的发展和特点、设备分类和特点，并对设备选型进行了初步分析指出：张力减径机对提高整个穿孔、延伸机组的生产能力有决定性作用；单独传动及双电机集中传动〔不包括单电机集中变速传动〕是张力减径工艺两种极端表现方式，分组传动及混合传动是这两种方式的中间方式；外传动方式的优点使其具有很大的市场潜力；根据工艺选择合适的张力减径机可实现方案的最正确化，效益的最大化。
为国内钢厂钢管张力减径的选型提供了参考依据。
张力减径机专利自1932年出现后，由于其特有的工艺，在连轧管机组及其他方式生产无缝管的机组后，都广泛安设了张力减径机。
张力减径机成为了三步轧管法〔穿孔、延伸、精轧〕中不可或缺的设备。
针对机组不同的工艺要求，对张力减径机机型的选择就显得尤为重要。
本文将介绍张力减径工艺的特点、各类张力减径机的特征及设备选型。
张力减径工艺的发展最早的张力减径机为二辊式，但由于三辊式张力减径机在变形均匀及防止内外外表缺陷的产生上有许多明显优势，故在解决了三辊式轧辊驱动结构设计问题后，目前的张力减径机都采用三辊式布置形式。
张力减径机传动系统由单电机集中变速传动演变到每个机架单独调速传动，在单独传动上除直流电机单独传动外，又出现了液压差动调速〔集中传动单独差动〕，针对这两种传动的特点又演变出了双电机集中变速传动，在双电机基础上又出现了分组传动系统〔串联集中变速传动系统〕，即三电机、四电机和六电机集中变速传动。
为了改善张减后钢管质量及提高钢管成材率，在张力减径机组上又应用了各种过程控制系统，如：切头尾控制〔CEC〕、平均壁厚控制〔WTCA〕、局部壁厚控制〔WTCL〕、管长控制、剪切长度最正确化控制等[1]。
由不可调机架发展到成品机架用可调机架，增加了产品的生产灵活性，并且对产品的尺寸精度有了更好的控制。
定径机+张力减径机的工艺布置对提高延伸机组的生产能力，简化其生产管理具有积极的作用。
钢管张力减径工艺特点及设备选型
由不可调机架发展到成品机架用可调机架,增加了产品的生产灵活性,并且对产品的尺寸精度有了更好的控制。定径机+张力减径机的工艺布置对提高延伸机组的生产能力，简化其生产管理具有积极的作用。张力减径研究理论则是由按均匀变形的传统方法发展为利用计算机把张力减径按非均匀变形来计算的现代方法。
张力减径机专利自1９３2年出现后,由于其特有的工艺，在连轧管机组及其他方式生产无缝管的机组后,都广泛安设了张力减径机。张力减径机成为了三步轧管法(穿孔、延伸、精轧）中不可或缺的设备。针对机组不同的工艺要求，对张力减径机机型的选择就显得尤为重要。本文将介绍张力减径工艺的特点、各类张力减径机的特征及设备选型。
张力减径另一个特点是生产灵活，变更成品钢管的规格,其设备、电控方面所需的变动很少，生产调整时间较短。
张力减径的缺点及解决方法
在张力减径过程中，由于荒管的两端不承受张力或承受张力较小，并且减径量很大,所以此部分的增壁很多,内孔的形状更不规则,因此在张力减径后要将钢管的两端切去相当长的一段，增加了切头尾损失,降低了钢管成材率。目前张力减径机组可配有切头控制系统（CEC)、平均壁厚控制(WTCA)、局部壁厚控制（ＷTCL）、管长控制来提高钢管成材率。
按传动系统分类介绍
◇单独传动系统（直流单独传动）
代表机组：宝钢140机组后的2８机架张力减径机（可生产300多种规格)。
张力减径机每个机架有直流主电机，各自配有独立的直流调压供电装置,功率和调速范围大。其优点有：从工艺角度来看,单独传动系统对张力的调节最好,对成品钢管规格最大化是最有利的,对实现诸多过程控制提高钢管成材率及产品质量是最有利的;轧辊调速灵活、快速,调速精度很高,机组生产组织灵活；轧机传动结构被大大简化,使传动的可靠性提高;轧辊转速能迅速可靠改变,对实现切头尾损失控制(CEC)变得容易。
张力减径机理论资料
计算管端增厚的方法很多，我认为德国 Meer 厂和考克斯公司的的方法是较为
实用的计算方法。
德国 Meer 厂计算方法介绍如下。
1》 已 知
机 架 间 距 (m)： A
毛管 外 径(mm)：D0、毛管壁厚(mm)：S0；
钢管 外 径(mm)：D 、钢管壁厚(mm)：S
2》 计 算
1） 延 伸 系 数
µ＝ S0*(D0－ S0)/［ S*(D－ S)］
3
△ D＝ (D0－ D)/D0 Zm— — 所 有 机 架 中 钢 管 总 的 平 均 张 力 系 数
3、 减 径 的 几 个 工 艺 问 题
3、1 管端增厚
1） 产生管端增厚的机理和特征
在 钢 管 头 部 出 了 第 一 机 架 但 还 没 有 进 入 第 二 机 架 时 ，这 一 段 钢 管 就 没 有 张 力 的
2） 毛 管 壁 厚 系 数
ν 0＝ S0/D0
3） 钢 管 壁 厚 系 数
ν ＝ S/D
4） 平 均 壁 厚 系 数
ν m＝[(ν0＋ν)/2＋(S0＋S)/(D0＋D)]/2
4
5） 减 径 率
ρ ＝ 1－ D/D0
6） 轴 向 对 数 变 形
Φ e＝ LN(µ)
7） 切 向 对 数 变 形
Φ t＝ LN((D－ S)/(D0－ S0))
δ i＝ 1－ (1－ ρ i)ε ε ＝ [2Zi(ν i-1－ 1)＋ (1－ ν i-1)]/[Zi(1－ ν i-1)－ (2－ ν i-1)] δ i— — 第 机 架 中 钢 管 的 相 对 减 壁 量
δ i＝ (Si-1－ Si)/Si-1 ρ i— — 第 机 架 中 钢 管 的 相 对 减 径 量
1FW焊管热张力减径后的组织与性能
油 套管 产 品的开 发潜力 很 大 ， 特 别是 在北美 地 区 ，
Ｈ Ｆ Ｗ 油 井管 占到 消费 总量 的 ４ ０ ％～ ５ ５ ％［ １ 】 。 相 比无 缝 钢管 ． Ｈ Ｆ Ｗ 油 套管 的 焊缝质 量成 为
ＨＡＮ ＧＵＡＮ ＼ ・５ ・
韧 性 的超 高强 度 油井 管 ， 如Ｎ Ｓ Ｏ ， Ｐ １ １ ０ ， Ｑ１ ２ ５等 钢
中图分 类 号 ： Ｔ Ｅ ３ ３ ５ ． ７ ５
文 献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ３ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ ０ ５ — ０ ６
Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ＨＦＷ Ｐｉ ｐ ｅ Ａｆ ｔ ｅ ｒ Ｈｏ ｔ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｔ ｃ ｈ Ｒｅ ｄ ｕｃ ｉ ｎ ｇ
摘
要： 采用 Ｇ ｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ ｌ ５ ０ ０热模 拟 试验 及 Ｈ Ｆ Ｗ 焊 管 热张 力减 径试 验 ， 研 究 了热轧 制／ 热 张 力减 径＋ 调
质处理 对 Ｃ — Ｍｎ钢 Ｈ Ｆ Ｗ 焊缝 显微 组织 和 力学性 能的 影响 ， 并 采 用恒 电位 阳极极 化加 速 腐蚀试 验 方 法研 究 了热 张力减 径＋ 调 质 处理 对 Ｃ — Ｍ ｎ钢 焊缝 区沟槽 腐蚀 敏 感性 的影响 。结果 表 明 ， ＨＦ Ｗ 焊 管经 热 张力减 径＋ 热处理 后 ． 焊 缝 区的组 织和 晶粒状 态 同母 材 一 致 ． 且 焊缝 区的力 学性 能和 抗 沟槽 腐蚀 性能得 到 显著 改善 ， 与母 材基 本相 同。 达到 了焊 缝优化 或 焊 管工程 无缝化 的 目的 。 关 键词 ：Ｈ Ｆ Ｗ 焊 管 ：焊接 ：热张力减径 ；焊缝 ；组织性 能
焊管史话之二十电阻焊管的张力减径工艺C_L)
工艺可 以 生产更 宽 的材 质 范 围，具有 明显 的品种 灵活 性 。
（ ４ ）焊 缝 质 量 优 于 Ｃ Ｂ Ｗ 工艺 。
（ ５ ） 由于加 热 轧制 的 原 因 ，表 面质量 和尺 寸精度 低 于 电 阻焊 管 。但 因加 热 温度 仅 为 ９ ５ ０ ～ ９ ８ ０ ｏ Ｃ，
１ Ｅ ＲＷ ＋ Ｓ Ｒ 工 艺 组 成 和 布 置
Ｅ Ｒ Ｗ＋ Ｓ Ｒ 工艺 的基 本过 程是 ：首先 生产 出单一 直径 的焊接母 管 ：采 用加 热 炉或感 应加 热的 方式把 母 管加 热 到热轧 温度 ，一般 为 ９ ５ ０ ～ ９ ８ ０ ；进入 热 张 力减径 （ 一般 为 三辊 结构 ） 轧 制 出成 品 直径 管 ；飞
普遍 。
（ ２ ）在 焊 管机组 和加 热 炉 间设置 一 个较 长的缓 冲 台架 ，焊 管通过 该 台架连 续进 入加 热炉和 张 力减
径机 这是德 国人 开始采 用 的工 艺
（ ３ ）在 焊 管机 组 和加 热 炉 间仅 有 １ ０ １ Ｔ Ｉ 左 右 的距 离，焊 管连 续进 入加 热 炉 和 张力 减 径机 。 这 或 两个 规格 的 电 阻焊母 管 ，通 过 张 力减 径 即 可 生产 出较 宽直径 范 围的钢
管。该 工 艺最 大的特 点是提 高 了电 阻焊 管 的生产 效率 ，能 实现水煤 气管 、方矩 形 建筑 用管和 一般 结构 管的 高效 大批 量 生产 ，生产效 率与 当时的连 续对接焊 管 （ Ｃ Ｂ Ｗ） 工 艺相 当，而投 资相 对较低 。 由此可 见 ， 该 工 艺起 源的 宗 旨是提 高 电阻焊 管的 生产 效率 ，而 非提 高焊 管 的质量 ，对标或 竞 争工 艺是 当时的 对接 焊管 工 艺。