尾三角形成的根本原因在于三輥斜軋所固有的擴(kuò)徑傾向。當(dāng)鋼管軋制到尾部時(shí),由于在軋輥入口側(cè)沒(méi)有足夠的變形材料,毛管的縱向拉應(yīng)力降低,使得尾部毛管的切向變形的傾向增大,增大了的切向變形導(dǎo)致縱向變形愈來(lái)愈少。如果軋輥和芯棒之間切向出口速度大于后面軋輥的咬入速度必將在軋輥之間出現(xiàn)材料堵塞,形成尾三角,引起縱向送進(jìn)的停止。為了解決尾三角問(wèn)題人們著重從管尾的預(yù)減徑預(yù)減壁開(kāi)始,直到后來(lái)的軋輥快開(kāi)技術(shù)的應(yīng)用。解決尾三角的工藝發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了以下過(guò)程。


1. NEL無(wú)尾損失


  在早期,抑制尾三角的方法并不是軋輥快開(kāi)技術(shù),軋輥快開(kāi)技術(shù)只是后期的產(chǎn)物。NEL無(wú)尾損失是早期的典型的代表,這種裝置是由裝在軋機(jī)入口側(cè)的3~4個(gè)輥?zhàn)咏M成,他主要是對(duì)尾部鋼管進(jìn)行預(yù)減徑和減壁(減徑和減壁與荒管的D/S比有關(guān))這樣可以消除或減少尾部擴(kuò)徑引起的動(dòng)力,從而實(shí)現(xiàn)抑制尾三角的目的。


  這種方式的主要弊端是調(diào)整困難,對(duì)每一種規(guī)格都要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行NEL輥?zhàn)拥膲合铝空{(diào)整。在工作過(guò)程中不能考慮到軋件的軸向運(yùn)行速度,使得毛管的軸向速度加大之后預(yù)減作用不明顯,從而導(dǎo)致他的使用性差。曾對(duì)NEL進(jìn)行過(guò)大量軋制試驗(yàn),結(jié)果表明:


    a. 軋制中等壁厚的荒管時(shí),若荒管外徑小于毛管外徑5mm時(shí),NEL是可行的,荒管尾部凸起部分不必切除就可進(jìn)行定減徑;NEL的適用范圍為D/S不大于21和S不小于5.5mm,低于上述范圍應(yīng)用“快打開(kāi)”。由此看來(lái),尾部損失減小到50mm以內(nèi)是可能的;


    b. 軋制薄壁管時(shí),因NEL的軋輥是被動(dòng)的,它在軋制時(shí)與主機(jī)軋制形成扭轉(zhuǎn)力矩,使從NEL軋出的壁厚過(guò)薄部分出現(xiàn)扭曲,造成延伸后尾部不規(guī)整,通過(guò)性差?,F(xiàn)有NEL裝置的軋輥支撐連桿剮度較小,孔喉尺寸彈跳大,影響其作用的正常發(fā)揮。因此,NEL的使用沒(méi)有得到推廣。


 2. 調(diào)整送進(jìn)角消除尾三角


  從三輥?zhàn)冃螜C(jī)理進(jìn)行分析以及大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明,減小軋輥的送進(jìn)角度會(huì)明顯的減小尾三角的長(zhǎng)度直至不影響鋼管的正常軋制。20世紀(jì)80年代的特朗斯瓦爾軋機(jī)正是從這個(gè)角度出發(fā),采用旋轉(zhuǎn)牌坊變動(dòng)送進(jìn)角的方式抑制尾三角的出現(xiàn),見(jiàn)圖6-47,但是隨著送進(jìn)角的減小必將導(dǎo)致軋制效率的降低和荒管縱向壁厚的不均,最終的切尾量也是居高不下。另外這種方式還要設(shè)定速度函數(shù)和鋼管長(zhǎng)度函數(shù),合理控制比較困難。


圖 47.jpg


 3. 軋輥快開(kāi)技術(shù)


  20世紀(jì)90年代引進(jìn)φ170mm機(jī)組之后,解決尾三角問(wèn)題的真正意義上的軋輥快開(kāi)技術(shù)才在我國(guó)得以應(yīng)用。它的基本原理是鋼管軋制到尾部時(shí)軋輥提前打開(kāi),喉徑放大,將鋼管的減徑量減小,在機(jī)構(gòu)上它通過(guò)一個(gè)套在軋輥平衡缸中的柱塞式油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)快開(kāi)功能。見(jiàn)圖6-48。柱塞式油缸與強(qiáng)大壓力的平衡缸配合使用,無(wú)疑會(huì)提高該快開(kāi)機(jī)構(gòu)的反應(yīng)速度。經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,這種快開(kāi)方式反應(yīng)靈敏,快開(kāi)時(shí)間能夠保持在0.1s之內(nèi),基本能滿足軋制薄壁管的速度要求??扉_(kāi)之后的管尾經(jīng)張力減徑、矯直工序的軋制,切尾量較小,能夠控制在100mm之內(nèi),有效提高了金屬的收得率。由于其在軋輥的入口出口分別設(shè)置快開(kāi)油缸使得該快開(kāi)機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中對(duì)碾軋角沒(méi)有影響,控制比較簡(jiǎn)單,但是由于其所在的軋機(jī)換輥以及軋輥送進(jìn)角調(diào)整比較麻煩,最終導(dǎo)致新型三輥軋管機(jī)的出現(xiàn),即機(jī)架在線打開(kāi)換輥式三輥軋管機(jī)。隨之而來(lái)的是快開(kāi)結(jié)構(gòu)形式的變化。它的快開(kāi)機(jī)構(gòu)如圖6-48所示。


圖 48.jpg



4. 新型的軋輥快開(kāi)裝置


  新型液壓差動(dòng)式軋輥快開(kāi)技術(shù)的出現(xiàn),在一定程度上提高了快開(kāi)動(dòng)作的實(shí)施時(shí)間,補(bǔ)償了因快開(kāi)之后碾軋角增大帶來(lái)的缺陷。它的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)是在3個(gè)柱塞缸上實(shí)施液壓差動(dòng)技術(shù),提高缸徑的動(dòng)作速度以達(dá)到減少快開(kāi)時(shí)間。目前這種機(jī)構(gòu)已經(jīng)在某鋼管廠的Assel軋管機(jī)上得到應(yīng)用,效果非常良好。