一种减少钢管尾切长度的加工方法及热轧无缝钢管生产线
阅读说明：本技术 一种减少钢管尾切长度的加工方法及热轧无缝钢管生产线 (Processing method for reducing tail cutting length of steel pipe and hot-rolled seamless steel pipe production line ) 是由 王浩成 于 2021-11-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种减少钢管尾切长度的加工方法,在热轧无缝钢管生产工序中的钢管延伸工序之后、定径工序之前增加尾端切齐工序或尾端缩径工序；所述尾端切齐工序是将延伸工序之后得到的荒管端部的荒管马蹄切掉,得到基本平齐的荒管尾端；所述尾端缩径工序是指将荒管端部的外径进行径向压缩。由此,本发明的减少钢管尾切长度的加工方法,大大降低了马蹄状形变的尺寸,减少了钢管尾切尺寸,提升了钢管的成材率。本发明还公开了一种热轧无缝钢管生产线。(The invention discloses a processing method for reducing the tail cutting length of a steel pipe, which is characterized in that a tail end trimming process or a tail end reducing process is added after a steel pipe extending process and before a sizing process in a hot-rolled seamless steel pipe production process; the tail end trimming procedure is to cut off the horseshoe of the pierced billet at the end part of the pierced billet obtained after the extending procedure to obtain the tail end of the pierced billet which is basically flush; the tail end reducing process is to radially compress the outer diameter of the end part of the pierced billet. Therefore, the processing method for reducing the tail cutting length of the steel pipe greatly reduces the size of horseshoe-shaped deformation, reduces the tail cutting size of the steel pipe and improves the yield of the steel pipe. The invention also discloses a hot-rolled seamless steel tube production line.)
技术领域
本发明涉及热轧无缝钢管生产技术领域，尤其涉及一种减少钢管尾切长度的加工方法，还涉及热轧无缝钢管生产线。
背景技术
无缝钢管在制造过程中，其尾端处呈现“喇叭斜开口、长边向外弯曲”的不规则形状，看似“马蹄”，业内通常称为“马蹄”（见图1示意）。
“马蹄”是热轧无缝钢管机组生产过程中常见的问题，尤其在纵轧中的连轧机组、斜轧机组等生产薄壁钢管时，钢管尾端“马蹄”现象尤为突出和严重。“马蹄”现象直接导致钢管切尾长度大幅度增加，甚至达到无“马蹄”的钢管尾端切除长度的2倍及以上。比如：无“马蹄”切尾长度300--400mm，有“马蹄”切尾长度则在800--1200mm，大幅降低了钢管成材率。
钢管尾部“马蹄”问题产生的原因很复杂，钢管生产工艺一般包括以下7个步骤：
1、管坯加热：将管坯加热到要求的温度；
2、斜轧穿孔：将实心管坯加工成空心的毛管；
3、钢管延伸（纵轧或斜轧）：将毛管减壁、减径即延伸延长，得到荒管；
4、定径（减径）：对荒管外径进行压下规整，成为成品管，此时钢管还是高温热态钢管；
5、冷却：将热态钢管冷却到常温；
6、精整：钢管矫直、切头切尾、表面及尺寸检查、理化性能检验、无损检测等；
7、入库。
通过长期的观察，发现产生“马蹄”问题的工序主要集中在斜轧穿孔（也称：穿孔）和钢管延伸（也称：轧管或延伸）工序：
a情况：穿孔后的毛管尾端易呈现小“马蹄”状，称“毛管马蹄”，钢管延伸成荒管后的尾端就出现增大的“马蹄”状，称“荒管马蹄”，经过定径后的热态成品钢管尾端“马蹄”就更大更弯些，冷却后的钢管尾端“马蹄”，称“成品马蹄”，即本文称之钢管“马蹄”尾。
b情况：穿孔后毛管尾端还算比较平齐，看不出“毛管马蹄”状，但将毛管延伸成荒管后在其尾端出现“荒管马蹄”状，后面“马蹄”同a相应情况。
由此，产生“马蹄”的工序主要在穿孔和轧管上。
上述出现“毛管马蹄”“荒管马蹄”的原因，业内人士普遍认为是钢管尾端金属在轧辊孔型中变形不均匀，就会出现“马蹄”斜口；加之尾端金属无外端限制，且金属温度较高，硬度较低，可以自由流动，由此造成“马蹄”边缘外翻呈喇叭状。
造成钢管尾端金属不均匀变形有诸多因素：如管坯加热的不均匀及横断面不齐、孔型模具调整不正、孔型参数不稳定、工具磨损等等。由于导致这种现象的因素过多，导致实际出现上述问题时，很难立即准确找到产生的具体因素，长时间停车找原因又会严重影响生产进度，也不划算。因此综合考虑各种因素，现阶段的生产过程往往是带“马蹄”作业下去。显然“马蹄”问题将引起切尾长度大量增加，降低了成材率。
要想彻底解决“马蹄”问题，难度太大，几乎不可能。因为影响因素都是动态、可变的因素，因此生产过程中只能做到加强相关因素的精度控制，以减少“马蹄”的出现。
若出现“马蹄”情况下，设法减少其对切尾长度的影响也可以提升钢管的成材率，本发明就是在这个方面进行的研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种减少钢管尾切长度的加工方法，降低钢管尾切长度，提高钢管成材率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种减少钢管尾切长度的加工方法，基于现有的无缝钢管加工方法进行改进，具体包括如下步骤：
S1、管坯加热：将管坯加热到要求的温度；
S2、斜轧穿孔：将实心管坯加工成空心的毛管；
S3、钢管延伸：将毛管减壁、减径即延伸延长，成为荒管；
S5、定径：对荒管外径进行压下规整，成为成品钢管；
S6、冷却：将热态成品钢管冷却到常温；
S7、精整：对常温的成品钢管进行矫直、切头切尾、表面及尺寸检查、理化性能检验、无损检测；
S8、入库。
在上述现有的无缝钢管加工工序中的S3钢管延伸工序之后、S5定径工序之前增加S4尾端切齐工序；所述S4尾端切齐工序是将延伸工序之后得到的荒管端部的荒管马蹄切掉，得到基本平齐的荒管尾端。
进一步地，设荒管端部马蹄长度为a，总切除长度为l，则切尾长度为a或l，总切除长度l=a+b，其中0<b≤（L/定径钢管延伸系数），L为成品钢管最大尾切长度；定径钢管延伸系数是指定径工序前后钢管长度的比例，即定径后钢管的长度/定径前钢管的长度。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
在穿孔、延伸工序之后立即介入对马蹄形变进行干涉，切除较小的荒管马蹄，然后进行后续的定径工序，避免了荒管马蹄在后续工序中扩大延伸的情况，大大缩小了成品钢管尾端的马蹄形形变量，减小了尾切长度，提高了钢管的成材率。
一种减少钢管尾切长度的加工方法，在现有的无缝钢管加工方法基础上进行改进，具体地，包括如下步骤：
S1、管坯加热：将管坯加热到要求的温度；
S2、斜轧穿孔：将实心管坯加工成空心的毛管；
S3、钢管延伸：将毛管减壁、减径即延伸延长，成为荒管；
S5、定径：对荒管外径进行压下规整至预定的外径，成为成品钢管；
S6、冷却：将热态成品钢管冷却到常温；
S7、精整：对常温的成品钢管进行矫直、切头切尾、表面及尺寸检查、理化性能检验、无损检测；
S8、入库。
在上述现有无缝钢管加工的S3钢管延伸工序之后、S5定径工序之前增加S4尾端缩径工序，所述S4尾端缩径工序是指将荒管端部的外径进行径向压缩。
进一步地，将所述荒管端部的外径压缩到小于钢管的定径外径。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
在穿孔、延伸工序之后立即介入对马蹄形变进行干涉，对产生较小形变的荒管马蹄部位进行缩径整形处理，然后进行后续的定径工序，避免了荒管马蹄在后续定径过程中进一步扩大的情况，大大缩小了成品钢管尾端的马蹄形形变量，减小了尾切长度，提高了钢管的成材率。
一种无缝钢管加工生产线，包括依次布置的管坯加热装置、穿孔机、钢管延伸装置、缩径装置或切尾机、定径机、冷床和精整装置；
所述穿孔机为斜轧机；
所述钢管延伸装置为纵轧机或斜轧机；
所述缩径装置将钢管尾端径向压缩，使其变小；切尾机可以是锯切机、火焰切割机、等离子切割机、激光切割机等任何现有可以对钢管实现切割的设备。
所述精整装置包括矫直机、切管机、探伤机。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
在穿孔、延伸工序之后增加了切管装置或缩径装置，得以在穿孔、延伸工序之后立即对荒管马蹄形变进行干涉，切除或者进行缩径处理，将马蹄形变在萌芽状态进行管理，然后进行后续的定径工序，大大缩小了成品钢管尾端的马蹄形形变量，减小了尾切长度，提高了钢管的成材率。
附图说明
图1为钢管马蹄状形变示意图；
图2为钢管马蹄状形变在定径工序中的示意图；
图3为钢管马蹄状形变切除位置示意图；
图4为实施例1流程图；
图5为实施例2流程图；
图6为实施例3示意图；
图7为实施例4示意图。
1、管坯加热装置；2、穿孔机；3、钢管延伸装置；4-1、缩径装置；4-2、切尾机；5、定径机；6、冷床；7、精整装置；8、荒管本体；9、荒管马蹄；10、定径辊。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
首先分析下钢管马蹄状形变在钢管生产过程中造成的危害及其形成原因：
如图1所示，钢管的马蹄状形变（即图中的荒管马蹄9）的长边向外弯曲较大，因为钢管外周是常温的空气，外翘的形变使得马蹄状形变降温速度明显高于管体，因此“马蹄”长边相比钢管本体（即图中的荒管本体8）将比较冷、硬。
如图2所示，在定径（减径）过程中，钢管被定径机的定径辊10围拢成的孔型咬入、径向压下、进入孔型轧制，此时，马蹄状形变对于钢管本体而言相当于支点固定在钢管本体上的一个悬臂梁，其跟随管体一起进入孔型。此“悬臂梁”受力看出，它给尾部管体额外增加了一个径向压力，此压力较大，而与马蹄状形变相连的管体还属于高温管体，质地较软，故在孔型径向压力及“悬臂梁”额外力的共同作用下，此管体马蹄状形变与管体连接处的径向变形就会多于管体其他部分，即产生了连接部分“径向凹陷”的问题，加之钢管外径在孔型中轧制延伸，“径向凹陷”问题因为“延伸效应”又被进一步延长扩大。
待马蹄状形变轧出孔型后，由于其温度较低，弹性较强，使得马蹄状形变的“悬臂梁”又部分恢复了“马蹄”长边的外弯曲的样子。
由此，“马蹄”长边在定径（减径）过程中，由于其“悬臂梁”式的受力作用，使相连的管体发生附加有害的变形（径向凹陷变形），增加了切尾的长度。本发明通过在定径（减径）前，增加“荒管马蹄”的切/缩工序，即荒管“马蹄”尾端经过切/缩后，再对荒管进行定径工序，定径后的成品钢管尾端没有了“成品马蹄”问题，尾切长度得以缩短，进而提高了钢管成材率。
实施例1：
一种减少钢管尾切长度的加工方法，如图4所示，整个流程具体如下：
S1、管坯加热：将管坯加热到要求的温度；
S2、斜轧穿孔：将实心管坯加工成空心的毛管；
S3、钢管延伸：将毛管减壁、减径即延伸延长，成为荒管本体8；
S4、尾端切齐：将荒管尾端“马蹄”，即荒管马蹄9切掉a或l，尾端基本平齐；设荒管端部马蹄长度为a，总切除长度l=a+b，其中0<b≤（L/定径钢管延伸系数）；L为成品钢管最大尾切长度，每一批钢管实际都是按订单生产的，订单中提前约定了成品钢管的长度，所以实际生产过程中，最大尾切长度不能使最终的钢管短于订单中约定的钢管长度。如图3所示。
S5、定径：对荒管本体8的外径进行压下规整，成为成品钢管；
S6、冷却：将热态成品钢管冷却到常温；
S7、精整：对常温的成品钢管进行矫直、切头切尾、表面及尺寸检查、理化性能检验、无损检测；
S8、入库。
实施例2：
一种减少钢管尾切长度的加工方法，如图5所示，整个流程具体如下：
S1、管坯加热：将管坯加热到要求的温度；
S2、斜轧穿孔：将实心管坯加工成空心的毛管；
S3、钢管延伸：将毛管减壁、减径即延伸延长，成为荒管本体8；
S4、尾端缩径：将荒管尾端进行径向压缩，使其外径小于钢管的定径外径：
S5、定径：对荒管外径进行压下规整至预定的外径，成为成品钢管；
S6、冷却：将热态成品钢管冷却到常温；
S7、精整：对常温的成品钢管进行矫直、切头切尾、表面及尺寸检查、理化性能检验、无损检测；
S8、入库。
实施例3：
一种热轧无缝钢管生产线，如图6所示，依次包括管坯加热装置1、穿孔机2、钢管延伸装置3、缩径装置4-1、定径机5、冷床6和精整装置7；
所述穿孔机2为连轧机；
所述钢管延伸装置3为斜轧机；
所述缩径装置4-1为缩径设备，如减径机，其动力将钢管尾端径向压缩，使其变小；
所述精整装置包括矫直机、切管机、探伤机等。
实施例4：
一种热轧无缝钢管生产线，如图7所示，依次包括管坯加热装置1、穿孔机2、钢管延伸装置3、切尾机4-2、定径机5、冷床6和精整装置7；
所述穿孔机2为斜轧机；
所述钢管延伸装置3为纵轧机；
切尾机4-2是切尾的设备，如锯切、火焰切割、等离子切割、激光切割等动力设备。
在实际应用过程中，对于外径325mm，壁厚8mm的钢管，传统的加工方法成品钢管尾部“马蹄”严重，通常切尾长度1--1.2m。
使用本方案，在定径机前增加锯切设备（即切尾机4-2），即切割“荒管马蹄”工序，切齐管尾，切口位置范围：包括a+b。a为马蹄的长度，“马蹄”必须切掉，b为马蹄后荒管尾端可锯切长度，b可选择也可不选择，若选择，b可锯切长度值应该≤（成品钢管正常切尾长度÷定径钢管延伸系数），避免定径后最终产品的长度达不到产品要求。经上述处理后，进行定径后成品钢管无“成品马蹄”。
据尾端切除长度b值，来确定定径后成品钢管尾端补充切尾长度值c（补充切尾长度c=正常尾端切除长度-（b×定径延伸系数））。
效益：
使用本方案，要生产12m长成品钢管：按一支未切头尾的钢管长度12.6m来计算下料生产：正常切头200mm、切尾400mm后，成品钢管12m。
没有使用本发明前，原下料生产长度为13.4m来计算下料：切头200mm，切尾1.2m，成品12m。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。