浅谈影响PQF连轧壁厚精度的因素

隋静波 欧阳瑞泉

摘  要：258PQF连轧管机组产品定位在既能生产高技术含量、高附加值的高端产品，又可生产精度高、品质好的一般产品。它的建成，可填补168～245mm规格内高钢級、高附加值产品的生产、设备能力空缺，完全具备114～245 mm各种规格无缝钢管生产能力。258PQF连轧管机组采用带导板锥形辊穿孔机加6机架PQF Plus连轧管机加3机架脱管机加14 机架微张力定径机生产工艺。

关键词：PQF;连轧壁厚;精度

一、PQF三辊连轧管机组的概况

1.1 PQF三辊连轧管机组主要建设内容

PQF三辊连轧管机组包括一条直径258mm的热轧无缝PQF-LCO（侧向换辊）连轧生产线，主要有管坯切割锯、环形加热炉、锥形辊穿孔机、PQF三辊式高精度六机架连轧管机、带有CARTA技术的14架微张力定径机、冷床、管排锯、矫直机、吹灰装置及涡流探伤装置等主要设备;两条PQF连轧壁精整线，主要有超声+漏磁组合式探伤、倒棱机、水压机、测长、称重、标记、打捆、修磨等设备;配套设施有水处理、除尘设施等。

1.2 产能、规格、品种

258mm PQF连轧管机组设计能力为年产50万t，该机组生产的无缝钢管的外径范围为114～245 mm，壁厚范围为4.0～30 mm，80 %以上的产品为油井管，还生产管线管、锅炉管、气瓶管等专业管。主要品种为油井管（包括套管、油管、钻杆）所需的管体料，占全部产品的 60 %。其它产品为高压锅炉管、气瓶管、管线管、液压支架管、船舶管和输送管等。

1.3 PQF三辊连轧管机组工艺流程

PQF三辊连轧管机组采用了高精度的管坯加热系统，管坯加热温度偏差±5℃，可以确保管坯加热质量。锥形穿孔机可以实现大延伸率的管坯穿孔，为生产高变形抗力的产品创造了条件。高精度的三辊连轧管机以三个轧辊组成的孔型封闭性更好，同时配备有液压压下系统，可以实现PQF连轧壁高精度的轧制。

二、与当前国内外同类技术主要参数、效益、市场竞争力的比较

PQF（Premium Quality Finishing）三辊可调式连轧管机以三辊孔型设计工艺为核心，结合了典型二辊 MPM 限动芯棒技术，使热轧无缝PQF连轧壁在轧制工艺上取得了重大的技术突破，与两辊 MPM 限动芯棒连轧管机相比，PQF三辊连轧管机的主要优势在于以下几个方面。

2.1 壁厚精度更高

轧辊的三辊布置使金属变形更加均匀;芯棒在孔型中的对中性更好;轧辊的磨损更加均匀，这些均使得PQF连轧壁的壁厚精度得到明显提高。另外，采用三辊可调技术（可同时或单独调整轧辊），使得用同一规格芯 棒轧制多种壁厚规格时引起的壁厚偏差有明显降低。

2.2 PQF连轧表面质量更高

由于三辊轧管机孔型轧槽底部与顶部各点间线速度差小（比二辊轧制速度差下降一半以上），从而能够在稳定的条件下使金属不均匀流动减小，使不均匀变形产生的波纹状缺欠得到有效改善，加之金属的横向变形减小，较大地减缓了因轧辊侧壁结瘤现象而在金属表面上留下的压痕缺欠，使PQF连轧壁表面更加光洁。

三、PQF连轧壁厚控制的方式

（1）分批设定调节方式，在轧制每批PQF连轧壁之前要进行工艺和设备参数的设定计算，与PQF连轧壁壁厚密切相关的参数是辊缝设定，具体体现为液压压下装置的位置参数。这一参 数的给定考虑了各机架的辊缝设定、机械几何参数、机架弹性系数和轧制力等因素，是控制PQF连轧壁壁 厚的基准参数。

（2）自适应控制方式，连轧管机和微张力定径机均具有反馈控制功能，即将上 3 根PQF连轧壁的轧后实测壁厚的移动平均值与目标壁厚进行比较，根据比较结果对设定的调整参数进行修正，以用于轧制下一根PQF连轧壁。如果连轧后采用张力减径机，其还具有前馈功能，即将连轧荒管的 实测壁厚值与张力减径机设定计算时采用的荒管入口壁厚值进行比较，根据比较结果对张力减径机的设定参数进行修正。

（3）液压小舱控制方式采用液压小舱控制方式可以在轧制过程中动态调整辊缝，还可以进行压力补偿控制以减小PQF连轧壁纵向壁厚偏差值。

四、PQF-LCO连轧壁厚控制的主要影响因素

4.1 机架定位与锁紧

机架定位片因磨损或其他原因尺寸偏差，造成机架中心偏移及锁紧无法锁上。在轧制时各个机架不在一个中心线上致使壁厚偏移，精度差，超出PQF机架摆臂的调整范围。另外，锁紧面与锁紧缸斜面未接触，或存在有线锁紧的问题（即锁紧面与所锁紧缸面不平行）。在轧制时，机架定位不稳，会造成壁厚偏差及中心偏移，从而影响壁厚精度。

4.2 机架装配精度

PQF-LOC机架的轧辊均需拆卸后上机床进行单独加工，加工后的轧辊高度偏差需使用垫片进行补足。在实际加工装配过程中，单个轧辊两端轴承箱所加垫片的厚度对装配完毕后的孔型尺寸有很大的影响，另外螺栓的紧固程度也与后续的横向壁厚不均度息息相关。

结束语

提高无缝PQF-LCO连轧壁成品管横向壁厚精度，关键在于获得壁厚偏差小的穿孔坯。此外，还应将轧管机结构、工艺最佳化（包括中心线调整）和加工装配精度三者结合起来;需研究在线中心线调整技术，在生产实践中加以应用，并总结经验。

PQF连轧壁纵向壁厚精度既有一般共性问题，又与某些工艺特征有关。将张力减径机作为精轧管机组的轧管厂要应用反馈控制技术，最好能将其与管端轧薄工艺（FTS技术）结合起来。对于全浮动连轧管机来说应采用PQF连轧壁“竹节”控制技术。

Montelatici研制开发了轧管工艺自动控制软件包，这是近年来国际PQF连轧壁厚界的一件大事。当今对轧管工艺的研发，应从工艺技术本身和自动控制软件包两个方面入手，双管齐下才能奏效。

参考文献

[1]  肖成. 无缝钢管连轧过程建模与轧制规程优化[D].中南大学，2014.

[2]  李小荣. PQF轧管机组轧制工艺的理论研究[D].东北大学，2008.