[发明专利]方管定方机及方管的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种方管定方机及方管的生产方法。

背景技术

方管，是方形管材的一种称呼。作为一种经济高效的钢材，主要应用于工程建筑领域，包括钢结构住宅、主厂房、锅炉钢架、市政建设以及机械制造等领域。目前，北京、天津、上海等地兴建了一批钢结构住宅试点示范工程，是由方（矩）管柱和H型钢截面组合的纯钢系统，其中方（矩）管用量占建筑业用型材总量的50%以上。

目前，方管生产工艺主要有焊接、冷推、冷拔或冷轧。焊接方管是采用定弯曲半径、弯曲中心内移的冷弯直接成型法，并利用高频电流的集肤、临近、吸引、强互感的原理，将钢板焊接成具有一条焊缝且夹角为90°的尖角方管。采用焊接工艺生产的方管焊缝处的几何尺寸、力学性能、化学成分及金相组织等难以与母体完全一致，其机械性能较母体材料差，不适用于建造钢结构住宅。

冷推、冷拔或冷轧方管是以热轧或焊接毛管为原料，经酸洗除去氧化皮后进行拉拔或轧制冷变形生产的方管。对于金属的塑性变形而言，有一个特定的温度叫再结晶温度，高于这个温度下进行变形加工就称为热加工变形，低于此温度加工就是冷加工变形。只要有塑性变形，就会产生加工硬化现象。冷推、冷拔或冷轧方管就是一种冷加工变形的方式，在冷加工变形过程中，不存在再结晶过程，不能缓解严重的加工硬化现象，而加工硬化现象使金属在塑性变形过程中变形抗力逐渐增大，甚至丧失继续变形的能力引起开裂；冷加工后变形功小部分保留在金属内部，形成残余应力。残余应力的存在使其截面的自由扭转刚度较低，在受弯时容易出现扭转，受压时容易出现弯曲扭屈，抗扭性能较差；而且冷变形方式仅能生产小壁厚的方管，在板件连接的转角处又没有加厚，承受局部性的集中荷载的能力弱；同时，连续冷变形引起的冷作硬化使方管的强度和硬度上升、韧塑指标下降，导致方管的冲击性能恶化。由此可见，现有采用焊接、冷变形等方式生产的方管，由于未同时解决机械性能均匀性、抗扭性能差、承受局部性的集中荷载的能力弱和冲击性能差等问题，在建筑领域未能得到广泛应用，尤其不能适用于高层建筑领域。

热轧方管是对钢管的一种热加工变形过程，由于热加工是在高于再结晶温度以上的塑性变形，所以因塑性变形引起的硬化过程和回复再结晶引起的软化过程几乎同时存在且相互抵消，而且热加工可以使毛管中某些缺陷如气孔和疏松焊合，消除部分偏析，使晶粒细化，改善夹杂物或脆性相的形态与分布等，其结果可以提高热轧方管的致密性、塑性与韧性。同时由于热轧方管不存在酸洗等过程，将轧管后的圆管直接进行热轧定径，其生产效率明显高于冷变形方管的生产效率。

本发明对目前的方管定方机进行改进，实现了利用四辊定径机的无缝热轧技术制作热轧方管的目的。

发明内容

本发明旨在提供一种方管定方机及方管的生产方法，实现生产机械性能较好的方管的目的。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种方管定方机，方管定方机包括沿管材的输送方向布置的一个或多个方管轧辊装置和将管材推进方管轧辊装置的动力输送装置，方管轧辊装置包括：机架；四个轧辊部，每个轧辊部均具有一个被动运动的轧辊，各轧辊均设置在机架上，四个轧辊部中的四个轧辊包括第一轧辊、第二轧辊、第三轧辊和第四轧辊，各轧辊的轴线位于同一平面内，且各轧辊的轧辊面在与平面垂直的方向上组合形成方形孔。

进一步地，第一轧辊的轴线和第三轧辊的轴线沿水平方向平行布置；第二轧辊的轴线和第四轧辊的轴线沿竖直方向平行布置。

进一步地，第一轧辊、第二轧辊、第三轧辊和第四轧辊的轧辊面均为环绕各自轧辊的轴线延伸的凹弧面。

进一步地，动力输送装置包括：液压控制单元；液压缸，液压缸在液压控制单元的控制下将管材推进方管轧辊装置。

进一步地，各轧辊部包括轧辊轴，轧辊轴设置在机架上，第一轧辊、第二轧辊、第三轧辊和第四轧辊分别套设在对应的轧辊轴上。

进一步地，各轧辊部还包括：第一轴承；第二轴承，第一轴承和第二轴承套设在各轧辊轴上；隔套，隔套套设在各轧辊轴上并位于第一轴承和第二轴承之间。

进一步地，方管定方机包括多个方管轧辊装置，且该多个方管轧辊装置沿管材输送方向从上游到下游的凹弧面的曲率半径依次变大。

进一步地，方管轧辊装置为四个，且四个方管轧辊装置配置为使得四个方管轧辊装置的总压下率小于18%，各方管轧辊装置的压下率小于5%。

进一步地，方管定方机还包括一个或多个圆管轧辊装置，沿管材的输送方向设置在方管轧辊装置之前。