李 偉，劉 健

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，尤其是石油天然氣工業(yè)和船舶工業(yè)的發(fā)展，對鋼管的需求量不斷增加，鋼管的品種規(guī)格迅速擴大，尤其是對中小直徑無縫鋼管的需求更是迫切。因此必須擴大鋼管的品種、規(guī)格及產(chǎn)量。

管材的品種繁多，其生產(chǎn)方法也多種多樣。

由于受芯棒剛度，強度以及其他原因的影響，用熱軋法生產(chǎn)直徑＜?50．8 mm的鋼管極為困難，要獲得小直徑熱軋鋼管通常需采用熱軋減徑方法。而隨著鋼管工業(yè)的不斷的發(fā)展，張力減徑機正逐步取代傳統(tǒng)的無張力減徑機，并不斷的改進發(fā)展。

張力減徑機能滿足生產(chǎn)各種規(guī)格品種的要求，隨著鋼管的平均重量增大，生產(chǎn)能力也同步提高；軋管機組的換輥時間大大減少提高了生產(chǎn)效率；能用一種尺寸的鋼管坯生產(chǎn)出不同的壁厚的小尺寸成品管，擴大了產(chǎn)品范圍；同時，由于張力減徑機的變形量大，能夠提高成品管的質(zhì)量。

1 張力減徑機原理及特點

一般張力減徑機組由20～28架機座組成，軋輥相互交錯排列（見圖1），軋輥轉(zhuǎn)速沿軋制方向遞增，張力大小通過改變相鄰兩架間速度差建立起來，鋼管在拉應力狀態(tài)下依次通過各架工作機座，在減徑的同時達到減壁的效果。

圖1 軋輥在工作機座上的布置

由于鋼管頭部和尾部所受張力在經(jīng)過每架機座時都會在0和某一數(shù)值之間跳躍變化；因而在建立起穩(wěn)定連軋過程之前和之后，鋼管頭部和尾部的張力值不是固定不變的，由此將導致沿管長方向壁厚的不均勻，特別是頭尾部不均勻度尤其嚴重而必須進行切頭和切尾。對此通過調(diào)節(jié)入口，出口電機轉(zhuǎn)速和縮短機架間距來減少切頭切尾的損失，并盡量增加管長（最好是無端軋制），以提高成品率。

二輥式張力減徑機結構簡單，便于制造和維修，且在軋輥直徑相同情況下機架強度和剛度都比三輥式的高，但是即使這樣，二輥式也只有在軋制力、扭矩以及傘齒輪和軸承負荷相當大時或軋制壁厚超過1 0～12 mm的厚壁管時才使用。

三輥式張力減徑機較二輥式有許多突出的優(yōu)點：

（1）三輥式張力減徑機孔型由三段弧組成，鋼管受力較均勻，軋輥與鋼管表面的相對滑移小，摩擦損失小，變形效率較高。

（2）軋輥組裝后在專用機床上加工孔型，然后將軋制機架推入機座，調(diào)整方便。

（3）三輥式機架孔型比二輥式橢圓度?。ㄒ灿袌A孔型），在需要大的減徑量和減壁量時，成品管質(zhì)量較好。

（4） 三輥式機架間距可以等于軋輥直徑的0．9倍，而二輥式機架間距一般等于軋輥的名義直徑。因此，三輥式能減少切頭切尾量。

鑒于三輥式張力減徑機具有以上優(yōu)點，目前世界各國都廣泛采用了這種減徑機。

2 傳動形式

從結構上分，三輥式張力減徑機又分為：一個輸入軸內(nèi)傳動和三個輸入軸的外傳動兩種（見圖2）。

圖2 三輥減徑機軋輥傳動方案

而從傳動形式上張力減徑機又可分為：單獨傳動，集體傳動和混合傳動。

（1）單獨傳動 傳動裝置簡單，便于調(diào)整，可適應各種品種及規(guī)格的調(diào)速需要。傳動鏈轉(zhuǎn)動慣量小，調(diào)速系統(tǒng)靈敏度高，動態(tài)速降恢復快。但是由于尺寸較大使各機架的間距加大，總長度增加，從而導致頭尾的長度增大。另外，每架工作機座均需一臺大功率的直流電機驅(qū)動，整個機組總功率大，電氣費用高，控制技術復雜。

（2）集體傳動 集體傳動又分為：液壓傳動、差速傳動和液壓差速傳動。

軋輥轉(zhuǎn)速的改變通過疊加傳動裝置實現(xiàn)，這種疊加裝置由主傳動恒速電機和供每臺工作機座單獨使用的恒速電機及中間連接的差動齒輪系統(tǒng)組成。各機座的傳動僅使用一個轉(zhuǎn)數(shù)系列作為相鄰機座具有的固定遞增比之基本轉(zhuǎn)數(shù)系列，軋件頭、尾部通過時的基本轉(zhuǎn)數(shù)級通過疊加傳動裝置和引入附加速度改變，從而保證通過控制軋制速度來獲得不同的壁厚。其優(yōu)點是機座的整體布置簡單、緊湊，總傳動功率小，不需要特殊的速度控制。但變速箱結構復雜，制造困難，減速箱只能以一種相對于輥子的速度系列工作，此外，主傳動的靈活性也不如單獨傳動。

（3）混合傳動 是將單獨傳動和集體傳動混合而成的傳動形式，通常入口側的一組機座的傳動方式為雙電機差動傳動，而位于出口側的一組機座為單獨電機傳動，雖然這種傳動方式能克服以上兩種傳動的不足，但仍然有著許多的缺點，因此很少采用（見表1）。

下面簡要介紹的是：外傳動，單獨傳動的三輥式張力減徑機的傳動機構。

3 傳動機構

3.1 主傳動電機

電機上下表面均為平面，且沒有連接緊固螺栓和定位銷，所以可以上下重疊布置。由于其寬大于雙位機座寬，所以必須錯位布置。

表1 傳動形式比較

3.2 雙位機座

（1）雙位機座本體為鑄造結構，中間由鑄造隔板分為兩腔，分別放置左、右傳動軸及分配軸組件。每個雙位機座上可裝兩機架，隔板上開有四個孔，交錯對稱于軋制中心線。伸出帶外齒半聯(lián)軸節(jié)的兩個孔中心線即為左右機架水平分配軸和水平軋輥傳動軸中心。

（2）雙位機座兩側開口各腔分別為上、下傾斜軸、水平分配軸和傳動軸以及上、下連接軸等的支撐腔。各組件組裝好后放入相應支撐腔，合上軸承蓋，用螺栓緊固。

（3）每個雙位機座上設有四只連接油缸用于控制外齒半聯(lián)軸節(jié)的伸縮，傳動四根斜置軋輥及便于更換機架，油缸、外齒半聯(lián)軸節(jié)的所有尺寸均相同。左向上下動力連接軸對調(diào)后就成為右向傳動上下運動連接軸。而且左右機架的水平分配軸與水平軋輥傳動組件的結構和尺寸也都完全相同，只是安裝位置不同（見圖3）。

圖3 雙位機座傳動原理簡圖

（4） 全部雙位機座中的所有齒輪傳動比皆相同。

傾斜傳動軸由結構與尺寸完全相同的左右兩段，中間用齒形聯(lián)軸節(jié)連接而成。而且對上下傾斜傳動軸，除軸的中間長度使其外套筒長度不同外，其余部分結構與尺寸完全相同。為提高支撐剛度，軸兩端分別采用兩列短圓柱滾子軸承和兩列圓柱滾子軸承。兩端圓錐齒輪和齒形聯(lián)軸節(jié)均采用花鍵連接，可傳遞較大扭矩（見圖4）。

圖4 傾斜傳動軸結構圖

4 結語

張力減徑機以其軋制范圍廣，精度高，性能好的結構特點，在鋼管生產(chǎn)中扮演者越來越重要的角色，目前我國在生產(chǎn)無縫鋼管的過程中所采用的張力減徑機大部分為引進設備。因此國內(nèi)應組織開展研發(fā)工作，爭取早日掌握其核心技術。