连轧管机孔型设计的基本原则
无论是穿孔机、轧管机还是定、减径机，它们的孔型设计都是以轧制表为依据来进行的，存轧制表中明确规定了从穿孔到连轧，再到定、减径这三道工序中的每一个工序之总的减径量与减壁量，各工序总的延伸系数与管坯、毛管、荒管与成品管的断面积，这些原始数据是孔型设计的最基本依据。具体到连轧管这道工序的孔型设计，无论连轧管机用的是二辊式还是三辊式，全浮芯棒、半浮芯捧还是限动芯棒，解析经验法还是其他什么方法，它们都具有以下的共同点。 (1)孔型系列选样基本上都有三种：椭圆孔型系列、圆孔型系列、椭圆-圆混合孔型系列。椭圆孔型能促进金属的宽展，在钢管与芯棒间易形成间隙，容易脱棒，但是不易得到壁厚均匀的钢管，不利于延伸。圆孔型有利于延伸，能得到几何尺寸比较精确的钢管，但脱棒比较困难。因此选择什么样的孔型还与脱棒方式有关。对于二辊式，孔型有侧壁，孔型侧壁有圆弧形、直线形或无侧壁形。前部机架一般采用较大的侧壁角，后面机架侧壁角逐渐减小，侧壁角可大到40°～50°限动芯棒一般都采用圆弧侧壁的椭圆-圆混合孔型系列。圆弧侧壁椭圆孔型系列易于适应来料外径的波动，可任大减径量下实现较大的延伸和宽展，孔型磨损也较无侧壁的椭圆扎型均匀，磨损后的孔型可通过调整辊缝来补偿，在钢管和芯棒间易形成间隙，有利于脱棒。带圆弧侧壁的圆孔型或偏心距较小的带圆弧侧壁的椭圆孔型应力分布与变形分布都比椭圆孔型均匀，有利于减壁变形和减轻缺陷的产生，经常用在主要是减壁变形的中间机架，无侧壁的圆孔型一般用在最后精轧，以保证成品管的尺寸精度。 (2)变形量分配上都要分别考虑外径的变形分配（即每一架孔型的延伸系数的分配）和壁厚变形的分配。一般，头一二架应是大减径量，使荒管减径并与芯棒接触和紧贴，中间机架应是夫减壁量，最后两架应考虑到轧制精度和脱棒间隙，一般变形量很微小，接近于零。根据上述原则分配各架的延伸系数并按机架分配减壁率。 (3)通常连轧管机是以一种或量种外径和多种壁厚的荒管提供给张力减径机的。同一种外径都是在同一套孔型里生产，而不同的壁厚则是通过采用不同直径的芯棒来获得的。每一套孔型是根据该孔型能轧制的最薄壁管（即按最大延伸系数）设计的孔型设计时应首先确定出下列参数：最大延伸系数、荒管外径、可生产的最薄荒管壁厚、芯棒与荒管之间的间隙、脱棒间隙。 (4)对二辊式钢管连轧机，钢管断面的宽展存孔型设计中占有特别重要的位置。宽展值与钢管形状和侧壁值有密切关系，在非接触区（中钢管的宽展主要取决于侧壁的形状和在孔型中的压下量，非接触区的大小与侧壁大小、机架间相互作用力和在芯棒上的接触摩擦力有关，非接触区的增大是形成严重壁厚不均和直径偏差的原因，在这里如果设计不当常常会引起孔型的过充满和产生纵向增厚（耳子）的轧制缺陷，为避免上述缺陷，在孔型设计中不得不借助侧壁来扩展孔型，使孔型中减壁区（孔型顶部管子与轧辊和芯棒接触部分）和侧壁区（即管子不和芯棒接触的非接触区）的钢管断面面积有一个合适的比例， (5)孔型图设计出后都要根据实际的孔型断面积校核各架的延伸帛是否与预先分配的各架延伸率相符，并进行相应的修改，对修改后的延伸系散要校核是否满足体积不变定律，即各架道次延伸率的连乘积是否恒等于轧制表所规定的总延伸率。此外还应校核是否满足咬入条件和是否产生过充满与欠充满。最后还应对确定了的各架孔进行轧制力与力矩计算，以保证各架的力能参数值都在安全系数以内。 (6)钢管在单机架轧制时一般是不存存张力与推力问题的，而在连轧时由于各架的轧辊转速可调，有可能在机架之间产生张力和推力。各机架之间的张力和推力会影响壁厚和直径沿管子长度方向的分布，为厂避免沿管长方向的壁厚不均和外径偏差过大，一般连轧过程除了存最后一架为便于脱芯棒，增加芯棒与管子的间隙而给予一定的推力外，其余机架之间最好无张力与推力。钢管连轧的孔型设计是存不考虑张力与推力作用的情况下进行的。 (7)表面上看，孔型尺寸是由选定的延伸系数所确定，除第一架和终轧机架外，所有各架的管子内径实际是恒定不变的，因此根据确定的延伸系数就可以求出孔型尺寸。但从生产实际情况看并非如此简单，这样所确定的孔型不是在任何情况下都符合要求。因为扎型的侧壁尺寸，实际产生的宽展量主要取决于辊缝的几何尺寸关系、断面减缩率、变形前后管子的尺寸和辊管之间的摩擦系数等等因素。因此，能否正确的确定宽展与侧壁斜角（又称孔型的开口度）是连轧管孔型设计的一个难点，也是影响轧辊辊和芯棒的磨损、影响管子尺寸精度和表面质量的关键的一点。
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