皮尔格(周期式)轧管车间设计(design of hot pilger mill)

用皮尔格轧管机生产热轧无缝钢管的车间设计。皮尔格轧管机是用具有周期断面孔槽的轧辊将内插芯棒的毛管轧成钢管，轧辊旋转一周即轧出一段钢管的轧机，所以又称为周期式轧管机。其工作原理如图所示。车间设计的原则和方法见轧钢厂设计。设计内容见热轧无缝钢管车间设计。

简史德国人曼内斯曼兄弟于1885年发明斜轧穿孔机后，于1891年发明皮尔格轧管机，形成了曼内斯曼轧管法。其特点足以圆钢锭为原料，在具有多段圆锥体轧辊的斜轧穿孔机上穿孔，然后由皮尔格轧管机制成钢管。1936～1938年瑞士人卡尔莫斯(J.P.Calmes)提出重大工艺改革，采用能提高钢锭质量的波浪形钢锭，先在卧式水压穿孔机上穿孔，再经斜轧延伸机轧制后，经皮尔格轧管机生产出钢管。这种工艺称为卡尔莫斯法。20世纪40年代后，这种工艺广泛用于改造和新建皮尔恪轧管车间，可制造各种合金钢、高合金钢和不锈钢管。60年代，中国成都无缝钢管厂采用这种工艺建成两个车间。皮尔格轧管机适于生产大直径厚壁合金和高合金钢管。

设计规模和产品方案适于生产中等壁厚和厚壁的碳钢、合金钢和高合金钢钢管，轧出的钢管最大直径可达700mm，长度可达30m。车间规模根据品种和规格而定。其年产量，小规格轧机约为5万t/a，中等规格轧机约为10万t/a，大规格轧机约为15～20万t/a。

工艺流程选择皮尔格轧管车间的工艺流程选择，除与产品方案密切相关外，还取决于所用原料。当以波浪形钢锭为原料时，应将钢锭的帽口端向后，用水压穿孔机将钢锭制成杯状坯，然后经斜轧六辊延伸机将杯状坯穿透、轧薄，成为厚壁毛管。经过上述两次加工，毛管温度降低到不足以保证轧制温度时，则在轧管机前设再加热炉，炉子可布置在延伸机以前或以后。当以连铸圆坯为原料时，管坯经一般的斜轧穿孔，一次即可得到符合轧管机所要求的毛管，也不需再加热。轧管机轧出钢管的长度可达30m，且因工艺操作原因，钢管尾端有一小段毛管余料(俗称皮尔格头)必须切掉。因此在轧管机后的辊道上须设置热锯，将钢管锯成定尺长度，并锯掉皮尔格头。此后的工艺流程与热轧无缝钢管车间相同(见热轧无缝钢管车问设计)。

皮尔格轧管机工作原理图

1-准备开轧；2-毛管喂入；3-开始轧制；4-轧制；5-轧制将结束；6-毛管喂入并旋转

工艺设备选型主要是加热炉、水压穿孔机、延伸机和轧管机的选型。其他设备的选型与热轧无缝钢管车间设计相同。

(1)加热炉。一般选用环形加热炉。50年代或以前的车间设计也有采用隧道式加热炉和推钢式连续加热炉的。

(2)水压穿孔机。一般为卧式，将管坯穿成杯状坯，水压机的压力为12～20MN。穿孔从钢锭的下端开始。延伸系数一般为1.01～1.1。

(3)延伸机。为二辊式斜轧机，轧辊卧式布置.导卫装置上为导辊、下为导板。除将杯状坯轧穿、轧薄外，还有纠正壁厚不均的作用，延伸系数为1.9～2.1。

(4)皮尔格轧管机。车间设计中一般采用并列布置的两台轧管机，由一台穿孔机供料。选择轧管机的关键是选择喂料装置。喂料装置包括喂料器和喂送机构两部分。对喂料器的基本要求是：(1)喂料器的运动与轧辊运动应是同步的和同向的；(2)毛管应在轧辊形成开口时完全喂进并回转一定角度；(3)制动装置应能快而平稳地将喂料器制动，并使它停在前端位置上，而与所轧钢管的尺寸无关。对喂送机构的要求是，喂送机构在轧辊每转一周的时间内，将毛管向轧辊稳定地送进一个设定的喂入量。喂入量过大，可能产生事故并损害钢管表面质量，过小则会降低轧机生产率。

皮尔格轧管机一般分为三种规格，其生产的钢管外径和最小壁厚各不相同。小型轧管机生产的钢管外径为40～114mm，最小壁厚可达2.25～4mm；中型轧管机生产的钢管外径为140～273mm，或168～325mm，最小壁厚可达5～7.5mm；大型轧管机生产的钢管外径为219～426mm，最大可达665mm，最小壁厚可达6～l0mm。

利用这种轧管机轧制过程呈周期性变化的特点，可以用一个传动系统驱动两台轧管机，以节省投资，但为了操作方便，提高车间作业率，一般采用单独的电动机传动。

车间组成和平面布置车间由原料、加热、热轧、精整和成品等跨问组成。皮尔格轧管车问一般有两台轧管机，并列布置，这两台轧管机可以共用一套传动装置，也可以有各自独立的传动装置。轧管机前后生产流水线上的设备为共用。当采用张力减径机时，两台轧管机轧出的长管共用一台张力减径机，钢管需横向移送，会给车间布置和厂房设计带来一些困难。

车间辅助设施与热轧无缝钢管车问相同。

消耗指标每吨热轧成品的主要消耗指标为：管坯1.12～1.28t，燃料4.5～5.7GJ，电力80～150kw•h。