有人拿板带轧辊的经验来问焊管辊,说辊身中间要不要磨出一点中高,怕轧制力把辊压弯,管子中间厚两头薄。这个问题在焊管机组上问得不多,但一旦问出来,往往是因为管长方向上出现了规律性的尺寸偏差。
先说结论。焊管的成型辊、定径辊、挤压辊,常规做法是不给凸度,辊身按圆柱磨,尺寸靠孔型轮廓保证。原因是焊管孔型和板带轧机不是一回事。板带轧机是两根平辊压一块板,辊身弯了板就中间厚;焊管孔型是一整圈封闭轮廓,带钢在轮廓里被卷成圆,辊身只是轮廓的载体,辊身外形改了,孔型轮廓跟着改。
凸度指辊身中部直径比两端大出的量,单位是微米,写在辊子图样的辊形那一栏,常见写法是中部比端部大 0.01 到 0.02 mm。带钢轧机的支撑辊凸度可以到几十甚至上百微米,工作辊也有十几微米。焊管辊的辊身工作面一般只有 60 到 120 mm 宽,辊径 200 到 400 mm,长径比不到 0.5,弯曲挠度本身就小。
挠度能算。把辊身当简支梁,两端支撑在辊颈上,均布载荷,挠度等于 5 乘载荷乘跨距三次方,除以 384 乘弹性模量乘截面惯性矩。以辊身直径 300 mm、跨距 500 mm、总载荷 200 kN 估,挠度在 0.01 mm 量级。这个量级和孔型尺寸公差是同一个数量级,但占比不大。
孔型公差先看标准。GB/T 31936-2015 表 3 给了焊接钢管轧辊的孔型尺寸公差:粗成型辊正负 0.05 到 0.15 mm,精成型、定径、挤压辊正负 0.03 到 0.10 mm。要给凸度,量级必须比这个公差小一个档次,否则等于拿辊形去改孔型尺寸。
什么情况下才考虑辊形补偿。三种。第一种是定径段多辊减径,辊身中部磨损明显快于两端,磨几次之后辊身中间凹下去,管子在长度方向上出现中段偏大;第二种是机架刚度不足,压下时辊身中部让刀;第三种是挤压辊,挤压量大,辊身中部受力最集中。
这三种情况的共同点是辊身中部尺寸在变小,不是被压弯,是被磨掉。这时候该做的是查磨损和查刚度,不是加凸度。加凸度相当于预先在中间多留一点料,用磨损量去抵,本质是把补偿做在辊子上。这个思路能用,但要算准,算不准就是两头小中间大。
真要给,给多少。经验量级是 5 到 20 微米,取磨损速率和车修周期的乘积再留一半余量。比如每次车修辊身中部比两端多磨 0.008 mm,一个车修周期内累计 0.02 mm,那凸度给 0.01 mm 就够,剩下的靠车修找平。超过 0.03 mm 的凸度,在焊管辊上基本没有意义,反而让孔型轮廓失真。
凸度怎么磨出来。普通外圆磨床靠纵向往复加靠模,或者数控磨床直接按程序走插补。手工方式是磨到接近尺寸后,用砂布带在两端多抛几下,这种做法一致性差,不建议用在定径辊上。辊形一旦磨出来,车修时会被车掉,所以每修一次都要重新给。
怎么量。千分尺沿辊身取五点,两端各一点、四分之一处各一点、中点一点,读数记下来画折线。辊身工作面内直径差控制在 0.01 到 0.02 mm 以内。形状和位置公差如果没有在图样上单独标注,按 GB/T 1184-1996 的未注公差值取,焊管辊的圆柱度通常按 7 级到 8 级控制。几何公差的检测和评定按 GB/T 1958-2017。

辊形和孔型是两笔账,不能混。孔型轮廓决定管子的外形和尺寸,辊身外形只决定辊子本身的刚度分布。有人把管子中段偏大直接归到辊身要加凸度,结果孔型车完装上一试,管角反而塌了,因为孔型深度被辊形改了。孔型深度和辊径的匹配见焊管孔型设计,辊径定错全盘错。
圆度和凸度也是两件事。辊身椭圆、锥度、鼓形都会让管子出规律性偏差,但处理办法不同。磨完是圆的、装上去反而椭圆,多是装夹和同轴度的问题,见轧辊磨完是圆的,装上去就椭圆。圆度、同轴度、圆柱度各查哪几项,见轧辊圆度同轴度怎么检。
图样上怎么写。给凸度就在辊形那一栏写明凸度值、测量位置和允差,比如辊身中部直径比端部大 0.01 到 0.015 mm,测量位置距端面 20 mm。不给就写按圆柱磨,工作面直径差不超过 0.01 mm。两种写法都必须有,否则磨工按自己的习惯来,出来的辊子各不相同。
现场遇到管子长度方向中段偏大或者偏小,先把三件事分开查:辊身实测辊形、孔型实测深度、机架刚度实测。三项数据摆在一起,才谈得上要不要给凸度。只凭感觉让磨工加中高,等于把一个可测的问题变成不可控的调整。
手上有辊形曲线、孔型实测值和管子尺寸分布,可以把这三组数据发到钢管动力,同行帮着看是哪一段的问题。要重做辊子或者改孔型,也可以在钢管动力发布需求信息,写清机组规格、辊身尺寸和材质,对接起来省事。
常见问题(FAQ)
问:焊管轧辊到底要不要给凸度?
答:常规不给。焊管靠孔型轮廓定尺寸,辊身按圆柱磨。只有定径段辊身中部磨损明显快于两端时,才考虑给 5 到 20 微米的补偿量。
问:凸度的量级多大合适?
答:取磨损量和车修周期的乘积再留一半余量,一般在 0.01 mm 上下。超过 0.03 mm 就会明显改变孔型轮廓,焊管辊上不建议。
问:怎么看辊身是不是磨出了鼓形?
答:沿辊身取五点量直径,把读数画成折线。中间大两头小是鼓形,中间小两头大是凹形,单调变化是锥度,三种情况的处理办法不一样。
问:不给凸度,管子中段偏大怎么解决?
答:先量孔型深度和辊身直径,再看机架刚度。多数情况是孔型磨损或者让刀,重车孔型、调整压下就能解决,不需要改辊形。
问:辊形的未注公差按哪个标准?
答:按 GB/T 1184-1996 的未注公差值取,焊管辊的圆柱度一般按 7 级到 8 级控制,检测和评定按 GB/T 1958-2017。
问:辊形磨出来之后,车修一次还在吗?
答:不在。车修会把辊身表层连同辊形一起车掉,每修一次都要重新给。所以辊形值必须写在图样上,不能靠记忆。
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钢管动力,关联公众号:钢标控