鋼管的定徑和減徑是熱軋不銹鋼管生產(chǎn)中的最后一道荒管熱變形工序，其主要作用是消除前道工序軋制過程中造成的荒管外徑不一，以提高熱軋成品管的外徑精度和真圓度。

一、定徑機(jī)

  不銹鋼管定徑、減徑和張力減徑過程是空心體不帶芯棒的連軋過程。定徑的目的是在較小的總減徑率和單機(jī)架減徑率條件下，將鋼管軋成有一定要求的尺寸精度和真圓度，并進(jìn)一步提高不銹鋼管外表面質(zhì)量。經(jīng)過定徑后的鋼管，直徑偏差較小，橢圓度較小，直度較好，表面光潔。

  定徑機(jī)的工作機(jī)架數(shù)較少，一般為5~14架，總減徑率約3%~35%,增加定徑機(jī)架數(shù)可擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格，給生產(chǎn)帶來了方便，新設(shè)計(jì)車間定徑機(jī)架數(shù)皆偏多。

  定徑機(jī)的形式很多，按輥數(shù)可分為二輥、三輥、四輥式定徑機(jī)；按軋制方式又分為縱軋定徑和斜軋定徑機(jī)。斜軋旋轉(zhuǎn)定徑機(jī)構(gòu)造與二輥或三輥斜軋穿孔機(jī)相似，只是輥型不同。與縱軋定徑相比較，斜軋定徑的不銹鋼管外徑精度高，橢圓度小，更換品種規(guī)格方便，不需要換輥，只要調(diào)整軋輥間距即可；缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低。

二、減徑機(jī)

  減徑除了有定徑的作用外，還能使產(chǎn)品規(guī)格范圍向小口徑發(fā)展。減徑機(jī)工作機(jī)架數(shù)較多，一般為9~24架。減徑機(jī)就是二輥或三輥式縱軋連軋機(jī)，只是連軋的是空心管體。二輥式前后相鄰機(jī)架軋輥軸線互垂90°,三輥式軋輥軸線互錯(cuò)60°,這樣空心荒管在軋制過程中所有方向都受到徑向壓縮，直至達(dá)到成品要求的外徑熱尺寸和橫斷面形狀。減徑不僅擴(kuò)大了機(jī)組生產(chǎn)的品種規(guī)格，增加軋制長度，而且減少前部工序要求的毛管規(guī)格數(shù)量、相應(yīng)的管坯規(guī)格和工具備品等，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理；另外還會(huì)減少前部工序更換生產(chǎn)規(guī)格次數(shù)，提高機(jī)組的生產(chǎn)能力。正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，新設(shè)計(jì)的定徑機(jī)架數(shù)很多也由原來的5架變?yōu)?~14架以上，這在一定程度上也起到減徑作用。

  減徑機(jī)有兩種形式，一是微張力減徑機(jī)，減徑過程中壁厚增加，橫截面上的壁厚均勻性惡化，所以總減徑率限制在40%~50%;二是張力減徑機(jī)，減徑時(shí)機(jī)架間存在張力，使得縮徑的同時(shí)減壁，進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)格范圍，橫截面壁厚均勻性也比同樣減徑率下的微張力減徑好。

三輥式定減徑機(jī)和二輥式定減徑機(jī)相比，存在以下幾個(gè)方面的差異：

 1. 機(jī)架間距 三輥式定減徑機(jī)機(jī)架間距比二輥式定減徑機(jī)機(jī)小，但機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜；

 2. 單機(jī)架變形量 與二輥式定減機(jī)相比，三輥式定減徑機(jī)每個(gè)軋輥軋制變形量小，管端增厚長度小、切頭切尾少、金屬損耗少；

 3. 不銹鋼管質(zhì)量 三輥式比二輥式定減徑機(jī)軋輥孔型周邊的速度差小，從而減少軋輥與鋼管的相對(duì)滑動(dòng)，軋輥較小，沿周向每個(gè)軋輥孔型與鋼管接觸弧長較小，這使周向上所受的變形力比較均勻，金屬變形時(shí)的流動(dòng)趨于均勻，從而可以減少橫向壁厚的不均勻程度，所以三輥式定減徑機(jī)與二輥式定減徑機(jī)相比，生產(chǎn)的鋼管外徑圓度較好；

 4. 機(jī)架布置 三輥式定減徑機(jī)軋輥交叉60°,使軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，便于布置；

 5. 張力的建立 三輥式定減徑機(jī)軋輥數(shù)目多，則軋制時(shí)對(duì)鋼管的曳入性能較好，可在較短的咬入鋼管長度上建立足夠的張力；

 6. 可調(diào)整性 二輥式定減徑機(jī)容易實(shí)現(xiàn)在線孔型尺寸的調(diào)整，以滿足標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范對(duì)外徑偏差的要求，而三輥式定減徑機(jī)一般不能實(shí)現(xiàn)在線孔型尺寸的調(diào)整。

  現(xiàn)在廣泛采用的是三輥定減徑機(jī)。

三、張力減徑機(jī)

1. 張力減徑機(jī)的特點(diǎn)

  張力減徑機(jī)實(shí)際上是一種空心軋制的多機(jī)架連軋機(jī)，被軋制的鋼管不僅受到徑向壓縮，同時(shí)還受到縱向拉伸，即存在張力，故稱為張力減徑。在張力的作用下，鋼管在減徑的同時(shí)，還利用各架間建立足夠大的張力來實(shí)現(xiàn)減壁的目的，進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)格范圍，橫截面壁厚均勻性也比同樣減徑率下的微張力減徑好。總減徑率最大達(dá)75%~80%,減壁率一般可達(dá)35%~40%,總延伸系數(shù)一般在6~8,最大可達(dá)9以上，因此其工作機(jī)架數(shù)更多，一般為14~24架，甚至多達(dá)28架。

 在無縫鋼管機(jī)組特別是連續(xù)軋管機(jī)組中配置張力減徑機(jī)具有以下特點(diǎn)：

   a. 可以大大減少減徑前的鋼管規(guī)格，提高軋管機(jī)組生產(chǎn)效率，軋管機(jī)組只生產(chǎn)少數(shù)幾個(gè)外徑規(guī)格，而經(jīng)張力減徑后可以得到各種尺寸規(guī)格的成品鋼管；

   b. 可以減少前部工序（穿孔和軋管）生產(chǎn)工具的數(shù)量，提高機(jī)組作業(yè)率，由于管坯和荒管規(guī)格的減少，工具、備品備件和更換時(shí)間大大減少，生產(chǎn)更加穩(wěn)定，從而增加了機(jī)組的作業(yè)時(shí)間；

   c. 可以擴(kuò)大品種規(guī)格，減徑量高達(dá)80%,減壁量達(dá)45%,通過張力減徑可以直接生產(chǎn)小口徑無縫鋼管；

   d. 張力減徑的延伸系數(shù)6~9,故可以生產(chǎn)長達(dá)165m的鋼管。

 張力減徑的缺點(diǎn)是在張力減徑機(jī)軋制中鋼管中間部分的管壁受到張力作用而減薄，頭尾兩端的管壁由于受不到張力或受到的張力由小變大，出現(xiàn)增厚段，這部分增厚超過公差，需切掉，增加了切頭尾損失，所以一般要求進(jìn)入張力減徑機(jī)的管子來料長度要足夠長，在經(jīng)濟(jì)上才合理。

近年來張力減徑的發(fā)展趨勢(shì)是：

  a. 三輥式張力減徑機(jī)采用日漸普遍，二輥式只用于壁厚大于10~12mm的厚壁管；

  b. 減徑率有所提高，入口荒管管徑日益增大，最大直徑現(xiàn)在已達(dá)300mm;

  c. 出口速度日益提高，現(xiàn)已到16~18m/s;

  d. 近年來投產(chǎn)的張力減徑機(jī)架數(shù)不斷增加，目前最多達(dá)到28~30架。

2. 張力減徑機(jī)的管端偏厚

  張力減徑機(jī)的工藝特點(diǎn)是應(yīng)用相互緊靠及串列的軋制機(jī)架序列使鋼管的外徑遞減，同時(shí)利用該序列中軋制速度差在鋼管上形成縱向拉應(yīng)力，張力，通過控制張力的大小來使鋼管壁厚按要求值變化。因此現(xiàn)代張力減徑機(jī)不僅可以減徑，同時(shí)可以減壁，而且橫截面上壁厚分布比較均勻。但它有個(gè)突出的缺點(diǎn)，就是首尾管壁相對(duì)中部偏厚，增加了切頭損失。

 a. 管端偏厚成因

  影響管端偏厚的因素很多，但造成張減管端偏厚的主要原因是軋件首尾軋制時(shí)都是處于過程的不穩(wěn)定階段。首先，軋件兩端總有相當(dāng)于機(jī)架間距的一段長度，一直都是在無張力狀態(tài)下減徑；其次，前端在進(jìn)入機(jī)組的前3~5機(jī)架之后，軋機(jī)間的張力才逐漸由零增加到穩(wěn)定軋制的最大值，而尾部在離開最后3~5機(jī)架時(shí)，軋機(jī)間的張力又從穩(wěn)定軋制的最大值降到零。這樣軋件相應(yīng)的前端壁厚就由最厚逐漸降到穩(wěn)定軋制時(shí)的最薄值，尾端又由穩(wěn)定軋制的最薄值逐漸增厚到無張力減徑時(shí)的最大厚度。

 b. 影響管端偏厚因素 

 首尾厚壁段的切損率，主要取決于以下因素：

    ①. 機(jī)架間距愈小，厚壁端愈短；

    ②. 傳動(dòng)速度的剛性愈好，恢復(fù)轉(zhuǎn)速的時(shí)間愈短，首尾管壁的偏厚值愈小，長度愈短；

    ③. 延伸系數(shù)和減徑率愈大，首尾管壁的偏厚值愈大長度愈長；

    ④. 機(jī)架間的張力愈大，首尾相對(duì)中間的壁厚差亦愈大，切損愈高。

  但從另一方面看，加大張力可以使用較厚的毛管提高機(jī)組產(chǎn)率，所以實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)摸索合理的張力制度，以求得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。實(shí)踐證明，進(jìn)入減徑機(jī)的來料長度應(yīng)在18~20m以上，在經(jīng)濟(jì)上才是合理的。因此張力減徑機(jī)多用于連續(xù)軋管機(jī)、皮爾格軋機(jī)和連續(xù)焊管機(jī)組之后。

  目前試圖用分析公式計(jì)算管端偏厚段的長度尚有一定困難，實(shí)際生產(chǎn)中多以經(jīng)驗(yàn)公式估算。式（5-1)適用于總延伸為1.5~7.0的情況：

 c. 改善管端偏厚措施

  為了減少張力減徑機(jī)的切頭損失，主要可以從下面幾方面著手：

    ①. 改進(jìn)設(shè)備設(shè)計(jì)，盡量縮小機(jī)架間距；

    ②. 改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)，盡量加長減徑機(jī)軋出長度；

    ③. 通過電器控制改善軋機(jī)傳動(dòng)特性，圖5-1為張力減徑機(jī)的一種調(diào)速方案，穩(wěn)定軋制時(shí)各機(jī)架轉(zhuǎn)速根據(jù)張力要求按a線分布；前端軋制時(shí)使軋輥轉(zhuǎn)速按b線分布，令各機(jī)架轉(zhuǎn)速的增值總是依次略高于上一機(jī)架；尾端軋制時(shí)使軋輥轉(zhuǎn)速按c線分布，令各機(jī)架轉(zhuǎn)速的降低值總是依次小于上一機(jī)架；其目的是使軋件首尾通過減徑機(jī)組所受的張力變形效基本上與穩(wěn)定軋制時(shí)相近，減少管端增厚的程度和長度，減少切損；

    ④. 提供兩端壁厚較薄的軋管料；

    ⑤. “無頭軋制”，這種軋制方法如能實(shí)現(xiàn)，將使偏厚端頭的切損降到最低限度，但在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用還存在一定問題，目前發(fā)展勢(shì)頭不大。

  現(xiàn)代張力減徑機(jī)軋后成品長度一般在120~180m,進(jìn)人冷床前由飛鋸或飛剪切成定尺。

  管理計(jì)算機(jī)和過程控制機(jī)的投入使用，使張力減徑機(jī)管端增厚控制CEC得以實(shí)現(xiàn)，這樣能在更大程度上滿足工藝的要求，為張力減徑生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗開拓了更加廣闊的前景。在廣泛應(yīng)用的連續(xù)軋管機(jī)后面配置一臺(tái)張力減徑機(jī)作為成形機(jī)組，即可滿足連續(xù)軋管機(jī)的產(chǎn)量要求，又可解決產(chǎn)品規(guī)格的要求，這樣用一種或兩種連軋荒管即可生產(chǎn)幾百種不同規(guī)格的熱軋不銹鋼管，這標(biāo)志著鋼管生產(chǎn)的最新發(fā)展方向，使無縫不銹鋼管生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)大型化、高速化和連續(xù)化。張力減徑機(jī)已經(jīng)在幾乎各類軋管機(jī)組和中小型焊管機(jī)組上得到廣泛的應(yīng)用。