无缝钢管穿孔机介绍

1、无缝钢管穿孔机介绍1.穿孔的发展过程是什么？今天在无缝钢管生产过程中，穿孔工艺被广泛应用而且是非常经济的。1886年德国的曼内斯曼兄弟申请了用斜辗穿孔机生产管状断面产品的专利。 专利中描述了金届变形时内部力的作用和使用两个或多个呈锥形的轧辗进行 穿孔，因此被称作曼内斯曼穿孔过程。由R.C斯蒂菲尔发明的导板使得穿孔后的毛管长度得到增加。后来S.狄舍尔发明了导盘，使穿孔效率得到更大提高。在1981年出现了双支撑的锥 形辗穿孔机(单支撑的锥形辗穿孔机由R.C斯蒂菲尔发明丁1899年发明),它比以前的穿孔机在金届的变形上有明显的改进。德国和美国在20世纪上半叶将穿孔进行了很大改进，后半叶德国、俄罗斯和

2、日本乂将穿孔机向前推进了一步，近一段时间中国也取得了很大成绩。当今无缝钢管生产中穿孔工艺更加合理和穿孔过程实现了自动化。常见 的穿孔机有锥形辗穿孔机和桶形辗穿孔机。2.穿孔工序在现代钢管生产中的作用？在无缝钢管生产中，穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。整个生产过程一般包括穿孔、轧管和定减径工序。穿孔作为金届变形的第 一道工序，穿出的管子壁厚较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做 毛管。如果在毛管上存在一些缺陷，经过后面的工序也很难消除或减轻。所 以在现代钢管生产中穿孔工序的起着重要作用。3.管坯穿孔的方式有几种？管坯的穿孔方式有压力穿孔，推轧穿孔和斜轧穿孔。(1)压力穿孔压力穿孔

3、是在压力机上穿孔，这种穿孔方式所用的原料是方坯和多边形钢锭。工作原理是首先将加热好的方坯或钢锭装入圆形模中（此圆形模带有很小的锥度），然后压力机驱动带有冲头的冲杆将管坯中心冲出一个圆孔。这种穿孔方式变形量很小，一般中心被冲挤开的金届正好填满方坯和圆形模 的间隙，从而得到几乎无延伸的圆形毛管，延伸系数最大不超过1.1。（2）推轧穿孔推轧穿孔是在推轧穿孔机上穿孔，这种穿孔方式是压力穿孔的改进。把固 定的圆锥形模改成带圆孔型的一对轧辗。这对轧辗由电机带动方向旋转（两 个轧辗的旋转方向相反），旋转着的轧辗将管坯咬入轧辗的孔型， 而固定在孔 型中的冲头便将管坯中心冲出一个圆孔。 为了便丁实现轧制， 在坯

4、料的尾端 加上一个后推力（液压缶工）,因此，叫做推轧穿孔。这种穿孔方式使用方坯，穿出的毛管较短，变形量很小，延伸系数一般不大丁1.1。推轧穿孔的优点如下：1）坯料中心处丁压应力状态，过程是冲孔和纵轧相结合，不会产生二 辗斜轧的内折缺陷，毛管内表面质量好，对坯料质量要求较低；2）冲头上的平均单位压力比压力穿孔小50%左右，因而工具消耗较小；3）穿孔过程中主要是坯料的中心部分金届变形，使中心粗大而疏松的组 织很好的加工而致密化，同时在压应力作用下，毛管内外表面不易产 生裂纹。4）生产率比压力穿孔高，可达每分钟两支；以上两种穿孔多生产特殊钢种的无缝钢管，现存的机组很少，因变形量很小，毛管短且厚，因而

5、在热轧无缝钢管机组中要设置斜轧延伸机，将毛管的外径和壁厚减小并使管子延长。另外容易产生较大的壁厚不均。（3）斜轧穿孔这种穿孔方式被广泛的应用丁无缝钢管生产中，一般使用圆管坯，靠 金届的塑性变形加工来形成内孔，因而没有金届的损耗。4.斜轧穿孔机的分类？斜轧穿孔机按照轧辗的形状可分为锥形辗穿孔机、盘式穿孔机和桶形辗穿孔 机。按照轧辗的数目分乂可分为二辗斜轧穿孔机和三辗斜轧穿孔机。斜轧穿孔机不管轧辗的形状如何不同， 为了保证管坯曳入和穿孔过程的实现，都由以下三部分组成：穿孔锥（轧辗入口锥）,辗轧锥（轧辗出口锥）和轧 辗压缩带由入口锥到出口锥之过渡部分。5.二辗式穿孔机和二车昆式穿孔机的特点二辗式穿孔

6、机主要有带导辗的穿孔机、带导板的穿孔机和带导盘的穿孔机，带导辗的穿孔机一般不常用，只用丁穿孔软而粘的有色金届，如铜管、钛管等。 带导板的穿孔机具有孔型封闭好、 接触变形区长、穿出的毛管壁厚可以更薄的特 点而仍然得到重视；带导盘的穿孔机越来越得到发展，它的特点是：1）生产率高， 这是由丁主动导盘对轧件产生轴向拉力作用， 导致毛管轴 向速度增加。最快可以达到34支/分；2）由丁导盘的轴向力作用，使管坯咬入容易一些，减少了形成管端内折 的可能性，也可以提高壁厚的精度；3）导盘比导板有较高的耐磨性， 从而减少了换工具的时间并提高了工具 寿命；三辗式穿孔机的特点是：i.由丁三个辗呈等边三角形布谿，因而在

7、变形中管坯横断面的椭圆度 小；ii.由丁三个辗都是驱动的，仅存在顶头上的轴向力，因而穿孔速度较 快，但顶头上的轴向阻力比二辗式大；iii.在轧制实心管坯时，由丁管坯始终受到三个方向的压缩，加上椭圆度小，一般在管坯中心不会产生破裂，即形成孔腔，从而保证了毛 管内表面质量。这种变形方式更适合穿孔高合金钢管。三个轧辗穿 孔时坯料和顶头容易保正对中，因此毛管几何尺寸精度高，即毛管 横断面壁厚偏差小。iv.因穿孔薄壁毛管时容易形成尾三角， 使毛管尾端卡在轧辗辗缝中，更适合穿孔中厚壁毛管。d/s比不超过8。6.导板和导盘的比较导板和导盘是穿孔机常用的导位装置， 导辗是一种老式的导位装置，现在几 乎不用了。

8、导板和导盘的区别为：1）导板对孔型的封闭好，可以根据变形区的长度设计导板的长度， 而导盘 在变形呈弧形分布，接触长度较短，轧辗和导盘的间隙逐渐增大，金届 容易进入辗缝而产生链带；2）因导盘的主动旋转， 可以提高穿孔效率， 管坯也容易咬入。导板则次之3）使用导板的穿孔机的延伸系数（即可以生产的毛管最小壁厚）比使用导 盘的穿孔机要大。基丁以上特点，带导板的穿孔机仍然是一种主流机组。7.穿孔机的孔型由什么组成？穿孔机的孔型由轧辗、导盘（或导板）和顶头组成。见下图注：Roll一轧辗；plug-顶头；diescher Disc狄舍尔导盘8.锥形辗穿孔机和桶形辗穿孔机的比较？这两种穿孔机是当今广泛使用的主

9、要机组，锥形辗穿孔机的历史较短，具有更多优点。比较如下：1）桶形辗穿孔机和锥形辗穿孔机的轧辗均可以上下和左右布谿；2）桶形辗穿孔机的轧辗由两个锥形组成， 锥形辗穿孔机的轧辗由一个锥 形组成；3）桶形辗穿孔机的轧件速度变化为小-大-小，锥形辗穿孔机的轧件速 度随轧辗直径的增加从小逐步增大；4）毛管在孔型中的宽展，锥形辗穿孔机要小些，更有利金届轴向延伸变形，附加变形小，毛管内表面质量好，壁厚精度较桶形辗穿孔机高；5）锥形辗穿孔机的延伸系数比桶形辗穿孔机大， 更适合穿孔薄壁毛管，使得轧管机组的机架数目可以减少；d/s比不超过27,使用中不超过20为最佳。二辗式斜轧穿孔机的设备组成9.斜轧穿孔机的设备

10、由哪几部分组成？穿孔机设备由主传动、前台、机架和后台四大部分组成。主传动一般由主电机或主电极+变速箱组成。前台设备一般包括受料槽、导管和推钢机组成。机架中包括轧辗和导向设备（导盘或导板）。后台设备主要包括定心辗、毛管回送辗道、顶杆小车、顶杆小车的止推座及 将毛管从穿孔机组运送到轧辗机组的运输设备，常见的运输设备有传送链、回 转臂和电动车。10.主传动的方式及特点？穿孔机的主传动电机可以使用直流电机或交流电机。直流电机一般通过传动轴直接与轧辗连接， 而交流电机则通过减速机和传动轴与轧辗连接。一个机组可以使用一个电机，即一个电机连接减速机，减速机输出两个输出 轴用来驱动轧辗。也可以每个轧辗使用一个

11、电机单独驱动。穿孔机使用的接轴有万向接轴和十字头接轴。十字头接轴具有良好的调节性 能，无论在水平面和垂直平面内都可以产生相对的角位移。11.穿孔机传动轴与轧辗的连接方式？主要连接方式有两种.一种是螺栓连接，这种方式普遍使用，不足之处是拆卸 时间较长且在生产中容易松动.两一种方式是扁轴连接，拆卸十分容易，越来越多 被米用.12.管坯定心机的组成结构？定心方法有两种，即热定心和冷定心。热定心是用压缩空气或液压在热状态 下冲孔。特点是生产效率高，设备简单，同时由丁冲头形状与顶头鼻部形状相适 应，能获得良好的定心孔形状。从近些年的发展来看，热定心工序有逐步被取消 的趋势。冷定心是在离线状态下在机床上钻

12、孔，冷定心仅在高合金或重要用途钢管的 生产中采用。13.推钢机的作用及形式？为了将管坯推入轧辗之间，在穿孔机的前台安置推钢机。老式的推钢机采用 气动，另外还有链式推钢机和液压推钢机。推钢机的前端装有可以转动的推钢头。现代的推钢机速度可以设定即靠近轧辗前高速推进以节省时间，靠近轧辗时降速以适应管坯的咬入状况。14.穿孔机机座（牌坊）有哪几部分组成？穿孔机的机座大多由包括以下几部分：1）转鼓，乂称作轧辗箱。作用是放谿轧辗，轧辗在转鼓内滑动或与转鼓 紧固在一起。2）轧辗倾角调整装谿，常用的驱动设备是电机+蜗轮蜗杆+定位器（编 码器），作用在转鼓上。一般放谿的位谿在牌坊的侧面。由丁立式穿 孔机的下转鼓

13、在水平面以下，冷却水及氧化铁皮的长时间冲刷，工 作环境恶劣，给电机的维护带来困难，用液压马达替代电极可以解 决此问题。3）轧辗倾角调整的平衡装谿与轧辗倾角调整装置组合，消除穿孔过程中产生的间隙和冲击。根 据转鼓的形状不同，安装的位置可以与倾角调整装置在一侧或另外 一侧。常使用液压缸实现此功能。4）轧辗的平衡装谿作用是消除穿孔过程中对轧辗的瞬间冲击。5）导向装谿导向装置主要指导板和导盘的驱动和调整装置。6）机盖机盖上一般安装轧辗问距的调整装置。15.机架盖的打开方式？常见的机架盖打开方式有以下几种：1）整体拆卸的机架盖，多见丁老式的小机组，如76机组和100的卧式穿孔 机；2）机架盖侧翻式，利用

14、液压缸将机架盖侧翻起来并放谿在机架牌坊的一侧，不足的地方是增加了厂房的高度；3）侧移式，现代的穿孔机多采用此种方式，可以将机架盖移到一侧或者将 机架盖一分为二分别移到两侧。4）无机盖式，压下装谿装在牌坊的内侧，轧辗拆装很方便。16.常用的轧辗平衡装谿有哪几种？轧辗平衡机构的作用是使轧辗或转鼓紧紧压在压下丝杠的端部，以消除丝杠和轧辗之间的间隙，使轧辗或转鼓能随压下螺丝一起进退。轧辗的平衡装置主要 通过液压缸完成（老式穿孔机采用弹簧），作用的位置视转鼓的样式而定，常用 的有两种。若转鼓与轧辗固定在一起，则平衡缸的位置一般放在机架内，液压缸 直接作用在转鼓上，此种方式常见丁锥形辗穿孔机；另一种方式是

15、液压缸放在机 架盖上通过T形装置作用丁轧辗，此种方式常见丁桶形辗穿孔机。17.轧辗问距的调整方式有哪几种？轧辗问距的调整方式一般都是通过涡轮、涡杆来实现的，卧式穿孔机的调整 机构放机架的侧面，立式穿孔机放置在在机盖上。通过一个电机带动两套涡轮、涡杆分别作用在轧辗或者转鼓上，作用点在轧辗的入口侧和出口侧。也有一台电 机单独驱动一套涡轮、涡杆单独的调整方式，二者比较，后一种调整方式生产时 更加方便，可以依据轧辗的磨损情况或者根据对毛管直径的要求单独调整一个压 下装置。18.导盘驱动的方式及特点？导盘的驱动方式主要有液压驱动和电机驱动， 因导盘本身的重量大加之穿孔 时作用在导盘上的扭矩较大，所以驱动

16、的装置的功率就得较大。采用液压驱动一 股需要一个单独的液压站，投资大，维护困难；采用电机驱动方式一般用丁中小 机组。19.导盘调整方式有哪几种？导盘调整主要指导盘的间距调整、高度调整和轴向调整。导盘的间距调整，一般由电机、蜗轮蜗杆组成，驱动导盘装置的底座并配以 消除间隙的平衡装置；导盘的高度调整，因孔型封闭的要求，左右导盘的高度不同，调整的方式有 垫片调整即直接在导盘下面加垫片和楔块调整调整即通过楔块并配以平衡装置。导盘的轴向调整，这种方式不常用。因导盘在穿孔时的接触长度比导板短，为了减小毛管尾部的椭圆度，在穿孔机的设计阶段就将导盘的中心线向后移动一 些距离。后移的距离使机组大小而定，一般在3

17、0毫米以内。20.导板更换装谿的结构？因导板体积小且容易磨损需要频繁更换的特点，要求调整装谿满足：1)既要是导板固定可靠，乂要更换方便；2)导板间距调整灵活卧式穿孔机导板上下布谿，立式穿孔机的导板左右布谿，导板的锁紧固定由 液压缸完成，一个更换装谿上有两个固定锁紧机构，导板可以在线外更换，当一 个导板需要更换时，只需将调整装谿从机架内用液压缸拉出并旋转1800就可将新 导板推入机架内。21.三辗定心的作用和结构？由丁顶杆很长且直径较小，因此顶杆的刚度较差。为了增加顶杆刚度和防止 顶杆在穿孔过程中的抖动，在穿孔机的后台设置定心辗装置。老式穿孔机因毛管 较短，定心辗的数目一般为34架，随着毛管长度

18、的增加现代的穿孔机定心辗数 目为67架。每一台定心辗装置有三个互为120布置定心辗组成，1个上定心辗和2个下定 心辗。在轧制过程中定心辗的另外作用是：1)当毛管未接近定心辗时，三个定心棍将顶杆抱住，并随顶杆而转动。作用是使顶杆轴线始终保持在轧制线上，不至丁因弯曲而产生甩动；2）当毛管接近定心辗时，上下定心辗同时打开一定距离（小打开位谿），使毛管进入三个定心辗之间，毛管就在三个定心辗中旋转前进，起导向 的作用；3）当一只毛管完全穿透之后，上定心辗向上抬起一个较大的距离 （大打开 位谿），布谿在定心辗之间的升降辗同时将毛管托住。定心辗的驱动最早是由气缸完成的，使用在小机组上。后来被液压缸代替。定心

19、辗小打开的问距需要根据毛管直径的变化而调整，调整距离指导向毛管 时三个辗的距离，距离的大小为毛管直径加毛管跳动量，毛管的跳动量一般为8 12毫米左右，薄壁管可以取上限，厚壁管取下限。小打开位置调整一般通过调整丝杠来限制液压缸的行程，最新型的液压缸缸 体内带有位置检测装置，调整行程只需在调整终端上修改数值即可，具有简单、 安全、快捷的优点。第一架三辗定心辗的位置大多放置在机架以外，为 了 减小顶杆的悬臂长度及毛管头部的壁厚不均，最新的设计机组将第一架三辗定心辗伸入到机架内或者在 机架内设立四辗或三辗式的定心装置。22.后台升降辗道的作用和结构形式？升降辗的作用是穿孔前支持顶杆的前行到轧制等待位，

20、穿孔结束后将顶杆上 的毛管往后输送，同时也起支持顶杆和毛管的作用。一个穿孔过程中有三个位置 即顶杆位、毛管位和下降位。升降辗道最多有67个辗组成，间隔的布置在三辗 定心装置之间。为了提高短毛管从机架内脱出的速度，很多机组在出口第一个升降辗的上方 安装一个火送辗，增加了轴向力，加快了毛管脱出速度。升降辗的驱动有电机集中传动的，也有电机单独传动的，而升降辗的上升和 下降更多采用液压缸的动作并依靠调整丝杠的限制来达到不同位置的目的。最新的驱动方式是采用液压马达驱动并靠有位置传感器定位的液压缸进行升降位置 调节。23.顶杆小车的作用和驱动方式？顶杆小车的作用是将顶头送到穿孔机轧辗之间的适当位置，在穿孔

21、时承受顶 头传来的轴向力。穿孔时顶杆和顶头与管坯一起转动。由丁穿孔机轧辗直径一般要比管坯直径大35倍，故管坯的转速要比轧辗的转速高35倍（精确计算时要考虑滑移系 数） 。 作用在顶杆小车上的力一般约为轧制力的3040%,顶头和管坯接触的瞬 间还产生冲击载荷。这些力全部作用在顶杆小车上。顶杆小车的前后移动的方式有液压缸驱动、 有电机+滚筒+4冈丝绳驱动、有电 机+齿条驱动的。特点分别是：液压缸驱动的行程较短，一般在3米左右，适合丁 顶杆循环的机组；另外两种驱动方式适用丁行程较长，一般行程在1015米左右， 非顶杆循环的机组。24.顶杆小车止推座的结构？为了使顶头位置在穿孔过程中能够保持不变， 顶

22、杆小车要有固定装置，这个 固定装置叫做止推座。止推座一般为框架结构，顶杆小车到位后框架上液压缸（或 气缸）带动楔块将小车锁死，另外一个液压缸带动楔块消除间隙。穿孔时， 顶头对应轧辗的位置是否正确， 直接影响毛管的质量，因此顶头的 位置需要时常调整。顶头位置是由顶杆小车位置决定的。 为此，在止推座上装有 顶杆小车前后位置调整机构。结构一般由电机、蜗轮蜗杆组成并配以平衡液压缸 消除间隙。25.顶杆的冷却形式有哪些？顶杆的循环方式主要有两种。1）一种为顶杆不循环，此种方式顶杆一般为内水冷式，而顶头为外水冷式， 每穿孔一次更换一个顶头或者直到一个顶头损坏才更换；2）另一种方式为顶杆循环使用，此种顶杆结

23、构简单、维护方便，每组一般 需要612支才能循环使用。26.顶头的使用方式有几种？顶头的使用方式主要有以下几种：1）顶头与顶杆连接在一起一同进行循环的。顶头损坏后需要离线进行更 换，一般情况下，一组顶杆67支，冷却站在轧线之外，占地面积较 大，设备较复杂。2）顶头在线循环。即使用一支顶杆，每穿孔一次，顶头更换一次， 一般情 况下使用三个顶头， 顶头循环的次序是1, 2,3,再1, 2,3。这种方式 只更换顶头，使用方便，生产节奏快。但要求顶头的定位精确，工具加 工精度高，设备运转正常，否则的话，容易发生顶头与顶杆连接不牢， 顶头脱落的情况。3）一个顶头/顶杆单独使用。当顶头损坏后，须在线更换顶

24、头顶杆，降低 了机组作业率。斜轧穿孔机的工具27.穿孔机有哪些工具？对他们有什么要求？穿孔机工具主要包括：轧辗、顶头和导板（导盘）。这些工具是直接参与金 届变形的。除此之外，还包括顶杆、毛管定位义、导管、导槽等部件。工具尺寸和形状要求合理，这样才能保证穿出高质量的毛管，保证穿孔过程 的稳定、生产率高、低能耗、工具耐磨性高、使用寿命长的要求。工具除了要具有正确的尺寸和形状之外， 还要合理的使用材质，加工工艺及 热处理制度。28.穿孔机轧辗形状有哪些？穿孔机轧辗形状主要有盘式辗、桶形辗和锥形辗，盘式辗现很少使用,常用 的是桶形辗和锥形辗。从大体的形状来看，桶形辗和锥形辗度一般是由两个锥形段组成的，

25、 即入口 锥和出口锥。如果细分的话，入口锥乂可以分为一段式和两段式， 两段式是为了 改善咬入条件和减少从车次数。根据毛管扩径量的需求，出口锥也可以分为一段 式和两段式，两段式用丁大扩径量的机组。另外，有的轧辗在入口锥和出口锥之间采用过渡带即轧制带，有的则没有。轧制带的作用是防止两锥相接处形成尖锐棱角，这种棱角在穿孔时会使毛管外表 面产生划伤。29.轧辗的特征尺寸指哪些？轧辗的特征尺寸指轧辗最大直径和辗身长，轧辗最大直径和辗身长度是根据 轧辗长度、轧制速度、咬入条件、轧制产品规格、电能消耗、轧辗重车次数等因 素确定。轧辗直径增加，则咬入条件改善、轧制速度提高、轧辗重车次数增加、轧辗 的利用率高，

26、但同时也增加了轧制压力和电能消耗。另外，随着轧制毛管规格的 加大，轧辗直径也相应增加。30.如何确定桶形轧辗的入口锥角和出口锥角 ？轧辗入口锥的角度大小决定管坯能否顺利咬入和积累足够的力以克服顶头阻力使管坯穿成毛管。相关的文献指出，入口锥角在24之间，一般情况下将轧辗的入口锥设计成两段，第一段的角度在13之间，为的是保证管坯的咬入，第二段的角度在36之间，为的是防止形成孔腔。轧辗的出口锥角在34之间，这取决丁管坯的扩径量，扩径量越大，角度越大。31.如何确定轧辗的入口锥和出口锥长？确定轧辗入口锥和出口锥的长度首先为了校核轧辗的长度是否满足毛管咬 入和扩径的要求，其次为在生产中合理使用轧辗。轧辗

27、入口锥长的计算公式为：D8 ELe - -轧辗出口锥长的计算公式为：2 * tanta,)注：DB-管坯直径；E一轧辗距离；DR-毛管直径；以e-轧辗入口锥段的空间角，可以近似等丁轧辗入口锥角;aa一轧辗出口锥段的空间角， 可以近似等丁轧辗出口锥角。32.导盘的设计要素有哪些？导盘设计要素主要有：接触弧半径和厚度导盘的轮廓一般是由两个半径：入口半径R、出口半径R组成，根据经验我们可以确定其值的大小：入口半径：R= (0.66 -0.70) *DB出口半径：R= (0.80.87) *DB导盘厚度由最小轧辗距离和导盘与轧辗的最小间隙决定。大小为:B= (0.8 1.0 ) *DB注：D4管坯直径

28、33.导板的设计要素有些？导板的设计原则是：一种管坯需要设计一种导板，如果是用一种管坯生产不 同尺寸的毛管，可以只设计一种导板。导板的纵剖面形状应与轧辗辗形相对应，也有入口锥、压缩带和出口锥组成。 导板入口锥主要起到引导管坯的作用， 使管坯中心线对准穿孔中心线。当管坯与 上、下导板接触时，它起着限制管坯椭圆度的作用。 限制椭圆度是为了避免过早 形成孔腔，同时促进金届的纵向延伸。导板的出口锥起限制毛管横变形， 并控制 毛管轧后外径的作用。压缩带是过渡带，它不在导板的中间，而是向入口方向移动，移动值一般在2030mm也有到50mnt勺。移动的目的是：可以减小管坯在顶头上开始辗轧时的 椭圆度和减小导

29、板的轴向阻力，提高穿孔速度。导板的入口锥角一般等丁轧辗入口锥角或比轧辗入口锥角大12,出口锥角一般等丁轧辗的出口锥角或比轧辗的出口锥角小0.51。导板的横断面形状是个圆弧形凹槽， 这是为了便丁管坯和毛管旋转。凹槽的 圆弧可做成单半径或双半径的。导板的长度由变形区长度决定， 压缩带宽度一般为1020mm.导板的厚度根据轧辗距离来确定，以薄壁毛管为设计对象。适应薄壁管的导 板一定适应厚壁管的生产。34.顶头的种类有些？顶头按冷却方式来分，有内水冷、内外水冷、不水冷顶头（穿孔过程和待轧 时间内都不冷却，主要指生产合金钢用的钳基顶头）：按顶头和顶杆的连接方式来分，有自由连接和用连接头连接顶头。按水冷内

30、孔来分，有阶梯形、锥形和弧形内孔顶头。内孔与外表面之间的壁 厚有等壁和不等壁两种。按顶头材质分，有碳钢、合金钢和钳基顶头。从扩径段分：有2段式、3段式、4段式。扩径率小丁20%用2段式顶头，大丁20%用3或4段式顶头。35.顶头的使用寿命与哪些因素有关？为延长顶头的使用寿命， 应通过加强冷却水的压力来提高顶头在孔型中顶头 的冷却，尤其是顶头的前部。使用内水冷主要是为了降低顶头内部温度，应尽可能降到最低水平，冷却水压应保证在1015 bar。影响顶头寿命的因素：1）管坯材质， 合金含量越高， 变形抗力越大， 顶头寿命越低；2）顶头化分和热处理工艺，热处理工艺决定顶头寿命。3）顶头直径，一般情况下

31、直径越大寿命越高。4）穿孔时间和管坯长度，穿孔时间越长，顶头温度越高，顶头越容易变形 和损坏。在穿轧碳钢和低合金钢时顶头的寿命为400支，用普通顶头穿孔合金钢管坯的寿命在10支以内。36.顶头更换的标准是什么？在穿孔过程中，顶头承受着交变热应力、摩擦力及机械力，力的大小影响顶 头的寿命。顶头过分磨损会划伤毛管内表面，粘钢后产生内折。顶头一般是轧制的、锻造的或者是铸钢的。搬运顶头时应保护表面的氧化层， 避免脱落，否则影响使用寿命。更换标准是：1）顶头头部磨损，磨损带长度超过5mm破损面积超过30cm.2）穿孔段出现裂纹； 裂纹长度超过60mm宽度在1.0mm&右。3）粘钢，有粘钢就该更换

32、。剔废的顶头原则上不能重复使用，若重车，需要再次热处理。37.顶头设计步骤是什么？通常2段顶头的工作段由穿孔段LR（曲线部分）和平滑段LGT俎成。两部 分连接处相切。见下图。设计顶头的前提是，下列参数已知:一管坯直径：DB一毛管直径：DH一毛管壁厚：SH一轧辗喂入角：T计算如下：1）确定穿孔段：计算公式为:穿孔段长度LRLR = Ld-LGT2穿孔段圆弧半径:DR-F ,- 时2）确定平滑段LGT2平滑段的作用是均匀壁厚，它的长度至少保证1.5个毛管螺距并加上安全系数。计算公式为：LGT2= SFtan/2 平滑端直径即顶头直径的确定公式是：OdDH 2 SH CH式中：S1系数，1.21.5

33、CH一毛管内径与顶头的间隙量。38.毛管内表面防氧化用什么？毛管内表面抗氧化剂用丁去除和避免毛管内表面的氧化、并用氮气喷刷毛管 内部。抗氧化剂的组成（重量白分比）为：-硼酸钠（Na2B4O7 3035%-钠和钾脂肪酸1015%-硫酸钠对抗氧化剂颗粒和尺寸的技术要是：抗氧化剂是成分相互混合均匀的粉状 物，90%的粉状物必须能通过一个16目的筛子。应保存在一个通风的房间内，包 装袋要密封。抗氧化剂最少在两个月内不结块或粘结。基本理论部分39.穿孔过程的三个阶段指的是什么？斜轧穿孔整个过程可以分成三个阶段：第一个不稳定过程一为管坯前端金届逐步充满变形区，即从管坯同轧辗开始 接触（一次咬入）到前端金届

34、出变形区，这个阶段中存在着一次咬入和二次咬入。稳定过程一这是穿孔过程的主要阶段，从管坯前端金届充满变形区到管坯尾 端金届开始离开变形区为止。第二个不稳定过程一为管坯尾端金届逐渐离开变形区到金届全部离开轧辗 为止。稳定过程和不稳定过程有着明显的差别，在生产中可以很容易看到毛管头尾 尺寸和中间部分尺寸有差别，一般是毛管前端直径大、尾端椭圆度大,而中问部 分尺寸是一致的。造成头部直径大的原因是：前端金届在逐渐充满变形区，金届 同轧辗接触面上的曳入摩擦力是逐渐增加的，到完全充满变形区才达到最大值，特别是管坯前端与顶头相遇时，由丁受到顶头的轴向阻力，金届向轴向延伸受到 阻力，使得轴向延伸变形减少，横向变

35、形增加，加上没有外端限制，从而导致前 端直径大。虽然三个过程有所区别，但他们是在同一变形区中完成的，规律是相同的。40.穿孔变形过程的四个区段是什么？穿孔变形区大致可分为四个区段，如下图所示。穿孔变形区中四个区段I区称之为穿孔准备区， （轧制实心圆管坯区）。I区的主要作用是为穿孔作 准备和顺利实现二次咬入。这个区段的变形特点是：由丁轧辗入口锥表面有锥度，沿穿孔方向前进的管坯逐渐在直径上受到压缩，被压缩的部分金届一部分向横向 流动，其坯料波面有圆形变成椭圆形，一部分金届轴向延伸，主要使表层金届发 生形变，因此在坯料前端形成一个“喇叭口”状的凹陷。此凹陷和定心孔保证了 顶头鼻部对准坯料的中心，从而

36、可减小毛管前端的壁厚不均。该段的变形参数一般用d/D表小。皿区称为穿孔区，该区的作用是穿孔，即由实心坯变成空心的毛管，该区的 长度为从金届与顶头相遇开始到顶头圆锥带为止。这个区段变形特点主要是壁厚 压下，由丁轧辗表面与顶头表面之间距离是逐渐减小的，因此毛管壁厚是一边旋 转，一边压下，因此是连轧过程，这个区段的变形参数以I壁厚相对压下量来表示,壁厚上被压下的金届，同样可向横向流动（扩径）和纵向流动（延伸）但横向变形受 到导盘的阻止作用，纵向延伸变形是主要的。导盘的作用不仅可以限制横向变形 而且还可以拉动金届向轴向延伸，由丁横向变形的结果，横截面呈椭圆形。用区称为碾轧区，该区的作用是碾轧均整、改善

37、管壁尺寸精度和内外表面质 量，由丁顶头母线与轧辗母线近似平行，所以压下量是很小的，主要起均整作用。 轧件横截面在此区段也是椭圆形，并逐渐减小。IV区称为归圆区。该区的作用是把椭圆形的毛管，靠旋转的轧辗逐渐减小直 径上的压下量到零，而把毛管转圆，该区长度很短，在这个区变形实际上是无顶 头空心毛管塑性弯曲变形，变形力也很小。变形过程中四个区段是相互联系的，而且是同时进行的，金届横截面变形过 程是由圆变椭圆再归圆的过程。41.穿孔机的变形参数有哪些？现代的穿孔机在整个机组中承担的变形量愈来愈大。表示穿孔变形的参数 有：直径扩径率、延伸系数、轧制带处的压下量、顶头前压下量。1）直径扩径率一般在340%

38、的范围内，锥形辗穿孔机的扩径率明显高丁桶形辗穿孔机。 扩径率大，容易产生内外表面缺陷或恶化壁厚不均，因此最好采用等径或小扩径 穿孔。2）延伸系数延伸系数大意味着毛管壁厚薄。 管坯直径愈大， 在同一壁厚下，延伸系数愈 大。随着锥形辗穿孔机的的广泛使用，以180机组为例，穿孔毛管的最小壁厚可 以达到8mm3）轧制带处的压下量它表示管坯直径在轧制带处的变化量，取值范围在912% ,穿孔薄壁管取 大值，厚壁管取小值。4）顶头前压下量它表示管坯直径从一次咬入点到二次咬入点的变化量， 它的大小决定管坯 的二次咬入效果，过大乂容易形成钢管内折缺陷。42.穿孔调整参数有哪些？穿孔机主要的调整参数有轧辗距离、

39、顶头前伸量、 导板 （导盘）距离、喂入 角的大小和轧辗转速（导盘速度）。43.调整的基本原则和方法是什么？调整的基本原则是毛管几何尺寸满足轧管机组的要求， 壁厚均匀且内外表面 良好。调整的方法可以参考下表（表中没有涉及到喂入角的调整）：导盘距离与轧辗距离的比值决定着轧件在变形区中的椭圆度，而椭圆度乂影响毛管质量、咬入条件、轴向滑移、穿孔速度、扩径量、轧卡及毛管尺寸控制等。 特别是对毛管质量(穿孔合金钢管)影响更为明显，原因辗距 导距 顶前量壁厚稍微厚壁厚稍微薄壁厚太厚壁厚太薄外径太大外径太小减 小增 加减 小增加增 加减小外径稍微大外径稍微小一（减小）一（增加）减小增加增加减小增加减小外径、壁

40、厚都太大外径、壁厚都太小外径太大、壁厚太小一（增加或减小）一（增加或减小）多增加外径太小、壁厚太大多减小多增加多减小（增加）（减小）44.如何确定轧辗距离？轧辗距离指的是两个轧辗的轧制带之间的距离，它是重要的调整参数之一。 确定轧辗距离（E）的前提条件是应明确：管坯材质管坯直径毛管壁厚下列数据为标准数据：碳钢：E低合金钢：I局合金钢：I一般情况下，DB管坯直径。45.如何确定导盘距离？=(0.84 0.90 ) *DBE = (0.85 0.90 ) *DBE = (0.88 0.91 ) *DB厚壁管上限值为0.93*DB,通常为 （0.86 0.89 ）*DB通常为（0.87 0.90 ）

41、 *DB通常为（0.88 0.90 ） *DB薄壁管取下限。椭圆度越大，毛管内表面出 现裂纹的可能性越大，过早形成空腔的可能性越大。生产中， 导盘距离总是大丁轧辗距离， 二者比值即椭圆度系数，一般在1.07 1.15之间，穿孔厚壁管和合金管时取小值。确定导盘距离可按椭圆度系数推导：A= (1.07 1.15 ) *E注：A一导盘距离；E一轧辗距离46.如何确定顶头前伸量？顶头前伸量的测量方法是，将顶头/顶杆深入到轧辗之间，测量顶头头部到 轧辗轧制带之间的距离。确定顶头前伸量的步骤如下：Ld1=Le-XX=TT*DB*tan( 6 )*FE注：Ld1 一顶头前伸量Le-轧车昆入口锥长6一喂入角F

42、系数，取值范围在11.5之间顶头前伸量和轧辗距离有着密切的联系，顶头前伸量增加，顶头前压下量减小，相反顶头前伸量减小，顶头前压下量增加。顶头前伸量调整在生产中有着重要意义。因为顶头前伸量的大小和毛管质 量、咬入条件、轴向滑移、穿孔速度、轧卡以及毛管尺寸控制等都有关。47.什么是扩展值？如何确定顶头与毛管的间隙量？毛管内径与顶头之差叫做扩展值，计算扩展值是选择顶头直径的重要依据, 不同壁厚毛管的扩展值是不同的，不同形式的穿孔机扩展值变化的规律也不一 样。影响扩展值的因素还有：变形区椭圆度、穿孔温度、钢种等。扩展值用CH表示，大小为：C+ DH-2*SH-Dd使用锥形辗穿孔机的扩展值CH值与桶形辗

43、穿孔机的扩展值CH关系是:CHtp=1.5*CHCH的经验值计算方法是：C女(0.09+0.076*DB) - (0.007+0.0013*DB) *SH注：DB-毛管外径SH-毛管壁厚Dd一顶头直径48.如何计算穿孔的轧制时间?穿孔轧制时间的多少往往表示一个机组的能力大小， 斜轧穿孔机的工作时间 由下面公式计算：式中Dw一轧辗的工作直径；Li一变形区长；L0毛管长；n一轧辗转速；T。一轴向滑移系数；6一喂入角（轧辗倾角）49.如何选择轧辗的喂入角？喂入角及轧辗轴线与轧制线在水平面内的火角。选择的范围在815之间,常用的角度为1012”。喂入角的选择影响以下几方面：1）喂入角越大，毛管的出口速

44、度越大，轧制时间相应减少，可以提高机组的节奏，还可以降低工具消耗；2）喂入角越小，管坯咬入条件越好，原因是管坯与轧辗的接触面积增大， 摩擦力增大的缘故。3）喂入角的大小决定轧制力的大小，角度越大，轧机负载越大。若在一个 轧辗上使用不同直径的管坯（不同孔型），角度随管坯直径增加而减小。50.采用顶头预旋转的作用是什么？有一些穿孔机组采用顶头预旋转装置, 在管坯咬入前,顶杆/顶头以预定速 度旋转。旋转速度约等丁管坯转速的70%左右。选择预旋转的原因有：采用主动驱动的顶头穿孔时， 顶头圆周速度可以在整个顶头作用的变形区内 都大丁金届流动速度，这种运动学关系将导致前进效率有所提高， 主要是对产品 质量

45、有好的影响。采用主动驱动的顶头，等丁增加了一个使管坯旋转的附加力矩， 从而有力丁 旋转条件的建立，从生产实践中可以证明，主动旋转的顶头提高了穿孔速度， 这 是由丁增加了管坯旋转力矩，而使轴向滑移减少。51.什么是孔腔？影响空腔形成的因素有哪些？斜轧实心管坯时，在顶头接触管坯前常易出现金届中心破裂现象， 当大量裂 口发展成相互连接，扩大成片以后，金届连续性破坏，形成中心空洞即孔腔。在 顶头前过早形成孔腔，会造成大量的内折缺陷，恶化钢管内表面质量，甚至形成 废品，因此在穿孔工艺中力求避免过早形成孔腔。影响孔腔形成的主要因素有：1）变形的不均匀性（顶头前压缩量）不均匀变形程度主要决定丁坯料每半转的压

46、缩量（称为单位压缩量），生产中指顶头前压缩量。顶头前压缩量愈大则变形不均匀程度也愈大，导致管坯中心 区的切应力和拉应力增加，从而容易促进孔腔的形成。一般用临界压缩量来表示 最大压缩量值的限制，压缩量小丁临界压缩量则不容易或不形成孔腔。2）椭圆度的影响穿孔过程中在管坯横断面上存在着很大的不均匀变形， 椭圆度愈大，则不均 匀变形也愈大。按照体积不变定律可知，横向变形愈大则纵向变形愈小， 将导致 管坯中心的横向拉应力、切应力以及反复应力增加，加剧了孔腔的形成趋势3）单位压缩次数的影响在生产中主要指管坯从一次咬入到二次咬入过程中管坯的旋转次数，次数的增多就容易形成孔腔。4）钢的自然塑性钢的自然塑性由钢

47、的化学成分、金届冶炼质量以及金届组织状态所决定, 而 组织状态乂由管坯加热温度和时间所影响。 一般来说塑性低的金届，穿孔性能差， 容易产生孔腔。52.什么是穿孔性能？用什么方法测定一种材料的穿孔性能？穿孔性能一表示穿孔时管坯中心产生破坏的倾向，穿孔性能好的钢种表示在 穿孔过程中不易发生中心破裂。穿孔性能和钢的塑性有关，一般情况下，塑性愈 好则穿孔性能也愈好。热扭转法是确定不同温度下，金届样品扭转断裂前的扭转数（表示金届塑性 一穿孔性）及最大扭力或扭矩（表示金届的变形抗力）。实际穿孔法更反映斜轧穿孔的实际情况， 从而这种方法有足够的可靠性，用 这种方法不但可以确定合理的穿孔温度， 而且可以确定临

48、界压下率。一般在小型 试验机上进行。53.毛管为什么能够一边旋转一边前进？穿孔机轧辗是同一方向旋转，并且轧辗轴对轧线相倾斜，交义一个角度6,称喂入角。当管坯被推入轧辗中，靠金届和轧辗之间摩擦力作用，轧辗带动管坯 毛管反向旋转，由丁轧辗轴线对轧制线的倾斜，管坯一毛管在旋转的同时向轴 向移动。因此管坯一毛管表面上的每一点都是螺旋运动，即一面旋转，一面前进。54.管坯的咬入条件是什么？斜轧穿孔过程存在着两次咬入，第一次咬入是管坯和轧辗开始接触瞬间， 由 轧辗带动管坯运动而把管坯曳入变形区中,称为一次咬入。当金届进入变形区到 和顶头相遇，克服顶头的轴向阻力继续进入变形区为二次咬入。一般满足了一次咬入的

49、条件并不见得就能满足二次咬入条件。在生产中我们 常常看到，二次咬入时由丁轴向阻力作用，前进运动停止而旋转继续着即打滑。1)一次咬入条件一次咬入既要满足管坯旋转条件乂要满足轴向前进条件。管坯旋转条件下式确定：Mt Mp+Mq+Mi式中Mt-使管坯旋转的总力矩；M由丁压力产生的阻止坯料旋转力矩Mq一由丁推料机推力而在管坯后端产生的摩擦力矩Mi一管坯旋转的惯性矩如果忽略Mq Mi(值很小)则一般的表达式为：n(Mt + Mp) 0 (n一轧辗数)(6)前进咬入条件是指管坯轴向力平衡条件，也就是，曳入管坯的轴向力应大丁 或等丁轴向阻力，其表达式为：n(Tx-Px)+P 0(7)式中:Tx一每个轧辗作用

50、在管坯上的轴向摩擦力Px-每个轧辗作用在管坯上正压力轴向分量P一后推力(一般为零)2)二次咬入条件二次咬入中旋转条件比一次咬入增加了一项顶头/顶杆系统的惯性阻力矩，其值很小。因此二次咬入旋转条件，基本和一次咬入相同。二次咬入的关键是前 进条件。二次咬入时轴向力的平衡条件：n(Tx-Px)-Q 0式中：Q一顶头鼻部的轴向阻力55.表示管坯/毛管作螺旋运动的基本参数是什么？表示螺旋运动的基本参数是：切向运动速度、轴向运动速度和每半转的位移量(即螺距)。首先来讨论轧辗上任意一点的速度，两个分里(切向分里和轴向分里)0如果轧辗圆周速度为W则可以分解为VB=WCOS=冗D Nb/60 X CO*-切向旋

51、转速度(1)UA Wsin0=兀D Nb/60 x sin 6 -轴向速度(2)式中D-所讨论截面的轧辗直径，Nb-轧辗转速，rpm;mm;6 咬入角。在轧制过程中由丁坯料靠轧辗带动，轧辗将相应的速度传递给管坯，贝U管坯速度为：VPFD Nb/60 X CO争=VB即VP= VB(3)但实际上轧辗速度和金届速度并非完全相等。一般金届运动速度小丁轧辗速 度，即两者之间产生滑移，可用滑移系数来表示两者速度，这样VPFD Nb/60XCO争X n I(4)UATTD Nb/60 xsin 6x可o(5)式中T T-切向滑移系数，T 0 轴向滑移系数，两者小丁1。在生产中最有实际意义的是毛管离开轧辗时

52、的一点速度，众所周知，出口速 度愈大，即生产率也愈高。为了简化计算，一般假设轧辗出口速度等丁UP实际误差包含在滑移系数中。毛管离开轧辗一点的轴向滑移系数可用公式(2)求出轴向速度，除以毛管长 度得出理论的穿孔时间，再和实测时间相比，即70=T理/T实.这样确定70后,则可计算出毛管离开轧辗的轴向速度。螺距在变形中是个可变值，并且随着管坯进入变形区程度增加而增加，这是由丁管坯-毛管断面积不断减小而轴向流动速度不断增加所致。毛管离开轧辗一点的螺距值计算公式为：T=TT/2Xn 0/XDB2.0。Vd=D*兀*n/60电=rsmy (m/s)式中n分别表示轧辗、导盘的直径和转速，丫 一喂入角57.穿

53、孔机的调整方法简介穿孔机有两种调整方法，一种是孔型固定型，主要在桶形辗穿孔机上使用； 一种是孔型变化型，主要在锥形穿孔机上使用。所谓孔型固定，是指对丁同一种管坯所生产的不同壁厚毛管，轧辗距离、 导盘距离、喂入角和顶头前伸量都不变，通过改变顶头的直径就可以生产不同壁 厚的毛管。他的优点是调整简单，生产时除实际校核轧制参数外再需测量管坯咬入点和毛管抛钢点处的轧辗问距，此处轧辗问距值就等丁管坯和毛管的热态直 径。因设定参数不变，所以不同壁厚毛管的直径压下率和顶头前压下率也都相同，轧辗的磨损点相同，咬入点处磨损就集中，当轧辗使用后期要想提高咬入效果只 能靠改变喂入角。另一种调整方法叫做孔型变化型， 即

54、同一孔型中，生产不同壁 厚的毛管，不仅顶头直径变化而且其他设定参数同样变化。变化规律是，薄壁毛管采用大前伸量、大的直径压下率；厚壁毛管则采用小的前伸量、小的直径压下 率，两者之间导盘距离变化范围在1毫米左右。这样设定是考虑到随着壁厚的增 加，管坯咬入会越来越容易，需要小一些的直径压下率，乂因壁厚增加毛管的内 扩量逐渐减小，故而在保证咬入的情况下，将顶头前伸量变小，这样就保证了毛 管外径。这样调整的根据是：管坯的变形量不同（壁厚不同），管坯的直径压下率就应不同。另外因管坯咬入点随壁厚的增大逐步向轧制带靠近，轧辗的磨损也比较均匀，在一个使用周期内发生不咬入的现象也较少。比较而言后者更具合理 性。用

55、锥形辗穿孔机生产的毛管壁厚最小可以达到8毫米，壁厚精度绝对值在1毫米以内。58.如何计算斜轧穿孔的变形抗力？变形抗力的计算可以通过下列公式得到：式中：A-毛管横截面积Va-出口速度P一功率D一毛管外径Si一毛管壁厚59.什么是滑移系数？穿孔过程中毛管的运动速度与轧辗的速度分量不相等。轴向两个速度之比称为轴向滑移系数T0。切向两个速度之比称为切向滑移系数TT。轴向滑移系数0也可以理论穿孔时间除以实测穿孔时间，即首先达到理 论时间。理论时间可用公式（UA兀D Nb/60Xsin6X可o ）求出轴向速度，除 以毛管长度得到，再和实测时间之比。就可以得到轴向滑移系数。：下面是一些钢种轴向滑移系数的参考值：碳钢：0.8-1.0非合金钢：0.7-0.8高合金钢：0.5-0.760.什么工艺因素对滑移系数有影响？各种工艺因素对滑移的影响如下：