无缝钢管穿孔轧制

1、不锈钢无缝钢管穿孔轧制-、钢、钢管、钢管轧机及穿孔机的分类25:、曼氏穿孔机的穿孔原理6-8:、不锈钢无缝钢管斜轧穿孔的工作特点9-11四、穿孔荒管缺陷的产生与注意事宜（不锈钢）12-15一、 钢、钢管、钢管轧机及穿孔机的分类1、 钢分类1.1 按化学成分分类：非合金钢、低合金钢、合金钢。我们这里讲到的 不锈钢属于合金钢中“特殊质量合金钢”中的“不锈、耐腐蚀和耐热钢不锈钢按金相组织一般分为：马氏体（例：1Cr13-410 ）、铁素体（例： 1Cr17-430）、奥氏体（例：1Cr17Mn6Ni5-201 、1Cr17Ni7-301 、 0Cr18Ni9-304）、奥氏体 + 铁素体双相钢（00

2、Cr25Ni6Mo2N-SUS329JE）、沉 淀硬化不锈钢。马氏体和铁素体型的铭不锈钢，俗称“不锈铁”1.2 钢产品分类：钢的工业产品、钢的其他产品钢的工业产品分类：A、 初级产品液态钢或钢锭B、 半成品有轧制或锻造钢锭获得C、 轧制成品和最终产品D、 锻制条钢实际关联较多的：（1）条钢（2）盘条（3）扁平产品（4）钢管（弯曲度5mm/米）：无缝钢管、焊管。中空型材、中空棒材。2、钢管分类：无缝钢管、焊管无缝钢管：由钢锭、管坯或钢棒穿孔制成的没有缝的钢管。用铸造方法生产的管子称铸钢管。在无缝钢管中是按用途及材料综合分类的，按材料分为碳钢和不锈钢（习惯叫法，不是国际分类）在不锈钢无缝钢管中，国

3、内主要有以下一些（按标准号顺序排列）GB/T3089不锈耐酸极薄壁无缝钢管GB/T3090 不锈钢小直径无缝钢管GB/T13296锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管GB/T14975结构用不锈钢无缝钢管GB/T14976流体输送用不锈钢无缝钢管3、钢管轧机及穿孔机的分类对于碳钢管、无缝钢管的生产方式既有共同的，也有各自特点。我国无缝钢管生产始于1953年，在鞍钢由前苏联援建的140自动轧 管机组。3.1 无缝钢管的生产方式大致有以下几种：3.1.1 自动轧管机组3.1.2 连轧管机组3.1.3 周期轧管机组（皮尔格）3.1.4 三辐轧管机组3.1.5 顶管机组CPE3.1.6 挤压钢管机组（加热、

4、水压穿孔、再加热、挤压、定径及精整）c 无缝钢管机组通常是以中间延伸机组的名称来命名的无缝钢管生产的基本工艺程序：A、 坯料准备（不锈钢：剥皮、检查、修磨、切断、打定心空）B、 管坯加热C、 穿孔D、 轧管（延伸）E、 再加热与定减径F、 精整、检查、包装入库对于D、E两道则是冷拔、冷轧等工序4、穿孔机的分类管坯穿孔主要有：压力穿孔（挤压机组）、推轧穿孔（P.P.M）、斜轧穿 孔。斜轧穿孔应用最为广泛，现介绍轧钢专业的几种轧制方法（1）纵轧-金属轧件延伸方向，以及金属运动的方向与轧辐圆周的速 度方向是一致的，金属只有直线运动。（2）横孔-金属主要流动方向垂直于轧辐圆周速度方向，轧件只有 旋转运

5、动，例如：车轮轧机（3）斜轧-金属主要流动方向与轧辐圆周速度方向构成一定的角度 轧件的运动是一面旋转一面前进。区分了纵轧、横轧、斜轧之后，看“斜轧穿孔”机型分类斜轧穿孔机：二辐式穿孔机（配导板的、配导辐的、配导盘的）、三辐式穿孔机还有按轧辐形状分类（主要是二辑式）即：桶形轧辐、蘑菇形轧辐（菌式）、盘形轧辐。这其中，应用最多的是桶形轧辐、配导板的穿孔机，即曼乃斯曼穿孔机。温州地区几乎全是这种穿孔机。其他二根穿孔机：狄塞尔穿孔机、阿克穿孔机 三棍穿孔机：阿塞尔穿孔机、特朗斯瓦尔穿孔机。二、二辐斜轧穿孔机（曼氏）的工作原理 曼氏穿孔机穿孔过程（图示1）浦河的随欲林亚力藉作邮示（图示2）图示1图解：区

6、段I称作一次咬入区也叫顶头前压缩区区段II称作穿孔区区段田称作展轧区，也叫辗轧区区段IV称作展圆区，也叫规圆区加热好的圆管坯被汽缸推杆推入穿孔机，管端与轧辐在a点接触，由于轧辐有一个8°的倾角（一般称之为前进角（3）,所以管坯便被轧辐咬入， 这次的咬入称作一次咬入。管坯开始旋转并前进。由于轧辐又有一个2.5 3。的辐面角，即形成一个喇叭状的开口，管坯在前进中被逐步加大 了压缩量。管坯螺旋前进，直到碰到置于轧辐中心左侧一定位置的顶头。这一段我们称之为顶头前压缩区，在此区域， 金属一部分横向流动，向 辐缝间流去，遇到导板被阻止，由于导板距大于辐间距而使坯料变椭圆， 一部分（主要是外层金属

7、）分层次地轴向延伸，向前跑，在坯料的前端 形成一个喇叭形的凹窝。凹窝和定心孔便于管坯与顶头尖部的“对准”。管 坯端面前进至b点，遇到顶头后，顶头可以随坯料进行旋转，但是限制 坯料的轴向前进。只要在一次咬入区内有足够的压缩量，有8°倾角的轧辐便会对坯料产生足够的拽入力，那么管坯便被顶头“顶通” 了，即有实心圆坯变成了空 心荒管，也就是进行了穿孔。经过b点，也叫二次咬入。从b点至c点这一段，顶头与轧辐的缝隙是由厚变薄（由轧辐辐型和顶 头形状在设计时便计算好的），因此荒管壁厚是逐步减少的。C点至d点的田段，顶头和轧辐之间的缝隙是均匀的，在此段荒管被碾 轧，使得壁厚尺寸的精度，内外表面质量得

8、以改善和保证。起到了匀整 作用。荒管经过d点之后，内壁已超出了顶头，此时轧辐把椭圆形的荒管转轧 成圆形，所以也叫规圆。下面简述导板在穿孔过程中的工作情况。一次咬入时，管坯仅被下导板托一下，不受导板限制， 否则由于此时拽 入力还小若受导板限制，很容易产生咬不入。在坯料进入I区后，即一次咬入后，前进某一距离便和导板也接触，与 导板接触过早，导板对管坯前进产生阻力，特别是到达 b点，坯端遇到 顶头时，顶头也产生阻力，容易产生前卡，不能实现二次咬入，不能进 行穿孔。但是与导板接触过晚，坯料的椭圆变形较大，对于不锈钢来讲 有时不利的，容易产生中心疏松、孔腔，即我们所说的内裂，所以要有 合理的导板形状和合

9、适的导板距离， 使得导板在合理的位置开始与被压 缩的实心管坯接触。在II区，管坯心部的“肉”被挤向周边，此时导板的作 用相当重要，它控制着横向的变形，其与轧辐、顶头共同构成一个环型的孔型使得穿孔过程能够进行。在田区导板起着同样的作用。在IV区，外壁先脱离导板，荒管内壁脱离顶头，在轧辐间被规圆从 而完成穿孔过程。如果在此区间毛管仍与导板接触，则荒管易被“夹扁”。 在任何情况下，导板间距都是大于轧辐间距，否则将无法穿孔。正因为 如此，荒管在穿孔过程中是椭圆的，也正因此，荒管在规圆后，其内径 尺寸大于顶头尺寸，即使在温度降低收缩尺寸后，仍大于顶头尺寸，荒 管才得以从顶头、顶杆中“脱出”。通过对穿孔过

10、程的细化分析，我们知道，穿孔变形受轧辐、导板、 顶头的尺寸与形状影响(设计时决定的)，以及辐间距、导板距、顶头 位置的影响(现场调整决定的)。目前我们大部分穿孔机的轧辐倾角是： 产8° ,辐面角：(=3° 2.5° )导板和顶头也都有较为定型的尺寸或样 板现场调整便是穿孔过程的一个重要环节，在穿孔调整中用到下面一 些公式和参数：荒管外径：D管坯直径：Do轧制带宽：K轧辐壁厚：S辐间距：B导板距：A轧辐辐面角：口 导板出口角：a 1顶头伸出量：C (伸出轧制中心)1、延伸系数："DO2/4S (D-S)(底坯截面积/管截面积)(不 计烧损)2、总压缩系数：

11、U=(Do-B)/DoX100% (U=9%18%,厚壁管、 不锈钢管取小值)3、顶头前压缩量：Uo= Do-B-2(C-K/2)tg %/Do X100% (4%7%)4、椭圆度：0= (A+2t.tg %i) /B二、不锈钢无缝钢管穿孔中的工作特点不锈钢由于其自身的一些物理、机械、成分等特殊的性能，在穿孔生产中 便需适应其性能特点而在工艺上相应的措施。1、 备料1.1 不锈钢管坯一般采用片砂轮切割或带锯锯切， 而不宜采用剪切和火焰切 割1.2 不锈钢管坯一般需进行剥皮检查，防止和减少表面缺陷1.3 一般需进行冷定心（打定心孔）1.4 管坯的来源应当有足够的压缩比，应比碳钢大。2、加热2.1

12、 加热炉内气氛应当是弱氧化性的，即二次风的供氧量略有多余。这 样，一方面可减少钢坯表面氧化的程度，另一方面可防止钢坯表面增碳， 这一点是很重要的。这个问题在以后的钢管退火、固溶处理也应注意。有 的管子表面去油不净，进炉后表面增碳，对于一些超低碳钢种（如 304L、 316L）便会碳超标而致废。2.2 不锈钢常温下导热系数小（即传热慢），而膨胀系数大，所以应当 在炉内有较长的预热时间。即加热初期，管坯的升温速度宜慢些，以防产 生热裂纹。2.3 当坯温超过850 c后，不锈钢的导热性和塑性迅速增加，此时应当 快速加热，并在均热段短时间均热。2.4 不锈钢在高温段停留的时间不能太久，正常穿孔时要把握

13、“放钢”的节拍，机器、工具处理事项时，要把握钢坯驻炉的时间及炉内温度的调节。 这是因为我们常用的奥氏体不锈钢在高温时会产生口相，即生成铁素体，0c 相超过一定比例后，金属热塑性急剧下降，严重时，将导致穿孔无法进行。 即使在950 C,长期保温时，也会产生相，也会降低钢的塑性。而且，高 温及长时保温还会使内部晶粒粗大。2.5 不锈钢穿孔的工作温度范围相对而言是比较窄的，2.4讲到高了不行，但低了也不行，温度偏低，钢的塑性降低是一个方面，另一方面变形 抗力会大许多。而我们知道，正常温度下，不锈钢的变形抗力就比较大， 再增大许多，就不能正常穿孔了。所以要把握好管坯的温度范围。3、穿孔参数的调整3.1

14、 总压缩系数：U=（Do-B） /DoX100%,由于不锈钢的热变形能力较差，所以U值不能大，一般在4.5%5.5% ,否则容易中心疏松而发生 内裂。但顶头前压缩量太小，又会由于咬入力小，在穿孔中不稳定，出现 二次咬不入或者造成前卡。3.2 椭圆度：0=（A+2t . tg。）/B也不能大，一般在1.071.08 （不能超过1.1）. 也是由于不锈钢的热塑性较差，为减少拉应力而采用小的椭圆度。3.3 对于不锈钢宜采用扩径穿孔，一般荒管外径比管坯直径大5%10% ,这是因为不锈钢的宽展较大，在穿孔中扩径量也较大。3.4 选用适当的、较低的穿孔速度。适宜的轧辐转速会减少钢坯与轧辐之间 的滑移，改善

15、咬入，穿孔升温也不太高，有利于提高毛管质量。在实际生 产中，厂家为了增加轧辐的使用寿命-即轧辐重车次数，便加大轧辐直 径。但要讲究一个“度：加轧辐直径，便加大了轧辐的线速度（我们的设备 都是交流电机传动，固定转速；轧辐前进角（3=8 °也是固定的），当增大到一 定程度时，由于穿孔速度的偏高而会影响到钢管的穿孔质量，必要时应减 少轧辐的原定转速来适应。3.5 铝顶头的涂玻璃粉润滑和穿孔时轧辐间冷却水量的控制等也是要认真 对待的。三、穿孔荒管缺陷的产生与注意事项（对于不锈钢类）1、 钢管外表缺陷的控制不锈钢荒管外表面缺陷主要有以下几种：1.1 外折叠、发纹，除由于钢材质量的原因之外，管坯

16、在加热时升温过快易 引发热裂纹，导板表面不良也会刮伤。1.2 表面压痕：主要是轧辐或钢管本身粘有异物所致。1.3 较重的螺旋压痕：一方面是由于轧制工具磨损严重后所致， 另一个原因 便是轧辐的规圆段辐长不足而形成。2、钢管内表面缺陷的控制2.1 钢管的内折叠和内裂纹这是不锈钢穿孔生产最常见到的问题，缺陷有时在管头，有时在管尾，有 时在某一段，有时是通长都有。要针对具体生成的原因来应对。2.1.1 由于圆坯在顶头前压缩区I中已形成了疏松空腔，内折叠可能是通长 或成段的断续。而形成空腔的原因很多，主要归纳如下：1）钢的自然属性 主要是材料的“穿孔性能”A、 材料品种B、 钢的纯净度、夹杂物多少与形态、偏析等，炼钢、浇铸、冷却 等因素。C、 轧钢过程温度控制、压缩比 晶粒度大小D、 顶头前压缩量，这个量要适当。小了，拽入力不够；大了，