无缝钢管的热轧工艺

无缝钢管1.无缝钢管的制造加工方法：脱三辊斜轧、连轧或挤压→加热→穿孔→（1）热轧（挤压无缝钢管）：圆管坯→入库标记水压试验（或探伤）→→→定径（或减径）→冷却→矫直→管（镀涂油酸洗→打头穿孔→→退火→（轧）（2）冷拔无缝钢管：圆管坯→加热→→→标记矫直热处理→→水压试验（探伤）铜）→多道次冷拔（冷轧）→坯管→入库2.热轧
（1）热轧的概念:热轧（hot rolling）是相对于冷轧而言的，冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制，而热轧就是在再结晶温度以上进行的轧制。

(2)热轧的优缺点
优点：
a.热轧能显著降低能耗，降低成本。

热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗。

b.热轧能改善金属及合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。

c.热轧通常采用大铸锭，大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件。

缺点：
a.经过热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，出现分层（夹层）现象。

分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。

焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应变大得多。

b.不均匀冷却造成的残余应力。

残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力也越大。

残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。

如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。

．
热轧制品的组织和性能不能够c.热轧不能非常精确地控制产品所需的力学性能，塑性指标高于冷作均匀。

其强度指标低于冷作硬化制品，而高于完全退火制品; 硬化制品，而低于完全退火制品。

热轧制品的表面较冷轧制品d.热轧产品厚度尺寸较难控制，控制精度相对较差; ～1.5μm。

因此，热轧产品一般多作为冷轧加工的坯料。

粗糙Ra值一般在0.5
3.轧机简介
600mm～8mm成卷热轧带钢的工艺。

带钢宽度在带钢热轧机上生产厚度为1.2年600mm的称为宽带钢。

第一台带钢热连轧机于1905以下称为窄带钢；超过200mm的带钢。

在美国投产，生产宽
年以前热带钢热轧机的技术经济指标优越，发展很快。

在工业发达国家，1950左右。

热轧带钢的原年代已达50%轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25%,70 。

130料是连铸板坯或初轧板坯，厚度为～300mm的带钢，并卷成钢卷。

25.4mm,送到轧机上轧成厚1.00～板坯在加热炉中加热后其主要用途是作冷轧带钢、不锈钢和硅钢等。

轧制的钢种有普通碳钢、低合金钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料；或用于制作各种结构件、容器等。

轧机组成：
带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。

粗轧机组分半连续式、3/4连续式和全连续式三种:①半连续式有一台破鳞（去掉氧化铁皮）机架和1台带有立辊的可逆式机架；②3/4连续式则除上述机架外，还有2台串列连续布置机架；③全连续式由6～7台机架组成。

精轧机组均由5～7台连续布置的机架和卷取机组成。

带钢热轧机按轧辊辊身长度命名,辊身长度在914mm以上的称为宽带钢轧机。

精轧机工作辊辊身长度为1700mm的，称为1700mm带钢热轧机，这种轧机能生产1550mm宽的带钢卷。

带钢热轧按产品宽度和生产工艺有四种方式：宽带钢热连轧、宽带钢可逆式热轧、窄带钢热连轧以及用行星轧机热轧带钢。

4.减径机的工艺原理及主要问题人们在无缝钢管生产的三大机组——穿孔机组、定减径机组中，轧管机组、新型顶管机顶管机组、一直十分关注轧管机的研究，先后开发出自动轧管机组、MPMMM）、三辊轧管机组、连轧管机组（包括浮动芯棒、限动芯棒组（CPE轧管机组、改进型三辊轧管机组。

但对、AccuRoll 和半浮动芯棒连轧管机组等）而定减径机一直使用二年代初才提出菌式穿孔机。

世纪于穿孔机组，仅在2080新型三辊世纪辊式和三辊式，直到2090年代初才提出三辊可调式定径机技术。

它可调式定径机技术是为满足现代钢管生产高效、优质、低耗的要求而开发的，的开发成功也为无缝钢管的生产注入新的活力。

张力减径机技术的发展采用适当的孔型系使张减工艺主要特点是边连续多机架二
辊或三辊无芯棒纵轧，毛管外径减缩，通过机架系列中轧辊速比的调节获得预定的壁厚变化。

年代无缝管机组被美国和西欧所用，这时的张减机都是二辊式，到了4020世纪年代，西德曼乃斯曼公司成功地奕用了三辊式张力减径机，从而代替世纪2050 了二辊式。

张力减径机的作用将钢管轧成一定要求定径的目的是在较小的总减径率和小的单机减径率条件下，直径经过定径后的钢管，的尺寸精度和真圆度，并进一步提高钢管外表面质量。

偏差较小，椭圆度较小，直度较好，表面光洁。

定径机工作机架数目较少，一般，增加定径机架数可扩大产品规
格，给生产带到为3--12架总减径率约为3%7% 来方便，新设计车间定径机架数一般都较多。

静静除具有60mm直径小于的钢管，很难由轧管机轧成，而需要经过减径工序。

以实现大管料生产小口径钢管的目定径相同的作用外，还要求有较大的减径率，架。

减径5到24的，也可用来生产异型管。

减径机的机架数一般较多，一般为机有两种形式：）一般微张力减径机，作用就是减缩管径，生产机组不能轧制或加工起来很1（不经济的规格；
）张力减径机，作用不但减缩管径的外径，而且可以减小钢管的壁厚，既减（2提高减径率轧制径又减壁，使机组产品进一步扩大；并可适当加大来料的重量，更长的产品。

4.1张力减径机的形式定径机的形式很多，按辊数可分为二辊、三辊、四辊式定径机；按轧制方式分为斜轧回转斜轧定径机一般多配在三辊斜轧管机组中。

纵轧定径机和斜轧定径机。

定径机的构造与二辊或三辊斜轧穿孔机相似，只是辊型不同。

与纵轧定径相比，斜轧定径的钢管外径精度高，椭圆度小，更换规格品种方便，不需要换辊，只要调整轧辊间距即可；缺点是生产率低。

减径机的形式很多，按辊数可分为二辊、三辊、四辊式减径机。

按机架张力大小可分为两种形式：）微张力减径机，减径过程中壁厚增加，横截面上的壁厚均匀性恶化，所以（1 50%；到总减径率限制在40%）张力减径机，减径时机架间存在张力，使得缩径的同时减壁，进一步扩大（2生产产品的规格范围，横截面壁厚均匀性也比同样减径率下的微张力减径效果，总延伸系数可40%35%75%好。

总减径率最大可达到80%,减壁量一般可达到14达9以上，机架数一般可达机架。

钢管定径、减径的工艺原理）压扁，开始咬入时由于孔型形状与毛管横剖面不相适应造成局部点接触，1（特点是只有断面形状的变化，压扁便首先在此开始，周长、薄厚无变化，无延伸。

）减径，随着压扁的发展孔型壁与轧件接触面不断增加，至一定程度后在径（2壁厚有所增向接触应力作用下开始减径。

特点是平均直径减小，毛管出现延伸，开始减。

因为孔型开口处金属沿径向流动的阻力较小，这里的壁厚较槽底为大，出现横剖面上的壁厚不均。

对于张力减径，不但减径，而且减壁，大大延伸。

张力减径的优点、缺点4.21 张力减径的优点：）可以大大地减少减径前的钢管规格，提高轧管机组生产效率。

轧管机组只（1 生产少数规格，而经张力减径后可以得到各种规格的成品钢管。

）可以减少前部工序生产工具的数量、提高机组作业率。

由于管坯和荒管规（2格的减少，工具、备品备件和更换时间大大减少，生产更加稳定，从而增加了作业时间。

，通过张力减径可以（3）可以扩大品种规格。

减径量高达80%45%，减壁量达直接生产小口径无缝钢管。

（165m，可以生产长达的钢管。

4）张力减径的延伸系数为6--9 张力减径的缺点：张力减径的缺点是张力减径轧制中，钢管中间部分的管壁受到张力作用而减壁，出现增厚段，这增厚头尾两端的管壁由于受不到张力或受到的张力由小变大，所以要求一般进入张力减径机的管需切掉，增加了头尾的损失，部分超过公差，子来料长度要足够长，在经济上才合理。

管理计算机和过程控制机的投入使用，得以实现，这样能在更大程度上满足工艺的要使张力减径机管端增厚控制CEC求，为张力减径生产的高产、优质、低消耗开阔了更加广阔的前景。

在广泛应用即可满足连轧管机的产量要的连轧管机后面配置一台张力减径机作为成型机组，这样用一种或两种连轧毛管即可生产出几百种不求，又可解决产品规格的要求，型同规格的热轧管。

这标志着钢管生产的最新发展方向，使无缝钢管生产实现大
张力减径机已经在几乎各类轧管机组和中小型焊管机组上化、高速化和连续化。

得到广泛的应用。

4.2：三辊定径、减径机减径与二辊定径减径机相比）机架间
距；三辊式定径减径机机架间距比二辊式定径、减径机间距小，但（1 机械结构复杂。

）单机架变形量；与二辊定径、减径机相比，三辊式定径、减径机每个轧辊（2 轧制变形量小，管端增厚长度小、切头切尾量少、金属损耗少。

、减径机轧辊孔型周边的速度差小，从而）钢管质量：三辊式比二棍式定径（3沿周向每个轧辊型与钢管接触弧长较小，轧辊较小。

减少轧辊与钢管的相对滑动，
从而可以减少金属变形时的流动趋于均匀，这使周向上所受的变形力比较均匀，横向壁厚的不均匀程度。

三辊式定径、减径机与二辊式定径、减径机相比，生产的钢管外径圆度较好。

°，使轧机结构简化，便于布60）机架布置：三辊式定径、减径机轧辊交叉（4 置。

）张力的建立：三辊式定径、减径机轧辊数目多，则轧制时对钢管的曳入性（5 能较好，可在较短的咬入钢管长度上建立足够的张力。

）可调整性：二辊式定径、减径机容易实现在线孔型尺寸的调整，以满足标（6减径机一般不能实现在线孔型尺寸准、规范对外径偏差的要求，而三辊式定径、的调整。

现在广泛采用的是三辊式径、减径机。

：张力径机的孔型4.3即内主要考虑的因素是不要产生容易出现的几种轧制缺陷，在张减孔型设计时，多边形，壁厚不均，外表面纵向轧痕及外表面折叠，根据经验，一般认为轧制缺的增大，a 直径比（s/d），总减径率P∑孔型椭圆度陷支下面趋势有关随着壁厚/∑的增大壁厚不均也增大，轧制薄壁管金P内多边形的趋势增加，随着单架减径薄壁管应在椭圆孔型中轧制，由此人们得出结论：属容易挤入辊缝形成纵向轧痕，时，必须用圆孔）所谓椭圆孔型系9%~12%厚壁管应在圆孔型中轧制（在s/d，＜
0。

，而圆孔型系指指ai-bi-1＞0ai-bi-1
孔型的几何参数有：A—孔型高度；B—孔型宽度；C—孔型顶部圆弧半径22/4A
按下式计算：R=A+B22/4A E=B-A—偏心距，按下式计算：E 毫米；4~10）一般1/15Dc—圆角半径（≈R．
）Dc—平均直径（=A+B/2 2~5毫米。

△—轧辊间隙（=1/2r）一般一般都是采用分配的方法，（减径率），为了决定孔型尺寸，必须首先确定变形量为了保证第一架顺除了第一架和最后两架外，其他机架中直径压下量都取相等，为得到圆利咬入和考虑来管直径的波动，第一架压下量采用平均压下量的一半，形管，成品前机架压下量也取平均压下量的一半，而在成品机架中（最后一架）一般不给压下量。

设各机架中直径相对压下量为：δ??δ、δ、δ、δ
n
21n-13——工作机架数目。

式中n ，则假设平均压下量为δ=，δ=1/2δδ=δ??δδn-2213=0
δδ，δ=1/2nn-1对于任一机架相对压下量为100% /D×-D δ=D
i-1i-1i1/2 D+B=A iii D、——为孔型平均直径；式中D i-1i A ——孔型高度；i B——孔型宽度；i根据相对压下量公式可写出：D=D(（1-δ）ii-1i
=DD，则D为来料外径，即为斜轧延伸以后的外径当i=1时，D p pi-1i-1利用此式和前述所确定的平均压下量，可写出一系列等式：0.5 ）1-δ（D=D1-1/2δ）≈D （p1p1.5 ）δ（D=D1-δ）≈D（1-p12??????n-2.5 ）=D=DD（1-1/2δ）δ（1-δpn-1n-2n-2 D=D=D（1-δ）pnn-1由此可得到相对压下量公式：式中D——来料外径（即延伸轧制后的毛管外径）；p——成品管热状态下的平均外径，可用下式求出：D n）D=（1+aD=（1.013~1.017）D0n0式中 a 金属热膨胀系数；t 轧制温度；D常温下成品钢管的外径。

0
孔型尺寸的计算方法：、计算平均相对压下量：1 、计算各架平均直径2 ）=DD δ1-1/2（p1．）（D=D1-δ12（）1-δ=DD23????δ）（D=D1-n-3n-2δ=DD（1-1/2）n-2n-1=DD n-1 n
张力减径机与微张力减径机的不同根据不同的张力与微张在设备和变形原理上是完全一样的，只是在实际运用时，张力减径一般机架数多，条件和要求，选择的工艺参数（张力系数）不同而已。

，总减径率可达工艺上最大的特点是减壁减径，一般单机最大减径率大于6.0%以上。

但同时它的切头损失也非常大，因此张力减径机适合于荒管长度到80% 20m以上的热轧无缝钢管机组。

，总减径率小于微张力减径的机架数相对小，过去单机最大减径率不超过3.5%，只能实现等壁活减壁减劲，因此切头损失比张35%。

由于张力系数不大于0.5力减径大大减少。

同时，只要措施得当，中、厚壁管的“内六方”可控制在较好水平。

因此微张力减径机比较适用于荒管长度不大于的热轧无缝钢管机组。

15m 管材热扩径方法随着工业技术尤其是石油与化学工业的发展，大直径无缝钢管需求量逐年增加，一尽管大型周期式轧管机组与顶管机组可以生产一部分大直径，但其设备庞大，管材热径方法主要有次性投资高，且生产大直径薄壁管在技术上还有一定困难。

以下几种：）斜轧热扩径在斜轧扩管机上进行。

斜轧扩管机有两个装在箱型机架内的悬（1°角，两个轧80°到臂式锥形轧辊。

轧辊中心线与轧制中心线在水平面上成60锥形轧辊工作之前有一个入口锥使管子在其旋转方向相同。

辊由直流电机驱动，
然后碾轧管壁扩径。

机组中一咬入后受到一定程度的减轻，以改善咬入条件，相般设有均整机和定径机，以消除钢管内外螺纹和改善外径和壁厚的尺寸精度，。

斜轧扩管的特点是一次变形量大、变形速度快、对扩径量可达70%——130%但适于生产各种钢种的大直径和尺寸精度较高的中、薄壁厚无缝钢管；产量高，其缺点是机组设备庞大，投资高，且不能生产异型及变截面管。

拉拔热扩径在热拉扩管机上进行。

先在管端扩一个喇叭口，其扩口直径比热2)（左右，以利热扩管
时内外卡环卡住管端进行水冷，然后由100mm扩后管直径大链条牵引拉杆并带动顶头从荒管内部通过以实现扩径减壁及长度缩短的变形过拉拔扩径的特点是，程。

拉拔式扩管一般加热三次，个道次，每次加热后扩径3-4既能热扩圆管又能热拔异型和变既能热扩又能冷拔，扩管机既能热扩又能冷拔，截面管；拉拔扩管机设备重量轻，投资少，更换设备简便；但因拉拔扩管为自由变形，扩管表面缺陷易暴漏和扩大，壁厚精度和外径精度不高。

）近年来还出现了一种区别于传统拉拔扩管工艺的中频感应加热液压二布推（3置于中频线圈中的原进式热阔管新工艺，用来生产大口径钢管。

其基本原理是：推过尾部固定于油缸固定架上料钢管，经中频感应加热后，靠液压缸活塞运动，的锥形内膜芯棒，达到扩径的目的。

该工艺设备简单，每个机组仅有几十吨。

稳可较好的解决定的钢管快速的中频感应追踪加热和稳定的液压推进速度相匹配，恒定的基本条件，达到了节能的目的和产品性能稳定了原料变形温度的可调、
且效果。

变拉动芯棒扩管为推动原料管扩径，使变形后的钢管不再承受轴向力，经检验分具有极短应力线。

钢管经中频加热扩径，相当于对管体进行正火处理，析，金相组织均匀、晶粒更加细化，力学性能好，因而它成为当前最流行的钢管大口径生产工艺。

张力减径时管端偏厚的原因张力减径时管端偏厚的主要原因是轧件首尾轧制时都是处于过程的不稳定阶段。

一直都是在无张力状态下减径；轧件两端总有相当于机架间距的一段长度，首先，增加到稳其次，前端在进入机组的前3--5机架之后，轧机间的张力才逐渐由0机架时轧机间的张力又从稳定轧制的最定轧制的最大值，而尾部在离开最后3-5尾这样轧件相应的前端壁厚就由最后逐渐降到稳定轧制时的最薄值，大值降到0. 端又由稳定轧制的最薄值逐渐曾厚到无张力减径时的最大厚度。

．
：影响张力减径机管端增厚的因素影响张力减径机首尾后壁段增厚的因素主要取决于一下几个方面：1（）机架间距，机架间距愈小厚壁端愈短；）轧机的传动特性，传动速度的钢性越好恢复转速的时间越短，首尾管壁的（2 偏厚值越小，长度越短；3（）延伸系数和减径率越大首尾管壁的偏厚值越大，长度越长；）机架间张力越大，首尾相对中间的壁厚差亦越大，缺损越高。

但从另一方（4所以实际生产中应当摸索合面看，加大张力可以使用较厚的毛管提高机组产率。

进入减径机的来料长度应在实践证明，理的张力制度，以求的最佳的经济效果。

以上，在经济上才是合理的。

因此张力减径机多用于连续轧管机、皮尔18-20M 咯轧机和连续焊管机组。

：影响管内多边形的因素：轧辊数目：单机架轧辊数多，则孔型深度小，减小了沿孔型宽）（1
度上钢管减径压缩的不均匀性，从而减小了顶部和辊缝处轴向流动的差异，因而减小了形成内多边形的程度。

）单机减径率和总减径率：单机减径率大，意味着顶部和辊缝处的高度压缩2（意味着这种不均匀这加剧了内多边形。

量和金属流动差异越大，总减径率越大，变形量大，内多边形也越严重。

）孔型椭圆度：椭圆度越大，则孔型中的高度压缩量分布月不均，减径后壁（3 厚不均越大。

）越大，即相对直径而言管）钢管的几何因素——壁厚系数：壁厚系数（4S/D（端较厚，则金属的变形和应力分布不均匀性增加，即导致内多边形越严重。

）张力：张力调整不当，会加剧壁厚不均的程度。

当壁厚系数较小时，张力5（对横向壁厚不均匀无明显影响，但壁厚系数较大时，则张力越大，则张力越大，横向壁厚不均增大。

．
质量起着至关重钢管定径机作为无缝钢管生产的主要设备，对产品的尺寸精度、
要的作用。

高质量、多品种、低成本、高可靠性是现代钢管生产的基本要求。

新所给出的调节量与钢管外型可调试三辊定径机使钢管定径技术上了一个新台阶，由于其先进灵活的特点及工具径精度的关系式可用于生产和机组的结构设计中。

将形消耗降低，若与先进的锥形辊穿孔机和三辊可调式限动芯棒连轧管机结合，对现有定径机组的技术改造成更加具有市场竞争力的无缝钢管生产工艺，同时，也提供了一个更加的选择方案。

5.复式减速器的种类布置。