无缝钢管的热轧工艺

无缝钢管

1、无缝钢管得制造加工方法:

(1)热轧(挤压无缝钢管):圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径(或减径)→冷却→矫直→水压试验(或探伤)→标记→入库

(2)冷拔(轧)无缝钢管:圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油(镀铜)→多道次冷拔(冷轧)→坯管→热处理→矫直→水压试验(探伤)→标记→入库

2、热轧

(1)热轧得概念:热轧(hot rolling)就是相对于冷轧而言得,冷轧就是在再结晶温度以下进行得轧制,而热轧就就是在再结晶温度以上进行得轧制。

(2)热轧得优缺点

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得能量消耗。

b、热轧能改善金属及合金得加工工艺性能,即将铸造状态得粗大晶粒破碎,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,提高合金得加工性能。

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、实现轧制过程得连续化与自动化创造了条件。

缺点:

a、经过热轧之后,钢材内部得非金属夹杂物(主要就是硫化物与氧化物,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得性能大大恶化,并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。焊缝收缩诱发得局部应变时常达到屈服点应变得数倍,比荷载引起得应变大得多。

b、不均匀冷却造成得残余应力。残余应力就是在没有外力作用下内部自相平衡得应力,各种截面得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。残余应力虽然就是自相平衡得,但对钢构件在外力作用下得性能还就是有一定影响。如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利得作用。

c、热轧不能非常精确地控制产品所需得力学性能,热轧制品得组织与性能不能够均匀。其强度指标低于冷作硬化制品,而高于完全退火制品;塑性指标高于冷作硬化制品,而低于完全退火制品。

d、热轧产品厚度尺寸较难控制,控制精度相对较差;热轧制品得表面较冷轧制品粗糙Ra值一般在0、5～1、5μm。因此,热轧产品一般多作为冷轧加工得坯料。

3、轧机简介

在带钢热轧机上生产厚度为1、2～8mm成卷热轧带钢得工艺。带钢宽度600mm 以下称为窄带钢;超过600mm得称为宽带钢。第一台带钢热连轧机于1905年在美国投产,生产宽200mm得带钢。

带钢热轧机得技术经济指标优越,发展很快。在工业发达国家,1950年以前热轧宽带钢得产量约占钢材总产量得25%,70年代已达50%左右。热轧带钢得原料就是连铸板坯或初轧板坯,厚度为130～300mm。

板坯在加热炉中加热后,送到轧机上轧成厚1、00～25、4mm得带钢,并卷成钢卷。轧制得钢种有普通碳钢、低合金钢、不锈钢与硅钢等。其主要用途就是作冷轧带钢、焊管、冷弯与焊接型钢得原料;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与精轧机组成。粗轧机组分半连续式、3/4连续式与全连续式三种:①半连续式有一台破鳞(去掉氧化铁皮)机架与1台带有立辊得可逆式机架;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台连续布置得机架与卷取机组成。带钢热轧机按轧辊辊身长度命名,辊身长度在914mm以上得称为宽带钢轧机。精轧机工作辊辊身长度为1700mm得,称为1700mm带钢热轧机,这种轧机能生产1550mm宽得带钢卷。带钢热轧按产品宽度与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、减径机得工艺原理及主要问题

在无缝钢管生产得三大机组——穿孔机组、轧管机组、定减径机组中,人们一直十分关注轧管机得研究,先后开发出自动轧管机组、顶管机组、新型顶管机组(CPE)、三辊轧管机组、连轧管机组(包括浮动芯棒MM、限动芯棒MPM与半浮动芯棒连轧管机组等)、AccuRoll轧管机组、改进型三辊轧管机组。但对于穿

孔机组,仅在20世纪80年代初才提出菌式穿孔机。而定减径机一直使用二辊式与三辊式,直到20世纪90年代初才提出三辊可调式定径机技术。新型三辊可调式定径机技术就是为满足现代钢管生产高效、优质、低耗得要求而开发得,它得开发成功也为无缝钢管得生产注入新得活力。

张力减径机技术得发展

张减工艺主要特点就是边连续多机架二辊或三辊无芯棒纵轧,采用适当得孔型系使毛管外径减缩,通过机架系列中轧辊速比得调节获得预定得壁厚变化。

20世纪40年代无缝管机组被美国与西欧所用,这时得张减机都就是二辊式,到了20世纪50年代,西德曼乃斯曼公司成功地奕用了三辊式张力减径机,从而代替了二辊式。

张力减径机得作用

定径得目得就是在较小得总减径率与小得单机减径率条件下,将钢管轧成一定要求得尺寸精度与真圆度,并进一步提高钢管外表面质量。经过定径后得钢管,直径偏差较小,椭圆度较小,直度较好,表面光洁。定径机工作机架数目较少,一般为

3--12架总减径率约为3%到7%,增加定径机架数可扩大产品规格,给生产带来方便,新设计车间定径机架数一般都较多。

直径小于60mm得钢管,很难由轧管机轧成,而需要经过减径工序。静静除具有定径相同得作用外,还要求有较大得减径率,以实现大管料生产小口径钢管得目得,也可用来生产异型管。减径机得机架数一般较多,一般为5到24架。减径机有两种形式:

(1)一般微张力减径机,作用就就是减缩管径,生产机组不能轧制或加工起来很不经济得规格;

(2)张力减径机,作用不但减缩管径得外径,而且可以减小钢管得壁厚,既减径又减壁,使机组产品进一步扩大;并可适当加大来料得重量,提高减径率轧制更长得产品。

4、1张力减径机得形式

定径机得形式很多,按辊数可分为二辊、三辊、四辊式定径机;按轧制方式分为纵轧定径机与斜轧定径机。斜轧定径机一般多配在三辊斜轧管机组中。斜轧回转定径机得构造与二辊或三辊斜轧穿孔机相似,只就是辊型不同。与纵轧定径相比,斜轧定径得钢管外径精度高,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;缺点就是生产率低。

减径机得形式很多,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:

(1)微张力减径机,减径过程中壁厚增加,横截面上得壁厚均匀性恶化,所以总减径率限制在40%到50%;

(2)张力减径机,减径时机架间存在张力,使得缩径得同时减壁,进一步扩大生产产品得规格范围,横截面壁厚均匀性也比同样减径率下得微张力减径效果好。总减径率最大可达75%到80%,减壁量一般可达35%到40%,总延伸系数可达9以上,机架数一般可达14机架。

钢管定径、减径得工艺原理

(1)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,压扁便首先在此开始,特点就是只有断面形状得变化,周长、薄厚无变化,无延伸。

(2)减径,随着压扁得发展孔型壁与轧件接触面不断增加,至一定程度后在径向接触应力作用下开始减径。特点就是平均直径减小,毛管出现延伸,壁厚有所增减。因为孔型开口处金属沿径向流动得阻力较小,这里得壁厚较槽底为大,开始出现横剖面上得壁厚不均。对于张力减径,不但减径,而且减壁,大大延伸。

4、21张力减径得优点、缺点

张力减径得优点:

(1)可以大大地减少减径前得钢管规格,提高轧管机组生产效率。轧管机组只生产少数规格,而经张力减径后可以得到各种规格得成品钢管。