无缝管生产工艺模板.doc
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1、无缝管生产无缝管生产 manufacturing process of seamless tube and pipe 用穿孔等方法生产周围无接缝钢管或其它金属管和合金管。无缝管外径范围为 0.11425mm,壁厚为0.01200mm。除圆形管外,还有多种异形断面管和交断面管。 生产方法和简史 无缝管生产方法很多。无缝钢管依据交货要求,可用热轧(约占8090)或冷轧、冷拔(约占1020)方法生产。热轧管用坯料有圆形、方形或多边形锭、轧坯或连铸管坯,管坯质量对管材质量有直接影响。热轧管有三个基础工序:在穿孔机上将锭或坯穿成空心厚壁毛管;在延伸机上将毛管轧薄,延伸成为靠近成品壁厚荒管;在精轧机上轧制
2、成所要求成品管。轧管机组系列以生产钢管最大外径来表示(见轧机)。无缝钢管生产方法见表1,括号中数字为创制年代。无缝钢管生产有近 1历史。德国人曼尼斯曼弟兄于1885年首先发明二辊斜轧穿孔机,1891年又发明周期轧管机,19瑞士人施蒂费尔(R.C.Stiefel)发明自动轧管机(也称顶头式轧管机),以后又出现了连续式轧管机和顶管机等多种延伸机,开始形成近代无缝钢管工业。20世纪30年代因为采取了三辊轧管机、挤压机、周期式冷轧管机,改善了钢管品种质量。60年代因为连轧管机改善,三辊穿孔机出现,尤其是应用张力减径机和连铸坯成功,提升了生产效率,增强了无缝管和焊管竞争能力。70年代无缝管和焊管正并驾齐
3、驱,世界钢管产量以每十二个月 5以上速度递增。中国1953年后重视发展无缝钢管工业,已初步形成轧制多种大、中、小型管材生产体系。铜管通常也采取锭坯斜轧穿孔、轧管机轧制、盘管拉伸工艺。 自动轧管生产 生产无缝钢管方法之一。生产设备由穿孔机、自动轧管机、均整机、定径机和减径机等组成。其生产工艺步骤见图1。穿孔机 常见二辊斜轧穿孔过程见图2。圆管坯穿轧成空心厚壁管(毛管),两个轧辊轴线和轧制线组成一个倾斜角。多年来倾斜角已由612增至1317,使穿孔速度加紧。生产直径250mm以上钢管,采取二次穿孔,以降低毛管壁厚。带主动旋转导盘穿孔、带后推力穿孔、轴向出料和循环顶焊等新工艺也取得一定发展,从而强化
4、了穿孔过程,改善了毛管质量。 自动轧管机 把厚壁毛管轧成薄壁荒管。通常经23道次,轧制到成品壁厚,总延伸率约为1.82.2。70年代以来,用单孔槽轧辊、双机架串列轧机、双槽跟踪轧制和球形顶头等技术,全部提升了生产效率,实现了轧管机械化。 均整机 结构和穿孔机相同。均整目标在于消除内外表面缺点和荒管椭圆度,降低横向壁厚不均匀。多年采取三辊均整机,提升了均整机变形量和均整效率。 定径机 由312架组成,减径机由 1224架组成,减径率约达328。50年代出现张力减径机,在调整辊速和减径同时,以合适张力控制壁厚。新型张力减径机通常见三辊式,有1828架,最大减径率达80,减壁率达44,出口速度达每秒
5、18mm。张力减径机有两端增厚缺点,可用“头尾端部突加电气控制”或微张力减径消除。 自动轧管机组 常见系列有外径为100mm、140mm、250mm和400mm四种,生产外径17426mm钢管。机组特点是在穿孔机上实现关键变形,规格改变较灵活,生产品种范围较广。因为连续轧管技术发展,已不再建造140mm以下机组。 连续轧管生产 生产设备由穿孔机、连续轧管机、张力减径机组成。工艺步骤见图1。圆坯穿成毛管后插入芯棒,经过79架轧辊轴线互呈90配置二辊式轧机连轧。轧后抽芯棒,经再加热后进行张力减径,可轧成长达165m钢管。140mm连续轧管机组年产4060万吨,为自动轧管机组24倍。这种机组特点是适
6、于生产外径168mm以下钢管,设备投资大,装机容量大,芯棒长达30m,加工制造复杂。70年代后期出现限动芯棒连续轧管机(MPM),轧制时外力强制芯棒以小于钢管速度运动,可改善金属流动条件,用短芯棒轧制长管和大口径钢管。 周期轧管生产 以多边形和圆形钢锭或连铸坯作原料,加热后经水压穿孔成杯形毛坯,再经二辊斜轧延伸机轧成毛管,然后在带有变直径孔槽周期轧管机上,轧辊转一圈轧出一段钢管(图3)。周期轧管机又称皮尔格尔(Pilger)轧管机。周期轧管生产是用钢锭作原料,宜于轧制大直径厚壁钢管和变断面管。 三辊轧管生产 关键用于生产尺寸精度高厚壁管。这种方法生产管材,壁厚精度达成 5,比用其它方法生产管材
7、精度高一倍左右。工艺步骤见图4。60年代因为新型三辊斜轧机(称Transval轧机)发明,这种方法得到快速发展。新轧机特点是轧到尾部时快速转动入口回转机架来改变辗轧角,从而预防尾部产生三角形,使生产品种外径和壁厚之比,从12扩大到35,不仅可生产薄壁管,还提升了生产能力。 顶管生产 传统方法是方坯经水压穿孔和斜轧延伸成杯形毛管,由推杆将长芯棒插入毛管杯底,次序经过一系列孔槽逐步减小辊式模架,顶轧成管。这种生产方法设备投资少,可用连铸坯,能生产直径达1070mm、壁厚到200mm特大特厚管,但生产效率低,壁厚比较厚,管长比效短。出现CPE法新工艺后,管坯经斜轧穿孔成荒管,收口后顶轧延伸成管,克服
8、了传统方法部分缺点,已成为无缝管生产中经济效益很好方法。挤压管生产 首先将剥皮圆坯进行穿孔或扩孔,再经感应加热或盐浴加热,并在内表面涂敷润滑剂送入挤压机,金属经过模孔和芯棒之间环状间隙被挤成管材(图5)。关键用于生产低塑性高温合金管、异型管及复合管、有色金属管等。这种方法生产范围广,但产量低。多年来,因为模具材料、润滑剂、挤压速度等得到改善,挤压管生产也有所发展。 导盘轧管生产 又称狄塞耳(Diessel)法。穿孔后带长芯棒毛管在导盘轧管机上轧成薄壁管材。轧机类似二辊斜轧穿孔机,只是固定导板改成主动导盘。因为用长芯棒生产,管材内壁光滑,且无刮伤;但工具费用大,调整复杂。关键用于生产外径 150
9、mm以下一般用途碳素钢管。现在使用较少,也无很大发展前景。 旋压管生产 将平板或空心毛坯在旋压机上经一次或数次旋压加工成薄壁管材。管子精度高,机械性能好,尺寸范围广,但生产效率低。关键用于生产有色金属管材,但也越来越多地用于生产钢管。旋压管材除用于生产生活器具、化工容器和机器零件外,多用于军事工业。 70年代,采取强力旋压法已能生产管径达6000mm、直径和壁厚之比达 10000以上大直径极薄圆管和异形管件。 冷轧、冷拔管生产 用于生产小口径薄壁、精密和异形管材。生产特点是多工序循环工艺。用周期式冷轧管机冷轧,其延伸率可达68(图6)。60年代开始向高速、多线、长行程、长管坯方向发展。另外,小
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