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無縫管生產方法

浏览次数:898日期:2020-05-26
  無縫管的生產方法很多。根據交貨要求,可用熱軋(約占80~90%)或冷軋、冷拔(約占10~20%)方法生產。熱軋管用的坯料有圓形、方形或多邊形的錠、軋坯或連鑄管坯,管坯質量對管材質量有直接的影響。熱軋管有三個基本工序:①在穿孔機上將錠或坯穿成空心厚壁毛管;②在延伸機上將毛管軋薄,延伸成為接近成品壁厚的荒管;③在精軋機上軋製成所要求的成品管。軋管機組係列以生產鋼管的最大外徑來表示(見軋機)。無縫鋼管生產方法見表1,括號中數字為創製年代 。
  
  無縫鋼管生產有近 100年的曆史。德國人曼尼斯曼兄弟於1885年首先發明二輥斜軋穿孔機,1891年又發明周期軋管機,1903年瑞士人施蒂費爾(R.C.Stiefel)發明主動軋管機(也稱頂頭式軋管機),今後又出現了連續式軋管機和頂管機等各種延伸機,開始形成近代無縫鋼管產業。20世紀30年代由於采用了三輥軋管機、擠壓機、周期式冷軋管機,改善了鋼管的品種質量。60年代由於連軋管機的改進,三輥穿孔機的出現,特別是利用張力減徑機和連鑄坯的成功,進步了生產效率,加強了無縫管與焊管競爭的能力。70年代無縫管與焊管正並駕齊驅,世界鋼管產量以每年 5%以上的速度遞增。中國1953年後重視發展無縫鋼管產業,已初步形成軋製各種大、中、小型管材的生產體係。銅管一般也采用錠坯斜軋穿孔 、軋管機軋製、盤管拉伸工藝。
  
  主動軋管生產
  
  生產無縫鋼管的方式之一。生產設備由穿孔機、主動軋管機、均整機、定徑機和減徑機等構成。其生產工藝流程見1。
  
  穿孔機
  
  常用的二輥斜軋穿孔過程見2。圓管坯穿軋成空心的厚壁管(毛管),兩個軋輥的軸線與軋製線構成一個傾斜角。近年來傾斜角已由6°~12°增至13°~17°,使穿孔速度加快。生產直徑250mm以上鋼管,采用二次穿孔,以減少毛管的壁厚。帶主動旋轉導盤穿孔、帶後推力穿孔、軸向出料和循環頂焊等新工藝也取得一定的發展,從而強化了穿孔過程,改進了毛管質量。
  
  主動軋管機
  
  把厚壁毛管軋成薄壁荒管。一般經2~3道次,軋製到成品壁厚,總延伸率約為1.8~2.2 。70年代以來,用單孔槽軋輥、雙機架串列軋機 、雙槽跟蹤軋製和球形頂頭等技術,都進步了生產效率,實現了軋管機械化。
  
  均整機
  
  結構與穿孔機相似。均整的目的在於消除內外表麵缺陷和荒管的橢圓度,減少橫向壁厚不均勻。近年采用三輥均整機,進步了均整機變形量和均整效率。
  
  定徑機
  
  由3~12架構成,減徑機由12~24架構成,減徑率約達3~28%。50年代出現的張力減徑機,在調整輥速和減徑的同時,以適當的張力控製壁厚。新型張力減徑機一般用三輥式,有18~28架,最大減徑率達80%,減壁率達44% ,出口速度達每秒18mm。張力減徑機有兩端增厚的缺點,可用“頭尾端部突加電氣控製”或微張力減徑消除。
  
  主動軋管機組
  
  常用係列有外徑為100mm、140mm、250mm和400mm四種,生產外徑17~426mm鋼管。機組的特點是在穿孔機上實現首要變形,規格變化較靈活,生產品種範圍較廣。由於連續軋管技術的發展 ,已不再建造140mm以下的機組。
  
  連續軋管生產
  
  生產設備由穿孔機 、連續軋管機、張力減徑機構成。工藝流程見1。圓坯穿成毛管後插進芯棒 ,通過7~9架軋輥軸線互呈90°配置的二輥式軋機連軋 。軋後抽芯棒,經再加熱後進行張力減徑,可軋成長達165m的鋼管。140mm連續軋管機組年產40~60萬噸,為主動軋管機組的2~4倍。這類機組的特點是適於生產外徑168mm以下鋼管,設備投資大,裝機容量大,芯棒長達30m,加工製造複雜。70年代後期出現的限動芯棒連續軋管機(MPM),軋製時外力強製芯棒以小於鋼管速度活動,可改善金屬活動條件,用短芯棒軋製長管和大口徑鋼管。
  
  周期軋管生產
  
  以多邊形和圓形鋼錠或連鑄坯作原料,加熱後經水壓穿孔成杯形毛坯,再經二輥斜軋延伸機軋成毛管,然後在帶有變直徑孔槽的周期軋管機上,軋輥轉一圈軋出一段鋼管(3)。周期軋管機又稱皮爾格爾(Pilger)軋管機。周期軋管生產是用鋼錠作原料,宜於軋製大直徑的厚壁鋼管和變斷麵管。
  
  三輥軋管生產
  
  首要用於生產尺寸精度高的厚壁管。這類方法生產的管材,壁厚精度達到±5%,比用其他方法生產的管材精度高一倍擺布。工藝流程見4。60年代由於新型三輥斜軋機(稱Transval軋機)的發明,這類方法得到迅速發展。新軋機特點是軋到尾部時迅速轉動進口回起色架來改變輾軋角,從而防止尾部產生三角形,使生產品種的外徑與壁厚之比,從12擴大到35,不僅可生產薄壁管,還進步了生產能力。
  
  頂管生產
  
  傳統的方法是方坯經水壓穿孔和斜軋延伸成杯形毛管,由推杆將長芯棒插進毛管杯底 ,順序通過一係列孔槽逐步減小的輥式模架,頂軋成管。這類生產方法設備投資少,可用連鑄坯,能生產直徑達1070mm、壁厚到200mm的特大特厚的管,但生產效率低,壁厚比較厚,管長比效短。出現CPE法的新工藝後,管坯經斜軋穿孔成荒管,收口後頂軋延伸成管 ,克服了傳統方法的一些缺點,已成為無縫管生產中經濟效益較好的方法。
  
  擠壓管生產
  
  首先將剝皮圓坯進行穿孔或擴孔,再經感應加熱或鹽浴加熱,並在內表麵塗敷潤滑劑送進擠壓機,金屬通過模孔和芯棒之間環狀間隙被擠成管材(5)。首要用於生產低塑性的高溫合金管 、異型管及複合管、有色金屬管等。這類方法生產範圍廣 ,但產量低 。近年來,由於模具材料、潤滑劑、擠壓速度等得到改進,擠壓管生產也有所發展。
  
  導盤軋管生產
  
  又稱狄塞耳(Diessel)法。穿孔後帶長芯棒的毛管在導盤軋管機上軋成薄壁管材。軋機類似二輥斜軋穿孔機 ,隻是固定導板改成主動導盤。由於用長芯棒生產,管材內壁光滑,且無刮傷;但工具用度大,調整複雜。首要用於生產外徑150mm以下普通用處的碳素鋼管。使用較少 ,也無很大的發展遠景。
  
  旋壓管生產
  
  將平板或空心毛坯在旋壓機上經一次或多次旋壓加工成薄壁管材 。管子精度高 ,機械性能好 ,尺寸範圍廣 ,但生產效率低。首要用於生產有色金屬管材,但也愈來愈多地用於生產鋼管。旋壓管材除用於生產生活用具、化工容器和機器零件外,多用於軍事產業。
  
  70年代,采用強力旋壓法已能生產管徑達6000mm、直徑與壁厚之比達10000以上的大直徑極薄圓管和異形管件。
  
  冷軋、冷拔管生產
  
  用於生產小口徑薄壁、精密和異形管材。生產特點是多工序循環工藝。用周期式冷軋管機冷軋,其延伸率可達6~8(6)。60年代開始向高速、多線、長行程、長管坯方向發展 。此外,小輥式冷軋管機也得到發展。首要用於生產壁厚小於1mm極薄精密管材,冷軋設備複雜 ,工具加工困難,品種規格變換不靈活;通常采用冷軋、冷拔聯合工藝,即先以冷軋減壁 ,獲得大變形量,然後以冷拔獲得多種規格。