精品鋼管成形理論及工藝PPT課件

1、1.1鋼管的分類鋼管的分類鋼管成形理論及工藝鋼管成形理論及工藝1.1 概論概論 v凡是兩端開口并具有中空斷面，而且其長(zhǎng)度與凡是兩端開口并具有中空斷面，而且其長(zhǎng)度與斷面周長(zhǎng)之比較大的鋼材，稱為鋼管。斷面周長(zhǎng)之比較大的鋼材，稱為鋼管。v有著工業(yè)有著工業(yè)“血管血管”之稱之稱v目前生產(chǎn)的鋼管外徑由目前生產(chǎn)的鋼管外徑由0.14500毫米、壁厚毫米、壁厚為為0.01250毫米。毫米。鋼管分類鋼管分類（1）按生產(chǎn)方式分：鋼管分為無縫管和焊管兩大類，無縫鋼管又可分為熱軋管、冷軋管、冷拔）按生產(chǎn)方式分：鋼管分為無縫管和焊管兩大類，無縫鋼管又可分為熱軋管、冷軋管、冷拔管和擠壓管等；焊管分為直縫焊管和螺旋焊管等。管

2、和擠壓管等；焊管分為直縫焊管和螺旋焊管等。（2）按鋼管的斷面形狀分：按橫斷面形狀可分為圓管和異形管，異形管有矩形管、菱形管、橢）按鋼管的斷面形狀分：按橫斷面形狀可分為圓管和異形管，異形管有矩形管、菱形管、橢圓管、六方管、八方管以及各種斷面不對(duì)稱管等；按縱斷面形狀可分為等斷面管和變斷面管，圓管、六方管、八方管以及各種斷面不對(duì)稱管等；按縱斷面形狀可分為等斷面管和變斷面管，變斷面管有錐形管、階梯形管和周期斷面管等。變斷面管有錐形管、階梯形管和周期斷面管等。（3）按鋼管的材質(zhì)分：鋼管分為普通碳素鋼管、碳素結(jié)構(gòu)鋼管、合金結(jié)構(gòu)管、合金鋼鋼管、軸）按鋼管的材質(zhì)分：鋼管分為普通碳素鋼管、碳素結(jié)構(gòu)鋼管、合金結(jié)構(gòu)

3、管、合金鋼鋼管、軸承鋼管、不銹鋼管以及為節(jié)省貴重金屬和滿足特殊要求的雙金屬復(fù)合管、鍍層和涂層管等。承鋼管、不銹鋼管以及為節(jié)省貴重金屬和滿足特殊要求的雙金屬復(fù)合管、鍍層和涂層管等。（4）按管端形狀分：根據(jù)管端狀態(tài)可分為光管和車絲管（帶螺紋鋼管）。車絲管又可分為普通）按管端形狀分：根據(jù)管端狀態(tài)可分為光管和車絲管（帶螺紋鋼管）。車絲管又可分為普通車絲管（輸送水、煤氣等低壓用管，采用普通圓柱或圓錐管螺紋連接）和特殊螺紋管（石油、車絲管（輸送水、煤氣等低壓用管，采用普通圓柱或圓錐管螺紋連接）和特殊螺紋管（石油、地質(zhì)鉆探用管，采用特殊螺紋連接，對(duì)于重要的車絲管），對(duì)一些特殊用管，為彌補(bǔ)螺紋對(duì)地質(zhì)鉆探用管，

4、采用特殊螺紋連接，對(duì)于重要的車絲管），對(duì)一些特殊用管，為彌補(bǔ)螺紋對(duì)管端強(qiáng)度的影響，通常在車絲前先進(jìn)行管端加厚（內(nèi)加厚、外加厚或內(nèi)外加厚）。管端強(qiáng)度的影響，通常在車絲前先進(jìn)行管端加厚（內(nèi)加厚、外加厚或內(nèi)外加厚）。（5）按外徑（）按外徑（d）和壁厚（）和壁厚（s）之比（）之比（d/s）分：根據(jù)不同的比值，將鋼管分為特厚管）分：根據(jù)不同的比值，將鋼管分為特厚管（d/s10）、厚壁管（）、厚壁管（d/s1020）、薄壁管（）、薄壁管（d/s2040）和極薄壁管）和極薄壁管（d/s40）。）。（6）按用途分：油井管（套管、油管及鉆桿等）、管線管、鍋爐管、機(jī)械結(jié)構(gòu)管、液壓支柱管、）按用途分：油井管（套管、

5、油管及鉆桿等）、管線管、鍋爐管、機(jī)械結(jié)構(gòu)管、液壓支柱管、氣瓶管、地質(zhì)管、化工用管（高壓化肥管、石油裂化管）、船舶用管等。氣瓶管、地質(zhì)管、化工用管（高壓化肥管、石油裂化管）、船舶用管等。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求1 鋼管生產(chǎn)的技術(shù)依據(jù)鋼管生產(chǎn)的技術(shù)依據(jù)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容如下：國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容如下：v （1）品種，即鋼管產(chǎn)品的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了各種鋼管產(chǎn)品應(yīng)具有）品種，即鋼管產(chǎn)品的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了各種鋼管產(chǎn)品應(yīng)具有的斷面形狀，單重，幾何尺寸及其允許偏差等，如表的斷面形狀，單重，幾何尺寸及其允許偏差等，如表1-1、1-2所所示。示。v （2）技術(shù)條件，即鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（或性能

6、標(biāo)準(zhǔn)）。規(guī)定了）技術(shù)條件，即鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（或性能標(biāo)準(zhǔn)）。規(guī)定了鋼管產(chǎn)品的化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能、表面質(zhì)量以及其他特鋼管產(chǎn)品的化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能、表面質(zhì)量以及其他特殊要求。殊要求。v （3）驗(yàn)收規(guī)則和試驗(yàn)方法，即鋼管產(chǎn)品的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了檢查）驗(yàn)收規(guī)則和試驗(yàn)方法，即鋼管產(chǎn)品的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了檢查驗(yàn)收的規(guī)則和做試驗(yàn)時(shí)的取樣部位。同時(shí)還規(guī)定了試樣的形狀尺寸驗(yàn)收的規(guī)則和做試驗(yàn)時(shí)的取樣部位。同時(shí)還規(guī)定了試樣的形狀尺寸、試驗(yàn)條件及試驗(yàn)方法。、試驗(yàn)條件及試驗(yàn)方法。v （4）包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書，即鋼管產(chǎn)品的交貨標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了）包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書，即鋼管產(chǎn)品的交貨標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了成品管交

7、貨驗(yàn)收時(shí)的包裝要求、標(biāo)志方法及填寫質(zhì)量證明書等。成品管交貨驗(yàn)收時(shí)的包裝要求、標(biāo)志方法及填寫質(zhì)量證明書等。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求2 對(duì)鋼管尺寸偏差的要求對(duì)鋼管尺寸偏差的要求標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化兩種，分別有四個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化兩種，分別有四個(gè)等級(jí)3 對(duì)鋼管的長(zhǎng)度要求對(duì)鋼管的長(zhǎng)度要求（1）通常長(zhǎng)度：鋼管一般長(zhǎng)度以通常長(zhǎng)度交貨，通常長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)）通常長(zhǎng)度：鋼管一般長(zhǎng)度以通常長(zhǎng)度交貨，通常長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)定，熱軋管為定，熱軋管為300012000mm；冷軋管為；冷軋管為200010500mm；熱軋短尺管的長(zhǎng)度不小于；熱軋短尺管的長(zhǎng)度不小于2m，冷軋短尺管的長(zhǎng)度，冷軋短尺管的長(zhǎng)度不小于不小于1m。

8、（2）定尺長(zhǎng)度和倍尺長(zhǎng)度：定尺長(zhǎng)度和倍尺長(zhǎng)度應(yīng)在通常長(zhǎng)度范圍）定尺長(zhǎng)度和倍尺長(zhǎng)度：定尺長(zhǎng)度和倍尺長(zhǎng)度應(yīng)在通常長(zhǎng)度范圍內(nèi)，全長(zhǎng)允許偏差分為三級(jí)；每個(gè)倍尺長(zhǎng)度按規(guī)定留出切口余量：內(nèi)，全長(zhǎng)允許偏差分為三級(jí)；每個(gè)倍尺長(zhǎng)度按規(guī)定留出切口余量：當(dāng)外徑當(dāng)外徑159mm時(shí)，切口余量為時(shí)，切口余量為510mm，當(dāng)外徑，當(dāng)外徑 159mm時(shí)，切口余量為時(shí)，切口余量為510mm。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求4外形外形v （1）彎曲度）彎曲度 1）全長(zhǎng)彎曲度：對(duì)鋼管全長(zhǎng)測(cè)得的彎曲度，全長(zhǎng)彎曲度分為）全長(zhǎng)彎曲度：對(duì)鋼管全長(zhǎng)測(cè)得的彎曲度，全長(zhǎng)彎曲度分為5級(jí)級(jí)2）每米彎曲度）每米彎曲度:對(duì)鋼管每米長(zhǎng)度測(cè)得的彎曲度，每

9、米彎曲度分為對(duì)鋼管每米長(zhǎng)度測(cè)得的彎曲度，每米彎曲度分為5級(jí)級(jí)v （2）橢圓度）橢圓度鋼管的橢圓度分為鋼管的橢圓度分為4級(jí)，級(jí)，5重量重量v 鋼管按實(shí)際重量交貨，也可按照理論重量交貨。鋼管按實(shí)際重量交貨，也可按照理論重量交貨。v 實(shí)際重量交貨可分為單根重量或每批重量?jī)煞N。實(shí)際重量交貨可分為單根重量或每批重量?jī)煞N。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求v鋼管每米的理論重量按下面的公式計(jì)算：鋼管每米的理論重量按下面的公式計(jì)算： w= 0.003.1416（d-s） 式中：式中：w鋼管的理論重量，鋼管的理論重量，kg/m；鋼的密度，鋼的密度，kg/dm3 ；d鋼管的公稱外鋼管的公稱外徑，徑，mm；s鋼管的

10、公稱壁厚，鋼管的公稱壁厚，mm。v （1）按照理論重量交貨的鋼管，單根鋼管理論重量與實(shí)際重量的）按照理論重量交貨的鋼管，單根鋼管理論重量與實(shí)際重量的允許偏差分為允許偏差分為5級(jí)級(jí)v （2）按理論重量交貨的鋼管，每批不小于）按理論重量交貨的鋼管，每批不小于10噸鋼管的理論重量與噸鋼管的理論重量與實(shí)際重量允許偏差為實(shí)際重量允許偏差為7.5%或或5%。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求6技術(shù)條件技術(shù)條件通常，按照鋼管的用途及其工作條件的不同，應(yīng)對(duì)鋼管尺通常，按照鋼管的用途及其工作條件的不同，應(yīng)對(duì)鋼管尺寸的允許偏差、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝寸的允許偏差、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能

11、及其他特殊性能等提出不同的技術(shù)條件。性能及其他特殊性能等提出不同的技術(shù)條件。（1）一般無縫鋼管：用作輸送水、氣、油等各種流體管）一般無縫鋼管：用作輸送水、氣、油等各種流體管道和制造各種結(jié)構(gòu)零件時(shí)，應(yīng)對(duì)其力學(xué)性能如抗拉強(qiáng)度道和制造各種結(jié)構(gòu)零件時(shí)，應(yīng)對(duì)其力學(xué)性能如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率作抽樣試驗(yàn)。輸送管一般在承壓的、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率作抽樣試驗(yàn)。輸送管一般在承壓的條件下工作，還要求做水壓試驗(yàn)和擴(kuò)口、壓扁、卷邊等條件下工作，還要求做水壓試驗(yàn)和擴(kuò)口、壓扁、卷邊等工藝性能試驗(yàn)。對(duì)于大型長(zhǎng)輸原油、成品油、天然氣管工藝性能試驗(yàn)。對(duì)于大型長(zhǎng)輸原油、成品油、天然氣管線用鋼管更是增加了碳當(dāng)量、焊接性能、低溫沖擊

12、韌性線用鋼管更是增加了碳當(dāng)量、焊接性能、低溫沖擊韌性、苛刻腐蝕條件下應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞及腐蝕環(huán)境下強(qiáng)、苛刻腐蝕條件下應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞及腐蝕環(huán)境下強(qiáng)度等要求。度等要求。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求（2）普通鍋爐管：用于制造各種結(jié)構(gòu)鍋爐的過熱）普通鍋爐管：用于制造各種結(jié)構(gòu)鍋爐的過熱蒸汽管和沸水管。高壓鍋爐管用于高壓或超高蒸汽管和沸水管。高壓鍋爐管用于高壓或超高壓鍋爐的過熱蒸汽管、熱交換器和用于高壓設(shè)壓鍋爐的過熱蒸汽管、熱交換器和用于高壓設(shè)備的管道。上述熱工設(shè)備用鋼管都在不同的高備的管道。上述熱工設(shè)備用鋼管都在不同的高溫高壓的條件工作，應(yīng)保證良好的表面狀態(tài)、溫高壓的條件工作，應(yīng)保證良好的表面

13、狀態(tài)、力學(xué)性能和工藝性能。一般均要檢驗(yàn)其力學(xué)性力學(xué)性能和工藝性能。一般均要檢驗(yàn)其力學(xué)性能，做壓扁和水壓試驗(yàn)，高壓鍋爐管還要求做能，做壓扁和水壓試驗(yàn)，高壓鍋爐管還要求做有關(guān)晶粒度的檢驗(yàn)以及更嚴(yán)格的無損檢測(cè)。有關(guān)晶粒度的檢驗(yàn)以及更嚴(yán)格的無損檢測(cè)。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求（3）機(jī)械用無縫鋼管：根據(jù)用途要求須有較高的尺寸精）機(jī)械用無縫鋼管：根據(jù)用途要求須有較高的尺寸精度、良好的力學(xué)性能和表面狀態(tài)。如軸承管要求較高的度、良好的力學(xué)性能和表面狀態(tài)。如軸承管要求較高的耐磨性、組織均勻和嚴(yán)格的內(nèi)、外徑公差。除做一般的耐磨性、組織均勻和嚴(yán)格的內(nèi)、外徑公差。除做一般的力學(xué)性能檢驗(yàn)項(xiàng)目外，還要做低倍、斷口

14、、退火組織（力學(xué)性能檢驗(yàn)項(xiàng)目外，還要做低倍、斷口、退火組織（球化組織、網(wǎng)狀光、帶狀），非金屬夾雜物（氧化物、球化組織、網(wǎng)狀光、帶狀），非金屬夾雜物（氧化物、硫化物、點(diǎn)狀等）、脫碳層及其硬度指標(biāo)等試驗(yàn)。硫化物、點(diǎn)狀等）、脫碳層及其硬度指標(biāo)等試驗(yàn)。（4）化肥工業(yè)用高壓無縫鋼管：常在壓力為）化肥工業(yè)用高壓無縫鋼管：常在壓力為22003200mpa、工作溫度為、工作溫度為-40400和腐蝕性的環(huán)和腐蝕性的環(huán)境下輸送化工介質(zhì)（如合成氨、甲醇、尿素等）?；示诚螺斔突そ橘|(zhì)（如合成氨、甲醇、尿素等）。化肥工業(yè)用高壓無縫鋼管應(yīng)具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能、良好的工業(yè)用高壓無縫鋼管應(yīng)具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能、良好的表面狀

15、態(tài)和力學(xué)性能。除做力學(xué)性能、壓扁和水壓試驗(yàn)表面狀態(tài)和力學(xué)性能。除做力學(xué)性能、壓扁和水壓試驗(yàn)外，應(yīng)根據(jù)不同的鋼種作相應(yīng)的晶間腐蝕試驗(yàn)、晶粒度外，應(yīng)根據(jù)不同的鋼種作相應(yīng)的晶間腐蝕試驗(yàn)、晶粒度和更嚴(yán)格的無損檢測(cè)。和更嚴(yán)格的無損檢測(cè)。1.2鋼管的技術(shù)要求鋼管的技術(shù)要求（5）石油、地質(zhì)鉆探用鋼管：在高壓、交變應(yīng)力、腐蝕）石油、地質(zhì)鉆探用鋼管：在高壓、交變應(yīng)力、腐蝕性的惡劣環(huán)境下工作，故應(yīng)有高的強(qiáng)度級(jí)別，并能抗磨性的惡劣環(huán)境下工作，故應(yīng)有高的強(qiáng)度級(jí)別，并能抗磨、抗扭和耐腐蝕等性能。按照鋼級(jí)的不同應(yīng)做抗拉強(qiáng)度、抗扭和耐腐蝕等性能。按照鋼級(jí)的不同應(yīng)做抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性及硬度等試驗(yàn)。對(duì)于石、屈

16、服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性及硬度等試驗(yàn)。對(duì)于石油油井用的套管、油管和鉆桿，更是詳細(xì)劃分了鋼級(jí)、油油井用的套管、油管和鉆桿，更是詳細(xì)劃分了鋼級(jí)、類別，以及適用于不同環(huán)境、地質(zhì)情況由用戶自己選擇類別，以及適用于不同環(huán)境、地質(zhì)情況由用戶自己選擇的較高要求的附加技術(shù)條件，滿足不同的特殊需求。的較高要求的附加技術(shù)條件，滿足不同的特殊需求。（6）化工、石油裂化、航空和其他機(jī)械行業(yè)用的各種不）化工、石油裂化、航空和其他機(jī)械行業(yè)用的各種不銹耐熱耐酸管：除做力學(xué)性能與水壓試驗(yàn)外，還要專門銹耐熱耐酸管：除做力學(xué)性能與水壓試驗(yàn)外，還要專門作晶間腐蝕試驗(yàn)，壓扁、擴(kuò)口及無損檢測(cè)等試驗(yàn)。作晶間腐蝕試驗(yàn)，壓扁、擴(kuò)口及無損檢測(cè)

17、等試驗(yàn)。1.3 鋼管的主要生產(chǎn)方法鋼管的主要生產(chǎn)方法鋼管主要生產(chǎn)方法有鋼管主要生產(chǎn)方法有熱軋（包括擠壓）、焊接和熱軋（包括擠壓）、焊接和冷加工冷加工三大類。冷加工是鋼管的二次加工。三大類。冷加工是鋼管的二次加工。熱軋無縫鋼管生產(chǎn)過程熱軋無縫鋼管生產(chǎn)過程是將實(shí)心管坯（或鋼錠）穿孔并軋是將實(shí)心管坯（或鋼錠）穿孔并軋制成具有要求的形狀、尺寸和性能的鋼管。整個(gè)過程有制成具有要求的形狀、尺寸和性能的鋼管。整個(gè)過程有三個(gè)主要變形工序：三個(gè)主要變形工序：1）穿孔）穿孔將實(shí)心坯（錠）穿軋將實(shí)心坯（錠）穿軋成空心毛管；成空心毛管；2）軋管）軋管將毛管軋成接近要求尺寸的將毛管軋成接近要求尺寸的荒管；荒管；3）定減

18、徑）定減徑將荒管不帶芯棒軋制成具有要求將荒管不帶芯棒軋制成具有要求的尺寸精度和真圓度的成品管。生產(chǎn)中，按產(chǎn)品品種、的尺寸精度和真圓度的成品管。生產(chǎn)中，按產(chǎn)品品種、規(guī)格和生產(chǎn)能力等條件不同而選擇不同類型的軋管機(jī)。規(guī)格和生產(chǎn)能力等條件不同而選擇不同類型的軋管機(jī)。1.3 鋼管的主要生產(chǎn)方法鋼管的主要生產(chǎn)方法焊接鋼管的生產(chǎn)方法焊接鋼管的生產(chǎn)方法是將管坯（鋼板或鋼帶）用是將管坯（鋼板或鋼帶）用各種成型方法彎卷成要求的橫斷面形狀，然后各種成型方法彎卷成要求的橫斷面形狀，然后用不同的焊接方法將焊縫焊合的過程。成型和用不同的焊接方法將焊縫焊合的過程。成型和焊接是其基本工序，焊管生產(chǎn)方法就是按這兩焊接是其基本工

19、序，焊管生產(chǎn)方法就是按這兩個(gè)工序的特點(diǎn)來分類的。個(gè)工序的特點(diǎn)來分類的。鋼管鋼管冷加工方法有冷軋、冷拔和冷旋壓三種冷加工方法有冷軋、冷拔和冷旋壓三種。冷。冷旋壓本質(zhì)上也是冷軋。冷軋機(jī)和冷旋壓機(jī)的規(guī)旋壓本質(zhì)上也是冷軋。冷軋機(jī)和冷旋壓機(jī)的規(guī)格用其產(chǎn)品規(guī)格和軋機(jī)型式表示；冷拔機(jī)規(guī)格格用其產(chǎn)品規(guī)格和軋機(jī)型式表示；冷拔機(jī)規(guī)格用其允許的額定拔制力來表示。用其允許的額定拔制力來表示。1.3 鋼管的主要生產(chǎn)方法鋼管的主要生產(chǎn)方法無縫鋼管鋼管生產(chǎn)中的熱軋和冷軋一般以其所能生無縫鋼管鋼管生產(chǎn)中的熱軋和冷軋一般以其所能生產(chǎn)的規(guī)格品種以及延伸機(jī)的類型表示機(jī)組的名稱：產(chǎn)的規(guī)格品種以及延伸機(jī)的類型表示機(jī)組的名稱：包鋼包鋼4

20、00mm自動(dòng)軋管機(jī)組表示其產(chǎn)品的最大外徑在自動(dòng)軋管機(jī)組表示其產(chǎn)品的最大外徑在400mm左右，采左右，采用自動(dòng)軋管機(jī)軋管的機(jī)組用自動(dòng)軋管機(jī)軋管的機(jī)組寶鋼寶鋼140mm連軋管機(jī)組表示為其產(chǎn)品的最大外徑為連軋管機(jī)組表示為其產(chǎn)品的最大外徑為140mm，采用連，采用連軋管機(jī)進(jìn)行軋管的機(jī)組。軋管機(jī)進(jìn)行軋管的機(jī)組。冷拔則以其允許的拔制力命名機(jī)組：冷拔則以其允許的拔制力命名機(jī)組：lb-1000表示拔制力的額定值為表示拔制力的額定值為1000kn的冷拔管機(jī)的冷拔管機(jī)焊管生產(chǎn)一般以其所能生產(chǎn)的最大產(chǎn)品直徑表示機(jī)焊管生產(chǎn)一般以其所能生產(chǎn)的最大產(chǎn)品直徑表示機(jī)組名稱：組名稱：首鋼首鋼114mm焊管機(jī)組表示其產(chǎn)品所謂最大

21、外徑為焊管機(jī)組表示其產(chǎn)品所謂最大外徑為114mm左右的焊管左右的焊管機(jī)組，有時(shí)在機(jī)組名稱之前也加上成形方式（如直縫、螺旋、機(jī)組，有時(shí)在機(jī)組名稱之前也加上成形方式（如直縫、螺旋、uoe等）等）和焊接方式（電焊、爐焊等）和焊接方式（電焊、爐焊等）1.4 鋼管的生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)鋼管的生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)生產(chǎn)過程向短流程、近終成形方向發(fā)展；生產(chǎn)過程向短流程、近終成形方向發(fā)展；對(duì)管材產(chǎn)品要求對(duì)管材產(chǎn)品要求 總的趨勢(shì)是優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉、高效、總的趨勢(shì)是優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉、高效、低耗低耗2熱軋無縫鋼管生產(chǎn)熱軋無縫鋼管生產(chǎn)-概述概述生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程包括坯料軋前準(zhǔn)備、管坯加熱、穿孔、包括坯料軋前準(zhǔn)備、管坯加熱、穿孔、軋制、定減徑

22、和鋼管冷卻、精整等幾個(gè)基本工序軋制、定減徑和鋼管冷卻、精整等幾個(gè)基本工序主要變形工序有三個(gè)：主要變形工序有三個(gè)：穿孔、軋管和定減徑穿孔、軋管和定減徑，其各自，其各自的工藝目的和要求為：的工藝目的和要求為：（1）穿孔）穿孔將實(shí)心的管坯變?yōu)榭招牡拿埽葘④埣嗝娑閳A環(huán)狀；其將實(shí)心的管坯變?yōu)榭招牡拿埽葘④埣嗝娑閳A環(huán)狀；其設(shè)備被稱為設(shè)備被稱為穿孔機(jī)穿孔機(jī)。對(duì)穿孔。對(duì)穿孔工藝的要求工藝的要求是：首先要保證穿是：首先要保證穿出的毛管壁厚均勻，橢圓度小，幾何尺寸精度高；其次是出的毛管壁厚均勻，橢圓度小，幾何尺寸精度高；其次是毛管的內(nèi)外表面要較光滑，不得有結(jié)疤、折疊、裂紋等缺毛管的內(nèi)外表面要較光滑

23、，不得有結(jié)疤、折疊、裂紋等缺陷；第三是要有相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，以適應(yīng)整個(gè)陷；第三是要有相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，以適應(yīng)整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)節(jié)奏，使毛管的終軋溫度能滿足軋管機(jī)的要求機(jī)組的生產(chǎn)節(jié)奏，使毛管的終軋溫度能滿足軋管機(jī)的要求。2熱軋無縫鋼管生產(chǎn)熱軋無縫鋼管生產(chǎn)-概述概述（2）軋管）軋管將厚壁的毛管變?yōu)楸”冢ń咏善繁诤瘢┑幕墓埽锤鶕?jù)將厚壁的毛管變?yōu)楸”冢ń咏善繁诤瘢┑幕墓?，即根?jù)后續(xù)的工序減徑量和經(jīng)驗(yàn)公式確定本工序荒管的壁厚值后續(xù)的工序減徑量和經(jīng)驗(yàn)公式確定本工序荒管的壁厚值；該設(shè)備被稱為；該設(shè)備被稱為軋管機(jī)軋管機(jī)。對(duì)。對(duì)軋管工藝的要求是軋管工藝的要求是：第一是：第一是將厚壁毛管變成薄壁

24、荒管（減壁延伸）時(shí)首先要保證荒將厚壁毛管變成薄壁荒管（減壁延伸）時(shí)首先要保證荒管具有較高的壁厚均勻度；其次荒管具有良好的內(nèi)外表管具有較高的壁厚均勻度；其次荒管具有良好的內(nèi)外表面質(zhì)量。面質(zhì)量。（3）定減徑（包括張力減徑）定減徑（包括張力減徑）大圓變小圓，簡(jiǎn)稱定徑；相應(yīng)的設(shè)備為大圓變小圓，簡(jiǎn)稱定徑；相應(yīng)的設(shè)備為定（減）徑機(jī)定（減）徑機(jī)。對(duì)。對(duì)定減徑工藝的要求定減徑工藝的要求是：首先在一定的總減徑率和較小的是：首先在一定的總減徑率和較小的單機(jī)架減徑率條件下來達(dá)到定徑目的，第二可實(shí)現(xiàn)使用單機(jī)架減徑率條件下來達(dá)到定徑目的，第二可實(shí)現(xiàn)使用一種規(guī)格管坯生產(chǎn)多種規(guī)格成品管的任務(wù)，第三還可進(jìn)一種規(guī)格管坯生產(chǎn)多種

25、規(guī)格成品管的任務(wù)，第三還可進(jìn)一步改善鋼管的外表面質(zhì)量。一步改善鋼管的外表面質(zhì)量。2.1管坯準(zhǔn)備管坯準(zhǔn)備管坯類型管坯類型無縫鋼管用鋼按制造方法、化學(xué)成分、用途、力無縫鋼管用鋼按制造方法、化學(xué)成分、用途、力學(xué)性能、質(zhì)量和成型方法等進(jìn)行分類。學(xué)性能、質(zhì)量和成型方法等進(jìn)行分類。（1）按照使用方法，鋼可分為制造機(jī)械零件和結(jié)構(gòu)用鋼）按照使用方法，鋼可分為制造機(jī)械零件和結(jié)構(gòu)用鋼、石油地質(zhì)鉆探用鋼、制造各類工具用的碳素鋼和合金、石油地質(zhì)鉆探用鋼、制造各類工具用的碳素鋼和合金工具鋼、特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、低溫工具鋼、特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、低溫用鋼等）。用鋼等）。（2）按照冶煉方法，鋼

26、可分為電爐煉鋼、平爐鋼、吹氧）按照冶煉方法，鋼可分為電爐煉鋼、平爐鋼、吹氧轉(zhuǎn)爐鋼等。轉(zhuǎn)爐鋼等。（3）按照化學(xué)成分，鋼可分為碳鋼和合金鋼兩大類。）按照化學(xué)成分，鋼可分為碳鋼和合金鋼兩大類。（4）按照澆注方法，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜）按照澆注方法，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。鋼。2.1管坯準(zhǔn)備管坯準(zhǔn)備（5）管坯類型按照成形方法分為：）管坯類型按照成形方法分為：1）鋼錠）鋼錠2）連鑄方坯）連鑄方坯3）連鑄圓坯：是目前國際上無縫鋼管生產(chǎn)中應(yīng)用較多的）連鑄圓坯：是目前國際上無縫鋼管生產(chǎn)中應(yīng)用較多的坯料，是鋼管發(fā)展的主流，是鋼管實(shí)現(xiàn)連鑄連軋的首要坯料，是鋼管發(fā)展的主流，是鋼管實(shí)現(xiàn)連鑄連軋的首

27、要條件。條件。4）鍛坯：用于穿孔性能較差的合金鋼與高合金鋼管的生）鍛坯：用于穿孔性能較差的合金鋼與高合金鋼管的生產(chǎn)產(chǎn)2.2管坯加熱管坯加熱 將坯料加熱到一定的溫度范圍對(duì)于保證其穿孔性能將坯料加熱到一定的溫度范圍對(duì)于保證其穿孔性能 是至是至關(guān)緊要。保證加熱溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)沿管坯縱向和橫向關(guān)緊要。保證加熱溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)沿管坯縱向和橫向加熱均勻，否則穿孔時(shí)易造成鋼管壁厚不均、穿破或引起軋卡加熱均勻，否則穿孔時(shí)易造成鋼管壁厚不均、穿破或引起軋卡。注意加熱溫度、時(shí)間和速度的控制。注意加熱溫度、時(shí)間和速度的控制。 環(huán)形爐環(huán)形爐在熱軋無縫鋼管生產(chǎn)線中的作用是將管坯鋸鋸切之在熱軋無縫鋼管生產(chǎn)線中

28、的作用是將管坯鋸鋸切之后的合格定尺管坯由常溫（后的合格定尺管坯由常溫（20）加熱到）加熱到12805，以供，以供穿孔機(jī)組進(jìn)行穿孔工序。環(huán)形爐是目前世界上用于加熱圓管坯穿孔機(jī)組進(jìn)行穿孔工序。環(huán)形爐是目前世界上用于加熱圓管坯的最理想的工業(yè)爐爐型。的最理想的工業(yè)爐爐型。特點(diǎn)特點(diǎn)是爐底呈環(huán)形，在爐底驅(qū)動(dòng)裝置的作用下承載管坯由入料是爐底呈環(huán)形，在爐底驅(qū)動(dòng)裝置的作用下承載管坯由入料端旋轉(zhuǎn)至出料端，再由出料機(jī)從出料爐門將加熱好的管坯取出端旋轉(zhuǎn)至出料端，再由出料機(jī)從出料爐門將加熱好的管坯取出。在管坯隨爐底運(yùn)動(dòng)過程中通過爐墻、爐頂?shù)忍幍臒旒訜徇_(dá)。在管坯隨爐底運(yùn)動(dòng)過程中通過爐墻、爐頂?shù)忍幍臒旒訜徇_(dá)到合格的出料

29、溫度，并滿足溫度均勻性要求。到合格的出料溫度，并滿足溫度均勻性要求。2.2管坯加熱管坯加熱優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）環(huán)形爐最適合加熱圓管坯，并能適應(yīng)各種不同直徑和長(zhǎng)度的復(fù)）環(huán)形爐最適合加熱圓管坯，并能適應(yīng)各種不同直徑和長(zhǎng)度的復(fù)雜坯料組成，易于按管坯規(guī)格的變化調(diào)整加熱制度。雜坯料組成，易于按管坯規(guī)格的變化調(diào)整加熱制度。（2）管坯在爐底上間隔放置，坯料能三面受熱，加熱時(shí)間短，溫度）管坯在爐底上間隔放置，坯料能三面受熱，加熱時(shí)間短，溫度均勻，加熱質(zhì)量好。均勻，加熱質(zhì)量好。（3）管坯在加熱過程中隨爐底一起轉(zhuǎn)動(dòng)，與爐底之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)）管坯在加熱過程中隨爐底一起轉(zhuǎn)動(dòng)，與爐底之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦，氧化鐵皮不易脫

30、落。爐子除裝出料門外無其它開口，嚴(yán)密和摩擦，氧化鐵皮不易脫落。爐子除裝出料門外無其它開口，嚴(yán)密性好，冷空氣吸入少，因而氧化燒損較少。性好，冷空氣吸入少，因而氧化燒損較少。（4）爐內(nèi)管坯可以出空，也可以留出不裝料的空爐底段，便于更換）爐內(nèi)管坯可以出空，也可以留出不裝料的空爐底段，便于更換管坯規(guī)格，操作調(diào)度靈活。管坯規(guī)格，操作調(diào)度靈活。（5）裝料、出料和爐內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)都能自動(dòng)運(yùn)行，操作的機(jī)械化和自動(dòng)化）裝料、出料和爐內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)都能自動(dòng)運(yùn)行，操作的機(jī)械化和自動(dòng)化程度高。程度高。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：爐子是圓形的，占用車間面積較大，平面布置上比較困難；管爐子是圓形的，占用車間面積較大，平面布置上比較困難；管坯在爐底上呈輻

31、射狀間隔布料，爐底面積的利用較差，單位爐底面坯在爐底上呈輻射狀間隔布料，爐底面積的利用較差，單位爐底面積的產(chǎn)量較低。積的產(chǎn)量較低。2.3.1穿孔穿孔-概述概述1 穿孔工序概述穿孔工序概述無縫鋼管的生產(chǎn)一般以實(shí)心坯為原料，從管坯到中空管的斷面收縮率無縫鋼管的生產(chǎn)一般以實(shí)心坯為原料，從管坯到中空管的斷面收縮率是非常大的，為此變形分階段才能完成。是非常大的，為此變形分階段才能完成。 鋼管生產(chǎn)的變形過程示意圖鋼管生產(chǎn)的變形過程示意圖2.3.1穿孔穿孔-概述概述 穿孔是將實(shí)心管坯穿制成所設(shè)計(jì)的尺寸和表面光潔的穿孔是將實(shí)心管坯穿制成所設(shè)計(jì)的尺寸和表面光潔的毛管，根據(jù)穿孔中金屬流動(dòng)變形特點(diǎn)和穿孔機(jī)的結(jié)構(gòu)，可

32、毛管，根據(jù)穿孔中金屬流動(dòng)變形特點(diǎn)和穿孔機(jī)的結(jié)構(gòu)，可將穿孔方法進(jìn)行分類：將穿孔方法進(jìn)行分類： 穿孔方式穿孔方式2.3.1穿孔穿孔-概述概述（1）任務(wù)：管坯穿孔是熱軋無縫鋼管生產(chǎn)中最重要的變形工序之一）任務(wù)：管坯穿孔是熱軋無縫鋼管生產(chǎn)中最重要的變形工序之一，任務(wù)是將實(shí)心管坯穿制成所設(shè)計(jì)的尺寸和表面光潔的毛管，即空，任務(wù)是將實(shí)心管坯穿制成所設(shè)計(jì)的尺寸和表面光潔的毛管，即空心坯，并具有相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，以適應(yīng)整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)心坯，并具有相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，以適應(yīng)整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)節(jié)奏。節(jié)奏。（2）要求：要求所穿的毛管壁厚均勻、橢圓度小、幾何尺寸精度高）要求：要求所穿的毛管壁厚均勻、橢圓度小、幾

33、何尺寸精度高；毛管的內(nèi)外表面要光滑，不能有裂紋、劃傷、結(jié)疤、凹凸不平等；毛管的內(nèi)外表面要光滑，不能有裂紋、劃傷、結(jié)疤、凹凸不平等缺陷。缺陷。（3）工藝流程：）工藝流程：管坯加熱管坯加熱高壓水除鱗高壓水除鱗熱定心熱定心穿孔穿孔脫棒脫棒吹硼砂氮?dú)獗Ｗo(hù)吹硼砂氮?dú)獗Ｗo(hù)頂頂桿循環(huán)桿循環(huán)1）加熱溫度）加熱溫度 12501280（10）2）高壓水除鱗：）高壓水除鱗：180巴高壓水噴射在管坯表面，去除氧化鐵皮（巴高壓水噴射在管坯表面，去除氧化鐵皮（1帕帕=10-6兆帕兆帕=10-5巴）巴）3）穿孔：將管坯穿成空心毛管，最大出口速度達(dá)）穿孔：將管坯穿成空心毛管，最大出口速度達(dá)1m/s。2.3.1穿孔穿孔-概述概

34、述（4）穿孔方法簡(jiǎn)介）穿孔方法簡(jiǎn)介 無縫鋼管生產(chǎn)中的穿孔作為金屬變形的第一道工序，由于穿出無縫鋼管生產(chǎn)中的穿孔作為金屬變形的第一道工序，由于穿出的管子壁厚較厚、長(zhǎng)度較短、內(nèi)外表面質(zhì)量較差，因此叫做毛管。的管子壁厚較厚、長(zhǎng)度較短、內(nèi)外表面質(zhì)量較差，因此叫做毛管。如果在毛管上存在一些缺陷，經(jīng)過后面的工序也很難消除或減輕。如果在毛管上存在一些缺陷，經(jīng)過后面的工序也很難消除或減輕。所以在無縫鋼管生產(chǎn)中的穿孔工序起著十分重要的作用。管坯的穿所以在無縫鋼管生產(chǎn)中的穿孔工序起著十分重要的作用。管坯的穿孔方式有壓力穿孔、推軋穿孔和斜軋穿孔?？追绞接袎毫Υ┛?、推軋穿孔和斜軋穿孔。1）壓力穿孔）壓力穿孔 壓力穿孔

35、是在壓力機(jī)上穿孔，這種穿孔方式所用的原料是方壓力穿孔是在壓力機(jī)上穿孔，這種穿孔方式所用的原料是方坯和多邊形鋼錠。工作原理是首先將加熱好的方坯或鋼錠裝入圓形坯和多邊形鋼錠。工作原理是首先將加熱好的方坯或鋼錠裝入圓形模中模中 （此圓形模帶有很小的錐度），然后壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)帶有沖頭的（此圓形模帶有很小的錐度），然后壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)帶有沖頭的沖桿將管坯中心沖出一個(gè)圓孔。這種穿孔方式變形量很小，一般中沖桿將管坯中心沖出一個(gè)圓孔。這種穿孔方式變形量很小，一般中心被沖擠開的金屬正好填滿方坯和圓形模的間隙，從而得到幾乎無心被沖擠開的金屬正好填滿方坯和圓形模的間隙，從而得到幾乎無延伸的圓形毛管，延伸系數(shù)最大不超過延伸的圓

36、形毛管，延伸系數(shù)最大不超過1.1。2.3.1穿孔穿孔-概述概述2）推軋穿孔）推軋穿孔 推軋穿孔是在推軋穿孔機(jī)上穿孔，這種穿孔方式是壓力推軋穿孔是在推軋穿孔機(jī)上穿孔，這種穿孔方式是壓力穿孔的改進(jìn)。把固定的圓錐形模改成帶圓孔型的一對(duì)軋輥穿孔的改進(jìn)。把固定的圓錐形模改成帶圓孔型的一對(duì)軋輥。這對(duì)軋輥由電機(jī)帶動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)（兩個(gè)軋輥的旋轉(zhuǎn)方向相。這對(duì)軋輥由電機(jī)帶動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)（兩個(gè)軋輥的旋轉(zhuǎn)方向相反），旋轉(zhuǎn)著的軋輥將管坯咬入軋輥的孔型，而固定在孔反），旋轉(zhuǎn)著的軋輥將管坯咬入軋輥的孔型，而固定在孔型中的沖頭便將管坯中心沖出一個(gè)圓孔。為了便于實(shí)現(xiàn)軋型中的沖頭便將管坯中心沖出一個(gè)圓孔。為了便于實(shí)現(xiàn)軋制，在坯料的尾端加

37、上一個(gè)后推力（液壓缸），因此叫做制，在坯料的尾端加上一個(gè)后推力（液壓缸），因此叫做推軋穿孔。推軋穿孔。 這種穿孔方式使用方坯，穿出的毛管較短，變形量很小這種穿孔方式使用方坯，穿出的毛管較短，變形量很小，延伸系數(shù)不大于，延伸系數(shù)不大于1.1。2.3.1穿孔穿孔-概述概述推軋穿孔的優(yōu)點(diǎn)如下：推軋穿孔的優(yōu)點(diǎn)如下：v 坯料中心處于全應(yīng)力狀態(tài)，過程是沖孔和縱軋相結(jié)合，坯料中心處于全應(yīng)力狀態(tài)，過程是沖孔和縱軋相結(jié)合，不會(huì)產(chǎn)生二輥斜軋的內(nèi)折缺陷，毛管內(nèi)表面質(zhì)量好，對(duì)不會(huì)產(chǎn)生二輥斜軋的內(nèi)折缺陷，毛管內(nèi)表面質(zhì)量好，對(duì)坯料質(zhì)量要求較低；坯料質(zhì)量要求較低；v 沖頭上的平均單位壓力比壓力穿孔小沖頭上的平均單位壓力比壓

38、力穿孔小50左右，因而工左右，因而工具消耗較小；具消耗較小；v 穿孔過程中主要是坯料的中心部分金屬變形，使中心粗穿孔過程中主要是坯料的中心部分金屬變形，使中心粗大而疏松的組織很好的加工而致密化，同時(shí)在壓應(yīng)力作大而疏松的組織很好的加工而致密化，同時(shí)在壓應(yīng)力作用下，毛管內(nèi)外表面不易產(chǎn)生裂紋。用下，毛管內(nèi)外表面不易產(chǎn)生裂紋。v 生產(chǎn)率比壓力穿孔高，可達(dá)每分鐘兩支；生產(chǎn)率比壓力穿孔高，可達(dá)每分鐘兩支； 以上兩種穿孔多生產(chǎn)特殊鋼種的無縫鋼管，現(xiàn)存的機(jī)以上兩種穿孔多生產(chǎn)特殊鋼種的無縫鋼管，現(xiàn)存的機(jī)組很少，因變形量很小，毛管短且厚，因而在熱軋無縫組很少，因變形量很小，毛管短且厚，因而在熱軋無縫鋼管機(jī)組中要設(shè)

39、置斜軋延伸機(jī)，將毛管的外徑和壁厚減鋼管機(jī)組中要設(shè)置斜軋延伸機(jī)，將毛管的外徑和壁厚減小并使管子延長(zhǎng)。另外容易產(chǎn)生較大的壁厚不均。小并使管子延長(zhǎng)。另外容易產(chǎn)生較大的壁厚不均。2.3.1穿孔穿孔-概述概述3）斜軋穿孔）斜軋穿孔v這種穿孔方式被廣泛的應(yīng)用于無縫鋼管生產(chǎn)中這種穿孔方式被廣泛的應(yīng)用于無縫鋼管生產(chǎn)中，一般使用圓管坯，靠金屬的塑性變形加工來，一般使用圓管坯，靠金屬的塑性變形加工來形成內(nèi)孔，因而沒有金屬的損耗。形成內(nèi)孔，因而沒有金屬的損耗。v斜軋穿孔機(jī)按照軋輥的形狀可分為錐形輥穿孔斜軋穿孔機(jī)按照軋輥的形狀可分為錐形輥穿孔機(jī)、盤式穿孔機(jī)和桶形輥穿孔機(jī)。按照軋輥的機(jī)、盤式穿孔機(jī)和桶形輥穿孔機(jī)。按照軋

40、輥的數(shù)目分又可分為二輥斜軋穿孔機(jī)和三輥斜軋穿數(shù)目分又可分為二輥斜軋穿孔機(jī)和三輥斜軋穿孔機(jī)?？讬C(jī)。2.3.1穿孔穿孔-概述概述 錐形輥穿孔機(jī)、桶形輥穿孔機(jī)是當(dāng)今廣泛使用的主要機(jī)組，錐形錐形輥穿孔機(jī)、桶形輥穿孔機(jī)是當(dāng)今廣泛使用的主要機(jī)組，錐形輥穿孔機(jī)的歷史較短，具有更多優(yōu)點(diǎn)。比較如下：輥穿孔機(jī)的歷史較短，具有更多優(yōu)點(diǎn)。比較如下：v桶形輥穿孔機(jī)的軋輥可以上下和左右進(jìn)行布置，而錐形輥穿孔機(jī)的桶形輥穿孔機(jī)的軋輥可以上下和左右進(jìn)行布置，而錐形輥穿孔機(jī)的軋輥只能上下布置；軋輥只能上下布置；v桶形輥穿孔機(jī)的軋輥由兩個(gè)錐形組成，錐形輥穿孔機(jī)的軋輥由一個(gè)桶形輥穿孔機(jī)的軋輥由兩個(gè)錐形組成，錐形輥穿孔機(jī)的軋輥由一個(gè)錐

41、形組成；錐形組成；v桶形輥穿孔機(jī)的軋件速度變化為小大小，錐形輥穿孔機(jī)的軋件桶形輥穿孔機(jī)的軋件速度變化為小大小，錐形輥穿孔機(jī)的軋件速度隨軋輥直徑的增加而增大；速度隨軋輥直徑的增加而增大；v毛管在孔型中的寬展，錐形輥穿孔機(jī)要小些，更有利金屬軸向延伸毛管在孔型中的寬展，錐形輥穿孔機(jī)要小些，更有利金屬軸向延伸變形，附加變形小，毛管內(nèi)表面質(zhì)量好，壁厚精度較桶形輥穿孔機(jī)高變形，附加變形小，毛管內(nèi)表面質(zhì)量好，壁厚精度較桶形輥穿孔機(jī)高；v錐形輥穿孔機(jī)的延伸系數(shù)比桶形輥穿孔機(jī)大，更適合穿孔薄壁毛管錐形輥穿孔機(jī)的延伸系數(shù)比桶形輥穿孔機(jī)大，更適合穿孔薄壁毛管，使得軋管機(jī)組的機(jī)架數(shù)目可以減少。，使得軋管機(jī)組的機(jī)架數(shù)目

42、可以減少。2.3.2穿孔穿孔-斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理2 斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理（1）軋輥的構(gòu)成）軋輥的構(gòu)成v 斜軋穿孔機(jī)不管軋輥的形狀如何不同，為了保證管坯曳斜軋穿孔機(jī)不管軋輥的形狀如何不同，為了保證管坯曳入和穿孔過程的實(shí)現(xiàn)，都由以下三部分組成：穿孔錐（入和穿孔過程的實(shí)現(xiàn)，都由以下三部分組成：穿孔錐（軋輥入口錐）、輾軋錐（軋輥出口錐）和軋輥壓縮帶軋輥入口錐）、輾軋錐（軋輥出口錐）和軋輥壓縮帶由入口錐到出口錐之過渡部分。由入口錐到出口錐之過渡部分。2.3.2穿孔穿孔-斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理（2）二輥式穿孔機(jī)和三輥式穿孔機(jī)）二輥式穿孔機(jī)和三輥式穿孔機(jī)v 二

43、輥式穿孔機(jī)主要有帶導(dǎo)輥的穿孔機(jī)、帶導(dǎo)板的穿孔機(jī)二輥式穿孔機(jī)主要有帶導(dǎo)輥的穿孔機(jī)、帶導(dǎo)板的穿孔機(jī)和帶導(dǎo)盤的穿孔機(jī)，帶導(dǎo)輥的穿孔機(jī)一般不常用，只用和帶導(dǎo)盤的穿孔機(jī)，帶導(dǎo)輥的穿孔機(jī)一般不常用，只用于穿孔軟而粘的有色金屬，如銅管、鈦管等。帶導(dǎo)板的于穿孔軟而粘的有色金屬，如銅管、鈦管等。帶導(dǎo)板的穿孔機(jī)具有孔型封閉好、接觸變形區(qū)長(zhǎng)、穿出的毛管壁穿孔機(jī)具有孔型封閉好、接觸變形區(qū)長(zhǎng)、穿出的毛管壁厚可以更薄的特點(diǎn)而仍然得到重視；帶導(dǎo)盤的穿孔機(jī)越厚可以更薄的特點(diǎn)而仍然得到重視；帶導(dǎo)盤的穿孔機(jī)越來越得到發(fā)展。來越得到發(fā)展。v 二輥式穿孔機(jī)的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，這是由于主動(dòng)導(dǎo)盤對(duì)二輥式穿孔機(jī)的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，這是由于主動(dòng)

44、導(dǎo)盤對(duì)軋件產(chǎn)生軸向拉力作用，導(dǎo)致毛管軸向速度增加；最快軋件產(chǎn)生軸向拉力作用，導(dǎo)致毛管軸向速度增加；最快可以達(dá)到可以達(dá)到34支分；由于導(dǎo)盤的軸向力作用，使管坯支分；由于導(dǎo)盤的軸向力作用，使管坯咬入容易一些，減少了形成管端內(nèi)折的可能性，也可以咬入容易一些，減少了形成管端內(nèi)折的可能性，也可以提高壁厚的精度；導(dǎo)盤比導(dǎo)板有較高的耐磨性，從而減提高壁厚的精度；導(dǎo)盤比導(dǎo)板有較高的耐磨性，從而減少了換工具的時(shí)間并提高了工具壽命。少了換工具的時(shí)間并提高了工具壽命。2.3.2穿孔穿孔-斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理 三輥式穿孔機(jī)的特點(diǎn)是由于三個(gè)輥呈等邊三角形布置，三輥式穿孔機(jī)的特點(diǎn)是由于三個(gè)輥呈等邊三角形布

45、置，因而在變形中管坯橫斷面的橢圓度?。挥捎谌齻€(gè)輥都是驅(qū)動(dòng)因而在變形中管坯橫斷面的橢圓度??；由于三個(gè)輥都是驅(qū)動(dòng)的，僅存在頂頭上的軸向力，因而穿孔速度較快，但頂頭上的，僅存在頂頭上的軸向力，因而穿孔速度較快，但頂頭上的軸向阻力比二輥式大；在軋制實(shí)心管坯時(shí)，由于管坯始終的軸向阻力比二輥式大；在軋制實(shí)心管坯時(shí)，由于管坯始終受到三個(gè)方向的壓縮，加上橢圓度小，一般在管坯中心不會(huì)受到三個(gè)方向的壓縮，加上橢圓度小，一般在管坯中心不會(huì)產(chǎn)生破裂，即形成孔腔，從而保證了毛管內(nèi)表面質(zhì)量。這種產(chǎn)生破裂，即形成孔腔，從而保證了毛管內(nèi)表面質(zhì)量。這種變形方式更適合穿孔高合金鋼管。三個(gè)軋輥穿孔時(shí)坯料和頂變形方式更適合穿孔高合金

46、鋼管。三個(gè)軋輥穿孔時(shí)坯料和頂頭容易保正對(duì)中，因此毛管幾何尺寸精度高，即毛管橫斷面頭容易保正對(duì)中，因此毛管幾何尺寸精度高，即毛管橫斷面壁厚偏差小。壁厚偏差小。 因穿孔薄壁毛管時(shí)容易形成尾三角，使毛管尾端卡在軋因穿孔薄壁毛管時(shí)容易形成尾三角，使毛管尾端卡在軋輥輥縫中，更適合穿孔中厚壁毛管輥輥縫中，更適合穿孔中厚壁毛管2.3.2穿孔穿孔-斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理（3）斜軋穿孔變形過程）斜軋穿孔變形過程 當(dāng)今無縫鋼管生產(chǎn)中穿孔工藝更加合理，穿孔過程實(shí)當(dāng)今無縫鋼管生產(chǎn)中穿孔工藝更加合理，穿孔過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，斜軋穿孔整個(gè)過程可以分為以下三個(gè)階段現(xiàn)了自動(dòng)化，斜軋穿孔整個(gè)過程可以分為以下三個(gè)階段

47、：v 1）不穩(wěn)定過程）不穩(wěn)定過程-管坯前端金屬逐漸充滿變形區(qū)階段管坯前端金屬逐漸充滿變形區(qū)階段，即管坯同軋輥開始接觸（一次咬入）到前端金屬出變，即管坯同軋輥開始接觸（一次咬入）到前端金屬出變形區(qū)，這個(gè)階段存在一次咬入和二次咬入。形區(qū)，這個(gè)階段存在一次咬入和二次咬入。v 2）穩(wěn)定過程）穩(wěn)定過程-這是穿孔過程主要階段，從管坯前端這是穿孔過程主要階段，從管坯前端金屬充滿變形區(qū)到管坯尾端金屬開始離開變形區(qū)為止。金屬充滿變形區(qū)到管坯尾端金屬開始離開變形區(qū)為止。v 3）不穩(wěn)定過程）不穩(wěn)定過程-為管坯尾端金屬逐漸離開變形區(qū)到為管坯尾端金屬逐漸離開變形區(qū)到金屬全部離開軋輥為止。金屬全部離開軋輥為止。2.3.2

48、穿孔穿孔-斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理 整個(gè)變形區(qū)為一整個(gè)變形區(qū)為一個(gè)較復(fù)雜的幾何形狀，個(gè)較復(fù)雜的幾何形狀，大致可以認(rèn)為，橫斷面大致可以認(rèn)為，橫斷面是橢圓形，到中間有頂是橢圓形，到中間有頂頭階段為一環(huán)形變形區(qū)頭階段為一環(huán)形變形區(qū)?？v截面上是小底相接?？v截面上是小底相接的兩個(gè)錐體，中間插入的兩個(gè)錐體，中間插入一個(gè)弧形頂頭。變形區(qū)一個(gè)弧形頂頭。變形區(qū)形狀決定著穿孔的變形形狀決定著穿孔的變形過程，改變變形區(qū)形狀過程，改變變形區(qū)形狀（決定與工具設(shè)計(jì)和軋（決定與工具設(shè)計(jì)和軋機(jī)調(diào)整）將導(dǎo)致穿孔變機(jī)調(diào)整）將導(dǎo)致穿孔變形過程的變化。形過程的變化。1-軋輥；軋輥；2-導(dǎo)板；導(dǎo)板；3-頂頂頭；頭；4-頂桿

49、；頂桿；5-管坯；管坯；6-毛管毛管 （環(huán)形封閉變形區(qū)）（環(huán)形封閉變形區(qū)）2.3.2穿孔穿孔-斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理 狄舍爾穿孔機(jī)采用立狄舍爾穿孔機(jī)采用立式布置，即軋輥上下放置式布置，即軋輥上下放置，如圖所示，其送進(jìn)角達(dá)，如圖所示，其送進(jìn)角達(dá)到到18度以上。由于其主度以上。由于其主動(dòng)導(dǎo)盤的線速度大于毛管動(dòng)導(dǎo)盤的線速度大于毛管的出口速度，因此穿孔機(jī)的出口速度，因此穿孔機(jī)生產(chǎn)效率、金屬的可穿性生產(chǎn)效率、金屬的可穿性、毛管的質(zhì)量和成材率都、毛管的質(zhì)量和成材率都提高了，工具的消耗減小提高了，工具的消耗減小，降低了成本，降低了成本2.3.2穿孔穿孔-斜軋穿孔的基本原理斜軋穿孔的基本原理v

50、區(qū)稱之為穿孔準(zhǔn)備區(qū)，（軋制實(shí)心圓管坯區(qū)稱之為穿孔準(zhǔn)備區(qū)，（軋制實(shí)心圓管坯區(qū)）。區(qū)）。區(qū)的主要作用是為穿孔作準(zhǔn)備和順區(qū)的主要作用是為穿孔作準(zhǔn)備和順利實(shí)現(xiàn)二次咬入。利實(shí)現(xiàn)二次咬入。v 區(qū)稱為穿孔區(qū)，該區(qū)的作用是穿孔，即由區(qū)稱為穿孔區(qū)，該區(qū)的作用是穿孔，即由實(shí)心坯變成空心的毛管，該區(qū)的長(zhǎng)度為從金實(shí)心坯變成空心的毛管，該區(qū)的長(zhǎng)度為從金屬與頂頭相遇開始到頂頭圓錐帶為止。屬與頂頭相遇開始到頂頭圓錐帶為止。v 區(qū)稱為碾軋區(qū)，該區(qū)的作用是碾軋均整、區(qū)稱為碾軋區(qū)，該區(qū)的作用是碾軋均整、改善管壁尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量，由于頂改善管壁尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量，由于頂頭母線與軋輥母線近似平行，所以壓下量是頭母線與軋輥母

51、線近似平行，所以壓下量是很小的，主要起均整作用。很小的，主要起均整作用。v 區(qū)稱為歸圓區(qū)。該區(qū)的作用是把橢圓形的區(qū)稱為歸圓區(qū)。該區(qū)的作用是把橢圓形的毛管，靠旋轉(zhuǎn)的軋輥逐漸減小直徑上的壓下毛管，靠旋轉(zhuǎn)的軋輥逐漸減小直徑上的壓下量到零，而把毛管轉(zhuǎn)圓，該區(qū)長(zhǎng)度很短，在量到零，而把毛管轉(zhuǎn)圓，該區(qū)長(zhǎng)度很短，在這個(gè)區(qū)變形實(shí)際上是無頂頭空心毛管塑性彎這個(gè)區(qū)變形實(shí)際上是無頂頭空心毛管塑性彎曲變形，變形力也很小。曲變形，變形力也很小。2.3.3穿孔穿孔-斜軋穿孔運(yùn)動(dòng)學(xué)斜軋穿孔運(yùn)動(dòng)學(xué)v 穿孔機(jī)軋輥是同一方向旋轉(zhuǎn)，且穿孔機(jī)軋輥是同一方向旋轉(zhuǎn)，且軋輥軸相對(duì)軋制軸線傾斜，相交軋輥軸相對(duì)軋制軸線傾斜，相交一個(gè)角度稱作前進(jìn)

52、角。當(dāng)圓管坯一個(gè)角度稱作前進(jìn)角。當(dāng)圓管坯送入軋輥中，靠軋輥和金屬之間送入軋輥中，靠軋輥和金屬之間的摩擦力作用，軋輥帶動(dòng)圓管坯的摩擦力作用，軋輥帶動(dòng)圓管坯毛管反向旋轉(zhuǎn)，由于前進(jìn)角的毛管反向旋轉(zhuǎn)，由于前進(jìn)角的存在，管坯存在，管坯毛管在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)毛管在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向軸向移動(dòng)，在變形區(qū)中管坯向軸向移動(dòng)，在變形區(qū)中管坯毛管表面上每一點(diǎn)都是螺旋運(yùn)動(dòng)毛管表面上每一點(diǎn)都是螺旋運(yùn)動(dòng)，即一邊旋轉(zhuǎn)，一邊前進(jìn)。，即一邊旋轉(zhuǎn)，一邊前進(jìn)。v 表現(xiàn)螺旋運(yùn)動(dòng)的基本參數(shù)是：切表現(xiàn)螺旋運(yùn)動(dòng)的基本參數(shù)是：切向運(yùn)動(dòng)速度、軸向運(yùn)動(dòng)速度和軋向運(yùn)動(dòng)速度、軸向運(yùn)動(dòng)速度和軋輥每半轉(zhuǎn)的位移值（螺距）。輥每半轉(zhuǎn)的位移值（螺距）。軋輥軸線方向vrvb

53、vtbvtrvarvab管坯軸線gbgg2.3.4穿孔穿孔-穿孔的咬入條件穿孔的咬入條件 斜軋穿孔過程存在著兩次咬入，第一次咬入斜軋穿孔過程存在著兩次咬入，第一次咬入是管坯和軋輥開始接觸瞬間，由軋輥帶動(dòng)管坯運(yùn)是管坯和軋輥開始接觸瞬間，由軋輥帶動(dòng)管坯運(yùn)動(dòng)而把管坯曳入變形區(qū)中，稱為一次咬入。當(dāng)金動(dòng)而把管坯曳入變形區(qū)中，稱為一次咬入。當(dāng)金屬進(jìn)入變形區(qū)到和頂頭相遇，克服頂頭的軸向阻屬進(jìn)入變形區(qū)到和頂頭相遇，克服頂頭的軸向阻力繼續(xù)進(jìn)入變形區(qū)為二次咬入。力繼續(xù)進(jìn)入變形區(qū)為二次咬入。2.3.4穿孔穿孔-穿孔的咬入條件穿孔的咬入條件（1）一次咬入條件）一次咬入條件一次咬入既要滿足管坯旋轉(zhuǎn)條件又要滿足軸向前進(jìn)條

54、件。一次咬入既要滿足管坯旋轉(zhuǎn)條件又要滿足軸向前進(jìn)條件。1）軸向前進(jìn)條件）軸向前進(jìn)條件 前進(jìn)咬入條件是指管坯軸向力平衡條件，也就是曳入管坯的軸向力應(yīng)大于前進(jìn)咬入條件是指管坯軸向力平衡條件，也就是曳入管坯的軸向力應(yīng)大于或等于軸向阻力，其表達(dá)式為：或等于軸向阻力，其表達(dá)式為： n (tx-px) + p 0 式中：式中：tx-每個(gè)軋輥?zhàn)饔迷诠芘魃系妮S向摩擦力；每個(gè)軋輥?zhàn)饔迷诠芘魃系妮S向摩擦力；px-每個(gè)軋輥?zhàn)饔迷诠芘魃险龎毫S向分量；每個(gè)軋輥?zhàn)饔迷诠芘魃险龎毫S向分量；p-后推力后推力 (一般為零一般為零)。2）一次咬入所需旋轉(zhuǎn)條件：管坯旋轉(zhuǎn)力矩大于或等于管坯旋轉(zhuǎn)阻力矩）一次咬入所需旋轉(zhuǎn)條件：管坯旋

55、轉(zhuǎn)力矩大于或等于管坯旋轉(zhuǎn)阻力矩 即每一軋輥給管坯的旋轉(zhuǎn)摩擦力矩大于或等于每一軋輥正壓力給管坯的即每一軋輥給管坯的旋轉(zhuǎn)摩擦力矩大于或等于每一軋輥正壓力給管坯的旋轉(zhuǎn)的阻力矩旋轉(zhuǎn)的阻力矩 為此，咬入角變大些、軋輥的入口錐角小些，或者通過施加管坯的推入為此，咬入角變大些、軋輥的入口錐角小些，或者通過施加管坯的推入力和加大軋輥表面的輥花深度。力和加大軋輥表面的輥花深度。2.3.4穿孔穿孔-穿孔的咬入條件穿孔的咬入條件（2）二次咬入條件）二次咬入條件二次咬入中旋轉(zhuǎn)條件比一次咬入增加了一項(xiàng)頂頭頂桿系二次咬入中旋轉(zhuǎn)條件比一次咬入增加了一項(xiàng)頂頭頂桿系統(tǒng)的慣性阻力矩，其值很小。因此二次咬入旋轉(zhuǎn)條件，統(tǒng)的慣性阻力矩

56、，其值很小。因此二次咬入旋轉(zhuǎn)條件，基本和一次咬入相同。二次咬入的關(guān)鍵是前進(jìn)條件?；竞鸵淮我胂嗤?。二次咬入的關(guān)鍵是前進(jìn)條件。1）二次咬入時(shí)軸向力的平衡條件）二次咬入時(shí)軸向力的平衡條件 n (tx-px) -q 0 式中：式中：q頂頭鼻部的軸向阻力，牛頓。頂頭鼻部的軸向阻力，牛頓。2）二次咬入所需旋轉(zhuǎn)條件）二次咬入所需旋轉(zhuǎn)條件 二次咬入的條件在軸向管坯的推入力要大于頂頭和管坯與二次咬入的條件在軸向管坯的推入力要大于頂頭和管坯與軋輥之間的摩擦力，能實(shí)現(xiàn)二次咬入的前提是在管坯接軋輥之間的摩擦力，能實(shí)現(xiàn)二次咬入的前提是在管坯接觸頂頭前（觸頂頭前（x=自由長(zhǎng)度）自由長(zhǎng)度） 管坯至少要旋轉(zhuǎn)一周。管坯至少

57、要旋轉(zhuǎn)一周。2.3.5穿孔穿孔-穿孔工具及設(shè)計(jì)穿孔工具及設(shè)計(jì) 穿孔機(jī)工具主要包括軋輥、頂頭和導(dǎo)板（導(dǎo)盤），這些穿孔機(jī)工具主要包括軋輥、頂頭和導(dǎo)板（導(dǎo)盤），這些工具直接參與金屬變形。工具的尺寸和形狀要求合理，這樣工具直接參與金屬變形。工具的尺寸和形狀要求合理，這樣才能保證穿出高質(zhì)量的毛管，保證穿孔過程的穩(wěn)定、生產(chǎn)率才能保證穿出高質(zhì)量的毛管，保證穿孔過程的穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、低能耗、工具耐磨性高、使用壽命長(zhǎng)的要求。高、低能耗、工具耐磨性高、使用壽命長(zhǎng)的要求。（1）軋輥）軋輥v穿孔機(jī)軋輥形狀主要有盤式輥、桶形輥和錐形輥，盤式輥穿孔機(jī)軋輥形狀主要有盤式輥、桶形輥和錐形輥，盤式輥很少使用，常用的是桶形輥和錐

58、形輥。很少使用，常用的是桶形輥和錐形輥。v從大體的形狀來看，桶形輥和錐形輥度一般是由兩個(gè)錐形從大體的形狀來看，桶形輥和錐形輥度一般是由兩個(gè)錐形段組成的，即入口錐和出口錐。段組成的，即入口錐和出口錐。v軋輥的特征尺寸指軋輥?zhàn)畲笾睆胶洼伾黹L(zhǎng)，軋輥?zhàn)畲笾睆杰堓伒奶卣鞒叽缰杠堓佔(zhàn)畲笾睆胶洼伾黹L(zhǎng)，軋輥?zhàn)畲笾睆胶洼伾黹L(zhǎng)度是根據(jù)軋輥長(zhǎng)度、軋制速度、咬入條件、軋制產(chǎn)和輥身長(zhǎng)度是根據(jù)軋輥長(zhǎng)度、軋制速度、咬入條件、軋制產(chǎn)品規(guī)格、電能消耗、軋輥重車次數(shù)等因素確定。軋輥直徑增品規(guī)格、電能消耗、軋輥重車次數(shù)等因素確定。軋輥直徑增加，則咬入條件改善、軋制速度提高、軋輥重車次數(shù)增加、加，則咬入條件改善、軋制速度提高、軋輥重

59、車次數(shù)增加、軋輥的利用率高，但同時(shí)也增加了軋制壓力和電能消耗。軋輥的利用率高，但同時(shí)也增加了軋制壓力和電能消耗。2.3.5穿孔穿孔-穿孔工具及設(shè)計(jì)穿孔工具及設(shè)計(jì)1）軋輥的入口錐角和出口錐角）軋輥的入口錐角和出口錐角v軋輥入口錐的角度大小決定管坯能否順利咬入軋輥入口錐的角度大小決定管坯能否順利咬入和積累足夠的力以克服頂頭阻力使管坯穿成毛和積累足夠的力以克服頂頭阻力使管坯穿成毛管。管。v一般情況下，入口錐角在一般情況下，入口錐角在34之間；軋輥之間；軋輥的出口錐角在的出口錐角在36之間，這取決于管坯的之間，這取決于管坯的擴(kuò)徑量，擴(kuò)徑量越大，角度越大。擴(kuò)徑量，擴(kuò)徑量越大，角度越大。2）軋輥的入口錐和

60、出口錐長(zhǎng)）軋輥的入口錐和出口錐長(zhǎng)v確定軋輥入口錐和出口錐的長(zhǎng)度首先為了校核確定軋輥入口錐和出口錐的長(zhǎng)度首先為了校核軋輥的長(zhǎng)度是否滿足毛管咬入和擴(kuò)徑的要求，軋輥的長(zhǎng)度是否滿足毛管咬入和擴(kuò)徑的要求，其次為在生產(chǎn)中合理使用軋輥。其次為在生產(chǎn)中合理使用軋輥。2.3.5穿孔穿孔-穿孔工具及設(shè)計(jì)穿孔工具及設(shè)計(jì)（2）導(dǎo)盤）導(dǎo)盤導(dǎo)盤的作用是封閉孔型。導(dǎo)盤設(shè)計(jì)要素主要有：接觸弧半徑和厚度。導(dǎo)盤的作用是封閉孔型。導(dǎo)盤設(shè)計(jì)要素主要有：接觸弧半徑和厚度。1）導(dǎo)盤的輪廓）導(dǎo)盤的輪廓導(dǎo)盤的輪廓一般是由兩個(gè)半徑即入口半徑導(dǎo)盤的輪廓一般是由兩個(gè)半徑即入口半徑r2、出口半徑、出口半徑r1組成，根組成，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以用以下公式確定