不銹鋼無(wú)縫鋼管穿孔軋制 無(wú)縫鋼管技術(shù)全套

不銹鋼無(wú)縫鋼管穿孔軋制無(wú)縫鋼管技術(shù)全套一.鋼、鋼管、鋼管軋機(jī)及穿孔機(jī)的分類(lèi)1、鋼分類(lèi)1.1按化學(xué)成分分類(lèi)：非合金鋼、低合金鋼、合金鋼。我們這里講到的不銹鋼屬于合金鋼中“特殊質(zhì)量合金鋼”中的“不銹、耐腐蝕和耐熱鋼”。不銹鋼按金相組織一般分為：馬氏體（例：1Cr13-410）、鐵素體(例：1Cr17-430)、奧氏體(例：1Cr17Mn6Ni5-201、1Cr17Ni7-301、0Cr18Ni9-304)、奧氏體+鐵素體雙相鋼(00Cr25Ni6Mo2N-SUS329JE)、沉淀硬化不銹鋼。馬氏體和鐵素體型的鉻不銹鋼，俗稱(chēng)“不銹鐵”1.2鋼產(chǎn)品分類(lèi)：鋼的工業(yè)產(chǎn)品、鋼的其他產(chǎn)品鋼的工業(yè)產(chǎn)品分類(lèi)：A、初級(jí)產(chǎn)品---------液態(tài)鋼或鋼錠B、半成品------------有軋制或鍛造鋼錠獲得C、軋制成品和最終產(chǎn)品D、鍛制條鋼實(shí)際關(guān)聯(lián)較多的：（1）條鋼（2）盤(pán)條（3）扁平產(chǎn)品（4）鋼管（彎曲度5mm/米）：無(wú)縫鋼管、焊管。中空型材、中空棒材。2、鋼管分類(lèi)：無(wú)縫鋼管、焊管無(wú)縫鋼管：由鋼錠、管坯或鋼棒穿孔制成的沒(méi)有縫的鋼管。用鑄造方法生產(chǎn)的管子稱(chēng)鑄鋼管。在無(wú)縫鋼管中是按用途及材料綜合分類(lèi)的，按材料分為碳鋼和不銹鋼（習(xí)慣叫法，不是國(guó)際分類(lèi)）在不銹鋼無(wú)縫鋼管中，國(guó)內(nèi)主要有以下一些（按標(biāo)準(zhǔn)號(hào)順序排列）GB/T3089不銹耐酸極薄壁無(wú)縫鋼管GB/T3090不銹鋼小直徑無(wú)縫鋼管GB/T13296鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管GB/T14975結(jié)構(gòu)用不銹鋼無(wú)縫鋼管GB/T14976流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管3、鋼管軋機(jī)及穿孔機(jī)的分類(lèi)對(duì)于碳鋼管、無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方式既有共同的，也有各自特點(diǎn)。我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)始于1953年，在鞍鋼由前蘇聯(lián)援建的140自動(dòng)軋管機(jī)組。3.1無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)方式大致有以下幾種：3.1.1自動(dòng)軋管機(jī)組3.1.2連軋管機(jī)組3.1.3周期軋管機(jī)組（皮爾格）3.1.4三輥軋管機(jī)組3.1.5頂管機(jī)組CPE3.1.6擠壓鋼管機(jī)組（加熱、水壓穿孔、再加熱、擠壓、定徑及精整）。無(wú)縫鋼管機(jī)組通常是以中間延伸機(jī)組的名稱(chēng)來(lái)命名的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的基本工藝程序：A、坯料準(zhǔn)備（不銹鋼：剝皮、檢查、修磨、切斷、打定心空）B、管坯加熱C、穿孔D、軋管（延伸）E、再加熱與定減徑F、精整、檢查、包裝入庫(kù)對(duì)于D、E兩道則是冷拔、冷軋等工序4、穿孔機(jī)的分類(lèi)管坯穿孔主要有：壓力穿孔（擠壓機(jī)組）、推軋穿孔（P.P.M）、斜軋穿孔。斜軋穿孔應(yīng)用最為廣泛，現(xiàn)介紹軋鋼專(zhuān)業(yè)的幾種軋制方法（1）縱軋----金屬軋件延伸方向，以及金屬運(yùn)動(dòng)的方向與軋輥圓周的速度方向是一致的，金屬只有直線運(yùn)動(dòng)。（2）橫孔-----金屬主要流動(dòng)方向垂直于軋輥圓周速度方向，軋件只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，例如：車(chē)輪軋機(jī)（3）斜軋-----金屬主要流動(dòng)方向與軋輥圓周速度方向構(gòu)成一定的角度軋件的運(yùn)動(dòng)是一面旋轉(zhuǎn)一面前進(jìn)。區(qū)分了縱軋、橫軋、斜軋之后，看“斜軋穿孔”機(jī)型分類(lèi)斜軋穿孔機(jī)：二輥式穿孔機(jī)（配導(dǎo)板的、配導(dǎo)輥的、配導(dǎo)盤(pán)的）、三輥式穿孔機(jī)還有按軋輥形狀分類(lèi)（主要是二輥式）即：桶形軋輥、蘑菇形軋輥（菌式）、盤(pán)形軋輥。這其中，應(yīng)用最多的是桶形軋輥、配導(dǎo)板的穿孔機(jī)，即曼乃斯曼穿孔機(jī)。溫州地區(qū)幾乎全是這種穿孔機(jī)。其他二輥穿孔機(jī)：狄塞爾穿孔機(jī)、阿克穿孔機(jī)三棍穿孔機(jī)：阿塞爾穿孔機(jī)、特朗斯瓦爾穿孔機(jī)。二、二輥斜軋穿孔機(jī)（曼氏）的工作原理曼氏穿孔機(jī)穿孔過(guò)程區(qū)段Ⅰ稱(chēng)作一次咬入?yún)^(qū)也叫頂頭前壓縮區(qū)區(qū)段Ⅱ稱(chēng)作穿孔區(qū)區(qū)段Ⅲ稱(chēng)作展軋區(qū)，也叫輾軋區(qū)區(qū)段Ⅳ稱(chēng)作展圓區(qū)，也叫規(guī)圓區(qū)加熱好的圓管坯被汽缸推桿推入穿孔機(jī)，管端與軋輥在a點(diǎn)接觸，由于軋輥有一個(gè)8°的傾角（一般稱(chēng)之為前進(jìn)角β），所以管坯便被軋輥咬入，這次的咬入稱(chēng)作一次咬入。管坯開(kāi)始旋轉(zhuǎn)并前進(jìn)。由于軋輥又有一個(gè)2.5°~3°的輥面角，即形成一個(gè)喇叭狀的開(kāi)口，管坯在前進(jìn)中被逐步加大了壓縮量。管坯螺旋前進(jìn)，直到碰到置于軋輥中心左側(cè)一定位置的頂頭。這一段我們稱(chēng)之為頂頭前壓縮區(qū)，在此區(qū)域，金屬一部分橫向流動(dòng)，向輥縫間流去，遇到導(dǎo)板被阻止，由于導(dǎo)板距大于輥間距而使坯料變橢圓，一部分（主要是外層金屬）分層次地軸向延伸，向前跑，在坯料的前端形成一個(gè)喇叭形的凹窩。凹窩和定心孔便于管坯與頂頭尖部的“對(duì)準(zhǔn)”。管坯端面前進(jìn)至b點(diǎn)，遇到頂頭后，頂頭可以隨坯料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是限制坯料的軸向前進(jìn)。只要在一次咬入?yún)^(qū)內(nèi)有足夠的壓縮量，有8°傾角的軋輥便會(huì)對(duì)坯料產(chǎn)生足夠的拽入力，那么管坯便被頂頭“頂通”了，即有實(shí)心圓坯變成了空心荒管，也就是進(jìn)行了穿孔。經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，也叫二次咬入。從b點(diǎn)至c點(diǎn)這一段，頂頭與軋輥的縫隙是由厚變?。ㄓ绍堓佪佇秃晚旑^形狀在設(shè)計(jì)時(shí)便計(jì)算好的），因此荒管壁厚是逐步減少的。C點(diǎn)至d點(diǎn)的Ⅲ段，頂頭和軋輥之間的縫隙是均勻的，在此段荒管被碾軋，使得壁厚尺寸的精度，內(nèi)外表面質(zhì)量得以改善和保證。起到了勻整作用?；墓芙?jīng)過(guò)d點(diǎn)之后，內(nèi)壁已超出了頂頭，此時(shí)軋輥把橢圓形的荒管轉(zhuǎn)軋成圓形，所以也叫規(guī)圓。下面簡(jiǎn)述導(dǎo)板在穿孔過(guò)程中的工作情況。一次咬入時(shí)，管坯僅被下導(dǎo)板托一下，不受導(dǎo)板限制，否則由于此時(shí)拽入力還小若受導(dǎo)板限制，很容易產(chǎn)生咬不入。在坯料進(jìn)入Ⅰ區(qū)后，即一次咬入后，前進(jìn)某一距離便和導(dǎo)板也接觸，與導(dǎo)板接觸過(guò)早，導(dǎo)板對(duì)管坯前進(jìn)產(chǎn)生阻力，特別是到達(dá)b點(diǎn)，坯端遇到頂頭時(shí)，頂頭也產(chǎn)生阻力，容易產(chǎn)生前卡，不能實(shí)現(xiàn)二次咬入，不能進(jìn)行穿孔。但是與導(dǎo)板接觸過(guò)晚，坯料的橢圓變形較大，對(duì)于不銹鋼來(lái)講有時(shí)不利的，容易產(chǎn)生中心疏松、孔腔，即我們所說(shuō)的內(nèi)裂，所以要有合理的導(dǎo)板形狀和合適的導(dǎo)板距離，使得導(dǎo)板在合理的位置開(kāi)始與被壓縮的實(shí)心管坯接觸。在Ⅱ區(qū)，管坯心部的“肉”被擠向周邊，此時(shí)導(dǎo)板的作用相當(dāng)重要，它控制著橫向的變形，其與軋輥、頂頭共同構(gòu)成一個(gè)環(huán)型的孔型使得穿孔過(guò)程能夠進(jìn)行。在Ⅲ區(qū)導(dǎo)板起著同樣的作用。在Ⅳ區(qū)，外壁先脫離導(dǎo)板，荒管內(nèi)壁脫離頂頭，在軋輥間被規(guī)圓從而完成穿孔過(guò)程。如果在此區(qū)間毛管仍與導(dǎo)板接觸，則荒管易被“夾扁”。在任何情況下，導(dǎo)板間距都是大于軋輥間距，否則將無(wú)法穿孔。正因?yàn)槿绱?，荒管在穿孔過(guò)程中是橢圓的，也正因此，荒管在規(guī)圓后，其內(nèi)徑尺寸大于頂頭尺寸，即使在溫度降低收縮尺寸后，仍大于頂頭尺寸，荒管才得以從頂頭、頂桿中“脫出”。通過(guò)對(duì)穿孔過(guò)程的細(xì)化分析，我們知道，穿孔變形受軋輥、導(dǎo)板、頂頭的尺寸與形狀影響（設(shè)計(jì)時(shí)決定的），以及輥間距、導(dǎo)板距、頂頭位置的影響（現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整決定的）。目前我們大部分穿孔機(jī)的軋輥傾角是：α=8°，輥面角：β=3°（2.5°），導(dǎo)板和頂頭也都有較為定型的尺寸或樣板?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整便是穿孔過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在穿孔調(diào)整中用到下面一些公式和參數(shù)：荒管外徑：D管坯直徑:Do軋制帶寬：K軋輥壁厚：S輥間距：B導(dǎo)板距：A軋輥輥面角：α導(dǎo)板出口角：α1頂頭伸出量：C（伸出軋制中心）1、延伸系數(shù)：μ=DO2/〔4S（D-S）〕（μ=坯截面積/管截面積）（不計(jì)燒損）2、總壓縮系數(shù)：U=〔(Do-B)/Do〕×100%（U=9%~18%,厚壁管、不銹鋼管取小值）3、頂頭前壓縮量：Uo=｛〔Do-B-2(C-K/2)tgα〕/Do｝×100%（4%~7%）4、橢圓度：θ=（A+2t.tgα1）/B三.不銹鋼無(wú)縫鋼管穿孔中的工作特點(diǎn)不銹鋼由于其自身的一些物理、機(jī)械、成分等特殊的性能，在穿孔生產(chǎn)中便需適應(yīng)其性能特點(diǎn)而在工藝上相應(yīng)的措施。1、備料1.1不銹鋼管坯一般采用片砂輪切割或帶鋸鋸切，而不宜采用剪切和火焰切割1.2不銹鋼管坯一般需進(jìn)行剝皮檢查，防止和減少表面缺陷1.3一般需進(jìn)行冷定心（打定心孔）1.4管坯的來(lái)源應(yīng)當(dāng)有足夠的壓縮比，應(yīng)比碳鋼大。2、加熱2.1加熱爐內(nèi)氣氛應(yīng)當(dāng)是弱氧化性的，即二次風(fēng)的供氧量略有多余。這樣，一方面可減少鋼坯表面氧化的程度，另一方面可防止鋼坯表面增碳，這一點(diǎn)是很重要的。這個(gè)問(wèn)題在以后的鋼管退火、固溶處理也應(yīng)注意。有的管子表面去油不凈，進(jìn)爐后表面增碳，對(duì)于一些超低碳鋼種（如304L、316L）便會(huì)碳超標(biāo)而致廢。2.2不銹鋼常溫下導(dǎo)熱系數(shù)?。磦鳠崧?，而膨脹系數(shù)大，所以應(yīng)當(dāng)在爐內(nèi)有較長(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間。即加熱初期，管坯的升溫速度宜慢些，以防產(chǎn)生熱裂紋。2.3當(dāng)坯溫超過(guò)850℃后，不銹鋼的導(dǎo)熱性和塑性迅速增加，此時(shí)應(yīng)當(dāng)快速加熱，并在均熱段短時(shí)間均熱。2.4不銹鋼在高溫段停留的時(shí)間不能太久，正常穿孔時(shí)要把握“放鋼”的節(jié)拍，機(jī)器、工具處理事項(xiàng)時(shí)，要把握鋼坯駐爐的時(shí)間及爐內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。這是因?yàn)槲覀兂Ｓ玫膴W氏體不銹鋼在高溫時(shí)會(huì)產(chǎn)生α相，即生成鐵素體，α相超過(guò)一定比例后，金屬熱塑性急劇下降，嚴(yán)重時(shí)，將導(dǎo)致穿孔無(wú)法進(jìn)行。即使在950℃，長(zhǎng)期保溫時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生α相，也會(huì)降低鋼的塑性。而且，高溫及長(zhǎng)時(shí)保溫還會(huì)使內(nèi)部晶粒粗大。2.5不銹鋼穿孔的工作溫度范圍相對(duì)而言是比較窄的，2.4講到高了不行，但低了也不行，溫度偏低，鋼的塑性降低是一個(gè)方面，另一方面變形抗力會(huì)大許多。而我們知道，正常溫度下，不銹鋼的變形抗力就比較大，再增大許多，就不能正常穿孔了。所以要把握好管坯的溫度范圍。3、穿孔參數(shù)的調(diào)整3.1總壓縮系數(shù)：U=〔（Do-B）/Do〕×100%，由于不銹鋼的熱變形能力較差，所以U值不能大，一般在4.5%~5.5%，否則容易中心疏松而發(fā)生內(nèi)裂。但頂頭前壓縮量太小，又會(huì)由于咬入力小，在穿孔中不穩(wěn)定，出現(xiàn)二次咬不入或者造成前卡。3.2橢圓度：θ=(A+2t.tgα1)/B也不能大，一般在1.07~1.08（不能超過(guò)1.1）。也是由于不銹鋼的熱塑性較差，為減少拉應(yīng)力而采用小的橢圓度。3.3對(duì)于不銹鋼宜采用擴(kuò)徑穿孔，一般荒管外徑比管坯直徑大5%~10%，這是因?yàn)椴讳P鋼的寬展較大，在穿孔中擴(kuò)徑量也較大。3.4選用適當(dāng)?shù)?、較低的穿孔速度。適宜的軋輥轉(zhuǎn)速會(huì)減少鋼坯與軋輥之間的滑移，改善咬入，穿孔升溫也不太高，有利于提高毛管質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，廠家為了增加軋輥的使用壽命------即軋輥重車(chē)次數(shù)，便加大軋輥直徑。但要講究一個(gè)“度”。加軋輥直徑，便加大了軋輥的線速度（我們的設(shè)備都是交流電機(jī)傳動(dòng)，固定轉(zhuǎn)速；軋輥前進(jìn)角β=8°也是固定的），當(dāng)增大到一定程度時(shí)，由于穿孔速度的偏高而會(huì)影響到鋼管的穿孔質(zhì)量，必要時(shí)應(yīng)減少軋輥的原定轉(zhuǎn)速來(lái)適應(yīng)。3.5鉬頂頭的涂玻璃粉潤(rùn)滑和穿孔時(shí)軋輥間冷卻水量的控制等也是要認(rèn)真對(duì)待的。四、穿孔荒管缺陷的產(chǎn)生與注意事項(xiàng)（對(duì)于不銹鋼類(lèi)）1、鋼管外表缺陷的控制不銹鋼荒管外表面缺陷主要有以下幾種：1.1外折疊、發(fā)紋，除由于鋼材質(zhì)量的原因之外，管坯在加熱時(shí)升溫過(guò)快易引發(fā)熱裂紋，導(dǎo)板表面不良也會(huì)刮傷。1.2表面壓痕：主要是軋輥或鋼管本身粘有異物所致。1.3較重的螺旋壓痕：一方面是由于軋制工具磨損嚴(yán)重后所致，另一個(gè)原因便是軋輥的規(guī)圓段輥長(zhǎng)不足而形成。2、鋼管內(nèi)表面缺陷的控制2.1鋼管的內(nèi)折疊和內(nèi)裂紋這是不銹鋼穿孔生產(chǎn)最常見(jiàn)到的問(wèn)題，缺陷有時(shí)在管頭，有時(shí)在管尾，有時(shí)在某一段，有時(shí)是通長(zhǎng)都有。要針對(duì)具體生成的原因來(lái)應(yīng)對(duì)。2.1.1由于圓坯在頂頭前壓縮區(qū)Ⅰ中已形成了疏松空腔，內(nèi)折疊可能是通長(zhǎng)或成段的斷續(xù)。而形成空腔的原因很多，主要?dú)w納如下：1)鋼的自然屬性-------主要是材料的“穿孔性能”A、材料品種B、鋼的純凈度、夾雜物多少與形態(tài)、偏析等，煉鋼、澆鑄、冷卻等因素。C、軋鋼過(guò)程溫度控制、壓縮比-------晶粒度大小2）頂頭前壓縮量，這個(gè)量要適當(dāng)。小了，拽入力不夠；大了，變形不均勻性增加，易形成空腔。壓縮段不宜太長(zhǎng)，反復(fù)次數(shù)過(guò)多時(shí)