无缝钢管生产工艺2.ppt
无缝钢管生产范传钰 78号无缝钢管的历史n无缝钢管生产有近 100年的历史。德国人曼尼斯曼兄弟于1885年首先发明二辊斜轧穿孔机，1891年又发明周期轧管机,1903年瑞士人施蒂费尔（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各种延伸机，开始形成近代无缝钢管工业。20世纪30年代由于采用了三辊轧管机、挤压机、周期式冷轧管机，改善了钢管的品种质量。60年代由于连轧管机的改进，三辊穿孔机的出现，特别是应用张力减径机和连铸坯的成功，提高了生产效率，增强了无缝管与焊管竞争的能力。70年代无缝管与焊管正并驾齐驱，世界钢管产量以每年 5以上的速度递增。中国1953年后重视发展无缝钢管工业，已初步形成轧制各种大、中、小型管材的生产体系。铜管一般也采用锭坯斜轧穿孔、轧管机轧制、盘管拉伸工艺。无缝钢管n无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形，方形，矩形钢材。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻的钢脚手架等。无缝钢管无缝钢管的用途及分类n用途：无缝钢管是一种经济断面钢材，在国民经济中具有很重要的地位，广泛应用于石油、化工、锅炉、电站、船舶、机械制造、汽车、航空、航天、能源、地质、建筑及军工等各个部门。n分类 按断面形状分：圆形断面管、异形断面管 按材质分：碳素钢管、合金钢管、不锈钢管、复合管 按连接方式分：螺纹连接管、焊接管 按生产方式：热轧（挤、顶、扩）管、冷轧（拔）管按用途分：锅炉管、油井管、管线管、结构管、化肥管 生产工艺n热轧无缝钢管主要生产工序（主要检验工序）：管坯准备及检查管坯加热穿孔轧管荒管再加热定（减）径热处理成品管矫直精整检验(无损、理化、台检)入库n 冷轧（拔）无缝钢管主要生产工序：坯料准备酸洗润滑冷轧（拔）热处理矫直精整检验 无缝管用热轧(约占8090)或冷轧、冷拔（约占1020）方法生产。热轧管用的坯料有圆形、方形或多边形的锭、轧坯或连铸管坯，管坯质量对管材质量有直接的影响。热轧管有三个基本工序：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，延伸成为接近成壁厚的荒管；在精轧机上轧制成所要求的成品管。轧管机组系列以生产钢管的最大外径来表示 无缝钢管生产方法（括号中数字为创制年代）生产无缝管的方式n一、自动轧管生产 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。其生产流程图如图一所示：n穿孔机 常用的二辊斜轧穿孔过程见图2。圆管坯穿轧成空心的厚壁管（毛管），两个轧辊的轴线与轧制线构成一个倾斜角。近年来倾斜角已由612增至1317,使穿孔速度加快。生产直径250mm以上钢管，采用二次穿孔,以减少毛管的壁厚。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的发展,从而强化了穿孔过程,改进了毛管质量。n自动轧管机 把厚壁毛管轧成薄壁荒管。一般经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，都提高了生产效率，实现了轧管机械化。均整机 结构与穿孔机相似。均整的目的在于消除内外表面缺陷和荒管的椭圆度，减少横向壁厚不均匀。近年采用三辊均整机，提高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年代出现的张力减径机,在调整辊速和减径的同时，以适当的张力控制壁厚。新型张力减径机一般用三辊式，有1828架，最大减径率达80，减壁率达44，出口速度达每秒18mm。张力减径机有两端增厚的缺点，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 常用系列有外径为100mm、140mm、250mm和400mm四种,生产外径17426mm钢管。机组的特点是在穿孔机上实现主要变形，规格变化较灵活，生产品种范围较广。由于连续轧管技术的发展，已不再建造140mm以下的机组。二、连续轧管生产n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。工艺流程见图1。圆坯穿成毛管后插入芯棒，通过79架轧辊轴线互呈90配置的二辊式轧机连轧。轧后抽芯棒，经再加热后进行张力减径,可轧成长达165m的钢管。140mm连续轧管机组年产4060万吨，为自动轧管机组的24倍。这种机组的特点是适于生产外径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年代后期出现的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。三、三辊轧管生产 n三辊轧管生产 主要用于生产尺寸精度高的厚壁管。这种方法生产的管材，壁厚精度达到 5，比用其他方法生产的管材精度高一倍左右。工艺流程见图4。60年代由于新型三辊斜轧机的发明，这种方法得到迅速发展。新轧机特点是轧到尾部时迅速转动入口回转机架来改变辗轧角，从而防止尾部产生三角形，使生产品种的外径与壁厚之比，从12扩大到35，不仅可生产薄壁管，还提高了生产能力。三辊轧管生产流程四、顶管生产n顶管生产 传统的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，顺序通过一系列孔槽逐渐减小的辊式模架，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的特大特厚的管，但生产效率低,壁厚比较厚，管长比效短。出现CPE法的新工艺后,管坯经斜轧穿孔成荒管，收口后顶轧延伸成管，克服了传统方法的一些缺点，已成为无缝管生产中经济效益较好的方法。五、挤压管生产 n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,金属通过模孔和芯棒之间环状间隙被挤成管材(图5)。主要用于生产低塑性的高温合金管、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。近年来，由于模具材料、润滑剂、挤压速度等得到改进，挤压管生产也有所发展。挤压管生产流程六、冷拔、冷轧管生产n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。此外，小辊式冷轧管机也得到发展。主要用于生产壁厚小于1mm极薄精密管材，冷轧设备复杂，工具加工困难，品种规格变换不灵活；通常采用冷轧、冷拔联合工艺，即先以冷轧减壁，获得大变形量，然后以冷拔获得多种规格。
