鋼管生產(chǎn)工藝相關(guān)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

[ 關(guān)鍵詞：鋼管生產(chǎn)工藝知識(shí)　發(fā)表日期：2022-05-15 09:25:39 ]

　　鋼管生產(chǎn)工藝相關(guān)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，共31個(gè)知識(shí)點(diǎn)，部分下設(shè)多個(gè)小知識(shí)點(diǎn)，可供剛?cè)胄谢蜾摴苤�識(shí)考試者使用。

1. 管管定義及作用？

定義：凡是兩端開(kāi)口并具有中空封閉型斷面，且長(zhǎng)度與斷面周長(zhǎng)成較大比例的鋼材，統(tǒng)稱(chēng)為鋼管，像合金鋼管、精密鋼管等多種類(lèi)型。

作用：

（1）輸送流體 (可以作為液、氣體及固體的輸送管道 )

（2）做結(jié)構(gòu)件（鋼管具有更大的截面模數(shù)，也就是說(shuō)它具有更大的抗彎、抗扭能力）

2. 管材按生產(chǎn)方式分哪幾種？按尺寸分哪幾種？

生產(chǎn)方式分：

（1）熱加工管（無(wú)縫鋼管）：熱軋穿孔、擠壓、P.P.M（壓力穿孔）、沖壓法；

（2）焊管（有縫鋼管）：包括直縫鋼管與螺旋焊管；

（3）冷加工管：冷軋、冷拔和冷旋壓

按尺寸分：

（1）特厚管：D/S≤ 10；

（2）厚壁管：D/S ＝ 10～20

（3）薄壁管：D/S ＝ 20～40

（4）極薄壁管：D/S ≥40

3. 鋼管生產(chǎn)模式是什么？

　　模式為 ：坯料→成型→精整→一次成品→再加工→二次成品

4. 管坯主要有哪幾種？

　　連鑄圓坯、軋坯：一般為圓坯 

　　鑄( 錠) 坯：主要有方 ( 錠) 坯、 鍛坯。

5. 管坯的截?cái)喾绞接心膸追N？適合什么情況？

　　剪斷：適用于中小斷面的管坯

　　火焰切割：適合大斷面、合金鋼等管坯

　　折斷：適合 Dp＞ φ 140mm或σ b＞ 60Kg/mm2管坯

　　鋸斷：適合小斷面管坯，合金鋼及高合金鋼等

6. 坯料加熱遵循的原則？

（1）溫度準(zhǔn)確，確保可穿性最好的溫度。

（2）加熱均勻，縱向、橫向都均勻，內(nèi)外溫差不大 于 30～ 50℃，最好小于 15℃。

（3）燒損少，并且不產(chǎn)生有害的化學(xué)成分變化 (C↑ 或 C↓ ) 。

7. 坯料加熱溫度制定，需考慮哪些因素？

（1）加熱溫度在 Fe-C 相圖中的單相奧氏體區(qū)

（2）加熱溫度考慮坯料的化學(xué)成分

（3）加熱溫度考慮坯料尺寸大小

（4）加熱溫度考慮工藝條件

8. 環(huán)形加熱爐有哪些優(yōu)點(diǎn)？

（1）適合加熱圓形管坯，適應(yīng)多種不同直徑和長(zhǎng)度的復(fù)雜坯料。

（2）管坯加熱時(shí)間短、受熱均勻、加熱質(zhì)量好。

（3）爐底轉(zhuǎn)動(dòng)，坯料與爐底無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，氧化鐵皮不易脫落，且爐子裝出料爐門(mén)在一側(cè)，密封好，冷空氣吸入少、氧化鐵皮少。

（4）管坯放置位置靈活 （可放料也可空出），便于更換管坯規(guī)格，操作靈活。

（5）機(jī)械化和自動(dòng)化程度高。

9. 管坯定心的定義，目的和方式？

定義：是指在管坯前端面鉆孔或沖孔。

目的：使頂頭鼻部正確地對(duì)準(zhǔn)管坯軸線，防止穿孔時(shí)穿扁；減小毛管壁厚不均；改善二次咬入條件。

方式：

a 熱定心：效率高，應(yīng)用廣；

b 冷定心：效率較低，僅用于穿孔性能較差的鋼材，如高合金鋼、高碳鋼及重要用途的鋼材。

10. 二輥斜軋穿孔機(jī)的工具有哪些？構(gòu)成什么孔型？

　　曼乃斯曼穿孔機(jī)： 兩個(gè)主動(dòng)軋輥、 兩個(gè)上下布置固定不動(dòng)的導(dǎo)板及一個(gè)位于中間固定不動(dòng)的頂頭構(gòu)成了一個(gè)“ 環(huán)形封閉的孔型 ”。

11.穿孔機(jī)軋輥的結(jié)構(gòu)及各部分的作用？

Ⅰ：入口錐：咬入管坯，實(shí)現(xiàn)管坯穿孔。

Ⅱ：軋制帶：起過(guò)渡帶作用。

Ⅲ：出口錐：實(shí)現(xiàn)毛管減壁，平 整毛管表面，均勻壁厚及完成毛管歸圓。

12. 穿孔機(jī)頂頭的作用、結(jié)構(gòu)及各部分的作用？

作用：實(shí)現(xiàn)從實(shí)心管坯到中空毛管的變形，這一變形是鋼管穿孔的主要變形，因而其工作條件非常惡劣，對(duì)穿孔質(zhì)量和生產(chǎn)有重大影響。

L0 ( 鼻部 )：對(duì)正管坯定心孔，便于穿正。

L1 ( 穿孔錐 )：穿孔并使毛管減壁。

L2 ( 平整段：錐角與輥同 )：均整毛管內(nèi)外表面。

L3 ( 反錐 )：甩圓并防止毛管脫出頂頭時(shí)劃傷。

13. 二輥斜軋穿孔變形區(qū)的組成及各部分的作用？

Ⅰ 穿孔準(zhǔn)備區(qū) 作用：

（1）順利實(shí)現(xiàn)管坯一次咬入。

（2）為二次咬入積累足夠的剩余摩擦力。

（3）徑向壓縮，一部分橫向變形，一部分縱向延伸，因而管坯頭。

部形成一個(gè)喇叭口狀的凹陷 ( 即疏松區(qū) ) 。

Ⅱ 穿孔區(qū) 作用：實(shí)現(xiàn)穿孔并使毛管減壁。

Ⅲ 輾軋區(qū) ( 平整區(qū) ) 作用： 輾軋 ( 均整) 管壁， 改善管壁的尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量 ( 頂頭母線與輥母線平行 ) 。

Ⅳ 轉(zhuǎn)圓區(qū) ( 歸圓區(qū) ) 作用：靠軋輥的旋轉(zhuǎn)加工把橢圓形毛管轉(zhuǎn)圓。

14. 曼氏穿孔機(jī)穿孔后的毛管會(huì)出現(xiàn)什么情況？為什么？

出現(xiàn)了：頭粗尾細(xì)中間均的現(xiàn)象

原因：

（1）管坯頭部進(jìn)入時(shí)，由于頂頭正面有阻力，相當(dāng)于沖壓鐓粗，且管坯頭部無(wú)外端約束 ( 由最小阻力法則，軸向 μ ↓，橫向 μ ↑ ) ，金屬向外側(cè)流動(dòng)↑，因而使管坯頭部變粗。

（2）中間部分管坯兩側(cè)有外端約束， 阻礙了金屬的橫向流動(dòng)， 所以中間均勻。

（3）當(dāng)尾部進(jìn)入時(shí)，頂頭正面阻力，瞬間減少，導(dǎo)致軸向阻力↓↓，因而，軸向 μ ↑，橫向 μ ↓，故出現(xiàn)尾細(xì)。

15. 穿孔機(jī)咬入時(shí)，需校核哪幾個(gè)條件？為什么？

（1）旋轉(zhuǎn)條件

（2）前進(jìn)條件斜軋穿孔過(guò)程存在兩次咬入：每次咬入都必須同時(shí)滿(mǎn)足前進(jìn)條件和旋轉(zhuǎn)條件

16. 斜軋穿孔時(shí)，附加變形包括哪些？怎樣產(chǎn)生的？如何減少？

附加變形包括：縱向變形、切向變形、扭轉(zhuǎn)變形。

① 縱向剪切變形

產(chǎn)生原因：穿孔時(shí)，軋輥帶動(dòng)毛管外層金屬軸向延伸，而頂頭阻止內(nèi)層金屬軸向流動(dòng)，從而導(dǎo)致各層金屬軸向流動(dòng)的差異，產(chǎn)生了縱向剪切應(yīng)力。它易導(dǎo)致表面裂紋 (橫裂)缺陷。

減少措施：采用主動(dòng)頂頭，或加潤(rùn)滑劑等來(lái)減少。

② 橫向剪切變形

產(chǎn)生的原因：頂頭的阻力與軋輥的動(dòng)力共同作用的結(jié)果。是造成毛管縱裂、折疊、分層等缺陷的原因。

減少措施 ：加潤(rùn)滑劑降低頂頭阻力。

③ 扭轉(zhuǎn)變形

產(chǎn)生的原因：是由于變形區(qū)中管坯各截面的角速度不同引起的。

減少扭轉(zhuǎn)的方法：主要是降低 β1、β2。

17. 什么是孔腔，孔腔形成的機(jī)理有哪些？影響孔腔形成的因素有哪些？

孔腔：旋轉(zhuǎn)橫鍛、橫軋或斜軋實(shí)心工件時(shí)，工件產(chǎn)生的縱向內(nèi)撕裂。

形成機(jī)理：切應(yīng)力理論、正應(yīng)力理論、綜合應(yīng)力理論。

影響因素：

(1)鋼的自然塑性 (化學(xué)成分、冶煉質(zhì)量、組織狀態(tài)等 )

(2) 送進(jìn)角 α

(3) 穿孔溫度 t ℃

(4) 封閉孔型的橢圓度系數(shù) ξ

(5) 頂前壓縮量△ h

(6) 軋輥的入口錐角 β 1

(7) 主動(dòng)導(dǎo)盤(pán)

(8) 軋輥磨損

18 設(shè)計(jì)穿孔機(jī)軋輥時(shí)，軋輥直徑、入口錐長(zhǎng)度、出口錐長(zhǎng)度、入口錐角、出口錐角都考慮哪些因素？

　　軋輥直徑的確定：考慮強(qiáng)度、咬入、穿孔效率等。

　　入口錐長(zhǎng)度，考慮壓下量、出口錐長(zhǎng)度，考慮擴(kuò)徑量

　　β1：為改善毛管質(zhì)量和咬入條件，提高生產(chǎn)效率、改善毛管質(zhì)量和壁厚不均。

19. 毛管軋制的目的？

　　穿孔以后的毛管必須進(jìn)行壁厚加工，同時(shí)還要對(duì)外徑進(jìn)行加工，才能投入使用。毛管軋制就是對(duì)穿孔以后的毛管進(jìn)行壁厚加工，實(shí)現(xiàn)減壁延伸，使壁厚接近或等于成品壁厚。

20. 毛管軋制的方法包括哪些？

（1）斜軋：斜軋延伸機(jī) ( 芯頭) 、狄舍爾延伸機(jī) ( 芯棒 ) 、錐形輥延伸機(jī) ( 芯棒 ) 以及三輥軋管機(jī)（ ASSEL ）等。

（2）縱軋：自動(dòng)軋管機(jī)、連軋管機(jī)、三輥連軋管機(jī)等；按照機(jī)架形式及內(nèi)變形工具的類(lèi)型，縱軋基本可分三類(lèi)：空心、長(zhǎng)芯棒、短芯頭。

21. 連軋管機(jī)組有哪些優(yōu)點(diǎn)？

（1）在連續(xù)的 8－ 9 機(jī)架中以大壓下量 一次完成 軋制，高效獲得 長(zhǎng)尺鋼管（ 33 米、240 根／時(shí)）。

（2）鋼管質(zhì)量高：可減小穿孔變形，從而 ↓穿孔表面缺陷 。交替軋制鋼管，消除穿孔螺旋壁厚不均，調(diào)質(zhì)磨光的特殊芯棒使內(nèi)外 表面平滑。

（3）容易實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化：芯棒循環(huán)使用，只穿孔需換頂頭。整個(gè)熱軋線可全部自動(dòng)化。

（4）產(chǎn)品范圍廣：連軋管機(jī)本身生產(chǎn)規(guī)格少，容易掌握，但可通過(guò)配備張力減徑機(jī)就能生產(chǎn)出多種不同規(guī)格的品種。適合生產(chǎn)小口徑無(wú)縫鋼管。

22. 自動(dòng)軋管機(jī)組的變形過(guò)程包括哪幾個(gè)階段？

　　壓扁變形：開(kāi)始，四點(diǎn)接觸，塑性彎曲變形。

　　減徑變形：軸向延伸，管壁有所增加。

　　減壁變形：頂頭參與，壁厚減薄，延伸增加。

23. 短而固定頂頭軋管時(shí)，橫斷面為什么會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的壁厚不均？怎樣控制？

　　在孔型頂部，在頂頭作用下，管壁被壓縮，縱向延伸增加，管壁減薄。在孔型開(kāi)口處，由于側(cè)壁有斜度，寬展向內(nèi)、外壁發(fā)展，所以，管壁厚增加，因而軸向延伸降低， 導(dǎo)致管邊部產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力， 頂部產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力， 壁厚嚴(yán)重不均。 

克服橫向變形不均的措施：

（1）合適的寬高比

（2）軋制溫度要準(zhǔn)確

（3）采用多面孔型

（4）適當(dāng)?shù)膲合铝?/p>

（5）合適的頂頭錐角 rt

（6）頂頭潤(rùn)滑，以降低摩擦阻力

（7）設(shè)均整工序。

24. 均整機(jī)的作用？

（1）均整鋼管的壁厚，消除軋管造成的壁厚不均；

（2）光滑內(nèi)外表面，消除軋管造成的直道表面缺陷；

（3）使鋼管圓正；

（4）如果三輥均整，可實(shí)現(xiàn) 15～ 20%的減壁量；

（5）對(duì)厚壁管起到定徑的任務(wù)。

25. 均整機(jī)的特征？

（1）實(shí)現(xiàn) “三點(diǎn)軋制 ”。在車(chē)輥時(shí)，兩軋輥直徑相差 2～3mm；并使均整中心線比機(jī)器中心線低4～ 10 mm。軋制時(shí)，軋輥只貼下導(dǎo)板運(yùn)行，上導(dǎo)板只起導(dǎo)向作用。“三點(diǎn)軋制 ”保證了軋制線的穩(wěn)定。

（2）擴(kuò)徑均整。擴(kuò)徑量的大小與鋼種、 壁厚有關(guān)， 還與下道工序的定徑機(jī)能力有關(guān)；擴(kuò)徑量一般為。（合金鋼、薄壁管取小值；普碳鋼、厚壁管取大值。）

26. 鋼管定徑、減徑、張力減徑的作用，各機(jī)組的管徑及壁厚變化情況？

定徑的作用：在較小的減徑率條件下， 將鋼管軋成合格的尺寸精度和真圓度的成品管。少量減徑，在軋制過(guò)程中一般沒(méi)有減壁現(xiàn)象，而且由于直徑減小而使得壁厚略有增加。

減徑的作用：除起定徑的作用外，尚有較大的減徑率，以實(shí)現(xiàn)大口徑管料生產(chǎn)小口徑鋼管的目的。 沒(méi)有減壁現(xiàn)象， 相反由于徑向壓下較大， 管壁增厚現(xiàn)象較定徑明顯。特別是橫向壁厚不均顯著。

張力減徑的作用：除起減徑的作用外，還利用機(jī)架間的張力來(lái)達(dá)到減壁的作用。大的減徑、減壁量。

27. 無(wú)張力減徑時(shí)，鋼管出現(xiàn)“內(nèi)方”的原因？減少措施有哪些？

　　在孔型頂部及附近的金屬受減徑變形而產(chǎn)生延伸和寬展時(shí)， 由于受孔型槽壁的限制，寬展 ( 管壁增厚 ) 只能向內(nèi)進(jìn)行；而輥縫處金屬可以向兩側(cè)增厚。同時(shí)，孔型頂部處的單位壓力最大， 輥縫處最小， 迫使孔型頂部處金屬向輥縫處流動(dòng)。 因此，在定、減徑過(guò)程中出現(xiàn)壁厚增厚不均，孔型頂部增厚最小，輥縫處增厚最大。由于相臨機(jī)架輥縫互成 90，故出現(xiàn)上述缺陷。

① 采用三輥式定、減徑機(jī)，采用三輥時(shí)的 “內(nèi)六方 ”缺陷比二輥的 “內(nèi)方 ”缺陷更接近圓形；

② 調(diào)整定、減徑機(jī)使鋼管軋制時(shí)產(chǎn)生小的旋轉(zhuǎn)，以使各架輥縫不固定在鋼管橫斷面四點(diǎn)上，可以減少橫向壁厚不均；

③ 帶微張力軋制，促進(jìn)金屬延伸，減少橫向壁厚不均；

④ 各機(jī)架間呈不同角度布置， 即后機(jī)架與前機(jī)架成某一較小的角度 ( 會(huì)使設(shè)備布置復(fù)雜化，較少采用 ) 。

28. 鋼管冷卻時(shí)，冷床為何傾斜布置？

　　為了使鋼管冷卻均勻，不產(chǎn)生彎曲，一般鋼管冷床多被做成沿前進(jìn)方向往上傾斜 （斜度為 2％左右）的臺(tái)架，并用帶鋼性撥爪的鏈?zhǔn)酵羞\(yùn)機(jī)拖運(yùn)。由于臺(tái)架是向上傾斜的，所以鋼管在行進(jìn)過(guò)程中會(huì)靠著撥爪的側(cè)面旋轉(zhuǎn)上行，從而使鋼管得到均勻冷卻。

29. 什么是軋制表？軋制表編制的內(nèi)容包括哪些？

　　軋制表是指計(jì)算軋管工藝過(guò)程、變形工序主要參數(shù)的表格，是軋管工藝過(guò)程的基礎(chǔ)。

內(nèi)容：

① 成品尺寸及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

② 管坯尺寸及技術(shù)條件。

③ 各軋機(jī)的變形分配。（穿孔、軋管、均整、定減徑等的 μ 、△ s）

④ 軋后鋼管或毛管尺寸。（ D外、L、s）

⑤ 工具尺寸及軋機(jī)調(diào)整參數(shù)等。

30. 自動(dòng)軋管機(jī)如何調(diào)整？

① 二輥必須水平，防止孔型錯(cuò)位，出現(xiàn)蛇形彎。如：管向左彎。說(shuō)明右邊壓下量大了，不水平，上調(diào)右邊壓下螺絲。

② 出、入口導(dǎo)管軸線必須與孔型中心線重合。 如：咬入時(shí)抬頭， 軋出時(shí)低頭，說(shuō)明軋制線高了。應(yīng)調(diào)整受料槽高度。

③“管轉(zhuǎn)”說(shuō)明孔型左右錯(cuò)位， 調(diào)整方法是鋼管向哪邊轉(zhuǎn)，上輥就向哪邊串。頂頭圓柱帶中心線應(yīng)與軋輥中心線重合。

31. 鋼管內(nèi)、外表面的缺陷有哪些？怎樣產(chǎn)生的？

外表面缺陷：

（1）外折：坯料外表面原有的缺陷（裂紋、皮下氣泡、夾雜等），經(jīng)穿孔的螺旋運(yùn)動(dòng)軋制后，將其折疊在一起。

（2）發(fā)紋：鋼質(zhì)不良（皮下氣泡、夾雜等）引起的

（3）離層：鋼管內(nèi)表面出現(xiàn)互不焊合，彼此分離的現(xiàn)象，由于管坯中存在非金屬夾雜物（硫、氧化物等）引起的

（4）壓痕：鋼管表面出現(xiàn)凹坑：主要由于坯料表面質(zhì)量不佳、氧化鐵皮或工具磨損屑?jí)涸阡摴鼙砻嬖斐傻摹?/p>

（5）劃傷直道：定徑工具磨損造成的。螺旋道：穿孔、均整機(jī)磨損造成的，重的穿孔機(jī)磨損，輕的均整機(jī)磨損。

（6）耳子、棱子：軋管機(jī)過(guò)充滿(mǎn)造成的。 （輕者為棱子、重者為耳子）

（7）軋折：鋼管進(jìn)定（減）徑機(jī)時(shí)，如果均整后直徑大于定（減）徑機(jī)孔型寬或壓下量過(guò)大時(shí)，會(huì)使薄壁管外管壁折進(jìn)去，產(chǎn)生軋折。

內(nèi)表面缺陷：

（1）內(nèi)折

　　1）過(guò)早形成孔腔；

　　2）定心孔太小、太深；

　　3）穿孔頂頭鼻子堆了。

（2）內(nèi)劃道，頂頭磨損造成的。

（3）內(nèi)裂

　　1）鋼質(zhì)不良

　　2）冷卻不均，內(nèi)表面通過(guò)頂頭冷卻水冷卻，會(huì)造成冷卻不均。