無縫鋼管生產有近一百年的歷史時間。
60年代因為連軋管機的完善,三輥穿孔機的出現,提高了無縫管與焊接鋼管竟爭的能力。70年代無縫管與焊接鋼管正伯仲之間,世界無縫鋼管生產量以每年5 %以上的速度增長。
中國1953多年后看重發展無縫鋼管工農業,已分步形成冷軋各種大、中、小型給水管材的生產機制。空調銅管一般也采用錠坯斜軋穿空、軋管機冷軋、風機盤管伸拉工序。
無縫鋼管
無縫鋼管是一種具有空心斷面、附近沒有接縫處的圓型,正方形,距形鋼才。無縫鋼管是用鋼錠或實芯熱軋鋼管經穿空制作毛管,隨后經熱軋、冷軋或冷撥制作。無縫鋼管具有空心斷面,大量用來輸送機流體力學的管道,無縫鋼管與園鋼等實芯鋼才對比,在抗彎抗扭抗壓強度相同時,凈重最輕,是一種經濟斷面鋼才,廣泛用以制造零部件和機械零部件,如石油天然氣鉆的鋼鋼管扣件等。
無縫鋼管適用范圍及分類管理
一、適用范圍:
無縫鋼管是一種經濟斷面鋼才,在國民生產中具有很重要的影響力,廣泛應川于石油天然氣、化工廠、蒸汽鍋爐、發電廠、船泊、機械設備制造、汽車、航空、航天、新能源、勘探、建筑及軍用等業務部門。
二、分類管理 :
① 按斷面形狀分:圓型斷面管、異型斷面管;
② 按材料分:碳素鋼管、合金鋼管、不銹鋼鋼管、復合管;
③ 按連接方式分:螺紋連接管、焊接管;
④ 按生產工具:熱軋(擠、頂、擴)管、冷軋(拔)管;
⑤ 按適用范圍分:鍋爐管、油井管、管線管、結構管、有機肥管 …
無縫鋼管生產工藝流程
① 熱軋無縫鋼管主要生產(主要檢查工藝流程):
熱軋鋼管準備及檢查——熱軋鋼管加溫——穿空——軋管——荒管再加溫——定(減)徑——淬火——機器設備竹校直——精整——檢查(高質量、物理化學、臺檢)——進庫
② 冷軋(拔)無縫鋼管主要生產工藝流程:胚料準備——酸處理潤化——冷軋(拔)——淬火——校直——精整——檢查
無縫管用熱軋(約占 80~90 % )或冷軋、冷拉(約占 10 ~20 % )方法生產。熱軋有用的胚料有圓型、正方形或多邊形的錠、軋坯或軋鋼熱軋鋼管,熱軋鋼管質量對給水管材質量有直接的影響。
熱軋管有三個基本工藝流程:
① 在穿孔機將錠或坯穿成中空薄壁毛管;
② 在拓寬機里將毛管軋薄,拓寬成為靠近成壁厚的荒管;
③ 在精軋機上冷軋成所要求的機器設備管。
軋管機組系列以生產無縫鋼管的最大直徑來表示。
無縫鋼管生產方法(括號中數子為創制年代)
無縫鋼管的生產工具
一、自動軋管生產
加工設備由穿孔機、自動軋管機、均裸機、定徑機和減徑等組合而成。其生產流程圖如圖所示:
1、穿孔機
常見的二輥斜軋穿空過程見圖為 。
圓熱軋鋼管穿軋成中空的厚壁管(毛管),兩個軋輥的中心線與冷軋線組成一個仰角。近些年仰角己由 6°—12°升至 13°—17°,使穿空速度加速。生產直經 350毫米 以上無縫鋼管,采用再次穿空,以降低毛管的厚度。帶主動轉動導盤穿空、帶后推力穿空、徑向進料和循環頂焊等新技術新工藝也得到一定的發展,進而加強了穿空過程,完善了毛管質量。
2、自動軋管機
把薄壁毛管軋成厚壁荒管。一般經 2—3 道次,冷軋到機器設備壁厚,總拉伸強度約為1.9—3.2 。70 年代至今,用單孔槽軋輥、雙聲卡機架串列軋機、雙槽追蹤冷軋和球狀頂頭等技術,都提升了生產率,實現了軋管現代化。
3、均裸機
結構與穿孔機差不多。均整的目的源于消除里外表面缺點和荒管的圓型度,降低橫縱壁厚不均勻分布。近幾年采用三輥均裸機,提升了均裸機形變量和均整速率。
4、定徑機
由 3 —12 架組合而成,減徑機由12—24 架組合而成,減徑率約達 3—28 %。50 年代出現的支撐力減徑機,在調整輥速和減徑的同時,以適度的張力控制壁厚。新式支撐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43% ,出口處速度達一秒 18毫米。支撐力減徑機有兩頭增厚的短處,能用“頭尾部部突加電氣控制”或微張力減徑消除。
5、自動軋管機組
常見系列有直徑為一百毫米、70毫米、350毫米和350毫米 幾種,生產直徑 17—426毫米 無縫鋼管。發電機組的特性是在穿孔機上實現主要形變,規格型號轉變較靈活性,生產種類范圍廣泛。因為持續軋管技術的發展,已不再修筑70毫米以下的發電機組。
二、持續軋管生產。
加工設備由穿孔機、持續軋管機、支撐力減徑機組合而成。圓坯穿成毛管后插進芯軸,通過7~9架軋輥中心線互呈90°配備的二輥式軋機連軋。軋后抽芯軸,經再加溫后進行支撐力減徑,可軋個人成長達165m的無縫鋼管。70毫米持續軋管機組畝產40~60萬噸級,為自動軋管機組的2~4倍。這種發電機組的特性是適宜生產直徑169毫米以下無縫鋼管,設備投資大,裝機容量大,芯軸將近30m,加工制造復雜。70年代中后期出現的限動芯軸持續軋管機(MPM),冷軋時外力作用強制性芯軸以少于無縫鋼管速度運動,可改進金屬流動性條件,用短芯軸冷軋長管和大口徑鋼管。
三、 周期軋管生產
以多邊形和圓形鋼錠或連鑄坯作原料,加熱后經壓力穿空成杯形毛胚,再經二輥斜軋延長機軋成毛管,之后在包含變孔徑孔槽的周期軋管機上,軋輥轉一圈軋出一段鋼管。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,宜于軋制大孔徑的厚壁鋼管和變斷面管。
四、 三輥軋管生產
主要用于生產尺寸精度高的厚壁管。這種方法生產的管材,壁厚精度達到±5%,比用其他方法生產的管材精度高一倍左右。工藝流程見下圖。60年代由于新型三輥斜軋機(稱Transval軋機)的發明,這種方法得到迅速發展。新軋機特點是軋到尾部時迅速轉動入口回轉機架來改變輾軋角,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,還提高了生產能力。
五、頂管生產
頂管生產傳統的方法是方坯經壓力穿空和斜軋延長成杯形毛管,由推桿將長芯棒插入毛管杯底,順序通過一系列孔槽逐漸減小的輥式模架,頂軋成管。這種生產方法設備投資少,可用連鑄坯,能生產孔徑達 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法的新工藝后,管坯經斜軋穿空成荒管,收口后頂軋延長成管,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。
六、擠壓管生產
擠壓管生產首先將剝皮圓坯進行穿空或擴孔,再經感應加熱或鹽浴加熱,并在內表面涂敷潤滑劑送入擠壓機,金屬通過模孔和芯棒之間環狀間隙被擠成管材(圖 5 )。主要用于生產低塑性的高溫合金管、異型管及復合管、有色金屬管等。這種方法生產范圍廣,但產量低。近年來,由于模具材料、潤滑劑、擠壓速度等得到改進,擠壓管生產也有所發展。
七、冷拔、冷軋管生產
冷軋、冷拔管生產用于生產小口徑薄壁、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 一 8 。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。主要用于生產壁厚小于 lmm 極薄精密管材,冷軋設備復雜,工具加工困難,品規格變換不靈活;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,之后以冷拔獲得多種規格。
八、導盤軋管生產
穿空后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。只是固定導板改成主動導盤。由于用長芯棒生產,管材內壁光滑,無刮傷;但工具費用大,調整復雜。主要用于生產外徑150mm以下普通用途的碳素鋼管。目前使用較少。
九、 旋壓管生產
將平板或空心毛胚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,尺寸范圍廣,但生產效率低。主要用于生產有色金屬管材,但也越來越多地用于生產鋼管。旋壓管材除用于生產生活器具、化工容器和機器零件外,多用于軍事工業。
70 年代,采用強力旋壓法已能生產管徑達 6000mm 、孔徑與壁厚之比達 10000 以上的大孔徑極游圓管和異形管件。