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結構無縫鋼管GB-T 8162-1999標準

2019-11-11 04:37   评论:23 点击:721

結構用無縫管是用於一般結構和機械結構的無縫鋼管。結構無縫鋼管GB-T 8162-1999標準第一章 鋼管生產概論1.1 鋼管的分類 1.2 鋼管的技術要求 鋼管生產的技術根據對鋼管的尺寸偏差的要求 1.2.3 對鋼管的長度要求 1.2.4 外形 1.2.5 重量 不同用處的鋼管應各有什麽樣的技術條件 1.2.7 我公司的首要產品管線管、油管和套管的首要技術要求 1.2.8 鋼管技術要求中常用術語1.2.6 1.3 鋼管的首要生產方法 第二章 熱軋鋼管生產工藝流程2.1 一般工藝流程穿孔 2.1.2 軋管第三章定減徑(包括張減)2.2 各熱軋機組生產工藝過程特點連續軋管機的幾種形式 2.2.2 三輥(斜)軋管機軋管 各機組的異同2.3 軋鋼的幾種形式縱軋 2.3.2 橫軋 斜軋管坯及管坯加熱3.1 管坯籌辦 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2.1 3.2.2管坯庫 管坯上料 管坯鋸切 環形爐簡述3.2 管坯加熱爐子結構及輔助設備 3.2.3 環形爐主動化係統(資料不全待定)第四章 穿孔4.1 二輥斜軋穿孔機及穿孔過程 4.2 斜軋穿孔活動學 4.2.1兩輥穿孔機活動學2無縫鋼管生產技術4.3 穿孔的咬進條件 4.3.1 4.3.2一次咬進條件 二次咬進條件4.4 孔腔形成機理 4.5 斜軋穿孔時的金屬變形 4.5.1 4.5.2 4.6.1 4.6.3管坯受力情況 金屬變形4.6 穿孔工具及設計軋輥 4.6.2 導盤 導板 4.6.4 頂頭4.7 穿孔機調整參數確定 4.8 其他穿孔方法壓力穿孔 推軋穿孔 4.8.3 斜軋穿孔4.8.1 4.8.2 4.9 力能參數的計算軋製力 4.9.2 頂頭軸向力的確定 4.9.3 斜軋力矩計算4.9.1 4.10 穿孔機的設備構成斜軋穿孔機的設備由哪幾部分構成? 4.10.2 主傳動的方式及特點? 4.10.3 管坯定心機的構成結構? 4.10.4 穿孔機機座(牌坊)有哪幾部分構成?4.10.1導盤調整方式有哪幾種? 4.10.6 三輥定心的感化和結構? 4.10.7 頂杆的冷卻形式有哪些? 4.10.8 頂頭的使用方式有幾種?4.10.5 4.11 常見工藝題目內折 4.11.2 前卡 4.11.3 中卡4.11.1後卡(鐮刀) 4.11.5 鏈帶 4.11.6 壁厚不均4.11.4 第五章 毛管軋製5.1 限動芯棒連軋管機(MPM)工藝描述 5.1.2 MPM 連軋管機的設備結構、平麵布置及相關技術參數 5.1.3 MPM 連軋管機組的工作道理和工藝控製5.1.1 5.1.4首要設備及參數目錄35.1.5 5.1.6 5.1.7MPM 連軋管機軋製工具 MPM 連軋機的孔型設計連軋機組在線檢測係統 5.1.8 常見生產事故5.2 PQF 連軋機組(PREMIUM QUALITY FINISHING) 5.2.1 5.2.2概述連軋工藝 5.2.3 PQF 主機說明 5.2.4 脫管機說明 5.2.5 芯棒循環係統 工具籌辦與更換 5.2.7 常見質量缺陷5.2.6 5.2.8 連軋基本理論 5.3 新 型 ASSEL 軋 管 機 5.3.1 5.3.2 5.4.1 5.4.2 5.4.3首要工藝設備 首要調整參數 主動軋管機軋管Accu-Roll 軋管機軋管5.4 其他熱加工鋼管的延伸方法頂管機頂管 5.4.4 擠壓鋼管 5.4.5 周期軋管機(皮爾格軋管機)軋管5.4.6熱擴鋼管第六章 鋼管的再加熱、定徑與減徑 鋼管的再加熱、 6.1 鋼管空心軋製理論 6.1.1 6.1.2 6.2.1 6.2.3 6.2.4張減速度製度道理CARTAT 係統先容6.2 定徑工藝工藝描述 6.2.2 定徑機的設備結構、平麵布置及相關技術參數 定徑機組的工作道理和工藝控製 操縱及調整 6.2.5 常見事故處理方法 6.2.6 質量缺陷及控製要點6.3 張力減徑工藝工藝概述 6.3.2 設備參數及工藝數據先容 6.3.3 質量檢查6.3.1關於可調機架 6.3.5 軋製之前的現場檢查 6.3.6 工具的籌辦和更換過程 6.3.7 工藝控製參考6.3.4 第七章 軋製表的編製4無縫鋼管生產技術7.1 編製原則和程序 7.1.1 編製原則 7.1.2 編製軋製表的要求 7.1.3 編製軋製表的步驟 7.1.4 軋製表編製方法 7.2 編製方法 7.3 編製實例 第八章 鋼管的冷卻和精整 8.2 軋管廠精整管排鋸 8.2.1 8.2.2精整鋸切機組設備概述管排鋸的切割過程及工藝控製要點 8.2.3 常見切割缺陷的處理方法8.3 軋管廠精整矯直機 8.3.1 8.3.2 8.3.3精整矯直機組設備概述矯直機相關參 矯直道理 8.3.4 矯直機的矯直過程及工藝控製要點 8.3.5 常見矯直缺陷的處理方法8.3.6 8.4.1 8.4.3 8.5.1 8.5.3工具治理8.4 熱處理前言 8.4.2 熱處理的定義和意義 熱處理基本道理8.5 無損檢測無損探傷概論 8.5.2 漏磁探傷 渦流(ET)檢測 8.5.4 磁粉檢測 8.5.5 電磁超聲8.6 人工檢查 8.6.1 8.6.2 8.7.1 8.7.2檢查程序 熱軋無縫鋼管缺陷 質量保證的控製要點簡述8.7 鋼管的質量保質量控製點 8.7.3 工藝文件的編製與履行 8.7.4 其它第九章 鋼管的試驗檢測 9.1 鋼管的力學性能前 言 9.1.2 金屬材料的力學性能 9.1.3 管材工藝性能試驗9.1.1目錄59.2 鋼中的各種組織和夾雜物 9.2.1 9.2.2鋼中的各種組織簡介鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法 9.2.3 金屬均勻晶粒度測定方法 9.3.1 直讀光譜儀 9.3.2 碳硫分析儀第四章4.1 二輥斜軋穿孔機及穿孔過程穿孔1886 年德國的曼內斯 今天在無縫鋼管生產過程中,穿孔工藝被廣泛利用而且非常經濟 。 曼兄弟申請了用斜輥穿孔機生產管狀斷麵產品的專利。 專利中描述了金屬變形時內部力的作 用和使用兩個或多個呈錐形的軋輥進行穿孔 ,是以被稱作曼內斯曼穿孔過程。 由 R.C 斯蒂菲爾發明的導板使得穿孔後的毛管長度得到增加。 後來狄舍爾發明了導盤, 使穿孔效率得到更大進步。 1970 年出現了錐形輥的穿孔機 , 在 它比之前的穿孔機在金屬的 變形上有明顯的改進。 在無縫鋼管生產中,穿孔工序的感化是將實心的管坯穿成空心的毛管。穿孔作為金屬變 形的第一道工序,穿出的管子壁厚較厚、長度較短、內外表麵質量較差,是以叫做毛管。如 果在毛管上存在一些缺陷, 經過後麵的工序也很難消除或減輕。 所以在鋼管生產中穿孔工序 起著首要感化。 當今無縫鋼管生產中穿孔工藝更加公道,穿孔過程實現了主動化。 斜軋穿孔全部過程可以分為三個階段 第一個不穩定過程--管坯前端金屬逐步布滿變形區階段 ,即管坯同軋輥開始接觸(一次 咬進)到前端金屬出變形區,這個階段存在一次咬進和二次咬進。 穩定過程--這是穿孔過程首要階段,從管坯前端金屬布滿變形區到管坯尾端金屬開始離 開變形區為止。 第二個不穩定過程—為管坯尾端金屬逐步離開變形區到金屬全部離開軋輥為止。 穩定過程和不穩定過程有著明顯的差別, 這在生產中很輕易觀察到的。 如一隻毛管上頭 尾尺寸和中間尺寸就有差別,一般是毛管前端直徑大,尾端直徑小 ,而中間部分是一致的。 頭尾尺寸偏差大是不穩定過程特征之一。 造成頭部直徑大的啟事是: 前端金屬在逐步布滿變 形區中,金屬同軋輥接觸麵上的摩擦力是逐步增加的,到完全布滿變形區才達到最大值,特 別是當管坯前端與頂頭相遇時,由於受到頂頭的軸向阻力,金屬向軸向延伸受到阻力,使得 軸向延伸變形減小,而橫向變形增加,加上沒有外端限製,從而導致前端直徑大。尾端直徑 小,是由於管坯尾端被頂頭開始穿透時,頂頭阻力明顯下降,易於延伸變形,同時橫向展軋 小,所以外徑小。 生產中出現的前卡、後卡也是不穩定特征之一,固然三個過程有所區別 ,但他們都在同 一個變形區內實現的。變形區是由軋輥、頂頭、導盤(導板)構成。見圖 4-1。 從圖中可以看出,全部變形區為一個較複雜的幾何外形,大致可以以為,橫斷麵是橢圓 形,到中間有頂頭階段為一環形變形區。縱截麵上是小底相接的兩個錐體 ,中間插進一個弧 形頂頭。 變形區外形決定著穿孔的變形過程,改變變形區外形(決定與工具設計和軋機調整)將 導致穿孔變形過程的變化 。穿孔變形區大致可分為四個區段,如圖 4-2 所示 。 Ⅰ區稱之為穿孔籌辦區, (軋製實心圓管坯區) 。Ⅰ區的首要感化是為穿孔作籌辦和順8

無縫鋼管生產技術利實現二次咬進 。這個區段的變形特點是:由於軋輥進口錐表麵有錐度,沿穿孔方向前進的 管坯逐步在直徑上受到壓縮, 被壓縮的部分金屬一部分向橫向活動, 其坯料波麵有圓形變成 橢圓形,一部分金屬軸向延伸,首要使表層金屬發生形變,是以在坯料前端形成一個“喇叭 口”狀的凹陷。此凹陷和定心孔保證了頂頭鼻部對準坯料的中間,從而可減小毛管前真個壁 厚不均。穿孔變形區中四個區段Ⅱ區稱為穿孔區 ,該區的感化是穿孔,即由實心坯變成空心的毛管,該區的長度為從金 屬與頂頭相遇開始到頂頭圓錐帶為止。這個區段變形特點首要是壁厚壓下,由於軋輥表麵與 頂頭表麵之間間隔是逐步減小的,是以毛管壁厚是一邊旋轉,一邊壓下,是以是連軋過程,這個 區段的變形參數以直徑相對壓下量來表示,直徑上被壓下的金屬,同樣可向橫向活動(擴徑)和 縱向活動(延伸)但橫向變形受到導盤的禁止感化,縱向延伸變形是首要的。 導盤的感化不僅可第四章穿孔9以限製橫向變形而且還可以拉動金屬向軸向延伸,由於橫向變形的結果,橫截麵呈橢圓形。 Ⅲ區稱為碾軋區,該區的感化是碾軋均整、改善管壁尺寸精度和內外表麵質量,由於頂 頭母線與軋輥母線近似平行 ,所以壓下量是很小的,首要起均整感化。軋件橫截麵在此區段 也是橢圓形,並逐步減小。 Ⅳ區稱為回圓區。 該區的感化是把橢圓形的毛管, 靠旋轉的軋輥逐步減小直徑上的壓下 量到零,而把毛管轉圓,該區長度很短,在這個區變形實際上是無頂頭空心毛管塑性彎曲變 形 ,變形力也很小。 變形過程中四個區段是相互聯係的 , 而且是同時進行的, 金屬橫截麵變形過程是由圓變 橢圓再回圓的過程4.2.1斜軋穿孔活動學兩輥穿孔機活動學4.2.1.1 螺旋軋製的速度分析 穿孔機軋輥是同一方向旋轉,且軋輥軸相對軋製軸線傾斜,相交一個角度稱作前進角。當 圓管坯送進軋輥中,靠軋輥和金屬之間的摩擦力感化,軋輥帶動圓管坯—毛管反向旋轉,由於 前進角的存在,管坯—毛管在旋轉的同時向軸向移動,在變形區中管坯—毛管表麵上每一點都 是螺旋活動,即一邊旋轉,一邊前進。 表現螺旋活動的基本參數是: 切向活動速度、 軸向活動速度、 和軋輥每半轉的位移值 (螺 距)。 首先來討論軋輥上任意一點的速度 ,假如軋輥圓周速度為 VR,則可以分解為兩個分量 (切向分量和軸向分量) 。10

無縫鋼管生產技術管 坯 軸軋輥軸線線下VaR=VRCOSβ=πD Nb/60×COSβ切向旋轉速度 (1) VtR=VR sinβ=πD Nb/60×Sinβ軸向速度 (2) 式中 D所討論截麵的軋輥直徑,mm; Nb軋輥轉速, rpm;v β咬進角。 在軋製過程中由於坯料靠軋輥帶動 ,軋輥將相應的速度傳遞給管坯,則管坯速度為: VB=πD Nb/60×COSβ (3) 但實際上軋輥速度和金屬速度並非完全相等。 一般金屬活動速度小於軋輥速度, 即兩者 之間產生滑移,可用滑移係數來表示兩者速度,如許 VaR =πD Nb/60×COSβ×ητ (4) VtR=πD Nb/60×sinβ×η0 (5) 式中:ητ 切向滑移係數, η0 軸向滑移係數,兩者小於 1。 不同的材料有不同的滑移係數,參考如下: 碳鋼 η0 = 0.8~1.0 低合金鋼 η0 = 0.7 ~ 0.8 高合金鋼 η0 = 0.5 ~ 0.7 在生產中最有實際意義的是毛管離開軋輥時的那一點速度 ,盡人皆知,出口速度愈大, 即生產率也愈高。為了簡化計算,一般假設軋輥出口速度即是 VtR,實際誤差包含在滑移係 數中。 毛管離開軋輥一點的軸向滑移係數可用公式(2)求出軸向速度,除以毛管長度得出理論的 穿孔時間,再和實測時間相比,即η0=T 理/T 實.如許確定η0 後,則可計算出毛管離開軋輥的軸 向速度。 螺距在變形中是個可變值,並且隨著管坯進進變形區程度增加而增加,這是由於管坯-第四章穿孔11毛管斷麵積不斷減小而軸向活動速度不斷增加所致。 毛管離開軋輥一點的螺距值計算公式為: T=π/2×η0/ητ×d×tgβ 式中:d毛管直徑4.3穿孔的咬進條件斜軋穿孔過程存在著兩次咬進, 第一次咬進是管坯和軋輥開始接觸瞬間, 由軋輥帶動管 坯活動而把管坯曳進變形區中,稱為一次咬進 。當金屬進進變形區到和頂頭相遇,克服頂頭 的軸向阻力繼續進進變形區為二次咬進。 一般滿足了一次咬進的條件並不見得就能滿足二次咬進條件。在生產中我們經常看到, 二次咬進時由於軸向阻力感化,前進活動停止而旋轉繼續著即打滑。4.3.1一次咬進條件一次咬進既要滿足管坯旋轉條件又要滿足軸向前進條件 。 管坯咬進的力能條件由下式確定: Mt ≥ Mp + Mq + Mi 式中:Mt - 使管坯旋轉的總力矩; Mp—由於壓力產生的禁止坯料旋轉力矩 Mq—由於推料機推力而在管坯後端產生的摩擦力矩 Mi—管坯旋轉的慣性矩 假如忽略 Mq、 Mi(值很小)則一般的表達式為 : n (Mt + Mp) ≥ 0 (n—軋輥數)(6)前進咬進條件是指管坯軸向力平衡條件, 也就是, 曳進管坯的軸向力應大於或即是軸向 阻力,其表達式為: n (Tx-Px) + P′ ≥ 0 (7) 式中:Tx—每個軋輥感化在管坯上的軸向摩擦力 Px--每個軋輥感化在管坯上正壓力軸向分量 P′—後推力 (一般為零) 一次咬進所需旋轉條件 下麵的公式表明在管坯咬進時力的平衡, 兩個首要參數, 摩擦係數和角速度可以通過下 麵公式計算。(8) 式中: ——軋輥進口錐角 ——咬進角 ——輥喉處的直徑減徑值12

無縫鋼管生產技術若想管坯咬進順利些,可以將咬進角變大些 、軋輥的進口錐角小些,或者通過施加管坯 的推進力和加大軋輥表麵的輥花深度。4.3.2二次咬進條件二次咬進的力能條件 二次咬進中旋轉條件比一次咬進增加了一項頂頭/頂杆係統的慣性阻力矩,其值很小。 是以二次咬進旋轉條件,基本和一次咬進相同。二次咬進的關鍵是前進條件。 二次咬進時軸向力的平衡條件: n (Tx-Px) -Q′ ≥ 0 (9) 式中:Q′—頂頭鼻部的軸向阻力 二次咬進所需旋轉條件 二次咬進的條件在軸向管坯的推進力要大於頂頭和管坯與軋輥之間的摩擦力, 能實現二 次咬進的條件是在管坯接觸頂頭前(x=自由長度) 管坯最少要旋轉一周。

式中:d B——管坯直徑4.4孔腔形成機理斜軋實心管坯時, 在頂頭接觸管坯前常易出現金屬中間破裂現象, 當大量裂口發展成相 互連接,擴大成片今後,金屬連續性破壞,形成中間空洞即孔腔。見圖 4-5。在頂頭前過早 形成孔腔 ,會造成大量的內折缺陷,惡化鋼管內表麵質量,甚至形成廢品,是以在穿孔工藝 中力求避免過早形成孔腔。圖 4-5孔腔示意圖影響孔腔形成的首要身分有: 變形的不均勻性(頂頭前壓縮量)第四章穿孔13不均勻變形程度首要決定於坯料每半轉的壓縮量(稱為單位壓縮量),生產中指頂頭前 壓縮量。 頂頭前壓縮量愈大則變形不均勻程度也愈大, 導致管坯中間區的切應力和拉應力增 加,從而輕易促進孔腔的形成 。一般用臨界壓縮量來表示最大壓縮量值的限製,壓縮量小於 臨界壓縮量則不輕易或不形成孔腔。 橢圓度的影響 穿孔過程中在管坯橫斷麵上存在著很大的不均勻變形, 橢圓度愈大, 則不均勻變形也愈 大。 按照體積不變定律可知, 橫向變形愈大則縱向變形愈小, 將導致管坯中間的橫向拉應力、 切應力和反複應力增加 ,加劇了孔腔的形成趨勢 單位壓縮次數的影響 在生產中首要指管坯從一次咬進到二次咬進過程中管坯的旋轉次數, 次數的增多就輕易 形成孔腔。 鋼的自然塑性 鋼的自然塑性由鋼的化學成分、 金屬冶煉質量和金屬組織狀況所決定 , 而組織狀況又 由管坯加熱溫度和時間所影響。一般來說塑性低的金屬,穿孔性能差 ,輕易產生孔腔。4.54.5.1斜軋穿孔時的金屬變形管坯受力情況圖 4-6 顯示管坯的受力情況,圖中顯示 F 為軋輥方向(平麵)的力,為壓應力,在接觸 點的位置顯示為最大。中間部位(導盤方向)顯示為拉應力,理論上在導盤的中間部位受力 為最大。由於管坯的不斷旋轉,同一部位的受力情況不斷變化,導致中間部位的金屬受到交 變應力的感化,中間產生疏鬆 ,形成孔腔。圖 5 金屬受理分析圖 4.5.2 金屬變形 斜軋穿孔過程中存在著兩種變形,即基本變形(或宏觀變形)和附加變形(稱不均勻變形) 基本變形是指外觀外形的變化, 這類變形是可以直觀的, 如由實心圓管坯變成空心的毛圖 4-64.5.2金屬變形 金屬變形基本變形完全是幾何尺寸的變化, 與材料的性質無關, 而且基本變形取決於變形區的幾14

無縫鋼管生產技術何外形(由工具設計和軋機調整所決定)。 附加變形指的是材料內部的變形, 是直觀不到的變形, 附加變形是由於材料中內應力所 引發的,是增大材料的變形應力,引發材料中產生的缺陷,所以在實際生產中如何來減小附 加變形是很首要的。 4.5.2.1 基本變形 基本變形即延伸變形 ,切向變形和徑向變形(壁厚壓縮)。這三種變形都是宏觀變形, 表示外觀外形和尺寸變化。基本變形可用下式表示: 徑向應變增量:r = ln縱向(延伸)應變增量 :s1 s0l = ln切向(圓周)應變增量:l1 l0t = ln4.5.2.2 附加變形2 ( D1 s1 ) D0附加變形包括有扭改變形 , 縱向剪切變形等, 附加變形是由於金屬各部分的變形不均勻 產生的,附加變形會帶來一係列的後果 ,如造成變形能量增加,和由於附加變形所引發的 附加應力,輕易導致毛管內外表麵上和內部產生缺陷等。 縱向剪切變形首要是由於頂頭的軸向阻力所釀成的, 一方麵軋輥帶動管材軸向活動 , 而 頂頭要禁止金屬軸向活動, 終究導致各金屬軸向活動有差異, 可是各層金屬又是互相聯係的 , 是一個整體,所以在各層金屬間必然產生附加變形和附加應力,特別是和軋輥 、頂頭直接接 觸的表麵層金屬 ,由圖中可看出,附加變形更大些 ,是以毛管內外表麵很輕易出現缺陷或 者使管坯表麵原本的缺陷發展擴大。 切向剪變形往往是造成毛管內外表麵產生缺陷啟事之一 (如裂紋、 折迭、 離層等缺陷) 。4.6穿孔工具及設計穿孔機工具首要包括:軋輥 、頂頭和導板(導盤)。這些工具是直接參與金屬變形的。 除此以外,還包括頂杆、毛管定位叉、導管、導槽等部件。 工具的尺寸和外形要求公道,如許才能保證穿出高質量的毛管,保證穿孔過程的穩定、 生產率高、低能耗、工具耐磨性高、使用壽命長的要求。4.6.1軋輥穿孔機軋輥外形首要有盤式輥 、桶形輥和錐形輥,盤式輥很少使用,常用的是桶形輥和第四章穿孔15錐形輥。 從大體的外形來看, 桶形輥和錐形輥度一般是由兩個錐形段構成的, 即進口錐和出口錐 。 假如細分的話, 進口錐又可以分為一段式和兩段式, 兩段式是為了改善咬進條件和減少從車 次數。根據毛管擴徑量的需求,出口錐也可以分為一段式和兩段式,兩段式用於大擴徑量的 機組。 另外,有的軋輥在進口錐和出口錐之間采用過渡帶即軋製帶,有的則沒有。軋製帶的作 用是防止兩錐相接處形成尖銳棱角,這類棱角在穿孔時會使毛管外表麵產生劃傷。 軋輥的特征尺寸指軋輥最大直徑和輥身長 ,軋輥最大直徑和輥身長度是根據軋輥長度、 軋製速度、咬進條件、軋製產品規格、電能消耗、軋輥重車次數等身分確定。 軋輥直徑增加 , 則咬進條件改善、 軋製速度進步、 軋輥重車次數增加、 軋輥的利用率高, 但同時也增加了軋製壓力和電能消耗。 4.6.1.1 軋輥的進口錐角和出口錐角 軋輥的進口錐角和出口錐角? 軋輥進口錐的角度大小決定管坯能否順利咬進和積累足夠的力以克服頂頭阻力使管坯 穿成毛管。相關的文獻指出,進口錐角在 2~40 之間,一般情況下將軋輥的進口錐設計成兩 段,第一段的角度在 1~30 之間,為的是保證管坯的咬進,第二段的角度在 3~60 之間,為 的是防止形成孔腔 。 軋輥的出口錐角在 3~40 之間,這取決於管坯的擴徑量 ,擴徑量越大,角度越大 。 4.6.1.2 軋輥的進口錐和出口錐長? 軋輥的進口錐和出口錐長 ? 確定軋輥進口錐和出口錐的長度首先為了校核軋輥的長度是否滿足毛管咬進和擴徑的 要求,其次為在生產中公道使用軋輥。 軋輥進口錐長的計算公式為:軋輥出口錐長的計算公式為:注:DB-管坯直徑; E-軋輥間隔; DR-毛管直徑; αe—軋輥進口錐段的空間角,可以近似即是軋輥進口錐角; αa—軋輥出口錐段的空間角,可以近似即是軋輥出口錐角。4.6.2導盤導盤的感化是封閉孔型。導盤設計要素首要有:接觸弧半徑和厚度。見圖 4-7。16

無縫鋼管生產技術圖 4-74.6.2.1 導盤的輪廓 導盤的輪廓是由一般有兩個半徑進口半徑 R2、 出口半徑 R1 構成, 根據經驗我們可以確 定其值的大小: R2=(0.66~0.70)*DB 進口半徑: R1=(0.8~0.87)*DB 出口半徑: 4.6.2.2 導盤厚度 到盤厚度由最小軋輥間隔和導盤與軋輥的最小間隙決定。大小為: B=(0.8~1.0)* DB 注:DB-管坯直徑4.6.3導板導板的設計原則是:一種管坯需要設計一種導板,假如是用一種管坯生產不同尺寸的毛 管,可以隻設計一種導板。 導板的縱剖麵外形應與軋輥輥形相對應,也有進口錐、壓縮帶和出口錐構成。導板進口 錐首要起到指導管坯的感化,使管坯中間線對準穿孔中間線。當管坯與上、下導板接觸時, 它起著限製管坯橢圓度的感化。 限製橢圓度是為了避免過早形成孔腔, 同時促進金屬的縱向 延伸。導板的出口錐起限製毛管橫變形,並控製毛管軋後外徑的感化。 壓縮帶是過渡帶 ,它不在導板的中間,而是向進口方向移動,移動值一般在 20~30mm, 也有到 50mm 的。 移動的目的是: 可以減小管坯在頂頭上開始碾軋時的橢圓度和減小導板的 軸向阻力,進步穿孔速度。 導板的進口錐角一般即是軋輥進口錐角或比軋輥進口錐角大 10~20,出口錐角一般等 於軋輥的出口錐角或比軋輥的出口錐角小 0.50~10。 導板的橫斷麵外形是個圓弧形凹槽 , 這是為了便於管坯和毛管旋轉。 凹槽的圓弧可做成 單半徑或雙半徑的。 導板的長度由變形區長度決定,壓縮帶寬度一般為 10~20mm. 導板的厚度根據軋輥間隔來確定, 以薄壁毛管為設計對象。 適應薄壁管的導板一定適應第四章穿孔17厚壁管的生產。4.6.4頂頭頂頭的種類按冷卻方式來分,有內水冷、內外水冷、不水冷頂頭(穿孔過程和待軋時間 內都不冷卻,首要指生產合金鋼用的鉬基頂頭): 按頂頭和頂杆的連接方式來分 ,有自由連接和用連接頭連接頂頭。 按水冷內孔來分 ,有門路形、錐形和弧形內孔頂頭。內孔與外表麵之間的壁厚有等壁和 不等壁兩種 。 按頂頭材質分,有碳鋼、合金鋼和鉬基頂頭。 從擴徑段分:有 2 段式、3 段式、4 段式。擴徑率小於 20%用 2 段式頂頭,大於 20%用 3 或 4 段式頂頭。 為延長頂頭的使用壽命, 應通過加強冷卻水的壓力來進步頂頭在孔型中頂頭的冷卻, 尤 其是頂頭的前部。使用內水冷首要是為了降低頂頭內部溫度,應盡可能降到最低水平,冷卻 水壓應保證在 10~15 bar。 影響頂頭壽命的身分: 管坯材質,合金含量越高,變形抗力越大,頂頭壽命越低; 頂頭化分和熱處理工藝,熱處理工藝決定頂頭壽命。 穿孔時間和管坯長度,穿孔時間越長,頂頭溫度越高,頂頭越輕易變形和損壞。 頂頭在穿孔過程中,頂頭承受著交變熱應力、摩擦力及機械力的感化,力的大小影響頂 頭的壽命。頂頭過分磨損會劃傷毛管內表麵,粘鋼後產生內折。 頂頭一般是軋製的、 鑄造的或者是鑄鋼的。 搬運頂頭時應保護表麵的氧化層 , 避免脫落, 否則影響使用壽命。 更換標準是: 頂頭頭部磨損,磨損帶長度超過 5mm,破損麵積超過 30cm2. 穿孔段出現裂紋;裂紋長度超過 60mm,寬度在 1.0mm 擺布。 粘鋼,有粘鋼就該更換。 剔廢的頂頭原則上不能反複使用,若重車 ,需要再次熱處理。 4.6.4.1 計算過程: 計算過程: 下麵以 2 段式頂頭舉例說明設計過程,設計的條件是必須已知軋輥的尺寸和管坯直徑、 毛管直徑、毛管壁厚及咬進角。 ——確定軋製帶處(HP)的輥距(E) 輥距(E)的大小取決於: 材料的鋼級 管坯的直徑 毛管壁厚 下麵是一些常見鋼中的輥距值(E) E = 0.84 to 0.9 * DB = 84 to 90 %, usual 86 – 89 % 碳鋼: E = 85 ~ 90 %, 87 ~ 90 % 低合金鋼: E = 88 ~ 91 %, 88 ~ 90 % 高合金鋼 確定軋輥的進口長度(Le)和出口長度(La),計算它們是為了驗證其長度是否超過18

無縫鋼管生產技術軋機的設計長度,公式見前麵軋輥設計部分。 假如計算的結果是進口長度(Le) 或出口長 度(La) 比軋輥現有的相應部分大的話就得加大軋輥間距(E)或者增加進口錐角和出口錐 角 ——確定頂頭直徑(Dd)——毛管與頂頭的間隙值(CH),目前仍以經驗值或經驗公式為主——確定頂頭坪滑段的長度(LGT2) 平滑段的感化是均勻壁厚的偏差, 長度最少要保證毛管能夠轉一周並加上保險係數。 即SF—平滑係數 1.2 ~2, 通常為 1.5 --咬進角 LGT2 必須小於頂頭過 HP 處的長度, 否則的話減小係數值。 平滑段的角度 似即是軋輥的出口錐角 ——確定頂頭穿孔段末真個直徑(DR)近——計算頂頭前伸量 Ld1 頂頭前伸量的大小影響著穿孔的過程和毛管的質量.生產中應避免在頂頭的前部形成空 腔 ,如許有益於減輕毛管內表麵的缺陷。但起決定性的影響內表麵缺陷的身分有頂頭前直 徑減徑率和管坯接觸頂頭前轉動的次數。換句話說,頂頭前直徑減徑率的參考極限值如下 : 碳鋼 低合金鋼 高合金鋼 ——自由段長度 (GL), 機關批從接觸軋輥到頂頭前的長度,必須保證管坯轉一周。GF1 to 1.5 假如軋輥之境與管坯直徑的比值較大的話, GF 可以取值範圍為 0.8 to 1 所以頂頭位置(Ld1)為: 頂頭前伸量的值最少要大於 40mm,係數 GF 通常影響頂頭位置和 頂頭前的壓下量。 ——確定頂頭長度(Ld)第四章穿孔19頂頭再 HP 後長度(Ld2)計算公式如下:所以頂頭長(Ld)為 —— 確定頂頭鼻部的直徑(F) 一般情況下 F = 0.25 to 0.30 * Dd (Dd < 80 mm) F = 0.18 to 0.25 * Dd (大頂頭 ) 但不能小於 16 毫米 ——確定頂頭圓弧半徑(Rd) ,公式如下: 其中圓弧段的長度的求法是:圓弧半徑為:圓弧半徑值 (Rd) 範圍在 300~ 900 mm 之間. 的 限值。 4.6.4.2 頂頭計算過程(2 段式頂頭) 頂頭計算過程( 段式頂頭) ——給定2 段式頂頭的圓弧半徑值不要取上——計算 輥距 E 177,2 mm (選擇直徑壓下率為 88.6 % of DB, 見附表 1 ) 進口錐長度出口錐長度頂頭與毛管的間隙20

無縫鋼管生產技術Clearance: CH10 mm (見附表 2)桶形棍—— CH (錐形輥取值比桶形輥大)平滑段長度故取 確定平滑段開始處的直徑自由工作段長度(咬進段) 選擇 GF 1.05頂頭前伸量頂頭在 HP 點後的長度頂頭長核查頂頭前伸量第四章穿孔21核查實際的咬進係數 F=0.2*165 F= 33mm22

無縫鋼管生產技術附表 1: ——直徑壓下率——徑壁比 附表 2: CH壁厚第四章穿孔234.7穿孔機調整參數確定現代的穿孔機在全部機組中承擔的變形量愈來愈大。 表示穿孔變形的參數有 : 直徑擴徑 率、延伸係數 、軋製帶處的壓下量、頂頭前壓下量。 直徑擴徑率 一般在 3~40%的範圍內 ,錐形輥穿孔機的擴徑率明顯高於桶形輥穿孔機。擴徑率大, 輕易產生內外表麵缺陷或惡化壁厚不均,是以最好采用等徑或小擴徑穿孔。圖 4-8 顯示錐形 輥與桶形輥擴徑值的比較。圖 4-8擴徑值比較延伸係數 延伸係數大意味著毛管壁厚薄。管坯直徑愈大,在同一壁厚下,延伸係數愈大。隨著錐 形輥穿孔機的的廣泛使用 ,以 180 機組為例,穿孔毛管的最小壁厚可以達到 8mm。 軋製帶處的壓下量 它表示管坯直徑在軋製帶處的變化量,取值範圍在 9~12% ,穿孔薄壁管取大值 ,厚壁 管取小值。 它表示管坯直徑從一次咬進點到二次咬進點的變化量, 它的大小決定管坯的二次咬進效 果,過大又輕易形成鋼管內折缺陷。 穿孔機首要的調整參數有軋輥間隔、頂頭前伸量、導板(導盤)間隔、前進角的大小和 軋輥轉速(導盤速度)。 調整的基本原則是毛管幾何尺寸滿足軋管機組的要求 ,壁厚均勻且內外表麵良好。 調整的方法可以參考下表(表中沒有涉及到前進角的調整):24

無縫鋼管生產技術啟事輥 減小 增加 減小 增加 增加 減小 - -距導 - - - -距頂 前 量 - - 增加 減小 增加 減小 - - 多增加 多減小 (增加) (減小)壁厚稍微厚 壁厚稍微薄 壁厚太厚 壁厚太薄 外徑太大 外徑太小 外徑稍微大 外徑稍微小 外徑 、壁厚都太大 外徑、壁厚都太小 外徑太大、壁厚太小 外徑太小、壁厚太大 如何確定軋輥間隔?-(減小) -(增加) 減小 增加 - - - --(增加或減小) -(增加或減小) 多增加 多減小軋輥間隔指的是兩個軋輥的軋製帶之間的間隔, 它是首要的調整參數之一。 確定軋輥距 離(E)的條件條件是應明確: ——管坯材質 ——管坯直徑 ——毛管壁厚 下列數據為標準數據: E=(0.84~0.90)*DB 碳鋼: 通常為(0.86~0.89)*DB 低合金鋼: E=(0.85~0.90)*DB 通常為(0.87~0.90)*DB 高合金鋼: E=(0.88~0.91)*DB 通常為(0.88~0.90)*DB 一般情況下,厚壁管上限值為 0.93*DB,薄壁管取下限。 如何確定導盤間隔 ? 導盤間隔與軋輥間隔的比值決定著軋件在變形區中的橢圓度 ,而橢圓度又影響毛管質 量、咬進條件、軸向滑移 、穿孔速度、擴徑量、軋卡及毛管尺寸控製等。特別是對毛管質量 (穿孔合金鋼管)影響更為明顯,橢圓度越大,毛管內表麵出現裂紋的可能性越大,過早形 成空腔的可能性越大 。 生產中, 導盤間隔總是大於軋輥間隔, 二者比值即橢圓度係數, 一般在 1.07~1.15 之間, 穿孔厚壁管和合金管時取小值。 確定導盤間隔可按橢圓度係數推導: A=(1.07~1.15)*E 注:A—導盤間隔 E—軋輥間隔 導盤調整首要指導盤的間距調整、高度調整和軸向調整。 導盤的間距調整,一般由電機、蝸輪蝸杆構成,驅動導盤裝配的底座並配以消除間隙的 平衡裝配; 導盤的高度調整 ,因孔型封閉的要求 ,擺布導盤的高度不同,調整的方式有墊片調整即第四章穿孔25直接在刀盤下麵加墊片和楔塊調整調整即通過楔塊並配以平衡裝配 。 導盤的軸向調整,這類方式不常用。因導盤在穿孔時的接觸長度比導板短,為了減小毛 管尾部的橢圓度, 在穿孔機的設計階段就將導盤的中間線向後移動一些間隔。 後移的間隔使 機組大小而定,一般在 30 毫米以內。 如何確定頂頭前伸量? 頂頭前伸量的丈量方法是, 將頂頭/頂杆深進到軋輥之間, 丈量頂頭頭部到軋輥軋製帶 之間的間隔。 確定頂頭前伸量的步驟如下 : Ld1=Le-XX=π*DB*tan(β)*FE 注:Ld1—頂頭前伸量 Le—軋輥進口錐長 β—前進角 FE—係數,取值範圍在 1~1.5 之間 頂頭前伸量和軋輥間隔有著密切的聯係 ,頂頭前伸量增加,頂頭前壓下量減小,相反頂 頭前伸量減小,頂頭前壓下量增加。 頂頭前伸量調整在生產中有著首要意義。 由於頂頭前伸量的大小和毛管質量、 咬進條件、 軸向滑移、穿孔速度、軋卡和毛管尺寸控製等都有關。 什麽是擴展值?如何確定頂頭與毛管的間隙量? 毛管內徑與頂頭之差叫做擴展值, 計算擴展值是選擇頂頭直徑的首要根據, 不同壁厚毛 管的擴展值是不同的, 不同形式的穿孔機擴展值變化的規律也不一樣 。 影響擴展值的身分還 有:變形區橢圓度、穿孔溫度、鋼種等。 擴展值用 CH 表示,大小為: CH=DH-2*SH-Dd 使用錐形輥穿孔機的擴展值 CH 值與桶形輥穿孔機的擴展值 CH 關係是: CHctp=1.5*CH CH 的經驗值計算方法是: CH=(0.09+0.076*DB)-(0.007+0.0013*DB)*SH 注 :DB—毛管外徑 SH—毛管壁厚 Dd—頂頭直徑 如何計算穿孔的軋製時間? 穿孔的軋製時間的多少往往表示一個機組的能力大小, 斜軋穿孔機的工作時間由下麵公 式計算 :式中 Dw—軋輥的工作直徑;26

無縫鋼管生產技術L1-變形區長―; L0-毛管長; n—軋輥轉速; η0-軸向滑移係數; β-前進角(軋輥傾角) 如何選擇軋輥的前進角 ? 前進角及軋輥軸線與軋製線在水平麵內的夾角。選擇的範圍在 8~150 之間 ,常用的角 度為 10~120。 。前進角的選擇影響以下幾方麵: 前進角越大 ,毛管的出口速度越大,軋製時間相應減少,可以進步機組的節奏,還可以 降低工具消耗; 前進角越小,管坯咬進條件越好,啟事是管坯與軋輥的接觸麵積增大,摩擦力增大的緣 故 。 前進角的大小決定軋製力的大小,角度越大,軋機負載越大。若在一個軋輥上使用不同 直徑的管坯(不同孔型),角度隨管坯直徑增加而減小 。4.8其他穿孔方法管坯的穿孔方式有壓力穿孔,推軋穿孔和斜軋穿孔 。4.8.1壓力穿孔壓力穿孔是在壓力機上穿孔, 這類穿孔方式所用的原料是方坯和多邊形鋼錠。 工作道理 是首先將加熱好的方坯或鋼錠裝進圓形模中 (此圓形模帶有很小的錐度),然後壓力機驅 動帶有衝頭的衝杆將管坯中間衝出一個圓孔。 這類穿孔方式變形量很小, 一般中間被衝擠開 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,延伸係數最大不超過 1.1。4.8.2推軋穿孔推軋穿孔是在推軋穿孔機上穿孔,這類穿孔方式是壓力穿孔的改進。把固定的圓錐形模 改成帶圓孔型的一對軋輥。這對軋輥由電機帶動方向旋轉(兩個軋輥的旋轉方向相反),旋 轉著的軋輥將管坯咬進軋輥的孔型, 而固定在孔型中的衝頭便將管坯中間衝出一個圓孔。 為 了便於實現軋製,在坯料的尾端加上一個後推力(液壓缸),是以,叫做推軋穿孔。 這類穿孔方式使用方坯,傳出的毛管較短,變形量很小,延伸係數一般不大於 1.1。 推軋穿孔的優點如下: 坯料中間處於全應力狀況,過程是衝孔和縱軋相結合 ,不會產生二輥斜軋的內折缺陷, 毛管內表麵質量好,對坯料質量要求較低; 衝頭上的均勻單位壓力比壓力穿孔小 50%擺布,因此工具消耗較小; 穿孔過程中首要是坯料的中間部分金屬變形, 使中間粗大而疏鬆的組織很好的加工而致 密化,同時在壓應力感化下,毛管內外表麵不易產生裂紋。 生產率比壓力穿孔高,可達每分鍾兩支; 以上兩種穿孔多生產特殊鋼種的無縫鋼管,現存的機組很少 ,因變形量很小,毛管短且 厚, 因此在熱軋無縫鋼管機組中要設置斜軋延伸機, 將毛管的外徑和壁厚減小並使管子延長。第四章穿孔27另外輕易產生較大的壁厚不均 。4.8.3斜軋穿孔這類穿孔方式被廣泛的利用於無縫鋼管生產中, 一般使用圓管坯, 靠金屬的塑性變形加 工來形成內孔,因此沒有金屬的損耗。 斜軋穿孔機的分類 斜軋穿孔機按照軋輥的外形可分為錐形輥穿孔機、 盤式穿孔機和桶形輥穿孔機 。 按照軋 輥的數目分又可分為二輥斜軋穿孔機和三輥斜軋穿孔機。 錐形輥穿孔機 、 桶形輥穿孔機 是當今廣泛使用的首要機組, 錐形輥穿孔機的曆史較短 , 具有更多優點。比較如下: 桶形輥穿孔機的軋輥可以上下和擺布布置,而錐形輥穿孔機的軋輥隻能上下布置; 桶形輥穿孔機的軋輥由兩個錐形構成,錐形輥穿孔機的軋輥由一個錐形構成; 桶形輥穿孔機的軋件速度變化為小-大-小, 錐形輥穿孔機的軋件速度隨軋輥直徑的增 加從小慢慢增大; 毛管在孔型中的寬展,錐形輥穿孔機要小些 ,更有益金屬軸向延伸變形,附加變形小,毛 管內表麵質量好 ,壁厚精度較桶形輥穿孔機高; 錐形輥穿孔機的延伸係數比桶形輥穿孔機大 , 更適合穿孔薄壁毛管, 使得軋管機組的機 架數目可以減少; 斜軋穿孔機不管軋輥的外形如何不同, 為了保證管坯曳進和穿孔過程的實現, 都由以下 三部分構成:穿孔錐(軋輥進口錐),輾軋錐(軋輥出口錐)和軋輥壓縮帶——由進口錐到 出口錐之過渡部分。 二輥式穿孔機和三輥式穿孔機的特點? 二輥式穿孔機首要有帶導輥的穿孔機、 帶導板的穿孔機和帶導盤的穿孔機, 帶導輥的穿 孔機一般不常用,隻用於穿孔軟而粘的有色金屬,如銅管、鈦管等。帶導板的穿孔機具有孔 型封閉好、接觸變形區長、穿出的毛管壁厚可以更薄的特點而仍然得到重視;帶導盤的穿孔 機愈來愈得到發展,它的特點是 : 生產率高,這是由於主動導盤對軋件產生軸向拉力感化,導致毛管軸向速度增加。最快 可以達到 3~4 支/分; 由於導盤的軸向力感化,使管坯咬進輕易一些,減少了形成管端內折的可能性,也可以 進步壁厚的精度; 導盤比導板有較高的耐磨性,從而減少了換工具的時間並進步了工具壽命; 三輥式穿孔機的特點是: 由於三個輥呈等邊三角形布置,因此在變形中管坯橫斷麵的橢圓度小; 由於三個輥都是驅動的,僅存在頂頭上的軸向力,因此穿孔速度較快,但頂頭上的軸向 阻力比二輥式大; 在軋製實心管坯時,由於管坯始終受到三個方向的壓縮,加上橢圓度小,一般在管坯中 心不會產生破裂,即形成孔腔,從而保證了毛管內表麵質量。這類變形方式更適合穿孔高合 金鋼管。三個軋輥穿孔時坯料和頂頭輕易保正對中 ,是以毛管幾何尺寸精度高,即毛管橫斷 麵壁厚偏差小。 因穿孔薄壁毛管時輕易形成尾三角,使毛管尾端卡在軋輥輥縫中,更適合穿孔中厚壁毛管。28

無縫鋼管生產技術4.94.9.1力能參數的計算軋製力計算總軋製壓力,首先要確定接觸麵積。 4.9.1.1 變形區長度的確定 變形區的長度是進口斷麵到出口斷麵的間隔。如圖 4-9 所示。考慮送進角 α 時,變形區 長度按 4.1 式計算[11]。圖 4-9 穿孔時的變形區圖示l = l1 + l 2 = (d p dH 2tgα 1) cos α + (dm dH ) cos α 2tgα 2d 其中: p 進口斷麵上的管坯直徑, mm ; d m 出口斷麵上的毛管直徑, mm ; d H 軋輥之間的最小間隔, mm ;(4.1)α 1 ——軋輥的進口錐母線傾角,度 α 2 ——軋輥的出口錐母線傾角,度 α ——送進角 ,度。4.9.1.2 接觸麵寬度的確定 在斜軋穿孔時,沿變形區長度,接觸表麵的寬度是變化的。任一斷麵的接觸寬度 b [12], 如圖 4-10 所示 。第四章穿孔29圖 4-10穿孔時的接觸麵積b=(4.2) 式中: D ——該斷麵上的軋輥直徑; d ——該斷麵上的坯料直徑; r ——徑向壓下量; 1 上式中的徑向壓下量 r ,根據圖 4-1。對各個區域分別按下列公式計算。 對於區域Ⅰ, r 表示坯料在 k 轉中兩相鄰斷麵半徑之差 1 r = s tan α 1 對於區域Ⅱ, r 表示坯料在 k 轉中兩相鄰斷麵壁厚之差 (4.3) (4.4) (4.5)rd + 2r 2 d r 1+ + 2 D Dr = s(tan α 1 + tan γ )對於區域Ⅲ,r = s(tan γ tan α 2 ) 式中: γ ——頂頭錐體的母線的傾斜角; s ——螺距 。η 0 F1 d1 tan α ηt F K 式中: F1 ——金屬在出口斷麵上的麵積;s =π(4.6)η t ——出口斷麵的切向滑動係數,η t ≈ 1 ; η 0 ——軸向滑動係數;η 0 = 0.68 ln α + 0.05 d0 ε0 f k dp F ——金屬在所研究斷麵上的麵積; d1 ——管坯在出口斷麵上的直徑;d 0 ——管坯的外徑,mm; 式中: d p ——頂頭的外徑,mm; f ——摩擦係數;(4.7)α ——送進角; ε 0 ——頂頭前坯料的徑向壓下量,%;軋製過程中產生大的滑動是不利的, 它會使生產率降低, 工具磨損加快, 能量消耗增加,30

無縫鋼管生產技術軋件質量惡化。是以,公道的設計應使滑動係數盡可能增大 。 由式(4.6)可見,螺距是變化的,其值隨軋件進進變形區坯料橫斷麵麵積的減小而增 大。 接觸麵積為bi + bi +1 l 2 式中 : bi 、 bi +1 ——在分點 i 及 i + 1 上的接觸寬度; F =∑(4.8)l ——分點 i 及 i + 1 間的間隔。4.9.1.3 均勻單位壓力 p 的計算' ' ' p = νnσ nσ' nσ'' σ s(4.9)式中:ν——中間主應力影響係數(取ν=1.15); ' ' nσ ——外摩擦及變形區幾何參數影響係數(取 nσ = 1 ); ' nσ' ——外端影響係數; ' ' nσ'' ——張力影響係數(取 nσ'' = 1 ); σ s ——一定的變形溫度、變形速度及變形程度金屬的變形抗 力, MPa ; ' nσ' 的計算 1 外端影響的應力狀況係數 進口錐側變形區: ' nσ' 1 =1.5(1-2.7ε2) (4.10) ε 孔喉處的相對壓下率;ε = (d p d H ) / d p出口錐側變形區:' ' nσ' 2 = 0.75nσ' 1(4.11)(4.12)2 進口錐側變形區均勻單位壓力 p1 =1.15×1.5(1-2.7 ε 2 ) σ s (4.13) σ s 不同變形溫度、變形速度及變形程度時,沿進口錐長度 式中: 的均勻變形抗力; 3 出口錐側變形區均勻單位壓力p2 =4 均勻單位壓力4 p1 3 7 p1 6(4.14)p=5 變形抗力 σ s 的確定(4.15)變形抗力的確定首先是計算穿孔時的變形溫度, 變形速度和變形程度數值, 然後根據該 鋼種的實測變形抗力曲線,確定該變形條件下的變形抗力。確定進口錐的均勻變形阻力:第四章穿孔311) 變形溫度:根據已有現場實測參考數值在 1180℃~1240℃ 2) 變形程度: 在斜軋穿孔進口錐碾軋實心坯的區域,變形程度為:ε=2 r dx(4.16)在斜軋穿孔出口錐碾軋毛管的區域,變形程度為:ε=r S + r 式中: r ——該截麵的徑向壓下量; S ——該截麵毛管壁厚; r = z x (tan α 1 ) ; z x ——單位螺矩;(4.17)α 1 ——進口錐輥麵錐角;d x ——該截麵軋件直徑;η 1 Z x = πξ x d x x tan α ηy 2式中 : ξ x ——橢圓度係數; η x ——軸向滑動係數,查圖表可得; η y ——切向滑動係數,近似為 1;(4.18)α ——送進角。3) 變形速度: 在斜軋穿孔進口錐碾軋實心坯的區域,任一斷麵的沿接觸弧的均勻變形速度:ε=(4.19) 在斜軋穿孔出口錐碾軋毛管的區域,任一斷麵的沿接觸弧的均勻變形速度:r R ω0 1 + m vt2ε=其中:r rp r + r rp vt + + 1 ln ω0 ( R + r ) R R r rp r R b R (弧度) (4.20)m=(4.21)ω 0 = arcsin式中: ω 0 ——毛管咬進點所對應軋輥中間角; R ——進口區管坯任一斷麵的軋輥半徑; r ——進口區管坯任一斷麵的管坯半徑; r ——徑向壓下量;(4.22)32

無縫鋼管生產技術vt ——金屬切向速度分量; rp ——頂頭半徑;b ——軋輥和管坯接觸寬度[13];b=re ——軋前管坯半徑,即為 re =橢圓度2 Rre r Rr + (ξ 1) R + re R+rdp(4.23)2 ;ab dh ; 式中: a b ——導盤間隔; d h ——軋輥間隔;ξ=4.9.1.4 軋製壓力 P 的計算P = p×F(4.24)4.9.2頂頭軸向力的確定確定斜軋穿孔時軸向力的大小對於生產有很首要的意義。 軸向力即為感化在頂杆上的壓 力,軸向上的大小直接影響著頂杆強度及工作的穩定性。 頂頭軸向力對軋輥所受的軸向力大小和軋製力矩的大小有直接影響。 是以在設計中, 為 了計算軋輥止推軸承,電機功率,頂杆的彎曲強度和頂杆的止推軸承 ,都要求較精確的確定 頂頭軸向力的大小。如圖 4-11 所示。圖 4-11感化在頂頭上的力頂頭的軸向力是由感化在頂頭尖端上和主體上的兩部分軸向力所構成。 頂頭主體是由頭 部、定徑段和圓柱段構成。試驗表明頂頭尖真個軸向力隻占頂頭軸向力的 15%擺布。是以, 頂頭上的軸向力首要由感化在主體上的力決定。主體上的軸向力與坯料每轉的送進間隔有 關,送進間隔越大,金屬與工具接觸麵增大,感化在頂頭上的軸向力就增大。 送進角愈大,送進間隔也愈大,軸向速度增加,同時由於軋製壓力的增加,其軸向分力 也增加,所有這些身分都使頂頭所受的軸向力有較大的增加。第四章穿孔33穿孔過程中與頂頭有關的首要力能參數指標有兩個 : 一個是頂頭對金屬的軸向力 , 這個 力越大,頂杆產生的彎曲也越大,如許導致毛管壁厚不均勻增加;另外一個指標是頂頭的軸 向力與軋輥上所受的總壓力的比值 Q / P ,這個比值越小,金屬對軋輥的軸向滑動就越小, 因此越有益於穿孔過程的力能條件。 頂頭軸向力的確定用理論方法計算是很複雜的。 根據頂頭受力的平衡條件而求出的軸向 力解析計算公式十分龐大,式中的各分力很難精確算出 ,是以在實際中無法利用。 感化在頂頭軸向上的力基本公式計算為[12]:Q = QH + 2 P0 (sin 0 + f cos 0 cos θ c ) (4.25) 式中: Q, QH 感化在頂頭上和感化在頂頭鼻部上的軸向力; P0 感化在頂頭上的正壓力;0 頂頭母線的傾斜角; θ c 傾斜角。目前在設計時廣為利用的辦法是根據實際測定的 Q / P 比值來確定。 Q / P 比值的範圍 在 27%~44%內,故推薦經驗公式: Q =(0.35~0.50) P (4.26) Q =0.35 P 。 我們這裏暫定為4.9.3斜軋力矩計算4.9.3.1 轉動軋輥所需的力矩 當沒有頂頭的情況下如圖 4-12 所示,即軋件在前進方向沒有受到軸向阻力時:圖 4-12在沒有頂頭感化下斜軋的受力分析34

無縫鋼管生產技術b M z = P R sin ω cos α + cos ω 2 ω 角由下式確定;tan ω = b dx 式中: b ——軋輥與軋件均勻接觸寬度; d x ——軋製力感化麵內的坯料直徑;(4.27)(4.28)α 送進角 。R ——合壓力感化麵上軋輥半徑;當有頂頭時如圖 4-13 所示 ,在前進方向受到頂頭的軸向阻力(Q),這時候傳動軋輥所需 總軋製力矩為:圖 4-13二輥穿孔機軋輥受力分析M z = P ( R sin ω cos α +b Q cos ω ) + R sin α 2 K(4.29)式中: K 軋輥數目; Q 頂頭上的軸向力。 4.9.3.2 電機所需力矩 電機所需力矩除了軋製力矩外 ,還有摩擦力矩,空轉力矩,動力矩。這些力矩的計算方 法與一般縱軋相同。 當不考慮動力矩時所需電機力矩:M 電=kη1η 2(M Mm + + Mk) i i(4.30)式中: K ——軋輥數; M ——一個軋輥所需的軋製力矩; i ——減數箱傳動比; M m ——產生在軋輥軸承中的摩擦力矩。第四章穿孔35由於傳動扭矩是由穿孔主電機直接經主傳動軸傳至軋輥。所以減數箱傳動比 i =1;(4.31) 式中: f ——軋輥軸承中的摩擦係數, 滾珠軸承可取 f =0.004~0.006, 滑動軸承可取 f =0.08~0.1;M m = Pfdm 2η1 ——齒輪機座傳動效率,一般取 0.92~0.95; η 2 ——接軸傳動效率,為 0.99;M k ——空轉力矩,空載時傳動軋機主機列所需的力矩,它應即是所有轉動機件空轉力矩之和。 一般可按經驗方法確 定如下:P ——軋製力; d m ——軸承摩擦園直徑,即為軋輥輥頸直徑;M k ≈ 0.03M H M H ——電動機的額定轉矩。額定功率=3800kw 轉速=62~110r/min(4.32)M H = 9.55Ph 3800 = 9.55 × = 585.3kN m n 62(4.33)M k = 17.55kN m4.9.3.3 電機功率的計算 根據已轉換到電機軸上的總力矩 M 電,可求出電機功率:N = 0.105M 電 n式中: N ——電機功率 ,kw; M 電 ——總力矩,kN. m ;(4.34)n ——電機轉速,r/min。4.9.3.4 穿孔機軋製時間的確定 在電機校核中 ,需要用到純軋時間和間隙時間。 1 純軋時間的計算 斜軋的純軋時間是指軋件通過變形區所需的時間——由管坯前端接觸軋輥起到軋出的 毛管尾端離開軋輥止的時間間隔。l+L πD n η x 1 r sin α 60 式中: l ——變形區長度; L ——毛管長度; T ——純軋時間; T=(4.35)η x ——出口斷麵的軸向滑動係數;36

無縫鋼管生產技術α ——送進角D1 ——出口斷麵上的軋輥直徑; nr ——軋輥的轉速;因而可知,為進步軋機生產效率,縮短純軋時間,可以通過進步軋輥轉速和加大送進角 來實現。 固然也可以通過加大軋輥直徑和增加滑動係數使純軋時間減少, 但受到軋機結構和 咬進條件的限製,後麵的方法是不可取的。 2 間隙時間的確定 由實際情況確定。4.104.10.1穿孔機的設備構成斜軋穿孔機的設備由哪幾部分構成? 斜軋穿孔機的設備由哪幾部分構成穿孔機設備由主傳動、前台、機架和後台四大部分構成 。主傳動一般由主電機或主電極 +變速箱構成。前台設備一般包括受料槽、導管和推鋼機構成。機架中包括軋輥和導向設備 (導盤或導板) 。 後台設備首要包括定心輥、毛管回送輥道、頂杆小車、頂杆小車的止推座及將毛管從穿 孔機組輸送到軋輥機組的運輸設備,常見的運輸設備有傳送鏈、回轉臂和電動車。4.10.2主傳動的方式及特點? 主傳動的方式及特點穿孔機的主傳動電機可以使用直流電機或交流電機。 直流電機一般通過傳動軸直接與軋 輥連接,而交流電機則通過減速機和傳動軸與軋輥連接。 一個機組可以使用一個電機,即一個電機連接減速機,減速機輸出兩個輸出軸 。也可以 兩個電機串聯後再接減速機單獨驅動一個軋輥。 穿孔機使用的接軸有萬向接軸和十字頭接軸。 十字頭接軸具有良好的調節性能, 無論在 水平麵和垂直平麵內都可以產生相對的角位移 。4.10.3管坯定心機的構成結構? 管坯定心機的構成結構定心方法有兩種,即熱定心和冷定心。熱定心是用壓縮空氣或液壓在熱狀況下衝孔 。特 點是生產效率高,設備簡單,同時由於衝頭外形與頂頭鼻部外形相適應,能獲得良好的定心 孔外形。從近些年的發展來看,熱定心工序有慢慢被取消的趨勢。 冷定心是在離線狀況下在機床上鑽孔,冷定心僅在高合金或首要用處鋼管的生產中采 用。4.10.4穿孔機機座(牌坊)有哪幾部分構成 穿孔機機座(牌坊)有哪幾部分構成?穿孔機的機座大多由包括以下幾部分: 轉鼓,又稱作軋輥箱。感化是放置軋輥,軋輥在轉鼓內滑動或與轉鼓緊固在一起。 軋輥傾角調整裝配,常用的驅動設備是電機+蝸輪蝸杆+定位器(編碼器),感化在轉 鼓上。一般放置的位置在牌坊的側麵。由於立式穿孔機的下轉鼓在水平麵以下,冷卻水及氧 化鐵皮的長時間衝洗,工作環境惡劣,給電機的維護帶來困難,用液壓馬達替換電極可以解 決此題目。第四章穿孔37軋輥傾角調整的平衡裝配 與軋輥傾角調整裝配組合,消除穿孔過程中產生的間隙和衝擊。根據轉鼓的外形不同, 安裝的位置可以與傾角調整裝配在一側或另外一側。常使用液壓缸實現此功能。 軋輥的平衡裝配 感化是消除穿孔過程中對軋輥的瞬間衝擊。 機蓋 機蓋上一般安裝軋輥間距的調整裝配。4.10.5導盤調整方式有哪幾種? 導盤調整方式有哪幾種導盤調整首要指導盤的間距調整、高度調整和軸向調整。 導盤的間距調整,一般由電機、蝸輪蝸杆構成,驅動導盤裝配的底座並配以消除間隙的 平衡裝配; 導盤的高度調整,因孔型封閉的要求,擺布導盤的高度不同,調整的方式有墊片調整即 直接在刀盤下麵加墊片和楔塊調整調整即通過楔塊並配以平衡裝配。 導盤的軸向調整,這類方式不常用。因導盤在穿孔時的接觸長度比導板短,為了減小毛 管尾部的橢圓度, 在穿孔機的設計階段就將導盤的中間線向後移動一些間隔。 後移的間隔使 機組大小而定 ,一般在 30 毫米以內。4.10.6三輥定心的感化和結構? 三輥定心的感化和結構由於頂杆很長且直徑較小, 是以頂杆的剛度較差。 為了增加頂杆剛度和防止頂杆在穿孔 過程中的抖動,在穿孔機的後台設置定心輥裝配。老式穿孔機因毛管較短,定心輥的數目一 般為 3~4 架,隨著毛管長度的增加現代的穿孔機定心輥數目為 6~7 架。 每一台定心輥裝配有三個互為 1200 布置定心輥構成,即上定心輥和 2 個下定心輥。 在軋製過程中定心輥的另外感化是: 當毛管未接近定心輥時 ,三個定心棍將頂杆抱住,並隨頂杆而轉動。感化是使頂杆軸線 始終保持在軋製線上,不至於因彎曲而產生甩動; 當毛管接近定心輥時,上下定心輥同時打開一定間隔(小打開位置),使毛管進進三個 定心輥之間,毛管就在三個定心輥中旋轉前進 ,其導向的感化; 當一隻毛管完全穿透以後,上定心輥向上抬起一個較大的間隔(大打開位置),布置在 定心輥之間的升降輥同時將毛管托住。 定心輥的驅動最早是由氣缸完成的, 使用在小機組上。 後來被液壓缸代替。 定心輥小打開的間距需要根據毛管直徑的變化而調整, 調整間隔指導行毛管時三個輥的 間隔,間隔的大小為毛管直徑加毛管跳動量,毛管的跳動量一般為 8~12 毫米擺布,薄壁管 可以取上限,厚壁管取下限。 小打開位置調整一般通過調整絲杠來限製液壓缸的行程, 最新型的液壓缸缸體內帶有位 置檢測裝配,調整行程隻需在調整終端上修改數值即可,具有簡單、安全、快捷的優點。 第一架三輥定心輥的位置大多放置在機架以外, 為了減小毛管頭部的壁厚不均, 最新的 設計機組將第一架三輥定心輥伸進到機架內或者在機架內設立四輥或三輥式的定心裝配。4.10.7頂杆的冷卻形式有哪些? 頂杆的冷卻形式有哪些頂杆的循環方式首要有兩種。38

無縫鋼管生產技術一種為頂杆不循環 ,此種方式頂杆一般為內水冷式,而頂頭為外水冷式,每穿孔一次更 換一個頂頭或者直到一個頂頭損壞才更換; 另一種方式為頂杆循環使用,此種頂杆結構簡單、維護方便 ,每組一般需要 6~12 支才 能循環使用。4.10.8頂頭的使用方式有幾種? 頂頭的使用方式有幾種?頂頭的使用方式首要有以下幾種: 頂頭與頂杆連接在一起一同進行循環的。頂頭損壞後需要離線進行更換,一般情況下, 一組頂杆 6~7 支,冷卻站在軋線以外,占地麵積較大。 頂頭在線循環。即使用一支頂杆,每穿孔一次,頂頭更換一次,一般情況下使用三個頂 頭,頂頭循環的次序是 1,2,3,再 1,2,3。這類方式隻更換頂頭,使用方便,生產節奏 快 。但要求頂頭的定位精確,工具加工精度高,設備運轉正常,否則的話,輕易發生頂頭與 頂杆連接不牢 ,頂頭脫落的情況。 一個頂頭/頂杆單獨使用。當頂頭損壞後 ,須在線更換頂頭頂杆 。

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