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再談無縫鋼管加工製造

無縫鋼管生産有近一百年的曆史時間。60年代因爲連軋管機的完善,三輥穿孔機的出現,提高了無縫管與焊接鋼管竟争的能力。70年代無縫管與焊接鋼管正伯仲之間,世界無縫鋼管生産量以每年5%以上的速度增長。 中國1953多年後看重發展無縫鋼管工農業,已分步形成冷軋各種大、中、小型給水管材的生産機制。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。

什麼是無縫鋼管?

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,随後經熱軋、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,淨重最輕,是一種經濟斷面鋼才,廣泛用以制造零部件和機械零部件,如石油天然氣鑽的鋼鋼管扣件等。

無縫鋼管适用範圍及分類管理

一、适用範圍:

無縫鋼管是一種經濟斷面鋼才,在國民生産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、建築及軍用等業務部門。

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、不鏽鋼鋼管、複合管;
  • ③按連接方式分:螺紋連接管、焊接管;
  • ④按生産工具:熱軋(擠、頂、擴)管、冷軋(拔)管;
  • ⑤按适用範圍分:鍋爐管、油井管、管線管、結構管、有機肥管…

無縫鋼管生産工藝流程

熱軋無縫鋼管主要生産(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、台檢)——進庫 ②冷軋(拔)無縫鋼管主要生産工藝流程: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%)方法生産。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。

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熱軋管有三個基本工藝流程:

  • ①在穿孔機将錠或坯穿成中空薄壁毛管;
  • ②在拓寬機裏将毛管軋薄,拓寬成爲靠近成壁厚的荒管;
  • ③在精軋機上冷軋成所要求的機器設備管。

軋管機組系列以生産無縫鋼管的最大直徑來表示。

無縫鋼管生産方法(括号中數子爲創制年代)

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無縫鋼管的生産工具

一、自動軋管生産

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。其生産流程圖如圖所示:

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1、穿孔機

常見的二輥斜軋穿空過程見圖爲。 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。生産直經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、帶後推力穿空、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。

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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,總拉伸強度約爲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,都提升了生産率,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裏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,以适度的張力控制壁厚。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

常見系列有直徑爲一百毫米、70毫米、350毫米和350毫米幾種,生産直徑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,規格型号轉變較靈活性,生産種類範圍廣泛。因爲持續軋管技術的發展,已不再修築70毫米以下的發電機組。

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二、持續軋管生産

加工設備由穿孔機、持續軋管機、支撐力減徑機組合而成。圓坯穿成毛管後插進芯軸,通過7~9架軋輥中心線互呈90°配備的二輥式軋機連軋。軋後抽芯軸,經再加溫後進行支撐力減徑,可軋個人成長達165m的無縫鋼管。70毫米持續軋管機組畝産40~60萬噸級,爲自動軋管機組的2~4倍。這種發電機組的特性是适宜生産直徑169毫米以下無縫鋼管,設備投資大,裝機容量大,芯軸将近30m,加工制造複雜。70年代中後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、周期軋管生産

以多邊形和圓形鋼錠或連鑄坯作原料,加熱後經壓力穿空成杯形毛胚,再經二輥斜軋延長機軋成毛管,之後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。周期軋管生産是用鋼錠作原料,宜于軋制大孔徑的厚壁鋼管和變斷面管。

四、三輥軋管生産

主要用于生産尺寸精度高的厚壁管。這種方法生産的管材,壁厚精度達到±5%,比用其他方法生産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,從而防止尾部産生三角形,使生産品種的外徑與壁厚之比,從12擴大到35,不僅可生産薄壁管,還提高了生産能力。

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五、頂管生産

頂管生産傳統的方法是方坯經壓力穿空和斜軋延長成杯形毛管,由推杆将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。這種生産方法設備投資少,可用連鑄坯,能生産孔徑達1070mm、壁厚到200mm的特大特厚的管,但生産效率低,壁厚比較厚,管長比效短。出現CPE法的新工藝後,管坯經斜軋穿空成荒管,收口後頂軋延長成管,克服了傳統方法的一些缺點,已成爲無縫管生産中經濟效益較好的方法。

六、擠壓管生産

擠壓管生産首先将剝皮圓坯進行穿空或擴孔,再經感應加熱或鹽浴加熱,并在内表面塗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。主要用于生産低塑性的高溫合金管、異型管及複合管、有色金屬管等。這種方法生産範圍廣,但産量低。近年來,由于模具材料、潤滑劑、擠壓速度等得到改進,擠壓管生産也有所發展。

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七、冷拔、冷軋管生産

冷軋、冷拔管生産用于生産小口徑薄壁、精密和異形管材。生産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。主要用于生産壁厚小于lmm極薄精密管材,冷軋設備複雜,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,之後以冷拔獲得多種規格。

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八、導盤軋管生産

穿空後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。隻是固定導闆改成主動導盤。由于用長芯棒生産,管材内壁光滑,無刮傷;但工具費用大,調整複雜。主要用于生産外徑150mm以下普通用途的碳素鋼管。目前使用較少。

九、旋壓管生産

将平闆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,尺寸範圍廣,但生産效率低。主要用于生産有色金屬管材,但也越來越多地用于生産鋼管。旋壓管材除用于生産生活器具、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産管徑達6000mm、孔徑與壁厚之比達10000以上的大孔徑極遊圓管和異形管件

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