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無縫鋼管生產工藝流程及軋機軋輥的選用

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  1 無縫鋼管生產工藝流程

  無縫鋼管生產主要經過以下幾道工序;管坯——切斷——加熱——穿孔——軋管——定(減)徑——矯直——切頭尾——檢驗——包裝——入庫。而根據軋管方式的不同可將無縫鋼管軋機分為自動軋管機組、連軋管機組(MPM兩輥連軋管機組、PQF三輥連軋管機組)、Assel軋輥機組、Accu軋管機組、周期軋管機組等,新上的軋機以MPM連軋管機組、PQF三輥連軋管機組居多,比如天津鋼管公司的Φ460、Φ258 PQF連軋管機組、衡陽鋼管的Φ273 MPM連軋管機組、攀鋼成都無縫的Φ340 MPM連軋管機組、Φ159 PQM連軋管機組、鞍山Φ170 PQF連軋管機組等。

  2 穿孔機

  管坯穿孔是熱軋無縫鋼管生產中重要的變形工序,它的任務是將實心管坯穿軋成空心毛管。根據穿孔機的結構和穿孔過程的變形特點,可將現有的穿孔方法分為:斜軋穿孔、推軋穿孔和壓力穿孔,而以斜軋穿孔應用為廣泛,斜軋穿孔機軋輥的形狀有輥式、菌式(錐形)和盤式三種,輥式穿孔機軋輥應用於小型軋機,而大型的機組穿孔機采用菌式軋輥。盤式穿孔機應用較少。不論軋輥形狀如何,為了保證管坯咬入和穿孔過程的實現都有穿孔錐(軋輥入口錐)、碾軋錐(軋輥出口錐)和軋輥軋製帶(入口錐與出口錐之間的過度部分)組成。

  穿孔機軋輥大多采用輥軸和輥套的組合結構,兩者采用直接過盈組合或加鍵過盈組合。這樣,當軋輥報廢後,輥軸可繼續複用,以減小工具成本。小型穿孔機輥軸材質多選用45或40Cr,調質處理。大型的穿孔機輥軸多用42CrMo,調質處理。軋輥材質目前各廠家選用較雜,有的廠家選用鍛造45、55等優質碳素結構鋼。有的廠家選用50Mn、65Mn、70Mn、70Mn2Mo、60CrMnMo等合金鑄鋼或鍛鋼;硬度範圍要求也不一致,有的要求HB180-220,有的要求HB220-260。為了增加咬入性,大型穿孔軋輥一般在入口錐上加工有深度為0.8~1.2mm的網狀花紋。

  綜合國內外鋼管廠家的材質選擇及使用情況,筆者認為:穿孔機軋輥選用鑄造50Mn、60CrMnMo等中碳合金鋼材質較合適,一是具有較好的強度及耐磨性,二是適用於軋製各種材質鋼管。硬度控製在HB200-240較合理。

  3 軋管機

  毛管軋製是熱軋無縫鋼管生產的主要變形工序,其作用是使毛管壁厚接近或達到成品管壁厚,和消除毛管在穿孔過程中產生的縱向壁厚不均,另外還可提高荒管內外表麵質量,控製荒管外徑和圓度。空心毛管軋成接近成品尺寸的荒管。

  1、自動軋管機:自動軋管機為二輥不可逆式縱軋機,其特點是在工作輥後設置一對高速反向旋軋的回送輥,作用是將經過一次軋製的毛管送到前台進行第二次軋製,因此它的生產效率較低,國內大多數機組已改造或淘汰。軋輥的材質多為無限冷硬鑄鐵、球墨鑄鐵或冷硬球墨鑄鐵,硬度在HSD50以上。

  2、兩輥連軋機組:連軋機組是較為先進的鋼管軋機,它是將穿孔後的毛管套在長芯棒上,經過多機架順次排列且相鄰機架輥縫互錯90°的連續軋管機進行軋製。

  連軋輥的材質大多為鎳鉻鉬無限冷硬球墨鑄鐵(也稱珠光體球墨鑄鐵)、鎳鉬無限冷硬球墨鑄鐵(也稱針狀體球墨鑄鐵),孔型部分硬度HSD50-65。國外設計的連軋輥一架有的采用鍛鋼或石墨鋼材質,以進一步提高該架次軋輥的強度。

  3、三輥連軋機組:三輥可調式限動芯棒連軋管機(PQF)是意大利INNSE公司為克服二輥連軋管機的固有局限性而研製開發的,由於它將360°孔型分為三部分,減小了每個軋輥孔型底部與邊緣的線速度差距,因而軋製的鋼管精度高。

  小型的PQF軋機的連軋輥是整體式的,采用鎳鉻鉬無限冷硬球墨鑄鐵,硬度控製在HSD55-65時較為合適;大型的PQF軋機的連軋輥作成裝配式的,即軋輥采用耐磨性較好鎳鉻鉬無限冷硬球墨鑄鐵,軸采用高強度的鍛鋼材料,並經過調質處理,可以重複使用,大大節約了成本,此結構已在天津鋼管公司成功使用。

  4、Assel軋管機組:Assel軋管為三輥斜軋,它由三個主動軋輥和一根芯棒組成環行封閉孔型。

  軋輥輥身分入口錐、輥肩、平整區和出口錐四段,材質采用4Cr5MoSiV1鍛鋼、鑄造半鋼或合金球墨鑄鐵等,熱處理硬度:鍛鋼軋輥控製在HSD65—75,半鋼軋輥控製在HSD50—60,合金球墨鑄鐵軋輥控製在HSD55—65(該種材質軋輥為進口機組設計,在國內成功應用實例較少)。

  4 鋼管定徑和減徑

  是熱軋無縫鋼管生產中的後一道荒管熱變形工序,其主要作用是消除前道工序軋製過程中造成的外徑不一,以提高熱軋成品管的外徑精度和圓度。鋼管定徑、減徑和張力減徑過程是空心體不帶芯棒的連軋過程。目前國內先進的定(減)徑機均采用三輥120°等分的軋輥,采用該型式的定(減)徑機後管材表麵質量好,成品管材的規格較多。

  定(減)徑機軋輥與軸采用過盈配合或鍵連接,目前多采用過盈配合。軋輥采用鎳鉻鉬無限冷硬球墨鑄鐵,毛坯采用離心鑄造生產毛坯,保證外層組織致密,硬度為HSD55-68之間。軋製小於Φ219以下規格的鋼管時,軋輥的硬度可選擇在HSD60-68之間,保證孔型的硬度一致,且耐磨性較好;軋製Φ219以上規格的鋼管時,由於軋輥孔型尺寸較大,落差較大,為保證孔型底部與邊緣的磨損不至於相差太大,軋輥的硬度可選擇在HSD55-61之間。


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