科技小论文中小口径钢管穿孔减径生产工艺

发布时间：2016-03-12

　　本篇科技小论文介绍了中小口径无缝钢管穿孔后直接减径的生产工艺及该工艺的设备组成，生产工艺的难点及相应的控制措施。该工艺解决了冷拔管生产成本高，效率低，污染大的难题，在低端中小口径无缝钢管中与冷拔管相比极具竞争优势。

　　《建筑钢结构进展》以推动我国建筑钢结构事业的发展，促进相关理论研究及实用技术与新型产品开发，加强国内外学术交流，加快科研成果向生产力转化为宗旨，为广大从事建筑钢结构研究、设计、制作、安装和施工以及维修防护等相关领域的工程技术人员、高等院校师生和科研工作者服务。本杂志注重内容的实用和新颖。

　　关键词：穿孔机;减径机;无缝钢管

　　目前我国很多工厂采取冷拔方式生产中小口径无缝钢管。冷拔生产无缝钢管具有设备投资小，结构简单、维护方便，生产的钢管产品尺寸精度高和表面光洁度好等优点，但在冷拔前由于空心坯料通过热轧生产，不可避免地造成钢管的内外表面覆盖氧化皮，影响了钢管的表面质量。大部分工厂采用酸洗钢管去除氧化皮，但废酸液的排放对环境造成极大的破坏。随着人们对环境保护的要求越来越高，一些省份已经禁止新上酸洗项目。现有的工厂尝试采用穿孔加减径机的方式直接生产小口径成品管，生产效率为每小时120支钢管，提高了生产效率，大大节约了生产成本，该工艺主要用于低端无缝钢管生产。通泽重工公司生产的 SRM275-14机架微张力减径机，通过大量工艺现场生产试验，逐渐掌握了小口径钢管穿减生产工艺，实现了稳定可靠的连续生产。

　　1 生产线主要设备组成及简介

　　生产线主要由斜底式加热炉、穿孔机、感应加热炉和减径机以及辊道、台架等连线设备组成。主要设备具体参数如下。

　　1.1 管坯加热炉

　　采用22 m斜底式加热炉，炉体长度19 m，进料台2 m，有效装载宽度2 m，装载高度≤100 mm，窑外宽3 900 mm，加热温度为1 200～1 250 ℃，燃料种类为煤气。

　　1.2 穿孔机

　　穿孔机采用卧式桶形辊穿孔机，前传动布置，最大穿孔管坯φ75 mm，电机功率320 kW，轧辊直径φ350～410 mm，轧辊转速123 r/min。

　　1.3 减径机

　　减径机为SRM275-14机架微张力减径机，采用集中差速传动，轧辊理想直径为275 mm，该结构传动刚性好，电气控制简单，工艺速度给定容易，不需要计算每一个机架的转速，现场方便调整张力系数[2]。

　　1.4 生产线布置简图

　　具体工艺平面布置见图1。

　　2 生产工艺的难点及解决方法

　　中小口径的钢管直接经过穿孔机穿出毛料，再经过减径机减径归圆和改善外表面质量，不经过轧机生产成品的工艺方式，主要缺点是由于不经过轧机，钢管的纵向壁厚和横向壁厚都不能得到改善。壁厚的精度主要由穿孔机的穿孔精度决定，通过减径机减径后，一般情况下壁厚情况会恶化，所以生产工艺的难点在于控制穿孔毛管的壁厚精度和减径机对壁厚的影响。

　　穿孔毛管壁厚不均产生的主要原因是当管坯加热温度不均匀出现阴阳面时，会导致穿孔后的毛管壁厚不均，所以在炉中加热时要考虑留出足够的管坯均热时间，保证管坯温度均匀;管坯中心线偏移轧制中心线极易造成穿孔毛管壁厚不均，在生产过程中，应定时根据设备的标定位置检测孔型中心线与轧制中心线的偏差;孔型椭圆度系数的增大也会导致毛管的壁厚不均增大，所以要选择合适的椭圆度系数;顶杆发生弯曲时，顶头会呈转圈旋转并难以对准管坯中心，也会导致毛管壁厚不均，因此要及时更换弯曲的顶杆;工具形状也会对壁厚产生影响，因为无论轧辊还是顶头均设计有均壁段，在此段，轧辊表面与顶头表面应在空间状态下保持平行，否则会削弱该均壁段对毛管的均壁作用。另外均壁段的长度也会影响壁厚精度，所以应保证均壁段长度不小于一个穿孔螺距，一般取1.2～1.5个穿孔螺距长度[1]。

　　减径机生产钢管时产生壁厚不均主要与张力系数、减径率、孔型形状、毛管的原始尺寸以及轧制速度和轧制温度有关系。张力系数较大，有利于金属的轴向延伸，减小金属的横向宽展，从而减小金属的横向不均匀变形，但是较大的张力系数会使纵向壁厚不均，增大切头损失，影响成材率。穿减生产工艺并不适合大张力系数，应该采取微张力，增壁轧制;减径率大小的选取与壁厚均匀关系密切，在其他条件不变的情况下，减径率增大，横向壁厚不均匀变形增大，所以应选择一个合适的减径率，建议单机架减径率一般不超过3.5%;影响孔型形状的主要原因是孔型与金属接触变形区长度沿孔型宽度上差值的大小会影响横向壁厚不均，一般情况采用较小的孔型椭圆度系数(但是不能产生青线)，这样接触长度的差值变小，能在一定程度上改善横向壁厚不均。轧制速度和轧制温度对壁厚不均的影响主要是通过摩擦因数起作用。当轧制速度或轧制温度较低时，摩擦力越大，对减小钢管的壁厚不均也越有利，但是轧制速度或轧制温度过低的话，会影响钢管的纵向壁厚不均[2]。

　　钢管的纵向壁厚不均主要影响钢管的切头长度或者壁厚超出标准公差要求，所以通过提高毛管加热温度的均匀性，能够在一定程度上改善纵向壁厚不均。穿孔后毛管头部与尾部不可避免地会产生温度差，钢管温度越高，减径机减径后壁厚增加的越少，因此应在减径机入口处布置感应加热炉，提高钢管纵向温度的均匀性，减少切头损失和壁厚公差超差。

　　3 结束语

　　通过上述生产过程中的工艺控制手段，逐渐摸索经验，现已经能大规模稳定地生产合格产品，生产钢管最小外径为φ32 mm，最薄壁厚3 mm，最长为7.5 m，产品在市场中极具竞争力，在严酷的市场竞争中站稳了脚跟，取得了较好的利润。