海南無縫鋼管??
目前,特大直徑薄壁熱軋無縫鋼管均采用減壁、擴徑方法生產,包括縱向擴管工藝和斜軋擴管工藝;其工藝特點都是將直徑大于坯料管(母管)內徑的錐形頂頭,在外力作用下穿過加熱后的坯料管內孔,實現坯料管的減壁、擴徑,從而得到特大直徑薄壁熱擴無縫鋼管。
1.1 縱向擴管工藝
縱向擴管工藝分為:拉拔擴管工藝、頂推擴管工藝。
1.1.1 拉拔擴管工藝
拉拔擴管時,先將坯料管的一端(長 350~550mm)送入縫式加熱爐或電感應加熱爐中,加熱到850 ℃以上,再用壓力擴口機對該管端進行擴口,形成喇叭狀;然后將擴口后的坯料管進行整體加熱,加熱溫度一般為 900~1 200 ℃;坯料管加熱均勻后,將其擴口管端固定在擴管機的內、外卡環(huán)上。將 1 組(一般 3~4 個)直徑逐漸增大的擴管頂頭分別固定在相應的拉桿上,拉桿在卡爪的帶動下拉著頂頭一道通過坯料管的內孔,對坯料管進行擴徑、減壁。拉拔擴管過程如圖 1 所示。拉拔擴管工藝因其成材率低、產品壁厚精度低和表面質量差,目前已被淘汰。
1.1.2 頂推擴管工藝
頂推擴管過程如下:電感應線圈從坯料管的前端開始,對其連續(xù)加熱;加熱溫度達到工藝要求(加熱溫度為該鋼種 Ac3 +50~100 ℃)時,推制擴管機機架兩側的兩個油缸同步推動置于坯料管尾端的推板,推板推動坯料管前進,使其加熱部分緩慢通過擴徑頂頭,對坯料管進行擴徑、減壁。推制擴管過程如圖 2 所示。
與拉拔擴管工藝相比,采用頂推擴管工藝時,管端不需要擴口,成材率可達 99%;因采用中頻電感應加熱,加熱速度快、時間短,鋼管表面再生氧化鐵皮少,擴制后的鋼管外表面基本上保持了坯料管的原始表面狀態(tài),且坯料管內表面涂有石墨潤滑劑,改善了內表面質量;一次加熱后的擴徑率為30%~50%,對于塑性較好的低碳鋼或低合金鋼最大可達75%;擴制的鋼管直徑大(達到 1 500 mm),管壁薄,徑壁比 D/S 可達到 70。目前,頂推擴管工藝是生產特大直徑薄壁熱軋無縫鋼管的主要方法之一。
從頂推擴管的受力狀態(tài)可知,頂頭通過坯料管內孔進行擴徑時,坯料管外壁沿周向存在很大的拉應力,內壁徑向存在很大的壓應力。受周向拉應力和徑向壓應力的作用,坯料管的管徑擴大、管壁減薄、長度有少許縮短。
頂推擴管時的周向拉應力容易導致坯料管外表面產生裂紋,且擴徑率越大,產生裂紋的可能性也越大。若坯料管表面已經存在裂紋,該裂紋會迅速擴大,甚至會像斧劈一樣將坯料管撕開,造成管體開裂(俗稱破肚)。為了防止頂推擴管時鋼管表面產生裂紋,減小壁厚不均勻程度,應選擇表面無缺陷的坯料管及合適的坯料管尺寸。推制擴管時坯料管的壁厚可參照《無縫鋼管缺陷與預防》第五章第五節(jié)中的公式來計算 。
1.2 斜軋擴管工藝
斜軋擴管工藝包括:旋軋擴管工藝、二次斜軋擴管工藝。
旋軋擴管工藝
旋軋擴管機是一種帶有 2 個錐形軋輥且軋輥軸線交叉布置的二輥斜軋管機。軋輥直徑從變形區(qū)入口到出口逐漸增大,軋輥的圓周速度沿軋制方向也不斷增加,軋輥軸線與軋制線呈空間交叉,構成送進角和輾軋角,2 個軋輥均為單支撐。旋軋擴管時,將經過加熱的坯料管送進旋轉的軋輥之中,在由軋輥、導板和錐形頂頭組成的“環(huán)形封閉”孔型中進行減壁、擴徑。旋軋擴管過程如圖 3 所示。旋軋擴管變形區(qū)分為 3 個,即壓扁減徑區(qū)、減壁擴徑區(qū)和轉圓區(qū)。坯料管在旋軋擴管機上發(fā)生的變形包括壓扁減徑變形、減壁擴徑變形和轉圓變形。
軋輥孔喉尺寸、頂頭尺寸及其位置決定了擴制后鋼管的直徑和壁厚。通過調整頂桿尾座液壓油缸的行程位置,可以準確地控制擴制后的鋼管壁厚。相對于推制擴管,旋軋擴管工藝對控制鋼管尺寸和提高尺寸精度更加有利。
旋軋擴管時,坯料管在進行整體加熱時會產生比較嚴重的氧化鐵皮,鋼管表面的氧化鐵皮,尤其是內表面的氧化鐵皮很難通過除鱗的方法清除干凈,擴制后容易產生“內麻坑”缺陷。旋軋擴管機組適合批量化生產,但生產成本高,競爭力不強,大部分產品有被二次斜軋擴管和頂推擴管工藝取代的可能。