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精密钢管二辊斜轧穿孔坯料的生产

在由两个同向旋转且辊轴交叉倾斜的轧辊、两块导板(或导盘)以及顶头构成的孔型中把实心管坯穿轧成空心毛管的工序(见管坯穿孔)1884年由德国曼内斯曼(R.&MMannesmann)兄弟发明。他们在锻道圆坯的实践中发现,圆坯在边旋转边压缩的过程中,中心会出现破裂,形成不规则的小孔——孔腔(cav1ty),由此得到启发,设想用二辊斜轧法来生产无缝管。开始采取无顶头斜轧,获得的管子内孔很小且很粗糙,不能应用,后来改为加顶头斜轧获得了成功。后人又对导向工具、轧辊形状和数量等做了改进,相继出现了带导盘的二辊斜轧穿孔、三辊斜轧穿孔、菌式穿孔机穿孔以及盘式穿孔机穿孔等。

二辊斜轧穿孔机的变形区大致可分为4个区域(见图)

1区主要作用是为穿孔做准备和顺利地实现一、二次咬入(见斜轧穿孔原理)。由于轧辊入口锥表面有锥度,沿穿孔方向(轴向)前进的管坯逐渐在径向受压缩,被压缩部分的金属一部分向横向(导板方向)流动,使坯料断面由圆形变成椭圆形,而表层金属向轴向延伸,因此在坯料前端会形成一个喇叭口状的凹陷,此凹陷和定心孔一起保证了穿孔时顶头鼻部对准坯料中心,以减小毛管前端的壁厚不均。

Ⅱ区为穿孔区。主要作用是穿孔,即使实心坯变成空心的毛管。该区从金属与顶头相遇开始到与顶头圆锥带始端接触为止,主要是压缩壁厚,被压缩的金属向横向和纵向流动,但横向流动受到导板的限制,所以纵向延伸变形是主要的。在穿孔机上穿孔毛管可有很大的延伸系数, 到5以上,这是斜轧穿孔的特点。

Ⅲ区为展轧区。该区顶头母线和轧辊母线近似平行,主要作用是展轧(均整)管壁,改善管壁的尺寸精度和内外表面质量。

Ⅳ区为转圆区。该区的作用是靠轧辊旋转加工把椭圆形的轧件转圆。该区长度很短,变形属塑性弯曲变形




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精密钢管无张力减径

在多机架的减径机中对空心荒管进行的不带芯棒、不带张力的连轧工序,目的是获得小直径的长管材,以扩大产品规格和提高机组生产能力。无张力减径机和纵轧定径机(见管材定径)相同,但减径机的机架数目多达1522架。

减径机轧制空心荒管的过程如图1所示。管子喂入轧辊后与孔型侧壁abcd四点接触,之后产生压扁变形。压扁变形是指管子截面积不变化,仅形状由圆变为椭圆,属于塑性弯曲。到管子与孔型壁相接触时压扁停止,减径变形开始,直至管子离开变形区。无张力减径机每架变形量较小,一般延伸系数不超过1.031.055。轧制薄壁管时变形过大会产生轧折缺陷。(2)

经无张力减径后管壁要增厚,减径前后的壁厚关系可用以下经验公式确定:

对于壁厚小于15mm的成品管

S0=S[1-0.0044(D0-D)]

对于壁厚大于15mm的成品管

S0=S-(D0-D)/14.9     

式中D0D分别为减径前后管子的直径;S0S分别为减径前后的壁厚。用上式求出的壁厚变化值含有平均值的意义,因为实际壁厚变化沿孔型周边的分布是不均匀的,如图3所示。由图3可见,增厚值以辊缝处(Ⅲ一Ⅲ截面) ,孔型顶部(II截面)小,在45。方向(Ⅱ一Ⅱ截面)次之。由于减径机为连轧机,成品管终的壁增厚由各架累积而成,累积后壁厚分布是45。方向处壁厚小。(见图4)



精密钢管生产方式:

4)超声波振动拔管。

(5)卷筒拔管。

(6)管材温拔。

(7)管材旋转模冷拔。

(8)反拉力拔管。

(9)扭转拔管,即在拉拔的同时使管子产生扭转的拔制过程。拔后的管子平直度好,可以省略矫直工序。拔制过程如图8所示。管料1拔制时通过置于中心架2上的椭圆模3(用于防止管子转动)和工作模4。借助于拔管小车6上的夹头5的旋转对出变形区后的管子施加扭矩,使它产生扭转,管子因扭转而防止了弯曲。




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