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钢管生产工艺相关知识点总结

[ 关键词:钢管生产工艺知识 发表日期:2020-05-15 09:25:39 ]

  钢管生产工艺相关知识点总结,共31个知识点,部分下设多个小知识点,可供刚入行或钢管知识考试者使用。

1. 管管定义及作用?

定义:凡是两端开口并具有中空封闭型断面,且长度与断面周长成较大比例的钢材,统称为钢管,像合金钢管、精密钢管等多种类型。

作用:

(1)输送流体 (可以作为液、气体及固体的输送管道 )

(2)做结构件(钢管具有更大的截面模数,也就是说它具有更大的抗弯、抗扭能力)

2. 管材按生产方式分哪几种?按尺寸分哪几种?

生产方式分:

(1)热加工管(无缝钢管):热轧穿孔、挤压、P.P.M(压力穿孔)、冲压法;

(2)焊管(有缝钢管):包括直缝钢管与螺旋焊管;

(3)冷加工管:冷轧、冷拔和冷旋压

按尺寸分:

(1)特厚管:D/S≤ 10;

(2)厚壁管:D/S = 10~20

(3)薄壁管:D/S = 20~40

(4)极薄壁管:D/S ≥40

3. 钢管生产模式是什么?

  模式为 :坯料→成型→精整→一次成品→再加工→二次成品

4. 管坯主要有哪几种?

  连铸圆坯、轧坯:一般为圆坯 

  铸( 锭) 坯:主要有方 ( 锭) 坯、 锻坯。

5。 管坯的截断方式有哪几种?适合什么情况?

  剪断:适用于中小断面的管坯

  火焰切割:适合大断面、合金钢等管坯

  折断:适合 Dp> φ 140mm或σ b> 60Kg/mm2管坯

  锯断:适合小断面管坯,合金钢及高合金钢等

6. 坯料加热遵循的原则?

(1)温度准确,确保可穿性最好的温度。

(2)加热均匀,纵向、横向都均匀,内外温差不大 于 30~ 50℃,最好小于 15℃。

(3)烧损少,并且不产生有害的化学成分变化 (C↑ 或 C↓ ) 。

7. 坯料加热温度制定,需考虑哪些因素?

(1)加热温度在 Fe-C 相图中的单相奥氏体区

(2)加热温度考虑坯料的化学成分

(3)加热温度考虑坯料尺寸大小

(4)加热温度考虑工艺条件

8. 环形加热炉有哪些优点?

(1)适合加热圆形管坯,适应多种不同直径和长度的复杂坯料。

(2)管坯加热时间短、受热均匀、加热质量好。

(3)炉底转动,坯料与炉底无相对滑动,氧化铁皮不易脱落,且炉子装出料炉门在一侧,密封好,冷空气吸入少、氧化铁皮少。

(4)管坯放置位置灵活 (可放料也可空出),便于更换管坯规格,操作灵活。

(5)机械化和自动化程度高。

9. 管坯定心的定义,目的和方式?

定义:是指在管坯前端面钻孔或冲孔。

目的:使顶头鼻部正确地对准管坯轴线,防止穿孔时穿扁;减小毛管壁厚不均;改善二次咬入条件。

方式:

a 热定心:效率高,应用广;

b 冷定心:效率较低,仅用于穿孔性能较差的钢材,如高合金钢、高碳钢及重要用途的钢材。

10. 二辊斜轧穿孔机的工具有哪些?构成什么孔型?

  曼乃斯曼穿孔机: 两个主动轧辊、 两个上下布置固定不动的导板及一个位于中间固定不动的顶头构成了一个“ 环形封闭的孔型 ”。

11.穿孔机轧辊的结构及各部分的作用?

Ⅰ:入口锥:咬入管坯,实现管坯穿孔。

Ⅱ:轧制带:起过渡带作用。

Ⅲ:出口锥:实现毛管减壁,平 整毛管表面,均匀壁厚及完成毛管归圆。

12。 穿孔机顶头的作用、结构及各部分的作用?

作用:实现从实心管坯到中空毛管的变形,这一变形是钢管穿孔的主要变形,因而其工作条件非常恶劣,对穿孔质量和生产有重大影响。

L0 ( 鼻部 ):对正管坯定心孔,便于穿正。

L1 ( 穿孔锥 ):穿孔并使毛管减壁。

L2 ( 平整段:锥角与辊同 ):均整毛管内外表面。

L3 ( 反锥 ):甩圆并防止毛管脱出顶头时划伤。

13。 二辊斜轧穿孔变形区的组成及各部分的作用?

Ⅰ 穿孔准备区 作用:

(1)顺利实现管坯一次咬入。

(2)为二次咬入积累足够的剩余摩擦力。

(3)径向压缩,一部分横向变形,一部分纵向延伸,因而管坯头。

部形成一个喇叭口状的凹陷 ( 即疏松区 ) 。

Ⅱ 穿孔区 作用:实现穿孔并使毛管减壁。

Ⅲ 辗轧区 ( 平整区 ) 作用: 辗轧 ( 均整) 管壁, 改善管壁的尺寸精度和内外表面质量 ( 顶头母线与辊母线平行 ) 。

Ⅳ 转圆区 ( 归圆区 ) 作用:靠轧辊的旋转加工把椭圆形毛管转圆。

14. 曼氏穿孔机穿孔后的毛管会出现什么情况?为什么?

出现了:头粗尾细中间均的现象

原因:

(1)管坯头部进入时,由于顶头正面有阻力,相当于冲压镦粗,且管坯头部无外端约束 ( 由最小阻力法则,轴向 μ ↓,横向 μ ↑ ) ,金属向外侧流动↑,因而使管坯头部变粗。

(2)中间部分管坯两侧有外端约束, 阻碍了金属的横向流动, 所以中间均匀。

(3)当尾部进入时,顶头正面阻力,瞬间减少,导致轴向阻力↓↓,因而,轴向 μ ↑,横向 μ ↓,故出现尾细。

15. 穿孔机咬入时,需校核哪几个条件?为什么?

(1)旋转条件

(2)前进条件斜轧穿孔过程存在两次咬入:每次咬入都必须同时满足前进条件和旋转条件

16. 斜轧穿孔时,附加变形包括哪些?怎样产生的?如何减少?

附加变形包括:纵向变形、切向变形、扭转变形。

① 纵向剪切变形

产生原因:穿孔时,轧辊带动毛管外层金属轴向延伸,而顶头阻止内层金属轴向流动,从而导致各层金属轴向流动的差异,产生了纵向剪切应力。它易导致表面裂纹 (横裂)缺陷。

减少措施:采用主动顶头,或加润滑剂等来减少。

② 横向剪切变形

产生的原因:顶头的阻力与轧辊的动力共同作用的结果。是造成毛管纵裂、折叠、分层等缺陷的原因。

减少措施 :加润滑剂降低顶头阻力。

③ 扭转变形

产生的原因:是由于变形区中管坯各截面的角速度不同引起的。

减少扭转的方法:主要是降低 β1、β2。

17。 什么是孔腔,孔腔形成的机理有哪些?影响孔腔形成的因素有哪些?

孔腔:旋转横锻、横轧或斜轧实心工件时,工件产生的纵向内撕裂。

形成机理:切应力理论、正应力理论、综合应力理论。

影响因素:

(1)钢的自然塑性 (化学成分、冶炼质量、组织状态等 )

(2) 送进角 α

(3) 穿孔温度 t ℃

(4) 封闭孔型的椭圆度系数 ξ

(5) 顶前压缩量△ h

(6) 轧辊的入口锥角 β 1

(7) 主动导盘

(8) 轧辊磨损

18 设计穿孔机轧辊时,轧辊直径、入口锥长度、出口锥长度、入口锥角、出口锥角都考虑哪些因素?

  轧辊直径的确定:考虑强度、咬入、穿孔效率等。

  入口锥长度,考虑压下量、出口锥长度,考虑扩径量

  β1:为改善毛管质量和咬入条件,提高生产效率、改善毛管质量和壁厚不均。

19. 毛管轧制的目的?

  穿孔以后的毛管必须进行壁厚加工,同时还要对外径进行加工,才能投入使用。毛管轧制就是对穿孔以后的毛管进行壁厚加工,实现减壁延伸,使壁厚接近或等于成品壁厚。

20. 毛管轧制的方法包括哪些?

(1)斜轧:斜轧延伸机 ( 芯头) 、狄舍尔延伸机 ( 芯棒 ) 、锥形辊延伸机 ( 芯棒 ) 以及三辊轧管机( ASSEL )等。

(2)纵轧:自动轧管机、连轧管机、三辊连轧管机等;按照机架形式及内变形工具的类型,纵轧基本可分三类:空心、长芯棒、短芯头。

21。 连轧管机组有哪些优点?

(1)在连续的 8- 9 机架中以大压下量 一次完成 轧制,高效获得 长尺钢管( 33 米、240 根/时)。

(2)钢管质量高:可减小穿孔变形,从而 ↓穿孔表面缺陷 。交替轧制钢管,消除穿孔螺旋壁厚不均,调质磨光的特殊芯棒使内外 表面平滑。

(3)容易实现 自动化:芯棒循环使用,只穿孔需换顶头。整个热轧线可全部自动化。

(4)产品范围广:连轧管机本身生产规格少,容易掌握,但可通过配备张力减径机就能生产出多种不同规格的品种。适合生产小口径无缝钢管。

22. 自动轧管机组的变形过程包括哪几个阶段?

  压扁变形:开始,四点接触,塑性弯曲变形。

  减径变形:轴向延伸,管壁有所增加。

  减壁变形:顶头参与,壁厚减薄,延伸增加。

23. 短而固定顶头轧管时,横断面为什么会出现严重的壁厚不均?怎样控制?

  在孔型顶部,在顶头作用下,管壁被压缩,纵向延伸增加,管壁减薄。在孔型开口处,由于侧壁有斜度,宽展向内、外壁发展,所以,管壁厚增加,因而轴向延伸降低, 导致管边部产生轴向拉应力, 顶部产生轴向压应力, 壁厚严重不均。 

克服横向变形不均的措施:

(1)合适的宽高比

(2)轧制温度要准确

(3)采用多面孔型

(4)适当的压下量

(5)合适的顶头锥角 rt

(6)顶头润滑,以降低摩擦阻力

(7)设均整工序。

24。 均整机的作用?

(1)均整钢管的壁厚,消除轧管造成的壁厚不均;

(2)光滑内外表面,消除轧管造成的直道表面缺陷;

(3)使钢管圆正;

(4)如果三辊均整,可实现 15~ 20%的减壁量;

(5)对厚壁管起到定径的任务。

25。 均整机的特征?

(1)实现 “三点轧制 ”。在车辊时,两轧辊直径相差 2~3mm;并使均整中心线比机器中心线低4~ 10 mm。轧制时,轧辊只贴下导板运行,上导板只起导向作用。“三点轧制 ”保证了轧制线的稳定。

(2)扩径均整。扩径量的大小与钢种、 壁厚有关, 还与下道工序的定径机能力有关;扩径量一般为。(合金钢、薄壁管取小值;普碳钢、厚壁管取大值。)

26. 钢管定径、减径、张力减径的作用,各机组的管径及壁厚变化情况?

定径的作用:在较小的减径率条件下, 将钢管轧成合格的尺寸精度和真圆度的成品管。少量减径,在轧制过程中一般没有减壁现象,而且由于直径减小而使得壁厚略有增加。

减径的作用:除起定径的作用外,尚有较大的减径率,以实现大口径管料生产小口径钢管的目的。 没有减壁现象, 相反由于径向压下较大, 管壁增厚现象较定径明显。特别是横向壁厚不均显著。

张力减径的作用:除起减径的作用外,还利用机架间的张力来达到减壁的作用。大的减径、减壁量。

27. 无张力减径时,钢管出现“内方”的原因?减少措施有哪些?

  在孔型顶部及附近的金属受减径变形而产生延伸和宽展时, 由于受孔型槽壁的限制,宽展 ( 管壁增厚 ) 只能向内进行;而辊缝处金属可以向两侧增厚。同时,孔型顶部处的单位压力最大, 辊缝处最小, 迫使孔型顶部处金属向辊缝处流动。 因此,在定、减径过程中出现壁厚增厚不均,孔型顶部增厚最小,辊缝处增厚最大。由于相临机架辊缝互成 90,故出现上述缺陷。

① 采用三辊式定、减径机,采用三辊时的 “内六方 ”缺陷比二辊的 “内方 ”缺陷更接近圆形;

② 调整定、减径机使钢管轧制时产生小的旋转,以使各架辊缝不固定在钢管横断面四点上,可以减少横向壁厚不均;

③ 带微张力轧制,促进金属延伸,减少横向壁厚不均;

④ 各机架间呈不同角度布置, 即后机架与前机架成某一较小的角度 ( 会使设备布置复杂化,较少采用 ) 。

28. 钢管冷却时,冷床为何倾斜布置?

  为了使钢管冷却均匀,不产生弯曲,一般钢管冷床多被做成沿前进方向往上倾斜 (斜度为 2%左右)的台架,并用带钢性拨爪的链式托运机拖运。由于台架是向上倾斜的,所以钢管在行进过程中会靠着拨爪的侧面旋转上行,从而使钢管得到均匀冷却。

29. 什么是轧制表?轧制表编制的内容包括哪些?

  轧制表是指计算轧管工艺过程、变形工序主要参数的表格,是轧管工艺过程的基础。

内容:

① 成品尺寸及技术标准。

② 管坯尺寸及技术条件。

③ 各轧机的变形分配。(穿孔、轧管、均整、定减径等的 μ 、△ s)

④ 轧后钢管或毛管尺寸。( D外、L、s)

⑤ 工具尺寸及轧机调整参数等。

30。 自动轧管机如何调整?

① 二辊必须水平,防止孔型错位,出现蛇形弯。如:管向左弯。说明右边压下量大了,不水平,上调右边压下螺丝。

② 出、入口导管轴线必须与孔型中心线重合。 如:咬入时抬头, 轧出时低头,说明轧制线高了。应调整受料槽高度。

③“管转”说明孔型左右错位, 调整方法是钢管向哪边转,上辊就向哪边串。顶头圆柱带中心线应与轧辊中心线重合。

31. 钢管内、外表面的缺陷有哪些?怎样产生的?

外表面缺陷:

(1)外折:坯料外表面原有的缺陷(裂纹、皮下气泡、夹杂等),经穿孔的螺旋运动轧制后,将其折叠在一起。

(2)发纹:钢质不良(皮下气泡、夹杂等)引起的

(3)离层:钢管内表面出现互不焊合,彼此分离的现象,由于管坯中存在非金属夹杂物(硫、氧化物等)引起的

(4)压痕:钢管表面出现凹坑:主要由于坯料表面质量不佳、氧化铁皮或工具磨损屑压在钢管表面造成的。

(5)划伤直道:定径工具磨损造成的。螺旋道:穿孔、均整机磨损造成的,重的穿孔机磨损,轻的均整机磨损。

(6)耳子、棱子:轧管机过充满造成的。 (轻者为棱子、重者为耳子)

(7)轧折:钢管进定(减)径机时,如果均整后直径大于定(减)径机孔型宽或压下量过大时,会使薄壁管外管壁折进去,产生轧折。

内表面缺陷:

(1)内折

  1)过早形成孔腔;

  2)定心孔太小、太深;

  3)穿孔顶头鼻子堆了。

(2)内划道,顶头磨损造成的。

(3)内裂

  1)钢质不良

  2)冷却不均,内表面通过顶头冷却水冷却,会造成冷却不均。

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