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1、热轧钢管生产工艺流程纲领纲领热轧钢管生产工艺流程21 一般工艺流程热轧无缝钢管的生产工艺流程包含坯料轧前准备、管坯加热、穿孔、轧制、定减径和钢管冷却、精整等几个基本工序。此刻热轧无缝钢管生产的一般主要变形工序有三个：穿孔、轧管和定减径；其各自的工艺目的和要求为： 穿孔： 将实心的管坯变为空心的毛管；我们能够理解为定型，既将轧件断面定为圆环状； 其设施被称为穿孔机。 对穿孔工艺的要求是： 第一要保证穿出的毛管壁厚平均，椭圆度小，几何尺寸精度高；其次是毛管的内表面面要较圆滑，不得有结疤、折叠、裂纹等缺点；第三是要有相应的穿孔速度和轧制周期，以适应整个机组的生产节奏，使毛管的终轧温度能知足轧管机的要
2、求。 轧管： 将厚壁的毛管变为薄壁（靠近成品壁厚）的荒管；我们能够视其为定壁，即依据后续的工序减径量和经验公式确立本工序荒管的壁厚值； 该设施被称为轧管机。对轧管工艺的要求是： 第一是将厚壁毛管变为薄壁荒管 （减壁延长）时第一要保证荒管拥有较高的壁厚平均度；其次荒管拥有优秀的内表面面质量。 定减径（包含张减）：大圆变小圆，简称定径；相应的设施为定（减）径机 ,其主要作用是除去前道工序轧制过程中造成的荒管外径不一 （同一支或同一批） ，以提升热轧成品管的外径精度和真圆度。 对定减径工艺的要求是： 第一在必定的总减径率和较小的单机架减径率条件下来达到定径目的， 第二可实现使用一种规格管坯生产多种规
3、格成品管的任务，第三还可进一步改良钢管的表面面质量。20 世纪 80 年月末,曾出现过试图撤消轧管工序 ,仅使用穿孔加定减的方法生产无缝钢管 ,简称 CPS ,即斜轧穿孔和张减的英文缩写 ),并在南非的 Tosa 厂进 / 行了工业试验 ,用来生产外径 :. .mm，壁厚 3.425mm 的钢管，其中定径最小外径为 ；张减最大外径我 。经过实践查验，该工艺在产生壁厚大于 10mm 的钢管时质量尚可， 但在生产壁厚小于 8mm 的钢管时经过定径、 张减不可以完整除去穿孔毛管的螺旋线， 影响了钢管的外观质量。 在随后的改造中不得不在穿孔机于定减径机之间增设了一台 MINI-MPM(4 机架)来保证
4、产质量量。22 各热轧机组生产工艺过程特色我们往常将毛管的壁厚加工称之为轧管。轧管是钢管成型过程中最重要的一个工序环节。这个环节的主要任务是依照成品钢管的要求将厚壁的毛管减薄至与成品钢管相适应的程度， 即它一定考虑到后继定、 减径工序时壁厚的变化， 这个环节还要提升毛管的内表面面质量和壁厚的平均度。 经过轧管减壁延长工序后的管子一般称为荒管。 轧管减壁方法的基本特色是在毛管内按上刚性芯棒， 由外部工具（轧辊或模孔） 对毛管壁厚进行压减少壁。 依照变形原理和设施特色的不同，它有很多种生产方法， 如表 1 所示。一般习惯依据轧管机的形式来命名热轧机组。轧管机分单 机 架和多 机 架，单 机 架有自
5、动 轧管机 、阿塞尔轧 机、ACCU-ROLL 等,斜轧管机都是单机架的；连轧管机都是多机架的，往常 48 个机架，如 MPM 、PQF 等。当前主要使用连轧 （属于纵轧） 与斜轧两种轧管工艺。表 1 轧管减壁的工艺方法变形 设施、工具特色 加工工艺方式 延长系原理 外工具、 设施 芯棒 数纵单机架 短（固定） 自动轧管机（ plug mill ） 轧 多机架连轧 长（浮动） MM 法 中长（半浮、限动） Neuval-R ，MRK-S 、 MPM 、MINI-MPM 、PQF二导 板 短（固定、限动） 二次穿孔、延长机 斜 导 盘 长（浮动） 狄舍尔延长机 轧 辊 （Diescher ）法
6、中长（限动） ACCU-ROLL 三 辊 中、长（浮动、 限动、三辊轧管机（ Assel， 回退）Transval ）多 辊 中长（固定） 行星轧管机（ PSW） 514锻轧法 周期断面辊 中长（来去） 周期式轧管机（ Pilger） 815顶管法 一列模孔 长（与出口管端同顶管机 步）挤压法 单模孔 中长（固定） 挤压机 1.230 连续轧管机的几种形式： 连轧管机是在毛管内穿入长芯棒后，经过多机架次序部署且相临机架辊缝互错（二辊式辊缝互错 90 ，如图1 所示；三辊式辊缝互错60）的连轧机轧成钢管，它是此刻被最宽泛应用的纵轧钢管方法。连轧管机轧制过程中，轧件变形其实是受多组（ 48组）轧辊
7、与芯棒的频频作用从圆到椭圆椭圆再到圆的过程。连轧管机的发展历史悠长，早在 19 世纪末就曾试试在长芯棒长进行轧管，但各种原由，至 1950 年世界上仅有 6 台连轧管机。 1960 年后，跟着科学技术的进步和生产的发展， 特别是电子计算机技术的飞快发展和应用， 使连轧管机在生产工艺和设施上日益完美， 获取了快速的发展和推行。 在浮动芯棒连轧管机的基础上，限动芯棒连轧管机于 20 世纪60 年月中期进行了工艺试验，获取了可喜的成就。 1978 年世界上第一套限动芯棒连轧管机（ MPM ）在乎大利达尔明钢管厂建成投产，连轧管工艺发展到了一个新的水平。 20 世纪90 年月末又推出了三辊连轧管机（
8、PQF）技术，使连轧管工艺装备跃上了更高的台阶。连轧管机在 PQF 出现从前， 都是两辊式的， 即由两个轧辊为一组构成孔型 ,二辊式的机架既有与地面呈 45交织部署的，也有与地面垂直、 水平交织部署的；PQF为三辊式的，即由三个轧辊为一组构成孔型； ；MPM 与 PQF 孔型组偏见（图2）；连轧管时，孔型顶部的金属因为遇到轧辊外压力和芯棒内压力作用而产生轴向延长， 并向圆周横向宽展， 而孔型侧壁部分的金属与芯棒不接触， 但它被顶部轴向延长的金属对它附带的拉应力作用而产生轴向延长，并同时产生轴向拉缩。无论两辊式的仍是三辊式的连轧管机，按芯棒的运转方式可分为以下三种形式。.1 浮动芯棒连轧管机 （
9、或全浮动芯棒连轧管机） ：简称 MM（Mandrel Mill ），一般设有 8 个机架。轧制过程中对芯棒速度不加以控制， 芯棒由被辗轧金属的摩擦力带动自由跟从管子经过轧机，芯棒的运转速度是不受控的 ;轧制过程中芯棒的运转速度跟着各机架的咬入、 抛钢有颠簸， 进而惹起管子壁厚的颠簸； 轧制结束后，芯棒随荒管轧出至连轧机后的输出辊道， 在轧制中、 薄壁管时芯棒的几乎全长都在荒管内，见图 3；带有芯棒的荒管横移至脱棒线，由脱棒机将芯棒从荒管中抽出以便冷却、 润滑后循环使用。 其特色是轧制节奏快， 每分钟可轧 4 支甚至更多的钢管； 但荒管的壁厚精度稍低、设有脱棒机其工艺流程较长、芯棒的长度靠近于管
10、子的长度；合适生产较小规格（外径小于 177.8mm ）的无缝钢管。比较有代表性的浮动芯棒连轧管机有德国米尔海姆厂的 RK2 机组和我国宝钢的140 mm 机组。浮动芯棒连轧管机的工作特色是：因为在轧制时不控制芯棒速度，所以在整个轧制过程中，芯棒速度多次变化。比如，在一台 8 机架的连轧管机上，当金属进入第一机架时，芯棒在摩擦力的作用下，以靠近第一机架的轧制速度运转；当金属进入第二机架时， 芯棒速度就要改变， 以第一和第二机架轧制速度之间的某个速度运转； 当进入第三机架时， 则芯棒速度已变为第一、 第二和第三机架轧制速度之间的某个速度；依此类推，直至进入第八机架，芯棒速度便经过了 8次变化，已
11、 18 机架间的某个速度运转，进入一个相对稳固的轧制阶段。在此阶段，前面机架的轧制速度比芯棒速度慢（称为慢速机架） ，后边机架的轧制速度比芯棒速度快（称为快速机架） ，假如中间某个机架的轧制速度恰巧与芯棒运行速度同样则称为同步机架。 随后当金属渐渐从有关机架中轧出时， 在芯棒速度变化为 28 机架间的某个速度；当金属由第二机架轧出，则芯棒速度又变为第三至第八机架间的某个速度，以此类推，直至金属从第八机架轧出为止。由上能够看出，在钢管的轧制过程中，芯棒的速度起码要变化 15 次，芯棒速度的变化将以致金属流动条件的改变。 浮动芯棒连轧管机因为轧制过程中芯棒速度改变而使得金属流动发生变化， 因金属流
12、动的不规律而惹起钢管纵向的壁厚和直径变化， 只管对此采纳了许多举措并获得了必定的成效， 当轧制条件的变化依旧存在，且产品管的尺寸精度一直不如限动芯棒轧机。别的，芯棒长，使制造花费加大， 制造困难， 且长芯棒的重量也很大， 钢管带着过重的芯棒在辊道上运行将会以致钢管表面损害。故当前浮动芯棒连轧管机均用于小型机组。连轧管时，荒管能够看作是在不一样直径的轧辊间连续轧制形成的。穿在钢管中的芯棒能够看作是曲率半径无量大的内轧辊。 浮动芯棒轧制时， 芯棒除遇到轧辊经轧件传达来的作使劲外， 再无其余外力作用。 当轧件头部经第一机架咬入后，跟着轧件逐个走向后边的延长机架， 作用在芯棒上的机架数接踵增加， 故芯
13、棒速度不停提升，这个阶段称为“咬入”阶段。当轧件头部进入最末机架后，整个轧件处在连轧管机所有机架的轧制中，芯棒速度保持不变，称为“稳固扎焦急”阶段。当轧件尾部走开第一机架后， 芯棒速度友逐级提升， 直到轧出延长， 称为“轧出”阶段。轧辊工作圆周速度是安“稳固轧制”状态下设定的。轧制过程中轧件又是依照着体积不变定律的。 但是由芯棒惹起的轧件速度的高升， 使流入后边机架的金属必定增加， 也就是说， 后边的机架由芯棒送入了比其设定的轧辊圆周速度所同意的还要多的金属， 这就出现了使断面积增大的金属累积。 这类逐渐流入的附加金属造成的较大断面， 只管在最后的机架上获取了加工， 但仍旧以致在荒管的一些部位
14、上直径变大和壁厚变厚，这类现象称为“竹节” 。 原则上讲可能在整根钢管上均出现“竹节。”明显“竹节”现象属纵向壁厚不均，对随后的张减机轧制是不利的，应尽可能防备。为了防备或减少“竹节”形成，孔型设计分派压下量时， 在保证总延长不变的前提下， 合适增添前几架压下量。 这样，便可在后边几个机架中使芯棒速度的跃增获取减弱， 进而减少芯棒速度变化的影响。 优秀的芯棒润滑有益于延长和降低能耗，也能够减少竹节的形成。 还能够采纳电控技术防备竹节的产生。 由电子计算机进行预设定， 轧辊转速按要求变化， 当轧件经过时对轧辊进行校准， 使各机架的出口速度与芯棒速度的变化相适应。70 年月流行浮动芯棒连轧管机机组
15、。因为遇到芯棒重量的限制，到现在这类机组仅能生产直径小于 一下的钢管。 半浮动（或半限动）芯棒连轧管机： 德国人称 MRK-S （Mannesmannbohr-Kontimill Stripper ）；法国人称 Neuval-R 。半浮动芯棒连轧管机一般 78个机架。德国设计的工艺为：在轧制过程中，前半程，芯棒不是自由地随轧件行进，而是受限动机构的控制， 以一恒定速度行进， 芯棒与轧件的速差散布是不一致的，第 1 架的轧件出口速度小于芯棒速度；自第 2 架开始，轧件的速度快于芯棒的速度，形成稳固的差速轧制状态；当达成主要变形、管子离开倒数第 3 架时，限动机构加快开释芯棒， 像浮动芯棒同样由钢管将芯棒带出轧机。 德国式的半浮动芯棒连轧管机于 20 世纪 80 年月初在日本八幡厂建成投产。法国研制的工艺为：在钢管由最后一个机架轧出时才松开芯棒，即在轧制过程中拥有限动芯棒轧机的工艺特色， 而在终轧后松开芯棒； 芯棒随荒管至连轧机后的输出辊道。法国式的半浮动芯棒连轧管机于 20 世纪 70 年月后期在法国的圣索夫钢管厂投入生产。无论德国
