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管坯加热温度是指管坯的出炉温度。它的确定应保证该钢种在塑性的范围内实施主变形,确定加热温度的基础是铁、碳平衡图,在实际操作中,一般应考虑以下因素。①钢种。不同的钢种对应其不同的加热温度。②温降。环形加热炉到轧机工艺线上新产品的温降(外)大小,一般应保证变形终了前的金相组织在单相区。③加热缺陷。应防止钢坯过热甚至过烧。
相对于其他大型连续式炉环形炉的维护检修工作量更少。其原因是:①它的炉底转动非常慢,有的几乎1~2h才转动1圈,机械磨损小。②炉子高温部分被很厚的耐火材料包住,不会使机械部分受到高温的损坏。在例行检修和维护时,一般只是清洗各机械的轴承,更换磨损件
定心装置主要是防止顶杆在穿孔过程高速旋转时产生速度的抖动,保持穿孔过程稳定,防止毛管由此产生严重的偏心或顶杆弯曲。定心装置一般设置3~4架,随着毛管长度的增加,定心装置可有5~7架。
通常每台定心装置由3个互成120°的定心辊组成。1个上定心辊和2个下定心辊。穿孔时定心装置的动作如下所述。
(1)当管坯咬入至毛管接近定心装置前,机架定心辊及时将顶杆抱住,并随顶杆一道转动(随动辊),以使顶杆轴线保持在轧制线上,不至于产生过度的甩动。
(2)当毛管前端接近某一架定心装置时,3个定心辊同时打开一个小距离(即毛管位置),使毛管进入3个定心辊之间并旋转前进。此时定心装置起到毛管导向及防止毛管过度甩动的作用。定心辊打开的间距(毛管位置)应根据毛管直径予以调整,通常3个定心辊的间距(直径)选取毛管的外径加毛管的跳动量(8~12 mm)。
(3)当穿孔过程完成后,上定心辊上抬起一个较大距离(打开位置)。此时,安置在定心辊之间的升降辊道升起将毛管拖住,转动辊道可输送毛管。
定心辊的驱动早由汽缸完成,主要在小型机组上使用。现代的极大型机组通常都采用液压缸驱动,并实现自动控制。
钢管的分类:钢管分无缝钢管和焊接钢管(有缝管)两大类。按断面形状又可分为圆管和异形管,广泛应用的是圆形钢管,但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。对于承受流体压力的钢管都要进行液压试验来检验其耐压能力和质量,在规定的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀为合格,有些钢管还要根据标准或需方要求进行卷边试验、扩口试验、压扁试验等。
无缝钢管:无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。无缝钢管分热轧和冷轧(拨)无缝钢管两类。
热轧无缝钢管分一般钢管,低、中压锅炉钢管,高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其它钢管等。
冷轧(拨)无缝钢管除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它钢管外,还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。
热轧无缝管外径一般大于32mm,壁厚2.5-75mm,冷轧无缝钢管处径可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外径可到5mm壁厚小于0.25mm,冷轧比热轧尺寸精度高。
一般用无缝钢管是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合结钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件,如汽车、拖拉机的受力零件。一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧以热以热处理状态交货。
在链式冷拔管机上采用浮动顶头拔制中小直径薄壁管,由于浮动顶头轴向没有固定,从而使拔制力显著降低,道次变形量提高,能抖纹,提高钢管精度。因此国内20世纪80年代起在一些钢管厂开始应用此工艺拔制钢管。
1985年常熟无缝钢管厂在分析和总结用浮动顶头拔制直径30~50mm各种规格钢管的经验以及试验结果后,确定了浮动顶头锥角,锥形与圆锥形部分长度,芯棒、材料、外模设计和工艺参数的选择等方法。
1989年上海第五钢铁厂总结用浮动顶头拔制小直径厚壁合金钢管的经验时指出,浮动顶头要想稳定拔制,需要有相宜的外模配合,外模材质要能承受较大的拔制应力和冲击负荷,耐磨性要好,锥角要与浮动顶头相匹配,外模的喇叭口要大,以保证可加大减径量,利于咬入和稳定变形。
1986年用半浮动顶头进行了拔制厚壁管的试验研究。半浮动顶头拔管与浮动顶头拔管的根本区别是圆锥段锥角及半浮动顶头的锥角小于摩擦角,而浮动顶头锥角大于摩擦角。通过实验得出,半浮动顶头与圆柱短顶头拔制厚壁管相比,半浮动顶头锥角较小,拔制力显著下降,减少了拔制道次,减小了芯杆和连接螺丝的拉力,避免了螺丝拉断;与浮动顶头拔制厚壁管相比,半浮动顶头拔制降低了道次所需的小减径量,相应地增加了道次减壁量,改善了钢管表面质量,提高了尺寸精度;与空拔相比,能减少钢管爆裂。
(1)主要优点:
① 生产率高。连轧管机的延伸系数可达7,轧出速度达7 m/s,机组年产量可达96万t。
②钢管表面质量好。由于采用研磨、镀铬处理的长芯棒进行轧制,钢管内表面质量好,平滑程度可达4~6μ,自动轧管机为12~15μ,周期轧管机为20~25μ。
③钢管长度长。连轧管机轧出的钢管长度一般为30 m左右,长可达50 m。
④生产成本低。因机组产量高,金属消耗低,生产成本大大低于其他轧管机组。
⑤机械化、自动化程度高。
(2)主要缺点:设备多,厂房大,电气装机容量大,设备控制复杂,一次建设投资高。
连轧管生产机组命名特点(方式)。连轧管机组均以轧机型式和芯棒操作方式及机组设计合理生产的规格外径尺寸命名。
步进式加热炉与一般连续式加热炉的区别在于其炉底由活动梁和固定梁组成。管坯在炉内的移动是依靠活动梁作周期性的上升(将管坯托起),前进(将管坯向前送一段距离),下降(将管坯放置在固定梁上)和后退(活动梁复位,准备下一个工作循环)动作来实现的。活动梁每动作1次可从出钢口送出1根管坯。
步进式炉的优点与环形加热炉大致相同,其加热的均匀性比环形炉还好。但由于步进式炉的机械设备复杂,部分活动梁及固定梁的部件长期处于高温下工作,必须采用贵重的高温耐热材料制造,因此多用于钢管的再加热,以及年产量不大的轧管机组改造时用以取代斜底式连续加热炉。
无芯棒单模拔管由于变形分布不均,拔制后管子会产生爆裂现象。无芯棒双模拔管,采用反张力拔制原理,即拔制时个模子的拔制力对第二个模内的金属形成反向拉力,因此在第二个模内的轴向拉应力增大,径向压应力减小,从而改善了变形分布不均,使有害的残余应力得以消减,使壁厚得到进一步控制。双模拔管早已应用于长芯棒、短芯棒、浮动芯棒和无芯棒等各种拔管方式之中。它强化了冷拔工艺,改善了产品质量,降低了成本。但长期以来对双模拔制的工艺理论分析缺乏,使双模拔制的优点没有充分发挥出来,影响了它的应用。为此,1984年 对双模拔制进行了生产实验和技术性探讨,通过实验研究了双模拔管对管子壁厚的影响;双模对管子变形不均匀性的影响;双模对拔制力和电耗的影响;双模拔制时的新型组合外模。通过实验说明无芯棒双模拔制与单模比较,有以下优点:加大了道次变形量,生产率提高约70%;降低了钢管变形的不均匀性,提高了金属的塑性,降低了残余应力,减小了钢管的弯曲度;所需变形功小,可节约电耗10%~15%;拔后管壁不增厚,减少了管头损耗。1992年利用无芯棒双模拔制不锈钢管,分析了变形区的应力状态,测定了单模、双模拔制的不锈钢管壁厚,进一步证明了上述结论,双模拔制壁厚变化小,比单模拔制减壁作用大。
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