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冷拔無縫鋼管生產工藝
冷拔鋼管,冷軋鋼管機組是用冷軋、冷拔或冷軋和冷拔相結合的冷加工方法生產管材的整套裝備組合,是對熱軋管材或焊接管進行深度加工的機組。
依據金屬的加工性能、管材尺寸、質量要求以及投資和效益來選擇不同的加工方法及相應的輔助工序。冷軋冷拔管的基本工序有:(1)管料供給,所用管料為熱軋成品管或半成品管、擠壓管以及焊接管;(2)管料準備,包括檢查、打捆、酸洗、清洗、沖洗、中和、烘干、涂潤滑劑等;(3)冷加工(冷軋或冷拔);(4)成品精整包括成品熱處理、矯直、取樣、切頭尾、檢查(人工檢查和各種探傷)、水壓試驗、涂油、包裝、入庫等。不同的產品精整內容有所差異。
冷加工管機組生產特點是管料從投入到加工成成品通常要經過多次冷變形并產生加工硬化,因而整個生產過程由多個準備工序和變形工序組成,且具有往復循環的特點,因而工序多,生產周期長、金屬消耗較大,生產效率較低,一般生產規模均不大。
在機組中同時配置冷拔和冷軋機有利于發揮它們各自的優點,特別是對生產不銹鋼等高合金鋼管和難變形的有色金屬管更為合理和必要。冷拔機有單根和多根直條拔管機以及卷筒拔管機(見卷筒拔管)。單根冷拔時管材的長度達50m,卷筒拔管時長達幾百米。冷拔機的噸位小為30kN,為7000kN。常規冷軋管機有二輥式冷軋管機和多輥式冷軋管機兩種。
一般用無縫鋼管是用10、20、30、35、45等優質碳結鋼16Mn、5MnV等低合金結構鋼或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合結鋼熱軋或冷軋制成的。10、20等低碳鋼制造的無縫管主要用于流體輸送管道。45、40Cr等中碳鋼制成的無縫管用來制造機械零件,如汽車、拖拉機的受力零件。一般用無縫鋼管要保證強度和壓扁試驗。熱軋鋼管以熱軋狀態或熱處理狀態交貨;冷軋以熱以熱處理狀態交貨。 熱軋,顧名思義,軋件的溫度高,因此變形抗力小,可以實現大的變形量。以鋼板的軋制為例,一般連鑄坯厚度在230mm左右,而經過粗軋和精軋,終厚度為1~20mm。同時,由于鋼板的寬厚比小,尺寸精度要求相對低,不容易出現板形問題,以控制凸度為主。對于組織有要求的,一般通過控軋控冷來實現,即控制精軋的開軋溫度、終軋溫度 鋼材力學性能是保證鋼材終使用性能(機械性能)的重要指標,它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中,根據不同的使用要求,規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標,還有用戶要求的高、低溫性能等。 ①抗拉強度(σb) 試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的力(Fb),出以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度(σb),單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。計算公式為: 式中:Fb--試樣拉斷時所承受的力,N(牛頓);So--試樣原始橫截面積,mm2。 ②屈服點(σs) 具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長時的應力,稱屈服點。若力發生下降時,則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2(MPa)。 上屈服點(σsu):試樣發生屈服而力首次下降前的應力;下屈服點(σsl):當不計初始瞬時效應時,屈服階段中的小應力。 屈服點的計算公式為: 式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm2。 ③斷后伸長率(σ) 在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為: 式中:L1--試樣拉斷后的標距長度,mm;L0--試樣原始標距長度,mm。 ④斷面收縮率(ψ) 在拉伸試驗中,試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計算公式如下: 式中:S0--試樣原始橫截面積,mm2;S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積,mm2。 ⑤硬度指標 金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。 A、布氏硬度(HB) 用一定直徑的鋼球或硬質合金球,以規定的試驗力(F)壓入式樣表面,經規定保持時間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位為N/mm2(MPa)。
冷拔鋼管是用于機械結構、液壓設備的尺寸精度高和表面光潔度好的精密冷拔無縫管。選用精密無縫管制造機械結構或液壓設備等,可以大大節約機械加工工時,提高材料利用率,同時有利于提高產品質量。
優質碳素結構鋼冷撥無縫管,主要用10、20號鋼制造,除保證化學成分和機械性能外要做水壓試驗,卷邊、擴口、壓驗。
冷拔鋼管力學性能
鋼材力學性能是保證鋼材終使用性能(機械性能)的重要指標,它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中,根據不同的使用要求,規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標,還有用戶要求的高、低溫性能等。
①抗拉強度(σb)
試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度(σb),單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。計算公式為:
式中:Fb--試樣拉斷時所承受的力,N(牛頓); So--試樣原始橫截面積,mm2。
②屈服點(σs)
具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長時的應力,稱屈服點。若力發生下降時,則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2(MPa)。
上屈服點(σsu):試樣發生屈服而力首次下降前的應力; 下屈服點(σsl):當不計初始瞬時效應時,屈服階段中的小應力。
屈服點的計算公式為:
式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm2。
③斷后伸長率(σ)
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:
式中:L1--試樣拉斷后的標距長度,mm; L0--試樣原始標距長度,mm。
④斷面收縮率(ψ)
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計算公式如下:
式中:S0--試樣原始橫截面積,mm2; S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積,mm2。
⑤硬度指標
金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同,硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
無縫鋼管按照生產工藝的不同可分為熱軋無縫鋼管和冷拔無縫鋼管兩類。二者的生產工藝有區別: ①熱軋無縫鋼管主要生產工序(△主要檢驗工序): 管坯準備及檢查△→管坯加熱→穿孔→軋管→鋼管再加熱→定(減)徑→熱處理△→成品管矯直→精整→檢驗△(無損、理化、臺檢)→入庫 ②冷軋(拔)無縫鋼管主要生產工序: 坯料準備→酸洗潤滑→冷軋(拔)→熱處理→矯直→精整→檢驗 一般的無縫鋼管的生產工藝可以分為冷拔與熱軋兩種,冷軋無縫鋼管的生產流程一般要比熱軋要復雜,管坯首先要進行三輥連軋,擠壓后要進行定徑測試,如果表面沒有響應裂紋后圓管要經過割機進行切割,切割成長度約一米的坯料。然后進入退火流程,退火要用酸性液體進行酸洗,酸洗時要注意表面是否有大量的起泡產生,如果有大量的起泡產生說明鋼管的質量達不到相應的標準。外觀上冷軋無縫鋼管要短于熱軋無縫鋼管,冷軋無縫鋼管的壁厚一般比熱軋無縫鋼管要小,但是表面看起來比厚壁無縫鋼管更加明亮,表面沒有太多的粗糙,口徑也沒有太多的毛刺。 圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑(或減徑)→冷卻→矯直→水壓試驗(或探傷)→標記→入庫無縫鋼管是用鋼錠或實心管坯經穿孔制成毛管,然后經熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管的規格用外徑*壁厚毫米數表示。 熱軋無縫管外徑一般大于32 mm,壁厚2.5~200 mm,冷軋無縫鋼管外徑可以到6 mm,壁厚可到0.25 mm,薄壁管外徑可到5 mm壁厚小于0.25 mm,冷軋比熱軋尺寸精度高。 一般用無縫鋼管是用10、20、30、35、45等優質碳結鋼16Mn、5MnV等低合金結構鋼或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合結鋼熱軋或冷軋制成的。10、20等低碳鋼制造的無縫管主要用于流體輸送管道。45、40Cr等中碳鋼制成的無縫管用來制造機械零件,如汽車、拖拉機的受力零件。一般用無縫鋼管要保證強度和壓扁試驗。熱軋鋼管以熱軋狀態或熱處理狀態交貨;冷軋以熱以熱處理狀態交貨。 熱軋,顧名思義,軋件的溫度高,因此變形抗力小,可以實現大的變形量。以鋼板的軋制為例,一般連鑄坯厚度在230 mm左右,而經過粗軋和精軋,終厚度為1~20 mm。同時,由于鋼板的寬厚比小,尺寸精度要求相對低,不容易出現板形問題,以控制凸度為主。對于組織有要求的,一般通過控軋控冷來實現,即控制精軋的開軋溫度、終軋溫度.圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油(鍍銅)→多道次冷拔(冷軋)→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗(探傷)→標記→入庫。
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