冷拔鋼管是鋼管的一種,即其按生產(chǎn)工藝的不同分類的一種,區(qū)別于熱軋(擴)管。在毛管坯或原料管擴徑的過程中通過多道次的冷拔加工而成,通常在0.5~100T的單鏈式或雙鏈式冷拔機上進行。冷軋(撥)鋼管除分一般鋼管、低中壓鍋爐鋼管、高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、機械加工管、厚壁管、小口徑加內模冷拔管其它鋼管外,還包括碳素薄壁鋼管、合金薄壁鋼管、不銹薄壁鋼管、異型鋼管。冷拔鋼管其外徑可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外徑可到5mm壁厚小于0.25mm尺寸,精度以及表面質量均明顯**熱軋(擴)管,但受工藝制約,其口徑以及長度均受到一定限制
金屬學原理
冷拔加工鋼管正是發(fā)生了加工硬化。冷拔時金屬發(fā)生塑性變形,晶體內部有多個滑移系啟動,位錯運動彼此攔截,許多位錯被釘扎住,造成位錯塞積,同時位錯源停止動作。上述一系列過程導致了位錯的可動性降低,晶體中的位錯密度顯著增加。當塑性變形進一步發(fā)生,應力增加并足以使釘扎的位錯開始運動,螺位錯交滑移,刃位錯不能交滑移,這樣發(fā)生位錯交截,使不動階數(shù)增加。
所以,通過冷拔加工金屬內部位錯密度增加,位錯可動性降低,既難于產(chǎn)生位錯又難于移動位錯,因而金屬材料硬度、強度提高。這就是冷拔加工的金屬學原理。
力學原理
冷拔時鋼管在力的作用下通過一定形狀、尺寸的模具,發(fā)生塑性變形。目前,在生產(chǎn)中的拔制方法大致可分成3種:縮徑拔管、減外壁拔管和減內壁拔管,冷拔時,鋼管在拉拔力、正壓力和摩擦力的作用下,發(fā)生相應的變形,大都經(jīng)過縮徑、減壁和定徑3個階段,而且變形區(qū)內部產(chǎn)生相應的應力,其中軸向為拉應力,徑向和周向為壓應力,拔管過程中金屬處于一向拉和兩向壓應力狀態(tài),這是冷拔管變形過程的基本力學特征。
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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(chǎn)管材的整套裝備組合,是對
冷拔管
熱軋管材或焊接管進行深度加工的機組。
依據(jù)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(chǎn)品精整內容有所差異。
冷加工管機組生產(chǎn)特點是管料從投入到加工成成品通常要經(jīng)過多次冷變形并產(chǎn)生加工硬化,因而整個生產(chǎn)過程由多個準備工序和變形工序組成,且具有往復循環(huán)的特點,因而工序多,生產(chǎn)周期長、金屬消耗較大,生產(chǎn)效率較低,一般生產(chǎn)規(guī)模均不大。
在機組中同時配置冷拔和冷軋機有利于發(fā)揮它們各自的優(yōu)點,特別是對生產(chǎn)不銹鋼等高合金鋼管和難變形的有色金屬管為合理和必要。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,大為7000kN。常規(guī)冷軋管機有二輥式冷軋管機和多輥式冷軋管機兩種。
選材
冷拔缸筒是以熱軋管為材料拔制而成的,熱軋管的材質、規(guī)格、質量的選取合適與否直接影響著拔制進行和成品質量。選材時應注意以下幾點:
(1)在選材時一般在強度保證的情況下,選取硬度低、塑性好的材料;
(2)鋼管規(guī)格應根據(jù)成品的規(guī)格選定,保證其延伸率在百分之二十到百分之四十;延伸率過小,成品表面的強度不能保證,過大,使拔制難以進行;
(3)材料表面不能有凹坑、裂紋、裂縫、折疊、結疤、橢圓等嚴重缺陷;
(4)好選取熱軋后放置0.5~2a的鋼管,時間過短,鋼管表面銹蝕淺薄,時間過長,鋼管表面銹蝕過深,這些都會導致鋼管表面前處理不充分,從而影響成品表面質量。
前處理
未經(jīng)前處理的鋼管,冷拔時因鋼管表面與模具之間摩擦系數(shù)過大而使拔制不能進行;只有經(jīng)過前處理工序,使鋼管**行除銹,并通過磷化、皂化等處理,使其內、外表面形成一種致密的金屬皂膜,以減小鋼管與模具之間的摩擦,從而保證拔制的順利進行。同時,通過前處理還可以減少模具的損耗率,提高成品率和工作效率,并且使加工后的成品表面光滑均勻,防銹效果好。
鋼管前處理應注意以下幾點:
(1)酸洗除銹要徹底,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)未除凈的銹,則需重新酸洗。
(2)生產(chǎn)中,應經(jīng)常測試磷化液和皂化液的成分濃度,保證磷化液和皂化液的生產(chǎn)指標,發(fā)現(xiàn)達不到指標時,應及時進行調配。
(3)要嚴格控制處理液的溫度與操作時間。
模具的設計
冷拔管是在力作用下,通過一定形狀、尺寸的模具拔制而成的,模具尺寸精度、表面質量直接影響成品的尺寸精度和質量。
模具設計要注意以下幾個方面:
(1)內、外模具定徑尺寸的確定應考慮冷拔后成品的回彈量,一般硬度低、變形量小的材料,其回彈量小,硬度高、變形量大的材料,其回彈量大;
(2)模具的表面要有較低的粗糙度要求,一般取值比成品低一到兩級;
(3)模具材料選用高強材料。
預防橫裂措施
(1)嚴格按工藝要求加熱,并采用上限溫度加熱,杜絕低溫加熱。如對碳素鋼(1臚~45。)坯料加熱溫度分別比原工藝提高20~30℃,效果較好。經(jīng)統(tǒng)計,其后五個月的裂口下降近40%。
(2)對于斜底爐須勤撥料,使坯料受熱均勻,杜絕陰陽面的出現(xiàn)。同時,撥完料后即關爐門,減少熱損失。
(3)嚴格控制軋制節(jié)奏,保證坯料加熱透,不出現(xiàn)黑心現(xiàn)象。避免出現(xiàn)穿孔黑螺旋現(xiàn)象。
(4)使用優(yōu)質重油,保證坯料加熱質量。
二、提高毛管壁厚精度
(1)正確調整穿孔、軋管工藝參數(shù),提高軋輥等工模具精度,使坯料及荒管在穿孔和軋管過程中變形均勻。
(2)精確調整好定心位置,安裝一個托輥裝置,使**頭能對準坯料中心,避免穿孔偏心。
(3)安裝調整好抱輥,將**桿抱緊,防止**桿下沉。
(4)進行設備定修制,使設備保持完好狀態(tài),保證毛管壁厚精度。
(5)加強管理,經(jīng)常測量毛管壁厚,發(fā)現(xiàn)問題及時調整。
三、避免毛管急水冷卻和軋冷鋼
控制協(xié)調好生產(chǎn)節(jié)奏,使荒管在軋制前在臺上停留時間短。保證鋼管終軋溫度不**850℃,保證鋼管內部組織均勻,減少殘余應力,冷卻水壓適中,防止漏水現(xiàn)象,避免鋼管局部急水冷卻,造成局部冷脆現(xiàn)象。
四、防止毛管直道和軋折現(xiàn)象出現(xiàn)
提高工模具質量,經(jīng)常檢查工模具,發(fā)現(xiàn)工模具磨損或不合要求,及時換。經(jīng)常檢查毛管表面質量,發(fā)現(xiàn)問題,及時解決。
五、提高毛管修磨質量
對于毛管的軋折、外折等表面缺陷一定要修磨干凈,修磨寬度要大于修磨深度8倍,砂輪打磨后必須要用刀刨平。以提高修磨質量。
六、毛管修磨后退火
(1)由于坯料加熱質量欠佳或終軋溫度偏低等因素的影響,鋼管存在殘余應力等缺陷,經(jīng)過毛管退火后,消除鋼管殘余應力,改善內部組織,提高塑性,便于冷拔加工變形。
(2)鋼管修磨后,修磨部位出現(xiàn)加工硬化,應力集中,修磨面硬度增高,塑性下降,變形抗力增加。毛管修磨后再退火,就可消除由于修磨造成的加工硬化和應力集中,修磨部位能獲得同其它部位同樣好的塑性,便于加工變形。
(3)毛管修磨后退火,必須符合退火工藝要求,使毛管受熱均勻且透心,以使其缺陷部位組織狀態(tài)得以充分恢復。消除內應力,降低硬度,提高塑性。
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