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无缝钢管生产流程及几种主要轧辊工具的材质、硬度选用

文章来源:无锡市苏桥特种钢管有限公司

      无缝钢管生产流程及几种主要轧辊工具的材质、硬度选用介绍如下:
  1 无缝钢管生产工艺流程
  精密管生产主要经过以下几道工序;管坯——切断——加热——穿孔——轧管——定(减)径——矫直——切头尾——检验——包装——入库。而根据轧管方式的不同可将无缝钢管轧机分为自动轧管机组、连轧管机组(MPM两辊连轧管机组、PQF三辊连轧管机组)、Assel轧辊机组、Accu轧管机组、周期轧管机组等,新上的轧机以MPM连轧管机组、PQF三辊连轧管机组居多,比如天津钢管公司的Φ460、Φ258 PQF连轧管机组、衡阳钢管的Φ273 MPM连轧管机组、攀钢成都无缝的Φ340 MPM连轧管机组、Φ159 PQM连轧管机组、鞍山Φ170 PQF连轧管机组等。
  2 穿孔机
  管坯穿孔是热轧无缝钢管生产中最重要的变形工序,它的任务是将实心管坯穿轧成空心毛管。根据穿孔机的结构和穿孔过程的变形特点,可将现有的穿孔方法分为:斜轧穿孔、推轧穿孔和压力穿孔,而以斜轧穿孔应用最为广泛,斜轧穿孔机轧辊的形状有辊式、菌式(锥形)和盘式三种,辊式穿孔机轧辊应用于小型轧机,而大型的机组穿孔机采用菌式轧辊。盘式穿孔机应用较少。不论轧辊形状如何,为了保证管坯咬入和穿孔过程的实现都有穿孔锥(轧辊入口锥)、碾轧锥(轧辊出口锥)和轧辊轧制带(入口锥与出口锥之间的过度部分)组成。
  穿孔机轧辊大多采用辊轴和辊套的组合结构,两者采用直接过盈组合或加键过盈组合。这样,当轧辊报废后,辊轴可继续复用,以减小工具成本。小型穿孔机辊轴材质多选用45或40Cr,调质处理。大型的穿孔机辊轴多用42CrMo,调质处理。轧辊材质目前各厂家选用较杂,有的厂家选用锻造45、55等优质碳素结构钢。有的厂家选用50Mn、65Mn、70Mn、70Mn2Mo、60CrMnMo等合金铸钢或锻钢;硬度范围要求也不一致,有的要求HB180-220,有的要求HB220-260。为了增加咬入性,大型穿孔轧辊一般在入口锥上加工有深度为0.8~1.2mm的网状花纹。
  综合国内外精密无缝钢管厂家的材质选择及使用情况,笔者认为:穿孔机轧辊选用铸造50Mn、60CrMnMo等中碳合金钢材质较合适,一是具有较好的强度及耐磨性,二是适用于轧制各种材质钢管。硬度控制在HB200-240较合理。
  3 轧管机
  毛管轧制是热轧无缝钢管生产的主要变形工序,其作用是使毛管壁厚接近或达到成品管壁厚,和消除毛管在穿孔过程中产生的纵向壁厚不均,另外还可提高荒管内外表面质量,控制荒管外径和圆度。空心毛管轧成接近成品尺寸的荒管。
  1、自动轧管机:自动轧管机为二辊不可逆式纵轧机,其特点是在工作辊后设置一对高速反向旋轧的回送辊,作用是将经过一次轧制的精密钢管送到前台进行第二次轧制,因此它的生产效率较低,国内大多数机组已改造或淘汰。轧辊的材质多为无限冷硬铸铁、球墨铸铁或冷硬球墨铸铁,硬度在HSD50以上。
  2、两辊连轧机组:连轧机组是较为先进的钢管轧机,它是将穿孔后的毛管套在长芯棒上,经过多机架顺次排列且相邻机架辊缝互错90°的连续轧管机进行轧制。
  连轧辊的材质大多为镍铬钼无限冷硬球墨铸铁(也称珠光体球墨铸铁)、镍钼无限冷硬球墨铸铁(也称针状体球墨铸铁),孔型部分硬度HSD50-65。国外设计的连轧辊第一架有的采用锻钢或石墨钢材质,以进一步提高该架次轧辊的强度。
  3、三辊连轧机组:三辊可调式限动芯棒连轧管机(PQF)是意大利INNSE公司为克服二辊连轧管机的固有局限性而研制开发的,由于它将360°孔型分为三部分,减小了每个轧辊孔型底部与边缘的线速度差距,因而轧制的钢管精度高。
  小型的PQF轧机的连轧辊是整体式的,采用镍铬钼无限冷硬球墨铸铁,硬度控制在HSD55-65时较为合适;大型的PQF轧机的连轧辊作成装配式的,即轧辊采用耐磨性较好镍铬钼无限冷硬球墨铸铁,轴采用高强度的锻钢材料,并经过调质处理,可以重复使用,大大节约了精密钢管价格成本,此结构已在天津钢管公司成功使用。
  4、Assel轧管机组:Assel轧管为三辊斜轧,它由三个主动轧辊和一根芯棒组成环行封闭孔型。
  轧辊辊身分入口锥、辊肩、平整区和出口锥四段,材质采用4Cr5MoSiV1锻钢、铸造半钢或合金球墨铸铁等,热处理硬度:锻钢轧辊控制在HSD65—75,半钢轧辊控制在HSD50—60,合金球墨铸铁轧辊控制在HSD55—65(该种材质轧辊为进口机组设计,在国内成功应用实例较少)。
  4 钢管定径和减径
  是热轧无缝钢管生产中的最后一道荒管热变形工序,其主要作用是消除前道工序轧制过程中造成的外径不一,以提高热轧成品管的外径精度和圆度。钢管定径、减径和张力减径过程是空心体不带芯棒的连轧过程。目前国内先进的定(减)径机均采用三辊120°等分的轧辊,采用该型式的定(减)径机后管材表面质量好,成品管材的规格较多。
  定(减)径机轧辊与轴采用过盈配合或键连接,目前多采用过盈配合。轧辊采用镍铬钼无限冷硬球墨铸铁,毛坯采用离心铸造生产毛坯,保证外层组织致密,硬度为HSD55-68之间。轧制小于Φ219以下规格的钢管时,轧辊的硬度可选择在HSD60-68之间,保证孔型的硬度一致,且耐磨性较好;轧制Φ219以上规格的钢管时,由于轧辊孔型尺寸较大,落差较大,为保证孔型底部与边缘的磨损不至于相差太大,轧辊的硬度可选择在HSD55-61之间。
  各种轧辊是精密无缝管生产中的重要工具和消耗品,材质、硬度选用得当,可延长使用寿命、减少换辊停机时间,降低生产成本。轧辊制造厂家要不断研究新技术、新材质,钢管生产厂家要勇于推广和应用这些新技术,进一步提高我国无缝钢管生产的水平。

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