熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)技術(shù)要求管坯對管坯的質(zhì)量要求：對無縫鋼管管坯質(zhì)量要求的嚴(yán)格程度與鋼管品種、用途和穿孔方法有關(guān)。對普通用途鋼管的管坯質(zhì)量要求可放寬些，而對重要用途鋼管和高合金鋼管的管坯質(zhì)量要求必須嚴(yán)格。應(yīng)力狀態(tài)條件較好或變形量較小的穿孔方法，在不影響鋼管性能的條件下，對管坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量的要求可以略為低些。應(yīng)力狀態(tài)條件較差的二輥斜軋穿孔，如果穿孔變形量較大，則對管坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量都要嚴(yán)格要求。總之，管坯技術(shù)條件是以保證鋼管質(zhì)量和生產(chǎn)過程順利進(jìn)行為依據(jù)來確定的，并將隨穿孔方法不同而有所變化，隨鋼管的技術(shù)條件提高而提高。各種管坯的技術(shù)條件可查閱標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議。例如一般自動軋管機(jī)組對管坯的要求如下：(1)管坯直徑Dp偏差見表1。管坯任何部位的彎曲度W6mm/m，管坯端面切斜度W6~8mm,管坯端面壓扁度W8%Dp；(2)管坯表面不得有裂紋、發(fā)紋、結(jié)疤、鱗層、折迭、非金屬夾雜和縮孔的殘余。不允許有高度或深度超過0.5mm的小溝紋、麻點(diǎn)、耳子及高度超過1mm的雙面耳子。管坯缺陷清理深度不超過0.05Dp；(3)管坯低倍組織:不允許有三1級的縮孔殘余、氣泡、反皮、白點(diǎn)和裂縫。對于一般碳素結(jié)構(gòu)鋼管坯，其一般疏松W3級、中心疏松W3級、偏析W3級、皮下氣泡W2。表格1管坯直徑公差管坯直徑Dp，單位：mm公差范圍，mme80?90+0.8,—1.3e100?115+1.0,—1.7e120?150+1.2，—2.0e160?200+1.5,—2.5e210?230+1.5%,—1.5%>e250+2.0%,—2.0%160管坯：合格范圍157.5~161.5管坯檢查和表面清理由于冶煉、鑄錠等因素帶來的缺陷，不僅在軋制過程中不能完全消除因而殘留在管坯上，而且在軋坯過程中還會產(chǎn)生新的缺陷，所以要完全避免管坯缺陷是不可能的。因此，須對管坯進(jìn)行嚴(yán)格檢查和徹底清理表面缺陷，這是確保無縫鋼管bd質(zhì)量和提高成材率的重要措施。為了暴露管坯表面缺陷，以便于檢查，通常先采用酸洗、剝皮等方法去除管坯表面氧化鐵皮。現(xiàn)代熱軋鋼管車間多采用無損探傷檢查(常用超聲波自動探傷儀)來代替人工檢查，這不但顯著地提高了工作效率、改善勞動條件，而且提高了檢查的質(zhì)量。表面清理的方法有砂輪磨修、火焰清理、風(fēng)鏟清理和機(jī)械剝皮等。現(xiàn)代熱軋管車間主要采用以下清理方法：(1)中、低碳鋼多采用高效率的表面火焰清理法，其工藝是逐根檢查或無損探傷———火焰清理———噴丸清除殘渣并使表面光潔；(2)高碳鋼和合金鋼采用砂輪磨修；(3)重要用途鋼管和高合金管坯采用整根剝皮———檢查———局部磨修。雖然剝皮清理金屬消耗大、成本高，但由于能提高鋼管質(zhì)量和成材率，故經(jīng)濟(jì)上還是合算的。由于對鋼管的技術(shù)要求不斷提高，國外有些工廠對全部管坯進(jìn)行剝皮清理(外徑車去2?6mm),以保證鋼管質(zhì)量。管坯切斷當(dāng)管坯供應(yīng)長度大于生產(chǎn)計劃要求長度時,須設(shè)置管坯切斷工序。生產(chǎn)所需的管坯長度按下式計算：L (nL+AL)(D-S)SI」— cc c cc~pKFshp式中L——生產(chǎn)所需要的鋼坯長度,mm；pF——管坯橫斷面積,mm2pn——每根熱軋管的倍尺數(shù)(一根熱軋管切成n根成品管)；ccD?S 成品管外徑與壁厚，mm；ccL——成品管定尺長度，mm；cAL——切頭切尾(包括切口)長度，mm。一般AL=200?500mm,K——考慮管坯加熱時燒損的系數(shù)，其值與鋼種、爐子型式和加熱操作有關(guān)。通常sh環(huán)形爐K=0.98?0.99,斜底連續(xù)式加熱爐K=0.97?0.98。shsh對于①139.7X7.72X12000的鋼管，切頭切尾取700mm,燒損系數(shù)取0.98。貝I」：Lp=〔3.14X(1X12000+700)X(139.7—7.72)X7.72〕/(0.98X3.14X80X80)"2144加熱制度管坯加熱制度內(nèi)容包括加熱溫度t、加熱時間e和加熱速度等工藝參數(shù)的確定。jrjr管坯加熱溫度的確定：加熱溫度是指管坯的出爐溫度。決定斜軋穿孔時管坯加熱溫度的基本依據(jù)是：保證毛管的穿出溫度t在該鋼種的塑性最好的溫度范圍內(nèi)。碳素鋼的塑性ch最好的溫度一般是低于固相線100?150°C。但對合金鋼和高合金鋼，依靠相圖確定是困難的，尤其是研制新的鋼號鋼管時，用熱扭轉(zhuǎn)法或用測定臨界壓縮率的方法來確定各種合金鋼最好塑性的溫度范圍，并以此范圍作為該鋼種的穿出溫度t7范圍。ch加熱溫度確定確定管坯加熱溫度還須考慮以下因素：（1）防止產(chǎn)生過燒缺陷，各種鋼種的過燒溫度見表2。對于過熱敏感性大的合金鋼，在允許范圍內(nèi)加熱溫度和穿出溫度取下限，以防止出現(xiàn)分層和內(nèi)折缺陷；（2）須考慮管坯的質(zhì)量狀況。例如，壓縮比小的管坯，其低倍組織較差、非金屬夾雜物聚集程度大，易產(chǎn)生過熱，其加熱溫度和穿出溫度應(yīng)比同鋼種正常情況略低些。同理a相級別大的lCrl8Ni9Ti鋼管坯，加熱溫度也應(yīng)略低于正常情況；（3）須考慮終軋溫度對鋼管組織性能的影響。對于亞共折鋼的終軋溫度不應(yīng)低于GS線（Ac3）；對于過共析鋼的終軋溫度應(yīng)低于ES線（Acm）而高于SK線（Acl）；（4）加熱溫度確定時應(yīng)考慮成品管的規(guī)格。一般軋制厚壁管時軋件在軋制過程中溫降較小，加熱溫度可稍低些而薄壁管加熱溫度應(yīng)稍高些；（5）加熱溫度確定時要考慮到頂頭材質(zhì)和型式。用鉬基頂頭穿制不銹鋼時，由于頂頭不用水冷，加熱溫度要比用水冷頂頭穿孔時低80?90°C。用水冷頂頭穿孔時加熱溫度要高些。加熱速度確定管坯加熱過程一般分為低溫和高溫兩個階段。低溫階段是加熱一些合金鋼和高合金鋼的關(guān)鍵，這是因?yàn)檫@些鋼在低溫階段導(dǎo)熱性差、塑性低，若采用過快的加熱速度會產(chǎn)生加熱裂紋甚至破碎。其原因是：（1）過快的加熱速度將使管坯內(nèi)外溫差增加，導(dǎo)致金屬體積膨脹不一致而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。顯然，管坯直徑愈大；導(dǎo)熱性愈差；加熱速度愈快，產(chǎn)生的溫差應(yīng)力也愈大；（2）管坯因前道工序加工不良（如冷卻不當(dāng)?shù)龋诠芘鲀?nèi)部存在著殘余應(yīng)力，尤其是加熱冷錠時鋼錠內(nèi)部存在較大的鑄造應(yīng)力，使產(chǎn)生裂紋的敏感性增加；（3）鋼加熱到300?500C范圍將出現(xiàn)“藍(lán)脆”現(xiàn)象，顯著降低鋼的塑性和強(qiáng)度；（4）當(dāng)加熱到Ac1時鋼將產(chǎn)生相變，金屬體積變化不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。在低溫階段這些應(yīng)力的迭加，將有可能破壞金屬的連續(xù)性而產(chǎn)生加熱裂紋。因此在低溫階段應(yīng)采用較低的加熱速度，這雖然使加熱時間增加，但由于溫度低不會過多增加金屬氧化和產(chǎn)生其它加熱缺陷。高溫階段是指金屬被加熱到700?800C以上時，金屬的塑性顯著提高，故可采用較快的加熱速度，以提高爐子的加熱能力、減少氧化和脫碳等加熱缺陷。高溫階段的主要問題是如何保證管坯加熱均勻、改善金屬的組織結(jié)構(gòu)，減少氧化、脫碳和防止過熱、過燒。其中加熱溫度均勻是生產(chǎn)工藝中很關(guān)鍵的問題。管坯加熱不均將帶來毛管壁厚不均、內(nèi)外表面缺陷以及軋制過程不能順利進(jìn)行，如出現(xiàn)不咬入、軋卡等生產(chǎn)故障。因此，在加熱階段結(jié)束，要有一定的保溫時間（均熱），這對加熱大直徑管坯尤為重要。加熱制度加熱時間：管坯加熱時間可以按經(jīng)驗(yàn)式估算t二K?Djrjrpt——加熱時間，min；

K——單位管坯直徑的加熱時間（即加熱速度），min/cm直徑（邊長）；jrD——管坯直徑（方坯以邊長計），cm。表2管坯（軋坯）單位加熱時間鋼種Kjr值（min/cm直徑或邊長）環(huán)形爐斜底爐碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼5?6.56?7合金結(jié)構(gòu)鋼6?77?8中合金鋼6.5?88?9軸承鋼6?810?11不銹鋼、高合金鋼7?1010?11表格2常用鋼材管坯加熱制度鋼號穿孔延伸系數(shù)卩ch穿孔溫度C加熱速度Min/cm出爐溫度C10、201230?12705?6.530、35、20Mn1220?12605?6.545、DZ1200?12405?6.540CrMoA、40CrNi<2.51190?122030CrMnSiA38CrMoAlACr5Mo12CrMoA、15CrNiMoV<2.51190?1230>2.51220?12506?840CrNiMoA、38CrNiMoV<2.51190?12300CrNi3Mo、45CrMnNiMo>2.51220?12506?8GCr15<2.51080?1110>2.51120?11506.0?7.5Cr18Ni16Ti,0Cr18Ni12Ti0Cr18NiAlTi170?12108?101150?1280Cr18Ni12TiCr18Ni12Mo2Ti1160?12008?101120?1140Cr18Ni12Mo3Ti980?1000Cr25Ti1040?10806?80Cr13、1Cr13、2Cr131120?11606?81090?11100Cr17定徑前鋼管再加熱溫度一般在900?1100°C之間。由于定減徑后出來的是熱軋成品鋼管，因此在確定再加熱溫度時要考慮到產(chǎn)品的組織性能和表面質(zhì)量，同時還應(yīng)考慮鋼管的軋后冷卻方式，故各種產(chǎn)品的再加熱溫度不盡相同。當(dāng)采用步進(jìn)式再加熱爐加熱鋼管時’加熱時亦jr可按下式估算:二2.2口jr D式中D 被加熱鋼管外徑，mm；S 被加熱鋼管壁厚，mm。當(dāng)熱裝溫度為700C時，應(yīng)將上式計算的結(jié)果減少30％左右。斜軋穿孔穿孔變形區(qū)為了使穿孔時能順利咬入管坯和順利拋出毛管，在進(jìn)行工具設(shè)計和軋機(jī)調(diào)整時，要保證：（1）管坯在穿孔準(zhǔn)備區(qū)內(nèi)不與導(dǎo)板接觸，或者至少管坯先與軋輥接觸形成一定的變形區(qū)長度（約30?70mm）后再與導(dǎo)板接觸，以保證二次咬入的實(shí)現(xiàn)；（2）毛管離開變形區(qū)的程序?yàn)槊芟让撾x頂頭，再脫離導(dǎo)板，最后離開軋輥。調(diào)整參數(shù)（1） 軋制線管坯——毛管中心運(yùn)行軌跡為穿孔軋制線。實(shí)際上穿孔機(jī)頂桿的軸線即為軋制線，可通過調(diào)整定心輥來實(shí)現(xiàn)。（2） 送進(jìn)角（又稱前進(jìn)角）?二輥臥式斜軋穿孔機(jī)的送進(jìn)角是指軋輥軸線與軋制線在包含軋制線的垂直平面上投影的夾角。二輥立式斜軋穿孔機(jī)的送進(jìn)角是上述兩線在水平面上投影的夾角。其它斜軋機(jī)按此概念類推。送進(jìn)角是斜軋中最積極的工藝參數(shù)。（3） 機(jī)器中心線即穿孔機(jī)本身的中心線。有的機(jī)組上為使穿孔過程穩(wěn)定，以及考慮到下導(dǎo)板更換方便等因素，將軋制線調(diào)整得比機(jī)器中心線低3?6mm,使管坯貼緊下導(dǎo)板。（4） 軋輥間距Bck指兩軋輥的軋制帶之間（即孔喉處）的軋輥間距。（5） 導(dǎo)板間距Lckck指兩導(dǎo)板過渡帶工作面間距。（6） 穿孔機(jī)孔型橢圓度系數(shù)gLg=ckBck（7）管坯總直徑壓下量AD和總壓縮率￡pAD二D-Bppck

AD￡=pX100%D（8）頂頭前壓下量AD和頂頭前壓縮率￡dqdqAD 二D-Bdq pdqB—B+2(C—0.5L)tan0dqck 3 1AD￡ —dqX100%dqDp斜軋穿孔速度的計算毛管出口速度：兀—DnsmaqTOC\o"1-5"\h\zxch60chg x兀—Dncosaqych60chg yDn—chcosaqpchD ym\o"CurrentDocument"兀 qZ—Dtana—x-chnm qy式中：V——毛管軸向出口速度（又稱穿孔速度），mm/s；xchV——毛管切向出口速度，mm/s；ychn——毛管出口轉(zhuǎn)速，rpm；pchZ——毛管出口1/n螺距，mm；chq——軸向滑動系數(shù)，又稱軋制效率或穿孔效率；切向滑動系數(shù)；D、Dh——毛管外徑及出口截面處軋輥直徑，mm。mch當(dāng)已知軸向出口速度后，可根據(jù)秒體積流量不變原則，求出變形區(qū)任一截面上的管坯 毛管的軸向速度V坯 毛管的軸向速度V和1/n螺距Z為xxxFV二FVpxxxmxchVxxF=VxxF=——m-VFxch

px兀 .=Dnsma60chgF——nFx

px兀fd兀fdn=mchx

nFDnpxxxxDtanapx如果忽略扭轉(zhuǎn)的影響n如果忽略扭轉(zhuǎn)的影響n=npxpch，則兀fnZ二mxDtanaxnFnmpxy式中：F——毛管斷面積，mm2；mFpxFpx變形區(qū)內(nèi)任一截面上管坯一毛管斷面積，mm2。滑移系數(shù)的確定：在穿孔和其它斜軋過程中，變形區(qū)中的金屬滑動情況是很復(fù)雜的，目前對n和n值xy只能估算。根據(jù)實(shí)測，切向滑移系數(shù)n接近于1,因此工程計算中取n"1。軸向滑動系yy數(shù)（穿孔效率）n值可用實(shí)測法確定，也可用經(jīng)驗(yàn)公式估算。用實(shí)測法測出穿孔后毛管長x度Lm和實(shí)際純穿孔時間Tck（從管坯被咬入軋輥開始到毛管尾部脫離時的時間間隔）。然后按下式計算耳值:Tn=―ii-

xTckTTn=―ii-

xTckTli m 兀 .Dnsma60chg式中:TliTli理論純穿孔時間，s；l——穿孔變形區(qū)長度，mm。采用經(jīng)驗(yàn)公式估算時，應(yīng)盡量選擇條件相似的經(jīng)驗(yàn)公式。這里只介紹考慮了若干影響因素的經(jīng)驗(yàn)公式：qx=qx=0.68Ina+0.05D mDt\sA;，ndq式中：a——送進(jìn)角，以度代入D,D毛管外徑與頂頭直徑，mm；mts——頂頭前壓縮率，以百分?jǐn)?shù)代入，如8%代入8；dqn——軋輥數(shù)目，二輥穿孔機(jī)n=3,三輥穿孔機(jī)n=3；f——金屬與軋輥間的摩擦系數(shù)，對于鋼軋輥f=KlK2(1.05-0.0005t)￡——考慮軋輥圓周線速度影響的系數(shù)，其值見圖2-11；K2——考慮軋件化學(xué)成分對摩擦系數(shù)影響的系數(shù)，見表2-2；t——軋件溫度。確定軸向滑動系數(shù)比切向滑動系數(shù)更為重要，這是因?yàn)檩S向滑動系數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量、機(jī)組生產(chǎn)能力、電能和工具消耗都有影響。影響軸向滑動系數(shù)的因素很多，歸納起來凡是加大軋件軸向曳入力或減小頂頭及導(dǎo)板對軋件運(yùn)動阻力的措施，均有利于提高穿孔效率和改善咬入條件，這些措施將在咬入條件時一起討論。頂頭前壓縮率：s<s<smindqli分別為：最小頂前壓縮率，頂前壓縮率，頂前臨界壓縮率最小頂前壓縮率可按下式確定：sminvtansminvtanp(100-0.17R)p+0.087R-36g(D+2S)3 ptm式中：Rg軋輥半徑，mm；Sm毛管壁厚，mm；Dt穿孔頂頭直徑，mm；B1軋輥入口錐角。頂頭前壓縮率一般在5?8%范圍內(nèi)。163定、減徑機(jī)計算切頭切尾長度計算：

11^1MCIIKO公式（適用「小延仲L=2C卩c dXL——切頭、切尾長度，mm；cC——機(jī)架間距，一般Cd=（0.9?1.0）D0；DO為軋輥理想直徑，mm；d0——總延伸系數(shù)（一般在2?2.5）；Redder公式（適用于大延伸）（2rC）L=（0.85?0.90）1 xdc IR丿R=1-0.01ASAS 總減壁量，mm。無張力定減徑時壁厚變化的經(jīng)驗(yàn)公式公式一、S<15mm時,c=S1—0.0044(D—D)]S<15mm時,ci ic厚壁管時，s厚壁管時，s=s-Di-Dc

ci14.92(D-2(D-D)公式二、AS= 1c+0.2S—0.8mmDiin=1—￡ =(1—￡ )n—2D DX Di(1)X(1)X100%2ln(1—￡2ln(1—￡)

n—2= dx-1—￡DInnDln(1—￡)D機(jī)架孔型計算：毛管外徑最大處D0,減徑率ni（第i架減徑率），D1=D0*n1，D2=D1Xn2,。。。。。。，Dn=Dn-1Xnn。橢圓度系數(shù)Z—般從小增到最大，成品機(jī)架再下降到最小，直到降為零。孔型長軸半徑：己 一 孔型長軸半徑：己 一 1a=TZTd'短軸半徑：b=Wda d—b等已知孔型長短半軸時，橢圓度系數(shù)g二或E二一d—a b刀具直徑計算公式：W二b—b2/D—a/2+a2/D+0.75?Diii wi i wa2 iW二b—b2/D—a/2+a2/D+0.75?Diii wi i wii wi i wWAiR—b)2—(R—R)2Ywii wiDi其中： 長半軸長度，mm；i 短半軸長度，mm；.W 加工刀具直徑，mm；D.WA. 加工刀具距離，mm；A.R――軋輥理想半徑，R.=Dw/2；TOC\o"1-5"\h\zw. w.RD.——加工刀具半徑，RD=WDi/2；D. D.D――軋輥理想直徑，我廠D=380mm。W W孔型設(shè)計的基本原則是：后一機(jī)架長軸要比前一機(jī)架短軸大一些，機(jī)架倒角：工作機(jī)架倒角取1~3mm,成品機(jī)架倒角R取0.5mm。主電機(jī)轉(zhuǎn)速：750n/min,疊加電機(jī)轉(zhuǎn)速：320n/min,鋼管出成品機(jī)架速度：0.78m/s；單機(jī)架減徑率&J3?5%，而總減徑率對于薄壁管￡ <40-45%，對于厚壁管D DX￡ <20?30%。另外，單機(jī)架最大減徑率還受到鋼管橫斷形狀穩(wěn)定性的限制，過大的DX￡會使鋼管斷面失穩(wěn)引起軋折等缺陷。D集中變速傳動系統(tǒng)各架輥速的計算nn1Cni=-^+―^=n*(——+—)iiAiiAiBi AiBinBnAnA 主電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；AiA.——主電機(jī)至第i架軋機(jī)傳動比(是一個定值);A.nB 疊加電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；BiBi—疊加電機(jī)至第i架軋機(jī)傳動比(隨機(jī)架變形的定值)。根據(jù)金屬秒體積流量保持不變的條件：FV00二FV二FV00二FV二FV…FVnnV0——機(jī)組入口鋼管速度；VnV0——機(jī)組入口鋼管速度；Vn——機(jī)組出口鋼管速度；Vi——第i架軋機(jī)出口速度;FVV1F0110兀D卩(1 al_1n——60A(iA1Vn=FoVn=FoVn=pVn=Fn￡兀Dp(1an￡n60a(iAniBnp,p——第一架延伸率和機(jī)組總延伸系數(shù)；1￡Da1,Dn——第一架和最后一架的軋輥軋制直徑(孔型直徑);pp,p——第一架延伸率和機(jī)組總延伸系數(shù)；1￡Da1,Dn——第一架和最后一架的軋輥軋制直徑(孔型直徑);pS*(d-S)p二1S*(d-S)111pS*(d-S)p二￡S*(d-S)nnnd，S——荒管的外徑與壁厚；dn,Sn——成品管的外徑與壁厚；dl，S1——第一架軋出的管子外徑與壁厚;聯(lián)立上述公式求解：ii(i -iH)B1bnA1