无缝钢管-值得拥有

产生偏心的钢管 在热轧钢管生产过程中 容易产生，产生的环节多半是在热穿孔时产生的：

根据对自动轧管机轧后钢管的解剖分析，我们认为穿孔毛管经自动轧管机轧制后，钢管纵横向壁厚不均的形式基本上保留了穿孔毛管壁厚不均的分布特征，即轧后钢管仍具有螺旋状的壁厚不均，而且横向壁厚不均显著增大。

自动轧管机产生壁厚不均的原因是：

①穿孔毛管壁厚不均的存在形式和严重程度，直接影响轧后钢管壁厚不均的存在形式和严重程度。

②在自动轧管机上轧管时，因顶杆弯曲，使顶头位置偏离孔型中心而导致壁厚不均，其管中和管头各横截面上的 壁厚和小壁厚位置几乎固定不变；而管尾到管头壁厚不均程度则逐渐增大，因此，减小顶杆残余弯曲度，降低轧管时顶杆的轴向力，对减小壁厚不均程度有显著作用。

③减壁量越大，荒管壁厚不均越严重，减壁量较小时，自动轧管机有减小穿孔毛管壁厚不均的作用。④孔型调整不正确，当辊缝不平行时，会使荒管的壁厚不均加剧。

我们无缝钢管厂对Φ400mm自动轧管机组，穿孔、二次穿孔（延伸）、自动轧管和均整4个轧制过程的荒管实测壁厚数据进行了傅立叶变换，得出了壁厚不均的定量分析及其形成原因，并以此为基础提出了改善钢管壁厚不均的途径：

①二次穿孔（延伸）后荒管上的螺旋形壁厚不均的分布特征一直保留到成品管，因此改善二次穿孔（延伸）是改善成品管壁厚精度的关键环节，主要措施是改进工具设计，提高顶杆和顶头在旋转过程中与轧制线的同心度。

②改善穿孔后毛管的壁厚不均是重要环节，主要措施是提高管坯的加热均匀性，提高定心孔的精度，加长顶头均整带的长度和反锥的长度，提高顶杆与顶头在旋转过程中与轧制线的同心度。

③轧管时虽会产生严重的对称性壁厚不均，但对减轻螺旋形的壁厚不均有一定的作用。因此，轧管时应轧制两道，道次之间应将荒管翻转90°。

④均整过程能基本上对称性壁厚不均，但对螺旋形壁厚不均的作用甚小，因此，应提高均整机的能力。

⑤傅立叶变换是研究斜轧过程壁厚不均的有效手段，这一方法也可用于其他钢管生产机组管体壁厚不均的研究。

一、变形的原因

钢的变形主要原因是钢中存在内应力或者外部施加的应力。内应力是因温度分布不均匀或者相变所致，残余应力也是原因之一。外应力引起的变形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情况下也应考虑碰撞被加热的工件，或者夹持工具夹持所引起的凹陷等。变形包括弹性变形和塑性变形两种。尺寸变化主要是基于组织转变，故表现出同样的膨胀和收缩，但当工件上有孔穴或者复杂形状工件，则将导致附加的变形。如果淬火形成大量马氏体则发生膨胀，如果产生大量残余奥氏体则相应的要收缩。此外，回火时一般发生收缩，而出现二次硬化现象的合金钢则发生膨胀，如果进行深冷处理，则由于残余奥氏体的马氏体化而进一步膨胀，这些组织的比容都随着含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸变化量增大。

二、淬火变形的主要发生时段

1.加热过程：工件在加热过程中，由于内应力逐渐释放而产生变形。

2.保温过程：以自重塌陷变形为主，即塌陷弯曲。

3.冷却过程：由于不均匀冷却和组织转变而至变形。

三、加热与变形

当加热大型工件时，存在残余应力或者加热不均匀，均可产生变形。残余应力主要来源于加工过程。当存在这些应力时，由于随着温度的升高，钢的屈服强度逐渐下降，即使加热很均匀，很轻微的应力也会导致变形。

  一般，工件的外缘部位残余应力较高，当温度的上升从外部开始进行时，外缘部位变形较大，残余应力引起的变形包括弹性变形和塑性变形两种。

  加热时产生的热应力和想变应力都是导致变形的原因。加热速度越快、工件尺寸越大、截面变化越大，则加热变形越大。热应力取决于温度的不均匀分布程度和温度梯度，它们都是导致热膨胀发生差异的原因。如果热应力高于材料的高温屈服点，则引起塑性变形，这种塑性变形就表现为“变形”。

  相变应力主要源于相变的不等时性，即材料一部分发生相变，而其它部分还未发生相变时产生的。加热时材料的组织转变成奥氏体发生体积收缩时可出现塑性变形。如果材料的各部分同时发生相同的组织转变，则不产生应力。为此，缓慢加热可以适当降低加热变形， 采用预热。

  此外，由于加热中因自重而出现“塌陷”变形的情况非常多，加热温度越高，加热时间越长，“塌陷”现象越严重。

制定管材冷轧冷拔生产的工艺流程及变形规程。在管材冷轧冷拔机组中，在产品投产以前必须对它的生产工艺流程、变形参数和加工设备选择等有一个明确的规定，作为组织生产和进行操作的依据，这项工作就是编制工艺程序表。根据所采用的冷加工方法，工艺程序表可分为拔制表(采用冷拔变形)和轧制表(采用冷轧变形)以及轧制和拔制表(采用冷轧冷拔两种方式变形)，由于管材冷轧冷拔生产特点是多工序和循环性，而且品种很多，为了使生产能合理和有秩序地进行，编制工艺程序表是很重要的。工艺程序表的内容包括有：管料尺寸，变形方式和道次，每道次的变形量及变形后管子尺寸，选用的加工设备、辅助工序和工模具类型等。编制工艺程序表时，除根据材料加工特性和管子技术条件外，还必须考虑具体的生产条件。各冷拔冷轧机组都有根据自己生产条件制定的工艺程序表，并且在生产实践中不断地进行修改和完善。山东无缝钢管 冷加工方式的配置 按冷轧和冷拔使用情况，方式配置可有单一冷轧、单一冷拔和冷轧冷拔结合3种方案。 (1)单一冷轧方案。和冷拔相比，冷轧变形时应力状态好，道次变形量大，可减少中间工序并缩短生产周期，能降低消耗和降低成本，适宜加工塑性差的高合金钢管和难变形的有色金属。其缺点是生产力低，生产灵活性较小。 (2)冷轧冷拔结合的方案。是管材冷加工的合理方案，冷轧冷拔相结合可发挥冷轧变形量大和冷拔生产灵活的优点，以减少工序、缩短生产周期、提高生产力和扩大品种。采用冷轧冷拔结合方案时，通常是管料先在冷轧机上轧到定壁或定壁前的某个道次，然后进行拔制，直至成品道次。 (3)单一冷拔方案。由于冷拔的道次变形量较小，变形道次多，中间工序多，生产周期长，金属及辅助材料消耗大，单一冷拔方案不是 方案。但拔管机结构比冷轧机简单，投资少，操作容易掌握，工具的制造和更换方便，生产灵活性大，生产力也较高。故采用单一冷拔方案来加工碳钢、低合金钢管和一般有色金属管在实际生产中有广泛的应用。管料尺寸的选择 在冷加工管材生产中，管料的尺寸(直径和壁厚)决定着变形道次、成品管尺寸精度和表面质量。在能保证成品管质量的前提下尽可能选用接近成品尺寸的管料。管料的小壁厚应能保证管料和成品管的壁厚差(即总减壁量)能热轧管表面的螺纹道、划道等表面缺陷，改善壁厚不均，以获得尺寸公差和表面质量都符合要求的管材。在冷拔管生产中，冷拔的小总减壁量一般取0.5～1mm。对成品管质量(尺寸精度、表面质量)要求高时也可以将总减壁量取大一些。在可供应条件下，管料的直径一般比成品管的直径大5～20mm。主要是考虑减径量与减壁量的关系，即变形时有一定的减壁量必定有相应的减径量，才能保证顺利实现金属变形。选择冷轧管料与冷拔的原则基本相同，但在确定管料和中间管尺寸时则要考虑满足冷轧机孔型系统的要求。道次变形量的选择即确定每个加工道次的变形程度(断面压缩率、延伸系数)、减径量和减壁量。在条件允许时，应选取大的道次变形量，以减少加工道次。选择冷轧管机道次变形量时要考虑轧机主要部件强度、材料塑性、对管材的质量要求等。在实际生产中管材的尺寸精度、表面状态以及工具的寿命等常成为限制道次变形量的因素。为了保证产量和质量，成品道次的变形量应取小一些。在多辊式冷轧管机上道次变形量(特别是减径量)比二辊式冷轧管机的小。选择冷拔机道次变形量的影响因素有：金属的冷加工性能(包括金属的强度和塑性)、管身强度(拔制时不能出现拔断现象)、拔管机能力以及选用的拔制方式(见管材冷轧冷拔)和模具类型(见冷拔管工具)。在选择拔制道次变形量时还应考虑的因素有：连拔道次(道次中间不经热处理)的多少，热处理、酸洗、润滑质量的好坏。