生产流程培训课件热穿孔.ppt

1、热穿孔生產流程培训讲义热穿孔生產流程培训讲义華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司2四、斜轧穿孔缺陷种类及预防措施三、管坯斜轧穿孔介绍二、管坯加热介绍一、热穿孔主要流程内容概要内容概要五、華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司3锯切管坯检验修磨管坯入库定心平头管坯加热管坯轧制荒管检验剥皮平头平头不合格品入库荒管入库不合格品退库華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司4管坯加热介绍管坯加热介绍華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司5華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司6華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司7華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司8華新麗華股份有限公司華新麗華股份有

2、限公司9 華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司10炉型炉型结构形式结构形式优点优点缺点缺点 斜底炉具有一定斜度的炉底，圆棒靠自重滚动送料1结构简单，占地面积少1.劳动强度大2.产量低2.投资相對少3.加热不均勻4.金属烧损大步进炉靠专用的步进机构前行送料1.产量大1.投资大2.机械化程度高,節省人力3.加热质量好2.设备故障多4.金属烧损少華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司11名称参数加热炉型端进侧出式斜底加热炉侧进侧出式步进梁加热炉炉膛尺寸180002200220mm270003200350mm额定温度12501280正常使用温度 1060120010601250加热方式燃气式（L

3、NG)燃气式（LNG)烧嘴支数8支14支最大承载量100T設計最大產能 6T/h10T/h工件规格65110mm7001800mm110240mm13003000mm華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司12炉门烧嘴挡火墙基础端进端进烧嘴排布示意图预热9.6米加热6.15米均热1.2米123侧侧出出1.1m1.1m1.1m1.1m1.均热段1区2个烧嘴，东西单独控制2.加热段2区2个烧嘴由同一个执行器控制3.加热段3区4个烧嘴由同一个执行器控制4.斜底炉共11对炉门華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司13步进炉烧步进炉烧嘴嘴示意图示意图入钢槽入钢槽侧进侧进步进方向步进方向出钢槽出钢槽43

4、21侧出侧出烧嘴排布示意图预热段预热段12.512.5米米加热段加热段1313米米均热段均热段2 2米米烧嘴挡火墙2.12.12.12.11.均热段2个烧嘴东西单独控制2.加热段分3个区，共12个烧嘴，每个区4个烧嘴群组控制2.11.80.92.1華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司14步进炉动步进炉动/靜樑分布靜樑分布示意图示意图華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司15步进炉动步进炉动樑送料示意圖樑送料示意圖華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司16常熟华新热穿孔现行加热工艺过热可拯救 但是过烧则报废華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司17華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公

5、司18三、管坯斜轧穿孔介绍三、管坯斜轧穿孔介绍 1884年发现用斜轧穿孔法生产无缝钢管，1892年发明冲孔方法生产无缝钢管，后来又发明现用挤压法生产无缝钢管，但至今斜轧穿孔法在无缝钢管生产中占有最大的比重，德国两名工人（曼尼施曼兄弟）在锻造圆断面钢料(旋转横锻）实践活动中，常发现在圆形钢料的中心破裂，形成不规则的内孔，即现在通称“孔腔”。到1886年正式试验用斜轧穿孔法来生产无缝钢管，当时由于他们对斜轧穿孔的本质尚未了解，开始试验是用实心圆坯料空轧来获得内孔（无顶头轧制），从而得到管子内径很小，内壁很粗糙，不能应用，而成为废料。后来在实践中不断摸索，提出加顶头的斜轧穿孔法，通过试验，加顶头后所

6、得的管子内孔扩大了，内壁也较光滑了，正式生产出当时工业所需要的无缝钢管。但那时生产的钢管主要是厚壁毛管，不管在表面质量，几何精度上以及机械性能上都是很差，随着工业的发展，对钢管的质量要求也越来越高，后来经过几十年的不断改进，才生产出现今各行业所使用的各种无缝钢管。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司19穿孔机的结构和穿孔过程的变形特点，可将现有的穿孔机类型分类如下：華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司20華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司21華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司22（1 1）-轧辊；（轧辊；（2 2）-导板；（导板；（3 3）-顶头；（顶头；（4 4）-顶杆；

7、（顶杆；（5 5）-管坯；（管坯；（6 6）-毛管毛管二辊卧式斜轧穿孔机二辊立式斜轧穿孔机常熟华新机组信息華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司233 3、二辊斜轧穿孔机的工模具、二辊斜轧穿孔机的工模具a a、轧辊、轧辊它是主传动外变形工具，其辊身形状（辊型）和主要尺寸参数如图所示。通常辊身分为入口锥、出口锥和轧制带（又称压缩带）三段。各段的功用是：（1）入口锥（长度L1、入口锥角）是曳入管坯并实现管坯穿孔；（2）出口锥（长度L2、出口锥角）是实现毛管减壁、平整毛管表 面、均匀毛管壁厚和完成毛管 归圆；（3）轧制带（宽度L3）是起到從入 口锥到出口锥之间过渡的作用。1）轧辊主要构成部位和作用

8、華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司24b b、导板、导板 它是固定不动的外变形工具，不仅起到管坯和毛管的导向作用，使轧制线稳定，而更重要的是封闭孔型外环、限制毛管横向变形扩径，起到控制毛管的外径作用。按照金属塑性流动的最小阻力定律，如果没有导板限制作用，毛管（特别是薄壁毛管）的扩径量将是很大的，这种情况下，穿孔过程难于实现。导板的形状和主要尺寸如下图所示。通常导板的纵断面形状与轧辊辊型相类似，可分为入口斜面Lb1）、出口外面（Lb2）和过渡带（Lb3）三段。各段的功用是：（1）入口斜面导入管坯；（2）出口斜面导出毛管并限制毛管的扩径；（3）过渡带为两斜面间过渡用。1）导板主要构成部位和作

9、用華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司25c c、顶头、顶头 顶头的形状和主要尺寸如图所示。它是穿孔机内变形工具，相当于钢环轧机的内辊。工作时顶头靠顶杆的支撑在变形区内轴向位置固定不变。实践证明，管坯由实心变成空心毛管过程中，轧件的外径变化不大，而内径由零扩大到要求值的变形主要靠顶头的穿孔锥来完成。由于顶头担负着很重要的变形任务，又处于受热金属包围的恶劣的工作条件，因而顶头是对毛管质量和穿孔机生产率都有重大影响的关键性的工具。顶头的形状由顶尖L1（鼻部）、穿孔锥L2、平整段L3和反锥L4等四段构成。各段的功用是：1）鼻部用来在穿孔时对准管坯定心孔，便于穿正；同时对管中心施加轴向力，在一定程

10、度上有利防止预先形成孔腔；2）穿孔锥担负管坯穿孔和毛管减壁的任务；3）平整段的锥角等于轧辊出口锥锥角，它起到毛管均整壁厚和平整毛管的内外表面作用；4）反锥的作用是防止毛管脱离顶头时产生内划伤。1）顶头主要构成部位和作用華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司264.4.斜轧穿孔的变形过程斜轧穿孔的变形过程華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司27b.b.穿孔变形区域组成穿孔变形区域组成按在穿孔过程中的作用变形区可划分成四部分：穿孔准备区、穿孔区、平整区（辗轧区）和归圆区（转圆区）等。-穿孔准备区;-穿孔区;-平整区（辗轧区）;-归圆区（转圆区）斜轧穿孔变形区華新麗華股份有限公司華新麗華股份有

11、限公司281)穿孔准备区：是指从管坯开始与轧辊接触起，管坯在轧辊给予的摩擦力带动下作螺旋运动进入变形区，至管坯前端与顶头鼻部相遇之间的区域（图I）。它的作用是：（1）实现管坯的一次咬入；（2）为管坯继续进入变形区积累足够大的剩余摩擦力，即克服顶头阻力，实现二次咬入；（3）使管坯中心处于特殊的应力状态，造成有利于顶头切入管坯的组织状态；（4）附带的作用是使管坯的前端形成一个漏斗状的凹穴，便于顶头对中定心。2)穿孔区：是指对应於顶头鼻部和穿孔锥部分的区域（图II）。它的主要任务是进行管坯穿扎和毛管减壁。穿孔变形主要在此区域内完成。故顶头的鼻部和穿孔锥的工作条件最恶劣。3)平整区：是指顶头平整段所对

12、应的变形区部分（图III）。在此区内由于轧辊出口锥母线与顶头平整段母线接近平行，因此毛管管壁通过此区域起到平整毛管内外表面和均匀毛管壁厚的作用。4)归圆区：是指毛管脱离顶头后仅与轧辊接触的部分（图IV）。它的作用是靠轧辊将椭圆形断面毛管螺旋加工成圆形。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司29C.C.斜轧穿孔过程斜轧穿孔过程 轧制过程是一个独特的连轧过程，管坯毛管咬入后，由轧辊带动获得螺旋运动，一边旋转、一面前进，并在1/n（n 为轧辊数目）受轧辊加工一次。如此，依次通过穿孔变形区的各部分，经受穿孔准备、二次咬入和穿孔、毛管减壁、平整内外表面和均匀壁厚以及归圆等轧制变形，而获要求尺寸的毛管。

13、整个斜轧穿孔过程可分为第一个不稳定过程、稳定过程和第二个不稳定过程三个阶段。第一个不稳定过程从管坯同轧辊接触开始，到前端金属穿出变形区；稳定过程是穿孔过程的主要阶段，从管坯前端充满变形区到管坯尾端开始离开变形区；第二个不稳定过程为管坯尾端开始离开变形区到完全离开轧辊。实际生产过程中，前后轧卡比中卡多，也是不稳定过程特征之一。轧卡是指穿孔时轧件突然停止前进卡在穿孔机中，不前进不旋转或只旋转不前进的现象。轧卡分为前卡、中卡和后卡，发生在第一个不稳定过程中的轧卡叫前卡，发生在第二个不稳定过程中的轧卡叫后卡；发生在稳定穿孔过程中的轧卡叫中卡。影响轧卡的因素很多，凡是促进穿孔阻力增大，拽入摩擦力降低的因

14、素都将促进轧卡。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司30斜斜轧轧穿孔穿孔动态变形过程动态变形过程（图图示）示）1.管坯第一次咬入2.管坯第二次咬入 为了使穿孔时能顺利咬入管坯和顺利抛出毛管，在进行工具设计和轧机调整时，要保证：（1）管坯在穿孔准备区内不与导板接触，或者至少管坯先与轧辊接触形成一定的变形区长度（约30-70mm）后再与导板接触，以保证二次咬入的实现；（2）毛管离开变形区的程序为毛管先脱离顶头，再脱离导板，最后离开轧辊。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司31華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司32華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司335.5.斜轧穿孔变形区几何和

15、调整参数斜轧穿孔变形区几何和调整参数（1）轧制线轧制线 管坯-毛管中心运行轨迹为穿孔轧制线。实际上穿孔机顶杆的轴线即为轧制线，可通过调整定心辊来实现。（2）送进角（又称前进角）送进角（又称前进角）二辊卧式斜轧穿孔机的送进角是指轧辊轴线与轧制线在包含轧制线的垂直平面上投影的夹角。二辊立式斜轧穿孔机的送进角是上述两线在水平面上投影的夹角。其它斜轧机按此概念类推。送进角是斜轧中最积极的工艺参数。一般取815。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司34（3）机器中心线机器中心线 即穿孔机本身的中心线。有的机组上为使穿孔过程稳定，以及考虑到下导板更换方便等因素，将轧制线调整得比机器中心线低3-6mm。

16、（4）轧辊间距轧辊间距BckBck 指两轧辊的轧制带之间（即孔喉处）的轧辊间距。（5）导板间距导板间距LckLck 指两导板过渡带工作面间距。（6）穿孔机孔型椭圆度系数穿孔机孔型椭圆度系数 指导板距与轧辊距之比，一般取1.031.15。=L Lckck/B/Bckck 下轧辊上轧辊左导板右导板華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司35（7）管坯总直径压下量管坯总直径压下量DpDp 指管坯从开始咬入时的外径Dp与轧辊轧带 处管坯外径的差值。（8 8）总压缩率）总压缩率 指管坯总直径压下量与管坯外径之比，一般取值10%-14%。DpDp=Dp-BckDp-Bck =x100%=x100%DpDp

17、DpDp華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司36（9）顶头前伸量C 和顶杆位置y 顶头前伸量又称顶头位置，是指顶头鼻部伸出轧辊轧制带中线的距离。顶头鼻部伸出轧制带中线C 值为正，而在轧制带中线之后则C值为负。顶杆位置y 是指在轧制方向上，轧辊后端面与顶头后端面的间距。实际生产中通过调整y 值来保证获得需要的顶头前伸量C值。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司37（10）顶头前压下量Ddq和顶头前压缩率dq 顶头前压下量是指管坯刚接触轧辊时的外径与管坯刚接触顶头时的外径之差。顶头前压缩率是指顶头前压下量 与管坯外径的比值，取值范围为4%9%，一般7%8%。Ddp=Dp-BdqBdq=Bc

18、k+2（C-0.5L3）tan1dq=DdqDpx100%L3:轧辊压缩带长度；1：轧辊入口角。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司38（11）毛管外扩径量Dk和内扩径量dk 毛管外扩径是指毛管外径Dm与管坯外径Dp之差；内扩径量是指毛管内径dm与顶头直径Dt之差。Dk=Dm-Dpdk=dm-Dt22華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司396.6.a.a.斜斜轧轧穿孔穿孔轧辊轧辊速度分量速度分量 DB NB/60DBNB sin/60切向速度分量VBY=DBNB cos/60DB轧辊直径送进角NB轧辊转速華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司40D N sin/60切向速度分量V=D

19、 N cos/60華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司41*cos=*D*n*sis/60*D*n*（coss*cos-sin*sin）/60管坯*D*n*sis*/60管坯*D*n*（coss*cos-sin*sin）/60式中 x点的轧辊中心角；x点的管坯中心角；、分别表示任一截面轴向、切向滑移系数。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司42華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司43華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司44a.a.咬入咬入定义定义 斜轧穿孔过程存在着两次咬入：第一次咬入：是管坯和轧辊开始接触瞬间上由轧辊带动管坯运动而把管坯曳入变形区中的動作，称为一次咬入。第二次

20、咬入：是当金属进入变形区到和顶头相遇，克服顶头的轴向阻力继续进入变形区为二次咬入。满足第一次咬入条件并不一定能满足第二次咬入条件，生产实际中，二次咬入当不能克服顶头的轴向阻力时，会看到轧坯在旋转但不能咬入，就是最好的证明華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司45b.b.一次咬入条件一次咬入条件一次咬入既要满足管坯旋转条件又要满足轴向前进条件。管坯旋转条件式确定：管坯旋转条件式确定：MtMpMqMi 式中 Mt使管坯旋转的总力矩；Mp由于压力产生的阻止坯料旋转力矩；Mq由于推料机推力而在管坯后端产生摩擦力矩。Mi管坯旋转的惯性矩通过系列推导，可得出满足旋转条件的工式如下式中 f摩擦系數（一般為

21、0.2到0.4）1轧辊入口锥 送进角 i管坯与轧辊的直径比由此可看出，对于小直径的坯料，实现旋转并不难，对于二辊式斜轧穿孔机来讲，主要是要选取一个合适的送进角，才能保证旋转条件的建立。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司46为了保证管坯被曳入的可能性，首先来研究力学上的平衡，既要求曳入力与轴向阻力平衡。Q+2(TX-TP)=0Q推入力TX 一个轧辊上提供的摩擦力在X轴上的投影TP 一个轧辊在管坯上正压力在X轴上的投影在生产实际中，并不是送进角越大越容易满足第一次咬入条件，甚至，在一定范围内完全相反。同样要实现第二次咬入，必须先满足基本力学平衡，既要求曳入力与轴向阻力平衡。2（TX-Tp)-

22、PX+Q=0式中 Px 顶头的轴向阻力由些可见，第二次咬入与第一次咬入的差别，就是要多克服顶头的轴向阻力。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司47为了保证第二次咬入，可以从以下方面考虑1）由推钢机构提供一个独立的推力Q显得相当重要2）导板的入口锥角度，在严格意义来讲，最好是保证在实现第二次咬入的前提下，管坯不要与导板接触。3）凡是可以加大管坯在顶头前压下量的都有利于现实第二次咬入，但是，顶头前的压下量与荒管的质量是相矛盾，也就是说，要保证质量没有内裂的产生，就要求在顶头前的压下量在产生孔腔的临界压下量以内。在生产实际中，要求保证：華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司48a.a.孔腔形成

23、理论孔腔形成理论 孔腔是指旋转横锻、横轧和斜轧实心工件时产生的纵向内撕裂（如下图），有的文献也称它为旋转横锻效应。工件中心产生的纵向撕裂称为中心孔腔；工件中呈环状的纵向撕裂称环形孔腔。二辊斜轧、横轧和横锻时产生的多为中心孔腔，三辊斜轧时产生的多为环形孔腔。斜轧时孔腔形成机理有三种观点：（1）切应力理论 认为中心撕裂是管坯中心受交变的剪应力作用的结果，属于韧性断裂。（2）正应力理论 认为管坯中心撕裂是由于中心金属拉应力作用的结果，一般属于脆性断裂。（3）综合应力理论 认为孔腔形成是由于中心部金属受交变的切应力和很大的横向拉应力综合作用结果。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司49b.b.孔腔

24、对穿孔工艺的影响孔腔对穿孔工艺的影响 人们对斜轧过程中的孔腔形成现象的认识有过重大的改变。曼乃斯曼兄弟根据孔腔形成原理发明了二辊斜轧穿孔机。开始曾试图利用孔腔形成的原理，不用顶头进行穿孔，但因毛管内孔小、形状不规整和内壁粗糙等原因而不能实用。于是在穿孔出口变形区放置顶头，穿孔时管坯先在入口锥内经受较大的直径压缩率，预先产生很大的孔腔，然后在轧辊出口锥内用顶头进行减壁、扩内孔和平整表面而得到厚壁毛管。预先形成孔腔是毛管出现内折叠缺陷的根本原因，但仍利用孔腔形成过程中第一阶段使管坯中心疏松，以减少顶头鼻部的单位压力，便于穿正和提高顶头寿命。管坯孔腔图孔腔导致荒管内折图華新麗華股份有限公司華新麗華股

25、份有限公司50（3）轧件椭圆度 二辊斜轧穿孔中管坯的椭圆度越大，则不均匀变形程度也越大。按体积不变定律可知，椭圆度越大则纵向变形越小，横向变形增大将导致管坯中心区的横向拉应力、切应力以及反复应力作用增加，促进空腔的形成。（4）加热制度 在加热时要保证管坯具有良好的加工组织、有较小的热应力以及防止过热和过烧。适当的增加保温时间对穿孔性能有利。c.c.影响孔腔形成的因素影响孔腔形成的因素（1）钢的自然塑性 金属自然塑性决定着金属在塑性变形的过程中产生破裂的倾向，斜轧穿孔中常用“穿孔性能”来表示。（2）顶头前压缩量 顶头前压缩量 大则变形不均匀性程度也越大。导致管坯中心区的切应力和拉应力增加，从而容

26、易促进空腔的形成。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司51d.d.防止过早产生孔腔的措施防止过早产生孔腔的措施（1）采用大送进角 大送进角可显著提高临界压缩率（并提高实际穿孔速度。根据试验和从金属疲劳强度分析，大送进角使提高主要是由于：1）减轻变形不均匀性；2）减小轧件在顶头前受反复应力的循环次数，使不均匀变形引起的拉应力减小，金属保持较高的疲劳强度。（2）采用较小的孔型椭圆度系数，对于采用导板或导辊的穿孔机，取较小的孔型椭圆度系数值可减小横向变形和由此而产生的横向拉应力值。（3）采用小的轧辊入口角 在大送进角条件下，采用大的轧辊入口角有利于提高零界压缩率值，这是因为在这条件下单位压缩率已

27、大于6%，管坯中心已产生较大的塑变形，轧辊入口角增大将使单位压缩率增大而不均匀变形减小的结果。但过大的送进角会使变形区太短而破坏其过程的稳定性，故综合考虑仍应采用较小的轧辊入口角值。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司52（4）采用主动导盘（狄舍尔穿孔机）原因可归纳为：1）导盘对管坯直径压缩，可减小横向拉应力；2）导盘抑制轧件椭圆度有利金属纵向变形的发展；3）可提高轴向滑动系数，提高穿孔速度，减少管坯在顶头前的反复压缩次数。因此在狄舍尔穿孔机上可穿制连铸坯。（5）顶推力穿孔 在穿孔过程中在管坯尾端施加顶推力，有助于提高穿孔效率，减少顶头前管坯的压缩次数，并可加大轴向压应力作用区和减小咬入所

28、需的顶头前最小压下率，故可提高顶头零界压下率。但顶推力过大会使横向变形显著发展，促使孔腔的形成。（6）采用主动顶杆与轧辊辊面压花 这些措施均有利提高轴向滑动系数和发展纵向变形，而提高顶头零界压下率值。（7）提高管坯质量華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司53a.a.斜轧穿孔的金属变形斜轧穿孔的金属变形 斜轧穿孔过程中存在着两种变形，即基本变形(或宏观变形)和附加变形(称不均匀变形)。基本变形是指外观形状的变化，这种变形是可以直观的，如由实心圆管坯变成空心的毛管，基本变形完全是几何尺寸的变化，与材料的性质无关，而且基本变形取决于变形区的几何形状(由工具设计和穿孔机调整所决定)。附加变形指的是

29、材料内部的变形，是直观不到的变形，附加变形是由于材料中内应力所引起的，引起材料产生的缺陷，所以在实际生产中如何来减小附加变形是很重要的。b.b.基本变形基本变形基本变形即延伸变形，切向变形和徑向变形(壁厚压缩)。这三种变形都是宏观变形，表示外观形状和尺寸变化。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司54c.c.附加变形附加变形附加变形包括有扭转变形，纵向剪切变形等，附加变形是由于金属各部分的变形不均匀产生的，附加变形会带来一系列的后果，如造成变形能量增加，以及由于附加变形所引起的附加应力，容易导致毛管内外表面上和内部产生缺陷等。纵向剪切变形主要是由于顶头的轴向阻力所造成的，一方面轧辊带动管材轴

30、向流动，而顶头要阻止金属轴向流动，最终导致各金属轴向流动有差异，可是各层金属又是互相联系的，是一个整体，所以在各层金属向必然产生附加变形和附加应力，特别是和轧辊、顶头直接接触的表层金属，附加变形更大些，因此毛管内外表面很容易出现缺陷或者使管坯表面原有的缺陷发展扩大。切向剪变形往往是造成毛管内外表面产生缺陷原因之一(如裂纹、折迭、离层等缺陷)。金属在变形区中，做机械运动的同时还伴随着扭转变形，主要是由于管坯轧制变形时，任意截面转速都存在着差异。管坯任意截面转速公式：nm.x=*DB.xxdxnx*cos*式中 nmx变形区内轧件任一截面的转速，r/min；dx变形区内轧件任一截面的直径，mm；x

31、变形区内任一截面的椭圆系数華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司55 華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司56華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司57華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司58華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司59（1）根据轧制表选定顶头直径Dt Dt=dm-dk dk=（0.075-0.00135 m）Dp或 dk=Dm/（5*m）式中dm、Dm、m-毛管内径、外径及壁厚，mm dk、Dp-毛管内扩径量及管坯直径，mm（2）根据管坯尺寸和材质及特点选定顶头前压下量dP钢种钢种管坯直径管坯直径DpDp，mmmmdPdP,%,%,%,%低、中碳钢低、中碳钢 80

32、-170 80-170585812161216 180-270 180-2704646812812高合金钢（包括不高合金钢（包括不锈钢）锈钢）80-170 80-170353510121012 180-270 180-2702424710710或 经验公式：经验公式：D Dt t=D=Dm m-2-2m m-(36)-(36)華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司60tan1+tan2（3）确定轧辊间距确定轧辊间距BCK（4）确定顶头前伸量确定顶头前伸量c 和顶杆位置和顶杆位置yBck=（1-dq）Dp tan2（Dt+2 mm）tan1tan1+tan2 2（Lt-l3-L3)tan1 t

33、an2tan1+tan2经验公式：Bck=（1-）DpDp （一般取10%14%）3華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司61（5）确定导板距离确定导板距离LCK钢种钢种管坯直径管坯直径Dp，mm 钢种钢种管坯直径管坯直径Dp，mm 低、中碳钢低、中碳钢 751401.10-1.16高合金钢高合金钢（包括不锈（包括不锈钢）钢）751401.05-1.10 1401701.08-1.10 1401701.03-1.05 1702701.06-1.08 1702701.02-1.05華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司62（6 6）选顶杆直径）选顶杆直径DgaDga和和进出料管（槽）内径和和

34、进出料管（槽）内径 顶杆直径应尽量选大，以提高其刚度，减小纵向弯曲。通常是在保证顶杆从毛管中抽出方便的前提下（据此顶杆直径至少比顶头直径小5%），结合顶杆规格情况，选择直径尽可能大的顶杆。进出料管（槽）内径比轧件外径大20%左右。（7 7）送进角）送进角和轧辊转速和轧辊转速n ng g（或主电机转速）选定（或主电机转速）选定生产中，应以充分发挥设备潜力为原则来确定穿制各种管坯所采用的送进角 和轧辊转速ng的大小。一般规律是同一穿孔机中大直径管坯采用小送进角和低转速；同一直径的管坯，薄壁毛管取数值范围的上限；对于低塑性和变形抗力高的合金钢，最理想的是采用低速大送进角的穿孔工艺；如受主电能力和顶杆

35、系统刚度条件的限制，则应采用低速和尽可能大的送进角。（8 8）穿孔机的初调和重调）穿孔机的初调和重调穿孔机初调时主要注意两轧辊的平行和对称，即两轧辊轴线与轧制线的距离相等且应位置对称。同时还注意与轧制线有关的前后台设备（受料槽、顶杆和定心辊等）的中线应与轧制线一致。按计算的BCK/、LCK和c值初调穿孔机后，在校车和生产过程中，还需进行下列重调整：1）如果毛管壁厚不合要求，可相应调整BCK值，个别情况也可更换顶头规格；2）如果毛管外径不合要求，可在允许范围内调整LCK值，相应调整BCK和y 值也有一定效果；3）穿孔过程中，由于工具受热及操作等原因。会导致BCK、LCK和y 值等发生变化，故应定

36、期检查并进行调整。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司63a.穿孔过程中根据不同规格、钢种调整顶杆内冷却水管冷却水流量；b.生产过程中，发现有不正常声响，或有人紧呼时，应立即停车检查,待消 除隐患后才能继续生产；c.发现质量异常，应立即停车检查,待消除隐患后才能继续生产；d.换钢种、炉号、规格、调整参数时，做好相应的原始记录;e.钼顶头穿一支看一次，顶头上不得有粘钢，压坑和严重裂纹；f.一般普通钢种采用喷水束節，防止内孔黏钢。如不采用喷水束節（如合金钢：T91、P90、410）的钢种，钼顶头必须涂玻璃粉，要求玻璃粉涂抹要薄而均匀；g.停车时间较长后，必须在穿孔生产 前将穿孔机各部分运转一次

37、。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司64四、斜轧穿孔缺陷种类及预防措施荒管尺寸检验标准華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司65荒管尺寸现状轧辊距导板距顶头前伸量壁厚稍微厚减小 壁厚稍微薄增加 壁厚太厚减小 增加壁厚太薄增加 减小外径太大增加（减小）增加外径太小减小（增加）减小外径稍微大 减小外径稍微小 增加壁厚、外径都太大（增加或减小）多增加壁厚、外径都太小（增加或减小）多减小壁厚太小、外径太大多增加（增加）壁厚太大、外径太小多较小（减小）荒管尺寸偏差调整方法：荒管尺寸偏差调整方法：華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司66避免不均匀变形增加的调整方法及优劣顺序避免不均匀变形增加的

38、调整方法及优劣顺序质量问题质量问题可能的调整方法可能的调整方法调整的方法的优劣顺序调整的方法的优劣顺序壁厚太薄加大轧辊距顶头向后移换用较小的顶头 壁厚太厚顶头向前移减小轧辊距换用较大的顶头 外径太小加大轧辊距加大导板距后卡顶头向前移加大导板距 当穿孔出现某一质量问题时，调整的方法可能会有好几种，应尽量选择避免使不均匀变形增加的较优调整方法，避免不均匀变形的增加的调整方法及优劣顺序。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司67缺陷名称内雀缺陷特征荒管的内表面呈片状、直线状或螺旋状的折叠产生原因1)管坯：中心疏松、偏析；缩孔残余严重；非金属夹杂物超标；2）顶头磨损严重；3）顶前压下量过大；4）定心

39、孔孔型加工不善；5)管坯温度过高及顶头冷确不佳。预防方法1）严格控制连铸管坯质量；2）及时修磨（或更换顶头）；3）选用较小的顶头前压下量，椭圆度控制在1.03-1.15；4）将定心孔孔型改为球锥形；5)降温或抽炉，穿孔节奏掌控及加大冷却水。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司68缺陷名称内裂缺陷特征荒管的内表面出现横向或纵向的开裂现象产生原因1、顶头前压下量过大造成孔腔；2、管坯加热后塑性不够；3、顶头过冷；4、坯料端部有疏松；5、管坯扩径量过大。预防方法1、顶头前伸；（减小顶头前压下量）2、提高出钢温度或保温；3、可节奏稍快保证顶头温度；4、严控原料中心疏松度；5、选择规格合适的顶头。華

40、新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司69缺陷名称外雀缺陷特征在荒管外表面呈片状、直线状或螺旋状的折叠产生原因1）管坯表面缺陷未处理干凈；2）轧辊磨损严重粘钢；3）坯料加热时间过长,表面氧化嚴重。预防方法1）对于管坯表面缺陷进行修磨处理；2）及时修磨（或更换）轧辊；3）降低炉温或缩短加热时间。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司70缺陷名称外裂缺陷特征荒管的外表面出现横向或纵向的开裂现象产生原因1、管坯表面温度过低；2、管坯表面品质不好。1、提高出钢温度或保温；2、对于管坯表面残余的剥皮缺陷进行修磨处理。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司71缺陷名称发纹 缺陷特征在荒管外表面上，呈现

41、连续性方向性的发状细纹。产生原因坯料加热温度过高及时间过长1.降温2.穿孔冷却水加大3.抽炉4.小规格坯料要采取高温快速加热華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司72缺陷名称外折 缺陷特征在荒管外表面呈现螺旋状的层状折叠。产生原因1)管坯表面有折叠或裂缝。2)管坯的皮下气孔、皮下夹杂较严重、表面清理不良或有耳子、错面等。3)轧制过程中，钢管表面被掀起划伤，通过轧制又被压合到钢管的基体上，形成外折等。4.)坯料表面与中心温度温差过大1）对于管坯表面剥皮残余缺陷进行修磨；2）及时更换不均匀磨损的导板；3）选择合适的椭圆度，保证导板与轧辊之间的间隙在12mm4)特殊钢种要保证预热时间及保温时间。華

42、新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司73缺陷名称离层 缺陷特征在荒管表面上呈现螺旋形或块状的分层和破裂。产生原因1）管坯中非金属夹杂物严重、残余缩孔或严重疏松等；2）管坯内部温差大，穿孔变形时，由于变形应力作用导致金属内部被撕裂形成；3)管坯温度过高及加热时间超长。（347系列钢种、904钢种）1）加强原料检验，将内部存在缺陷的原料退回；2）采用合适的加热曲线，确保管坯温度均匀。3)采取低温慢速加热，預熱極為重要。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司74缺陷名称外螺纹（導板紋）缺陷特征荒管内表面有螺旋状痕迹，多出现在薄壁管内表面，有凹凸不平的明显手感。产生原因1）管坯表面温度过高或过低；

43、2）坯料外表面有外螺纹；3）导板磨损过大；4）轧辊冷却水过大。1）根据实际情况适当降温（或升温）保温；2）控制坯料品质；3）修磨（或更换）导板；4）控制轧辊冷却水大小。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司75缺陷名称内螺纹缺陷特征荒管内表面有螺旋状痕迹，多出现在薄壁管内表面，有凹凸不平的明显手感。产生原因1）管坯表面温度过高或过低；2）钼顶头顶头磨损；3）钼顶头归圆区倒角R值太小；4）轧辊轧带严重磨损。1）降温（或升温）保温；2）更换钼顶头；3）改善钼顶头归圆区倒角R大小；4）更换轧辊。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司76缺陷名称粘钢缺陷特征钼顶头表面粘钢，穿孔轧制时，荒管内表产生

44、螺旋型离散的凹坑。产生原因1）不均匀加热尾部温度过高或过低；2）钼顶头温度太高；3）钼顶头润滑不好；4）钼顶头磨损严重。1）合理控制炉温，合理安排进料顺序；2）合理控制钼顶头冷却强度；3）轧制前，在钼顶头表面涂抹玻璃粉；4）及时修磨（或更换）钼顶头。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司77缺陷名称弯曲 缺陷特征荒管沿长度方向不平直或在荒管端部呈现鹅头状的弯曲称之为“鹅头弯”产生原因1）毛管水冷时间短，长度方向存在温度差异造成;2）轧辊距过大3）设备操作不当导致弯曲。4)管坯存在加熱缺陷 1）按照机组正常捞钢频率进行捞钢，切莫手动提前捞钢；2）合理控制轧辊距；3）捞钢时出现异常，采用打捞方式

45、将毛管取出，杜绝野蛮操作。4)勤翻動，鋼坯周向溫度均勻華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司78缺陷名称壁厚不均缺陷特征荒管在同一截面上壁厚不均匀，最大壁厚和最小壁厚相差大。产生原因1）坯料加熱存在嚴重陰陽面、冷點2）轧制中心不准3）設備異常（軋輥轉速、送進角、頂桿等）1）勤翻動，鋼坯周向溫度均勻.2）校正穿孔机组中心。3）設備各參數調整精準華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司79荒管壁厚不均的两种形态荒管壁厚不均的两种形态1.横向对称性壁厚不均从示意图可看出，穿孔毛管的横向壁厚构成厚边和薄边，并且逐渐过渡的对称性分布，壁厚的最大值和最小值几乎成180，如果将横截面上的壁厚值沿周向展开，

46、可看出最大壁厚与最小壁厚之间是逐渐过渡的。minmax2.纵向螺旋形壁厚不均穿孔毛管壁厚的纵向分布有大螺旋和小螺旋两种形态。管坯加热出现阴阳面时，阴面和阳面金属塑性出现差异，加上穿孔时毛管或大或小地产生扭转变形而导致大螺旋；轧制中心与机械中心偏移时，进行管坯轧制，管坯会做螺旋运动导致小螺旋的产生。大螺旋与小螺旋的波峰重合时，出现壁厚最大值，大螺旋与小螺旋的波谷重合时，出现壁厚最小值。荒管纵向壁厚偏差不能代表整支荒管的壁厚均匀性。（下螺旋分布规律与荒管表面螺距存在一定关系，螺距为管坯每前进半圈前进的量，S=Dmtan/2，为送进角）。毛管壁厚大螺旋和小螺旋示意图轧制中心与机械中心偏离示意图華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司80序号序号作业项目作业项目注意要点注意要点1确认缺陷部位和长度根据检验标示确认荒管头尾缺陷，对于内裂严重的荒管须将缺陷部位切除2下刀锯切锯切前，确保管坯摆正，锯条下刀面与荒管轴向垂直；下刀位置应紧靠缺陷尾端，减少原料浪费。3残屑处理锯切完毕后，对荒管内部的残渣进行清理，对于端部毛刺试用锉刀清除。4打捆入库每一票荒管均需要重新称重入库，并做好记录；对于平头量较大的荒管进行分捆入库。待切除缺陷清理锯屑清理毛刺華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司81附件附件華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司82