【文章內容簡介】 任一截面的輥間距。 （ 2）變形區(qū)長度的確定幾何推導： 上式在 α=8～ 12176。范圍內，所得結果偏高，但不超過 8～ 10%。若考慮送進角的影響，采用下式計算。契革馬略夫簡化式 ：入口錐： ，則 。 b：軋制帶處接觸區(qū)寬度。 出口錐： ，則 。通常情況下考慮壓扁，故增加一個壓扁數(shù) (～ )，一般情況下取 ，則出口錐接觸面積為：故： 2．求單位平均壓力及總軋制力由于各變形區(qū)的受力情況差別很大，理論上計算單位平均壓力很困難，故采用下列經(jīng)驗計算公式：nσ：應力狀態(tài)影響系數(shù)， k：金屬平面變形抗力， σs：屈服極限 它們分別為摩擦、外區(qū)、張力、軋件接觸寬度、孔型對單位平均壓力的影響系數(shù)；斜軋時，在入口錐變形區(qū)，相當于高軋件軋制 (在軋制帶處bx/Dpx=～ )，所以外區(qū)影響很大，因而 nσ= nL。 契革馬略夫實驗式：ε ：管坯直徑總壓下率 %，（ σs 需由 μ 、 t℃ 、 ε 查表，） 入口錐單位平均壓力 :出口錐單位平均壓力 : 入口錐軋制壓力 : 出口錐軋制壓力： 總軋制力： 影響穿孔軋制力的因素 :(1) 軋制溫度 : t℃↓ ， P↑。(2) 軋輥直徑 :D↑ ， F接 ↑ ， P↑。(3) 壓下量 △ h:△ h↑ ， F接 ↑ ， P↑。(4) 入口錐角 β1:β1↑ ， F接 ↓ ， P↓。(5) 金屬塑性 :σs↑ ， P↑ 。凡是影響金屬塑性及接觸面積的因素，都影響軋制力。2． 3． 7． 二輥斜軋穿孔機的工具設計 要求： ① 咬入條件好，穿孔過程進行順利； ② 毛管筆直，內外表面質量和尺寸好； ③ 單位能耗小； ④ 工具壽命高，磨損均勻； ⑤ 機組生產率高。1．軋輥設計 (桶型輥 ) ⑴ 軋輥直徑的確定：考慮強度、咬入、穿孔效率等。β1 β2L1 L2L3DR1 R2 二輥斜軋穿孔機的軋輥一般：大型機組 (φ400)： 1/i =；中型機組 (φ250)：1/i =～ ；小型機組 (φ140)： 1/i =6～ 。 ⑵ 輥身長度：考慮管坯的直徑壓下量和毛管外擴徑量。 L1：入口錐長度，考慮壓下量 L2：出口錐長度，考慮擴徑量L3：輾軋帶，一般 L3=0～ 20mm，或 L3=（ ～ ） L穿；當 β β2很小時， L3取零，即兩錐用大圓弧過度。一般 R1=R2=15～ 25 mm ⑶ 入、出口錐角的確定β1 ： 為改善毛管質量和咬入條件，提高生產效率，盡量取小一些。若 β1↓ ，咬入 ↑ ，但 L1↑ ，頂前易形成孔腔，對表面質量不利，且軋制力 ↑ 。經(jīng)驗值： β1= ～ 176。 ，常取3176。 ～ 3176。30′ 。β2 ： 若 β2↑ ，擴徑量 ↑ ，螺旋壁厚不均嚴重； β2↓ ，可改善毛管質量和壁厚不均，但也限制了擴徑量。經(jīng)驗值： β2= ～ 176。 ；用小管坯生產大口徑管時， β2 有時可達 8176。 。⑷ 軋輥材質1）軋輥的結構1 整體式：輥身與輥軸成一體，不常用。2 組合式：輥身與輥軸套在一起，裝配時采用 “ 紅裝 ” 加鍵，只報廢輥身，經(jīng)常采用。 2）材質 輥軸：常用 40Cr、 45Cr等綜合性能好的材料。輥身：常用 50Mn、 65Mn等，鑄鋼或鍛鋼，硬度 HB： 141～ 184，易咬入、耐磨。2 頂頭設計 （ 以更換式非水冷頂頭為例 ）⑴ 頂頭直徑 Dt： 由軋制表： Dt=dm－ △ dk △ dk=(－ ) Dp 或dm、 Dm、 δm：毛管內徑、外徑、壁厚， Dp：管坯直徑， △ dk：內擴徑量 (鞍鋼 5～ 15mm)。⑵ 頂頭鼻部 鼻部直徑 d0應等于小于定心孔直徑，或大體等于管坯中心疏松區(qū)直徑。即： d0=（ ～ ） Dp， (d0一般不宜過大，即使大頂頭也不大于 35mm) L0=（ ～ ） d0 ， 。水冷頂頭一般無鼻部，頂部用圓弧過度， r=r0=d0/2。⑶ 穿孔錐長度 L1：有弧線、直線和特殊曲線形。一般： L1↑， F接 ↑，阻力 ↑，過長還會引起軋卡； L1↓，變陡，阻力 ↑。通常 L1=（ 1～ ） Dt，大直徑頂頭取小值 (采用大的 α時，增加 20～30%)。直徑 D1及輪廓母線半徑 R ：母線錐角 γt通常為 12176。15′⑷ 輾軋帶 (平整段 ) L2：確保毛管上任一點金屬在輾軋帶上至少被加工一次，以均勻壁厚。所以： L2=（ ～） Zch； Zch：毛管出口錐的 1/n螺距， n為軋輥數(shù)目。⑸ 反錐 L3：防止劃傷鋼管內表面，并起平衡作用。固定式 (外更換式 )水冷頂頭： L3=5～ 15 mm；更換式非水冷： L3=30～ 50 mm。⑹ 水冷頂頭的壁厚：兼顧強度和水冷效果。δt：太厚，冷卻效果不好；太薄，易炸裂。通常 δt=（～ ） Dt。⑺ 頂頭材質 更換式非水冷頂頭： 20CrNi3A；小機組水冷頂頭：20CrNi4VA、 3Cr2W8V。經(jīng)熱處理后獲得致密的氧化膜。穿制不銹鋼時用： MTZ（ MoTiZr，即鉬鈦鋯合金），預熱 850～ 950℃ ，并用玻璃粉潤滑。 毛管軋制軋制目的： 穿孔以后的毛管必須進行壁厚加工，同時還要對外徑進行加工，才能投入使用。毛管軋制就是對穿孔以后的毛管進行壁厚加工，實現(xiàn)減壁延伸，使壁厚接近或等于成品壁厚。毛管軋制的方法包括：（ 1）斜軋： 斜軋延伸機 (芯頭 )、狄舍爾延伸機 (芯棒 )、錐形輥延伸機 (芯棒 )以及三輥軋管機（ ASSEL）等；（ 2）縱軋 ：自動軋管機、連軋管機、三輥連軋管機等；按照機架形式及內變形工具的類型，縱軋基本可分三類：空心、長芯棒、短芯頭。a－空心管軋制； b－長芯棒軋制； c－短芯頭軋制（縱軋）n 生產小口徑鋼管的高效能軋機（生產率最高、質量最好）。n 布置：將毛管套在長芯棒上，經(jīng)過多機架順次布置，相鄰機架輥縫互錯 90176。 的連軋機軋成鋼管。a)全浮動芯棒： Mandrel Mill ()芯棒隨同管子自由運動的長芯棒連軋管機。b)限動芯棒： Multi—Stant Pipe Mill ()c)半限浮芯棒連軋管機優(yōu)點1. 在連續(xù)的 8－ 9機架中以大壓下量 一次完成 軋制，高效獲得 長尺 鋼管（ 33米、 240根／時）。2．鋼管 質量高 ：可減小穿孔變形，從而 ↓ 穿孔表面缺陷 。交替軋制鋼管，消除穿孔螺旋壁厚不均，調質磨光的特殊芯棒使內外 表面平滑 。3．容易實現(xiàn) 自動化 ：芯棒循環(huán)使用，只穿孔需換頂頭。整個熱軋線可全部自動化。4． 產品范圍廣 ：連軋管機本身生產規(guī)格少，容易掌握，但可通過配備張力減徑機就能生產出多種不同規(guī)格的品種。 適合生產 小口徑無縫鋼管? 缺點：。連軋管機上機架剛性大，電機容量大，電氣控制系統(tǒng)復雜，連軋機和張力減徑機都要有幾套備用機架，而且還有一套芯棒加工及熱處理的專用設備，因此設備費用比較高；：儲存及維修難， Φ 168mm以下小口徑管；循環(huán)使用每組需要準備 12－ 16根芯棒，制造材料多采用合金鋼；，不適合生產高合金鋼管，有些問題尚未完全弄清楚。：不適合太薄、太厚、太長的鋼管生產。 ? 盡管如此，連軋管機組由于具有產品質量好，生產能力高的特點，二十多年來得到了迅速發(fā)展，對于生產高質量的鋼管仍是一種最合適的制管方法。（ 1）阿塞爾三輥斜軋 Asseln 由三個主動軋輥和一個芯棒組成圓環(huán)封閉孔型。目的在于創(chuàng)造一種帶芯棒軋制的斜軋機來代替無縫鋼管生產中所必須的自動軋管機和均整機。同時也想提高管壁精度和改善表面質量。n 缺點：只可軋 Dc/δC≤12的鋼管，當軋更薄管子會出現(xiàn) “尾三角 ”，使軋制過程無法終結。（ 2）特朗斯瓦爾（ Transval） 可軋 Dc/Sc≤50n 優(yōu)點：在 Assel基礎上發(fā)展的軋機，其特點是機架的入口牌坊可以繞軋制線旋轉，實現(xiàn)了軋制中變送進角，變軋制速度?？梢员苊獬霈F(xiàn) “尾三角 ”。 管機n 帶長芯棒和主動導盤的二輥臥式斜軋機。1. 優(yōu)點：導盤 產生軸向拉力減少 “尾三角 ”，鋼管質量好，偏心小，壁厚變換方便。2. 缺點：生產能力低，長度短。n 產量低質量高！n 配備 狄舍爾穿孔機來生產。（ Pilger Mill）n 定義：軋輥的轉向與鋼管的送進方向相反的二輥不可逆軋機，軋輥軋槽的深度在整個圓周上由深向淺變化，即孔型由大到小，軋輥旋轉一周孔型完成一個變化周期。n 過程：軋輥每轉一周，毛管某一段被輾軋，長度為送進量 m（ ≤30mm）。當軋輥轉到孔型開口區(qū)，又開始新的周期，即再次送毛管時將毛管轉 90176。，重復前一過程?？哲垍^(qū) θx；工作區(qū) θpn 變斷面圓孔型橫斷面有兩個區(qū)域：1. 空軋區(qū) （ ≈軋輥開口）：張開時，翻鋼 90176。2. 工作區(qū)：θ1— 錘頭區(qū)，孔型半徑 ↓， 壓縮變形；θ2— 定徑區(qū) /研磨區(qū)，孔型半徑不變，軋平管壁及精整；θ3— 出口區(qū)，軋輥表面逐漸平穩(wěn)地脫開鋼管優(yōu)缺點：1. 由錠直接軋成鋼管：省去管坯車間，減少建廠投資，降低成本。2. 生產大直徑管和異型管，且長度較大。3. 產品品種少，鋼管質量較差，生產率低。（軋管機＋均整機）自動軋管機工作原理1903年，瑞士人斯蒂芬爾()發(fā)明的， 1906年建立了世界上第一個機組。工作特點： 上工作輥和下回送輥同步。工作輥上配有孔型，軋后鋼管產生對稱的壁厚不均，為使鋼管壁厚均勻和有較大延伸(μ≤) ，需軋 2～ 3道次 (由于低于 950℃ ，管將會軋裂，所以軋兩道 )，翻鋼在同一孔型中軋制，高度不變，靠頂頭來調整?；厮洼佊邢鄳^大的孔型。 n 軋制特點：（ 1）軋管一般兩道次，第一道次主要變形，第二道次翻 90176。，消除孔型開口處管壁的偏厚量。（ 2）延伸系數(shù)低，要求配有較大延伸的穿孔機，一般需 二次穿孔。（ 3） 軋管開口處（孔型開口）毛管縱向壁厚不均，軋管機后配有二輥斜軋 均整機 。目的是：A消除壁厚不均 B磨光表面（內外）C圓正 D三輥均整機還可實現(xiàn)減壁 20~15%（ 1）常用孔型系統(tǒng)Rab er△ g橢圓孔型圖1）橢圓孔型 若 a ， b已知，則： 得： 令： （橢圓度系數(shù)），得：abr△ g φRρ帶圓弧側邊的圓孔型圖2）帶圓弧側邊的圓孔型 推導計算得側壁半徑：開口角， ≥30176。時 ， 側邊變?yōu)?直 線 。即（ 2）自動軋管時的變形過程：三個階段 ① 壓扁變形：開始，四點接觸，塑性彎曲變形； ② 減徑變形：軸向延伸，管壁有所增加； ③ 減壁變形：頂頭參與，壁厚減薄，延伸增加。（ 3）采用短而固定頂頭軋管時的變形特點1）特點：在其橫截面上產生嚴重的變形不均。因為：在孔型頂部，在頂頭作用下，管壁被壓縮，縱向延伸增加，管壁減薄。在孔型開口處，由于側壁有斜度，寬展向內、外壁發(fā)展，所以，管壁厚增加，因而軸向延伸降低，導致管邊部產生軸向拉應力，頂部產生軸向壓應力，壁厚嚴重不均。2）克服橫向變形不均的措施1合適的寬高比。 即 ，薄管取小值，若太小，易出 “楞子 ”，甚至咬入困難；太大，尺寸不精，不均變形嚴重。2軋制溫度要準確。 溫度無論升高或降低，都會使金屬的塑性降低，導致橫裂缺陷。3采用多面孔型。 盡量與實際情況吻合，減少橫向變形不均。4適當?shù)膲合铝俊?至少軋兩 2～ 3道次，（碳： 2道；合： 3道）5合適的頂頭錐角 rt。 一般 rt=7～ 12176。（常用的 12176。15′）。太大，正面阻力大，不利于二次咬入；太小，摩擦阻力大。6頂頭潤滑，以降低摩擦阻力。 （加 NaCl，在 1100℃ 升華，液化后做潤滑劑。）7設均整工序。 靠擴徑改善橫向壁厚不均，可提高均勻度 18～20%。 （ 4）軋管運動學 同普通縱軋一樣，有前滑、后滑，類似薄板軋制，粘著區(qū)較小。在孔型中各點的輥徑和線速度不同，在孔型頂部有前滑，孔型底部有后滑。其前滑系數(shù) ： Dw:出口截面的工作輥直徑：