1、熱穿孔生產(chǎn)流程培訓(xùn)講義熱穿孔生產(chǎn)流程培訓(xùn)講義華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司四、斜軋穿孔缺陷種類及預(yù)防措施三、管坯斜軋穿孔介紹二、管坯加熱介紹一、熱穿孔主要流程內(nèi)容概要內(nèi)容概要五、荒管平頭操作流程華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司鋸切管坯檢驗(yàn)修磨管坯入庫定心平頭管坯加熱管坯軋制荒管檢驗(yàn)剝皮平頭平頭不合格品入庫荒管入庫不合格品退庫華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司 5考慮軋制品的

2、規(guī)格，軋制厚壁管加熱溫度稍低華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司爐型爐型結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 斜底爐具有一定斜度的爐底，圓棒靠自重滾動(dòng)送料1結(jié)構(gòu)簡單，占地面積少1.勞動(dòng)強(qiáng)度大2.產(chǎn)量低2.投資相對(duì)少3.加熱不均勻4.金屬燒損大步進(jìn)爐靠專用的步進(jìn)機(jī)構(gòu)前行送料1.產(chǎn)量大1.投資大2.機(jī)械化程度高,節(jié)省人力3.加熱質(zhì)量好2.設(shè)備故障多4.金屬燒損少華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司名稱參數(shù)加熱爐型端進(jìn)側(cè)出式斜底加熱爐側(cè)進(jìn)側(cè)出式步進(jìn)梁加熱爐爐膛尺寸180002200220mm270003200350mm額定溫度12501280正常使用溫度 1060120010601250加熱方式

3、燃?xì)馐剑↙NG)燃?xì)馐剑↙NG)燒嘴支數(shù)8支14支最大承載量100T設(shè)計(jì)最大產(chǎn)能 6T/h10T/h工件規(guī)格65110mm7001800mm110240mm13003000mm華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司爐門燒嘴擋火墻根底端進(jìn)端進(jìn)燒嘴排布示意圖預(yù)熱9.6米加熱6.15米均熱1.2米123側(cè)側(cè)出出1.1m1.1m1.1m1.1m1.均熱段1區(qū)2個(gè)燒嘴，東西單獨(dú)控制2.加熱段2區(qū)2個(gè)燒嘴由同一個(gè)執(zhí)行器控制3.加熱段3區(qū)4個(gè)燒嘴由同一個(gè)執(zhí)行器控制4.斜底爐共11對(duì)爐門華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司步進(jìn)爐燒嘴示意圖步進(jìn)爐燒嘴示意圖入鋼槽入鋼槽側(cè)進(jìn)側(cè)進(jìn)步進(jìn)方向步進(jìn)方向出鋼槽出鋼槽4

4、321側(cè)出側(cè)出燒嘴排布示意圖預(yù)熱段預(yù)熱段12.512.5米米加熱段加熱段1313米米均熱段均熱段2 2米米燒嘴擋火墻2.12.12.12.11.均熱段2個(gè)燒嘴東西單獨(dú)控制2.加熱段分3個(gè)區(qū)，共12個(gè)燒嘴，每個(gè)區(qū)4個(gè)燒嘴群組控制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步進(jìn)爐動(dòng)步進(jìn)爐動(dòng)/ /靜樑分布示意圖靜樑分布示意圖華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司步進(jìn)爐動(dòng)樑送料示意圖步進(jìn)爐動(dòng)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常熟華新熱穿孔現(xiàn)行加熱工藝華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司三、管坯斜軋穿孔介紹三、管坯斜軋穿

5、孔介紹 1884年發(fā)現(xiàn)用斜軋穿孔法生產(chǎn)無縫鋼管，1892年發(fā)明沖孔方法生產(chǎn)無縫鋼管，后來又發(fā)明現(xiàn)用擠壓法生產(chǎn)無縫鋼管，但至今斜軋穿孔法在無縫鋼管生產(chǎn)中占有最大的比重， 德國兩名工人曼尼施曼兄弟在鍛造圓斷面鋼料(旋轉(zhuǎn)橫鍛實(shí)踐活動(dòng)中，常發(fā)現(xiàn)在圓形鋼料的中心破裂，形成不規(guī)則的內(nèi)孔，即現(xiàn)在通稱“孔腔”。到1886年正式試驗(yàn)用斜軋穿孔法來生產(chǎn)無縫鋼管，當(dāng)時(shí)由于他們對(duì)斜軋穿孔的本質(zhì)尚未了解，開始試驗(yàn)是用實(shí)心圓坯料空軋來獲得內(nèi)孔無頂頭軋制），從而得到管子內(nèi)徑很小，內(nèi)壁很粗糙，不能應(yīng)用，而成為廢料。后來在實(shí)踐中不斷摸索，提出加頂頭的斜軋穿孔法，通過試驗(yàn)，加頂頭后所得的管子內(nèi)孔擴(kuò)大了，內(nèi)壁也較光滑了，正式生產(chǎn)出

6、當(dāng)時(shí)工業(yè)所需要的無縫鋼管。但那時(shí)生產(chǎn)的鋼管主要是厚壁毛管，不管在表面質(zhì)量，幾何精度上以及機(jī)械性能上都是很差，隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋼管的質(zhì)量要求也越來越高，后來經(jīng)過幾十年的不斷改進(jìn)，才生產(chǎn)出現(xiàn)今各行業(yè)所使用的各種無縫鋼管。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司穿孔機(jī)的結(jié)構(gòu)和穿孔過程的變形特點(diǎn)，可將現(xiàn)有的穿孔機(jī)類型分類如下：華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（1 1）- -軋輥；（軋輥；（2 2）- -導(dǎo)板；（導(dǎo)板；（3 3）- -頂頭；（頂頭；（4 4）- -頂桿；（頂桿；（5 5）- -管坯；（管坯；（6 6

7、）- -毛管毛管二輥臥式斜軋穿孔機(jī)二輥立式斜軋穿孔機(jī)常熟華新機(jī)組信息華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司3 3、二輥斜軋穿孔機(jī)的工模具、二輥斜軋穿孔機(jī)的工模具a a、軋輥、軋輥它是主傳動(dòng)外變形工具，其輥身形狀輥型和主要尺寸參數(shù)如圖所示。通常輥身分為入口錐、出口錐和軋制帶又稱壓縮帶三段。各段的功用是：（1入口錐長度L1、入口錐角） 是曳入管坯并實(shí)現(xiàn)管坯穿孔；（2出口錐長度L2、出口錐角） 是實(shí)現(xiàn)毛管減壁、平整毛管表 面、均勻毛管壁厚和完成毛管 歸圓；（3軋制帶寬度L3是起到從入 口錐到出口錐之間過渡的作用。1軋輥主要構(gòu)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b b、導(dǎo)板、導(dǎo)板 它

8、是固定不動(dòng)的外變形工具，不僅起到管坯和毛管的導(dǎo)向作用，使軋制線穩(wěn)定，而更重要的是封閉孔型外環(huán)、限制毛管橫向變形擴(kuò)徑，起到控制毛管的外徑作用。按照金屬塑性流動(dòng)的最小阻力定律，如果沒有導(dǎo)板限制作用，毛管特別是薄壁毛管的擴(kuò)徑量將是很大的，這種情況下，穿孔過程難于實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)板的形狀和主要尺寸如下圖所示。通常導(dǎo)板的縱斷面形狀與軋輥輥型相類似，可分為入口斜面Lb1）、出口外面（ Lb2和過渡帶（ Lb3三段。各段的功用是：（1入口斜面導(dǎo)入管坯；（2出口斜面導(dǎo)出毛管并限制毛管的擴(kuò)徑；（3過渡帶為兩斜面間過渡用。1導(dǎo)板主要構(gòu)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c c、頂頭、頂頭 頂頭的形狀和主要

9、尺寸如圖所示。它是穿孔機(jī)內(nèi)變形工具，相當(dāng)于鋼環(huán)軋機(jī)的內(nèi)輥。工作時(shí)頂頭靠頂桿的支撐在變形區(qū)內(nèi)軸向位置固定不變。實(shí)踐證明，管坯由實(shí)心變成空心毛管過程中，軋件的外徑變化不大，而內(nèi)徑由零擴(kuò)大到要求值的變形主要靠頂頭的穿孔錐來完成。由于頂頭擔(dān)負(fù)著很重要的變形任務(wù)，又處于受熱金屬包圍的惡劣的工作條件，因而頂頭是對(duì)毛管質(zhì)量和穿孔機(jī)生產(chǎn)率都有重大影響的關(guān)鍵性的工具。 頂頭的形狀由頂尖L1 （鼻部）、穿孔錐L2、平整段L3和反錐L4等四段構(gòu)成。各段的功用是：1鼻部用來在穿孔時(shí)對(duì)準(zhǔn)管坯定心孔，便于穿正；同時(shí)對(duì)管中心施加軸向力，在一定程度上有利防止預(yù)先形成孔腔；2穿孔錐擔(dān)負(fù)管坯穿孔和毛管減壁的任務(wù)；3平整段的錐角等

10、于軋輥出口錐錐角，它起到毛管均整壁厚和平整毛管的內(nèi)外表面作用；4反錐的作用是防止毛管脫離頂頭時(shí)產(chǎn)生內(nèi)劃傷。1頂頭主要構(gòu)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4.4.斜軋穿孔的變形過程斜軋穿孔的變形過程華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司b. b. 穿孔變形區(qū)域組成穿孔變形區(qū)域組成按在穿孔過程中的作用變形區(qū)可劃分成四部分：穿孔準(zhǔn)備區(qū)、穿孔區(qū)、平整區(qū)輾軋區(qū)和歸圓區(qū)轉(zhuǎn)圓區(qū)等。-穿孔準(zhǔn)備區(qū);-穿孔區(qū);-平整區(qū)輾軋區(qū)）; -歸圓區(qū)轉(zhuǎn)圓區(qū)）斜軋穿孔變形區(qū)華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司1)穿孔準(zhǔn)備區(qū)：是指從管坯開始與軋輥接觸起，管坯在軋輥給予的摩擦力帶動(dòng)下作螺旋運(yùn)動(dòng)進(jìn)入變形區(qū)，至

11、管坯前端與頂頭鼻部相遇之間的區(qū)域圖I）。它的作用是：（1實(shí)現(xiàn)管坯的一次咬入；（2為管坯繼續(xù)進(jìn)入變形區(qū)積累足夠大的剩余摩擦力，即克服頂頭阻力，實(shí)現(xiàn)二次咬入；（3使管坯中心處于特殊的應(yīng)力狀態(tài)，造成有利于頂頭切入管坯的組織狀態(tài)；（4附帶的作用是使管坯的前端形成一個(gè)漏斗狀的凹穴，便于頂頭對(duì)中定心。2)穿孔區(qū)：是指對(duì)應(yīng)於頂頭鼻部和穿孔錐部分的區(qū)域圖II）。它的主要任務(wù)是進(jìn)行管坯穿扎和毛管減壁。穿孔變形主要在此區(qū)域內(nèi)完成。故頂頭的鼻部和穿孔錐的工作條件最惡劣。3)平整區(qū)：是指頂頭平整段所對(duì)應(yīng)的變形區(qū)部分圖III）。在此區(qū)內(nèi)由于軋輥出口錐母線與頂頭平整段母線接近平行，因此毛管管壁通過此區(qū)域起到平整毛管內(nèi)外表

12、面和均勻毛管壁厚的作用。4)歸圓區(qū)：是指毛管脫離頂頭后僅與軋輥接觸的部分圖IV）。它的作用是靠軋輥將橢圓形斷面毛管螺旋加工成圓形。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司C.C.斜軋穿孔過程斜軋穿孔過程 軋制過程是一個(gè)獨(dú)特的連軋過程，管坯毛管咬入后，由軋輥帶動(dòng)獲得螺旋運(yùn)動(dòng)，一邊旋轉(zhuǎn)、一面前進(jìn)，并在1/n（ n 為軋輥數(shù)目受軋輥加工一次。如此，依次通過穿孔變形區(qū)的各部分，經(jīng)受穿孔準(zhǔn)備、二次咬入和穿孔、毛管減壁、平整內(nèi)外表面和均勻壁厚以及歸圓等軋制變形，而獲要求尺寸的毛管。 整個(gè)斜軋穿孔過程可分為第一個(gè)不穩(wěn)定過程、穩(wěn)定過程和第二個(gè)不穩(wěn)定過程三個(gè)階段。第一個(gè)不穩(wěn)定過程從管坯同軋輥接觸開始，到前端金屬

13、穿出變形區(qū)；穩(wěn)定過程是穿孔過程的主要階段，從管坯前端充滿變形區(qū)到管坯尾端開始離開變形區(qū)；第二個(gè)不穩(wěn)定過程為管坯尾端開始離開變形區(qū)到完全離開軋輥。 實(shí)際生產(chǎn)過程中，前后軋卡比中卡多，也是不穩(wěn)定過程特征之一。軋卡是指穿孔時(shí)軋件突然停止前進(jìn)卡在穿孔機(jī)中，不前進(jìn)不旋轉(zhuǎn)或只旋轉(zhuǎn)不前進(jìn)的現(xiàn)象。軋卡分為前卡、中卡和后卡，發(fā)生在第一個(gè)不穩(wěn)定過程中的軋卡叫前卡，發(fā)生在第二個(gè)不穩(wěn)定過程中的軋卡叫后卡；發(fā)生在穩(wěn)定穿孔過程中的軋卡叫中卡。影響軋卡的因素很多，凡是促進(jìn)穿孔阻力增大，拽入摩擦力降低的因素都將促進(jìn)軋卡。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司斜軋穿孔動(dòng)態(tài)變形過程圖示）斜軋穿孔動(dòng)態(tài)變形過程圖示）1.管坯第一次

14、咬入2.管坯第二次咬入 為了使穿孔時(shí)能順利咬入管坯和順利拋出毛管，在進(jìn)行工具設(shè)計(jì)和軋機(jī)調(diào)整時(shí)，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。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司5.5.斜軋穿孔變形區(qū)幾何和調(diào)整參數(shù)斜軋穿孔變形區(qū)幾何和調(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

15、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)。一般取815。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（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。（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Lck 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) 指導(dǎo)板距與軋輥距之比，一般取1.031.15。 = Lck/B

16、ck = Lck/Bck 下軋輥上軋輥?zhàn)髮?dǎo)板右導(dǎo)板華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（7管坯總直徑壓下量Dp 指管坯從開始咬入時(shí)的外徑Dp與軋輥軋帶 處管坯外徑的差值。（8總壓縮率 指管坯總直徑壓下量與管坯外徑之比，一般取值10%-14% 。 Dp=Dp-Bck = x100% Dp=Dp-Bck = x100%DpDpDpDp華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（9頂頭前伸量C 和頂桿位置y 頂頭前伸量又稱頂頭位置，是指頂頭鼻部伸出軋輥軋制帶中線的距離。頂頭鼻部伸出軋制帶中線C 值為正，而在軋制帶中線之后則C值為負(fù)。頂桿位置y 是指在軋制方向上，軋輥后端面與頂頭后端面的間距。實(shí)際生

17、產(chǎn)中通過調(diào)整y 值來保證獲得需要的頂頭前伸量C值。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（10頂頭前壓下量Ddq和頂頭前壓縮率dq 頂頭前壓下量是指管坯剛接觸軋輥時(shí)的外徑與管坯剛接觸頂頭時(shí)的外徑之差。頂頭前壓縮率是指頂頭前壓下量 與管坯外徑的比值，取值范圍為4%9%，一般7%8%。Ddp=Dp-BdqBdq=Bck+2C-0.5L3tan1dq= DdqDpx100%L3:軋輥壓縮帶長度；1：軋輥入口角。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（11毛管外擴(kuò)徑量Dk和內(nèi)擴(kuò)徑量dk 毛管外擴(kuò)徑是指毛管外徑Dm與管坯外徑Dp之差；內(nèi)擴(kuò)徑量是指毛管內(nèi)徑dm與頂頭直徑Dt之差。Dk=Dm-Dpdk=

18、dm-Dt22華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司6.6.斜軋穿孔運(yùn)動(dòng)學(xué)斜軋穿孔運(yùn)動(dòng)學(xué)a.a.斜軋穿孔軋輥速度分量斜軋穿孔軋輥速度分量 華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司a. a. 咬入定義咬入定義 斜軋穿孔過程存在著兩次咬入：第一次咬入：是管坯和軋輥開始接觸瞬間上由軋輥帶動(dòng)管坯運(yùn)動(dòng)而把管坯曳入變形區(qū)中的動(dòng)作，稱為一次咬入。第二次咬入：是當(dāng)金屬進(jìn)入變形區(qū)到和頂頭相遇，克服頂頭的軸向阻力繼續(xù)進(jìn)入變形區(qū)為二次咬入。 滿足第一次咬入

19、條件并不一定能滿足第二次咬入條件，生產(chǎn)實(shí)際中，二次咬入當(dāng)不能克服頂頭的軸向阻力時(shí)，會(huì)看到軋坯在旋轉(zhuǎn)但不能咬入，就是最好的證明華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司b.b.一次咬入條件一次咬入條件一次咬入既要滿足管坯旋轉(zhuǎn)條件又要滿足軸向前進(jìn)條件。 管坯旋轉(zhuǎn)條件式確定： MtMpMqMi 式中 Mt使管坯旋轉(zhuǎn)的總力矩； Mp由于壓力產(chǎn)生的阻止坯料旋轉(zhuǎn)力矩； Mq由于推料機(jī)推力而在管坯后端產(chǎn)生摩擦力矩。 Mi管坯旋轉(zhuǎn)的慣性矩通過系列推導(dǎo)，可得出滿足旋轉(zhuǎn)條件的工式如下式中 f摩擦系數(shù)一般為0.2到0.4） 1軋輥入口錐 送進(jìn)角 i管坯與軋輥的直徑比由此可看出，對(duì)于小直徑的坯料，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)并不難，對(duì)于二

20、輥式斜軋穿孔機(jī)來講，主要是要選取一個(gè)合適的送進(jìn)角，才能保證旋轉(zhuǎn)條件的建立。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司為了保證管坯被曳入的可能性，首先來研究力學(xué)上的平衡，既要求曳入力與軸向阻力平衡。Q+2(TX-TP)=0Q推入力TX 一個(gè)軋輥上提供的摩擦力在X軸上的投影TP 一個(gè)軋輥在管坯上正壓力在X軸上的投影在生產(chǎn)實(shí)際中，并不是送進(jìn)角越大越容易滿足第一次咬入條件，甚至，在一定范圍內(nèi)完全相反。同樣要實(shí)現(xiàn)第二次咬入，必須先滿足基本力學(xué)平衡，既要求曳入力與軸向阻力平衡。2TX-Tp)-PX+Q=0式中 Px 頂頭的軸向阻力由些可見，第二次咬入與第一次咬入的差別，就是要多克服頂頭的軸向阻力。華新麗華股

21、份有限公司華新麗華股份有限公司為了保證第二次咬入，可以從以下方面考慮1由推鋼機(jī)構(gòu)提供一個(gè)獨(dú)立的推力Q顯得相當(dāng)重要2導(dǎo)板的入口錐角度 ，在嚴(yán)格意義來講，最好是保證在實(shí)現(xiàn)第二次咬入的前提下，管坯不要與導(dǎo)板接觸。3凡是可以加大管坯在頂頭前壓下量的都有利于現(xiàn)實(shí)第二次咬入，但是，頂頭前的壓下量與荒管的質(zhì)量是相矛盾，也就是說，要保證質(zhì)量沒有內(nèi)裂的產(chǎn)生，就要求在頂頭前的壓下量在產(chǎn)生孔腔的臨界壓下量以內(nèi)。在生產(chǎn)實(shí)際中，要求保證：華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司a.a.孔腔形成理論孔腔形成理論 孔腔是指旋轉(zhuǎn)橫鍛、橫軋和斜軋實(shí)心工件時(shí)產(chǎn)生的縱向內(nèi)撕裂如下圖），有的文獻(xiàn)也稱它為旋轉(zhuǎn)橫鍛效應(yīng)。工件中心產(chǎn)生的縱

22、向撕裂稱為中心孔腔；工件中呈環(huán)狀的縱向撕裂稱環(huán)形孔腔。二輥斜軋、橫軋和橫鍛時(shí)產(chǎn)生的多為中心孔腔，三輥斜軋時(shí)產(chǎn)生的多為環(huán)形孔腔。斜軋時(shí)孔腔形成機(jī)理有三種觀點(diǎn)：（1切應(yīng)力理論 認(rèn)為中心撕裂是管坯中心受交變的剪應(yīng)力作用的結(jié)果，屬于韌性斷裂。（2正應(yīng)力理論 認(rèn)為管坯中心撕裂是由于中心金屬拉應(yīng)力作用的結(jié)果，一般屬于脆性斷裂。（3綜合應(yīng)力理論 認(rèn)為孔腔形成是由于中心部金屬受交變的切應(yīng)力和很大的橫向拉應(yīng)力綜合作用結(jié)果。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司b.b.孔腔對(duì)穿孔工藝的影響孔腔對(duì)穿孔工藝的影響 人們對(duì)斜軋過程中的孔腔形成現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)有過重大的改變。曼乃斯曼兄弟根據(jù)孔腔形成原理發(fā)明了二輥斜軋穿孔機(jī)。

23、開始曾試圖利用孔腔形成的原理，不用頂頭進(jìn)行穿孔，但因毛管內(nèi)孔小、形狀不規(guī)整和內(nèi)壁粗糙等原因而不能實(shí)用。于是在穿孔出口變形區(qū)放置頂頭，穿孔時(shí)管坯先在入口錐內(nèi)經(jīng)受較大的直徑壓縮率，預(yù)先產(chǎn)生很大的孔腔，然后在軋輥出口錐內(nèi)用頂頭進(jìn)行減壁、擴(kuò)內(nèi)孔和平整表面而得到厚壁毛管。 預(yù)先形成孔腔是毛管出現(xiàn)內(nèi)折疊缺陷的根本原因，但仍利用孔腔形成過程中第一階段使管坯中心疏松，以減少頂頭鼻部的單位壓力，便于穿正和提高頂頭壽命。管坯孔腔圖孔腔導(dǎo)致荒管內(nèi)折圖華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（3軋件橢圓度 二輥斜軋穿孔中管坯的橢圓度越大，則不均勻變形程度也越大。按體積不變定律可知，橢圓度越大則縱向變形越小，橫向變形增

24、大將導(dǎo)致管坯中心區(qū)的橫向拉應(yīng)力、切應(yīng)力以及反復(fù)應(yīng)力作用增加，促進(jìn)空腔的形成。（4加熱制度 在加熱時(shí)要保證管坯具有良好的加工組織、有較小的熱應(yīng)力以及防止過熱和過燒。適當(dāng)?shù)脑黾颖貢r(shí)間對(duì)穿孔性能有利。c.c.影響孔腔形成的因素影響孔腔形成的因素（1 1鋼的自然塑性鋼的自然塑性 金屬自然塑性決定著金屬在塑金屬自然塑性決定著金屬在塑性變形的過程中產(chǎn)生破裂的傾向，斜軋穿孔中常用性變形的過程中產(chǎn)生破裂的傾向，斜軋穿孔中常用“穿孔穿孔性能來表示。性能來表示。（2頂頭前壓縮量 頂頭前壓縮量 大則變形不均勻性程度也越大。導(dǎo)致管坯中心區(qū)的切應(yīng)力和拉應(yīng)力增加，從而容易促進(jìn)空腔的形成。華新麗華股份有限公司華新麗華股份

25、有限公司d.d.防止過早產(chǎn)生孔腔的措施防止過早產(chǎn)生孔腔的措施（1采用大送進(jìn)角 大送進(jìn)角可顯著提高臨界壓縮率并提高實(shí)際穿孔速度。根據(jù)試驗(yàn)和從金屬疲勞強(qiáng)度分析，大送進(jìn)角使提高主要是由于：1減輕變形不均勻性；2減小軋件在頂頭前受反復(fù)應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)，使不均勻變形引起的拉應(yīng)力減小，金屬保持較高的疲勞強(qiáng)度。（2采用較小的孔型橢圓度系數(shù)，對(duì)于采用導(dǎo)板或?qū)л伒拇┛讬C(jī)，取較小的孔型橢圓度系數(shù)值可減小橫向變形和由此而產(chǎn)生的橫向拉應(yīng)力值。（3采用小的軋輥入口角 在大送進(jìn)角條件下，采用大的軋輥入口角有利于提高零界壓縮率值，這是因?yàn)樵谶@條件下單位壓縮率已大于6%，管坯中心已產(chǎn)生較大的塑變形，軋輥入口角增大將使單位壓縮率

26、增大而不均勻變形減小的結(jié)果。但過大的送進(jìn)角會(huì)使變形區(qū)太短而破壞其過程的穩(wěn)定性，故綜合考慮仍應(yīng)采用較小的軋輥入口角值。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（4采用主動(dòng)導(dǎo)盤狄舍爾穿孔機(jī)） 原因可歸納為：1導(dǎo)盤對(duì)管坯直徑壓縮，可減小橫向拉應(yīng)力；2導(dǎo)盤抑制軋件橢圓度有利金屬縱向變形的發(fā)展；3可提高軸向滑動(dòng)系數(shù)，提高穿孔速度，減少管坯在頂頭前的反復(fù)壓縮次數(shù)。因此在狄舍爾穿孔機(jī)上可穿制連鑄坯。（5頂推力穿孔 在穿孔過程中在管坯尾端施加頂推力，有助于提高穿孔效率，減少頂頭前管坯的壓縮次數(shù)，并可加大軸向壓應(yīng)力作用區(qū)和減小咬入所需的頂頭前最小壓下率，故可提高頂頭零界壓下率。但頂推力過大會(huì)使橫向變形顯著發(fā)展，

27、促使孔腔的形成。（6采用主動(dòng)頂桿與軋輥輥面壓花 這些措施均有利提高軸向滑動(dòng)系數(shù)和發(fā)展縱向變形，而提高頂頭零界壓下率值。（7提高管坯質(zhì)量華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司a. a. 斜軋穿孔的金屬變形斜軋穿孔的金屬變形 斜軋穿孔過程中存在著兩種變形，即基本變形(或宏觀變形)和附加變形(稱不均勻變形)。 基本變形是指外觀形狀的變化，這種變形是可以直觀的，如由實(shí)心圓管坯變成空心的毛管，基本變形完全是幾何尺寸的變化，與材料的性質(zhì)無關(guān)，而且基本變形取決于變形區(qū)的幾何形狀(由工具設(shè)計(jì)和穿孔機(jī)調(diào)整所決定)。 附加變形指的是材料內(nèi)部的變形，是直觀不到的變形，附加變形是由于材料中內(nèi)應(yīng)力所引起的，引起材料產(chǎn)

28、生的缺陷，所以在實(shí)際生產(chǎn)中如何來減小附加變形是很重要的。 b.b.基本變形基本變形基本變形即延伸變形，切向變形和徑向變形(壁厚壓縮)。這三種變形都是宏觀變形，表示外觀形狀和尺寸變化。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司c.c.附加變形附加變形附加變形包括有扭轉(zhuǎn)變形，縱向剪切變形等，附加變形是由于金屬各部分的變形不均勻產(chǎn)生的，附加變形會(huì)帶來一系列的后果，如造成變形能量增加，以及由于附加變形所引起的附加應(yīng)力，容易導(dǎo)致毛管內(nèi)外表面上和內(nèi)部產(chǎn)生缺陷等。縱向剪切變形主要是由于頂頭的軸向阻力所造成的，一方面軋輥帶動(dòng)管材軸向流動(dòng)，而頂頭要阻止金屬軸向流動(dòng)，最終導(dǎo)致各金屬軸向流動(dòng)有差異，可是各層金屬又是互

29、相聯(lián)系的，是一個(gè)整體，所以在各層金屬向必然產(chǎn)生附加變形和附加應(yīng)力，特別是和軋輥、頂頭直接接觸的表層金屬，附加變形更大些，因此毛管內(nèi)外表面很容易出現(xiàn)缺陷或者使管坯表面原有的缺陷發(fā)展擴(kuò)大。 切向剪變形往往是造成毛管內(nèi)外表面產(chǎn)生缺陷原因之一(如裂紋、折迭、離層等缺陷)。金屬在變形區(qū)中，做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還伴隨著扭轉(zhuǎn)變形，主要是由于管坯軋制變形時(shí)，任意截面轉(zhuǎn)速都存在著差異。管坯任意截面轉(zhuǎn)速公式：nm.x= *DB.xxdxnx*cos* T.x*式中 nmx變形區(qū)內(nèi)軋件任一截面的轉(zhuǎn)速，r/min；dx變形區(qū)內(nèi)軋件任一截面的直徑，mm；x變形區(qū)內(nèi)任一截面的橢圓系數(shù)華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華

30、新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司A.A.根據(jù)上料單及作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備工藝參數(shù)和工模具配備；根據(jù)上料單及作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備工藝參數(shù)和工模具配備；B.B.檢查軋輥與軋制中心線是否對(duì)稱，調(diào)整軋輥距；檢查軋輥與軋制中心線是否對(duì)稱，調(diào)整軋輥距；C. C. 調(diào)整導(dǎo)板距；調(diào)整導(dǎo)板距；D.D.調(diào)整送進(jìn)角；調(diào)整送進(jìn)角；E.E.調(diào)整主電機(jī)轉(zhuǎn)速；調(diào)整主電機(jī)轉(zhuǎn)速；F. F. 調(diào)節(jié)受料槽高低，與導(dǎo)套相適應(yīng)調(diào)節(jié)受料槽高低，與導(dǎo)套相適應(yīng). .華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司（1根據(jù)軋制表選定頂頭直徑Dt Dt=dm-dk dk =（0.07

31、5-0.00135 m ）Dp或 dk =Dm/（5*m）式中dm、Dm、 m-毛管內(nèi)徑、外徑及壁厚，mm dk、Dp-毛管內(nèi)擴(kuò)徑量及管坯直徑，mm（2根據(jù)管坯尺寸和材質(zhì)及特點(diǎn)選定頂頭前壓下量dP鋼種鋼種管坯直徑管坯直徑DpDp，mmmmdPdP,%,%,%,%低、中碳鋼低、中碳鋼 80-170 80-170585812161216 180-270 180-2704646812812高合金鋼（包括不高合金鋼（包括不銹鋼）銹鋼） 80-170 80-170353510121012 180-270 180-2702424710710或 經(jīng)驗(yàn)公式：Dt=Dm-2m-(36)華新麗華股份有限公司華新麗

32、華股份有限公司tan1 + tan2（3確定軋輥間距確定軋輥間距BCK（4確定頂頭前伸量c 和頂桿位置yBck=（1- dq）Dp tan2 （Dt + 2 m ）tan1tan1 + tan2 2Lt-l3-L3) tan1 tan2tan1 + tan2經(jīng)驗(yàn)公式： Bck=（1-Dp （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（5確定導(dǎo)板距離確定導(dǎo)板距離LCK鋼種鋼種管坯直徑管坯直徑Dp，mm 鋼種鋼種管坯直徑管坯直徑Dp，mm 低、中碳鋼低、中碳鋼 751401.10-1.16高合金鋼高合金鋼（包括不銹（包括不銹鋼）鋼） 751401.05-1.10 1401701

33、.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（6 6選頂桿直徑選頂桿直徑DgaDga和和進(jìn)出料管槽內(nèi)徑和和進(jìn)出料管槽內(nèi)徑 頂桿直徑應(yīng)盡量選大，以提高其剛度，減小縱向彎曲。通常是在保證頂桿從毛管中抽出方便的前提下?lián)隧敆U直徑至少比頂頭直徑小5%），結(jié)合頂桿規(guī)格情況，選擇直徑盡可能大的頂桿。進(jìn)出料管槽內(nèi)徑比軋件外徑大20%左右。（7 7送進(jìn)角送進(jìn)角和軋輥轉(zhuǎn)速和軋輥轉(zhuǎn)速ngng或主電機(jī)轉(zhuǎn)速選定或主電機(jī)轉(zhuǎn)速選定生產(chǎn)中，應(yīng)以充分發(fā)揮設(shè)備潛力為原則來確定穿制各種管坯所采用的送進(jìn)角 和軋輥轉(zhuǎn)速ng的大

34、小。一般規(guī)律是同一穿孔機(jī)中大直徑管坯采用小送進(jìn)角和低轉(zhuǎn)速；同一直徑的管坯，薄壁毛管取數(shù)值范圍的上限；對(duì)于低塑性和變形抗力高的合金鋼，最理想的是采用低速大送進(jìn)角的穿孔工藝；如受主電能力和頂桿系統(tǒng)剛度條件的限制，則應(yīng)采用低速和盡可能大的送進(jìn)角。（8 8穿孔機(jī)的初調(diào)和重調(diào)穿孔機(jī)的初調(diào)和重調(diào)穿孔機(jī)初調(diào)時(shí)主要注意兩軋輥的平行和對(duì)稱，即兩軋輥軸線與軋制線的距離相等且應(yīng)位置對(duì)稱。同時(shí)還注意與軋制線有關(guān)的前后臺(tái)設(shè)備受料槽、頂桿和定心輥等的中線應(yīng)與軋制線一致。按計(jì)算的BCK/、LCK和c值初調(diào)穿孔機(jī)后，在校車和生產(chǎn)過程中，還需進(jìn)行下列重調(diào)整：1如果毛管壁厚不合要求，可相應(yīng)調(diào)整BCK值，個(gè)別情況也可更換頂頭規(guī)格；

35、2如果毛管外徑不合要求，可在允許范圍內(nèi)調(diào)整LCK值，相應(yīng)調(diào)整BCK和y 值也有一定效果；3穿孔過程中，由于工具受熱及操作等原因。會(huì)導(dǎo)致BCK、LCK和y 值等發(fā)生變化，故應(yīng)定期檢查并進(jìn)行調(diào)整。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司a.穿孔過程中根據(jù)不同規(guī)格、鋼種調(diào)整頂桿內(nèi)冷卻水管冷卻水流量；b.生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)有不正常聲響，或有人緊呼時(shí)，應(yīng)立即停車檢查,待消 除隱患后才能繼續(xù)生產(chǎn)；c.發(fā)現(xiàn)質(zhì)量異常，應(yīng)立即停車檢查,待消除隱患后才能繼續(xù)生產(chǎn)；d.換鋼種、爐號(hào)、規(guī)格、調(diào)整參數(shù)時(shí)，做好相應(yīng)的原始記錄;e.鉬頂頭穿一支看一次，頂頭上不得有粘鋼，壓坑和嚴(yán)重裂紋；f. 一般普通鋼種采用噴水束節(jié)，防止內(nèi)孔

36、黏鋼。如不采用噴水束節(jié)（如合金鋼：T91、P90、410的鋼種，鉬頂頭必須涂玻璃粉，要求玻璃粉涂抹要薄而均勻； g.停車時(shí)間較長后，必須在穿孔生產(chǎn) 前將穿孔機(jī)各部分運(yùn)轉(zhuǎn)一次。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司四、斜軋穿孔缺陷種類及預(yù)防措施荒管尺寸檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司荒管尺寸現(xiàn)狀軋輥距導(dǎo)板距頂頭前伸量壁厚稍微厚減小 壁厚稍微薄增加 壁厚太厚減小 增加壁厚太薄增加 減小外徑太大增加 （減小）增加外徑太小減小 （增加）減小外徑稍微大 減小外徑稍微小 增加壁厚、外徑都太大 （增加或減小） 多增加壁厚、外徑都太小 （增加或減小） 多減小壁厚太小、外徑太大多增加 （增加）

37、壁厚太大、外徑太小多較小 （減小）荒管尺寸偏差調(diào)整方法：荒管尺寸偏差調(diào)整方法：華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司避免不均勻變形增加的調(diào)整方法及優(yōu)劣順序避免不均勻變形增加的調(diào)整方法及優(yōu)劣順序質(zhì)量問題質(zhì)量問題可能的調(diào)整方法可能的調(diào)整方法調(diào)整的方法的優(yōu)劣順序調(diào)整的方法的優(yōu)劣順序壁厚太薄加大軋輥距頂頭向后移換用較小的頂頭 壁厚太厚頂頭向前移減小軋輥距換用較大的頂頭 外徑太小加大軋輥距加大導(dǎo)板距后卡頂頭向前移加大導(dǎo)板距 當(dāng)穿孔出現(xiàn)某一質(zhì)量問題時(shí)，調(diào)整的方法可能會(huì)有好幾種，應(yīng)盡量選擇避免使不均勻變形增加的較優(yōu)調(diào)整方法，避免不均勻變形的增加的調(diào)整方法及優(yōu)劣順序。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司

38、缺陷名稱內(nèi)雀缺陷特征荒管的內(nèi)表面呈片狀、直線狀或螺旋狀的折疊產(chǎn)生原因1) 管坯：中心疏松、偏析；縮孔殘余嚴(yán)重；非金屬夾雜物超標(biāo)；2）頂頭磨損嚴(yán)重 ；3）頂前壓下量過大；4）定心孔孔型加工不善；5)管坯溫度過高及頂頭冷確不佳。預(yù)防方法1）嚴(yán)格控制連鑄管坯質(zhì)量；2）及時(shí)修磨（或更換頂頭）；3）選用較小的頂頭前壓下量，橢圓度控制在1.03-1.15；4）將定心孔孔型改為球錐形；5)降溫或抽爐，穿孔節(jié)奏掌控及加大冷卻水。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司缺陷名稱內(nèi)裂缺陷特征荒管的內(nèi)表面出現(xiàn)橫向或縱向的開裂現(xiàn)象產(chǎn)生原因1、頂頭前壓下量過大造成孔腔；2、管坯加熱后塑性不夠；3、頂頭過冷；4、坯料端部

39、有疏松；5、管坯擴(kuò)徑量過大。預(yù)防方法1、頂頭前伸；（減小頂頭前壓下量）2、提高出鋼溫度或保溫；3、可節(jié)奏稍快保證頂頭溫度；4、嚴(yán)控原料中心疏松度；5、選擇規(guī)格合適的頂頭。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司缺陷名稱外雀缺陷特征在荒管外表面呈片狀、直線狀或螺旋狀的折疊產(chǎn)生原因1）管坯表面缺陷未處理干凈；2）軋輥磨損嚴(yán)重粘鋼；3）坯料加熱時(shí)間過長,表面氧化嚴(yán)重。預(yù)防方法1）對(duì)于管坯表面缺陷進(jìn)行修磨處理；2）及時(shí)修磨（或更換）軋輥；3）降低爐溫或縮短加熱時(shí)間。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司缺陷名稱外裂缺陷特征荒管的外表面出現(xiàn)橫向或縱向的開裂現(xiàn)象產(chǎn)生原因1、管坯表面溫度過低；2、管坯表面

40、品質(zhì)不好。1、提高出鋼溫度或保溫；2、對(duì)于管坯表面殘余的剝皮缺陷進(jìn)行修磨處理。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司缺陷名稱發(fā)紋 缺陷特征在荒管外表面上，呈現(xiàn)連續(xù)性方向性的發(fā)狀細(xì)紋。 產(chǎn)生原因坯料加熱溫度過高及時(shí)間過長1.降溫2.穿孔冷卻水加大3.抽爐4.小規(guī)格坯料要采取高溫快速加熱華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司缺陷名稱外折 缺陷特征在荒管外表面呈現(xiàn)螺旋狀的層狀折疊。 產(chǎn)生原因1) 管坯表面有折疊或裂縫。2) 管坯的皮下氣孔、皮下夾雜較嚴(yán)重、表面清理不良或有耳子、錯(cuò)面等。3) 軋制過程中，鋼管表面被掀起劃傷，通過軋制又被壓合到鋼管的基體上，形成外折等。4.)坯料表面與中心溫度溫差過

41、大1）對(duì)于管坯表面剝皮殘余缺陷進(jìn)行修磨；2）及時(shí)更換不均勻磨損的導(dǎo)板；3）選擇合適的橢圓度，保證導(dǎo)板與軋輥之間的間隙在12mm4)特殊鋼種要保證預(yù)熱時(shí)間及保溫時(shí)間。華新麗華股份有限公司華新麗華股份有限公司缺陷名稱離層 缺陷特征在荒管表面上呈現(xiàn)螺旋形或塊狀的分層和破裂。 產(chǎn)生原因1）管坯中非金屬夾雜物嚴(yán)重、殘余縮孔或嚴(yán)重疏松等；2）管坯內(nèi)部溫差大，穿孔變形時(shí)，由于變形應(yīng)力作用導(dǎo)致金屬內(nèi)部被撕裂形成；3)管坯溫度過高及加熱時(shí)間超長。（347系列鋼種、904鋼種）1）加強(qiáng)原料檢驗(yàn)，將內(nèi)部存在缺陷的原料退回；2）采用合適的加熱曲線，確保管坯溫度均勻。3)采取低溫慢速加熱，預(yù)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缺陷名稱外螺紋（導(dǎo)板紋）缺陷特征荒管內(nèi)表面有螺旋狀痕跡，多出現(xiàn)在薄壁管內(nèi)表面，有凹凸不平的明顯手感。產(chǎn)生原因1）管坯表面溫度過高或過低；2）坯料外表面有外螺紋；3）導(dǎo)板磨損過大；4）軋輥冷卻水過大。 1）根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)降溫（或升溫）保溫；2）控制坯料品質(zhì)；3）修磨（或更換）導(dǎo)板；4）控制軋輥冷卻水大