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在链式冷拔管机上采用浮动顶头拔制中小直径薄壁管,由于浮动顶头轴向没有固定,从而使拔制力显著降低,道次变形量提高,能抖纹,提高钢管精度。因此国内20世纪80年代起在一些钢管厂开始应用此工艺拔制钢管。
1985年常熟无缝钢管厂在分析和总结用浮动顶头拔制直径30~50mm各种规格钢管的经验以及试验结果后,确定了浮动顶头锥角,锥形与圆锥形部分长度,芯棒、材料、外模设计和工艺参数的选择等方法。
1989年上海第五钢铁厂总结用浮动顶头拔制小直径厚壁合金钢管的经验时指出,浮动顶头要想稳定拔制,需要有相宜的外模配合,外模材质要能承受较大的拔制应力和冲击负荷,耐磨性要好,锥角要与浮动顶头相匹配,外模的喇叭口要大,以保证可加大减径量,利于咬入和稳定变形。
1986年用半浮动顶头进行了拔制厚壁管的试验研究。半浮动顶头拔管与浮动顶头拔管的根本区别是圆锥段锥角及半浮动顶头的锥角小于摩擦角,而浮动顶头锥角大于摩擦角。通过实验得出,半浮动顶头与圆柱短顶头拔制厚壁管相比,半浮动顶头锥角较小,拔制力显著下降,减少了拔制道次,减小了芯杆和连接螺丝的拉力,避免了螺丝拉断;与浮动顶头拔制厚壁管相比,半浮动顶头拔制降低了道次所需的小减径量,相应地增加了道次减壁量,改善了钢管表面质量,提高了尺寸精度;与空拔相比,能减少钢管爆裂。
(1)主要优点:
① 生产率高。连轧管机的延伸系数可达7,轧出速度达7 m/s,机组年产量可达96万t。
②钢管表面质量好。由于采用研磨、镀铬处理的长芯棒进行轧制,钢管内表面质量好,平滑程度可达4~6μ,自动轧管机为12~15μ,周期轧管机为20~25μ。
③钢管长度长。连轧管机轧出的钢管长度一般为30 m左右,长可达50 m。
④生产成本低。因机组产量高,金属消耗低,生产成本大大低于其他轧管机组。
⑤机械化、自动化程度高。
(2)主要缺点:设备多,厂房大,电气装机容量大,设备控制复杂,一次建设投资高。
连轧管生产机组命名特点(方式)。连轧管机组均以轧机型式和芯棒操作方式及机组设计合理生产的规格外径尺寸命名。
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钢材力学性能是保证钢材终使用性能(机械性能)的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中,根据不同的使用要求,规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标,还有用户要求的高、低温性能等。①抗拉强度(σb)试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的能力。②屈服点(σs)具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的小应力。屈服点的计算公式为:式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿)So--试样原始横截面积,mm2。③断后伸长率(σ)在拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率。以σ表示,单位为%。计算公式为:σ=(Lh-Lo)/L0*式中:Lh--试样拉断后的标距长度,mm; L0--试样原始标距长度,mm。④断面收缩率(ψ)在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。计算公式如下:式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的少横截面积,mm2。⑤硬度指标金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。A、布氏硬度(HB)用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。其计算公式为:式中:F--压入金属试样表面的试验力,N; D--试验用钢球直径,mm; d--压痕平均直径,mm。测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便。举例:120HBS10/1000/30:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa)。 [1]
钢管的分类:钢管分无缝钢管和焊接钢管(有缝管)两大类。按断面形状又可分为圆管和异形管,广泛应用的是圆形钢管,但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。对于承受流体压力的钢管都要进行液压试验来检验其耐压能力和质量,在规定的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀为合格,有些钢管还要根据标准或需方要求进行卷边试验、扩口试验、压扁试验等。
无缝钢管:无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。无缝钢管分热轧和冷轧(拨)无缝钢管两类。
热轧无缝钢管分一般钢管,低、中压锅炉钢管,高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其它钢管等。
冷轧(拨)无缝钢管除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它钢管外,还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。
热轧无缝管外径一般大于32mm,壁厚2.5-75mm,冷轧无缝钢管处径可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外径可到5mm壁厚小于0.25mm,冷轧比热轧尺寸精度高。
一般用无缝钢管是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合结钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件,如汽车、拖拉机的受力零件。一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧以热以热处理状态交货。
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