热轧无缝钢管是无缝钢管生产的主要方法之一,其工艺流程相对成熟且高效,能够生产出各种规格和材质的无缝钢管,广泛应用于石油、化工、电力、机械等领域,以下是天津大无缝钢管销售集团有限公司精心总结的热轧无缝钢管的基本工艺流程、优缺点。
一、 热轧无缝钢管的基本工艺流程
热轧无缝钢管的生产工艺流程一般包括以下几个主要步骤:
管坯准备与检验 (Billet Preparation & Inspection)
原料:通常使用优质的实心圆钢坯(也称管坯),材质可以是碳素钢、低合金钢或合金钢。
检验:对管坯进行外观检查,去除表面缺陷(如裂纹、结疤),并进行化学成分和内部组织检验,确保符合生产要求。
管坯加热 (Billet Heating)
目的:将管坯加热到适宜的轧制温度,使其达到良好的塑性,便于穿孔和轧制变形。
设备:通常使用环形加热炉、步进炉或推钢式加热炉,炉内温度和气氛精确控制,确保管坯均匀受热,避免过烧或欠热。
穿孔 (Piercing)
目的:将实心管坯穿成中空管坯(也称毛管或荒管),这是无缝钢管生产的关键第一步。
设备:最常用的是二辊斜轧穿孔机(曼内斯曼穿孔机)。
工作原理:加热后的管坯在两个(或三个)轴线倾斜且同向旋转的轧辊之间被强力咬入,在轧辊的旋转和前进力作用下,管坯沿着轧制线向前运动,同时,一个固定在顶杆上的穿孔顶头被强制顶入管坯中心,在轧辊的挤压和顶头的顶穿作用下,管坯中心形成空腔,并被扩大成中空管坯。
影响因素:穿孔温度、轧辊进角、顶头形状、顶杆刚度等都会影响穿孔质量和效率。
轧管/延伸 (Rolling/Elongation)
目的:将穿孔后的毛管轧制成所需外径和壁厚的管材,这是主要变形工序。
设备类型:根据不同的管材规格和质量要求,可采用多种轧管机组:
自动轧管机组 (ASSEL Mill):主要用于中等直径钢管的生产。
连轧管机组 (MPM - Mandrel Mill):这是目前最先进和高效的轧管机组之一,它由多架轧机串联组成,带有芯棒,可以连续轧制管材,生产效率高,产品尺寸精度和表面质量好。
周期轧管机组 (PQF - Premium Quality Finishing Mill):一种先进的三辊连轧管机组,可以生产高精度、高质量的无缝钢管。
浮动芯棒轧管机组:主要用于生产小直径薄壁管。
原理:毛管在轧辊和芯棒(或无芯棒)之间通过多次轧制,实现减径和减壁,同时延长长度。
脱管 (Stripping)
目的:如果轧管过程中使用了芯棒,在轧制完成后需要将钢管从芯棒上脱离。
设备:脱管机。
定径/减径 (Sizing/Reducing)
目的:对轧制后的钢管进行最终的外径和壁厚控制,提高尺寸精度,并消除椭圆度。
设备:
定径机 (Sizing Mill):通常由多架二辊或三辊轧机组成,主要用于精确控制钢管外径,不减壁厚。
张力减径机 (Stretch Reducing Mill - SRM):一种先进的减径设备,由多架无芯棒的轧机组成,在减径的同时施加轴向张力,可以实现大减径比、精确控制外径,并可以同时减壁,通过张力控制,可以生产出不同壁厚但外径相同的钢管,提高生产的灵活性和自动化水平。
冷却 (Cooling)
目的:将轧制后的钢管冷却至室温。
设备:冷却床,通过空气冷却或水雾冷却。
矫直 (Straightening)
目的:消除钢管在轧制和冷却过程中产生的弯曲和变形,使其达到规定的直线度。
设备:矫直机,如多辊矫直机。
切管与精整 (Cutting & Finishing)
目的:切除管头和管尾的不规则部分,按照要求长度进行切割,并进行外观检查、尺寸测量、称重等。
设备:飞锯、定尺锯等。
检验 (Inspection)
目的:对成品钢管进行全面检验,确保其符合标准要求。
内容:
尺寸检验:外径、壁厚、长度、椭圆度、弯曲度等。
表面质量检验:目视检查表面有无缺陷,如裂纹、分层、结疤等。
无损检测 (NDT):如涡流探伤、超声波探伤、磁粉探伤等,检查内部和表面缺陷。
力学性能试验:拉伸试验(抗拉强度、屈服强度、延伸率)、冲击试验、硬度试验等。
水压试验/气压试验:检查钢管的承压能力和密封性。
化学成分分析:确保材质符合要求。
包装与入库 (Packaging & Storage)
对合格的钢管进行包装、打捆、标识,并进行防锈处理,然后入库。
二、 热轧无缝钢管的优点与缺点
优点
生产范围广:可以生产大直径、厚壁的钢管,适用于各种高压、高温场合。
生产效率较高:适合大批量生产。
成本相对较低:相较于冷加工,热轧工艺成本更低。
组织均匀性好:轧制过程中的高温变形使得钢材的组织结构更加均匀。
缺点
尺寸精度相对较低:轧制过程中,钢管表面会形成氧化皮,且存在较大的尺寸公差,尤其是在外径和壁厚方面。
表面光洁度较差:表面有氧化皮,不如冷拔/冷轧钢管光亮。
壁厚均匀性相对较差:难以控制极高的壁厚均匀度。
小口径薄壁管生产困难:对小直径和极薄壁的钢管生产能力有限。
因此,热轧无缝钢管主要用于对尺寸精度和表面质量要求不那么苛刻,但对强度、韧性、承压能力有较高要求的大口径和厚壁管道,如流体输送、结构、锅炉、石油化工等领域,对于高精度、高表面质量的小口径管,则通常会采用冷加工工艺。
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