热轧无缝钢管的一般工艺流程

热轧无缝钢管一般工艺流程

热轧无缝钢管的生产工艺流程包括坯料轧前准备、管坯加热、穿孔、轧制、定减径、钢管冷缺、钢管切头尾、分段、矫直、探伤、人工检查、喷标打印、打捆包装等基本工序。当今热轧无缝钢管生产一般主要变形工序有三个：穿孔、轧管和定减径，其各自的工艺目的和要求如下。

1 穿孔

穿孔是将实心的管坯穿制成空心的毛管，其设备被称为穿孔机：对穿孔工艺的要求是：

(1)要保证穿出的毛管壁厚均匀，椭圆度小，几何尺寸精度高；

(2)毛管的内外表面较光滑，不得有结疤、折叠、裂纹等缺陷；

(3)要有相应的穿孔速度和轧铡周期，以适应整个机组的生产节奏，使毛管的终轧温度能满足轧管机的要求。

2 轧管

轧管是将穿孔后的厚壁毛管轧成薄壁的荒管，以达到成品管所要求的热尺寸和均匀性。即根据后续工序减径量和经验公式确定本工序荒管的壁厚值进行壁厚的加工，该设备被称为轧管机。对轧管工艺的要求是：(1)将厚壁毛管变成薄壁荒管(减壁延伸)时首先要保证荒管具有较高的壁厚均匀度；

(2)荒管具有良好的内外表面质量。轧管机的选型及其与穿孔工序之间变形量的合理匹配，是决定机组产品质量、产量和技术经济指标好坏的关键。

3 定减径(包括张减)

定减径主要作用是消除前道工序轧制过程中造成的荒管外径不一，以提高热轧成品管的外径精度和真圆度。减径是将大管径缩减到要求的规格尺寸和精度。张力减径是在前后机架张力的作用下进行减径，同时进行减壁。定减径使用的设备为定(减)径机。对定减径工艺的要求是：

(1)在一定的总减径率和较小的单机架减径率条件下来达到定径目的；

(2)可实现使用一种规格管坯生产多种规格成品管的任务；

(3)进一步改善钢管的外表面质量。

20世纪80年代末，曾有试图取消轧管工序的倾向，仅使用穿孔加定减径的方法生产无缝钢管的工艺，简称CPS(即斜轧穿孔和张减的英文Cross—roll Piercing，Stretch—reducing缩写)，并于1990年3月～1991年7月在南非的Tosa厂进行了工业试验，生产外径φ33．4～φ179.8mm，壁厚3.4～25mm的钢管，其中定径Zui小外径为101.6mm。经过实践检验，该工艺在生产壁厚大于10mm的钢管时质量尚可，但在生产壁厚小于8mm的钢管时通过定径、张减不能完全消除穿孔毛管的螺旋线，影响了钢管的外观质量。在随后的改造中不得不在穿孔机与定减径机之间增设了一台MINI—MPM(4机架)连续轧管机来确保产品质量，MINI-MPM于1993年4月投产。

管坯穿孔工艺

穿孔是热轧无缝钢管变形的第一道工序，其作用是将实心管坯穿成空心毛管。由于穿成的毛管表面缺陷或偏心（壁厚不均）在过后的变形工序中很难消除或减轻，因此，穿孔毛管的质量对热轧无缝钢管的质量有着极为重要的影响。管坯穿孔方式有压力冲孔、推轧穿孔和斜轧穿孔。 

1 压力冲孔 

压力冲孔是将加热的方坯或波浪形钢锭装入圆形模中，然后用压力机驱动冲头在管坯中心部分冲出内孔。一般所冲内孔的面积相当或稍大于坯料与圆形模的间隙，因而变形量很小，延伸系数一般不超过1.1。 

2 推轧穿孔 

推轧穿孔可以看成是压力冲孔的一种改进形式，即把压力冲孔时的固定圆模改成带圆形孔型的1对轧辊，轧辊由电机驱动。当轧辊旋转将管坯咬入孔型并轧制时，固定在孔型中心位置的冲头便将其穿透成中空的毛管。为了推动轧制，在坯料的尾端需增加一个后推力，因此叫做推轧穿孔。

推轧穿孔是在当时圆连铸工艺尚不成熟，需采用方连铸坯进行穿孔轧管的一种方法，虽然比压力冲孔有了较大改进，但变形量仍然小，所以毛管短且厚，尤其容易产生较大的壁厚不均。因此，在穿孔之后，需要设置斜轧延伸机，以减薄毛管壁厚及延伸毛管长度，并减小毛管壁厚不均程度，但随着圆连铸坯工艺日臻成熟，该方式已逐渐被斜轧穿孔取代。 

3 斜轧穿孔 

斜轧穿孔是基于圆管坯被2个相互倾斜同向旋转的轧辊咬入并螺旋前进，通过由轧辊、导板（或导辊、导盘）和顶头所构成的孔型将管坯穿成中空的毛管。

实际上，圆管坯被轧辊咬入、旋转并压缩变形螺旋前进，在与顶头接触前，管坯的中心区在拉、压应力反复作用下的塑性变形逐渐发展成疏松，随着疏松的逐渐加重将导致中心破裂而形成“孔腔”（又称“横锻效应”）。因此，需将顶头前端调整在管坯出现疏松而未形成“孔腔”的位置，此时穿孔力能消耗低，工具磨损少，穿出的毛管质量好。如果管坯在已形成“孔腔”后才与顶头接触变形，则很容易在毛管的内孔形成“内折”。 

二辊斜轧穿孔是德国曼内斯曼兄弟于1885年发明，并经后人的多次改进与完善，发展至今，斜轧穿孔已成为热轧无缝钢管生产Zui主要的穿孔方式。

斜轧穿孔机的类型：斜轧穿孔机按轧辊数目可分为二辊斜轧穿孔机和三辊斜轧穿孔机。 

三辊斜轧穿孔机由于孔型封闭性差，穿孔薄壁管时容易形成尾三角，因而仅局限于生产中厚壁钢管的机组中，如三辊轧机。

二辊斜轧穿孔机按轧辊形状可分为盘式穿孔机、锥形辊穿孔机和桶式或曼式穿孔机。其区别在于其轧辊轴线与轧制中心线的倾角不同，由此造成在变形运动学上的较大差异。

导板、导辊和导盘都是二辊穿孔机的导向装置，其中导板为固定，导辊为隋辊，导盘由马达驱动旋转。它们不仅对穿孔毛管变形过程起到导向，保持毛管中心及轧制稳定的作用，同时也起到限制毛管横向变形的作用。导板、导辊和导盘与轧辊顶头一起组成封闭性穿孔孔型。

导板对于孔型封闭性来讲是的，适合于穿孔薄壁管，但导板磨损快，穿孔负荷高，在二辊斜轧穿孔机中应用Zui为普遍。

导辊与导板的特点相反，磨损小，穿孔负荷较低，但由于封闭性差，于穿孔大口径、厚壁毛管。

1932年狄塞尔（Diescher）将导盘引入斜轧延伸机（又称狄塞尔轧管机），而后在二辊斜轧穿孔机中应用。导盘具有以下特点。

（1）由于导盘主动旋转，增加了对毛管的轴向拉力，从而增加了毛管的轴向速度，提高了穿孔效率；

（2）导盘旋转与毛管表面相对滚动，改善了毛管表面质量，因此，导盘具有较高的使用寿命，也减少了换工具的时间； 

（3）导盘相对导板对孔型的封闭性较差，特别是穿孔壁厚较薄的毛管时，金属容易挤入辊缝而产生划伤，链带或破尾。因而导盘穿孔机的延伸率不宜太大； 

（4）增加了设备构件及重量；

（5）孔型调整相对复杂一些。

毛管轧制工艺

我们通常将毛管的壁厚加工称之为轧管。轧管是钢管成形过程中Zui重要的一个工序环节，

这个环节的主要任务是按照成品钢管的要求将厚壁的毛管减薄至与成品钢管相适应的程度，即它必须考虑到后续定、减径工序时壁厚的变化；并改善毛管的内外表面光洁度和壁厚的均匀变：通过轧管减壁延伸工序后的管子一般称为荒管。轧管减壁方法的基本特点是在毛管内安上刚性芯棒，由外部工具(轧辊或模孔)对毛管壁厚进行压缩减壁。依据变形原理和设备特点的不同，它有许多种生产方法，如表所示。一般习惯根据轧管机的形式来命名热轧机组。轧管机分单机架和多机架，单机架有自动轧管机、阿塞尔轧机、ACUU-ROLL等；连续轧管机都是多机架的，通常4～8个机架，如MPM、PQF等。目前轧管工艺主要使用连轧(属于纵轧)与斜轧两种。