近日，河南科技大学在济源市投资兴建耐高温耐磨损的复合轧辊（环）项目。据介绍，该项目已获国家专利，具有自主知识产权。 　　该项目以生产具有优质耐高温耐磨性的复合轧辊（环）和相关耐磨材料及其制品为主，由河南科技大学投资兴建，总投资８００万元，占地３８７８平方米，总建筑面积２７００平方米。项目获国家专利，拥有自主知识产权，其制作工艺在国内外都处于领先地位，市场竞争力强。目前，该项目已开工建设，预计年底可投产运营。

铝箔车间设计 (design of aluminium foil workshop)以0.5mm左右厚的铝带坯为原料，经退火、轧制、分卷、剪切等工序，生产铝箔的铝加工厂车间设计。铝箔厚度为0.006～0.2mm，使用宽度一般小于1000mm，通常以倍尺进行生产，最大轧制宽度可达2000mm。以软状态、硬状态供应用户。铝箔的深度加工产品有与纸或塑料薄膜组合而成的复合铝箔，表面压花、着色、印花的花色铝箔和表面涂有耐水、耐油、绝缘等性能涂布剂的涂层铝箔等。根据建厂具体情况，以上产品可以在铝箔车间生产，也可以单独建设铝箔深度加工车间。设计主要内容为：工艺流程选择、设备选择和车间布置。 工艺流程选择 以厚0.5mm左右的铝箔坯料为原料，一般经过退火、初轧、中轧、清洗、合卷、精轧、分卷、退火和剪切等工序生产铝箔成品。现行的铝箔轧制工艺有两种。一种是每道次轧制使用一台轧机的群体式轧制工艺。这种工艺需要的轧机台数多(形成一个轧机群体)，轧制中间需要退火和清洗才能生产薄规格铝箔。另一种工艺是将各道次轧制集中在粗、中、精轧机上，可用一台、两台或多台轧机进行生产，一般不需要中间退火和清洗。前者轧机规格小，装备水平较低，建设投资较少，适合于年产几百吨至1～2kt的生产规模。后者轧机规格较大，装备水平高，产品质量和生产效率均很高，适合于年产几千至几万吨的生产规模。铝箔的成品退火，有低温长时间和高温短时间两种制度。低温长时间退火时，铝箔卷上的残余润滑油有充分的时间挥发掉，退火后表面光亮，但需要炉子台数较多。高温短时间退火，一般适用于群体式轧制工艺。生产薄规格铝箔需要叠轧，叠轧前要合卷。合卷工序可单独设置，也可在精轧机上将合卷和精轧一次完成。 叠轧后的铝箔要分卷，分卷的同时可以分切，分切的宽度在200mm以上。铝箔的成品剪切，依厚度的不同，分别在厚规格剪切机、薄规格剪切机上进行。剪切成用户要求的宽度，并缠在规定直径的卷芯上。 设备选择包括铝箔轧机、退火炉、分卷机、剪切机和深度加工设备的选择。 铝箔轧机主要有二辊式、四辊式两类。二辊式轧机，辊身长通常在800mm以下，压下力及张力、厚度的调节由人工控制，仅在采用群体式轧制工艺时选用。四辊可逆式轧机装备水平与二辊式相近，一般只用于铝箔的初轧。四辊不可逆式轧机是20世纪70年代以后铝箔生产使用的主要机型，轧机的辊身长在800mm以上，装备有液压压下、厚度、张力、速度的自动控制系统和板型控制系统，其产品精度和生产效率都很高，可作为铝箔的初、中、精轧机。当生产规模为2～3kt/a时，可选用万能铝箔轧机。这种轧机具有控制方式全、轧制范围宽、换辊速度快等特点，可在一台轧机上完成铝箔的初、中、精轧。 退火炉包括坯料退火炉和成品退火炉。坯料退火炉通常选用带空气循环的箱式退火炉。成品退火的箔材是经过分卷及剪切的小卷，通常选用带空气循环的竖式炉和箱式炉。当炉子台数多时，可选用统一的装出料机构。分卷机用于将叠轧后的铝箔，分成单张铝箔。分卷铝箔的厚度为0.006～0.040mm，分卷机的速度通常为10～20m/s。卷取的张力可随箔卷的直径增大而递减，以调整卷材的松紧度。分卷机可配备上料、开卷装置及自动卸料机构而形成机组。箔材剪切机厚度为0.04～0.2mm的铝箔，使用厚规格剪切机;厚度为0.006～0.04mm的铝箔，使用薄规格剪切机。剪切速度在10m/s以下。剪切机张力可随箔卷直径的变化而调整。深度加工设备 包括铝箔与纸或塑料薄膜复合用的湿式、干式复合机;铝箔涂色、印花用的印花机;压出各种花纹的铝箔压花机等，可根据要求选择。 车间布置结合厂区条件，可配置成长条式、多跨式或有垂直跨的形式。当采用多跨式布置时，主跨为轧机跨。轧机传动侧的副跨配置轧机的电气、液压、润滑、油雾回收等设备。其中，电子计算机及控制设备放在隔开的房间内，液压、润滑设备多放在地下室，油雾回收装置设在室外。轧机非传动侧的辅跨配置退火炉、分卷机、剪切机和成品包装场地。轧辊磨床配置在轧机附近隔开的房间内。铝箔的深度加工部分，可布置在辅助跨隔开的房间内，或布置在另建的密闭厂房内。当大气中含尘量较大时，厂房一般采用全封闭式，用机械通风，屋面设采光罩采光;车间出入口设过廊，车辆在过廊清除泥污后再进入车间。当周围环境洁净时，厂房可按采用自然通风、采光的一般厂房设计。

今天在无缝钢管生产过程中,钢管穿孔工艺被广泛应用。     钢管穿孔后，具有中空截面，大量用作输送流体的管道，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材。     在无缝钢管生产中,穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。     穿孔作为金属变形的第一道工序，穿出的管子壁厚较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管。如果在毛管上存在一些缺陷， 经过后面的工序也很难消除或减轻。 所以在钢管生产中穿孔工序起着重要作用。      当今无缝钢管生产中穿孔工艺更加合理,穿孔过程实现了自动化。             斜轧穿孔整个过程可以分为三个阶段              第一个不稳定过程--管坯前端金属逐渐充满变形区阶段，即管坯同轧辊开始接触（一次 咬入）到前端金属出变形区，这个阶段存在一次咬入和二次咬入。 稳定过程--这是穿孔过程主要阶段，从管坯前端金属充满变形区到管坯尾端金属开始离 开变形区为止。 第二个不稳定过程—为管坯尾端金属逐渐离开变形区到金属全部离开轧辊为止。 稳定过程和不稳定过程有着明显的差别， 这在生产中很容易观察到的。 如一只毛管上头 尾尺寸和中间尺寸就有差别，一般是毛管前端直径大，尾端直径小，而中间部分是一致的。 头尾尺寸偏差大是不稳定过程特征之一。 造成头部直径大的原因是： 前端金属在逐渐充满变 形区中，金属同轧辊接触面上的摩擦力是逐渐增加的，到完全充满变形区才达到最大值，特 别是当管坯前端与顶头相遇时，由于受到顶头的轴向阻力，金属向轴向延伸受到阻力，使得 轴向延伸变形减小，而横向变形增加，加上没有外端限制，从而导致前端直径大。尾端直径 小，是因为管坯尾端被顶头开始穿透时，顶头阻力明显下降，易于延伸变形，同时横向展轧 小，所以外径小。 生产中出现的前卡、后卡也是不稳定特征之一，虽然三个过程有所区别，但他们都在同 一个变形区内实现的。变形区是由轧辊、顶头、导盘（导板）构成。整个变形区为一个较复杂的几何形状，大致可以认为，横断面是椭圆 形，到中间有顶头阶段为一环形变形区。纵截面上是小底相接的两个锥体，中间插入一个弧 形顶头。 变形区形状决定着穿孔的变形过程，改变变形区形状（决定与工具设计和轧机调整）将导致穿孔变形过程的变化。穿孔变形区中四个区段 Ⅱ区称为穿孔区，该区的作用是穿孔，即由实心坯变成空心的毛管，该区的长度为从金 属与顶头相遇开始到顶头圆锥带为止。这个区段变形特点主要是壁厚压下,由于轧辊表面与 顶头表面之间距离是逐渐减小的,因此毛管壁厚是一边旋转,一边压下，因此是连轧过程,这个 区段的变形参数以直径相对压下量来表示,直径上被压下的金属,同样可向横向流动(扩径)和 纵向流动(延伸)但横向变形受到导盘的阻止作用,纵向延伸变形是主要的。 导盘的作用不仅可以限制横向变形而且还可以拉动金属向轴向延伸,由于横向变形的结果,横截面呈椭圆形。 Ⅲ区称为碾轧区,该区的作用是碾轧均整、改善管壁尺寸精度和内外表面质量，由于顶 头母线与轧辊母线近似平行，所以压下量是很小的，主要起均整作用。轧件横截面在此区段 也是椭圆形，并逐渐减小。 Ⅳ区称为归圆区。 该区的作用是把椭圆形的毛管， 靠旋转的轧辊逐渐减小直径上的压下 量到零，而把毛管转圆，该区长度很短，在这个区变形实际上是无顶头空心毛管塑性弯曲变 形，变形力也很小。 变形过程中四个区段是相互联系的， 而且是同时进行的， 金属横截面变形过程是由圆变 椭圆再归圆的过程，斜轧穿孔运动学 两辊穿孔机运动学  螺旋轧制的速度分析 穿孔机轧辊是同一方向旋转,且轧辊轴相对轧制轴线倾斜,相交一个角度称作前进角。当 圆管坯送入轧辊中,靠轧辊和金属之间的摩擦力作用,轧辊带动圆管坯—毛管反向旋转,由于 前进角的存在,管坯—毛管在旋转的同时向轴向移动,在变形区中管坯—毛管表面上每一点都 是螺旋运动,即一边旋转,一边前进。 表现螺旋运动的基本参数是： 切向运动速度、 轴向运动速度、 和轧辊每半转的位移值 （螺 距）。 首先来讨论轧辊上任意一点的速度，如果轧辊圆周速度为 VR，则可以分解为两个分量 （切向分量和轴向分量）。  VaR=VRCOSβ=πD Nb/60×COSβ切向旋转速度 （1） VtR＝VR sinβ=πD Nb/60×Sinβ轴向速度 （2） D所讨论截面的轧辊直径，mm; Nb轧辊转速， rpm;v β咬入角。 在轧制过程中由于坯料靠轧辊带动，轧辊将相应的速度传递给管坯，则管坯速度为： VB=πD Nb/60×COSβ （3） 但实际上轧辊速度和金属速度并非完全相等。 一般金属运动速度小于轧辊速度， 即两者 之间产生滑移，可用滑移系数来表示两者速度，这样 VaR =πD Nb/60×COSβ×ητ (4) VtR＝πD Nb/60×sinβ×η0 (5) ητ 切向滑移系数, η0 轴向滑移系数,两者小于 1。 不同的材料有不同的滑移系数，参考如下： 碳钢 η0 = 0.8~1.0 低合金钢 η0 = 0.7 ~ 0.8 高合金钢 η0 = 0.5 ~ 0.7 在生产中最有实际意义的是毛管离开轧辊时的那一点速度，众所周知，出口速度愈大， 即生产率也愈高。为了简化计算，一般假设轧辊出口速度等于 VtR，实际误差包含在滑移系 数中。 毛管离开轧辊一点的轴向滑移系数可用公式(2)求出轴向速度,除以毛管长度得出理论的 穿孔时间,再和实测时间相比,即η0=T 理/T 实.这样确定η0 后,则可计算出毛管离开轧辊的轴 向速度。 螺距在变形中是个可变值，并且随着管坯进入变形区程度增加而增加，这是由于管坯-毛管断面积不断减小而轴向流动速度不断增加所致。 毛管离开轧辊一点的螺距值计算公式为: T=π/2×η0/ητ×d×tgβ穿孔的咬入条件 斜轧穿孔过程存在着两次咬入， 第一次咬入是管坯和轧辊开始接触瞬间， 由轧辊带动管 坯运动而把管坯曳入变形区中，称为一次咬入。当金属进入变形区到和顶头相遇，克服顶头 的轴向阻力继续进入变形区为二次咬入。 一般满足了一次咬入的条件并不见得就能满足二次咬入条件。在生产中我们常常看到， 二次咬入时由于轴向阻力作用，前进运动停止而旋转继续着即打滑。一次咬入条件一次咬入既要满足管坯旋转条件又要满足轴向前进条件。 管坯咬入的力能条件由下式确定： Mt ≥ Mp + Mq + Mi 式中：Mt - 使管坯旋转的总力矩; Mp—由于压力产生的阻止坯料旋转力矩 Mq—由于推料机推力而在管坯后端产生的摩擦力矩 Mi—管坯旋转的惯性矩 如果忽略 Mq、 Mi（值很小）则一般的表达式为： n (Mt + Mp) ≥ 0 (n—轧辊数)前进咬入条件是指管坯轴向力平衡条件，也就是，曳入管坯的轴向力应大于或等于轴向 阻力，其表达式为： n (Tx-Px) + P′ ≥ 0 (7) Tx—每个轧辊作用在管坯上的轴向摩擦力 Px--每个轧辊作用在管坯上正压力轴向分量 P′—后推力 (一般为零) 一次咬入所需旋转条件 下面的公式表明在管坯咬入时力的平衡， 两个重要参数， 摩擦系数和角速度可以通过下 面公式计算。式中： ——轧辊入口锥角 ——咬入角 ——辊喉处的直径减径值若想管坯咬入顺利些，可以将咬入角变大些、轧辊的入口锥角小些，或者通过施加管坯 的推入力和加大轧辊表面的辊花深度。二次咬入条件二次咬入的力能条件 二次咬入中旋转条件比一次咬入增加了一项顶头／顶杆系统的惯性阻力矩,其值很小。 因此二次咬入旋转条件,基本和一次咬入相同。二次咬入的关键是前进条件。 二次咬入时轴向力的平衡条件： n (Tx-Px) -Q′ ≥ Q′—顶头鼻部的轴向阻力 二次咬入所需旋转条件 二次咬入的条件在轴向管坯的推入力要大于顶头和管坯与轧辊之间的摩擦力， 能实现 次咬入的前提是在管坯接触顶头前（x=自由长度） 管坯至少要旋转一周。孔腔形成机理斜轧实心管坯时， 在顶头接触管坯前常易出现金属中心破裂现象， 当大量裂口发展成相 互连接，扩大成片以后，金属连续性破坏，形成中心空洞即孔腔。。在顶头前过早 形成孔腔，会造成大量的内折缺陷，恶化钢管内表面质量，甚至形成废品，因此在穿孔工艺 中力求避免过早形成孔腔。

结构用无缝管是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。结构无缝钢管GB-T 8162-1999标准 第一章 钢管生产概论 1.1 钢管的分类 1.2 钢管的技术要求钢管生产的技术依据 对钢管的尺寸偏差的要求 1.2.3 对钢管的长度要求 1.2.4 外形 1.2.5 重量 不同用途的钢管应各有什么样的技术条件 1.2.7 我公司的主要产品管线管、油管和套管的主要技术要求 1.2.8 钢管技术要求中常用术语 1.2.6 1.3 钢管的主要生产方法 第二章 热轧钢管生产工艺流程 2.1 一般工艺流程 穿孔 2.1.2 轧管 第三章 定减径（包括张减） 2.2 各热轧机组生产工艺过程特点 连续轧管机的几种形式 2.2.2 三辊（斜）轧管机轧管 各机组的异同 2.3 轧钢的几种形式 纵轧 2.3.2 横轧 斜轧 管坯及管坯加热 3.1 管坯准备 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2.1 3.2.2 管坯库 管坯上料 管坯锯切 环形炉简述 3.2 管坯加热 炉子结构及辅助设备 3.2.3 环形炉自动化系统（资料不全待定） 第四章 穿孔 4.1 二辊斜轧穿孔机及穿孔过程 4.2 斜轧穿孔运动学 4.2.1 两辊穿孔机运动学 2无缝钢管生产技术 4.3 穿孔的咬入条件 4.3.1 4.3.2 一次咬入条件 二次咬入条件4.4 孔腔形成机理 4.5 斜轧穿孔时的金属变形 4.5.1 4.5.2 4.6.1 4.6.3 管坯受力情况 金属变形 4.6 穿孔工具及设计 轧辊 4.6.2 导盘 导板 4.6.4 顶头 4.7 穿孔机调整参数确定 4.8 其他穿孔方法 压力穿孔 推轧穿孔 4.8.3 斜轧穿孔 4.8.1 4.8.2 4.9 力能参数的计算 轧制力 4.9.2 顶头轴向力的确定 4.9.3 斜轧力矩计算 4.9.1 4.10 穿孔机的设备组成 斜轧穿孔机的设备由哪几部分组成? 4.10.2 主传动的方式及特点? 4.10.3 管坯定心机的组成结构? 4.10.4 穿孔机机座（牌坊）有哪几部分组成? 4.10.1 导盘调整方式有哪几种? 4.10.6 三辊定心的作用和结构? 4.10.7 顶杆的冷却形式有哪些? 4.10.8 顶头的使用方式有几种？ 4.10.5 4.11 常见工艺问题 内折 4.11.2 前卡 4.11.3 中卡 4.11.1 后卡(镰刀) 4.11.5 链带 4.11.6 壁厚不均 4.11.4 第五章 毛管轧制 5.1 限动芯棒连轧管机（MPM） 工艺描述 5.1.2 MPM 连轧管机的设备结构、平面布置及相关技术参数 5.1.3 MPM 连轧管机组的工作原理和工艺控制 5.1.1 5.1.4 主要设备及参数 目录 3 5.1.5 5.1.6 5.1.7 MPM 连轧管机轧制工具 MPM 连轧机的孔型设计 连轧机组在线检测系统 5.1.8 常见生产事故 5.2 PQF 连轧机组（PREMIUM QUALITY FINISHING） 5.2.1 5.2.2 概述 连轧工艺 5.2.3 PQF 主机说明 5.2.4 脱管机说明 5.2.5 芯棒循环系统 工具准备与更换 5.2.7 常见质量缺陷 5.2.6 5.2.8 连轧基本理论 5.3 新 型 ASSEL 轧 管 机 5.3.1 5.3.2 5.4.1 5.4.2 5.4.3 主要工艺设备 主要调整参数 自动轧管机轧管 Accu-Roll 轧管机轧管 5.4 其他热加工钢管的延伸方法 顶管机顶管 5.4.4 挤压钢管 5.4.5 周期轧管机（皮尔格轧管机）轧管 5.4.6 热扩钢管 第六章 钢管的再加热、定径与减径 钢管的再加热、 6.1 钢管空心轧制理论 6.1.1 6.1.2 6.2.1 6.2.3 6.2.4 张减速度制度原理 CARTAT 系统介绍 6.2 定径工艺 工艺描述 6.2.2 定径机的设备结构、平面布置及相关技术参数 定径机组的工作原理和工艺控制 操作及调整 6.2.5 常见事故处理方法 6.2.6 质量缺陷及控制要点 6.3 张力减径工艺 工艺概述 6.3.2 设备参数及工艺数据介绍 6.3.3 质量检查 6.3.1 关于可调机架 6.3.5 轧制之前的现场检查 6.3.6 工具的准备和更换过程 6.3.7 工艺控制参考 6.3.4 第七章 轧制表的编制 4无缝钢管生产技术 7.1 编制原则和程序 7.1.1 编制原则 7.1.2 编制轧制表的要求 7.1.3 编制轧制表的步骤 7.1.4 轧制表编制方法 7.2 编制方法 7.3 编制实例 第八章 钢管的冷却和精整 8.2 轧管厂精整管排锯 8.2.1 8.2.2 精整锯切机组设备概述 管排锯的切割过程及工艺控制要点 8.2.3 常见切割缺陷的处理方法 8.3 轧管厂精整矫直机 8.3.1 8.3.2 8.3.3 精整矫直机组设备概述 矫直机相关参 矫直原理 8.3.4 矫直机的矫直过程及工艺控制要点 8.3.5 常见矫直缺陷的处理方法 8.3.6 8.4.1 8.4.3 8.5.1 8.5.3 工具管理 8.4 热处理 前言 8.4.2 热处理的定义和意义 热处理基本原理 8.5 无损检测 无损探伤概论 8.5.2 漏磁探伤 涡流（ET）检测 8.5.4 磁粉检测 8.5.5 电磁超声 8.6 人工检查 8.6.1 8.6.2 8.7.1 8.7.2 检查程序 热轧无缝钢管缺陷 质量保证的控制要点简述 8.7 钢管的质量保 质量控制点 8.7.3 工艺文件的编制与执行 8.7.4 其它 第九章 钢管的试验检测 9.1 钢管的力学性能 前 言 9.1.2 金属材料的力学性能 9.1.3 管材工艺性能试验 9.1.1 目录 5 9.2 钢中的各种组织和夹杂物 9.2.1 9.2.2 钢中的各种组织简介 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 9.2.3 金属平均晶粒度测定方法 9.3.1 直读光谱仪 9.3.2 碳硫分析仪 第四章 4.1 二辊斜轧穿孔机及穿孔过程 穿孔 1886 年德国的曼内斯 今天在无缝钢管生产过程中,穿孔工艺被广泛应用而且非常经济 。 曼兄弟申请了用斜辊穿孔机生产管状断面产品的专利。 专利中描述了金属变形时内部力的作 用和使用两个或多个呈锥形的轧辊进行穿孔，因此被称作曼内斯曼穿孔过程。 由 R.C 斯蒂菲尔发明的导板使得穿孔后的毛管长度得到增加。 后来狄舍尔发明了导盘， 使穿孔效率得到更大提高。 1970 年出现了锥形辊的穿孔机 ， 在 它比以前的穿孔机在金属的 变形上有明显的改进。 在无缝钢管生产中,穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。穿孔作为金属变 形的第一道工序，穿出的管子壁厚较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管。如 果在毛管上存在一些缺陷， 经过后面的工序也很难消除或减轻。 所以在钢管生产中穿孔工序 起着重要作用。 当今无缝钢管生产中穿孔工艺更加合理,穿孔过程实现了自动化。 斜轧穿孔整个过程可以分为三个阶段 第一个不稳定过程--管坯前端金属逐渐充满变形区阶段，即管坯同轧辊开始接触（一次 咬入）到前端金属出变形区，这个阶段存在一次咬入和二次咬入。 稳定过程--这是穿孔过程主要阶段，从管坯前端金属充满变形区到管坯尾端金属开始离 开变形区为止。 第二个不稳定过程—为管坯尾端金属逐渐离开变形区到金属全部离开轧辊为止。 稳定过程和不稳定过程有着明显的差别， 这在生产中很容易观察到的。 如一只毛管上头 尾尺寸和中间尺寸就有差别，一般是毛管前端直径大，尾端直径小，而中间部分是一致的。 头尾尺寸偏差大是不稳定过程特征之一。 造成头部直径大的原因是： 前端金属在逐渐充满变 形区中，金属同轧辊接触面上的摩擦力是逐渐增加的，到完全充满变形区才达到最大值，特 别是当管坯前端与顶头相遇时，由于受到顶头的轴向阻力，金属向轴向延伸受到阻力，使得 轴向延伸变形减小，而横向变形增加，加上没有外端限制，从而导致前端直径大。尾端直径 小，是因为管坯尾端被顶头开始穿透时，顶头阻力明显下降，易于延伸变形，同时横向展轧 小，所以外径小。 生产中出现的前卡、后卡也是不稳定特征之一，虽然三个过程有所区别，但他们都在同 一个变形区内实现的。变形区是由轧辊、顶头、导盘（导板）构成。见图 4-1。 从图中可以看出，整个变形区为一个较复杂的几何形状，大致可以认为，横断面是椭圆 形，到中间有顶头阶段为一环形变形区。纵截面上是小底相接的两个锥体，中间插入一个弧 形顶头。 变形区形状决定着穿孔的变形过程，改变变形区形状（决定与工具设计和轧机调整）将 导致穿孔变形过程的变化。穿孔变形区大致可分为四个区段，如图 4-2 所示 。 Ⅰ区称之为穿孔准备区， （轧制实心圆管坯区）。Ⅰ区的主要作用是为穿孔作准备和顺 8 无缝钢管生产技术 利实现二次咬入。这个区段的变形特点是：由于轧辊入口锥表面有锥度，沿穿孔方向前进的 管坯逐渐在直径上受到压缩， 被压缩的部分金属一部分向横向流动， 其坯料波面有圆形变成 椭圆形，一部分金属轴向延伸，主要使表层金属发生形变，因此在坯料前端形成一个“喇叭 口”状的凹陷。此凹陷和定心孔保证了顶头鼻部对准坯料的中心，从而可减小毛管前端的壁 厚不均。穿孔变形区中四个区段 Ⅱ区称为穿孔区，该区的作用是穿孔，即由实心坯变成空心的毛管，该区的长度为从金 属与顶头相遇开始到顶头圆锥带为止。这个区段变形特点主要是壁厚压下,由于轧辊表面与 顶头表面之间距离是逐渐减小的,因此毛管壁厚是一边旋转,一边压下，因此是连轧过程,这个 区段的变形参数以直径相对压下量来表示,直径上被压下的金属,同样可向横向流动(扩径)和 纵向流动(延伸)但横向变形受到导盘的阻止作用,纵向延伸变形是主要的。 导盘的作用不仅可 第四章 穿孔 9 以限制横向变形而且还可以拉动金属向轴向延伸,由于横向变形的结果,横截面呈椭圆形。 Ⅲ区称为碾轧区,该区的作用是碾轧均整、改善管壁尺寸精度和内外表面质量，由于顶 头母线与轧辊母线近似平行，所以压下量是很小的，主要起均整作用。轧件横截面在此区段 也是椭圆形，并逐渐减小。 Ⅳ区称为归圆区。 该区的作用是把椭圆形的毛管， 靠旋转的轧辊逐渐减小直径上的压下 量到零，而把毛管转圆，该区长度很短，在这个区变形实际上是无顶头空心毛管塑性弯曲变 形，变形力也很小。 变形过程中四个区段是相互联系的， 而且是同时进行的， 金属横截面变形过程是由圆变 椭圆再归圆的过程4.2.1 斜轧穿孔运动学 两辊穿孔机运动学 4.2.1.1 螺旋轧制的速度分析 穿孔机轧辊是同一方向旋转,且轧辊轴相对轧制轴线倾斜,相交一个角度称作前进角。当 圆管坯送入轧辊中,靠轧辊和金属之间的摩擦力作用,轧辊带动圆管坯—毛管反向旋转,由于 前进角的存在,管坯—毛管在旋转的同时向轴向移动,在变形区中管坯—毛管表面上每一点都 是螺旋运动,即一边旋转,一边前进。 表现螺旋运动的基本参数是： 切向运动速度、 轴向运动速度、 和轧辊每半转的位移值 （螺 距）。 首先来讨论轧辊上任意一点的速度，如果轧辊圆周速度为 VR，则可以分解为两个分量 （切向分量和轴向分量）。 10 无缝钢管生产技术管 坯 轴 轧辊轴线线下VaR=VRCOSβ=πD Nb/60×COSβ切向旋转速度 （1） VtR＝VR sinβ=πD Nb/60×Sinβ轴向速度 （2） 式中 D所讨论截面的轧辊直径，mm; Nb轧辊转速， rpm;v β咬入角。 在轧制过程中由于坯料靠轧辊带动，轧辊将相应的速度传递给管坯，则管坯速度为： VB=πD Nb/60×COSβ （3） 但实际上轧辊速度和金属速度并非完全相等。 一般金属运动速度小于轧辊速度， 即两者 之间产生滑移，可用滑移系数来表示两者速度，这样 VaR =πD Nb/60×COSβ×ητ (4) VtR＝πD Nb/60×sinβ×η0 (5) 式中：ητ 切向滑移系数, η0 轴向滑移系数,两者小于 1。 不同的材料有不同的滑移系数，参考如下： 碳钢 η0 = 0.8~1.0 低合金钢 η0 = 0.7 ~ 0.8 高合金钢 η0 = 0.5 ~ 0.7 在生产中最有实际意义的是毛管离开轧辊时的那一点速度，众所周知，出口速度愈大， 即生产率也愈高。为了简化计算，一般假设轧辊出口速度等于 VtR，实际误差包含在滑移系 数中。 毛管离开轧辊一点的轴向滑移系数可用公式(2)求出轴向速度,除以毛管长度得出理论的 穿孔时间,再和实测时间相比,即η0=T 理/T 实.这样确定η0 后,则可计算出毛管离开轧辊的轴 向速度。 螺距在变形中是个可变值，并且随着管坯进入变形区程度增加而增加，这是由于管坯- 第四章 穿孔 11 毛管断面积不断减小而轴向流动速度不断增加所致。 毛管离开轧辊一点的螺距值计算公式为: T=π/2×η0/ητ×d×tgβ 式中：d毛管直径 4.3 穿孔的咬入条件 斜轧穿孔过程存在着两次咬入， 第一次咬入是管坯和轧辊开始接触瞬间， 由轧辊带动管 坯运动而把管坯曳入变形区中，称为一次咬入。当金属进入变形区到和顶头相遇，克服顶头 的轴向阻力继续进入变形区为二次咬入。 一般满足了一次咬入的条件并 不见得就能满足二次咬入条件。在生产中我们常常看到， 二次咬入时由于轴向阻力作用，前进运动停止而旋转继续着即打滑。 4.3.1 一次咬入条件 一次咬入既要满足管坯旋转条件又要满足轴向前进条件。 管坯咬入的力能条件由下式确定： Mt ≥ Mp + Mq + Mi 式中：Mt - 使管坯旋转的总力矩; Mp—由于压力产生的阻止坯料旋转力矩 Mq—由于推料机推力而在管坯后端产生的摩擦力矩 Mi—管坯旋转的惯性矩 如果忽略 Mq、 Mi（值很小）则一般的表达式为： n (Mt + Mp) ≥ 0 (n—轧辊数) (6) 前进咬入条件是指管坯轴向力平衡条件， 也就是， 曳入管坯的轴向力应大于或等于轴向 阻力，其表达式为： n (Tx-Px) + P′ ≥ 0 (7) 式中：Tx—每个轧辊作用在管坯上的轴向摩擦力 Px--每个轧辊作用在管坯上正压力轴向分量 P′—后推力 (一般为零) 一次咬入所需旋转条件 下面的公式表明在管坯咬入时力的平衡， 两个重要参数， 摩擦系数和角速度可以通过下 面公式计算。 (8) 式中： ——轧辊入口锥角 ——咬入角 ——辊喉处的直径减径值 12 无缝钢管生产技术 若想管坯咬入顺利些，可以将咬入角变大些、轧辊的入口锥角小些，或者通过施加管坯 的推入力和加大轧辊表面的辊花深度。 4.3.2 二次咬入条件 二次咬入的力能条件 二次咬入中旋转条件比一次咬入增加了一项顶头／顶杆系统的惯性阻力矩,其值很小。 因此二次咬入旋转条件,基本和一次咬入相同。二次咬入的关键是前进条件。 二次咬入时轴向力的平衡条件： n (Tx-Px) -Q′ ≥ 0 (9) 式中：Q′—顶头鼻部的轴向阻力 二次咬入所需旋转条件 二次咬入的条件在轴向管坯的推入力要大于顶头和管坯与轧辊之间的摩擦力， 能实现二 次咬入的前提是在管坯接触顶头前（x=自由长度） 管坯至少要旋转一周。 式中：d B——管坯直径 4.4 孔腔形成机理 斜轧实心管坯时， 在顶头接触管坯前常易出现金属中心破裂现象， 当大量裂口发展成相 互连接，扩大成片以后，金属连续性破坏，形成中心空洞即孔腔。见图 4-5。在顶头前过早 形成孔腔，会造成大量的内折缺陷，恶化钢管内表面质量，甚至形成废品，因此在穿孔工艺 中力求避免过早形成孔腔。 图 4-5 孔腔示意图 影响孔腔形成的主要因素有： 变形的不均匀性（顶头前压缩量） 第四章 穿孔 13 不均匀变形程度主要决定于坯料每半转的压缩量（称为单位压缩量），生产中指顶头前 压缩量。 顶头前压缩量愈大则变形不均匀程度也愈大， 导致管坯中心区的切应力和拉应力增 加，从而容易促进孔腔的形成。一般用临界压缩量来表示最大压缩量值的限制，压缩量小于 临界压缩量则不容易或不形成孔腔。 椭圆度的影响 穿孔过程中在管坯横断面上存在着很大的不均匀变形， 椭圆度愈大， 则不均匀变形也愈 大。 按照体积不变定律可知， 横向变形愈大则纵向变形愈小， 将导致管坯中心的横向拉应力、 切应力以及反复应力增加，加剧了孔腔的形成趋势 单位压缩次数的影响 在生产中主要指管坯从一次咬入到二次咬入过程中管坯的旋转次数， 次数的增多就容易 形成孔腔。 钢的自然塑性 钢的自然塑性由钢的化学成分、 金属冶炼质量以及金属组织状态所决定， 而组织状态又 由管坯加热温度和时间所影响。一般来说塑性低的金属，穿孔性能差，容易产生孔腔。 4.5 4.5.1 斜轧穿孔时的金属变形 管坯受力情况 图 4-6 显示管坯的受力情况，图中显示 F 为轧辊方向（平面）的力，为压应力，在接触 点的位置显示为最大。中心部位（导盘方向）显示为拉应力，理论上在导盘的中心部位受力 为最大。因为管坯的不断旋转，同一部位的受力情况不断变化，导致中心部位的金属受到交 变应力的作用，中心产生疏松，形成孔腔。 图 5 金属受理分析图 4．5．2 金属变形 斜轧穿孔过程中存在着两种变形,即基本变形(或宏观变形)和附加变形(称不均匀变形) 基本变形是指外观形状的变化， 这种变形是可以直观的， 如由实心圆管坯变成空心的毛 图 4-6 4.5.2 金属变形 金属变形 基本变形完全是几何尺寸的变化， 与材料的性质无关， 而且基本变形取决于变形区的几 14 无缝钢管生产技术 何形状（由工具设计和轧机调整所决定）。 附加变形指的是材料内部的变形， 是直观不到的变形， 附加变形是由于材料中内应力所 引起的，是增大材料的变形应力，引起材料中产生的缺陷，所以在实际生产中如何来减小附 加变形是很重要的。 4.5.2.1 基本变形 基本变形即延伸变形，切向变形和径向变形（壁厚压缩）。这三种变形都是宏观变形， 表示外观形状和尺寸变化。基本变形可用下式表示： 径向应变增量:  r = ln 纵向（延伸）应变增量： s1 s0 l = ln 切向（圆周）应变增量： l1 l0 t = ln 4.5.2.2 附加变形 2  ( D1  s1 ) D0 附加变形包括有扭转变形， 纵向剪切变形等， 附加变形是由于金属各部分的变形不均匀 产生的，附加变形会带来一系列的后果，如造成变形能量增加，以及由于附加变形所引起的 附加应力，容易导致毛管内外表面上和内部产生缺陷等。 纵向剪切变形主要是由于顶头的轴向阻力所造成的， 一方面轧辊带动管材轴向流动， 而 顶头要阻止金属轴向流动， 最终导致各金属轴向流动有差异， 可是各层金属又是互相联系的， 是一个整体，所以在各层金属间必然产生附加变形和附加应力，特别是和轧辊、顶头直接接 触的表面层金属 ，由图中可看出，附加变形更大些，因此毛管内外表面很容易出现缺陷或 者使管坯表面原有的缺陷发展扩大。 切向剪变形往往是造成毛管内外表面产生缺陷原因之一 （如裂纹、 折迭、 离层等缺陷） 。 4.6 穿孔工具及设计 穿孔机工具主要包括：轧辊、顶头和导板（导盘）。这些工具是直接参与金属变形的。 除此之外，还包括顶杆、毛管定位叉、导管、导槽等部件。 工具的尺寸和形状要求合理，这样才能保证穿出高质量的毛管，保证穿孔过程的稳定、 生产率高、低能耗、工具耐磨性高、使用寿命长的要求。 4.6.1 轧辊 穿孔机轧辊形状主要有盘式辊、桶形辊和锥形辊，盘式辊很少使用，常用的是桶形辊和 第四章 穿孔 15 锥形辊。 从大体的形状来看， 桶形辊和锥形辊度一般是由两个锥形段组成的， 即入口锥和出口锥。 如果细分的话， 入口锥又可以分为一段式和两段式， 两段式是为了改善咬入条件和减少从车 次数。根据毛管扩径量的需求，出口锥也可以分为一段式和两段式，两段式用于大扩径量的 机组。 另外，有的轧辊在入口锥和出口锥之间采用过渡带即轧制带，有的则没有。轧制带的作 用是防止两锥相接处形成尖锐棱角，这种棱角在穿孔时会使毛管外表面产生划伤。 轧辊的特征尺寸指轧辊最大直径和辊身长，轧辊最大直径和辊身长度是根据轧辊长度、 轧制速度、咬入条件、轧制产品规格、电能消耗、轧辊重车次数等因素确定。 轧辊直径增加， 则咬入条件改善、 轧制速度提高、 轧辊重车次数增加、 轧辊的利用率高， 但同时也增加了轧制压力和电能消耗。 4.6.1.1 轧辊的入口锥角和出口锥角 轧辊的入口锥角和出口锥角? 轧辊入口锥的角度大小决定管坯能否顺利咬入和积累足够的力以克服顶头阻力使管坯 穿成毛管。相关的文献指出，入口锥角在 2～40 之间，一般情况下将轧辊的入口锥设计成两 段，第一段的角度在 1～30 之间，为的是保证管坯的咬入，第二段的角度在 3～60 之间，为 的是防止形成孔腔。 轧辊的出口锥角在 3～40 之间，这取决于管坯的扩径量，扩径量越大，角度越大。 4.6.1.2 轧辊的入口锥和出口锥长？ 轧辊的入口锥和出口锥长？ 确定轧辊入口锥和出口锥的长度首先为了校核轧辊的长度是否满足毛管咬入和扩径的 要求，其次为在生产中合理使用轧辊。 轧辊入口锥长的计算公式为： 轧辊出口锥长的计算公式为： 注：DB－管坯直径； E－轧辊距离； DR－毛管直径； αe—轧辊入口锥段的空间角，可以近似等于轧辊入口锥角； αa—轧辊出口锥段的空间角，可以近似等于轧辊出口锥角。 4.6.2 导盘 导盘的作用是封闭孔型。导盘设计要素主要有：接触弧半径和厚度。见图 4-7。 16 无缝钢管生产技术 图 4-7 4.6.2.1 导盘的轮廓 导盘的轮廓是由一般有两个半径入口半径 R2、 出口半径 R1 组成， 根据经验我们可以确 定其值的大小： R2＝（0.66～0.70）*DB 入口半径： R1＝（0.8～0.87）*DB 出口半径： 4.6.2.2 导盘厚度 到盘厚度由最小轧辊距离和导盘与轧辊的最小间隙决定。大小为： B＝（0.8～1.0）* DB 注：DB－管坯直径 4.6.3 导板 导板的设计原则是：一种管坯需要设计一种导板,如果是用一种管坯生产不同尺寸的毛 管,可以只设计一种导板。 导板的纵剖面形状应与轧辊辊形相对应，也有入口锥、压缩带和出口锥组成。导板入口 锥主要起到引导管坯的作用，使管坯中心线对准穿孔中心线。当管坯与上、下导板接触时， 它起着限制管坯椭圆度的作用。 限制椭圆度是为了避免过早形成孔腔， 同时促进金属的纵向 延伸。导板的出口锥起限制毛管横变形，并控制毛管轧后外径的作用。 压缩带是过渡带，它不在导板的中间，而是向入口方向移动，移动值一般在 20～30mm, 也有到 50mm 的。 移动的目的是： 可以减小管坯在顶头上开始碾轧时的椭圆度和减小导板的 轴向阻力，提高穿孔速度。 导板的入口锥角一般等于轧辊入口锥角或比轧辊入口锥角大 10～20，出口锥角一般等 于轧辊的出口锥角或比轧辊的出口锥角小 0.50～10。 导板的横断面形状是个圆弧形凹槽， 这是为了便于管坯和毛管旋转。 凹槽的圆弧可做成 单半径或双半径的。 导板的长度由变形区长度决定，压缩带宽度一般为 10～20mm. 导板的厚度根据轧辊距离来确定， 以薄壁毛管为设计对象。 适应薄壁管的导板一定适应 第四章 穿孔 17 厚壁管的生产。 4.6.4 顶头 顶头的种类按冷却方式来分，有内水冷、内外水冷、不水冷顶头（穿孔过程和待轧时间 内都不冷却，主要指生产合金钢用的钼基顶头）: 按顶头和顶杆的连接方式来分，有自由连接和用连接头连接顶头。 按水冷内孔来分，有阶梯形、锥形和弧形内孔顶头。内孔与外表面之间的壁厚有等壁和 不等壁两种。 按顶头材质分，有碳钢、合金钢和钼基顶头。 从扩径段分:有 2 段式、3 段式、4 段式。扩径率小于 20％用 2 段式顶头，大于 20％用 3 或 4 段式顶头。 为延长顶头的使用寿命， 应通过加强冷却水的压力来提高顶头在孔型中顶头的冷却， 尤 其是顶头的前部。使用内水冷主要是为了降低顶头内部温度，应尽可能降到最低水平，冷却 水压应保证在 10～15 bar。 影响顶头寿命的因素： 管坯材质，合金含量越高，变形抗力越大，顶头寿命越低； 顶头化分和热处理工艺，热处理工艺决定顶头寿命。 穿孔时间和管坯长度，穿孔时间越长，顶头温度越高，顶头越容易变形和损坏。 顶头在穿孔过程中，顶头承受着交变热应力、摩擦力及机械力的作用，力的大小影响顶 头的寿命。顶头过分磨损会划伤毛管内表面，粘钢后产生内折。 顶头一般是轧制的、 锻造的或者是铸钢的。 搬运顶头时应保护表面的氧化层， 避免脱落， 否则影响使用寿命。 更换标准是： 顶头头部磨损，磨损带长度超过 5mm，破损面积超过 30cm2. 穿孔段出现裂纹；裂纹长度超过 60mm,宽度在 1.0mm 左右。 粘钢，有粘钢就该更换。 剔废的顶头原则上不能重复使用，若重车，需要再次热处理。 4.6.4.1 计算过程： 计算过程： 下面以 2 段式顶头举例说明设计过程，设计的前提是必须已知轧辊的尺寸和管坯直径、 毛管直径、毛管壁厚及咬入角。 ——确定轧制带处（HP）的辊距（E） 辊距（E）的大小取决于： 材料的钢级 管坯的直径 毛管壁厚 下面是一些常见钢中的辊距值（E） E = 0.84 to 0.9 * DB = 84 to 90 %, usual 86 – 89 % 碳钢: E = 85 ~ 90 %, 87 ~ 90 % 低合金钢: E = 88 ~ 91 %, 88 ~ 90 % 高合金钢 确 定轧辊的入口长度（Le）和出口长度（La），计算它们是为了验证其长度是否超过 18 无缝钢管生产技术 轧机的设计长度，公式见前面轧辊设计部分。 如果计算的结果是入口长度（Le） 或出口长 度（La） 比轧辊现有的相应部分大的话就得加大轧辊间距(E)或者增加入口锥角和出口锥 角 ——确定顶头直径（Dd） ——毛管与顶头的间隙值（CH），目前仍以经验值或经验公式为主 ——确定顶头坪滑段的长度（LGT2） 平滑段的作用是均匀壁厚的偏差， 长度至少要保证毛管能够转一周并加上保险系数。 即 SF—平滑系数 1.2 ~2, 通常为 1.5 --咬入角 LGT2 必须小于顶头过 HP 处的长度， 否则的话减小系数值。 平滑段的角度 似等于轧辊的出口锥角 ——确定顶头穿孔段末端的直径（DR） 近 ——计算顶头前伸量 Ld1 顶头前伸量的大小影响着穿孔的过程和毛管的质量.生产中应避免在顶头的前部形成空 腔 ，这样有利于减轻毛管内表面的缺陷。但起决定性的影响内表面缺陷的因素有顶头前直 径减径率和管坯接触顶头前转动的次数。换句话说，顶头前直径减径率的参考极限值如下： 碳钢 低合金钢 高合金钢 ——自由段长度 （GL）, 机关批从接触轧辊到顶头前的长度，必须保证管坯转一周。 GF1 to 1.5 如果轧辊之境与管坯直径的比值较大的话， GF 可以取值范围为 0.8 to 1 所以顶头位置（Ld1）为： 顶头前伸量的值至少要大于 40mm,系数 GF 通常影响顶头位置和 顶头前的压下量。 ——确定顶头长度（Ld） 第四章 穿孔 19 顶头再 HP 后长度（Ld2）计算公式如下： 所以顶头长（Ld）为 —— 确定顶头鼻部的直径（F） 一般情况下 F = 0.25 to 0.30 * Dd (Dd圆弧半径为： 圆弧半径值 （Rd） 范围在 300~ 900 mm 之间. 的 限值。 4.6.4.2 顶头计算过程（2 段式顶头） 顶头计算过程（ 段式顶头） ——给定 2 段式顶头的圆弧半径值不要取上 ——计算 辊距 E 177,2 mm (选择直径压下率为 88.6 % of DB, 见附表 1 ) 入口锥长度 出口锥长度 顶头与毛管的间隙 20 无缝钢管生产技术 Clearance: CH10 mm (见附表 2) 桶形棍—— CH （锥形辊取值比桶形辊大） 平滑段长度 故取 确定平滑段开始处的直径 自由工作段长度（咬入段） 选择 GF 1.05 顶头前伸量 顶头在 HP 点后的长度 顶头长 核查顶头前伸量 第四章 穿孔 21 核查实际的咬入系数 F=0.2*165 F= 33mm 22 无缝钢管生产技术 附表 1： ——直径压下率 ——径壁比 附表 2： CH 壁厚 第四章 穿孔 23 4.7 穿孔机调整参数确定 现代的穿孔机在整个机组中承担的变形量愈来愈大。 表示穿孔变形的参数有： 直径扩径 率、延伸系数、轧制带处的压下量、顶头前压下量。 直径扩径率 一般在 3～40％的范围内，锥形辊穿孔机的扩径率明显高于桶形辊穿孔机。扩径率大， 容易产生内外表面缺陷或恶化壁厚不均，因此最好采用等径或小扩径穿孔。图 4-8 显示锥形 辊与桶形辊扩径值的比较。 图 4-8 扩径值比较 延伸系数 延伸系数大意味着毛管壁厚薄。管坯直径愈大，在同一壁厚下，延伸系数愈大。随着锥 形辊穿孔机的的广泛使用，以 180 机组为例，穿孔毛管的最小壁厚可以达到 8mm。 轧制带处的压下量 它表示管坯直径在轧制带处的变化量，取值范围在 9～12％，穿孔薄壁管取大值，厚壁 管取小值。 它表示管坯直径从一次咬入点到二次咬入点的变化量， 它的大小决定管坯的二次咬入效 果，过大又容易形成钢管内折缺陷。 穿孔机主要的调整参数有轧辊距离、顶头前伸量、导板（导盘）距离、前进角的大小和 轧辊转速（导盘速度）。 调整的基本原则是毛管几何尺寸满足轧管机组的要求，壁厚均匀且内外表面良好。 调整的方法可以参考下表（表中没有涉及到前进角的调整）： 24 无缝钢管生产技术 原 因 辊 减小 增加 减小 增加 增加 减小 － － 距 导 － － － － 距 顶 前 量 － － 增加 减小 增加 减小 － － 多增加 多减小 （增加） （减小） 壁厚稍微厚 壁厚稍微薄 壁厚太厚 壁厚太薄 外径太大 外径太小 外径稍微大 外径稍微小 外径、壁厚都太大 外径、壁厚都太小 外径太大、壁厚太小 外径太小、壁厚太大 如何确定轧辊距离? －（减小） －（增加） 减小 增加 － － － － －（增加或减小） －（增加或减小） 多增加 多减小 轧辊距离指的是两个轧辊的轧制带之间的距离， 它是重要的调整参数之一。 确定轧辊距 离（E）的前提条件是应明确： ——管坯材质 ——管坯直径 ——毛管壁厚 下列数据为标准数据： E＝（0.84～0.90）*DB 碳钢： 通常为（0.86～0.89）*DB 低合金钢： E＝（0.85～0.90）*DB 通常为（0.87～0.90）*DB 高合金钢： E＝（0.88～0.91）*DB 通常为（0.88～0.90）*DB 一般情况下，厚壁管上限值为 0.93*DB，薄壁管取下限。 如何确定导盘距离？ 导盘距离与轧辊距离的比值决定着轧件在变形区中的椭圆度，而椭圆度又影响毛管质 量、咬入条件、轴向滑移、穿孔速度、扩径量、轧卡及毛管尺寸控制等。特别是对毛管质量 （穿孔合金钢管）影响更为明显，椭圆度越大，毛管内表面出现裂纹的可能性越大，过早形 成空腔的可能性越大。 生产中， 导盘距离总是大于轧辊距离， 二者比值即椭圆度系数， 一般在 1.07～1.15 之间， 穿孔厚壁管和合金管时取小值。 确定导盘距离可按椭圆度系数推导： A＝（1.07～1.15）*E 注：A—导盘距离 E—轧辊距离 导盘调整主要指导盘的间距调整、高度调整和轴向调整。 导盘的间距调整，一般由电机、蜗轮蜗杆组成，驱动导盘装置的底座并配以消除间隙的 平衡装置； 导盘的高度调整，因孔型封闭的要求，左右导盘的高度不同，调整的方式有垫片调整即 第四章 穿孔 25 直接在刀盘下面加垫片和楔块调整调整即通过楔块并配以平衡装置。 导盘的轴向调整，这种方式不常用。因导盘在穿孔时的接触长度比导板短，为了减小毛 管尾部的椭圆度， 在穿孔机的设计阶段就将导盘的中心线向后移动一些距离。 后移的距离使 机组大小而定，一般在 30 毫米以内。 如何确定顶头前伸量？ 顶头前伸量的测量方法是， 将顶头／顶杆深入到轧辊之间， 测量顶头头部到轧辊轧制带 之间的距离。 确定顶头前伸量的步骤如下： Ld1=Le-X X=π*DB*tan(β)*FE 注：Ld1—顶头前伸量 Le—轧辊入口锥长 β—前进角 FE—系数，取值范围在 1～1.5 之间 顶头前伸量和轧辊距离有着密切的联系，顶头前伸量增加，顶头前压下量减小，相反顶 头前伸量减小，顶头前压下量增加。 顶头前伸量调整在生产中有着重要意义。 因为顶头前伸量的大小和毛管质量、 咬入条件、 轴向滑移、穿孔速度、轧卡以及毛管尺寸控制等都有关。 什么是扩展值？如何确定顶头与毛管的间隙量？ 毛管内径与顶头之差叫做扩展值， 计算扩展值是选择顶头直径的重要依据， 不同壁厚毛 管的扩展值是不同的， 不同形式的穿孔机扩展值变化的规律也不一样。 影响扩展值的因素还 有：变形区椭圆度、穿孔温度、钢种等。 扩展值用 CH 表示，大小为： CH＝DH-2*SH-Dd 使用锥形辊穿孔机的扩展值 CH 值与桶形辊穿孔机的扩展值 CH 关系是： CHctp=1.5*CH CH 的经验值计算方法是： CH＝（0.09+0.076*DB）-（0.007+0.0013*DB）*SH 注：DB—毛管外径 SH—毛管壁厚 Dd—顶头直径 如何计算穿孔的轧制时间? 穿孔的轧制时间的多少往往表示一个机组的能力大小， 斜轧穿孔机的工作时间由下面公 式计算： 式中 Dw—轧辊的工作直径； 26 无缝钢管生产技术 L1－变形区长―； L0－毛管长； n—轧辊转速； η0－轴向滑移系数； β－前进角（轧辊倾角） 如何选择轧辊的前进角？ 前进角及轧辊轴线与轧制线在水平面内的夹角。选择的范围在 8～150 之间，常用的角 度为 10～120。。前进角的选择影响以下几方面： 前进角越大，毛管的出口速度越大，轧制时间相应减少，可以提高机组的节奏，还可以 降低工具消耗； 前进角越小，管坯咬入条件越好，原因是管坯与轧辊的接触面积增大，摩擦力增大的缘 故。 前进角的大小决定轧制力的大小，角度越大，轧机负载越大。若在一个轧辊上使用不同 直径的管坯（不同孔型），角度随管坯直径增加而减小。 4.8 其他穿孔方法 管坯的穿孔方式有压力穿孔，推轧穿孔和斜轧穿孔。 4.8.1 压力穿孔 压力穿孔是在压力机上穿孔， 这种穿孔方式所用的原料是方坯和多边形钢锭。 工作原理 是首先将加热好的方坯或钢锭装入圆形模中 （此圆形模带有很小的锥度），然后压力机驱 动带有冲头的冲杆将管坯中心冲出一个圆孔。 这种穿孔方式变形量很小， 一般中心被冲挤开 的金属正好填满方坯和圆形模的间隙,从而得到几乎无延伸的圆形毛管,延伸系数最大不超过 1.1。 4.8.2 推轧穿孔 推轧穿孔是在推轧穿孔机上穿孔,这种穿孔方式是压力穿孔的改进。把固定的圆锥形模 改成带圆孔型的一对轧辊。这对轧辊由电机带动方向旋转（两个轧辊的旋转方向相反），旋 转着的轧辊将管坯咬入轧辊的孔型， 而固定在孔型中的冲头便将管坯中心冲出一个圆孔。 为 了便于实现轧制，在坯料的尾端加上一个后推力（液压缸），因此，叫做推轧穿孔。 这种穿孔方式使用方坯，传出的毛管较短，变形量很小，延伸系数一般不大于 1.1。 推轧穿孔的优点如下： 坯料中心处于全应力状态，过程是冲孔和纵轧相结合，不会产生二辊斜轧的内折缺陷， 毛管内表面质量好，对坯料质量要求较低； 冲头上的平均单位压力比压力穿孔小 50％左右，因而工具消耗较小； 穿孔过程中主要是坯料的中心部分金属变形， 使中心粗大而疏松的组织很好的加工而致 密化，同时在压应力作用下，毛管内外表面不易产生裂纹。 生产率比压力穿孔高，可达每分钟两支； 以上两种穿孔多生产特殊钢种的无缝钢管，现存的机组很少，因变形量很小，毛管短且 厚， 因而在热轧无缝钢管机组中要设置斜轧延伸机， 将毛管的外径和壁厚减小并使管子延长。 第四章 穿孔 27 另外容易产生较大的壁厚不均。 4.8.3 斜轧穿孔 这种穿孔方式被广泛的应用于无缝钢管生产中， 一般使用圆管坯， 靠金属的塑性变形加 工来形成内孔，因而没有金属的损耗。 斜轧穿孔机的分类 斜轧穿孔机按照轧辊的形状可分为锥形辊穿孔机、 盘式穿孔机和桶形辊穿孔机。 按照轧 辊的数目分又可分为二辊斜轧穿孔机和三辊斜轧穿孔机。 锥形辊穿孔机、 桶形辊穿孔机 是当今广泛使用的主要机组， 锥形辊穿孔机的历史较短， 具有更多优点。比较如下： 桶形辊穿孔机的轧辊可以上下和左右布置，而锥形辊穿孔机的轧辊只能上下布置； 桶形辊穿孔机的轧辊由两个锥形组成，锥形辊穿孔机的轧辊由一个锥形组成； 桶形辊穿孔机的轧件速度变化为小－大－小， 锥形辊穿孔机的轧件速度随轧辊直径的增 加从小逐步增大； 毛管在孔型中的宽展，锥形辊穿孔机要小些，更有利金属轴向延伸变形,附加变形小,毛 管内表面质量好，壁厚精度较桶形辊穿孔机高； 锥形辊穿孔机的延伸系数比桶形辊穿孔机大， 更适合穿孔薄壁毛管， 使得轧管机组的机 架数目可以减少； 斜轧穿孔机不管轧辊的形状如何不同， 为了保证管坯曳入和穿孔过程的实现， 都由以下 三部分组成：穿孔锥（轧辊入口锥），辗轧锥（轧辊出口锥）和轧辊压缩带——由入口锥到 出口锥之过渡部分。 二辊式穿孔机和三辊式穿孔机的特点? 二辊式穿孔机主要有带导辊的穿孔机、 带导板的穿孔机和带导盘的穿孔机， 带导辊的穿 孔机一般不常用，只用于穿孔软而粘的有色金属，如铜管、钛管等。带导板的穿孔机具有孔 型封闭好、接触变形区长、穿出的毛管壁厚可以更薄的特点而仍然得到重视；带导盘的穿孔 机越来越得到发展，它的特点是： 生产率高，这是由于 主动导盘对轧件产生轴向拉力作用，导致毛管轴向速度增加。最快 可以达到 3～4 支／分； 由于导盘的轴向力作用，使管坯咬入容易一些，减少了形成管端内折的可能性，也可以 提高壁厚的精度； 导盘比导板有较高的耐磨性，从而减少了换工具的时间并提高了工具寿命； 三辊式穿孔机的特点是： 由于三个辊呈等边三角形布置，因而在变形中管坯横断面的椭圆度小； 由于三个辊都是驱动的，仅存在顶头上的轴向力，因而穿孔速度较快，但顶头上的轴向 阻力比二辊式大； 在轧制实心管坯时，由于管坯始终受到三个方向的压缩，加上椭圆度小，一般在管坯中 心不会产生破裂，即形成孔腔，从而保证了毛管内表面质量。这种变形方式更适合穿孔高合 金钢管。三个轧辊穿孔时坯料和顶头容易保正对中，因此毛管几何尺寸精度高，即毛管横断 面壁厚偏差小。 因穿孔薄壁毛管时容易形成尾三角，使毛管尾端卡在轧辊辊缝中，更适合穿孔中厚壁毛管。 28 无缝钢管生产技术 4.9 4.9.1 力能参数的计算 轧制力 计算总轧制压力，首先要确定接触面积。 4.9.1.1 变形区长度的确定 变形区的长度是入口断面到出口断面的距离。如图 4-9 所示。考虑送进角 α 时，变形区 长度按 4.1 式计算[11]。 图 4-9 穿孔时的变形区图示 l = l1 + l 2 = ( d p  dH 2tgα 1 ) cos α + ( dm  dH ) cos α 2tgα 2 d 其中： p 入口断面上的管坯直径， mm ； d m 出口断面上的毛管直径， mm ； d H 轧辊之间的最小距离， mm ； （4.1） α 1 ——轧辊的入口錐母线倾角，度 α 2 ——轧辊的出口錐母线倾角，度 α ——送进角，度。 4.9.1.2 接触面宽度的确定 在斜轧穿孔时，沿变形区长度，接触表面的宽度是变化的。任一断面的接触宽度 b [12]， 如图 4-10 所示。 第四章 穿孔 29 图 4-10 穿孔时的接触面积 b= （4.2） 式中： D ——该断面上的轧辊直径； d ——该断面上的坯料直径； r ——径向压下量； 1 上式中的径向压下量 r ，根据图 4-1。对各个区域分别按下列公式计算。 对于区域Ⅰ， r 表示坯料在 k 转中两相邻断面半径之差 1 r ＝ s tan α 1 对于区域Ⅱ， r 表示坯料在 k 转中两相邻断面壁厚之差 （4.3） （4.4） （4.5） rd + 2r 2 d r 1+ + 2 D D r = s(tan α 1 + tan γ ) 对于区域Ⅲ， r = s(tan γ  tan α 2 ) 式中： γ ——顶头锥体的母线的倾斜角； s ——螺距。 η 0 F1 d1 tan α ηt F K 式中： F1 ——金属在出口断面上的面积； s =π （4.6） η t ——出口断面的切向滑动系数，η t ≈ 1 ； η 0 ——轴向滑动系数； η 0 = 0.68 ln α + 0.05 d0  ε0  f k dp F ——金属在所研究断面上的面积； d1 ——管坯在出口断面上的直径；  d 0 ——管坯的外径，mm； 式中： d p ——顶头的外径，mm； f ——摩擦系数； （4.7） α ——送进角； ε 0 ——顶头前坯料的径向压下量，％； 轧制过程中产生大的滑动是不利的， 它会使生产率降低， 工具磨损加快， 能量消耗增加， 30 无缝钢管生产技术 轧件质量恶化。因此，合理的设计应使滑动系数尽可能增大。 由式（4.6）可见，螺距是变化的，其值随轧件进入变形区坯料横断面面积的减小而增 大。 接触面积为 bi + bi +1 l 2 式中： bi 、 bi +1 ——在分点 i 及 i + 1 上的接触宽度； F =∑ （4.8） l ——分点 i 及 i + 1 间的距离。 4.9.1.3 平均单位压力 p 的计算 ' ' ' p = νnσ nσ' nσ'' σ s (4.9) 式中：ν——中间主应力影响系数（取ν=1.15）； ' ' nσ ——外摩擦及变形区几何参数影响系数（取 nσ = 1 ）； ' nσ' ——外端影响系数； ' ' nσ'' ——张力影响系数（取 nσ'' = 1 ）； σ s ——一定的变形温度、变形速度及变形程度金属的变形抗 力， MPa ； ' nσ' 的计算 1 外端影响的应力状态系数 入口錐侧变形区： ' nσ' 1 =1.5（1-2.7ε2） (4.10) ε 孔喉处的相对压下率； ε = (d p  d H ) / d p 出口錐侧变形区： ' ' nσ' 2 = 0.75nσ' 1 (4.11) (4.12) 2 入口錐侧变形区平均单位压力 p1 =1.15×1.5（1-2.7 ε 2 ） σ s (4.13) σ s 不同变形温度、变形速度及变形程度时，沿入口锥长度 式中： 的平均变形抗力； 3 出口錐侧变形区平均单位压力 p2 = 4 平均单位压力 4 p1 3 7 p1 6 (4.14) p= 5 变形抗力 σ s 的确定 (4.15) 变形抗力的确定首先是计算穿孔时的变形温度， 变形速度和变形程度数值， 然后根据该 钢种的实测变形抗力曲线，确定该变形条件下的变形抗力。确定入口锥的平均变形阻力： 第四章 穿孔 31 1) 变形温度：根据已有现场实测参考数值在 1180℃～1240℃ 2) 变形程度： 在斜轧穿孔入口锥碾轧实心坯的区域，变形程度为： ε= 2 r dx (4.16) 在斜轧穿孔出口锥碾轧毛管的区域，变形程度为： ε= r S + r 式中： r ——该截面的径向压下量； S ——该截面毛管壁厚； r = z x (tan α 1 ) ； z x ——单位螺矩； (4.17) α 1 ——入口锥辊面锥角； d x ——该截面轧件直径； η 1 Z x = πξ x d x x tan α ηy 2 式中： ξ x ——椭圆度系数； η x ——轴向滑动系数，查图表可得； η y ——切向滑动系数，近似为 1； (4.18) α ——送进角。 3) 变形速度： 在斜轧穿孔入口锥碾轧实心坯的区域，任一断面的沿接触弧的平均变形速度：  ε= (4.19) 在斜轧穿孔出口锥碾轧毛管的区域，任一断面的沿接触弧的平均变形速度： r R ω0 1 + m vt 2  ε= 其中：  r  rp   r + r  rp vt  +  + 1 ln  ω0 ( R + r )  R  R   r  rp r R b R （弧度）   (4.20) m= (4.21) ω 0 = arcsin 式中： ω 0 ——毛管咬入点所对应轧辊中心角； R ——入口区管坯任一断面的轧辊半径； r ——入口区管坯任一断面的管坯半径； r ——径向压下量； (4.22) 32 无缝钢管生产技术 vt ——金属切向速度分量； rp ——顶头半径； b ——轧辊和管坯接触宽度[13]； b= re ——轧前管坯半径，即为 re = 椭圆度 2 Rre r Rr + (ξ  1) R + re R+r dp (4.23) 2 ； ab dh ； 式中： a b ——导盘距离； d h ——轧辊距离； ξ= 4.9.1.4 轧制压力 P 的计算 P = p×F (4.24) 4.9.2 顶头轴向力的确定 确定斜轧穿孔时轴向力的大小对于生产有很重要的意义。 轴向力即为作用在顶杆上的压 力，轴向上的大小直接影响着顶杆强度及工作的稳定性。 顶头轴向力对轧辊所受的轴向力大小和轧制力矩的大小有直接影响。 因此在设计中， 为 了计算轧辊止推轴承，电机功率，顶杆的弯曲强度和顶杆的止推轴承，都要求较准确的确定 顶头轴向力的大小。如图 4-11 所示。 图 4-11 作用在顶头上的力 顶头的轴向力是由作用在顶头尖端上和主体上的两部分轴向力所组成。 顶头主体是由头 部、定径段和圆柱段组成。试验表明顶头尖端的轴向力只占顶头轴向力的 15%左右。因此， 顶头上的轴向力主要由作用在主体上的力决定。主体上的轴向力与坯料每转的送进距离有 关，送进距离越大，金属与工具接触面增大，作用在顶头上的轴向力就增大。 送进角愈大，送进距离也愈大，轴向速度增加，同时由于轧制压力的增加，其轴向分力 也增加，所有这些因素都使顶头所受的轴向力有较大的增长。 第四章 穿孔 33 穿孔过程中与顶头有关的重要力能参数指标有两个： 一个是顶头对金属的轴向力， 这个 力越大，顶杆产生的弯曲也越大，这样导致毛管壁厚不均匀增加；另外一个指标是顶头的轴 向力与轧辊上所受的总压力的比值 Q / P ，这个比值越小，金属对轧辊的轴向滑动就越小， 因而越有利于穿孔过程的力能条件。 顶头轴向力的确定用理论方法计算是很复杂的。 根据顶头受力的平衡条件而求出的轴向 力解析计算公式十分庞大，式中的各分力很难正确算出，因此在实际中无法应用。 作用在顶头轴向上的力基本公式计算为[12]： Q = QH + 2 P0 (sin  0 + f cos  0 cos θ c ) (4.25) 式中： Q, QH 作用在顶头上和作用在顶头鼻部上的轴向力； P0 作用在顶头上的正压力；  0 顶头母线的倾斜角； θ c 倾斜角。 目前在设计时广为应用的办法是根据实际测定的 Q / P 比值来确定。 Q / P 比值的范围 在 27％～44％内，故推荐经验公式： Q ＝（0.35～0.50） P （4.26） Q ＝0.35 P 。 我们这里暂定为 4.9.3 斜轧力矩计算 4.9.3.1 转动轧辊所需的力矩 当没有顶头的情况下如图 4-12 所示，即轧件在前进方向没有受到轴向阻力时： 图 4-12 在没有顶头作用下斜轧的受力分析 34 无缝钢管生产技术 b   M z = P R sin ω cos α + cos ω  2 ω 角由下式确定； tan ω = b dx 式中： b ——轧辊与轧件平均接触宽度； d x ——轧制力作用面内的坯料直径； （4.27） (4.28) α 送进角。 R ——合压力作用面上轧辊半径； 当有顶头时如图 4-13 所示，在前进方向受到顶头的轴向阻力（Q），这时传动轧辊所需 总轧制力矩为： 图 4-13 二辊穿孔机轧辊受力分析 M z = P ( R sin ω cos α + b Q cos ω ) + R sin α 2 K (4.29) 式中： K 轧辊数目； Q 顶头上的轴向力。 4.9.3.2 电机所需力矩 电机所需力矩除了轧制力矩外，还有摩擦力矩，空转力矩，动力矩。这些力矩的计算方 法与一般纵轧相同。 当不考虑动力矩时所需电机力矩： M 电＝ k η1η 2 ( M Mm + + Mk) i i (4.30) 式中： K ——轧辊数； M ——一个轧辊所需的轧制力矩； i ——减数箱传动比； M m ——产生在轧辊轴承中的摩擦力矩。 第四章 穿孔 35 由于传动扭矩是由穿孔主电机直接经主传动轴传至轧辊。所以减数箱传动比 i ＝1； （4.31） 式中： f ——轧辊轴承中的摩擦系数， 滚珠轴承可取 f =0.004～0.006, 滑动轴承可取 f =0.08～0.1； M m = Pf dm 2 η1 ——齿轮机座传动效率，一般取 0.92~0.95； η 2 ——接轴传动效率，为 0.99； M k ——空转力矩，空载时传动轧机主机列所需的力矩，它应 等于所有转动机件空转力矩之和。 一般可按经验方法确 定如下： P ——轧制力； d m ——轴承摩擦园直径，即为轧辊辊颈直径； M k ≈ 0.03M H M H ——电动机的额定转矩。 额定功率＝3800kw 转速＝62~110r/min （4.32） M H = 9.55 Ph 3800 = 9.55 × = 585.3kN  m n 62 （4.33） M k = 17.55kN  m 4.9.3.3 电机功率的计算 根据已转换到电机轴上的总力矩 M 电，可求出电机功率： N = 0.105M 电 n 式中： N ——电机功率，kw； M 电 ——总力矩，kN. m ； (4.34) n ——电机转速，r/min。 4.9.3.4 穿孔机轧制时间的确定 在电机校核中，需要用到纯轧时间和间隙时间。 1 纯轧时间的计算 斜轧的纯轧时间是指轧件通过变形区所需的时间——由管坯前端接触轧辊起到轧出的 毛管尾端离开轧辊止的时间间隔。 l+L πD n η x 1 r sin α 60 式中： l ——变形区长度； L ——毛管长度； T ——纯轧时间； T= (4.35) η x ——出口断面的轴向滑动系数； 36 无缝钢管生产技术 α ——送进角 D1 ——出口断面上的轧辊直径； nr ——轧辊的转速； 由此可见，为提高轧机生产效率，缩短纯轧时间，可以通过提高轧辊转速和加大送进角 来实现。 虽然也可以通过加大轧辊直径和增加滑动系数使纯轧时间减少， 但受到轧机结构和 咬入条件的限制，后面的方法是不可取的。 2 间隙时间的确定 由实际情况确定。 4.10 4.10.1 穿孔机的设备组成 斜轧穿孔机的设备由哪几部分组成? 斜轧穿孔机的设备由哪几部分组成 穿孔机设备由主传动、前台、机架和后台四大部分组成。主传动一般由主电机或主电极 +变速箱组成。前台设备一般包括受料槽、导管和推钢机组成。机架中包括轧辊和导向设备 （导盘或导板）。 后台设备主要包括定心辊、毛管回送辊道、顶杆小车、顶杆小车的止推座及将毛管从穿 孔机组运送到轧辊机组的运输设备，常见的运输设备有传送链、回转臂和电动车。 4.10.2 主传动的方式及特点? 主传动的方式及特点 穿孔机的主传动电机可以使用直流电机或交流电机。 直流电机一般通过传动轴直接与轧 辊连接，而交流电机则通过减速机和传动轴与轧辊连接。 一个机组可以使用一个电机，即一个电机连接减速机，减速机输出两个输出轴。也可以 两个电机串联后再接减速机单独驱动一个轧辊。 穿孔机使用的接轴有万向接轴和十字头接轴。 十 字头接轴具有良好的调节性能， 无论在 水平面和垂直平面内都可以产生相对的角位移。 4.10.3 管坯定心机的组成结构? 管坯定心机的组成结构 定心方法有两种，即热定心和冷定心。热定心是用压缩空气或液压在热状态下冲孔。特 点是生产效率高，设备简单，同时由于冲头形状与顶头鼻部形状相适应，能获得良好的定心 孔形状。从近些年的发展来看，热定心工序有逐步被取消的趋势。 冷定心是在离线状态下在机床上钻孔，冷定心仅在高合金或重要用途钢管的生产中采 用。 4.10.4 穿孔机机座（牌坊）有哪几部分组成 穿孔机机座（牌坊）有哪几部分组成? 穿孔机的机座大多由包括以下几部分: 转鼓,又称作轧辊箱。作用是放置轧辊，轧辊在转鼓内滑动或与转鼓紧固在一起。 轧辊倾角调整装置，常用的驱动设备是电机+蜗轮蜗杆+定位器（编码器），作用在转 鼓上。一般放置的位置在牌坊的侧面。由于立式穿孔机的下转鼓在水平面以下，冷却水及氧 化铁皮的长时间冲刷，工作环境恶劣，给电机的维护带来困难，用液压马达替代电极可以解 决此问题。 第四章 穿孔 37 轧辊倾角调整的平衡装置 与轧辊倾角调整装置组合，消除穿孔过程中产生的间隙和冲击。根据转鼓的形状不同， 安装的位置可以与倾角调整装置在一侧或另外一侧。常使用液压缸实现此功能。 轧辊的平衡装置 作用是消除穿孔过程中对轧辊的瞬间冲击。 机盖 机盖上一般安装轧辊间距的调整装置。 4.10.5 导盘调整方式有哪几种? 导盘调整方式有哪几种 导盘调整主要指导盘的间距调整、高度调整和轴向调整。 导盘的间距调整，一般由电机、蜗轮蜗杆组成，驱动导盘装置的底座并配以消除间隙的 平衡装置； 导盘的高度调整，因孔型封闭的要求，左右导盘的高度不同，调整的方式有垫片调整即 直接在刀盘下面加垫片和楔块调整调整即通过楔块并配以平衡装置。 导盘的轴向调整，这种方式不常用。因导盘在穿孔时的接触长度比导板短，为了减小毛 管尾部的椭圆度， 在穿孔机的设计阶段就将导盘的中心线向后移动一些距离。 后移的距离使 机组大小而定，一般在 30 毫米以内。 4.10.6 三辊定心的作用和结构? 三辊定心的作用和结构 由于顶杆很长且直径较小， 因此顶杆的刚度较差。 为了增加顶杆刚度和防止顶杆在穿孔 过程中的抖动，在穿孔机的后台设置定心辊装置。老式穿孔机因毛管较短，定心辊的数目一 般为 3～4 架，随着毛管长度的增加现代的穿孔机定心辊数目为 6～7 架。 每一台定心辊装置有三个互为 1200 布置定心辊组成，即上定心辊和 2 个下定心辊。 在轧制过程中定心辊的另外作用是： 当毛管未接近定心辊时，三个定心棍将顶杆抱住，并随顶杆而转动。作用是使顶杆轴线 始终保持在轧制线上，不至于因弯曲而产生甩动； 当毛管接近定心辊时，上下定心辊同时打开一定距离（小打开位置），使毛管进入三个 定心辊之间，毛管就在三个定心辊中旋转前进，其导向的作用； 当一只毛管完全穿透之后，上定心辊向上抬起一个较大的距离（大打开位置），布置在 定心辊之间的升降辊同时将毛管托住。 定心辊的驱动最早是由气缸完成的， 使用在小机组上。 后来被液压缸代替。 定心辊小打开的间距需要根据毛管直径的变化而调整， 调整距离指导行毛管时三个辊的 距离，距离的大小为毛管直径加毛管跳动量，毛管的跳动量一般为 8～12 毫米左右，薄壁管 可以取上限，厚壁管取下限。 小打开位置调整一般通过调整丝杠来限制液压缸的行程， 最新型的液压缸缸体内带有位 置检测装置，调整行程只需在调整终端上修改数值即可，具有简单、安全、快捷的优点。 第一架三辊定心辊的位置大多放置在机架以外， 为了减小毛管头部的壁厚不均， 最新的 设计机组将第一架三辊定心辊伸入到机架内或者在机架内设立四辊或三辊式的定心装置。 4.10.7 顶杆的冷却形式有哪些? 顶杆的冷却形式有哪些 顶杆的循环方式主要有两种。 38 无缝钢管生产技术 一种为顶杆不循环，此种方式顶杆一般为内水冷式，而顶头为外水冷式，每穿孔一次更 换一个顶头或者直到一个顶头损坏才更换； 另一种方式为顶杆循环使用，此种顶杆结构简单、维护方便，每组一般需要 6～12 支才 能循环使用。 4.10.8 顶头的使用方式有几种？ 顶头的使用方式有几种？ 顶头的使用方式主要有以下几种： 顶头与顶杆连接在一起一同进行循环的。顶头损坏后需要离线进行更换，一般情况下， 一组顶杆 6～7 支，冷却站在轧线之外，占地面积较大。 顶头在线循环。即使用一支顶杆，每穿孔一次，顶头更换一次，一般情况下使用三个顶 头，顶头循环的次序是 1，2，3，再 1，2，3。这种方式只更换顶头，使用方便，生产节奏 快。但要求顶头的定位精确，工具加工精度高，设备运转正常，否则的话，容易发生顶头与 顶杆连接不牢，顶头脱落的情况。 一个顶头／顶杆单独使用。当顶头损坏后，须在线更换顶头顶杆。

(1)针孔　　针孔是铝箔材的首要缺点。原猜中，轧辊上，轧制油中，乃至空气中的尘土尺度到达6μm摆布进入辊缝均会导致针孔，所以6μm铝箔没有针孔是不可能的，只能用多少和巨细评估它。因为铝箔轧制条件的改进，特别是防尘与轧制油有用地过滤和方便的换辊体系的设置，铝箔针孔数目愈来愈依赖于质料的冶金质量和加工缺点，因为针孔通常是质料缺点的掉落，很难找到与原缺点的对应联系。　　通常以为，针孔首要与含气量、搀杂、化合物及成分偏析有关。采纳有用的铝液净化、过滤、晶粒细化均有助于削减针孔。当然选用合金化等手法改进材料的硬化特性也有助于削减针孔。优质的热轧材轧制的6μm铝箔针孔可在100个/㎡以下。铸轧材当净化较好时，6μm铝箔针孔在200个/㎡以下。在铝箔轧制过程中，其他构成针孔的要素或许多，乃至是灾难性的，每平方米数以千计的针孔并不稀罕。轧制油的有用过滤，轧辊短期替换及防尘办法均是削减铝箔针孔所必备的条件，而选用大轧制力，小张力轧制也会对削减针孔有所帮助。　　(2)辊印、辊眼、光泽不均　　它首要是轧辊导致的铝箔缺点，分为点、线、面三种。最明显的特色三周期呈现。构成这种缺点的首要缘由为：轧辊不正确的磨削;外来物损害轧辊：来料缺点印伤轧辊;轧辊疲惫;辊间撞击、打滑等。一切能够构成轧辊外表损害的要素，均可对铝箔轧制构成损害。因为铝箔轧制辊面光洁度很高，细微的光泽不均匀也会影响其外表状况。定时的整理轧机，保持轧机的清洗，确保清辊器的正常作业，定时换辊，合理磨削，均是确保铝箔轧后外表均匀共同的基本条件。　　(3)起皱　　因为板形严峻不良，在铝箔卷取或打开时会构成皱折，其本质为张力缺乏以使箔面拉平。关于张力维20MPa的设备，箔面的板形不得大于30I，当大于30I时，必然起皱。因为轧制时铝箔通常接受比后续加工更大的张力，一些在轧制时只是表现为板形不良，包含轧辊磨削不正确，辊型不对，来料板形不良及调整板形不正确。　　(4)亮点、亮痕、亮斑　　双合面因为双合油运用不当导致的亮点、亮痕、亮斑，首要是因为双合油油膜强度缺乏，或轧辊面不均导致轧制不均变形，外观呈麻皮或异物压入状。选用合理的双合油，保持来料清洗和轧辊的辊面均匀是处理这类缺点的有用办法。当然改动压下量和挑选优良的铝板也是必要的。　　(5)厚差　　厚差难于操控是铝箔轧制的一个特色，3%的厚差在板材出产时或许不难，而在铝箔出产时却非常艰难。缘由在于厚度薄，其他微量条件均可构成影响，如温度、油膜、油气浓度等。铝箔轧制一卷可达几十万米，轧制时刻长达10h摆布，随时刻延伸，厚差很易构成，而对厚度调整的手法仅有张力速度。这些要素均构成了铝箔轧制的厚控艰难，所以，真实操控厚差在3%以内，需求许多条件来确保，难度相当大。 12后一页

1、针孔：针孔三铝箔材的主要缺陷。原料中，轧辊上，轧制油中，甚至空气中的尘埃尺寸达到6μm左右进入辊缝均会引起针孔，所以6μm铝箔没有针孔是不可能 的，只能用多少和大小评价它。由于铝箔轧制条件的改善，特别是防尘与轧制油有效地过滤和方便的换辊系统的设置，铝箔针孔数目愈来愈依赖于原料的冶金质量和 加工缺陷，由于针孔往往是原料缺陷的脱落，很难找到与原缺陷的对应关系。一般认为，针孔主要与含气量、夹杂、化合物及成分偏析有关。采取有效的铝液净化、 过滤、晶粒细化均有助于减少针孔。当然采用合金化等手段改善材料的硬化特性也有助于减少针孔。优质的热轧材轧制的6μm铝箔针孔可在100个/㎡以下。铸 轧材当净化较好时，6μm铝箔针孔在200个/㎡以下。在铝箔轧制过程中，其他造成针孔的因素也很多，甚至是灾难性的，每平方米数以千计的针孔并不稀奇。 轧制油的有效过滤，轧辊短期更换及防尘措施均是减少铝箔针孔所必备的条件，而采用大轧制力，小张力轧制也会对减少针孔有所帮助。2、辊印、辊眼、光泽不均：它主要是轧辊引起的铝箔缺陷，分为点、线、面三种。最显著的特点三周期出现。造成这种缺陷的主要原因为：轧辊不正确的磨削；外来物 损伤轧辊：来料缺陷印伤轧辊；轧辊疲劳；辊间撞击、打滑等。所有可以造成轧辊表面损伤的因素，均可对铝箔轧制形成危害。因为铝箔轧制辊面光洁度很高，轻微 的光泽不均匀也会影响其表面状态。定期的清理轧机，保持轧机的清洁，保证清辊器的正常工作，定期换辊，合理磨削，均是保证铝箔轧后表面均匀一致的基本条 件。3、起皱：由于板形严重不良，在铝箔卷取或展开时会形成皱折，其本质为张力不足以使箔面拉平。对于张力维20MPa的装置，箔面的板形不得大于30I，当大于30I时，必然起皱。由于轧制时铝箔往往承受比后续加工更大的张力，一些在轧制时仅仅表现为板形不良，包括轧辊磨削不正确，辊型不对，来料板形不良及调整 板形不正确。4、亮点、亮痕、亮斑：双合面由于双合油使用不当引起的亮点、亮痕、亮斑，主要是因为双合油油膜强度不足，或轧辊面不均引起轧制不均变形，外观呈麻皮或异物压 入状。选用合理的双合油，保持来料清洁和轧辊的辊面均匀是解决这类缺陷的有效措施。当然改变压下量和选择优良的铝板也是必要的。5、厚：厚差难于控制是铝箔轧制的一个特点，3%的厚差在板材生产时也许不难，而在铝箔生产时却非常困难。原因在于厚度薄，其他微量条件均可造成影响，如温 度、油膜、油气浓度等。铝箔轧制一卷可达几十万米，轧制时间长达10h左右，随时间延长，厚差很易形成，而对厚度调整的手段仅有张力速度。这些因素均造成 了铝箔轧制的厚控困难，所以，真正控制厚差在3%以内，需要许多条件来保证，难度相当大。6、油污：油污是指轧制后铝箔表面带上了多余的油，即除轧制油膜以外的油。这些油往往由辊颈处或轧机出口上、下方甩、溅、滴在箔面上，且较脏，成分复杂。铝箔 表面带油污比其他轧制材带油污危害更大，一是由于铝箔成品多数作为装饰或包装材料，必须有一个洁净的表面；二是其厚度薄，在后道退火时易形成泡状，而且由 于油量较多在该处形成过多的残留物而影响使用。油污缺陷多少是评价铝箔质量的一项很重要的指标。7、水斑：水斑是指在轧制前有水滴在箔面上，轧制后形成的白色斑迹，较轻微时会影响箔面表面状况，严重时会引起断带。水斑是由于油中有水珠或轧机内有水珠掉在箔面上形成的，控制油内水分和水源是避免水斑的惟一措施。8、振痕：振痕是指铝箔表面周期性的横波。产生振痕原因有两种：一种是由于轧辊磨削时形成的，周期在10~20mm左右；另一种是轧制时由于油膜不连续形成振 动，常产生在一个速度区间，周期为5~10mm。产生振痕的根本原因是油膜强度不足，通常可以采用改善润滑状态来消除。9、张力线：当厚度达到0.015mm以下时，在铝箔的纵向形成平行条纹，俗称张力线。张力线间距在5~20 mm左右，张力愈小，张力线愈宽，条纹愈明显。当张力达到一定值时，张力线很轻微甚至消失。厚度愈小产生张力线的可能性愈大，双合轧制产生张力线的可能性 较单张大。增大张力和轧辊粗糙度是减轻、消除张力线的有效措施，而大的张力必须以良好的板形为基础。10、开缝：开缝是箔材轧制特有的缺陷，在轧制时沿纵向平直地裂开，常伴有金属丝线。开缝的根本原因是入口侧打折，常发生在中间，主要由于来料中间松或轧辊不良。严重的开缝无法轧制，而轻微的开缝在以后的分切时裂开，这往往造成大量废品。11、气道：在轧制时间断出现条状压碎，边缘呈液滴状曲线，有一定宽度，轻度的气道未压碎，呈白色条状并有密集针孔。在压碎铝箔的前后端存在密集针孔是判断气道与其他缺陷的主要标志。气道来源于原料，选择含气量低的材料作为铝毛坯是非常重要的。12、卷取缺陷：卷取缺陷主要指松卷或内松外紧。由于铝箔承受的张力有限，卷取硬卷就很困难。取得里紧外松的卷是最理想的，而足够的张力是形成一定张力梯度的条 件。所以，卷取质量最终依赖于板形好坏，内松外紧的卷会形成横棱，而松卷则会形成椭圆，这均会影响以后加工。铝箔轧制缺陷种类尽管很多，但最终主要表现为：以孔洞为特征的针孔、辊眼、开缝、气道；以表面状况为特征的油污、光泽不均、振痕、张力线、水斑、亮点亮 斑；以影响后工序加工的板形、起皱、打折、卷取不良 ；以尺寸为特征的厚差等。实质上，铝箔特有的缺陷只有针孔一类，其他几种缺陷板材也同样有，只不过表现的严重程度不同伙要求不同而已。

1．贯穿气孔 熔铸品质不好。　　2．表面气泡  铸锭含氢量高组织疏松；铸锭表面凸凹不平的地方有脏东面，装炉前没有擦净；蚀洗后，铸块与包铝板表面有蚀洗残留痕迹；加热时间过长或温度过高，铸块表面氧化；第一道焊合轧制时，乳液咀没有闭严，乳液流到包铝板下面。　　3．铸块开裂  热轧时压下量过大，从铸锭端头开裂；铸块加热温度过高或过低。　　4．力学性能不合格  没有正确执行热处理制度或热处理设备不正常，空气循环不好；淬火时装料量大，盐浴槽温度不够时装炉，保温时间不足，没有达到规定温度即出炉；试验室采用的热处理制度或试验方法不正确；试样规格形状不正确，试样表面被破坏。　　5．铸锭夹渣  熔铸品质不好，板片内夹有金属或非金属残渣。　　6．撕裂  润滑油成分不合格或乳液太浓，板片与轧辊间产生滑动，金属变形不均匀；没有控制好轧制率，压下量过大；轧制速度过大；卷筒张力调整得不正确，张力不稳定；退火品质不好；金属塑性不够；辊型控制不正确，使金属内应力过大；热轧卷筒裂边；轧制时润滑不好，板带与轧辊摩擦过大；送卷不正，带板一边产生拉应力，一边产生压应力，使边沿产生小裂口，经多次轧制后，从裂口处继续扩大，以至撕裂；精整时拉伸机钳口夹持不正或不均，或板片有裂边，拉伸时就会造成撕裂；淬火时，兜链兜得不好或过紧，使板片压裂，拉伸矫直时造成撕裂。　　7．过薄  压下量调整不正确；测厚仪出现故障或使用不当；辊型控制不正确。　　8．压折（折叠）  辊型不正确，如压光机轴承发热，使轧辊两端胀大，结果压出的板片中间厚两边薄；压光前板片波浪太大，使压光量过大，从而产生压折；薄板压光时送入不正容易产生压折；板片两边厚差大，易产生压折。　　9．非金属压入  热轧机的轧辊、辊道、剪刀机等不清洁，加工过程中脏物掉在板车带上，经轧制而形成；冷轧机的轧辊、导辊、三辊矫直机、卷取机等接触带板的部分不清洁，将脏物压入；轧制油喷咀堵塞或压力低，带板表面上粘附的非金属脏物冲洗不掉；乳液更换不及时，铝粉冲洗不净及乳液槽未洗刷干净。　　10．过烧  热处理设备的高温仪表不准确；电炉各区温度不均；没有正确执行热处理制度，金属加热温度达到或超过金属过烧温度；装料时放得不正，靠近加热器的地方可能产生局部过烧。　　11．金属压入  加热过程中金属屑落到板带上经轧制后形成；热轧时辊边道次少，裂边的金属掉在带板上；圆盘剪切边品质不好，带板边缘有毛刺，压缩空气没有吹净带板表面的金属屑；轧辊粘铝后，将粘铝块压在带板上；导尺夹得过紧，刮下来的碎屑掉在板上。　　12．波浪  辊型调整得不正确，原始辊型不适合；板形控制系统出现故障或使用不当；冷轧毛料原始板形差或断面中凸度过大；压下率、张力、速度等工艺参数选择不当；各种类型的矫直机调整得不好，矫直辊辊缝间隙不一致，使板片薄的一边产生波浪；对拉伸矫直和拉弯矫直机，伸长率选择不当。　　13．腐蚀  板片经淬火、洗涤、干燥后，表面残留有酸、碱或硝盐痕迹时，经过一段时间后板片就会受到腐蚀；板带保管不当，有水滴掉在板面上；加工过程中，接触产品的辅助材料，如火油、轧制油、乳液、包装油等含有水分或呈碱性，都可能引起腐蚀；包装时卷材温度过高，或包装不好，运输过程中受损坏。　　14．划伤  热轧机辊道，导板粘铝，使热压板带划伤；冷轧机导板、夹送辊等有突出尖角或粘铝；精整机列加工中被导路划伤；成品包装时，抬片抬放不当。　　15．元素扩散   退火及淬火时，没有正确执行热处理制度，不合理地延长加热时间或提高保温温度；退火、淬火次数过多；热轧尾部或预先剪切机列没有按工艺规程要求切头切尾，使板片包铝层不合格而造成；错用了包铝板，使用铝板太薄。　　16．过厚  原因同7“过薄”。　　17．擦伤  吊运卷筒时不小心，易造成卷筒擦伤；送板带不正，轧制时将送歪的带板拉正，使带板与轧辊间产生相对磨擦；卷卷时张力采用不正确，卷取时张力小，开卷时张力大，轧辊把卷筒拉紧使板间产生错动；润滑油含沙锭油太多，轧制后卷筒上残留油不一样，开卷时圈与圈之间产生很微小的滑动造成擦伤。　　18．过窄  剪切时圆盘剪间距调整过窄；热粗轧宽展余量不足；热精轧圆盘剪调节时，没有很好地考虑冷收缩量与剪切时的剪切余量。　　19．过短  剪切时定尺不当或设备出现故障。　　20．镰刀形  热轧机轧辊两端辊缝值不同；导尺送带板不正，带板两边延伸不同；热轧机轧辊预热不好，辊形不正确；乳液喷射不均或喷咀有堵塞；压光机轧制时板片未对中。　　21．裂边   铸锭加热温度过低，热压时产生的裂边没有全部切掉，冷轧后裂边扩大；热轧辊边量过小，可能产生裂边；压下率过大或过小；铸锭浇口部分未切掉，热轧时就会裂边；切边时两边切得不均，一边切得太少，可能产生裂边；退火品质不好，金属塑性不够；包铝板放得不正，使一面侧边包铝不完全。　　22．裂纹  铸锭本身裂纹或加热温度过高或过低；轧制率不适当引起压缩。　　23． 收缩孔  铸块品质不好。　　24．白斑点  冷轧用的乳液不清洁，或新换乳液搅拌不均。　　25乳液痕  轧制时乳液没有吹净，使乳液卷入筒里；热精轧温度太低，乳液浓度太高；风管里有水，随空气吹到带板上。　　26．包铝层错动  包铝板放得不正，热粗轧时金属包铝板和铸锭间发生错动；热粗轧轧制时铸块送得不正；焊合轧制时压下量太小，没有焊合上；对侧面包铝铸块辊边量太大；精整剪切及热精轧切边量不均，一边切得太少。　　27．  凹陷（碰伤）  板片或卷筒在搬运或停放进程中被碰撞；冷轧或退火时卡子打得不好，以及退火料不干净，有金属物或突出物；冷轧时卷入硬的金属渣或其它硬东西。　　28．松树枝状  冷轧时压下量太大，金属在轧辊间由于摩擦力大，来不及流动而产生滑动；轧制液浓度太大，流动性不好，不能均匀分布在板带面上，轧制后就会产生松树状；厚度显示仪器出现故障；冷轧张力太小。　　29．压过划痕  热轧产生波浪或镰刀形，当其通过尾部给料辊、剪刀、三辊等时被划伤，及轧热机导板之划伤，并被压过；退火装料或搬运次数多，使卷筒松层；热轧道路粘铝划伤带板，经冷轧后产生；冷轧机的道路，三辊、五辊出现粘伤或转动不灵，划伤、擦伤铝板，经轧制而产生；冷轧及热轧张力不稳定，张力大小不匹配，或装卸卷时不小心，使层间错动擦伤板面。　　30．硝石痕  淬火后洗涤不净，板片表面留有硝石痕压光前擦得不干净。　　31．印痕  冷轧机轧辊粘有金属残渣，或轧辊上带有印痕印在板面上；矫直和辊子上粘有金属残屑，未清辊或清辊不彻底。矫直前金属残渣掉在板片上，经矫直而造成。　　32．粘铝  在剪切机列上因矫直机辊子不干净造成粘铝；精整时的所有多辊矫直机易粘伤片板面；热轧或冷轧时轧辊粘铝造成板带粘伤。　　33．折伤  薄板搬运不小心。　　34．揉擦伤  淬火后板片弯曲度太大，互相擦伤；装卸料时不小心，或装料量太多，使板片互相错动。　　35．横波  冷轧薄板时张力控制不当，使卷筒内匝在卸卷时造成雀窝；轧制过程中中间停车。　　36．包铝层厚度不合格  热轧焊合压下量过大；热轧尾部或预剪切头切尾量太少；包铝板用错了；碱洗时间过长。　　37．油痕  冷轧以后板上残留轧制油。　　38．滑移线  板片在拉伸时因拉伸量太大出现的滑移线（沿途45°）方向。　　39．水痕  淬火后未擦干净，压光时压在板片上。　　40．表面不亮  轧辊、压光辊、矫直辊光洁度不够，润滑性能不好，太脏。　　41．小黑点  在热轧板材过程中，由于高温乳液分解，分解产物与在轧制过程中因润滑不好使轧辊与铝板摩擦而产生的铝粉在高温下相互作用，产生“小黑点”混合于乳液中，经过轧制又压到铝板表面上，形成小黑点；乳液稳定性不好，不清洁，润滑性不好，用硬水配制，乳液喷射到轧辊上不均匀，及辊道不清洁，辊道、地沟、油管、油箱不清洁也易产生“小黑点”。　　42．起皮  由于铣面品质不好，加热铸块表面氧化，铸块本身品质不好形成条状或块状起皮。　　43．分层  在轧制过程中，带板端头或边部产生不均匀变形，继续轧制时扩散而成。删除

轧管机一般都分为两种，一种是LG型，一种就是LD型。L G型的冷轧管机为两辊轧机。LD型为多辊轧机（至少三个轧辊以上，包括三个）。LG型冷轧管机的主要结构为：床身、回转送进机构、机架、主电机、芯棒、传动系统、电气系统等。这里面先把回转送进机构提出说，以前的冷轧管机都是单回转单送进，随着科技的发展，现在发展为单回转，双送进、双回转，单送进。双回转双送进等，一般送进方式又可分为机械送进，光电送进，伺服送进等。一台冷轧机最主要的部分就是机架，机架中包括：轧辊、齿轮、齿条等。其工作原理：轧辊和芯棒形成有规则的空腔，利用金属的弹性变形实现钢管的轧制。 轧管机的几种样式 连轧管机是在毛管内穿入长芯棒后， 经过多机架顺序布置且相临机架辊缝互错 （二辊式 辊缝互错 90°，如所示；三辊式辊缝互错 60°）的连轧机轧成钢管， 它是当今被最广 泛应用的纵轧钢管方法。连轧管机轧制过程中，轧件变形实际上是受多组（4~8 组）轧辊与 芯棒的反复作用从圆到椭圆…椭圆再到圆的过程。连轧管机的发展早在 19 世纪末就曾尝试在长芯棒上进行轧管， 但种种原因， 至 1950 年世界上仅有 6 台连轧管机。1960 年后，随着科学技术的进步和生产的发展，特别 是电子计算机技术的飞速发展和应用， 使连轧管机在生产工艺和设备上日趋完善， 得到了迅 速的发展和推广。 在浮动芯棒连轧管机的基础上， 限动芯棒连轧管机于 20 世纪 60 年代中期 进行了工艺试验，获得了可喜的成果。1978 年世界上第一套限动芯棒连轧管机（MPM）在 意大利达尔明钢管厂建成投产，连轧管工艺发展到了一个新的水准。20 世纪 90 年代末又推 出了三辊连轧管机（PQF）技术，使连轧管工艺装备跃上了更高的台阶。 连轧管机在 PQF 出现以前，都是两辊式的，即由两个轧辊为一组组成孔型,二辊式的机 架既有与地面呈 45°交错布置的，也有与地面垂直、水平交错布置的；PQF 为三辊式的， 即由三个轧辊为一组组成孔型；；MPM 与 PQF 孔型构成见（图 2）；连轧管时，孔型顶部 的金属由于受到轧辊外压力和芯棒内压力作用而产生轴向延伸， 并向圆周横向宽展， 而孔型 侧壁部分的金属与芯棒不接触， 但它被顶部轴向延伸的金属对它附加的拉应力作用而产生轴 向延伸，并同时产生轴向拉缩。不论两辊式的还是三辊式的连轧管机，按芯棒的运行方式可 分为以下三种形式。

不锈钢热轧钢板是用热轧工艺生产的不锈钢钢板。厚度不大于3mm的为薄板，厚度大于3mm的为厚板用于化工、石油、机械、船舶等行业制造耐蚀零件、容器和设备。其分类和牌号如下： 　　1．奥氏体型钢 　　(1)1Cr17Mn6Ni15N；(2)1Cr18Mn8Ni5N；(3)1Cr18Ni9；(4)1Cr18Ni9Si3；(5)0Cr18Ni9；(6)00Cr19Ni10；(7)0Cr19Ni9N；(8)0Cr19Ni10NbN；(9)00Cr18Ni10N；(10)1Cr18Ni12；(11) 0Cr23Ni13；(12)0Cr25Ni20；(13) 0Cr17Ni12Mo2；(14) 00Cr17Ni14Mo2；(15) 0Cr17Ni12Mo2N；(16) 00Cr17Ni13Mo2N；(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti；(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti；(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti；(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti；(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2；(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2；(23) 0Cr19Ni13Mo3；(24) 00Cr19Ni13Mo3；(25) 0Cr18Ni16Mo5；(26) 1Cr18Ni9Ti；(27) 0Cr18Ni10Ti；(28) 0Cr18Ni11Nb；(29) 0Cr18Ni13Si4 　　2．奥氏体——铁素体型钢 　　(30)0Cr26Ni5Mo2；(31)00Cr18Ni5Mo3Si2； 　　3．铁素体型钢 　　(32)0Cr13Al；(33) 00Cr12；(34)1Cr15；(35)1Cr17；(36)1Cr17Mo；(37)00Cr17Mo； (38)00Cr18Mo2；(39)00Cr30Mo2；(40)00Cr27Mo 　　4．马氏体型钢 　　(41)1Cr12；(42)0Cr13；(43)；1Cr13；(44)2Cr13；(45)3Cr13；(46)4Cr13；(47)3Cr16；(48)7Cr17 　　5．沉淀硬化型钢 　　(49)0Cr17Ni7Al热轧板带钢工艺润滑的研究　　一 热轧工艺润滑的主要作用　　1.1 降低摩擦系数，降低轧制力　　由于磨擦系数的减小，使轧制力降低，一般为可降低轧制力10%~25%，这样降低了轧制功率，节约了能耗，。　　1.2 减少轧辊消耗，提高作业率　　热轧条件下，工作轧辊面因与冷却水长期接触发生氧化，形成黑皮，这是造成轧辊异常磨损的主要原因。采用特殊的润滑剂能够有效阻止辊面黑皮的形成，延长轧辊使用寿命，减少换辊次数，提高轧机作业率。　　1.3改善轧后表面质量　　轧辊磨损的降低，黑皮的减少直接改善了轧后板面质量。　　1.4改善制品内部组织性能　　工艺润滑可以使轧后带钢的晶料组织得到改善，提高其深冲性能。　　1.5节能降耗　　采用工艺润滑后，热轧吨钢平均节电3度；酸洗酸液减少0.3~1.0kg；金属消耗降低1.0kg；轧辊的消耗能降低30%~50%。　　二 热轧工艺润滑的机理 　　通常热轧润滑剂是以油水混合液的形式被送到轧辊表面的，水是载体，少量的油均匀分散在水中。油水混合液的作用过程是水包油相向油包水相的转变过程。混合液体到达辊面后，以水包油的形式迅速地在辊面展开，当进入变形区与高温轧件接触时，由于温度和压力的作用，水很快蒸发并转变成油包水相，一部分油燃烧成以灰分为主的燃烧物；一部分油则以油膜的形式均匀地覆盖在轧辊与轧件的接触弧面上，两者在变形区内大约0.01s的时间内都能起到润滑的作用。　　三 热轧工艺润滑剂的选用　　3.1 热轧工艺润滑剂的性能　　3.1.1良好且稳定的润滑性能　　3.1.2良好的润湿性和黏着性，能均匀地分散在轧辊表面并牢固地黏着。　　3.1.3高温下良好的抗氧化性和耐分解性，保证在与轧件接触前不产生燃烧和分解。　　3.1.4良好的抗乳化性和离水展着性。　　3.1.5无毒无味，同时分解中产生的气体也无毒无味，燃烧产物无毒，不污染环境。　　3.2热轧工艺润滑剂的组成及种类　　热轧油有水基和油基两种形式，目前大部分厂家采用油基热轧油。　　一般热轧油由基础油和油性剂两部分组成，基础油有矿物油、聚烯烃、酯类油；油性剂有动、植物油、脂肪酸、高级脂肪酸、合成脂、固体润滑剂等。　　四 热轧工艺润滑对力能参数的影响　　生产中采用上述热轧油后，使得轧制压力显著降低15%~30%；轧辊消耗减少可达50%；节能减少近10%。　　采用不同类型的热轧油进行热轧普碳钢工艺润滑效果实验，测量轧制压力并与无工艺润滑的轧制条件的轧制力作比较，结果见下表　　表： 不同类型热轧油的润滑效果　　热轧油类型 轧制压力下降%　　Q-HB-1905 32.5 　　HR-40 21.2 　　Q-HB-11 20.8 　　脂肪油 40　　由表可看出，脂肪油表现出较好的降低轧制力的能力，但脂肪油也存在致命缺陷，如轧后钢板表面的清洁性较差；另外脂肪油在高温条件下油烟较重，恶化工作环境。另外不同种类的添加剂降低轧制压力也明显不同，影响效果如图所示 五 工艺润滑对轧辊磨损的影响　　采用工艺润滑可大大降低轧辊的磨损，热轧时轧辊应有足够冷却与润滑。通过现场对比试验，轧制带钢产量与轧辊磨损的关系在不同的轧制条件下有很大的差异，如图所示 随轧制量增加，轧辊磨损加剧，由于磨损的不均匀性，将严重影响到轧后的板面质量，采用润滑后，轧辊磨损的速度要缓慢得多。　　采用工艺润滑后，轧辊磨损大大减少，沿辊身长度上的磨损也变得较为均匀，这样对热轧带钢的板形非常有利。下图为F1～F4 400连轧机组轧辊的磨损情况： 　　实践表明，采用微量的润滑剂完全可以达到降低轧辊磨损的目的，轧辊的润滑效果及磨损程度并不是与润滑剂用量及浓度成正比，相反，润滑剂的用量过大，会造成打滑、轧件咬入困难，同时造成污染。　　六 存在的问题 　　热轧带钢采用工艺润滑后，使轧件的咬入条件发生变化,不利于轧件的顺利咬入,可以通过间歇供油的方式来解决。由于采用润滑后摩擦系数的下降，对板宽、板厚将产生很大影响，且不易控制，可在条件成熟时采用AGC厚度自动控制系统，对厚度精度进行有效控制，且能获得更加良好的板形。此外由于轧制油的燃烧，使工人恶劣的工作条件比以前有所加剧，车间油烟较大，需专设排烟系统。

本文介绍了镁合金的基本性能和优势，重点论述了半固态加工技术、连续铸轧技术、半固态镁合金连续铸轧技术及其未来展望，指出其加工技术将得到进一步发展。    镁合金是目前应用最轻的金属结构材料，密度小，比强度、比刚度高，具有优良的导电、导热性能，尺寸稳定性好，电磁屏蔽性好，在航空、汽车运输行业，计算机、通讯等产业得到快速发展。我国是镁资源大国，但目前我国的镁合金生产规模还比较小，生产技术还不成熟，应抓住这难得的机遇，把我国的镁合金生产水平提到一个新高度。     一、镁合金的基本性能     （一）镁合金的物理及力学性能     镁合金与其它相关材料的物理和力学性能如下表所示。 镁合金与相关材料的物理和力学性能比较表材料名称密度/g·cm-3熔点/℃导热系数/W·(mk)-1抗拉强度/MPa屈服强度/MPa延伸率/%弹性模量/GPa比强度镁合金AZ91D1.8359772281162845188镁合金AM601.79615622701041545180铝合金3802.0595100315160371106碳钢7.861520425171402220080铸铁7.351150552003123.512060塑料ABS1.0390(Tg)0.235—402.141塑料PC1.23160(Tg)0.2104—36.7102     从表1可以看出，镁合金的主要力学性能接近于铝合金，但其密度却小于铝合金，比强度是铝合金的1.8倍，可以说，在应用金属范围内镁合金具有最高的比强度。与工程塑料相比，镁合金的密度虽比其高，但其熔点却是它的4～6倍，比强度是它的1.8倍左右，此外，镁合金的热传导系数是工程塑料的300倍以上，在一些电子产品的应用上具有明显的优势。     （二）镁合全产品具备的优势     1、轻量化：密度 1.8g/cm3 左右，是铁的l/4，铝的2/3，与塑料相近；2、比强度高、刚性好，优于钢、铝；3、对振动/冲击的吸收性高，极佳的防震性，耐冲击、耐磨性良好；4、优良的热传导性，改善电子产品散热问题；5、非磁性金属，抗电磁波干扰，电磁屏蔽性好；6、加工成型性能好，成品外观美丽，质感佳；7、材料可100%回收，回收率高，符台环保法；8、良好的抗蠕变性，尺寸稳定，收缩率小，不易因时间和环境温度变化而改变（相对于塑料）。     二、半固态镁合全连续铸轧技术     （一）半固态加工技术     半固态加工是利用金属材料从固态向液态，或从液态向固态转变过程中，经历半固态温度区间，在该温度区间内实现的加工过程。半固态技术综合了液态铸造成形、固态压力加工的优点，半固态加工技术能大大提高材料的力学性能，达到节约材料的目的，是目前材料领域最热门的研究热点之一。半固态成型技术是近几年兴起的一种高效优质的成型方法。     半固态加工的主要成型手段有压铸和锻造，此外也有人试验用挤压和轧制等方法，其工艺路线有两条：一条是将搅拌获得的半固态浆料在保持其半固态温度的条件下直接成形，通常被称为流变铸造（Rheocasting）；另一条是将半固态浆料制备成坯料根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度成形，通常被称为触变成形。对于触变成形，由于半固态坯料便于输送成形，易于实现自动化，因而在工业中较早得到了广泛应用。对于流变铸造，由于将搅拌后的半固态浆料直接成形，具有高效、节能、短流程的特点，近年来发展很快。     半固态金属加工成形中，由于采用了非枝晶半固态浆料，可以直接得到几乎均一的球状细晶组织，显著地改善了金属材料的组织性能。半固态成形件表面平整光滑，晶粒细小，力学性能好；半固态浆料的部分凝固潜热已经放出，所以一方面对加工设备的热作用小，设备材料的选择范围扩大，制造设备的难度大大降低，另一方面半固态浆料本身凝固收缩小，产品尺寸精确。由此可见，半固态加工技术比传统的加工技术有很大的优势，目前越来越多的科技工作者高度重视半固态加工技术，在工艺实验和理论等方面开展了广泛的研究。     （二）连续铸轧技术     连续铸轧技术是将熔融金属直接注入两个相向旋转的铸轧辊之间，使其在铸轧辊的冷却与轧制作用下凝固并具有一定的轧制变形量，从而直接获得金属带坯的一种近终成形加工工艺。     连续铸轧过程是集快速凝固与热轧变形于一体的成型过程。在该过程中，铸轧辊起“结晶器”与“热轧辊”双重作用。当高温金属熔体通过与铸轧辊表面接触的区域时，将热量快速传递给轧辊，实现其凝固结晶；又对已凝固的带坯进行轧制，起“热轧辊”作用；同时已凝固的高温带坯在轧制变形过程中，继续将热量传递给轧辊，轧辊继续吸热。轧辊的内表面与冷却水、外表面与周围介质，在轧辊连续旋转过程中不断进行着热交换，使进入工作区域的部分轧辊表面能以较低的温度与金属熔体接触，以保证铸轧过程的顺利进行。     铸轧技术是冶金及材料领域的一项前沿技术，它不同于传统冶金工业中带材的生产工艺，而是将连续铸造、轧制、甚至热处理等串联为一体，铸出毫米级的薄带坯，经在线轧制后一次性形成工业产品。铸轧技术具有以下优点：     1、在同一台设备上同时完成了铸造和轧制两道工序，相比热轧省去了铸锭加热、开坯及热轧等多道工序，减少了废料，节约了能源。     2、省去了铸锭铣面，减少了热轧后的切头切尾，成材率提高15%～20%。     3、设备简单集中，投资少，占地面积小，建造速度快，生产成本低。     4、可连续稳定地进行生产，简化厂生产工艺，缩短了生产周期，使生产效率大大提高，且便于实现自动化。     5、持轧薄带品质不亚于传统工艺，还可以生产出传统工艺难以轧制的材料以及具有特殊性能的新材料。     （三）半固态镁合金连续铸轧技术     将水平双辊连续铸轧技术与半固态加工技术相结合，所获得的半固态板带连续持轧成形技术，将是一种全方位高效、节能、短流程、近终成形的加工方法。把这种技术应用于投台金的加工成形，可以说是具有国际领先水平的技术，具有一定的创新性。这种新型的金属带坯生产工艺，不仅从根本上改变了传统的金属带坯生产方法，即使通常需由铸造、铣面、加热、热轧等多道次工序才能完成的生产工艺流程，仅由铸轧就可以实现，而且可以较方便地实现产品质量调控。     具有球状晶的合金材料加热到半固态时，变形抗力很低，这对轧制成形有利。半固态轧制工艺是将被轧制材料加热到半固态后，送入轧辊间轧制的方法。试验对象主要是板材的轧制成形。结果表明，由于固相率的高低不同，轧辊咬入区内被轧制材料的变形和流动行为有很大不同。在被轧制材料固相率高的情况下（例如固相率在90%以上），其变形和固体金属热轧情况大致相同，内部固相成分和液相成分共同被轧制，可得到均一的轧制成品。固相率在70%以下时，轧辊间隙中轧制材料的液相成分和固相成分的流动、变形分别单独进行，由于轧辊施加的压力而引起的静水压力的影响，轧辊间隙内开始有液相成分从固相成分间隙溢出，流向压力减小的方向，即液相成分从轧辊间隙的入口处被铸轧材料的表面流出，通常被轧辊冷却凝固后再次被引，轧辊间隙里轧制成成品。半固态连续铸轧示意图见下图。    半固态镁合金铸轧工艺模拟仿真是使材料成形工艺从经验走向科学指导的重要手段，是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。利用计算机模拟材料成形过程，可预测产品的质量，减少试验次数；确定最佳的工艺流程，以达到某一特殊性能的要求；动态显示各个物理量的演变历程和空间分布；提高劳动生产率。因此，在半固态镁合金连续铸轧技术中，数值模拟分析是很重要的一部分。     三、半固态镁合金连续铸轧技术的展望     笔者认为，半固态镁台金的连续铸轧技术将会朝着以下方向发展：     （一）对半固态浆料制备的深入研究，半固态浆料的好坏直接影响铸轧后的成品质量的好坏。     （二）目前流变成形研究只有在实验室，工艺还不成熟，与应用还有一定的距离。流变成形比触变成形更能节省能源、流程更短、设备更紧凑，因此流变成形技术仍然是未来金属半固态加工技术的一个重要发展方向。另外，触变成形技术的研究也是未来工业化发展应用的重点。     （三）对半固态连续铸轧过程中，铸轧材料及轧辊的数值分析的研究，为工业化生产提供技术支持。     （四）半固态镁合金铸轧时，一方面要保证组织得到充分变形，达到改善组织的目的，因此要有一定的变形量；另外，由于多晶镁合金滑移系少，晶粒产生宏观屈服而易在晶界产生大的应力集中，合金很容易产生晶间断裂。因此，镁合金板带轧制以后的退火及热处理技术也是未来研究的热点问题。     （五）半固态镁合金连续铸轧技术应用到工业化大批量生产就在将来的几年。     四、结束语     随着冶炼技术的提高和先进成型技术的出现以及制造成本的降低，镁台金材料才得到了实际应用。现代冶金工业正向着短流程、节能型、连续化、自动化、高质量方向发展，半固态镁合金连续铸轧技术已经得到越来越多研究人员的关注，为镁合金材料进一步工业化生产奠定坚实的技术基础。