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。

文章刊于Lw2016论文集——作者胡冠奇（河南永登铝业有限公司） 摘要：本文讨论了铸轧辊型、轧制压力、张力、冷轧压下量、冷却强度及正负弯辊等工艺因素对板形的影响，合理搭配各工艺参数以获得良好的板形控制。 板形是板带材产品的重要质量指标之一，因此，生产过程中的板形控制是至关重要的问题。随着HC六辊轧机、VC变凸度轧机的诞生和板形控制技术的发展，实现了板形的高度自动化控制，提高了板形精度。但是这些轧机投资较大，对于普通轧机必须通过各工艺参数的合理调整以达到有效控制的目的。我公司技术人员通过多年的实际生产经验逐渐总结出了一系列行之有效的方法。下面主要探讨用铸轧坯料在Ф380/Ф1050×1800四辊不可逆轧机上板形控制的几个因素。 一  影响铸轧板坯板形的几个因素 1.铸轧辊型的影响。铸轧辊内通有连续的冷却水，带走铝液凝固时散出的热量。目前国内大部分连铸连轧机采用的是开放式冷却循环系统，水质没有达到软化要求或水中的机械杂质有可能堵塞辊芯的冷却水道，造成铸轧辊横断面上冷却强度不均匀，从而影响铸轧坯料横向板差（如图1所示）。因此，在铸轧生产中，在保证铸轧辊装配精度和车磨精度的同时，要尽可能采用密闭的软化冷却水系统，以避免辊芯堵塞而影响板形。2.铸轧辊套和辊芯的配合间隙不均匀。机械加工精度低或在使用过程中的辊芯腐蚀都会造成其间隙不均匀，从而使冷却不均匀，这种情况下要脱套堆焊辊芯。 3.铸轧辊轴承间隙要适中，一般控制在0.3mm——0.35mm，若间隙过小，影响轴承使用寿命，若间隙过大则会影响到铸轧坯的纵向板差。 4.铸咀口腔开口度和咀唇厚度要尽可能均匀。对于水平式连铸连轧机，在安装铸咀时压板受力要均 5.立板前保持一定的预应力，以消除牌坊的弹性变形。预应力的设定一般为额定轧制压力的三分之二。 6.驱动侧和操作侧的轧制压力。通过一定范围内的压力调整可使铸轧板坯横向厚差控制在规定的范围，从而保证板形的有利控制，对不同轧机和不同规格牌号的产品，轧制压力的大小对铸轧板坯的厚度影响不同。 7.张力。适当的张力可以在一定程度上对板形进行张力矫平，减轻粘辊现象并改善板形。 二  影响冷轧板形的几个因素 1.坯料板形要合乎使用要求。坯料的断面形状是获得良好板形的主要条件，具体控制前面已阐述。 2.工作辊原始凸度的影响。工作辊原始凸度的选定要依据辊身长度、刚度、合金状态、坯料宽度、压下量及轧制时的热凸度等综合因素而定，原则是尽可能不用或少用液压弯辊系统而能达到良好的板形，因此，选定工作辊原始凸度时要综合考虑。 3.正负弯辊。弯辊的作用是改变辊缝的形状，采用正弯时工作辊的挠度将减小，相当于增加了工作辊的原始凸度；采用负弯时，工作辊的挠度将增加，相当于减小了工作辊的原始凸度（如图2所示）。一般情况下，开坯道次由于压下量较大，工作辊的弯曲变形大，而且轧制速度较低，工作辊热膨胀小，这时应使用较大的正弯，之后道次随着速度的增加，工作辊的热凸度增加，这时应逐渐减小正弯，直至采用适当的负弯。4.张力对板形的影响。根据轧制理论我们知道张力能使轧制力减少，这样可以减轻主电机的负荷。同时张力的大小还影响到板形，因为张力改变了轧制压力，影响了轧辊的弹性弯曲，从而改变了辊缝形状。此外，张力促使金属沿横向延伸均匀，因此，在生产过程中适当调整张力，可以获得良好的板形。 5.压下量对板形的影响。为了较大限度地提高生产率，在合金塑性和设备能力允许的条件下应尽可能使用大压下量，一般靠前道次压下量较大，以充分利用合金的塑性，以后道次压下量适当减小，分配时要根据设备结构、装机水平和坯料情况综合考虑，压下量越大，轧辊的弯曲变形就越大，辊缝的形状会发生变化，同时要注意正负弯辊的恰当调整，以利于板形的控制。 6.轧制油冷却的影响。由于轧件和轧辊之间的磨擦和轧件自身变形产生的热量会使轧辊的温度不断升高，而且加工率大，轧制速度高时更为突出。为了保持连续稳定生产，必须及时把这部分热量带走，冷轧生产中常用轧制油冷却。但是由于轧辊受热和冷却条件沿辊身长度方向是不均匀的，如果不及时调整轧制油在辊身不同部位的强度和流量就会产生不同的波浪。生产过程中当出现中间波浪时可适当加大中间部分或减小两端的冷却量；当出现两边浪时，可适当增大两端部或减小中间部位的冷却量；当出现二肋浪时，可适当减小轧辊中间部位的冷却量或加大二肋部位的冷却量。这样，通过调整轧辊不同部位轧制油的分布达到控制板形的目的。 7.中间道次消除轧件内部应力以控制板形。如果坯料横断面厚度不均匀，在轧制过程中轧件沿宽度方向上的纵向延伸会不均匀，出现内应力。延伸较大部分的金属被迫受压，延伸较小部分的金属被迫受拉，当延伸较大部分所受附加压力超过临界时，就会形成不同的波浪现象，如果通过中间退火消除内压力，将会使板形到一定程度的控制，但是这样势必会增加能耗，因此，这种方法在生产过程中一般不可取。 三  结论 板形的好坏取决于板带沿宽度方向的延伸是否相等，这一条件是由轧前坯料横断面厚度的均匀性及辊型或实际辊缝开口形状所决定的。在生产过程中，首先要控制铸轧坯料的板形，同时在冷轧过程中要根据设备状况合理搭配工作辊原始凸度、压下量、正负弯辊、轧制速度、张力和冷却强度等工艺参数。 参考文献 [1]  傅祖铸主编.《有色金属板带材生产》.长沙：中南工业大学出版社。 [2]  马锡良著.《铝带坯连铸连轧生产》.长沙：中南工业大学出版社。 [3]  王祝堂，田荣璋主编.《铝合金及其加工手册》.长沙：中南工业大学出版社。

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。

1846年英国工程师贝西默（Bessemer）提出，以旋转着的两辊上方向辊缝注入金属熔体出产铸坯的想象；可是，通过多年尽力未获成功。今后，在接连铸出铝及黄铜线坯的基础上，人们又想起贝西默的想象。总算，在1951年美国亨特·道格拉斯（Hunter－Douglas）公司制作成双辊式接连铸轧机，并初次铸轧成铝带坯。 我国铝带坯接连铸轧技能的研讨始于上世纪60年代初期，1964年1月进行了双辊式铝带坯接连铸轧模仿实验，7～9月相继铸轧成宽250mm和400mm的铝板；1978年开端研制双辊歪斜式铸轧机，1979年7月研制成φ650×1300mm铸造轧机；1981年研制成φ650×1600mm铸轧机，并投入试出产；1982年5月研制成φ980×1600mm超型铸轧机，并于1983年8月通过冶金工业部科技司安排的专家组判定。 当时，全国际出产双辊式铝带坯接连铸轧机的首要厂商有：意大利的法塔·亨特集团（FATA Hunter）；法国的诺威力·普基工程公司（Novelis PAE），出产JUMBO 3C及3CM铸轧机；我国有8家厂商，如中日合资（华北铝业有限公司与日本神户钢铁公司）的涿神公司、上海捷如机电重工有限公司、上海天重重型机器有限公司、中色科技工程技能公司、杭州鼎瑞机械制作有限公司、宏业科技有限公司等。截止到2010年年末，全球保有在产的双辊式铝带坯接连铸轧机共有约1060台，其间我国具有约520台，占国际总量的49.1%，即约一半在我国大陆。不过，我国铸轧机的均匀出产才能只要8.5千吨／年，而国外约11.5千吨／年； 我国铸轧机多为中、小型，约占总60%，并且装机水平也相对低一些。 一、铸轧工艺流程及铸轧锟套 铝带坯接连铸轧省去了铸锭、热轧工序，下降了出产本钱；设备简略、占地少，出资少，建造周期短；并且，工艺简略，保护便利。这些是首要长处。可是，也有一些不足之处，如铸轧速度慢、出产才能低、6×××系、2×××系、7×××系、部分5×××系及8×××系合金还不能出产；从铝合金种类来说，可出产的合金种类仅占总种类的20%左右，可是，可出产的板带材量却占总量的75%以上。不能出产的除2×××系、7×××系板带材、厚板、CTP基板、罐体料和电解电容箔带坯等外，实践上不光厚板（26mm）不能出产，就是大于2mm的板材也不能出产。 （一）铸轧工艺流程 铸轧机的全貌见图1，出产工艺流程见图2。铝熔体径“四化处理”（合金化、成分与温度均匀化、净化、晶粒细化剂添加），由供料嘴输送至两辊缝间，接连铸轧成带坯，切去头部卷成冷轧带坯卷。图1  现代化双辊式铝带坯铸轧机1－除气体系；2－过滤体系；3－液面操控；4－铸嘴； 5－铸轧机；6－喷涂体系；7－剪切机；8－带卷 图2  铸轧出产工艺流程图 （2）铸轧区 铸轧区由固相区、固溶区和液相区组成（L＝L1＋L2＋L3），是指两辊中心连线至铸嘴前沿之间的区域（图3）；铸轧区在铸轧开端前就已定下来了，由铸轧带厚度、轧辊辊径、合金、设备才能及铸嘴前沿厚度断定。铸轧区长度设定的一般原则是：铸轧板板厚增厚，铸轧区减短；铸轧辊辊径增大，铸轧区添加；铸嘴嘴唇厚度添加，铸轧区添加；设备轧制力大，铸轧区添加；纯铝、软合金铸轧区稍长，硬合金铸轧区稍短。h0－带坯厚度；h－熔体凝结厚度；L－铸轧区； L1－固相区；L2－固液区；L3－液相区 图3  铸轧区示意图 （3）铸轧辊 铸轧辊由辊套、辊芯和冷却水通道组成，如图4所示。1－辊芯；2－辊套；3－冷却水通道 图4  铸轧辊结构 1、辊套 辊套处于外层，它和液体金属相触摸。因为受重复的冷热交变效果，终究导致表面热疲惫裂纹等缺点，每运用一段时刻后都需从头车磨，归于易损件。 2、辊芯 辊芯为铸轧辊的核心部件，通过它支撑辊套和完结循环水冷却。 3、冷却水通道 冷却水通道又称冷却水沟槽，它是辊芯经机械加工构成的循环水通道。因为长时刻通过冷却水，易结垢、锈蚀或破损，一般在替换辊套时需从头补焊、车磨。 4、辊芯及辊套材料 国内外常用的辊芯材料为钢材，包含：45、35CD4、34CrMo4、SCM432、23CD4、23CrMo、35CrMo、SCM440等。广泛运用的钢材为23CrMo、35CrMo。硬度在HB 280～400之间。 辊套因为受弯曲应力、扭应力、表面摩擦力及周期性热冲击力等影响，要求有：杰出的导热性，低的线膨胀系数和小的弹性模量，高的强度和硬度，好的耐高温、抗热疲惫和抗热变形性等。除了上述功能要求外，还要考虑概括本钱。 国内外常用的辊套钢材料为：3MoV、32Cr3MoV、20Cr3MoWV、35CrMnMo、45MnMWV、CrNi3MoV等，硬度规模HB 380～420，室温抗拉强度为950～1400N∕mm2，600℃时抗拉强度为550～750N∕mm2。 二、铜辊套 德国凯美公司（KME）推出的铜辊套现已在出产中获得实践运用，获得了杰出的经济效益，值得引入与推行。可是，铜辊套的运用没有进入完美无瑕的老练阶段，尚有一些有待研制的问题。 钢辊套的最大缺点就是其热导率较低，为25W∕m·K左右，而Cu－Co－Be系合金Elbrodur B95高达约250W／m·K，前者仅为后者的1／10，因此钢辊套铸轧机的出产率低，图5示出铜辊套与钢辊套之间的热导率与抗拉强度的联系。1－Elbrodur NiB合金；2－Elbrodur B95合金；3－钢 图5  铸轧辊套材料的热导率及抗拉强度 （一）、铜辊套的开展 从双辊式铝带坯接连铸轧机诞生那天起，冶金工程师与科学家就想到铜合金的热导率高这一点，通过多年测验，终究因为铜合金的强度低而未能获得预期意图。在这方面做过很多实验研讨工作的是格兰吉斯公司（Graanges）与普基公司（Pechiney），尽管未得到实践运用，却获得了一些经历与弄清楚了许多问题。不过在小型窄幅铸轧上，瑞士铝业公司（Alusuiss，此公司1 999年被加拿大铝业公司收买）却初次获得成功运用，用铜辊套铸轧机出产轿车轴承用铝合金AlSn12，此合金有恰当宽的凝结温度规模。 所用铜辊套的首要不足之处概括为： ·硬度不高； ·在铸轧进程的温度下，强度较低，特别是疲惫强度不高；别的，抗热应力的才能不强； ·铜辊套与钢辊芯在缩短配合上的约束与不尽人意，导致辊套在辊芯上发作不行操控的滑动； ·与惯例的钢辊套比较，铜辊套的寿命短，经济效益低。 为了战胜以上缺点，国际最大的铜材出产商－德国凯美集团公司（KME）从1998年投入恰当大的力气对铜辊进行科技攻关，通过近四年的研制，获得了突破性发展。时至今日，那些限制铜辊套运用的绝大多数要素都被－霸占，有一少部分虽没有彻底解决，但也得到很大改进。 凯美集团也是全球最大的铜产品出产商，在德国、英国、法国、意大利、西班牙、我国都设有工厂，简直一切类型的铜合金都能出产，2008年的供应收入为30亿欧元，供应铜材及铜产品约57万吨，雇员6700名，总部坐落德国的奥斯纳布吕克（Osnabruck）。因为受国际金融危机的影响，2009年的运营情况遭得很：营业额为19.49亿欧元，出资3 800万欧元，供应铜材及铜产品约43.7万吨，雇员6497名，股本权益4.23亿欧元，产权比率23.9%。凯美集团在我国设有8家工厂与贸易公司，即新华优力（北京）科贸有限公司、上海优合有限公司、天津泛亚科贸有限公司、东莞优贤有限公司、上海优华有限公司、优尼可儿机械有限公司和大连大山结晶器有限公司等。 1、研制方针 开发铜辊套的方针是：进步铸轧速度和产值；改进产质量量；下降出产本钱；发掘下流铝加工业的新潜力，即扩大可铸轧合金的种类和产品规格。为此，成功地开宣布两种新式的专用青铜：钴青铜（Cu－Co－Be合金）与镍青铜（Cu－Ni－Be合金），前者用于制作铸轧机辊套，后者用于制作净成型铸造模及其他需有反抗高强应力的模具。镍青铜的牌号为ELBRODUR NiB，铸轧辊套钴青铜合金的产品牌号为ELBRODUR B95，也能够简写KME B95。 KME B95合金是在钴青铜成分基础上加以优化的合金，约含1%Co与0.2%Be；当然，也或许还含有一些起特殊效果的微量合金元素，它的加工制作工艺也有一些特殊之处，长处可概括为“四高”：高的硬度与强度功能，高的热导率，很高的抗蠕变功能，高的抗疲惫强度。 KME B95合金的各项功能均达了预期方针值。 2、制作加工工艺 铜辊套（KME B95）的制作工艺如图6所示。图6  铜辊套制作工艺阐明图 （二）铜辊套的功能 安装好的铸轧辊套见图7、缩短安装后的等效应力（SEQV）示于图8，图9示出了铜辊套铸轧时的温度环境及所接受的交变应力，而铸轧时的等效应力见图10。图7  安装好的铸轧辊套图8  安装好的铜辊套等效应力求图9  铸轧时铜辊套接受的温度及交变应力图10  铸轧时铜辊套的等效应力求 三、KME B95合金 KME B95合金是凯美集团为双辊式铝带坯接连铸轧机辊套研制的一种专用合金，是一种钴青铜，Co及Be的均匀含量分别为1%及0.2%。 （一）物理功能及力学功能 KME B95合金的物理功能见表1，而其力学功能见表2及图11。 表1  KME B95合金的物理功能表2  KME B95合金的力学功能图11  KME 895合金的拉伸强度与温度的联系 （二）钴（Co）及铍（Be）对铜功能的影响 Cu－Co及Cu－Be二元合金相图见图12及图13，而Cu－Co－Be合金的时效曲线见图14。在共晶温度1112℃时，Co在铜中的固溶度为8.8%，然后跟着温度的下降而急剧削减；Cu－Be二元合金相图恰当杂乱，在Cu端既有包晶反响又有共析改动，在包晶反响温度866℃时，Be在Cu中的固溶度为16.5原子%，而在共析温度600℃时的固溶度为10原子%。在该体系中，除存在以Cu为基的固溶体外，还存在β（Cu2Be）、γ（Cu，CuBe），δ相处于铍端。图12  Cu－Co二元相图图13  Cu－Be二元相图图14  Cu－0，5Be－2，5Co合金的时效曲线 加工铍青铜的正常铍含量为0.2%～2.0%，一般含0.2%～2.7%Co。Co与Be一起存在时，可构成CoBe及Co5、Be21。CoBe属体心立方晶格，其显微硬度高达443N∕mm2。CoBe在α固溶体中的固溶度跟着温度的下降而削减，在共晶温度1011℃时的最大溶解度为2.7%，因此当合金含有必定量钻时，可通过固溶与时效处理进步钴青铜的强度功能，如图14所示。 钴还有阻止青铜在加热进程中的晶粒长大、推迟固溶体分化、按捺晶界反响、防止晶界邻近因为过时效反响而构成安排的不均匀性，然后进步合金的沉积硬化效果。 咱们知道，固溶处理的首要意图是获得高浓度的过饱和固溶体，过饱和固溶体在热力学上是亚安稳的。在必定条件下，例如加热至必定的温度，使原子分散才能加强，会主动发作分化进程，分出剩余的第二相，使固溶体到达所在温度的平衡状况，这个进程就是脱溶（时效）进程，合金在时效进程中发作强化。 图14标明的是Cu－0.5 Be－2.5 Co合金的时效曲线。由图可见，该合金在425℃时时效可获得最佳的概括功能。KME B95的Co、Be含量虽比此合金的低，但时效曲线的改动趋势无疑会类似。 四、铸轧辊套的组合及对带坯安排与功能的影响 从2000年首台装有铜合金辊套的双辊式铝带坯铸轧机在韩国朝日铝业公司（Choil）投产以来，已形三种不同的辊套组合：钢－钢的，铜－钢的（一般上辊辊套为铜材，下辊套为钢材），铜－铜的。 （一）铸轧速度与出产率 在铸轧速度方面，钢－钢辊套为0.5～1.2米／分钟，铜－钢辊套为1.2～1.65米／分钟，铜－铜辊套为1.3～2.2米／分钟，如图15、图16。表3列举了不同组合辊套铸轧机的铸轧速度及出产才能。图15  不同组合辊套铸轧机的铸轧速度图16  不同组合辊套铸轧机的出产才能 表3  不同组合辊套铸轧机的铸轧速度及出产才能补白：*带坯厚度8mm。 图15及图16明晰地阐明，因为铜辊套的热导率高，铸轧速度大，铜－钢辊套机的出产才能可比钢－钢辊套高50%左右，而铜－铜辊套可翻一番。 （二）显微安排 1、晶粒尺度比较 因为铜辊套的传热才能强，铝熔体能以更快的速度凝结，因此安排更为细密、细微、均匀，枝晶臂间隔也更短一些。钢－钢辊套铸轧机及铜－铜辊套铸轧机出产的1050及8011合金带坯的晶粒尺度见表4及图17。 表4  用不同辊套铸轧机出产的1050及801 1合金带坯的晶粒尺度图17  用不同辊套铸轧机出产的8011合金带坯 由表4的数据可悉，在铸轧1×××系及8×××系合金带坯时，晶粒得到极大的细化；特别是对8011合金，钢－的晶粒尺度比较钢辊套铸轧的带坯表面均匀晶粒尺度比铜－铜辊套铸轧大3.41倍，而带坯中心的晶粒尺度仅大1.41倍。这是因为中心的冷却速度相差并不非常悬殊。在1050合金最大与均匀中心晶粒尺度方面，钢－钢辊套铸轧仅比铜－铜辊套铸轧大1倍多点。 钢－钢辊套铸轧带坯的枝晶间隔为3～6μm，铜－铜辊套铸轧带坯的枝晶间隔为2～3μm，即前者比后者长1.5～2倍。 2、显微安排比较 钢－钢辊套及铜－铜辊套铸轧的带坯的典型安排示于图18。在铸轧8011合金时，钢－钢辊套铸轧的带坯有严峻的中心线偏析，偏板物既多又粗、长；而铜－铜辊套铸轧的带坯，不光数量少得多，尺度小得多，并且是不接连的，见图19。用钢一铜辊套铸轧的3003合金带坯经高温均匀化处理的显微安排见图20。由图可见，钢套的带坯晶粒粗大，不均匀，而铜套的带坯晶粒细微均匀。这除与原始晶粒尺度巨细与散布状况有关外，首要是因为3003合金中，散布于晶界的含锰化合物能按捺晶粒长大。均匀化处理温度为580℃，左边为未均匀化处理的带坯，右侧为均匀化处理后的带坯。图18  用钢－钢辊套及铜－铜辊套铸轧的1050合金带坯的典型显徽安排图19  钢－钢辊套与铜－铜辊套铸轧的8011合金带坯的中心线偏析比较图20  钢－铜辊套铸轧的3003合金带坯在均匀化处理前后显微安排的比较 图21为用铜－钢辊套铸轧的8006合金（0.40 Si，1.2～2.0 Fe、0.30 Cu、0.30～1.0Mn、0.10 Mg、0.10 Zn；其他杂质每个0.05，总计0.15；其他为Al）及3003合金的显微安排，这是带坯的典型纵向安排：晶粒有显着的方向性，在钢辊套一侧晶粒的方向性长大倾向性更强，而铜辊套那侧晶粒的方向性显着削弱，晶粒也较为细微均匀；第二相质点的偏析程度比钢－钢辊套铸轧带坯弱得多，呈现了更短与更薄的共晶安排；在铜辊套侧带坯中，存在孪晶和过渡安排，在钢辊套侧带坯中存在着受高度剪切效果的共晶安排。图21  铜－钢组合辊套铸轧辊出产的带坯纵截面 选用铜－钢组合铸轧铝合金带坯，因为铜及钢的热导率不同，中心线偏析会发作偏移，即中心线偏析方位发作了改动；不过，这种位移对带坯及终究产品的功能、安排、孔洞、针孔等均无晦气影响。用铜－钢辊套铸轧机出产的带坯轧制箔材8006合金10.5μm箔及8011合金 6.5μm箔的显微安排如图22所示。图22  用钢－铜辊套铸轧的8006合金及8011合金的显微安排 3、力学功能 用铜－钢辊套铸轧的带坯轧制箔材（啤酒标签箔）的力学功能见表5及图23，数据标明，铜辊套的显微硬度及其他力学功能均显着高于钢辊套，国外箔的力学功能也比我国箔高一些。 表5  铜－钢辊套铸轧带坯8006合金箔的力学功能补白：*我国出产的箔。图23  用不同辊套铸轧机出产的8006合金带坯的不同厚度部位的显微硬度 五、铜辊套铸轧出产线的典型出产工艺 （一）根本技能参数 运用铜－铜辊套或铜－钢辊套铸轧机出产铝带坯时，因为铸轧速度加速，应加大铝熔体直销量。例如，以2米／分钟的铸轧速度出产1900mm宽、厚8mm的带坯时，铝熔体直销量为： 2×60×1.9×0.008×2.7＝4.92（吨／小时） 因为铝熔体直销量加大，应加强熔体净化处理，保证其质量。φ840∕673×1650mm铸轧机的各项工艺参数如下（图24）：图24  铜辊套铸轧机的根本技能参数 施加于上辊两头的轧制力（MN）                4.6 （max 8.5） 进口冷却水温度（℃）                          34 出口冷却水温度（℃）                          38 冷却水最大流量（m3∕h）                       100 辊套表面预车削与辊型研磨后的粗糙度（μm）    Ra 0.6～0.8 带坯厚度（mm）                              6～10 铜辊套规格（mm）                           φ840∕673×1650 规划出产才能（kt∕a）                        18～20 （二）铸嘴 选用铜辊套后，因为熔体流量加大，需对铸嘴规划作恰当改动，以坚持熔体流及温度的均匀性；不然，铸轧带坯会呈现种种缺点。 （三）光滑剂喷淋体系 铜辊套铸轧机的速度快，辊套表面光滑尤显重要，整个轧辊表面有必要掩盖薄且均匀的光滑剂。铸轧速度高时最好选用蠕动泵双石墨喷淋体系。至于喷移动速度、离辊套间隔、液体喷淋流型等，凯美集团公司可供给切实可行的技能指导。 （四）冷却水体系 铸轧速度进步，单位时刻内需求带走的热量也相应地添加，因此应在条件答应的情况下使冷却水流量尽或许大一些，并坚持预订的压力，进口水的温度最好低于35℃，出口水的温度宜低于38℃，不答应超越40℃，不然，水垢会显着上升。 （五）车削及磨削 对锻成的铜辊套先进行干法预车削（图25），然后用砂轮湿研磨（图26），磨出所需凸度，即辊型。磨削后的辊面粗糙度Ra＝0.6～0.8μm。铜辊套的厚度在80～100mm为宜，带坯厚度最好大于4mm。铜套的车、磨工艺与钢套相同，不需求任何特殊工艺。图25  干法预车削铜辊套图26  湿法研磨铜辊套 （六）辊套安装 铜辊套与钢芯的安装与钢辊套的安装方法相同（图27），过盈安装参数凯美集团会向用户供给。图27  铜辊套的过盈安装 六、铜辊套的运用概略 自2000年韩国朝日铝业公司在980mm双辊式铸轧机上运用凯美集团的铜辊套以来，截止2009年末全国际装有铜辊套的铸轧机已超越1 00台，散布于11个国家的12个铝业公司，其间最小的铸轧机为挪威海德鲁铝业公司卡姆铝厂（Hydro Karmoy）的φ530mm铸轧机，最大的是意大利诺威力铝业公司（Novelis，Italy）的φ1245mm铸轧机，有关信息见表6。 表6  2009年国际具有铜辊套铸轧机的国家及厂商凯美集团的铜辊套在法塔亨特铸轧机及诺威力普基工程公司（Novelis PAE）的JuMBO 3C与3CM铸轧机上获得了较为广泛的运用，不需求对原有及现行的钢一钢辊套铸轧机作任何改动，对我国出产的铸轧机也相同适用，可原封不动地装于现行的铸轧机牌坊内。 铜辊套的运用周期为10～18天，之后应进行车、磨，切削量一般为Smm，每次车、磨削之后的均匀铸轧量为110吨。运用铜辊套的长处可概括为： 1、进步产值： ·铜－钢辊套铸轧机在运用期间的产值比钢－钢辊套铸轧机高65%左右，而铜一铜辊套铸轧机比钢－钢辊套约高100%。 2、改进质量： ·细化晶粒尺度，缩短枝晶间隔（钢套铸轧的带坯为3～6μm，铜套铸轧的带坯为2～3μm），铸轧带坯呈现均匀细微晶粒的显微安排； ·有用地按捺带坯的通道偏析和中心线偏析； ·进步合金元素在固溶体中的过饱和度，然后进步材料的各项力学功能； ·能有用按捺3xxx系合金在高温均匀化处理进程中呈现的晶粒长大现象。 韩国朝日铝业公司的铜一铜辊套φ980∕800×1850mm在出产7.5mm厚的3003合金带坯时，实践速度为2.12米／分钟，出产才能超越33千吨／年。 七、效益分析 经济效益分析证明，在工作周期内，钢－钢辊套铸轧机发明的赢利为513.3万元，而铜－铜辊套铸轧机发明的赢利为809.9万元；铜辊套的赢利比钢辊套高得多。铜辊套的单边厚度为90mm，比钢辊套厚30mm，以延伸其运用期限，铜辊套的最薄厚度为25～30mmo本钱分析和赢利核算见表7。因为选用铜辊套出产功率进步约一倍，因此，建造新的项目，单位产品的出资本钱可显着下降。 表7  本钱分析和赢利核算本表数据及赢利核算由新华优力（北京）科贸有限公司贺圣司理供给和完结，谨致谢意。 铜辊套重磨时，单边的车、磨量为2.5mm。 （一）每台铸轧机的辊套本钱 1、核算公式 单根辊套报价×辊套根数＋单根辊套车磨次数×辊套个数×每次车磨费。 2、核算进程 钢套：250000×3＋13×3×3000＝867000（元） 铜套：1135200×4＋20×4×2000＝4700800（元） （二）每台铸轧机年赢利 1、核算公式 带坯出产赢利（暂定400元／吨）×年产值－辊套投入本钱 2、核算进程 钢套：400×15000－867000＝5133000（元） 铜套：400×32000－4700800＝8099200（元） 2009年德国及其他欧洲国家熔铸车间用Cu－Co－Be合金辊套出产锭坯的本钱为110～130欧元／吨，我国的出产费用或许会低20%左右。 自2006年以来，全国际11个国家的12个铝业公司用铜－铜与铜－钢辊套铸轧机商业化批量轧制的产品见表8所列，具有很强的商场竞争力，悉数获得预期的经济效益： 表8  国外12个铝业公司所用的铜辊套合金类型和所产铝板产品八、结束语 双辊式铝带坯接连铸轧机自上世纪90年代以来进入辊套材料鼎足之势之势，即钢－钢辊套、铜－钢辊套和铜－铜辊套三种材料各分秋色。截止2009年年末，全国际约有20%的铸轧机装上了铜辊套，全球有11个国家的铸轧机用上了铜辊套，产值进步了，带坯质量上升了；获得了很好的经济效益。我国是国际上铸轧机最多的国家，约占全球总量的49.1%。 笔者期望我国能引入铜铸轧辊、铜辊套及其出产技能。假如我国现有的钢－钢辊套换为铜－钢或铜－铜辊套，那么铝带坯的出产才能能够垂手可得地进步25%～50%，经济效益能够进步35%～65%。一起，因为产质量量的进步还能够获得相应的附加经济效益。 推行铜辊套无论是对我国铜工业仍是铝工业都大有优点。对铜工业能够添加铜材种类，拉动内需；对铝加工业的好处显而易见。 在引入必定量的铜辊套并获得恰当的实效后，可考虑引入铜辊套的一些专利与出产技能，进而与凯美公司协作在我国建造出产铜辊套的合资厂商。 一旦我国铝带坯铸轧厂商认可铜辊套，我国就会成为国际最大的铜辊套商场。“景物长宜放眼量，”期望凯美公司能看准我国这个巨大的铜辊套潜在商场，在技能输出方面予以特别支撑。 铜－钴－铍青铜是一种惯例铜合金，我国在熔炼－铸造－锻压热处理等方面，不存在任何不行逾越的技能妨碍；但仍是先引入为好，能够显着缩短开发时刻，一起能够防止知识产权问题。

4月20日消息： 定义铝铸锻件是指是采用铸造的加工方式而得到的纯铝或铝合金的设备器件。一般是采用砂型模或金属模将加热为液态的铝或铝合金浇入模腔，而得到的各种形状和尺寸的铝零件或铝合金零件通常就称为铝压铸件。 铸造模式铸轧、热轧、冷轧、箔轧 铸轧 连续铸轧是直接将金属熔体“轧制”成半成品带坯或成品带材的工艺，这种工艺的显著特点是使其结晶器为两个带水冷却系统的旋转铸轧辊，熔体在辊缝间完成凝固和热轧两个过程，而且是在很短的时间内。 铸轧工艺参数： 铸轧采用双辊倾斜式铸轧机φ650mm×1600mm和φ980mm×1600mm。前箱内熔体温度，纯铝为685～700℃，3A11为690～705℃；辊缝要求，板坯厚7.0～7.5mm时，纯铝为6.3～6.5mm，3A11为6.0～6.3mm；铸轧区长度，φ650mm铸轧机为40～45mm，φ980mm铸轧机为55～60mm；冷却水压0.3～0.5MPa，水温低于25℃；铸轧速度，纯铝为0.95～1.10m/min，3A11为0.8～0.95m/min；新铸轧辊凸度值：φ650mm铸轧辊时纯铝为0.10～0.12mm，3A11为0.15～0.20mm；φ980mm铸轧辊时，纯铝为0.04～0.06mm，3A11为0.10～0.12mm；供料嘴预热时，加热炉膛定温300℃，保温8h以上；前箱液面高度控制在10～20mm之间。 热轧  热轧就是在再结晶温度以上进行的轧制 热轧优缺点： （1）热轧能显著降低能耗，降低成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗 （2）热轧能改善金属及合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。（3）热轧通常采用大铸锭，大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件1.经过热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，出现分层（夹层）现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应变大?枚啵?2.不均匀冷却造成的残余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。3热轧不能非常精确地控制产品所需的力学性能，热轧制品的组织和性能不能够均匀。其强度指标低于冷作硬化制品，而高于完全退火制品;塑性指标高于冷作硬化制品，而低于完全退火制品。4热轧产品厚度尺寸较难控制，控制精度相对较差;热轧制品的表面较冷轧制品粗糙Ra值一般在0.5～1.5μm。因此，热轧产品一般多作为冷轧加工的坯料。 冷轧  冷轧：冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制，用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨，钢卷在常温下，对热轧酸洗卷进行连续轧制。内径为610mm。 冷轧是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如此还是叫冷轧。由于热轧经过连续冷变型而成的冷轧，在机械性能比较差，硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能，没有退火的叫轧硬卷。轧硬卷一般是用来做无需折弯，拉伸的产品，1.0以下厚度轧硬的运气好的两边或者四边折弯。 冷轧与热轧比较 1、冷轧成型钢允许截面出现局部屈曲，从而可以充分利用杆件屈曲后的承载力；而热轧型钢不允许截面发生局部屈曲。　　2、热轧型钢和冷轧型钢残余应力产生的原因不同，所以截面上的分布也有很大差异。冷弯薄壁型钢截面上的残余应力分布是弯曲型的，而热扎型钢或焊接型钢截面上残余应力分布是薄膜型。　　3、热轧型钢的自由扭转刚度比冷轧型钢高，所以热轧型钢的抗扭性能要优于冷轧型钢。1、外观及表面质量：由于冷板是热板在冷轧工序后得到的，而且冷轧同时还会进行一些表面精整所以冷板在表面质量（如表面粗糙度之类）上比热板来得好，所以如果对产品后序上漆等涂覆质量存在较高要求的，一般选择冷板，另热板又分酸洗板和未酸洗板，酸洗板表面由于酸洗过所以成正常的金属色，但是未冷轧所以表面还是没冷板高，未酸洗板通常表面会有氧化层带着，发乌，或者存在四氧化三铁乌层，通俗讲就是火烤过似的，而且如果存放环境不好的话通常会带点绣。2、性能：一般情况下，热板和冷板在工程中其机械性能是认为无区别的，虽然冷板在冷轧过程中存在一定的加工硬化，（不过不排除对机械性能要求严格的情况，那就需要区别对待了），冷板通常比热板的屈服强度稍高，表面硬度也高一些，具体怎么样需要看冷板退火的程度。。但是不管怎么退火冷板强度是比热板高的。3、成形性能，由于冷热板得性能基本差不太多，所以成形性能的影响因素就要看其表面质量的区别的，由于表面质量是冷板来的要好，所以通常来讲同材质的钢板，冷板比热板的成形外观效果要好一些。 箔轧  铝箔是很薄的带材，在不同国家，厚度不同。我国定为0.2mm以下，铝箔生产以0.4～0.6mm的退火带卷坯为原料，经3～6道次轧制成所要求的厚度，厚度轧制至0.09～0.014mm时则进行双合叠轧，铝箔生产基本工艺流程如下：液体铝→铸锭→锯切→铣面→铸锭加热→热轧→热轧带卷→冷轧→切边/分边→铝箔毛料→退火→初轧→合卷→精轧→铝箔→分切和切边→成品退火→包装→发货。 （一）铝箔坯料     铝箔坯料生产有铸锭热轧和连铸轧两种方法。铝板带生产铝箔采用铸锭热轧法、即半连续铸造出的铸锭经铣面后，加热热轧至0.4～0.6mm。 （二）坯料退火     经冷轧后的带卷坯料塑性差，为进行箔材轧制必须给予退火炉中进行，退火温度一般为400～500℃，退火周期6～12h。 （三）轧制 规模较大的铝箔车间，根据所轧箔材的厚度和轧机专业分工，将轧制工序分为粗轧、中精轧等工序。 （四）分卷 分卷是将叠轧的两张箔材分开，分别卷在两个套筒上。 （五）成品退火 箔材成品退火的目的不仅是为了提高作为包装材料所必需的塑性，而且也是为了消除箔材表面上残留的轧制油，获得表面无油渍、光亮的箔材。 （六）剪切 箔材剪切时应避免边部不齐或损坏的缺陷。其生产的原因是刀片位置不对或刀片不锐所致。 （七）检查 检查包括：卷材外观检查、尺寸检查和表面质量检查。

国外70%左右铝箔是用铸锭热轧坯料生产,而2005年我国铝箔约有82%是用双辊式连续铸轧带坯轧制的,如云南新美铝铝箔有限公司自主开发的铸轧坯料生产0.005mm铝箔技术,在国内首次应用铸轧坯料批量生产出电容器用0.005mm规格铝箔。最近,华北铝业公司采用铸轧工艺生产超宽幅铝箔坯料获得成功,成为国内首家采用铸轧坯料生产1700mm以上规格超宽幅双零铝箔坯料的企业。从我国铝板坯铸轧生产线分布情况看,以铝箔生产为主的企业,坯料生产大多采用铸轧卷,而综合性的铝板带生产企业,坯料大多采用热轧卷。 　　在铸轧生产工艺中,连铸连轧生产线是一种先进的带坯生产工艺,在节约能源与资源、投资成本、生产成本方面优于铸锭热轧法,在产品品质方面接近铸锭热轧法且优于双辊式连续铸轧法。其中哈兹莱特连铸连轧工艺是目前世界上成熟的并商业化生产的连铸连轧法。 　　截至2006年底,全世界约有590条双辊式铸轧生产线,而我国占有约近300条,铸轧产能约为2500kt/a。其中,从国外引进的有14台,产能为152kt/a,是全球拥有铝带坯铸轧机最多的国家,但单台的平均生产能力约比工业发达国家的低35%。预计到2010年,中国可拥有350台以上的连续铸轧机,板带坯生产能力将达到3700kt/a左右。至2006年底,中国已建成的热轧项目有183个,总的铸锭热轧产能约为2800kt/a。 　　铝铸轧机未来市场的发展 　　1.高速铸轧机的新技术、新工艺继续得到开发和应用 　　目前在高速薄带坯铸轧生产线中使用的新技术有:金属液面高度自动控制系统;新的熔体供流系统;改进铸轧辊设计和辊套材料;改进喷淋技术等。 　　我国将进一步研究开发铝合金板带快速铸轧技术,即将铸轧机运行速度提高50%以上,厚度保持在6mm左右,可提高生产率30%～50%,从而在各种中低档铝合金板带材制造方面会具有更加突出的成本优势。我国从20世纪90年代开始研究电磁铸轧技术,也将会随着研究的深入而使铸轧产品得到进一步的推广。 　　2.我国铝铸轧机的未来市场发展 　　更新改造现有的双辊连续铸轧机,提高现有连续铸轧机的装机水平 　　有必要对国内部分的双辊连续铸轧机进行更新和改造,通过数学模型模拟试验和数据处理获得工艺参数最佳化值,把人工智能计算机控制、视频技术、仪表监控、液压技术都应用到铝板带双辊连续铸轧工艺技术中来,实现整个生产过程的自动化和最佳化运行,提高我国整体双辊连续铸轧工艺技术水平。 　　加大铝板带双辊连续铸轧工艺技术的研究开发力度 　　国外一直在研究开发利用双辊连续铸轧工艺技术生产铝合金板带,特别是铝缸、缸盖和拉环毛料。在这方面,我国还有许多工作要做,例如,双辊连续铸轧工艺技术的理论研究、铸轧铝板带的金相组织和表面质量的研究、双辊连续铸轧机的设备及耐火材料的研究和改进等。 　　进一步开发薄带坯快速铸轧技术 　　采用薄带坯高速铸轧工艺生产PS版基铝板带材的毛料。由于薄带坯高速铸轧比常规铸轧具有更大冷却强度,可以得到更细小的晶粒尺寸及枝晶间距,提高合金元素在固溶体中的过饱和度,可以充分抑制常规铸轧带坯表面经常出现的由于重熔而产生的粗大化合物组织和表面偏析等缺陷,从而能提高表面和内部质量。 　　继续立足于研究铝合金电磁铸轧技术 　　电磁铸轧技术的研究立足于发扬常规铸轧节能、投资少的突出优势。用电磁铸轧技术和装备可生产多种合金品种,铸轧带坯质量明显改善,组织性能优于常规铸轧板,特别是深加工性能获得突破性进展,为高性能铝板带材提供性价比高的铝带坯,拓宽了铸轧板的应用范围。 　　发展超薄、超宽、快速连铸连轧机列 　　铝连铸连轧存在的普遍问题是速度和厚度问题。厚度一般都限定在6mm～10mm,速度在1m/min～1.5m/min之间。这样,势必增加后续工序的轧制道次,同时为提高产量就必须增加机组数量。φ1050×1600mm超薄快速铸轧机的研制成功,证明在解决热交换问题的前提下,铸轧厚度可以降至3.5mm～2mm,速度可以提高到3m/min～8m/min,甚至更高,这样铸轧机的生产效率可以成倍递增。 　　引入哈兹莱特连铸连轧技术与工艺 　　哈兹莱特连铸连轧工艺是一项成熟的优秀工艺,值得在中国推广应用。其技术和工艺优势能满足中国铝板带市场的巨大需要量,能满足中国包装业、运输业、建筑业的发展所需要的价廉物美的铝合金板。

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。

据介绍,在世界铝板、带、箔总产量中,用铸锭热轧坯料的冷轧板还不到20%,而80%以上的板、带、箔都用成本较低的双辊式连续铸轧板带坯或哈兹莱特连铸连轧板带坯进行冷轧生产。 　　目前铝铸轧机与热轧机的应用情况 　　国外70%左右铝箔是用铸锭热轧坯料生产,而2005年我国铝箔约有82%是用双辊式连续铸轧带坯轧制的,如云南新美铝铝箔有限公司自主开发的铸轧坯料生产0.005mm铝箔技术,在国内首次应用铸轧坯料批量生产出电容器用0.005mm规格铝箔。较近,华北铝业公司采用铸轧工艺生产超宽幅铝箔坯料获得成功,成为国内采用铸轧坯料生产1700mm以上规格超宽幅双零铝箔坯料的企业。从我国铝板坯铸轧生产线分布情况看,以铝箔生产为主的企业,坯料生产大多采用铸轧卷,而综合性的铝板带生产企业,坯料大多采用热轧卷。 　　在铸轧生产工艺中,连铸连轧生产线是一种先进的带坯生产工艺,在节约能源与资源、投资成本、生产成本方面优于铸锭热轧法,在产品品质方面接近铸锭热轧法且优于双辊式连续铸轧法。其中哈兹莱特连铸连轧工艺是目前世界上成熟的并商业化生产的连铸连轧法。 　　普通铸轧板坯与热轧板坯性能比较参见表1,表2对双辊铸轧和1+X热轧进行了综合性比较。 　　截至2006年底,全世界约有590条双辊式铸轧生产线,而我国占有约近300条,铸轧产能约为2500kt/a。其中,从国外引进的有14台,产能为152kt/a,是全球拥有铝带坯铸轧机较多的国家,但单台的平均生产能力约比工业发达国家的低35%。预计到2010年,中国可拥有350台以上的连续铸轧机,板带坯生产能力将达到3700kt/a左右。至2006年底,中国已建成的热轧项目有183个,总的铸锭热轧产能约为2800kt/a。铝铸轧机未来市场的发展 　　1.高速铸轧机的新技术、新工艺继续得到开发和应用 　　目前在高速薄带坯铸轧生产线中使用的新技术有:金属液面高度自动控制系统;新的熔体供流系统;改进铸轧辊设计和辊套材料;改进喷淋技术等。 　　我国将进一步研究开发铝合金板带快速铸轧技术,即将铸轧机运行速度提高50%以上,厚度保持在6mm左右,可提高生产率30%~50%,从而在各种中低档铝合金板带材制造方面会具有更加突出的成本优势。我国从20世纪90年代开始研究电磁铸轧技术,也将会随着研究的深入而使铸轧产品得到进一步的推广。 　　2.我国铝铸轧机的未来市场发展 　　更新改造现有的双辊连续铸轧机,提高现有连续铸轧机的装机水平 　　有必要对国内部分的双辊连续铸轧机进行更新和改造,通过数学模型模拟试验和数据处理获得工艺参数较佳化值,把人工智能计算机控制、视频技术、仪表监控、液压技术都应用到铝板带双辊连续铸轧工艺技术中来,实现整个生产过程的自动化和较佳化运行,提高我国整体双辊连续铸轧工艺技术水平。 　　加大铝板带双辊连续铸轧工艺技术的研究开发力度 　　国外一直在研究开发利用双辊连续铸轧工艺技术生产铝合金板带,特别是铝缸、缸盖和拉环毛料。在这方面,我国还有许多工作要做,例如,双辊连续铸轧工艺技术的理论研究、铸轧铝板带的金相组织和表面质量的研究、双辊连续铸轧机的设备及耐火材料的研究和改进等。 　　进一步开发薄带坯快速铸轧技术 　　采用薄带坯高速铸轧工艺生产PS版基铝板带材的毛料。由于薄带坯高速铸轧比常规铸轧具有更大冷却强度,可以得到更细小的晶粒尺寸及枝晶间距,提高合金元素在固溶体中的过饱和度,可以充分抑制常规铸轧带坯表面经常出现的由于重熔而产生的粗大化合物组织和表面偏析等缺陷,从而能提高表面和内部质量。 　　继续立足于研究铝合金电磁铸轧技术 　　电磁铸轧技术的研究立足于发扬常规铸轧节能、投资少的突出优势。用电磁铸轧技术和装备可生产多种合金品种,铸轧带坯质量明显改善,组织性能优于常规铸轧板,特别是深加工性能获得突破性进展,为高性能铝板带材提供性价比高的铝带坯,拓宽了铸轧板的应用范围。 　　发展超薄、超宽、快速连铸连轧机列 　　铝连铸连轧存在的普遍问题是速度和厚度问题。厚度一般都限定在6mm~10mm,速度在1m/min~1.5m/min之间。这样,势必增加后续工序的轧制道次,同时为提高产量就必须增加机组数量。Φ1050×1600mm超薄快速铸轧机的研制成功,证明在解决热交换问题的前提下,铸轧厚度可以降至3.5mm~2mm,速度可以提高到3m/min~8m/min,甚至更高,这样铸轧机的生产效率可以成倍递增。 　　引入哈兹莱特连铸连轧技术与工艺 　　哈兹莱特连铸连轧工艺是一项成熟的工艺,值得在中国推广应用。其技术和工艺优势能满足中国铝板带市场的巨大需要量,能满足中国包装业、运输业、建筑业的发展所需要的价廉物美的铝合金板。

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