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不銹鋼無縫鋼管生產的創新工藝
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-11-05
鋼管擠壓工藝的主要目標是穩定地生產加工精度高、尺寸偏差小的優質鋼管產品。鋼管擠壓遇到最大的尺寸加工精度問題就是內外圓不同心，其中一部分偏心量在鋼管加工過程中總要出現的。
1?前言
達涅利布萊達擁有50年積累起來的豐富的擠壓技術開發和擠壓機設備制造經驗，并將新技術、新設備的不斷研究與開發視為自己的主要任務，以不斷提高設備生產能力，改善產品質量。
2?鋼管擠壓工藝的主要優點
鋼管熱擠壓工藝是一種先進的生產技術，具有明顯的成本優勢，可為用戶帶來下列好處：
.可生產其它各種方法（如熱軋或焊接工藝）無法生產的形狀復雜的實芯或空芯鋼管；
.模具成本低，可試生產所需的各種斷面形狀，而不會支出很高的試生產費用；
.可組織小批量生產，最少可生產2t，甚至更少，而且具有良好的經濟性；
.交貨時間遠比其它各種工藝短得多；
.可生產其它各種工藝無法生產的某些特殊鋼種無縫型鋼產品。
3?擠壓工藝介紹
擠壓工藝包括以下幾個生產工序：
①??坯料：圓坯經過剝皮、定尺切割、鉆孔、機械加工和清洗后，即可形成中空管坯為坯料準備就緒。
②??坯料加熱：根據不同的鋼種，可分為三個加熱階段，以確保達到生產工藝要求的合適溫度。
③??預熱：一座轉底式煤氣爐將用于第一步加熱，將坯料預熱至700℃～900℃。
④??感應加熱單元（第一階段）：第一組感應加熱單元將坯料加熱至擴孔工序所需溫度，約為1100℃～1250℃，具體溫度值根據生產鋼種確定。感應加熱單元采用低頻加熱方式。
⑤??坯料潤滑：在擴孔之前先進行玻璃纖維潤滑。
⑥??擴孔：在擠壓之前已鉆好孔的圓坯，必須先從一個較小的先導孔開始擴孔，直到內孔最終達到內徑加工精度要求。
上述工序及設備的主要特點為：
.通過兩個雙動缸來完成所有的擴孔和鐓粗加工；
.自動將擴孔錐裝／卸到擴孔機中心位置；
.坯錠表面自動潤滑；
.可自動將玻璃纖維裝入導孔內；
.擴孔筒和擴孔針自動冷卻。
⑦??感應加熱單元（第二階段）：第二組感應加熱單元用于在坯料擴孔后繼續加熱中間坯。根據搬運輸送系統的正常作業情況，要求將中間坯加熱到1200℃或根據材料要求的溫度。
⑧??擠壓機：坯料裝到擠壓機上，通過擠壓方式加工成鋼管。擠壓機輔助系統則負責上料、更換擠壓模、擠壓墊循環使用和壓余料頭分離等。
上述工序及設備的主要特點為：
.采用單獨控制的外置式擠壓芯棒；
.擠壓過程可選用浮動式、固定式和相對速度控制等多種頂桿工作模式；
.擁有全自動管鋸和擠壓模自動更換裝置；
.壓余料頭和擠壓墊自動分離；
.頂桿自動更換；
.擠壓筒自動清洗；
.坯料自動上料，同時實現玻璃纖維潤滑。
⑨??冷卻池：冷卻水池布置在輸出輥道的一側，用于鋼管快速冷卻。
⑩??冷床：在需要空冷的時候，可將鋼管輸送到冷床。
4?先進的達涅利鋼管偏心控制技術
鋼管擠壓工藝的主要目標是穩定地生產加工精度高、尺寸偏差小的優質鋼管產品。鋼管擠壓遇到最大的尺寸加工精度問題就是內外圓不同心，其中一部分偏心量在鋼管加工過程中總要出現的。但擠壓鋼管的尺寸偏差，卻可以通過嚴格控制加工工藝參數和擠壓過程中的材料流動，盡可能減小到最低程度。
在不銹鋼管加工過程中，引起偏心的主要原因是：坯料存在溫度梯度；坯料準備問題；設備不對中和坯料潤滑不良等。引起偏心的原因既可以是其中的某一個，也可以是多種原因綜合作用的結果。達涅利的設計就是要確保在擠壓加工過程中，能夠盡可能減小，甚至完全補償各種偏心因素的影響。
.在擠壓之前，應通過沿上料裝置布置的溫度檢測裝置檢查坯料溫度分布。坯料溫度變化趨勢將始終在操作人員監視屏上顯示。溫度變化趨勢經過計算后，在屏幕上顯示以便使操作人員能夠據此調整感應加熱單元的預設定值，以便在擠壓作業開始之前，最大限度地減小或補償實際檢測到的溫度梯度影響。
.擠壓模組件、擠壓筒和擠壓桿是否對中良好，應由控制系統在每次擠壓過程中進行實時檢查；軸件位置也要在屏幕上顯示，以表明機械設備處于正常工作狀態。
.同時也要利用合適的材料，采用預應力技術，最大限度地減小擠壓機立柱的拉伸變形。在任何情況下，擠壓力總會產生一個最小伸長量。但這一伸長量會自動由控制系統通過實時調節擠壓桿位置的方式及時給予補償。
.良好的擠壓模質量，也是嚴格控制鋼管尺寸加工精度和獲得良好的表面質量必不可少的重要條件。由于擠壓模要受承受很高的溫度和壓力，所以模具在每次擠壓作業后都要更換。
.一個壓緊的玻璃纖維厚盤，即玻璃纖維墊，可由機械手自動裝到坯料和擠壓模之間，用于在擠壓過程中，對外管壁提供表面潤滑。
.必須使用玻璃纖維潤滑。只有這樣，才會在幾乎沒有磨擦力的情況下，實現金屬流動；而且在接觸區域，靜磨擦系數可保持在0.03的水平。通過控制系統，玻璃纖維可實現自動分布和控制，其密度可控制在0.05g/m3～0.32g/m3之間。玻璃纖維平均直徑約10靘～15靘。使用一種經過軟化處理的玻璃纖維（SiO2?Na2O?CaO），它在大約1200℃溫度條件下的粘度為103泊。最為理想的是一種在接近于擠壓溫度的狹窄溫度范圍內軟化和熔化的玻璃纖維，可獲得非常好的使用效果。
鋼管壁厚公差保證值：
.90?%壁厚≥20mm的鋼管壁厚公差可控制在±6%范圍內；
.90?%壁厚≥10mm的鋼管壁厚公差可控制在±8%范圍內；
.90?%壁厚＜10mm的鋼管壁厚公差可控制在±10%范圍內；
.外徑＜200mm的鋼管外徑公差可控制在±1%范圍內；
.外徑＞200mm的鋼管外徑公差可控制在±1.5%范圍內。
5?達涅利速度控制技術
擠壓過程中最關鍵的是速度控制，既要控制好擠壓設備工作情況（最大速度可達400mm/s），也要把握好控制條件（必須在整個擠壓過程中保證恒定的擠壓流量）。
要達到要求的設備性能，一是要用好用于驅動所有輔助設備的油壓控制系統，二是要用好用于驅動主、副擠壓缸的水控制系統，以盡可能最小化在擠壓過程中使用的流體介質生產的影響。
選擇水壓系統的主要原因：
①??水具有良好的不可壓縮性，它在100bar壓力下的壓縮率僅為0.35～0.40；而礦物油的壓縮率則為0.65～0.75。
②??在工作溫度條件下，水和油介質的粘度分別為：
在0?℃～100℃溫度條件下，水的運動粘度變化范圍從2～0.4；
在0?℃～100℃溫度條件下，礦物油的運動粘度變化范圍從100～10。
③??在一個大氣壓和20℃溫度條件下，液壓油中可析出大約9％的空氣。這將影響減壓時間。
④??事實上，即使出現泄漏，水也不會引起火災，不會污染環境。
考慮到上述原因，全世界所有大型不銹鋼擠壓機，都選擇水控制系統。
達涅利有下列優勢：
①??合理選用具有最小可壓縮性的流體介質來完成高速、高壓下的擠壓加工。事實證明，這種選擇可改善最終產品質量。
②??運用所有液壓油的技術優勢來控制水控制系統比例閥閥位的精度。這樣，就可以確保水控制系統和液壓油控制系統的比例閥具有相同的工作性能。
6?結論
達涅利采用的鋼管擠壓加工方法，不僅可行，而且在當今競爭日益激烈的國際市場上，也將成為一種必須采用的生產工藝手段。達涅利過程自動控制參數，再加上在各種工作條件下，機械設備都表現出的良好的可靠性和生產運行可重復性，使設備具有很高的生產效率和產品質量，并可降低生產運行成本。
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