锥形穿孔机在大口径无缝不锈钢管领域的应用

结合大口径无缝不锈钢管生产工艺,从机组选型特点,针对性方案设计控制方式等方面综合分析斜轧穿孔在该领域的应用720穿孔机组采用新的机械结构提高了大口径钢管质量及尺寸精度,工具更换更加省时省力,机组配置的人工智能交流界面使操作更加安全简单方便

在无缝钢管生产过程中,曼式穿孔机是最初发明较早管坯穿孔设备,但由于设备结构及其工艺参数的一些问题未得到解决,所以应用不广20世纪70年代末,由于带大碾轧角度的锥形穿孔机的出现,人们对斜轧穿孔有了近一步新的认识,成为能够穿制高合金钢和连铸坯的一种新型穿孔机锥形穿孔机轧辊的形状为前端小后端大,轧辊轴线与轧制线间除了有较大的送进角度(一般8°15°)外还有一个碾轧角(一般10°20°)两个角分别分布于轧制水平面和垂直面这样不仅使穿孔的轴向滑移系数可以达到最大0.9,而且改善了斜轧穿孔的变形,降低变形过程中的切线剪应力,抑制了横锻效益,改善了钢管内外表明质量,使得许多难穿的高合金管坯可以在这种机型上顺利穿孔依据参考文献内相关介绍曼式穿孔机在穿轧不锈钢和高合金钢管坯时很容易产生大量缺陷,而且NiCrMoCb含量越高则内部缺陷也越严重在锥形穿孔机上进行的实验表明采用适当的送进角度及碾轧角度可以有效预防内折和离层缺陷,很适合不锈钢及高合金钢的生产

2012年太原重工股份有限公司于与江苏某不锈钢管厂签订了720不锈钢穿孔机组该机组主要由加热炉输送辊道前台装置穿孔机主机出口台一段装置出口台二段装置主传动装置固溶装置、收集台架液压系统电气系统等几部分组成穿孔机主机为卧式结构,轧辊左右布置,导板上下布置。

1机组基本参数

1)入口实心坯直径为300~600mm;长度为2500~5000mm;质量(max)为9000kg

2)入口空心坯直径为400~750mm;厚度为50~120mm;长度为4000~6000mm;质量(max)为9000kg

3)出口毛管规格直径为300~820mm;壁厚为25~105mm;长度为4000~11000mm

4)管坯材质不锈钢(奥氏体马氏体双向不锈钢),高镍合金钢

5)其他电机功率为2500kW(单辊);轧辊转速为8~16r/min;轧辊直径为1750mm;轧辊长度为1800mm;送进角度为8°;碾轧角度为12°

2机组特点

2.1机架装置

由于大口径机组的工具及工辅材料尺寸质量均比较大,机组工具更换操作占用了很多人力及场地能够快速方便的进行工具的更换既能减轻劳动强度,又能提高生产时间,增加产量

对上述问题,本项目中穿孔机机架采用分体方式,机盖采用升降液压缸提升至高位,下机架的推拉缸将机架上盖及上导板装置整体推出由于大口径机组的工具,如轧辊导板等重量均比较大,该结构使工具更换方便,大大节省了更换时间,便于人工操

2.2机内定心装置

当穿孔顶杆轧制过程中不稳定,会造成毛管壁厚不均,最终造成品管壁厚精度不合格为了避免该问题,本机组在主机出口处设置了机内定心装置,该装置可以固定顶杆增加强度,减少顶杆弯曲,从而增加了顶杆在穿孔过程中的稳定性,对提高钢管几何尺寸精度有重要精度

该装置主要由框架下升降缸机内辊滑座等装置组成通过液压缸控制机内辊的开口,液压缸设置位移传感器,精确控制开口度,完成不同规格顶杆及毛管的固定滑座装置设置多个辊位,实现较大规格之间的调整

2.3前预旋转装置

通过顶头主动旋转的方式可以减小管坯的切向阻力矩实现坯料顺利咬入,使管坯穿孔工艺流程更加合理

顶头预旋转装置固定安装在出口台二段闭锁装置上,由电机带减速机驱动,通过伸缩油缸完成齿圈与齿轮的啮合顶杆小车上配有外齿圈,当齿套与齿轮啮合后,电机旋转,带动齿轮转动齿轮轴与顶杆小车内部心轴依靠内齿轮传动,实现顶杆的预旋转。顶杆小车外齿圈处设置超越离合器,当坯料完成一次咬入,顺利建立轧制工序时顶杆旋转速度高于预旋转电机带动顶杆的速度时,离合器实现超越,保护电机

2.4后预旋转装置

不锈钢及高合金钢均为高变形抗力的钢种,穿孔时能耗及工具磨损量比较大,使用普通材质(20CrNi43Cr2W18)穿孔顶头不能很好完成该工作一般钢管直径小于340mm的不锈钢穿孔机组,顶头材质多为钼基合金,340mm的钢管穿孔用顶头多用H13等高强度耐热模具钢,该材质顶头具有较高的高温强度,低温塑性差,其脆性转变温度在室温以上(高于400顶头在850~950℃使用效果最好且不容易开裂

由于本机组生产钢管范围涵盖外径340mm以下的规格,顶头材质部分为钼基合金顶头该种材质顶头需加热后安装于顶杆上,由于顶头与顶杆为螺纹连接形式,本机组设置后预选装置,便于顶头安装及顶头上粘钢的打磨

后预旋转装置主要由龙门架摆动缸液压马达减速机推拉油缸立柱等装置组成

2.5固溶池及其拨料装置设计

奥氏体不锈钢的生产工艺需要将1050℃左右的钢管在温度低于40℃的水里进行淬火,这种工艺被称作固溶处理,这是不锈钢生产的特点固溶处理的目的如下:

1)不锈钢管从高温迅速冷却,碳化物来不及析出,得到单一的奥氏体可以提高抗腐蚀性和塑性

2)减弱奥氏体钢的晶间腐蚀倾向

3)不锈钢在水中淬火有助于破坏致密的表面氧化铁皮

由于该项目内钢管规格较大,固溶池进料及出料采用拨料钩形式,放料液压缸驱动拨料钩将钢管放入固溶池中,大口径不锈钢管温度降到工艺要求温度后,取料液压缸动作将钢管从池子里取出,放置于收集台架上该机构提升效率高,结构简单,故障率低(见图4

2.6机组自动化控制安全连锁人机交流控制

在钢管穿孔过程中,根据坯料及成品管规格的变化,需要对穿孔机主机及辅机设备进行工艺参数调整,该机组在前台V型槽升降导板调整轧辊调整出口台一段三辊开口度调整顶头前伸量调整等机械结构上均设置位移传感器编码器热金属检测器等元件,可对相应参数进行自动化调整,节省人工劳动强度提高机组参数调整的精度提升了产品质量

机组设置多处接近开关压力继电器等检测反馈型元器件保证设备在安全可靠的条件下运行,避免发生损坏设备或发生人员安全事故例如主机正常运行需要满足的基本条件:液压润滑油温压力正常;稀油系统正常;机架锁紧;上导板锁紧;下导板锁紧;左右轧辊箱锁紧

本机组中设置了上位工控机控制系统,设计开发了人工智能界面,通过该界面可以输入相关参数,通过PLC西门子软件系统控制完成智能调整界面内可以直接输入简单参数,消除中间计算环节,方便快捷该系统还可以方便的观测各个检测点的状态,故障报警,故障记录等,如油箱液位温度电机的电流曲线等关键参数,对指导生产,改进工艺有重要指导意义

3结论

1)不锈钢穿孔工艺与普碳钢及合金钢工艺还是区别挺大的,不锈钢轧制节奏比较慢,轧制速度在0.10~0.25m/s比较合适

2304L不锈钢的轧制力能及特点与合金钢类似,穿孔不会出现大问题但是双相钢(2205超级双相钢低温不锈钢的轧制压力要比同规格合金钢力能1.6~2.0

3304L-316L不锈钢的穿孔温度可设置在1250°左右,双相钢或低温钢的穿孔温度在1150°左右

4)通过不锈钢管生产流程及工艺的针对性设计,保证了该机组运行稳定性,安全性,可靠性及自动化调整

5)该项目生产运行的情况表明锥形穿孔机组完全满足不锈钢的生产要求,壁厚尺寸精度内外表面质量都能很好的满足用户需求

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

文章地址:http://www.gbt14976.com/Info/View.Asp?Id=991

版权所有 © 转载时必须以链接形式注明作者和原始出处

我们需要您的支持与分享

分享到:

相关新闻

    没有资料