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超声波技术应用于冷拔钢管或其他金属塑性加工是20世纪70年代大功率超声波应用的新发展。1978年8月,上海市科委正式下达科研任务,由上海钢管厂负责,中国科学院声学研究所和上海超声波仪器厂协作,进行超声波冷拔钢管试验。
超声波振动拔管的原理是将高频电谐振通过换能器转换成机械振动,并将振动能量传播到变形区中,从而改变金属变形的性质和应力状态。
在超声波振动拔管中,换能器的设计是一个核心问题。只有正确设计换能器,才能能地将高频电谐振变为有效的机械振动。
我国20世纪80年代在自己试制的超声冷拔钢管装置上,对多种材料进行了拉拔试验。试验表明,超声冷拔钢管可以降低拉拔力15%~20%;可以提高延伸系数,减少拔制道次;可减少中间热处理,进行多道次连拔;提高了钢管内外表面的光洁度和加工精度;能够拉制常规方法不能拉制的特种金属
钢的化学成分是确保钢管性能的基础条件,在冶炼过程中化学成分分析的准确性是冶炼优质钢的必要条件。一般情况下,主要分析的化学元素包括C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cu、Al、W、V、Ti、As、Sn、B、Nb等的成分。
(1)化学分析:以物质的化学反应为基础的分析方法。
(2)仪器分析:以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法。
(3)误差:指分析结果与真实值之间的差值。按其性质分可分为随机误差、系统误差和过失误差。
(4)随机误差:又称偶然误差。是由于在测定过程中一系列的有关因素微小的随机波动而形成的具有相互抵偿性的误差,它决定了测定结果的精密度。
(5)系统误差:是指在一定试验条件下由某个或某些因素按照某一确定的规律起作用而形成的误差,在每次测定中会重复出现,使测定的结果经常偏高或偏低,它决定了测定结果的准确度。其主要来源有方法误差、仪器误差、操作误差和试剂误差。
(6)过失误差:是指一种显然与事实不符的误差,没有一定的规律。不管造成过失误差的具体原因如何,在分析测试过程中,只要确知存在过失误差,就必须将含有过失误差的测定值作为异常值,从一组测定数据中舍去。
(7)化学分析允许差:在实际分析工作中,按标准或主管部门根据生产和科学技术发展的要求,同时考虑到分析技术所能达到的水平,而拟定某元素在何种含量范围内可以允许的误差值。这个允许误差范围,习惯上称为“公差”,执行GB/T 222标准。化学分析方法中所规定的允许差,是衡量分析结果的质量标准。
黑龙江天祥钢管有限公司技术力量雄厚,在新环境下适应了市场经济环境,充满了活力和创造力。公司坚持 无缝钢管质量为上、保证信誉和尊重用户的服务宗旨,发扬自强不息、拼搏不止、求实自爱和志在上等的企业精神,竭诚为广大用户服务。
钢材力学性能是保证钢材终使用性能(机械性能)的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中,根据不同的使用要求,规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标,还有用户要求的高、低温性能等。①抗拉强度(σb)试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的能力。②屈服点(σs)具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的小应力。屈服点的计算公式为:式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿)So--试样原始横截面积,mm2。③断后伸长率(σ)在拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率。以σ表示,单位为%。计算公式为:σ=(Lh-Lo)/L0*式中:Lh--试样拉断后的标距长度,mm; L0--试样原始标距长度,mm。④断面收缩率(ψ)在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。计算公式如下:式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的少横截面积,mm2。⑤硬度指标金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。A、布氏硬度(HB)用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。其计算公式为:式中:F--压入金属试样表面的试验力,N; D--试验用钢球直径,mm; d--压痕平均直径,mm。测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便。举例:120HBS10/1000/30:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa)。 [1]
穿孔毛管的质量对无缝钢管的质量影响很大。穿孔不良质量主要表现在毛管壁厚不均、内拆、外折等缺陷存在及其表现程度上。为改善穿孔质量,必须对这些缺陷加以控制。
1 毛管壁厚不均造成毛管不均的主要原因有管坯加热不均、顶杆弯曲、轧制线不正、定心辊调整不当、定心孔不正及导入套选择不当等。
2 内折
穿孔机穿孔所产生的内折原因较多,主要可分为钢质内折与操作内折两大类。
(1)钢质内折。
主要是由管坯质量不良引起的,如连铸坯低倍不合(残余缩孔、内裂纹,非金属夹杂等),铸坯内部严重疏松;柱状晶过发达及难变形的合金钢穿孔时也容易产生内折。
(2)操作内折。
造成的原因主要有调整不当(如顶头前压下率过大或过小;轧辊转速过高;送进角过小;椭圆度过大等)以及管坯加热温度不均等;顶头磨损过大或破裂、粘钢等。穿尾端的破尾被芯棒插入时也会造成内折。
3 外折
造成外折的主要原因有钢质外折和操作内折。
(1)钢质外折。如管坯裂纹、连铸坯严重划痕、耳子、钢锭结疤、翻皮及皮下气泡等。
(2)操作外折。工具(轧辊、导板或导盘)粘钢划痕,严重的螺旋道、轧辊刻槽或堆焊不当等。
穿孔机孔型调整主要参数有:轧辊距离、导盘(导板、导辊)距离、椭圆度、送进角、辗轧角,顶头直径,顶头前压下率、轧辊与导盘速度等。
(1)轧辊距离是指左右或上下两个轧辊辊喉处的短距离。轧辊距离通常由坯料直径和总压下量来决定,是主要的调整参数。
(2)导盘(导板、导辊)距离是指上下2个导盘(导板、导辊)根部处的短距离。导盘(导板、导辊)对穿孔变形起到横向限制和引导作用。导盘(导板、导辊)距离直接影响椭圆度的变化。
(3)椭圆度是导盘(导板、导辊)距离与轧辊距离之比。表示孔型调整后的椭圆程度。调整椭圆度使轧件截面保持一定的椭圆形状,可改变轧件的横向变形程度,控制截面周长,实现扩径、等径轧制。过大的椭圆度加大了横向变形,对产品质量不利。
(4)辗轧角是Φ轧辊轴线与轧制线在水平面上投影的夹角。桶形辊的辗轧角一般小于5°。Φ250 mm精密轧管机组的锥形辊穿孔机的辗轧角为10°~15°。
轧辊的“锥形”程度与辗轧角的大小有关。辗轧角越大,轧辊直径从小端(咬入端)到大端(抛出端)的变化就越大,辊面圆周速度和沿轧制线方向分速度的递增亦越大。一方面,沿轧制线方向分速度的递增,对提高变形速度和加强金属的延伸变形有利;另一方面,辊面圆周速度的递增,对轧件扭转的影响也增大。这两个方面的因素要在辊型设计时综合考虑。同时,过大的辗轧角,对设备设计也会增加困难。
(5)送进角是轧辊轴线与轧制线在垂直面上投影的夹角。Φ250 mm精密轧管机组的锥形辊穿孔机的送进角为5°~12°。送进角越大,轧辊速度在前进方向的分量也越大,即钢管前进越快,但斜轧延伸的螺距也越大,穿孔机负荷也越大。
(6)顶头直径与穿孔毛管的内径有关。一般来讲,顶头直径越大,穿孔毛管的内径也越大。
(7)导盘速度指导盘工作面的纵向线速度。主动旋转导盘,其工作面的纵向线速度应大于轧件纵向前进速度,因而对轧件作用有纵向曳入摩擦力,加强了金属的纵向流动。导盘速度一般控制在轧制速度的 1.5~3.0倍。
(8)顶前压下率
指坯料在顶头前端(鼻部)处的直径压下率,用百分率来表示。
顶前压下率=(坯料直径一顶头前端横截面的轧辊距离)/坯料直径
顶前压下率愈大,则金属变形的不均匀程度也愈大,导致管坯中心区在旋转过程中交变的切应力和拉应力增加,从而容易促使孔腔形成,造成内折缺陷。顶前压下率愈小,则管坯咬入愈困难(尤其是二次咬入)。因此工艺上调整的原则是,在保证咬入的条件下,顶前压下率愈小愈好,通常采用的顶前压下率为4%~7%。
(9)理论上穿孔速度通常指毛管出口处的轧辊辊面纵向分速度,但实际穿孔速度由于受金属滑移的影响,要比理论计算的辊面纵向分速度低。但锥形穿孔机的金属滑移比桶式穿孔机要小,故其实际穿孔速度相对较高,因而穿孔效率也较高。
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