管材轧制毕业论文

管材轧制毕业论文

合金钢管主要用途是用于电厂，核电，高压锅炉，高温过热器和再热器等高压高温的管道上及设备上，它是采用优质碳素钢，合金结构钢和不锈耐热钢做材质，经热轧（挤、扩）或冷轧（拔）而成。合金钢管建减图过程，实质上是空心体无;凉株连续现制过程。从合金钢管头部进入统一架到尾部离开最后一架可分为三个阶段：
1、咬钢阶段，从合金钢管的管头部进入第一架直到管头进最后一架为咬钢阶段。此时管头逐渐通过各机架，其速度随延伸系数的增加而加大。
2、轧制稳定阶段，从合金钢管的头部进入最后一机架到管尼还未离开第一机架，此时整个机组都在轧制一支钢管，轧制负荷及速度都是稳定的，叫稳定阶段。

管材轧制加工的主要方法有哪些

管材轧制是生产无缝管材的主要方法之一，在管材轧制中，根据管坯的变形温度不同，可分为热轧和冷轧。目前，在铝管生产中，大多数情况下，热轧已被挤压法所取代。将通过热挤压获得的管坯进行冷轧，从而获得成品管材。　　通过冷轧获得的管材表面光洁，组织和性能均匀，壁厚尺寸精确。与拉伸法相比，冷轧法还具有道次加工率大，生产效率高等优点。通过轧制法还可以生产各种异型管材、变断面管材、锥型管材及其他经济断面管材。
冷轧管机的种类很多，目前常用的有周期式二辊冷轧管机和周期式三辊冷轧管机。此外，还有行星式冷轧管机，连续冷轧管机，多线冷轧管机，横向多辊旋压机等。这些新型冷轧管机具有生产效率高，加工率大等优点，但由于设备和工具制造复杂，更换管材规格困难，设备和工具的费用大，而未被广泛采用。钢管厂。
周期式二辊冷轧管机最初出现于美国，目前其结构已改善得很完善，产品规格范围可以达到外径Φ12mm～Φ457mm；壁厚0.2mm～15mm。常见的冷轧管机有俄罗斯的XПT冷轧管机和我国制造的LG系列冷轧管机。
三个及三个以上轧辊组成的冷轧管机称为多辊冷轧管机。多辊轧机可分为三辊、四辊和五辊三种。一般生产直径为Φ8mm～Φ60mm管材时用三辊的，直径为Φ60mm～Φ120mm管材用四辊或五辊冷轧管机轧制。
旋压是用于成形薄壁回转体工件的一种加工方法。钢管公司它是借助旋轮等工具作进给运动，加压于随芯模沿同一轴线旋转的金属毛坯，使其产生连续的局部塑性变形而成为所需空心回转体零件。旋压加工包括普通旋压和强力旋压。
用旋压法可生产纯铝、硬铝和超硬铝的几十种合金几十个规格的大型薄壁空心回转体零件，最大直径可达8000mm以上，璧厚精度可以控制在±0.01mm以内。
轧制和旋压管材用工具主要有轧辊、芯杆、芯模、旋轮等。无缝钢管厂的设计与制造是管材成形的关键技术之一。要求使用高级工具钢、高速钢、硬质合金等材料制造，热处理后的硬度应达到HRC60～65。

轧制原理与工艺

1 轧制过程

轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。金属材料尤其是钢铁材料的塑性加工，90%以上是通过轧制完成的。由此可见，轧制工程技术在冶金工业及国民经济生产中占有十分重要的地位。

轧制工艺按照产品类型可以分为板带轧制、管材轧制、型材轧制以及棒、线材轧制四种基本类型; 按生产工艺可以分为热轧和冷轧工艺;按厚度可分为薄板（厚度<4mm）、中板（厚度4~20mm）、厚板（厚度20~60mm），特厚板(厚度>60mm、最厚达700mm) 。在实际工作中，中板和厚板统称为"中厚板"。

轧制过程是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧棍的压缩使材料截面 减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。

2 轧制变形理论

2.1 轧制变形区

轧制时轧件在轧辊作用下发生变形的部分称为轧制变形区。

2.2 简单理想轧制及几何变形区

简单理想轧制的条件：轧辊直径相同、转速相等、轧辊为圆柱形刚体、轧件为均匀连续体，轧制时变形均匀，轧件为平板。

几何变形区：轧件与轧辊接触面之间的几何区，即从轧件入轧棍的垂直平面到轧件出轧辊的垂直平面所围成的区域ACBD。

2.3 简单轧制时变形区参数间的关系

1）咬入角轧件被咬入轧辊时轧件和轧辊最先接触点和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的角度。

2）变形区长度轧件和轧辊接触圆弧的水平投影长度。两轧辊直径相等时:

3）接触面积接触面水平投影面积。解析算式如下：

2.4 变形理论

2.4.1沿轧件断面高度方向上的变形分布不均匀

带钢表面粗晶区的形成和轧制状态有关 :

1）轧制时 ，由于摩擦力的存在 ，在轧件和轧辊接触部位存在难变形区 ，当轧制润滑条件不好时，容易在表面层产生粗晶区，可以通过开启机架间冷却水来改善润滑。

2）沿轧件高向上变形分布是不均匀的，表面层变形小。压下量分配不合理时 ，使得轧件表面层变形量小，从而产生粗晶。

2.4.2 不均匀变形理论:

1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的。

2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着，在粘着区轧件与轧辊之间无相对滑动。

3）变形不但发生在几何变形区内，也产生在几何变形区以外，其变形分布都是不均匀的，轧制变形区分为变形过渡区，前滑区，后滑区和粘着区。

4）在粘着区有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，且等于该处轧辊的水平速度。

3 几种轧制工艺介绍

3.1 异步轧制

异步轧制是一种速度不对等轧制，上下工作辊表面线速度不等，以降低轧制力；因此又称差速轧制，也称搓轧。异步轧制用于轧制双金属板，将引起轧件的弯曲变化，异步轧制可以调节双金属板的弯曲曲率，而且在同一异步比的条件下，两金属组元的厚比在某一变形程度条件下，可以得到平直的轧件。异步轧制是一个新的轧制工艺，有许多优点。采用异步轧制可以大大地降低轧制力，所以设备重量轻，能耗低，轧机变形小，产品精度高；减少了轧辊的磨损和中间退火，降低了生产费用；轧制道次少，生产率高；轧机可轧厚度大。异步轧制不但适用于冷轧板带，并且可以用于热轧板等，是一项很有发展前途的生产工艺。异步轧制的不足主要是容易引起轧机震颤。

3.2 累积叠轧焊

累积叠轧焊( accumulative roll bonding，ARB) 是将表面进行脱脂、加工硬化等处理后尺寸相等的两块薄板材料在一定温度下叠轧并使其自动焊合，然后重复进行相同的工艺反复叠片、轧制焊接，从而使材料的组织得到细化，夹杂物均匀分布，大幅度提高材料的力学性能。

3.3 双驱动轧制

双驱动轧制常用于环件加工，其基本工作原理与常规环件轧制基本相似，不同之处在于双驱动轧制过程中芯辊上加载一个驱动力矩，使得芯辊的转动方式由随动转动变为自主驱动控制转动。环件双驱动轧制设备是在常规环件轧制设备的基础上将芯辊部件改成带液压驱动旋转的芯辊，能够实现芯辊自主运动。在驱动辊和芯辊旋转作用下，环件连续进入由驱动辊与芯辊构成的轧制孔型。由于芯辊自主运转并不随环件运转，在轧辊与环件表面摩擦力的作用下，环件内、外表面材料旋转速度不相匹配，犹如环件内、外表面材料发生搓动，增大了环件组织的塑性变形量使得环件产生连续局部塑性变形。壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的同时，环件内部组织因产生较大的塑性变形而改善零件的组织性能。环件经反复多转轧制使直径达到预定值时，环件外表面与信号辊接触，驱动辊停止进给运动，环件双驱动轧制过程结束。轧制过程中，导向辊的导向运动保证了环件的平稳转动。

【技术】谈谈锻造与轧制的区别

1、轧制

轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。

轧制方式按轧件运动分有：纵轧、横轧、斜轧。

纵轧过程就是金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过，并在其间产生塑性变形的过程。

横轧：轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致。

斜轧：轧件作螺旋运动，轧件与轧辊轴线非特角。

优点：

可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢组织密实，力学性能得到改善。这种改善主要体现在沿轧制方向上，从而使钢在一定程度上不再是各向同性；浇注时形成的气泡、裂纹和疏松，也可在高温和压力作用下被焊合。

缺点：

1、经过轧制之后，钢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得多。

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、热轧的钢产品，对于厚度和边宽这方面不好控制。我们熟知热胀冷缩，由于开始的时候热轧出来即使是长度、厚度都达标，最后冷却后还是会出现一定的负差，这种负差边宽越宽，厚度越厚表现的越明显。所以对于大号的钢材，对于钢材的边宽、厚度、长度，角度，以及边线都没法要求太精确。

2、锻造

锻造：是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。

锻造可分为自由锻、模锻、闭式模锻

1、自由锻。利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁(砧块)间产生变形以获得所需锻件，主要有手工锻造和机械锻造两种。

2、模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻.金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等等。

3、 闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。

特点：

锻造与铸件相比，金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。

铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。此外，锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的。

锻件与轧件的比较：

（1）锻件的轴向和径向力学性能差异较轧件差异小，也就是说，锻件的各向同性要远远高于轧件的各向同性，所以说锻件的寿命要远远高于轧件。

（2）从变成程度上说，锻件的变形程度远大于轧件的变形程度，也就是说通过锻造破碎共晶碳化物的效果要优于轧制的破碎效果。

（3）从加工成本上说，锻造的成本要远高于轧制的成本，对于一些关键件、承受较大载荷或冲击的工件、形状复杂或要求非常严格的工件，还是必须要采用锻造的工艺进行加工的。

（4）锻件具有完整的金属流线，通过轧制后再机械工破坏了金属流线的完整性，极大程度上缩短了工件的寿命。