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冷拔 45 號無縫鋼管 表面光潔無氧化 可定尺切割 適配精密設(shè)備制造
45 號無縫鋼管是以45 號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(含碳量 0.42%-0.50%)為原料,通過 “穿孔 - 軋管 - 精整” 等核心工序去除焊縫、形成整體管狀結(jié)構(gòu)的鋼材,廣泛用于機械制造、液壓系統(tǒng)、工程結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域。其生產(chǎn)過程需嚴格控制尺寸精度、力學(xué)性能和內(nèi)部質(zhì)量,具體可分為原料準備、管坯加熱、穿孔、軋管(延伸)、定徑 / 減徑、精整處理、質(zhì)量檢驗七大核心環(huán)節(jié),以下是詳細流程:
原料質(zhì)量直接決定鋼管最終性能,此階段需完成 “選材 - 預(yù)處理” 兩步,確保原料無缺陷、成分均勻。
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原料選擇:采用 45 號鋼連鑄坯或鍛軋坯,規(guī)格通常為圓形截面(直徑 50-180mm,長度 1.5-3m),要求化學(xué)成分符合 GB/T 699-2015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》標準(如 C:0.42-0.50%,Si:0.17-0.37%,Mn:0.50-0.80%),且原料表面無裂紋、折疊、結(jié)疤等肉眼可見缺陷。
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原料預(yù)處理:
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切頭切尾:通過鋸床切除管坯兩端不規(guī)則的 “冒口”(澆鑄時的補縮部分)和 “尾端”,保證管坯長度均勻(通常定尺為 1.8-2.5m)。
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表面清理:采用噴丸除銹或酸洗去除管坯表面的氧化皮、鐵銹和油污 —— 氧化皮若殘留,加熱時會滲入鋼內(nèi)形成 “皮下氣泡”,導(dǎo)致穿孔后鋼管出現(xiàn)裂紋。
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探傷檢測:對管坯進行超聲波探傷或磁粉探傷,排查內(nèi)部疏松、夾雜、表面微裂紋等隱性缺陷,不合格管坯直接剔除。
45 號鋼常溫下硬度較高(布氏硬度約 197HB),需加熱至 “奧氏體化溫度區(qū)間”(850-1250℃),使其塑性顯著提升、變形抗力降低,才能通過后續(xù)穿孔工序形成空心毛管。
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加熱設(shè)備:采用環(huán)形加熱爐(連續(xù)式生產(chǎn))或室式加熱爐(間歇式生產(chǎn)),環(huán)形爐可實現(xiàn)管坯連續(xù)進料、加熱、出料,效率更高,是主流設(shè)備。
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加熱工藝控制:
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升溫階段:緩慢升溫(升溫速度≤150℃/h),避免管坯內(nèi)外溫差過大導(dǎo)致熱應(yīng)力裂紋。
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均熱階段:在 1200-1250℃下保溫 1-2 小時,確保管坯內(nèi)外溫度均勻(溫差≤50℃),且奧氏體晶粒細化(晶粒尺寸≤5 級)—— 晶粒過粗會導(dǎo)致鋼管力學(xué)性能下降(如沖擊韌性降低)。
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防氧化:加熱爐內(nèi)通入保護氣氛(如氮氣、煤氣混合氣體),減少管坯表面氧化燒損(燒損量需控制在 0.5% 以內(nèi))。
穿孔是無縫鋼管生產(chǎn)的 “核心工序”,通過外力作用將實心管坯軋制成具有空心腔的 “毛管”(也稱荒管),主流工藝為斜軋穿孔法(曼內(nèi)斯曼穿孔法)。
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設(shè)備組成:主要包括兩個呈 15-20° 傾角的軋輥(相對旋轉(zhuǎn),帶動管坯前進)、一個位于軋輥之間的頂頭(固定在頂桿上,用于形成毛管的內(nèi)孔)、以及兩側(cè)的導(dǎo)板(防止管坯偏移)。
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穿孔過程:
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加熱后的管坯由喂料機送入軋輥之間,軋輥的旋轉(zhuǎn)和傾角帶動管坯一邊旋轉(zhuǎn)、一邊軸向前進。
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管坯在軋輥的壓力作用下逐漸變薄,同時頂頭強行 “擠開” 管坯中心,形成空心的內(nèi)孔。
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最終穿出的毛管規(guī)格:外徑 50-200mm,壁厚 5-20mm,長度 3-6m,內(nèi)孔需光滑無折疊(頂頭磨損會導(dǎo)致內(nèi)孔缺陷,需定期更換)。
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關(guān)鍵控制:穿孔溫度需保持在 1100-1200℃(若溫度過低,管坯易開裂;溫度過高,易出現(xiàn) “粘輥”),頂桿的對中性需精準(偏差≤0.5mm),否則毛管會出現(xiàn) “壁厚不均”。
穿孔后的毛管尺寸精度低、壁厚不均,需通過軋管工序進一步 “減壁、定徑、細化組織”,根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格不同,主流工藝分為連軋管法(MPM)和周期軋管法(皮爾格軋管法)。
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設(shè)備:由 5-7 架連續(xù)布置的二輥或三輥軋機組成,每架軋機的軋輥孔型逐漸縮小。
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過程:毛管由芯棒(可移動,支撐內(nèi)孔)穿入,依次通過各架軋機 —— 軋輥的旋轉(zhuǎn)使毛管外徑逐漸減小、壁厚均勻變薄,同時芯棒的軸向移動配合軋輥,確保內(nèi)孔尺寸穩(wěn)定。
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效果:毛管壁厚公差由 ±10% 縮小至 ±3%,外徑精度提升至 ±0.5mm,且通過多道次軋制,奧氏體晶粒進一步細化,力學(xué)性能(如抗拉強度)提升 10-15%。
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設(shè)備:單架往復(fù)式軋機(軋輥可上下往復(fù)運動),配合固定芯棒。
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過程:毛管套在芯棒上,軋輥向下壓制時,毛管局部變薄、延伸;軋輥向上抬起時,毛管隨芯棒向前移動一段距離,重復(fù)此 “壓制 - 移動” 周期,直至毛管達到目標尺寸。
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特點:適合生產(chǎn)外徑≥200mm、壁厚≥10mm 的厚壁管,但效率低于連軋管法。
軋管后的鋼管外徑仍有偏差,需通過定徑或減徑工序?qū)⑼鈴娇刂圃跇藴史秶鷥?nèi)(如 GB/T 8163-2018《輸送流體用無縫鋼管》要求的外徑公差)。
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定徑工序:
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設(shè)備:3-5 架定徑軋機(軋輥孔型為最終目標外徑),無芯棒(內(nèi)孔尺寸已由軋管工序確定)。
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過程:鋼管通過定徑軋機時,軋輥僅輕微壓制鋼管外徑,將外徑公差控制在 ±0.1-0.3mm(如目標外徑 50mm 的鋼管,實際外徑需在 49.7-50.3mm 之間),不改變壁厚。
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減徑工序(適用于需縮小外徑的鋼管):
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設(shè)備:多架(10-15 架)連續(xù)減徑軋機,軋輥孔型逐架縮小。
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過程:鋼管通過時,外徑逐漸減小(減徑量通常≤20%),同時壁厚會輕微減薄(通過調(diào)整軋機張力控制減薄量),最終實現(xiàn) “外徑精準 + 長度延伸”(長度可增加 10-30%)。
精整是鋼管出廠前的 “最后加工”,包括冷卻、矯直、切管、表面處理等,確保產(chǎn)品符合外觀和性能要求。
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冷卻:
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軋后鋼管溫度約 800-900℃,需通過噴水冷卻(快速冷卻)或緩冷坑冷卻(緩慢冷卻)至常溫。
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45 號鋼需控制冷卻速度:若生產(chǎn) “熱軋態(tài)” 鋼管,可快速冷卻(冷卻速度 10-20℃/min),獲得珠光體 + 鐵素體組織;若需改善韌性,可緩冷(冷卻速度≤5℃/min),避免出現(xiàn)馬氏體硬脆組織。
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矯直:
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鋼管冷卻后易產(chǎn)生彎曲(彎曲度≤1mm/m 為合格),需通過二輥或多輥矯直機矯直 —— 矯直機通過上下軋輥的壓力,將彎曲的鋼管 “壓直”,確保全長彎曲度符合標準。
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切管:
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采用鋸床(冷鋸)或火焰切割(熱切割,適用于大口徑)將長鋼管切割成客戶要求的定尺長度(如 6m、9m、12m),同時切除兩端的 “軋廢”(如頭部變形段、尾部偏薄段)。
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表面處理:
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酸洗鈍化:用鹽酸(15-20% 濃度)去除表面氧化皮,再用鈍化液(如硝酸)處理,形成一層氧化膜,防止生銹。
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噴標:在鋼管表面噴印規(guī)格(如 “Φ50×5 45# GB/T8163”)、批號、生產(chǎn)廠家等信息,便于識別。
45 號無縫鋼管需通過 “外觀 - 尺寸 - 力學(xué)性能 - 內(nèi)部質(zhì)量” 全項檢驗,合格后方可出廠,檢驗項目如下:
45 號無縫鋼管的生產(chǎn)是一個 “高溫塑性變形 + 精準控制” 的過程,核心邏輯是:通過加熱使鋼坯具備塑性→通過穿孔形成空心結(jié)構(gòu)→通過軋管 / 定徑調(diào)整尺寸→通過精整 / 檢驗保證質(zhì)量。每一步工序的工藝參數(shù)(如溫度、壓力、速度)都需嚴格匹配 45 號鋼的材質(zhì)特性,才能最終生產(chǎn)出滿足機械強度、尺寸精度和使用壽命要求的產(chǎn)品。