不銹鋼冷拔管

　　冷拔鋼管是鋼管的一種，即其按生產工藝的不同分類的一種，區別于熱軋(擴)管。在毛管坯或原料管擴徑的過程中通過多道次的冷拔加工而成，通常在0.5～100T的單鏈式或雙鏈式冷拔機上進行。冷軋(撥)鋼管除分一般鋼管、低中壓鍋爐鋼管、高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、機械加工管、厚壁管、小口徑加內模冷拔管其它鋼管外，還包括碳素薄壁鋼管、合金薄壁鋼管、不銹薄壁鋼管、異型鋼管。冷拔鋼管其外徑可以到6mm，壁厚可到0.25mm，薄壁管外徑可到5mm壁厚小于0.25mm尺寸，精度以及表面質量均明顯優于熱軋(擴)管，但受工藝制約，其口徑以及長度均受到一定限制。

　　原理

　　金屬學原理

　　冷拔加工鋼管正是發生了加工硬化。冷拔時金屬發生塑性變形，晶體內部有多個滑移系啟動，位錯運動彼此攔截，許多位錯被釘扎住，造成位錯塞積，同時位錯源停止動作。上述一系列過程導致了位錯的可動性降低，晶體中的位錯密度顯著增加。當塑性變形進一步發生，應力增加并足以使釘扎的位錯開始運動，螺位錯交滑移，刃位錯不能交滑移，這樣發生位錯交截，使不動階數增加。

　　所以，通過冷拔加工金屬內部位錯密度增加，位錯可動性降低，既難于產生位錯又難于移動位錯，因而金屬材料硬度、強度提高。這就是冷拔加工的金屬學原理。

　　力學原理

　　冷拔時鋼管在力的作用下通過一定形狀、尺寸的模具，發生塑性變形。在生產中的拔制方法大致可分成3種：縮徑拔管、減外壁拔管和減內壁拔管，冷拔時，鋼管在拉拔力、正壓力和摩擦力的作用下，發生相應的變形，大都經過縮徑、減壁和定徑3個階段，而且變形區內部產生相應的應力，其中軸向為拉應力，徑向和周向為壓應力，拔管過程中金屬處于一向拉和兩向壓應力狀態，這是冷拔管變形過程的基本力學特征。

　　冷拔鋼管生產工藝

　　冷拔鋼管，冷軋鋼管機組是用冷軋、冷拔或冷軋和冷拔相結合的冷加工方法生產管材的整套裝備組合，是對熱軋管材或焊接管進行深度加工的機組。

　　依據金屬的加工性能、管材尺寸、質量要求以及投資和效益來選擇不同的加工方法及相應的輔助工序。冷軋冷拔管的基本工序有：(1)管料供給，所用管料為熱軋成品管或半成品管、擠壓管以及焊接管;(2)管料準備，包括檢查、打捆、酸洗、清洗、沖洗、中和、烘干、涂潤滑劑等;(3)冷加工(冷軋或冷拔);(4)成品精整包括成品熱處理、矯直、取樣、切頭尾、檢查(人工檢查和各種探傷)、水壓試驗、涂油、包裝、入庫等。不同的產品精整內容有所差異。

　　冷加工管機組生產特點是管料從投入到加工成成品通常要經過多次冷變形并產生加工硬化，因而整個生產過程由多個準備工序和變形工序組成，且具有往復循環的特點，因而工序多，生產周期長、金屬消耗較大，生產效率較低，一般生產規模均不大。

　　在機組中同時配置冷拔和冷軋機有利于發揮它們各自的優點，特別是對生產不銹鋼等高合金鋼管和難變形的有色金屬管更為合理和必要。冷拔機有單根和多根直條拔管機以及卷筒拔管機(見卷筒拔管)。單根冷拔時管材的長度達50m，卷筒拔管時長達幾百米。冷拔機的噸位最小為30kN，最大為7000kN。常規冷軋管機有二輥式冷軋管機和多輥式冷軋管機兩種。

　　拔制關鍵因素

　　選材

　　冷拔缸筒是以熱軋管為材料拔制而成的，熱軋管的材質、規格、質量的選取合適與否直接影響著拔制進行和成品質量。選材時應注意以下幾點：

　　(1)在選材時一般在強度保證的情況下，選取硬度低、塑性好的材料;

　　(2)鋼管規格應根據成品的規格選定，保證其延伸率在百分之二十到百分之四十;延伸率過小，成品表面的強度不能保證，過大，使拔制難以進行;

　　(3)材料表面不能有凹坑、裂紋、裂縫、折疊、結疤、橢圓等嚴重缺陷;

　　(4)最好選取熱軋后放置0.5~2a的鋼管，時間過短，鋼管表面銹蝕淺薄，時間過長，鋼管表面銹蝕過深，這些都會導致鋼管表面前處理不充分，從而影響成品表面質量。

　　前處理

　　未經前處理的鋼管，冷拔時因鋼管表面與模具之間摩擦系數過大而使拔制不能進行;只有經過前處理工序，使鋼管先進行除銹，并通過磷化、皂化等處理，使其內、外表面形成一種致密的金屬皂膜，以減小鋼管與模具之間的摩擦，從而保證拔制的順利進行。同時，通過前處理還可以減少模具的損耗率，提高成品率和工作效率，并且使加工后的成品表面光滑均勻，防銹效果好。

　　鋼管前處理應注意以下幾點：

　　(1)酸洗除銹要徹底，一經發現未除凈的銹，則需重新酸洗。

　　(2)生產中，應經常測試磷化液和皂化液的成分濃度，保證磷化液和皂化液的生產指標，發現達不到指標時，應及時進行調配。

　　(3)要嚴格控制處理液的溫度與操作時間。

　　模具的設計

　　冷拔管是在力作用下，通過一定形狀、尺寸的模具拔制而成的，模具尺寸精度、表面質量直接影響成品的尺寸精度和質量。

　　模具設計要注意以下幾個方面：

　　(1)內、外模具定徑尺寸的確定應考慮冷拔后成品的回彈量，一般硬度低、變形量小的材料，其回彈量小，硬度高、變形量大的材料，其回彈量大;

　　(2)模具的表面要有較低的粗糙度要求，一般取值比成品低一到兩級;

　　(3)模具材料選用高強耐磨材料。

　　預防橫裂措施

　　一、提高坯料加熱質量

　　(1)嚴格按工藝要求加熱，并采用上限溫度加熱，杜絕低溫加熱。如對碳素鋼(1臚～45。)坯料加熱溫度分別比原工藝提高20～30℃，效果較好。經統計，其后五個月的裂口下降近40%。

　　(2)對于斜底爐須勤撥料，使坯料受熱均勻，杜絕陰陽面的出現。同時，撥完料后即關爐門，減少熱損失。

　　(3)嚴格控制軋制節奏，保證坯料加熱透，不出現黑心現象。避免出現穿孔黑螺旋現象。

　　(4)使用優質重油，保證坯料加熱質量。

　　二、提高毛管壁厚精度

　　(1)正確調整穿孔、軋管工藝參數，提高軋輥等工模具精度，使坯料及荒管在穿孔和軋管過程中變形均勻。

　　(2)精確調整好定心位置，安裝一個托輥裝置，使頂頭能對準坯料中心，避免穿孔偏心。

　　(3)安裝調整好抱輥，將頂桿抱緊，防止頂桿下沉。

　　(4)進行設備定修制，使設備保持完好狀態，保證毛管壁厚精度。

　　(5)加強管理，經常測量毛管壁厚，發現問題及時調整。

　　三、避免毛管急水冷卻和軋冷鋼

　　控制協調好生產節奏，使荒管在軋制前在臺上停留時間短。保證鋼管終軋溫度不低于850℃，保證鋼管內部組織均勻，減少殘余應力，冷卻水壓適中，防止漏水現象，避免鋼管局部急水冷卻，造成局部冷脆現象。

　　四、防止毛管直道和軋折現象出現

　　提高工模具質量，經常檢查工模具，發現工模具磨損或不合要求，及時更換。經常檢查毛管表面質量，發現問題，及時解決。

　　五、提高毛管修磨質量

　　對于毛管的軋折、外折等表面缺陷一定要修磨干凈，修磨寬度要大于修磨深度8倍，砂輪打磨后必須要用刀刨平。以提高修磨質量。

　　六、毛管修磨后退火

　　(1)由于坯料加熱質量欠佳或終軋溫度偏低等因素的影響，鋼管存在殘余應力等缺陷，經過毛管退火后，消除鋼管殘余應力，改善內部組織，提高塑性，便于冷拔加工變形。

　　(2)鋼管修磨后，修磨部位出現加工硬化，應力集中，修磨面硬度增高，塑性下降，變形抗力增加。毛管修磨后再退火，就可消除由于修磨造成的加工硬化和應力集中，修磨部位能獲得同其它部位同樣好的塑性，便于加工變形。

　　(3)毛管修磨后退火，必須符合退火工藝要求，使毛管受熱均勻且透心，以使其缺陷部位組織狀態得以充分恢復。消除內應力，降低硬度，提高塑性。