穿孔机技术参数及操作规程.docx

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穿孔机技术参数及操作规程

穿孔工艺调整参数计算

1.管坯直径总压缩率ε及管坯直径总压缩量△D：

ε一般实际值为10%~14%，薄壁管轧制取较大值，厚壁管轧制取较小值。

△D=DB×εDB—管坯直径

2．轧辊间距E

E=DB×（1-ε）

3．顶头前伸量b

b=C-a

a=【（Dd+2S）-E】/（2tgα）

式中：

C—顶头工作段长度；

a—轧辊高点后顶头工作段长度

α—变形区出口实际工作锥角

Dd—顶头直径

S—毛管壁厚

4．导板间距A

A=E×ξ

式中，ξ为孔型椭圆度系数，通常取值在1.08~1.17之间，厚壁管及低塑性钢轧制取低值，薄壁管取大值。

实际生产中，A=（0.98~1.02）DB

5．顶头直径Dd

Dd=DH-2SH-K

式中，DH、SH、K分别为毛管外径、壁厚、内扩径量。

一般按最薄壁毛管确定顶头直径Dd，顶头直径以5mm分级，每个规格的顶头适应于2~2.5mm的毛管壁厚范围。

6．毛管出口速度v

v=（π·D·n·sinβ·cosΨ·η）/（60×103）

式中：

D、n、β、Ψ、η分别为轧辊直径、轧辊转速、喂入角、辗轧角、轴向滑移系数。

轴向滑移系数η的参考值（锥形穿孔机取较大值）：

碳钢：

0.9~1.0

低合金钢：

0.7~0.8

高合金钢：

0.5~0.7

7．穿孔延伸系数μ

μ=（0.245×DB2）/【（DH-SH）×SH】，考虑加热烧损2%。

衡阳89项目

管坯规格：

Ф120mm×900~3400mm

毛管规格：

Ф134mm×7500（最长）mm

成品规格：

Ф25~89mm×2.5~12mm×3~12.5m

穿孔机型式：

CTP750VL型，轧辊上下布置，导板左右水平布置

入口管坯温度：

≥1180℃

1．锥形辊穿孔机前台

1.1受料槽长度：

3900mm

1.2双链式推坯机

最大行程：

5250mm

推坯力：

4t

推进速度：

基位—等待位置：

1.0m/s

等待位置—返回位置：

0.3m/s

返回速度：

1.0m/s

2．锥形辊穿孔机主传动

2.1主电机：

采用2台直流电机单独传动

功率：

2×1500kW，DC，2倍过载

转速：

375-750/1500rpm

2.2主传动减速比：

5.76

3．锥形辊穿孔机主机座

3.1穿孔机轧辊（2个）

材质及化学成分：

材质：

CK45

化学成分：

C：

0.42

直径：

Ф650mm~Ф760mm

长度：

700mm

轧辊轧制力：

2000KN

轧辊扭矩：

180kNm

轧辊喂入角：

10°~15°无级可调

轧辊辗轧角：

固定为10°

轧辊行程：

90mm

轧辊可轧制次数：

20000~25000道次

重车次数：

max12次

重车量：

8~10mm（轧辊直径方向）

3.2穿孔机导板（2块）

导板调整行程（max）：

110mm

导板可轧制次数：

800~1000道次

4．锥形辊穿孔机后台

4.1定心辊装置

可导行毛管的最大直径：

Ф230mm

可抱紧顶杆的最小直径：

Ф50mm

4.2后台升降辊传送速度：

1.6m/s

4.3顶杆小车及止推座

顶杆小车最大行程：

17155mm

止推座中心位置调整范围：

300（-85，+215）mm

顶杆上所受轴向力：

1000KN

顶杆小车运行速度（max）：

前进到轧制位置：

1.8m/s

回退到顶头更换位置：

4.5m/s

4.4顶头

顶头可轧制次数：

一般50~200道次

顶头工作段长度C=210mm

4.5顶杆

顶杆总弯曲度：

≤18mm

5．锥形辊穿孔机后台到连轧机的运输装置

5.1后台横向运输链运行速度：

1.6m/s

5.2内吹装置

内吹型式：

压缩空气

内吹时间：

3s

空气压力：

4.5bar

6．穿孔毛管终轧温度

钢种

毛管温度/℃

10、20、20G、25、20~30Cr

1230~1260

C10、C20、15CrMo、12CrMo

1220~1250

30、45、50、15Mo3、27SiMn、12Cr1MoV、12CrMoV、12Cr2Mo

1200~1240

45Mn2、40Mn2、45MnB

1200~1230

40Cr、40CrNiMoA、38CrMoA1、35CrMoA

1190~1220

12Cr2MoWVTiB、12Cr3MoVSiTiB

1180~1210

7．穿孔毛管的尺寸公差范围

项目

一般精度

较高精度

外径

±1.5mm

±1.0mm

壁厚

±10%

±6%

长度

±4%

±2%

8．穿孔工艺调整参数设定

a．穿孔机的数据库终端中存贮着各种规格毛管轧制时的调整参数，根据不同的轧批号，主控制终端从数据库终端中调用相应规格毛管轧制时的工艺调整参数，并可进行修正，编辑，传送到穿孔机的PLC或位置控制器上，完成轧机的精确调整。

b．工艺参数的调整设定应在非轧制状态下进行，轧机处于自动操作模式，严禁带负荷进行调整。

c．生产过程中，发现产品尺寸偏差，如毛管壁厚过大或过小，应及时对工艺参数（辊距、顶头位置）进行相应的处理和调整，保证穿孔毛管尺寸偏差，在允许的尺寸公差内。

d．穿孔机轧制表，见下表。

主要工艺参数的设定值应符合轧制表的规定。

序号

管坯

直径

mm

毛管

外径

mm

毛管

壁厚

mm

送进角

°

轧辊

距离

mm

导板

距离

mm

顶头

前伸量

mm

顶头

直径

mm

顶杆

直径

mm

1

120

130

11.5

12

105.2

120

74.3

98

95

2

120

130

12.0

12

105.6

120

69.3

98

95

3

120

130

12.5

12

106.1

120

65.3

98

95

4

120

130

13.0

12

106.6

120

61.3

98

95

5

120

130

13.5

12

107.2

120

58.2

98

95

6

120

130

14.0

12

105.2

120

74.3

93

85

7

120

130

15.0

12

106.2

120

66.2

93

85

8

120

130

15.5

12

106.7

120

62.2

93

85

9

120

130

16.0

12

107.3

120

59.1

93

85

10

120

130

16.5

12

107.6

120

54.3

93

85

11

120

130

17.0

12

105.8

120

71.1

88

85

12

120

130

18.0

12

106.8

120

63.1

88

85

13

120

130

18.5

12

107.3

120

59.1

88

85

14

120

130

19.0

12

107.8

120

55.2

88

85

9．工具技术条件及更换制度

9.1锥形辊穿孔机轧辊技术条件

a．材质及化学成分（%）

材质：

CK45

化学成分：

C：

0.42~0.5%；Si：

≤0.40%；Mn：

0.50~0.80%；

P：

≤0.035%；S：

≤0.030%。

b．辊面强度及硬度

表面经淬火加回火处理后，辊面抗拉强度为70~80kg/mm2，硬度为30~40HSD。

c．辊套内部不允许有白点、裂纹；辊面不得有肉眼可见的裂纹、非金属夹杂、结疤、气孔等缺陷。

d．轧辊工作面上滚花及轧辊的几何形状尺寸、形位公差、加工精度、表面光洁度等应符合轧辊图纸技术条件及规定。

9.2轧辊更换制度

a．轧辊表面有严重裂纹、凹坑、粘钢及轧制带磨损严重、影响毛管质量时必须换辊。

b．新换上的轧辊一般轧制20000~25000道次后，需进行换辊及重车，每次在轧辊直径上车削8~10mm，最多可重车12次，辊径小于650mm时轧辊报废，辊轴可重新使用。

c．穿孔难轧钢种时，轧辊磨损严重，可根据实际情况进行换辊，以能保证轧制顺利和产品质量为原则。

9.3锥形辊穿孔机导板技术条件及更换制度

a．导板材质与化学成分

材质：

G-X50NiCrW4828

化学成分：

C：

0.75~0.85%；Si：

1.5%；Mn：

0.5%；

Cr：

27.0~29.0%；Ni：

49.0~51.0%；W：

4.0~5.5%。

b．加工要求

导板采用清洁铸造成形，并修磨掉铣鳞，工作表面应光滑平直，无明显凹凸及铸造缺陷。

c．热处理要求

导板经调质（淬火+回火）处理后，硬度为HB30（=2500N/mm2）

d．导板的最终尺寸、加工精度、表面光洁度等应符合导板图纸的技术要求。

9.4锥形辊穿孔机导板的更换制度

a．导板表面有严重裂纹、金属掉块、粘钢及磨损严重、影响毛管表面质量时，必须更换导板。

b．在导板质量良好及轧制正常的情况下，最多轧制800~1000道次，必须更换导板。

实际生产时，应根据导板的使用情况，及时进行更换。

9.5锥形辊穿孔机顶头技术条件

a．材质及化学成分（德方推荐）

C：

0.19~0.23%；Si：

0.9~1.1%；Mn：

0.7~0.9%；P：

max0.025%；

S：

max0.005%；Cr：

1.4~1.6%；Mo：

0.3~0.4%；Ni：

2.3~2.5%；

W：

1.5~1.7%；Al：

0.04~0.07%；Cu：

max0.15%；N：

max0.015%。

b．顶头的表面硬度

经淬火及退火处理后，硬度为HRC25~32。

c．表面氧化层要求

顶头热处理后，表面应生成与基体组织粘附性良好的致密氧化层；外表面氧化层色泽应均匀、完整；不允许开裂、气泡、剥离；氧化层颜色不允许出现褐红色，顶头内表面氧化层厚度应小于0.1mm。

d．顶头的热处理制度、金相组织、形位公差及表面光洁度应符合顶头图纸及专用技术标准的规定。

9.6锥形辊穿孔机顶头更换制度

a．穿孔顶头表面严重磨损、开裂、粘钢、金属剥落以及顶头鼻部塌陷、歪斜、影响正常轧制及毛管内表面质量时，应及时进行顶头更换。

b．在一般情况下，单个顶头经轧制50~200p毛管后严重磨损，须及时进行更换。

顶头的使用寿命与顶头加工质量、轧机调整、管坯钢种等因素相联系，必须在勤检查的基础上，根据实际使用情况判定顶头是否须更换。

9.7锥形辊穿孔机顶杆的技术条件

a．材质：

Cr5Mo

b．交货状态：

热轧状态

c．顶杆装配好后应光滑平直。

其弯曲度≤1.5mm/m,总弯曲度≤18mm。

9.8穿孔机顶杆的更换制度

a．顶杆表面有明显的凹坑、裂纹影响其强度及刚度时应及时更换。

b．穿孔机发生抱顶杆故障，影响顶杆的正常使用时应更换。

c．顶杆总弯曲度≥20mm时应进行更换。

10．生产注意事项及要点

10.1生产准备

a．根据轧制计划（轧批号）选择好轧制工艺参数，合理地匹配及更换工模具。

认真检查工模具的尺寸及表面质量是否符合轧制要求，参数调整与轧制表设定值是否相符。

工具尺寸和调整参数与轧制表设定值之间的允许误差：

顶头直径：

±0.2mm

顶头内孔偏心：

±0.2mm

顶杆弯曲度：

≤1.5mm/m

总弯曲度：

≤18mm

导板宽度：

-5~-1mm

轧辊间距：

±0.2mm

导板距离：

±0.5mm

顶头位置：

±1mm

另外，应保证3个同规格顶头用于在线轧制。

b．轧制开始前，应在穿孔机主控制终端上启动轧机的辅助供应系统（冷却水，液压/润滑系统）。

检查轧机各部位设备是否处于轧制准备状态。

c．轧制开始前，应在主操作台上选择好轧机自动操作方式，主传动“低速吸入—高速轧制”的速度制度，以及顶头的自动更换方式。

10.2生产调整及质量检查

a．严禁带负荷启动轧机及调整轧制参数。

轧制参数调整时，穿孔机轧制线上必须无管坯及毛管，即处于非轧制状态。

b．接班开车后或更换规格时应按轧制表要求进行参数调整或工具更换，采用1~2支管坯进行试轧，主要观察穿孔终轧温度，轧制电流以及毛管尺寸和内外表面质量，当确认一切均正常后才允许进行正常生产。

c．难轧钢种（如沟啊合金钢种）试轧时，可根据具体情况对轧制表设定值进行适当的修正调整，使轧制参数的设定更符合工艺的要求。

可采用低于标准设定转速30%的转速及较小的送进角。

另外，轧制生产中不允许采用在标准转速的基础上提高转速的方法来提高轧制速度。

d．在轧制生产中，若连续出现几支毛管不符合尺寸要求或轧制不正常，应立即停机检查，进行适当的调整或工模具更换，使穿孔轧制符合正常的工艺要求。

e．生产过程中，应勤观察顶头、导板、轧辊的表面情况及顶杆弯曲度。

尤其在顶头、导板使用较长的时间后，经检查已不符合要求，立即机型更换。

10.3锥形辊穿孔机常见的生产故障有：

轧卡、链带、毛管穿破、包顶杆。

a．轧卡

（1）前卡：

毛管前端卡在轧辊之间（包括管坯不咬入，变形区未全部充满的情况）

成因：

通常在轧制毛管前端时顶头前伸量过大，咬入力不足以克服轧制阻力而引起前卡。

另外，管坯直径过小（烧损过大），管坯温度过高或过低，导板间距过大或过小，轧制线偏离，均会造成穿孔机前卡。

（2）中卡：

毛管中部卡在轧辊之间

成因：

顶头严重磨损或熔化，轧制符合过大引起电器跳闸（管坯温度低）。

另外，毛管穿偏（温度不均轧制线偏离，顶杆弯曲严重）也会引起中卡。

（3）后卡：

毛管未能正常抛出变形区，顶头被包在毛管内部。

成因：

通常由于顶头前伸量过小，毛管尾部在轧制时咬入力小，不足以克服顶头阻力。

另外，顶头熔化和严重磨损，导板距过大或过小也会造成后卡。

b．链带：

毛管被导板尖锐边缘割成螺旋形的小条带。

成因：

导板与轧辊之间间隙过大，导板边缘磨损严重而变得尖锐，金属流入轧辊与导板之间的缝隙而被割成小条带。

c．毛管穿破：

在穿孔过程中，顶头将毛管壁厚穿破，使穿孔过程不能满足前进和旋转条件，造成轧卡。

成因：

轧制线偏离过大，管坯温度严重不均（阴阳面），管坯过分弯曲，顶杆弯曲严重等原因，引起严重的穿偏而导致顶头穿破毛管。

d．包顶杆：

毛管轧制结束后，毛管内壁将顶杆紧紧包住，致使顶杆不能从毛管内脱出。

成因：

顶头与顶杆匹配不当（顶杆直径过大）；顶杆严重弯曲；定心辊打开不及时；导板距过大或过小。

11．产品质量缺陷及成因

11.1毛管壁厚不均

毛管壁厚不均可以分为纵向壁厚不均和横向壁厚不均。

纵向壁厚不均指毛管沿长度方向上壁厚偏差较大，主要由管坯加热沿长度方向上温度不均引起。

毛管横向壁厚不均主要包括以下几种情况：

a．前端穿偏：

毛管前端部分壁厚不均。

产生原因：

管坯咬入过程本身就是不稳定过程，管坯前端端面不平或椭圆度过大，入口导管尺寸过大或严重磨损，轧辊转速过高或磨损严重，更加使管坯咬入不稳定，顶头对中不好。

b．后端穿偏：

毛管尾端部分壁厚不均明显。

产生原因：

管坯温度低，顶杆弯曲严重或顶杆刚度不够，后部定心辊工作不正常（打开过早），造成毛管尾部轧制时，顶头—顶杆跳动剧烈引起壁厚不均。

c．整根毛管横向壁厚不均

产生原因：

（1）管坯横截面加热不均，引起管坯横截面上金属变形抗力差别大，顶头偏离轧制线（偏向加热温度高的部位），造成整根毛管横向壁厚不均，呈大螺旋分布（与轧制线偏离造成壁厚不均呈小螺旋分布有区别）。

（2）轧制线偏离：

顶杆弯曲严重及顶头内孔偏心，均会造成横向壁厚不均。

轧辊调整不当引起轧制线偏离，可通过轧辊轴承座不均匀磨损而观察到。

11.2外表面缺陷

工具磨损严重或工具安装位置不正确，均会产生毛管的外表面缺陷。

a．外表面螺旋擦伤：

毛管外表面呈现沿其螺旋方向划破的痕迹。

产生原因：

导板、入口导套、定心辊、后台升降辊等严重磨损或粘结金属划破运动中的毛管表面。

b．轧辊压痕：

毛管外表面沿其螺旋方向每隔一个轧辊圆周长距离周期地分布着一个形状相同的压痕。

产生的原因：

轧辊表面粘附金属或磨损严重；轧辊表面金属剥落而形成凹坑。

c．外折和发纹：

毛管表面上呈现螺旋形分布的鳞片状折叠或细发状裂纹。

多产生于大口径薄壁管。

产生的原因：

管坯钢质不好，管坯过热。

d．前端撕破：

毛管前端被撕裂开形成缺陷。

多产生于含C或含合金元素量较多的薄壁管轧制中。

产生的原因：

管坯前端切割质量不好，咬入不良时未立即关冷却水，导致管坯头部温降大而形成“黑头”，咬入后经过反复多次辗轧，造成前端破裂。

11.3内表面缺陷

内表面缺陷大多在管坯接触顶头前的变形过程产生。

顶头前压缩量越大，越易产生内表面缺陷。

内折与内裂纹：

毛管内表面呈现螺旋形或无规则分布的锯齿状折叠或裂纹。

产生的原因：

a．管坯内部冶炼与加工质量不好；

b．管坯加热质量不好（过热过烧）；

c．顶头前伸量过小，或顶头前压下量过大；

d．顶头磨损严重或粘附金属。