结构用无缝管是用于一般结构和机械结构的无缝钢管结构无缝钢管GB-T 标准 第一章 钢管生产概论 1.1 钢管的分类 1.2 钢管的技术要求钢管生产的技术依据 对钢管的尺寸偏差的要求 1.2.3 对钢管的长度要求 1.2.4 外形 1.2.5 重量 不同用途的钢管应各有什么样的技术条件 1.2.7 我公司的主要产品管线管、油管和套管的主要技术要求 1.2.8
钢管技术要求中常用术语 1.2.6 1.3 钢管的主要生产方法 第二章 热轧钢管生产工艺流程 2.1 一般工艺流程 穿孔 2.1.2 轧管 第三章 定减径（包括张减） 2.2 各热轧机组生产工艺过程特点 连续轧管机的几种形式 2.2.2 三辊（斜）轧管机轧管 各机组的异同 2.3 轧钢的几种形式 纵轧 2.3.2 横轧 斜轧 管坯及管坯加热 3.1 管坯准备 3.1.1 3.1.2
3.1.3 3.2.1 3.2.2 管坯库 管坯上料 管坯锯切 环形炉简述 3.2 管坯加热 炉子结构及辅助设备 3.2.3 环形炉自动化系统（资料不全待定） 第四章 穿孔 4.1 二辊斜軋穿孔机及穿孔过程 4.2 斜轧穿孔运动学 4.2.1 两辊穿孔机运动学 2无缝钢管生产技术 4.3 穿孔的咬入条件 4.3.1 4.3.2 一次咬入条件 二次咬入条件4.4 斜轧力矩计算
4.9.1 4.10 穿孔机嘚设备组成 斜轧穿孔机的设备由哪几部分组成? 4.10.2 主传动的方式及特点? 4.10.3 管坯定心机的组成结构? 4.10.4 穿孔机机座（牌坊）有哪几部分组成? 4.10.1 导盘调整方式有哪几种? 4.10.6 三辊定心的作用和结构? 4.10.7 顶杆的冷却形式有哪些? 4.10.8 顶头的使用方式有几种？ 4.10.5 4.11 5.2.8
连轧基本理论 5.3 新 型 ASSEL 轧 管 机 5.3.1 5.3.2 5.4.1 5.4.2 5.4.3 主要工艺设备 主要调整参数 自動轧管机轧管 Accu-Roll 轧管机轧管 5.4 其他热加工钢管的延伸方法 顶管机顶管 5.4.4 挤压钢管 5.4.5 周期轧管机（皮尔格轧管机）轧管 5.4.6 热扩钢管 第六章 钢管的再加热、定径与减径 钢管的再加热、 6.1
钢管空心轧制理论 6.1.1 6.1.2 6.2.1 6.2.3 6.2.4 张减速度制度原理 CARTAT 系统介绍 6.2 定径工艺 工艺描述 6.2.2 定径机的设备结构、平面布置及相关技术参數 定径机组的工作原理和工艺控制 操作及调整 6.2.5 常见事故处理方法 6.2.6 质量缺陷及控制要点 6.3 张力减径工艺 工艺概述 6.3.2 设备参数及工艺数据介绍 6.3.3
质量檢查 6.3.1 关于可调机架 6.3.5 轧制之前的现场检查 6.3.6 工具的准备和更换过程 6.3.7 工艺控制参考 6.3.4 第七章 轧制表的编制 4无缝钢管生产技术 7.1 编制原则和程序 7.1.1 编制原則 7.1.2 编制轧制表的要求 7.1.3 编制轧制表的步骤 7.1.4 轧制表编制方法 7.2 编制方法 7.3 编制实例 第八章 钢管的冷却和精整 8.2
轧管厂精整管排锯 8.2.1 8.2.2 精整锯切机组设备概述 管排锯的切割过程及工艺控制要点 8.2.3 常见切割缺陷的处理方法 8.3 轧管厂精整矫直机 8.3.1 8.3.2 8.3.3 精整矫直机组设备概述 矫直机相关参 矫直原理 8.3.4 矫直机的矫矗过程及工艺控制要点 8.3.5 常见矫直缺陷的处理方法 8.3.6 8.4.1 8.4.3 工艺文件的编制与执行
8.7.4 其它 第九章 钢管的试验检测 9.1 钢管的力学性能 前 言 9.1.2 金属材料的力学性能 9.1.3 管材工艺性能试验 9.1.1 目录 5 9.2 钢中的各种组织和夹杂物 9.2.1 9.2.2 钢中的各种组织简介 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 9.2.3 金属平均晶粒喥测定方法 9.3.1 直读光谱仪 9.3.2 碳硫分析仪 第四章 4.1
二辊斜轧穿孔机及穿孔过程 穿孔 1886 年德国的曼内斯 今天在无缝钢管生产过程中,穿孔工艺被广泛应用洏且非常经济 曼兄弟申请了用斜辊穿孔机生产管状断面产品的专利。 专利中描述了金属变形时内部力的作 用和使用两个或多个呈锥形的軋辊进行穿孔因此被称作曼内斯曼穿孔过程。 由 R.C 斯蒂菲尔发明的导板使得穿孔后的毛管长度得到增加 后来狄舍尔发明了导盘， 使穿孔效率得到更大提高
1970 年出现了锥形辊的穿孔机 ， 在 它比以前的穿孔机在金属的 变形上有明显的改进 在无缝钢管生产中,穿孔工序的作用是將实心的管坯穿成空心的毛管。穿孔作为金属变 形的第一道工序穿出的管子壁厚较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管洳 果在毛管上存在一些缺陷， 经过后面的工序也很难消除或减轻 所以在钢管生产中穿孔工序 起着重要作用。
当今无缝钢管生产中穿孔工藝更加合理,穿孔过程实现了自动化 斜轧穿孔整个过程可以分为三个阶段 第一个不稳定过程--管坯前端金属逐渐充满变形区阶段，即管坯同軋辊开始接触（一次 咬入）到前端金属出变形区这个阶段存在一次咬入和二次咬入。 稳定过程--这是穿孔过程主要阶段从管坯前端金属充满变形区到管坯尾端金属开始离 开变形区为止。
第二个不稳定过程—为管坯尾端金属逐渐离开变形区到金属全部离开轧辊为止 稳定过程和不稳定过程有着明显的差别， 这在生产中很容易观察到的 如一只毛管上头 尾尺寸和中间尺寸就有差别，一般是毛管前端直径大尾端直径小，而中间部分是一致的 头尾尺寸偏差大是不稳定过程特征之一。 造成头部直径大的原因是： 前端金属在逐渐充满变
形区中金屬同轧辊接触面上的摩擦力是逐渐增加的，到完全充满变形区才达到最大值特 别是当管坯前端与顶头相遇时，由于受到顶头的轴向阻力金属向轴向延伸受到阻力，使得 轴向延伸变形减小而横向变形增加，加上没有外端限制从而导致前端直径大。尾端直径 小是因为管坯尾端被顶头开始穿透时，顶头阻力明显下降易于延伸变形，同时横向展轧 小所以外径小。
生产中出现的前卡、后卡也是不稳定特征之一虽然三个过程有所区别，但他们都在同 一个变形区内实现的变形区是由轧辊、顶头、导盘（导板）构成。见图 4-1 从图中可以看絀，整个变形区为一个较复杂的几何形状大致可以认为，横断面是椭圆 形到中间有顶头阶段为一环形变形区。纵截面上是小底相接的兩个锥体中间插入一个弧 形顶头。
变形区形状决定着穿孔的变形过程改变变形区形状（决定与工具设计和轧机调整）将 导致穿孔变形過程的变化。穿孔变形区大致可分为四个区段如图 4-2 所示 。 Ⅰ区称之为穿孔准备区 （轧制实心圆管坯区）。Ⅰ区的主要作用是为穿孔作准备和顺 8 无缝钢管生产技术 利实现二次咬入这个区段的变形特点是：由于轧辊入口锥表面有锥度，沿穿孔方向前进的 管坯逐渐在直径上受到压缩
被压缩的部分金属一部分向横向流动， 其坯料波面有圆形变成 椭圆形一部分金属轴向延伸，主要使表层金属发生形变因此茬坯料前端形成一个“喇叭 口”状的凹陷。此凹陷和定心孔保证了顶头鼻部对准坯料的中心从而可减小毛管前端的壁 厚不均。穿孔变形區中四个区段 Ⅱ区称为穿孔区该区的作用是穿孔，即由实心坯变成空心的毛管该区的长度为从金
属与顶头相遇开始到顶头圆锥带为止。这个区段变形特点主要是壁厚压下,由于轧辊表面与 顶头表面之间距离是逐渐减小的,因此毛管壁厚是一边旋转,一边压下因此是连轧过程,這个 区段的变形参数以直径相对压下量来表示,直径上被压下的金属,同样可向横向流动(扩径)和 纵向流动(延伸)但横向变形受到导盘的阻止作用,縱向延伸变形是主要的。 导盘的作用不仅可 第四章 穿孔 9
以限制横向变形而且还可以拉动金属向轴向延伸,由于横向变形的结果,横截面呈椭圆形 Ⅲ区称为碾轧区,该区的作用是碾轧均整、改善管壁尺寸精度和内外表面质量，由于顶 头母线与轧辊母线近似平行所以压下量是很小嘚，主要起均整作用轧件横截面在此区段 也是椭圆形，并逐渐减小 Ⅳ区称为归圆区。 该区的作用是把椭圆形的毛管 靠旋转的轧辊逐漸减小直径上的压下
量到零，而把毛管转圆该区长度很短，在这个区变形实际上是无顶头空心毛管塑性弯曲变 形变形力也很小。 变形過程中四个区段是相互联系的 而且是同时进行的， 金属横截面变形过程是由圆变 椭圆再归圆的过程4.2.1 斜轧穿孔运动学 两辊穿孔机运动学 4.2.1.1 螺旋轧制的速度分析 穿孔机轧辊是同一方向旋转,且轧辊轴相对轧制轴线倾斜,相交一个角度称作前进角当
圆管坯送入轧辊中,靠轧辊和金属之間的摩擦力作用,轧辊带动圆管坯—毛管反向旋转,由于 前进角的存在,管坯—毛管在旋转的同时向轴向移动,在变形区中管坯—毛管表面上每一點都 是螺旋运动,即一边旋转,一边前进。 表现螺旋运动的基本参数是： 切向运动速度、 轴向运动速度、 和轧辊每半转的位移值 （螺 距） 首先来讨论轧辊上任意一点的速度，如果轧辊圆周速度为 VR则可以分解为两个分量
（切向分量和轴向分量）。 10 无缝钢管生产技术管 坯 轴 轧辊軸线线下VaR=VRCOSβ=πD Nb/60×COSβ切向旋转速度 （1） VtR＝VR sinβ=πD Nb/60×Sinβ轴向速度 （2） 式中 D所讨论截面的轧辊直径mm; Nb轧辊转速， rpm;v β咬入角。 在轧制过程中由于坯料靠轧辊带动，轧辊将相应的速度传递给管坯，则管坯速度为： VB=πD
Nb/60×COSβ （3） 但实际上轧辊速度和金属速度并非完全相等 一般金属运动速度尛于轧辊速度， 即两者 之间产生滑移可用滑移系数来表示两者速度，这样 VaR =πD Nb/60×COSβ×ητ (4) VtR＝πD Nb/60×sinβ×η0 (5) 式中：ητ 切向滑移系数, η0 轴向滑移系數,两者小于 1 不同的材料有不同的滑移系数，参考如下： 碳钢 η0 =
0.8~1.0 低合金钢 η0 = 0.7 ~ 0.8 高合金钢 η0 = 0.5 ~ 0.7 在生产中最有实际意义的是毛管离开轧辊时的那一點速度众所周知，出口速度愈大 即生产率也愈高。为了简化计算一般假设轧辊出口速度等于 VtR，实际误差包含在滑移系 数中 毛管离開轧辊一点的轴向滑移系数可用公式(2)求出轴向速度,除以毛管长度得出理论的
穿孔时间,再和实测时间相比,即η0=T 理/T 实.这样确定η0 后,则可计算出毛管离开轧辊的轴 向速度。 螺距在变形中是个可变值并且随着管坯进入变形区程度增加而增加，这是由于管坯- 第四章 穿孔 11 毛管断面积不斷减小而轴向流动速度不断增加所致 毛管离开轧辊一点的螺距值计算公式为: T=π/2×η0/ητ×d×tgβ 式中：d毛管直径 4.3 穿孔的咬入条件
斜轧穿孔过程存在着两次咬入， 第一次咬入是管坯和轧辊开始接触瞬间 由轧辊带动管 坯运动而把管坯曳入变形区中，称为一次咬入当金属进入变形区到和顶头相遇，克服顶头 的轴向阻力继续进入变形区为二次咬入 一般满足了一次咬入的条件并 不见得就能满足二次咬入条件。在生產中我们常常看到 二次咬入时由于轴向阻力作用，前进运动停止而旋转继续着即打滑 4.3.1 一次咬入条件
一次咬入既要满足管坯旋转条件又偠满足轴向前进条件。 管坯咬入的力能条件由下式确定： Mt ≥ Mp + Mq + Mi 式中：Mt - 使管坯旋转的总力矩; Mp—由于压力产生的阻止坯料旋转力矩 Mq—由于推料机嶊力而在管坯后端产生的摩擦力矩 Mi—管坯旋转的惯性矩 如果忽略 Mq、 Mi（值很小）则一般的表达式为： n (Mt + Mp) ≥ 0 (n—轧辊数) (6)
前进咬入条件是指管坯轴向仂平衡条件 也就是， 曳入管坯的轴向力应大于或等于轴向 阻力其表达式为： n (Tx-Px) + P′ ≥ 0 (7) 式中：Tx—每个轧辊作用在管坯上的轴向摩擦力 Px--每个轧輥作用在管坯上正压力轴向分量 P′—后推力 (一般为零) 一次咬入所需旋转条件 下面的公式表明在管坯咬入时力的平衡， 两个重要参数 摩擦系数和角速度可以通过下 面公式计算。
(8) 式中： ——轧辊入口锥角 ——咬入角 ——辊喉处的直径减径值 12 无缝钢管生产技术 若想管坯咬入顺利些可以将咬入角变大些、轧辊的入口锥角小些，或者通过施加管坯 的推入力和加大轧辊表面的辊花深度 4.3.2 二次咬入条件 二次咬入的力能條件 二次咬入中旋转条件比一次咬入增加了一项顶头／顶杆系统的惯性阻力矩,其值很小。
因此二次咬入旋转条件,基本和一次咬入相同二佽咬入的关键是前进条件。 二次咬入时轴向力的平衡条件： n (Tx-Px) -Q′ ≥ 0 (9) 式中：Q′—顶头鼻部的轴向阻力 二次咬入所需旋转条件 二次咬入的条件在軸向管坯的推入力要大于顶头和管坯与轧辊之间的摩擦力 能实现二 次咬入的前提是在管坯接触顶头前（x=自由长度） 管坯至少要旋转一周。 式中：d B——管坯直径 4.4
孔腔形成机理 斜轧实心管坯时 在顶头接触管坯前常易出现金属中心破裂现象， 当大量裂口发展成相 互连接扩大荿片以后，金属连续性破坏形成中心空洞即孔腔。见图 4-5在顶头前过早 形成孔腔，会造成大量的内折缺陷恶化钢管内表面质量，甚至形成废品因此在穿孔工艺 中力求避免过早形成孔腔。 图 4-5 孔腔示意图 影响孔腔形成的主要因素有： 变形的不均匀性（顶头前压缩量） 第四嶂 穿孔
13 不均匀变形程度主要决定于坯料每半转的压缩量（称为单位压缩量）生产中指顶头前 压缩量。 顶头前压缩量愈大则变形不均匀程喥也愈大 导致管坯中心区的切应力和拉应力增 加，从而容易促进孔腔的形成一般用临界压缩量来表示最大压缩量值的限制，压缩量小於 临界压缩量则不容易或不形成孔腔 椭圆度的影响 穿孔过程中在管坯横断面上存在着很大的不均匀变形， 椭圆度愈大 则不均匀变形也愈 大。
按照体积不变定律可知 横向变形愈大则纵向变形愈小， 将导致管坯中心的横向拉应力、 切应力以及反复应力增加加剧了孔腔的形成趋势 单位压缩次数的影响 在生产中主要指管坯从一次咬入到二次咬入过程中管坯的旋转次数， 次数的增多就容易 形成孔腔 钢的自然塑性 钢的自然塑性由钢的化学成分、 金属冶炼质量以及金属组织状态所决定， 而组织状态又
由管坯加热温度和时间所影响一般来说塑性低的金属，穿孔性能差容易产生孔腔。 4.5 4.5.1 斜轧穿孔时的金属变形 管坯受力情况 图 4-6 显示管坯的受力情况图中显示 F 为轧辊方向（平面）的力，为压应力在接触 点的位置显示为最大。中心部位（导盘方向）显示为拉应力理论上在导盘的中心部位受力 为最大。因为管坯的不断旋转同一部位的受力情况不断变化，导致中心部位的金属受到交
变应力的作用中心产生疏松，形成孔腔 图 5 金属受理分析图 4．5．2 金属變形 斜轧穿孔过程中存在着两种变形,即基本变形(或宏观变形)和附加变形(称不均匀变形) 基本变形是指外观形状的变化， 这种变形是可以直观嘚 如由实心圆管坯变成空心的毛 图 4-6 4.5.2 金属变形 金属变形 基本变形完全是几何尺寸的变化， 与材料的性质无关 而且基本变形取决于变形区嘚几 14
无缝钢管生产技术 何形状（由工具设计和轧机调整所决定）。 附加变形指的是材料内部的变形 是直观不到的变形， 附加变形是由于材料中内应力所 引起的是增大材料的变形应力，引起材料中产生的缺陷所以在实际生产中如何来减小附 加变形是很重要的。 4.5.2.1 基本变形 基本变形即延伸变形切向变形和径向变形（壁厚压缩）。这三种变形都是宏观变形
表示外观形状和尺寸变化。基本变形可用下式表示： 径向应变增量: r = ln 纵向（延伸）应变增量： s1 s0 l = ln 切向（圆周）应变增量： l1 l0 t = ln 4.5.2.2 附加变形 2 ( D1 s1 ) D0 附加变形包括有扭转变形 纵向剪切变形等， 附加变形是由于金属各部分的变形不均匀
产生的附加变形会带来一系列的后果，如造成变形能量增加以及由于附加变形所引起的 附加应力，容易导致毛管内外表面上和内部产生缺陷等 纵向剪切变形主要是由于顶头的轴向阻力所造成的， 一方面轧辊带动管材轴向流动 而 顶头要阻止金屬轴向流动， 最终导致各金属轴向流动有差异 可是各层金属又是互相联系的， 是一个整体所以在各层金属间必然产生附加变形和附加應力，特别是和轧辊、顶头直接接
触的表面层金属 由图中可看出，附加变形更大些因此毛管内外表面很容易出现缺陷或 者使管坯表面原有的缺陷发展扩大。 切向剪变形往往是造成毛管内外表面产生缺陷原因之一 （如裂纹、 折迭、 离层等缺陷） 4.6 穿孔工具及设计 穿孔机工具主要包括：轧辊、顶头和导板（导盘）。这些工具是直接参与金属变形的 除此之外，还包括顶杆、毛管定位叉、导管、导槽等部件
笁具的尺寸和形状要求合理，这样才能保证穿出高质量的毛管保证穿孔过程的稳定、 生产率高、低能耗、工具耐磨性高、使用寿命长的偠求。 4.6.1 轧辊 穿孔机轧辊形状主要有盘式辊、桶形辊和锥形辊盘式辊很少使用，常用的是桶形辊和 第四章 穿孔 15 锥形辊 从大体的形状来看， 桶形辊和锥形辊度一般是由两个锥形段组成的 即入口锥和出口锥。 如果细分的话
入口锥又可以分为一段式和两段式， 两段式是为了妀善咬入条件和减少从车 次数根据毛管扩径量的需求，出口锥也可以分为一段式和两段式两段式用于大扩径量的 机组。 另外有的轧輥在入口锥和出口锥之间采用过渡带即轧制带，有的则没有轧制带的作 用是防止两锥相接处形成尖锐棱角，这种棱角在穿孔时会使毛管外表面产生划伤
轧辊的特征尺寸指轧辊最大直径和辊身长，轧辊最大直径和辊身长度是根据轧辊长度、 轧制速度、咬入条件、轧制产品規格、电能消耗、轧辊重车次数等因素确定 轧辊直径增加， 则咬入条件改善、 轧制速度提高、 轧辊重车次数增加、 轧辊的利用率高 但哃时也增加了轧制压力和电能消耗。 4.6.1.1 轧辊的入口锥角和出口锥角 轧辊的入口锥角和出口锥角?
轧辊入口锥的角度大小决定管坯能否顺利咬入囷积累足够的力以克服顶头阻力使管坯 穿成毛管相关的文献指出，入口锥角在 2～40 之间一般情况下将轧辊的入口锥设计成两 段，第一段嘚角度在 1～30 之间为的是保证管坯的咬入，第二段的角度在 3～60 之间为 的是防止形成孔腔。 轧辊的出口锥角在 3～40 之间这取决于管坯的扩徑量，扩径量越大角度越大。 4.6.1.2
轧辊的入口锥和出口锥长 轧辊的入口锥和出口锥长？ 确定轧辊入口锥和出口锥的长度首先为了校核轧辊嘚长度是否满足毛管咬入和扩径的 要求其次为在生产中合理使用轧辊。 轧辊入口锥长的计算公式为： 轧辊出口锥长的计算公式为： 注：DB－管坯直径； E－轧辊距离； DR－毛管直径； αe—轧辊入口锥段的空间角可以近似等于轧辊入口锥角； αa—轧辊出口锥段的空间角，可以近姒等于轧辊出口锥角
4.6.2 导盘 导盘的作用是封闭孔型。导盘设计要素主要有：接触弧半径和厚度见图 4-7。 16 无缝钢管生产技术 图 4-7 4.6.2.1 导盘的轮廓 导盤的轮廓是由一般有两个半径入口半径 R2、 出口半径 R1 组成 根据经验我们可以确 定其值的大小： R2＝（0.66～0.70）*DB 入口半径： R1＝（0.8～0.87）*DB 出口半径： 4.6.2.2 导盤厚度
到盘厚度由最小轧辊距离和导盘与轧辊的最小间隙决定。大小为： B＝（0.8～1.0）* DB 注：DB－管坯直径 4.6.3 导板 导板的设计原则是：一种管坯需要設计一种导板,如果是用一种管坯生产不同尺寸的毛 管,可以只设计一种导板 导板的纵剖面形状应与轧辊辊形相对应，也有入口锥、压缩带囷出口锥组成导板入口
锥主要起到引导管坯的作用，使管坯中心线对准穿孔中心线当管坯与上、下导板接触时， 它起着限制管坯椭圆喥的作用 限制椭圆度是为了避免过早形成孔腔， 同时促进金属的纵向 延伸导板的出口锥起限制毛管横变形，并控制毛管轧后外径的作鼡 压缩带是过渡带，它不在导板的中间而是向入口方向移动，移动值一般在 20～30mm, 也有到 50mm 的 移动的目的是：
可以减小管坯在顶头上开始碾轧时的椭圆度和减小导板的 轴向阻力，提高穿孔速度 导板的入口锥角一般等于轧辊入口锥角或比轧辊入口锥角大 10～20，出口锥角一般等 於轧辊的出口锥角或比轧辊的出口锥角小 0.50～10 导板的横断面形状是个圆弧形凹槽， 这是为了便于管坯和毛管旋转 凹槽的圆弧可做成 单半徑或双半径的。 导板的长度由变形区长度决定压缩带宽度一般为 10～20mm.
导板的厚度根据轧辊距离来确定， 以薄壁毛管为设计对象 适应薄壁管的导板一定适应 第四章 穿孔 17 厚壁管的生产。 4.6.4 顶头 顶头的种类按冷却方式来分有内水冷、内外水冷、不水冷顶头（穿孔过程和待轧时间 內都不冷却，主要指生产合金钢用的钼基顶头）: 按顶头和顶杆的连接方式来分有自由连接和用连接头连接顶头。
按水冷内孔来分有阶梯形、锥形和弧形内孔顶头。内孔与外表面之间的壁厚有等壁和 不等壁两种 按顶头材质分，有碳钢、合金钢和钼基顶头 从扩径段分:有 2 段式、3 段式、4 段式。扩径率小于 20％用 2 段式顶头大于 20％用 3 或 4 段式顶头。 为延长顶头的使用寿命 应通过加强冷却水的压力来提高顶头在孔型中顶头的冷却， 尤
其是顶头的前部使用内水冷主要是为了降低顶头内部温度，应尽可能降到最低水平冷却 水压应保证在 10～15 bar。 影响顶頭寿命的因素： 管坯材质合金含量越高，变形抗力越大顶头寿命越低； 顶头化分和热处理工艺，热处理工艺决定顶头寿命 穿孔时间囷管坯长度，穿孔时间越长顶头温度越高，顶头越容易变形和损坏
顶头在穿孔过程中，顶头承受着交变热应力、摩擦力及机械力的作鼡力的大小影响顶 头的寿命。顶头过分磨损会划伤毛管内表面粘钢后产生内折。 顶头一般是轧制的、 锻造的或者是铸钢的 搬运顶头時应保护表面的氧化层， 避免脱落 否则影响使用寿命。 更换标准是： 顶头头部磨损磨损带长度超过 5mm，破损面积超过 30cm2. 穿孔段出现裂纹；裂纹长度超过 60mm,宽度在 1.0mm
左右 粘钢，有粘钢就该更换 剔废的顶头原则上不能重复使用，若重车需要再次热处理。 4.6.4.1 计算过程： 计算过程： 丅面以 2 段式顶头举例说明设计过程设计的前提是必须已知轧辊的尺寸和管坯直径、 毛管直径、毛管壁厚及咬入角。 ——确定轧制带处（HP）的辊距（E） 辊距（E）的大小取决于： 材料的钢级 管坯的直径 毛管壁厚 下面是一些常见钢中的辊距值（E） E =
如果计算的结果是入口长度（Le） 戓出口长 度（La） 比轧辊现有的相应部分大的话就得加大轧辊间距(E)或者增加入口锥角和出口锥 角 ——确定顶头直径（Dd） ——毛管与顶头的间隙值（CH）目前仍以经验值或经验公式为主 ——确定顶头坪滑段的长度（LGT2） 平滑段的作用是均匀壁厚的偏差， 长度至少要保证毛管能够转┅周并加上保险系数 即 SF—平滑系数 1.2 ~2, 通常为
1.5 --咬入角 LGT2 必须小于顶头过 HP 处的长度， 否则的话减小系数值 平滑段的角度 似等于轧辊的出口锥角 ——确定顶头穿孔段末端的直径（DR） 近 ——计算顶头前伸量 Ld1 顶头前伸量的大小影响着穿孔的过程和毛管的质量.生产中应避免在顶头的前部形成空 腔 ，这样有利于减轻毛管内表面的缺陷但起决定性的影响内表面缺陷的因素有顶头前直
径减径率和管坯接触顶头前转动的次数。換句话说顶头前直径减径率的参考极限值如下： 碳钢 低合金钢 高合金钢 ——自由段长度 （GL）, 机关批从接触轧辊到顶头前的长度，必须保證管坯转一周 GF1 to 1.5 如果轧辊之境与管坯直径的比值较大的话， GF 可以取值范围为 0.8 to 1 所以顶头位置（Ld1）为： 顶头前伸量的值至少要大于 40mm,系数 GF 通常影響顶头位置和
顶头前的压下量 ——确定顶头长度（Ld） 第四章 穿孔 19 顶头再 HP 后长度（Ld2）计算公式如下： 所以顶头长（Ld）为 —— 确定顶头鼻部嘚直径（F） 一般情况下 F = 0.25 to 0.30 * Dd (Dd圆弧半径为： 圆弧半径值 （Rd） 范围在 300~ 900 mm 之间. 的 限值。 4.6.4.2 顶头计算过程（2 段式顶头） 顶头计算过程（ 段式顶头）
——给定 2 段式顶头的圆弧半径值不要取上 ——计算 辊距 E 177,2 mm (选择直径压下率为 88.6 % of DB, 见附表 1 ) 入口锥长度 出口锥长度 顶头与毛管的间隙 20 无缝钢管生产技术 Clearance: CH10 mm (见附表 2) 桶形棍—— CH （锥形辊取值比桶形辊大） 平滑段长度 故取 确定平滑段开始处的直径 自由工作段长度（咬入段） 选择
GF 1.05 顶头前伸量 顶头在 HP 点后的長度 顶头长 核查顶头前伸量 第四章 穿孔 21 核查实际的咬入系数 F=0.2*165 F= 33mm 22 无缝钢管生产技术 附表 1： ——直径压下率 ——径壁比 附表 2： CH 壁厚 第四章 穿孔 23 4.7 穿孔机调整参数确定 现代的穿孔机在整个机组中承担的变形量愈来愈大 表示穿孔变形的参数有： 直径扩径
率、延伸系数、轧制带处的压下量、顶头前压下量。 直径扩径率 一般在 3～40％的范围内锥形辊穿孔机的扩径率明显高于桶形辊穿孔机。扩径率大 容易产生内外表面缺陷戓恶化壁厚不均，因此最好采用等径或小扩径穿孔图 4-8 显示锥形 辊与桶形辊扩径值的比较。 图 4-8 扩径值比较 延伸系数 延伸系数大意味着毛管壁厚薄管坯直径愈大，在同一壁厚下延伸系数愈大。随着锥
形辊穿孔机的的广泛使用以 180 机组为例，穿孔毛管的最小壁厚可以达到 8mm 軋制带处的压下量 它表示管坯直径在轧制带处的变化量，取值范围在 9～12％穿孔薄壁管取大值，厚壁 管取小值 它表示管坯直径从一次咬叺点到二次咬入点的变化量， 它的大小决定管坯的二次咬入效 果过大又容易形成钢管内折缺陷。 穿孔机主要的调整参数有轧辊距离、顶頭前伸量、导板（导盘）距离、前进角的大小和
轧辊转速（导盘速度） 调整的基本原则是毛管几何尺寸满足轧管机组的要求，壁厚均匀苴内外表面良好 调整的方法可以参考下表（表中没有涉及到前进角的调整）： 24 无缝钢管生产技术 原 因 辊 减小 增加 减小 增加 增加 减小 － － 距 导 － － － － 距 顶 前 量 － － 增加 减小 增加 减小 － － 多增加 多减小 （增加） （减小） 壁厚稍微厚 壁厚稍微薄 壁厚太厚
壁厚太薄 外径太大 外径呔小 外径稍微大 外径稍微小 外径、壁厚都太大 外径、壁厚都太小 外径太大、壁厚太小 外径太小、壁厚太大 如何确定轧辊距离? －（减小） －（增加） 减小 增加 － － － － －（增加或减小） －（增加或减小） 多增加 多减小 轧辊距离指的是两个轧辊的轧制带之间的距离， 它是重要的調整参数之一 确定轧辊距 离（E）的前提条件是应明确： ——管坯材质
——管坯直径 ——毛管壁厚 下列数据为标准数据： E＝（0.84～0.90）*DB 碳钢： 通常为（0.86～0.89）*DB 低合金钢： E＝（0.85～0.90）*DB 通常为（0.87～0.90）*DB 高合金钢： E＝（0.88～0.91）*DB 通常为（0.88～0.90）*DB 一般情况下，厚壁管上限值为 0.93*DB薄壁管取下限。 如何确萣导盘距离
导盘距离与轧辊距离的比值决定着轧件在变形区中的椭圆度，而椭圆度又影响毛管质 量、咬入条件、轴向滑移、穿孔速度、擴径量、轧卡及毛管尺寸控制等特别是对毛管质量 （穿孔合金钢管）影响更为明显，椭圆度越大毛管内表面出现裂纹的可能性越大，過早形 成空腔的可能性越大 生产中， 导盘距离总是大于轧辊距离 二者比值即椭圆度系数， 一般在 1.07～1.15 之间
穿孔厚壁管和合金管时取小徝。 确定导盘距离可按椭圆度系数推导： A＝（1.07～1.15）*E 注：A—导盘距离 E—轧辊距离 导盘调整主要指导盘的间距调整、高度调整和轴向调整 导盤的间距调整，一般由电机、蜗轮蜗杆组成驱动导盘装置的底座并配以消除间隙的 平衡装置； 导盘的高度调整，因孔型封闭的要求左祐导盘的高度不同，调整的方式有垫片调整即 第四章 穿孔 25
直接在刀盘下面加垫片和楔块调整调整即通过楔块并配以平衡装置 导盘的轴向調整，这种方式不常用因导盘在穿孔时的接触长度比导板短，为了减小毛 管尾部的椭圆度 在穿孔机的设计阶段就将导盘的中心线向后迻动一些距离。 后移的距离使 机组大小而定一般在 30 毫米以内。 如何确定顶头前伸量 顶头前伸量的测量方法是， 将顶头／顶杆深入到轧輥之间 测量顶头头部到轧辊轧制带 之间的距离。
确定顶头前伸量的步骤如下： Ld1=Le-X X=π*DB*tan(β)*FE 注：Ld1—顶头前伸量 Le—轧辊入口锥长 β—前进角 FE—系数取值范围在 1～1.5 之间 顶头前伸量和轧辊距离有着密切的联系，顶头前伸量增加顶头前压下量减小，相反顶 头前伸量减小顶头前压下量增加。 顶头前伸量调整在生产中有着重要意义 因为顶头前伸量的大小和毛管质量、 咬入条件、
轴向滑移、穿孔速度、轧卡以及毛管尺寸控制等都有关。 什么是扩展值如何确定顶头与毛管的间隙量？ 毛管内径与顶头之差叫做扩展值 计算扩展值是选择顶头直径的重要依据， 不同壁厚毛 管的扩展值是不同的 不同形式的穿孔机扩展值变化的规律也不一样。 影响扩展值的因素还 有：变形区椭圆度、穿孔温度、鋼种等 扩展值用 CH 表示，大小为： CH＝DH-2*SH-Dd 使用锥形辊穿孔机的扩展值
CH 值与桶形辊穿孔机的扩展值 CH 关系是： CHctp=1.5*CH CH 的经验值计算方法是： CH＝（0.09+0.076*DB）-（0.007+0.0013*DB）*SH 注：DB—毛管外径 SH—毛管壁厚 Dd—顶头直径 如何计算穿孔的轧制时间? 穿孔的轧制时间的多少往往表示一个机组的能力大小 斜轧穿孔机的工作时間由下面公 式计算： 式中 Dw—轧辊的工作直径； 26
无缝钢管生产技术 L1－变形区长―； L0－毛管长； n—轧辊转速； η0－轴向滑移系数； β－前进角（轧辊倾角） 如何选择轧辊的前进角？ 前进角及轧辊轴线与轧制线在水平面内的夹角。选择的范围在 8～150 之间，常用的角 度为 10～120。前进角嘚选择影响以下几方面： 前进角越大毛管的出口速度越大，轧制时间相应减少可以提高机组的节奏，还可以 降低工具消耗；
前进角越尛管坯咬入条件越好，原因是管坯与轧辊的接触面积增大摩擦力增大的缘 故。 前进角的大小决定轧制力的大小角度越大，轧机负载樾大若在一个轧辊上使用不同 直径的管坯（不同孔型），角度随管坯直径增加而减小 4.8 其他穿孔方法 管坯的穿孔方式有压力穿孔，推轧穿孔和斜轧穿孔 4.8.1 压力穿孔 压力穿孔是在压力机上穿孔， 这种穿孔方式所用的原料是方坯和多边形钢锭 工作原理
是首先将加热好的方坯戓钢锭装入圆形模中 （此圆形模带有很小的锥度），然后压力机驱 动带有冲头的冲杆将管坯中心冲出一个圆孔 这种穿孔方式变形量很小， 一般中心被冲挤开 的金属正好填满方坯和圆形模的间隙,从而得到几乎无延伸的圆形毛管,延伸系数最大不超过 1.1 4.8.2 推轧穿孔 推轧穿孔是在推軋穿孔机上穿孔,这种穿孔方式是压力穿孔的改进。把固定的圆锥形模
改成带圆孔型的一对轧辊这对轧辊由电机带动方向旋转（两个轧辊嘚旋转方向相反），旋 转着的轧辊将管坯咬入轧辊的孔型 而固定在孔型中的冲头便将管坯中心冲出一个圆孔。 为 了便于实现轧制在坯料的尾端加上一个后推力（液压缸），因此叫做推轧穿孔。 这种穿孔方式使用方坯传出的毛管较短，变形量很小延伸系数一般不大於 1.1。 推轧穿孔的优点如下：
坯料中心处于全应力状态过程是冲孔和纵轧相结合，不会产生二辊斜轧的内折缺陷 毛管内表面质量好，对坯料质量要求较低； 冲头上的平均单位压力比压力穿孔小 50％左右因而工具消耗较小； 穿孔过程中主要是坯料的中心部分金属变形， 使中惢粗大而疏松的组织很好的加工而致 密化同时在压应力作用下，毛管内外表面不易产生裂纹 生产率比压力穿孔高，可达每分钟两支；
鉯上两种穿孔多生产特殊钢种的无缝钢管现存的机组很少，因变形量很小毛管短且 厚， 因而在热轧无缝钢管机组中要设置斜轧延伸机 将毛管的外径和壁厚减小并使管子延长。 第四章 穿孔 27 另外容易产生较大的壁厚不均 4.8.3 斜轧穿孔 这种穿孔方式被广泛的应用于无缝钢管生產中， 一般使用圆管坯 靠金属的塑性变形加 工来形成内孔，因而没有金属的损耗 斜轧穿孔机的分类
斜轧穿孔机按照轧辊的形状可分为錐形辊穿孔机、 盘式穿孔机和桶形辊穿孔机。 按照轧 辊的数目分又可分为二辊斜轧穿孔机和三辊斜轧穿孔机 锥形辊穿孔机、 桶形辊穿孔機 是当今广泛使用的主要机组， 锥形辊穿孔机的历史较短 具有更多优点。比较如下： 桶形辊穿孔机的轧辊可以上下和左右布置而锥形輥穿孔机的轧辊只能上下布置； 桶形辊穿孔机的轧辊由两个锥形组成，锥形辊穿孔机的轧辊由一个锥形组成；
桶形辊穿孔机的轧件速度变囮为小－大－小 锥形辊穿孔机的轧件速度随轧辊直径的增 加从小逐步增大； 毛管在孔型中的宽展，锥形辊穿孔机要小些更有利金属轴姠延伸变形,附加变形小,毛 管内表面质量好，壁厚精度较桶形辊穿孔机高； 锥形辊穿孔机的延伸系数比桶形辊穿孔机大 更适合穿孔薄壁毛管， 使得轧管机组的机 架数目可以减少； 斜轧穿孔机不管轧辊的形状如何不同
为了保证管坯曳入和穿孔过程的实现， 都由以下 三部分组荿：穿孔锥（轧辊入口锥）辗轧锥（轧辊出口锥）和轧辊压缩带——由入口锥到 出口锥之过渡部分。 二辊式穿孔机和三辊式穿孔机的特點? 二辊式穿孔机主要有带导辊的穿孔机、 带导板的穿孔机和带导盘的穿孔机 带导辊的穿 孔机一般不常用，只用于穿孔软而粘的有色金属如铜管、钛管等。带导板的穿孔机具有孔
型封闭好、接触变形区长、穿出的毛管壁厚可以更薄的特点而仍然得到重视；带导盘的穿孔 机樾来越得到发展它的特点是： 生产率高，这是由于 主动导盘对轧件产生轴向拉力作用导致毛管轴向速度增加。最快 可以达到 3～4 支／分； 由于导盘的轴向力作用使管坯咬入容易一些，减少了形成管端内折的可能性也可以 提高壁厚的精度； 导盘比导板有较高的耐磨性，從而减少了换工具的时间并提高了工具寿命；
三辊式穿孔机的特点是： 由于三个辊呈等边三角形布置因而在变形中管坯横断面的椭圆度尛； 由于三个辊都是驱动的，仅存在顶头上的轴向力因而穿孔速度较快，但顶头上的轴向 阻力比二辊式大； 在轧制实心管坯时由于管坯始终受到三个方向的压缩，加上椭圆度小一般在管坯中 心不会产生破裂，即形成孔腔从而保证了毛管内表面质量。这种变形方式更適合穿孔高合
金钢管三个轧辊穿孔时坯料和顶头容易保正对中，因此毛管几何尺寸精度高即毛管横断 面壁厚偏差小。 因穿孔薄壁毛管時容易形成尾三角使毛管尾端卡在轧辊辊缝中，更适合穿孔中厚壁毛管 28 无缝钢管生产技术 4.9 4.9.1 力能参数的计算 轧制力 计算总轧制压力，首先要确定接触面积 4.9.1.1 变形区长度的确定 变形区的长度是入口断面到出口断面的距离。如图 4-9 （4.1）
α 1 ——轧辊的入口錐母线倾角度 α 2 ——轧輥的出口錐母线倾角，度 α ——送进角度。 4.9.1.2 接触面宽度的确定 在斜轧穿孔时沿变形区长度，接触表面的宽度是变化的任一断面的接觸宽度 b [12]， 如图 4-10 所示 第四章 穿孔 29 图 4-10 穿孔时的接触面积 b= （4.2） 式中： D ——该断面上的轧辊直径； d ——该断面上的坯料直径； r
0.05 d0 ε0 f k dp F ——金属在所研究断面上的面积； d1 ——管坯在出口断面上的直径； d 0 ——管坯的外径，mm； 式中： d p ——顶头的外径mm； f ——摩擦系数； （4.7） α ——送进角； ε 0 ——顶头前坯料的径向压下量，％； 轧制过程中产生大的滑动是不利的 它会使生产率降低，
工具磨损加快 能量消耗增加， 30 无缝钢管生產技术 轧件质量恶化因此，合理的设计应使滑动系数尽可能增大 由式（4.6）可见，螺距是变化的其值随轧件进入变形区坯料横断面面積的减小而增 大。 接触面积为 bi + bi +1 l 2 式中： bi 、 bi +1 ——在分点 i 及 i + 1 上的接触宽度； F =∑ （4.8） l ——分点 i 及 i + 1 间的距离
入口錐侧变形区平均单位压力 p1 =1.15×1.5（1-2.7 ε 2 ） σ s (4.13) σ s 不同变形温度、变形速度及变形程度时，沿入口锥长度 式中： 的平均变形抗力； 3 出口錐侧变形区平均单位压力 p2 = 4 平均单位压力 4 p1 3 7 p1 6 (4.14) p= 5 变形抗力 σ s 的确定 (4.15) 变形抗力的确定首先是计算穿孔时的变形温度
变形速度和变形程度数值， 然后根据该 钢种的实测变形抗力曲线确定该变形条件下的变形抗力。确定入口锥的平均变形阻力： 第四章 穿孔 31 1) 变形温度：根据已有现场实测参考数值在 1180℃～1240℃ 2) 变形程度： 在斜轧穿孔入口锥碾轧实心坯的区域变形程度为： ε= 2 r dx (4.16) 在斜轧穿孔出口锥碾轧毛管的区域，变形程度为： ε= r S + r 式中： r
4.9.1.4 轧制压力 P 的计算 P = p×F (4.24) 4.9.2 顶头轴向力的确定 确定斜轧穿孔时轴向力的大小对于生产有很重要的意义 轴向力即为作用在顶杆上的压 力，轴向上的大小直接影响着顶杆强度及工作的稳定性 顶头轴向力对轧辊所受的轴向力大小和轧制力矩的大小有直接影响。 因此在设计中 为
了计算轧辊止推轴承，电机功率顶杆的弯曲强喥和顶杆的止推轴承，都要求较准确的确定 顶头轴向力的大小如图 4-11 所示。 图 4-11 作用在顶头上的力 顶头的轴向力是由作用在顶头尖端上和主體上的两部分轴向力所组成 顶头主体是由头 部、定径段和圆柱段组成。试验表明顶头尖端的轴向力只占顶头轴向力的 15%左右因此，
顶头仩的轴向力主要由作用在主体上的力决定主体上的轴向力与坯料每转的送进距离有 关，送进距离越大金属与工具接触面增大，作用在頂头上的轴向力就增大 送进角愈大，送进距离也愈大轴向速度增加，同时由于轧制压力的增加其轴向分力 也增加，所有这些因素都使顶头所受的轴向力有较大的增长 第四章 穿孔 33 穿孔过程中与顶头有关的重要力能参数指标有两个： 一个是顶头对金属的轴向力， 这个
力樾大顶杆产生的弯曲也越大，这样导致毛管壁厚不均匀增加；另外一个指标是顶头的轴 向力与轧辊上所受的总压力的比值 Q / P 这个比值越尛，金属对轧辊的轴向滑动就越小 因而越有利于穿孔过程的力能条件。 顶头轴向力的确定用理论方法计算是很复杂的 根据顶头受力的岼衡条件而求出的轴向 力解析计算公式十分庞大，式中的各分力很难正确算出因此在实际中无法应用。 / P 比值的范围 在
27％～44％内故推荐經验公式： Q ＝（0.35～0.50） P （4.26） Q ＝0.35 P 。 我们这里暂定为 4.9.3 斜轧力矩计算 4.9.3.1 转动轧辊所需的力矩 当没有顶头的情况下如图 4-12 所示即轧件在前进方向没有受箌轴向阻力时： 图 4-12 在没有顶头作用下斜轧的受力分析 34 无缝钢管生产技术 b M z = P R
sin ω cos α + cos ω 2 ω 角由下式确定； tan ω = b dx 式中： b ——轧辊与轧件平均接触宽度； d x ——轧制力作用面内的坯料直径； （4.27） (4.28) α 送进角。 R ——合压力作用面上轧辊半径； 当有顶头时如图 4-13 所示在前进方向受到顶头的轴向阻力（Q），这时传动轧辊所需 总轧制力矩为： 图 4-13
二辊穿孔机轧辊受力分析 M z = P ( R sin ω cos α + b Q cos ω ) + R sin α 2 K (4.29) 式中： K 轧辊数目； Q 顶头上的轴向力 4.9.3.2 电机所需力矩 电机所需仂矩除了轧制力矩外，还有摩擦力矩空转力矩，动力矩这些力矩的计算方 法与一般纵轧相同。 当不考虑动力矩时所需电机力矩： M 电＝ k η1η 2 ( M Mm
+ + Mk) i i (4.30) 式中： K ——轧辊数； M ——一个轧辊所需的轧制力矩； i ——减数箱传动比； M m ——产生在轧辊轴承中的摩擦力矩 第四章 穿孔 35 由于传动扭矩是由穿孔主电机直接经主传动轴传至轧辊。所以减数箱传动比 i ＝1； （4.31） 式中： f ——轧辊轴承中的摩擦系数 滚珠轴承可取 f =0.004～0.006, 滑动轴承可取 f
=0.08～0.1； M m = Pf dm 2 η1 ——齿轮机座传动效率，一般取 0.92~0.95； η 2 ——接轴传动效率为 0.99； M k ——空转力矩，空载时传动轧机主机列所需的力矩它应 等于所有轉动机件空转力矩之和。 一般可按经验方法确 定如下： P ——轧制力； d m ——轴承摩擦园直径即为轧辊辊颈直径； M 0.105M 电 n 式中： N
——电机功率，kw； M 电 ——总力矩kN. m ； (4.34) n ——电机转速，r/min 4.9.3.4 穿孔机轧制时间的确定 在电机校核中，需要用到纯轧时间和间隙时间 1 纯轧时间的计算 斜轧的纯轧時间是指轧件通过变形区所需的时间——由管坯前端接触轧辊起到轧出的 毛管尾端离开轧辊止的时间间隔。 l+L πD n η x 1 r sin α 60 式中： l
——变形区长度； L ——毛管长度； T ——纯轧时间； T= (4.35) η x ——出口断面的轴向滑动系数； 36 无缝钢管生产技术 α ——送进角 D1 ——出口断面上的轧辊直径； nr ——轧輥的转速； 由此可见为提高轧机生产效率，缩短纯轧时间可以通过提高轧辊转速和加大送进角 来实现。 虽然也可以通过加大轧辊直径囷增加滑动系数使纯轧时间减少 但受到轧机结构和
咬入条件的限制，后面的方法是不可取的 2 间隙时间的确定 由实际情况确定。 4.10 4.10.1 穿孔机嘚设备组成 斜轧穿孔机的设备由哪几部分组成? 斜轧穿孔机的设备由哪几部分组成 穿孔机设备由主传动、前台、机架和后台四大部分组成主传动一般由主电机或主电极 +变速箱组成。前台设备一般包括受料槽、导管和推钢机组成机架中包括轧辊和导向设备 （导盘或导板）。
後台设备主要包括定心辊、毛管回送辊道、顶杆小车、顶杆小车的止推座及将毛管从穿 孔机组运送到轧辊机组的运输设备常见的运输设備有传送链、回转臂和电动车。 4.10.2 主传动的方式及特点? 主传动的方式及特点 穿孔机的主传动电机可以使用直流电机或交流电机 直流电机一般通过传动轴直接与轧 辊连接，而交流电机则通过减速机和传动轴与轧辊连接
一个机组可以使用一个电机，即一个电机连接减速机减速机输出两个输出轴。也可以 两个电机串联后再接减速机单独驱动一个轧辊 穿孔机使用的接轴有万向接轴和十字头接轴。 十 字头接轴具囿良好的调节性能 无论在 水平面和垂直平面内都可以产生相对的角位移。 4.10.3 管坯定心机的组成结构? 管坯定心机的组成结构 定心方法有两种即热定心和冷定心。热定心是用压缩空气或液压在热状态下冲孔特
点是生产效率高，设备简单同时由于冲头形状与顶头鼻部形状相適应，能获得良好的定心 孔形状从近些年的发展来看，热定心工序有逐步被取消的趋势 冷定心是在离线状态下在机床上钻孔，冷定心僅在高合金或重要用途钢管的生产中采 用 4.10.4 穿孔机机座（牌坊）有哪几部分组成 穿孔机机座（牌坊）有哪几部分组成? 穿孔机的机座大多由包括以下几部分:
转鼓,又称作轧辊箱。作用是放置轧辊轧辊在转鼓内滑动或与转鼓紧固在一起。 轧辊倾角调整装置常用的驱动设备是电機+蜗轮蜗杆+定位器（编码器），作用在转 鼓上一般放置的位置在牌坊的侧面。由于立式穿孔机的下转鼓在水平面以下冷却水及氧 化铁皮的长时间冲刷，工作环境恶劣给电机的维护带来困难，用液压马达替代电极可以解 决此问题 第四章 穿孔 37 轧辊倾角调整的平衡装置
与軋辊倾角调整装置组合，消除穿孔过程中产生的间隙和冲击根据转鼓的形状不同， 安装的位置可以与倾角调整装置在一侧或另外一侧瑺使用液压缸实现此功能。 轧辊的平衡装置 作用是消除穿孔过程中对轧辊的瞬间冲击 机盖 机盖上一般安装轧辊间距的调整装置。 4.10.5 导盘调整方式有哪几种? 导盘调整方式有哪几种 导盘调整主要指导盘的间距调整、高度调整和轴向调整
导盘的间距调整，一般由电机、蜗轮蜗杆組成驱动导盘装置的底座并配以消除间隙的 平衡装置； 导盘的高度调整，因孔型封闭的要求左右导盘的高度不同，调整的方式有垫片調整即 直接在刀盘下面加垫片和楔块调整调整即通过楔块并配以平衡装置 导盘的轴向调整，这种方式不常用因导盘在穿孔时的接触长喥比导板短，为了减小毛 管尾部的椭圆度 在穿孔机的设计阶段就将导盘的中心线向后移动一些距离。
后移的距离使 机组大小而定一般茬 30 毫米以内。 4.10.6 三辊定心的作用和结构? 三辊定心的作用和结构 由于顶杆很长且直径较小 因此顶杆的刚度较差。 为了增加顶杆刚度和防止顶杆在穿孔 过程中的抖动在穿孔机的后台设置定心辊装置。老式穿孔机因毛管较短定心辊的数目一 般为 3～4 架，随着毛管长度的增加现代嘚穿孔机定心辊数目为 6～7 架 每一台定心辊装置有三个互为
1200 布置定心辊组成，即上定心辊和 2 个下定心辊 在轧制过程中定心辊的另外作用昰： 当毛管未接近定心辊时，三个定心棍将顶杆抱住并随顶杆而转动。作用是使顶杆轴线 始终保持在轧制线上不至于因弯曲而产生甩動； 当毛管接近定心辊时，上下定心辊同时打开一定距离（小打开位置）使毛管进入三个 定心辊之间，毛管就在三个定心辊中旋转前进其导向的作用；
当一只毛管完全穿透之后，上定心辊向上抬起一个较大的距离（大打开位置）布置在 定心辊之间的升降辊同时将毛管託住。 定心辊的驱动最早是由气缸完成的 使用在小机组上。 后来被液压缸代替 定心辊小打开的间距需要根据毛管直径的变化而调整， 調整距离指导行毛管时三个辊的 距离距离的大小为毛管直径加毛管跳动量，毛管的跳动量一般为 8～12 毫米左右薄壁管 可以取上限，厚壁管取下限
小打开位置调整一般通过调整丝杠来限制液压缸的行程， 最新型的液压缸缸体内带有位 置检测装置调整行程只需在调整终端仩修改数值即可，具有简单、安全、快捷的优点 第一架三辊定心辊的位置大多放置在机架以外， 为了减小毛管头部的壁厚不均 最新的 設计机组将第一架三辊定心辊伸入到机架内或者在机架内设立四辊或三辊式的定心装置。 4.10.7 顶杆的冷却形式有哪些? 顶杆的冷却形式有哪些
顶杆的循环方式主要有两种 38 无缝钢管生产技术 一种为顶杆不循环，此种方式顶杆一般为内水冷式而顶头为外水冷式，每穿孔一次更 换一個顶头或者直到一个顶头损坏才更换； 另一种方式为顶杆循环使用此种顶杆结构简单、维护方便，每组一般需要 6～12 支才 能循环使用 4.10.8 顶頭的使用方式有几种？ 顶头的使用方式有几种 顶头的使用方式主要有以下几种：
顶头与顶杆连接在一起一同进行循环的。顶头损坏后需偠离线进行更换一般情况下， 一组顶杆 6～7 支冷却站在轧线之外，占地面积较大 顶头在线循环。即使用一支顶杆每穿孔一次，顶头哽换一次一般情况下使用三个顶 头，顶头循环的次序是 12，3再 1，23。这种方式只更换顶头使用方便，生产节奏 快但要求顶头的定位精确，工具加工精度高设备运转正常，否则的话容易发生顶头与
顶杆连接不牢，顶头脱落的情况 一个顶头／顶杆单独使用。当顶頭损坏后须在线更换顶头顶杆。
