CN1003005B

CN1003005B - 鳍片管制造方法

Info

Publication number: CN1003005B
Application number: CN85101434A
Authority: CN
Inventors: 王林
Original assignee: QINGDAO STEEL PLANT
Current assignee: QINGDAO STEEL PLANT
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1989-01-04
Also published as: CN85101434A

Abstract

一种生产鳍片管的方法，包括不翻转热轧和冷拔工序，热轧时，上下轧辊采用辊缝大于热轧普通圆形无缝钢管的大辊缝开口孔型，对穿孔后的荒管进行平轧，在荒管上形成截面积至少为成品鳍片管鳍片截面积的两倍，厚度大于成品鳍片管鳍片厚度，而高度小于成品鳍片管鳍片凸起高度的雏形鳍部；冷拔时，采用至少三道次的拔制，在管径缩小的同时，将雏形鳍部的厚度压缩至所需尺寸，以展开钢管内壁上的凹槽并使雏形鳍部横向延伸达到成品尺寸。

Description

鳍片管制造方法

本发明所涉及的是鳍片管的制造方法，鳍片管为一种用在高压锅炉及各种热交换器上的异形无缝钢管。

不同类型和容量的高压锅炉以及各种热交换器对于鳍片管有比较严格的形状和尺寸精度要求以及多种规格要求。管壁厚度、鳍片厚度以及鳍片宽度的偏差和不均，钢管的弯曲和扭曲都会给拼焊装配带来困难。因此，如何以较低的生产成本满足形状尺寸精确和多种规格的要求是鳍片管生产中的一个重要的问题。

目前，鳍片管生产制造方法最典型的代表为西德曼内斯曼公司所采用的热挤压法，该法的工艺过程如下：定尺断坯，定心修园，镗孔或穿孔，热挤成型，然后经过一道次或两道次冷拔最后成型。成型之后的热处理、矫直、检验工序向其他制造鳍片管的方法相类似，这种热挤压法存在一些问题，首先，需要庞大而复杂的液压设备，以便提供热挤成型时所需的巨大推压力;其次，荒管必须在熔融玻璃或类似的润滑剂中加热，即使有玻璃作润滑剂，成型模具之消耗仍然是很大的;第三，热挤成型后的钢管扭曲变形的可能性较大。因此，这种方法不能有效地以低成本生产尺寸精确的鳍片管。

由于采用热挤压法生产鳍片管存在着上述的一些缺点，曾有人试图改变鳍片管的生产方法。第3，537，289号美国专利（申请日：1967年10月24日;申请人：日本钢管株式会社）公开了一种鳍片管生产方法，该方法主要是采用芯棒轧机热轧形成带有从管壁上整体凸起的鳍片的鳍片管，然后采用冷拔方法将鳍片管加工至精确的尺寸并在鳍边形成焊接坡口，这种方法虽然改变了生产带有较高鳍片的钢管时只能采用热挤压的传统方法，发挥了热轧生产效率高的优势，但是，与挤压和冷拔相比，由于包括轧辊、顶头、顶杆、导板等的热轧工具的精度不高，并且由于轧辊的旋转和机架的振动，这些热轧工具的工作位置都难以调整和保持在精确的位置，此外，热轧还在很大程度上受到料坯加热温度的影响，尤其是在多道次轧制的情况下，料坯温度降的影响更大，因此，热轧钢管的断面形状、尺寸精度和表面质量都不可能高，将它作为鳍片管生产的主要成型手段是难以达到质量要求的。这就是第3，537，289号美国专利至今未能应用于鳍片管的实际生产的原因。

本发明的任务是提供一种能够用简单的设备和以较低的成本生产形状尺寸精度高的各种规格的鳍片管的新方法。根据本发明的这种方法，采用生产普通圆形无缝钢管的自动轧管机组热轧出带有雏形鳍部的荒管，然后经多道次冷拔成型。这样既发挥了热轧效率高的优点，又利用了冷拔设备简单、投资少、操作灵活方便和产品质量高、适合多品种生产的特点。

根据本发明的方法，在制管过程中所采用的设备和工艺与普通无缝圆钢管制造时采用的基本相同，其设备为自动轧管机组和普通冷拔装置等，但需采用特殊设计的热轧轧辊孔型和冷拔模具尺寸和交错布置的辊式矫直机来代替无缝钢管用的矫直机，其工艺过程为：磨修定尺断坯、定心、环形炉加热，在穿孔机上进行穿孔、轧管、打头、多道次冷拔成型（每1至2道次后均有热处理。酸洗，水洗，磷化，皂化等辅助工序），成型后进行矫直和检验。

为完成上述发明任务，本方法主要特征在于：

热轧时，上下轧辊采用辊缝为热轧普通圆形无缝钢管时辊缝的3倍以上的开口孔型，在荒管上形成截面积至少为成品鳍片管鳍片截面积的两倍，厚度为成品鳍片管鳍片厚度的2.5倍以上，而高度小于成品鳍片管鳍片凸起高度的雏形鳍部;冷拔时，采用至少三道次的拔制，在管径缩小的同时，将雏形鳍部的厚度压缩至所需尺寸，以展开钢管内壁上对应于鳍部处的凹槽并使该高度小于成品鳍片管厚度的雏形鳍部横向延伸达到所需的成品尺寸。

根据本发明的方法，对穿孔后的荒管的热轧仅用一架自动轧管机即可，热轧为二道次至四道次的不翻转平轧。

在热轧普通圆形无缝钢管时，孔型设计的辊缝约为5毫米，在第3，537，289号美国专利提出的鳍片管生产方法中，孔型设计的辊缝约为10毫米。根据本发明的方法，是用简单的热轧设备在穿孔后的荒管上形成截面积至少为成品鳍片管鳍片截面积的两倍，厚度大于成品鳍片厚度，而高度小于成品鳍片管鳍片凸起高度的雏形鳍部，以便在该雏形鳍部的基础上，主要由冷拔工序压缩鳍部的厚度，使鳍部的高度横向延伸，以成型出断面形状，尺寸精度和表面质量高的鳍部和管部。热轧形成的雏形鳍部的厚度为成品鳍片管鳍片厚度的2.5倍以上，热轧形成的雏形鳍部的高度为成品鳍片管鳍片高度的80%以下。根据本发明的方法，用于生产管径×鳍片两端宽度×鳍片厚度分别为φ38×47.5×5（毫米）和φ60×80×6（毫米）的鳍片管的孔型辊缝约为18～25毫米。

在拔制时，穿孔荒管的壁厚越厚，越有利于达到合格成品鳍片管的鳍片高度和形状，其壁厚可由下式确定：

穿孔毛管壁厚S≤成品鳍片管鳍宽（毫米）-鳍片管内径（毫米）/2+1.5（毫米）

相应地，孔型设计时要考虑上述要求。

除此之外，管坯直径也是一个需要考虑的问题，它可由成品鳍片管的规格，长度，冷拔道次及热轧设备条件而确定。还应当注意到，为改进穿孔荒管热轧时的咬入条件，孔型宽高比应大于1.1，其两边圆角半径应加大，以减小管部的轧制材料向辊缝即鳍部处的流动阻力，半径加大的圆角还有利于减小热轧后荒管雏形鳍部内壁的纵向圆滑凹面的深度（圆滑凹面深度一般为2毫米以下）。

根据本发明的鳍片管的生产方法中的冷拔过程不仅能够保证钢管内壁上对应于鳍部处不产生凹痕，而且还应当能够消除热轧时已经产生的凹槽。尤为重要的是，本发明中的冷拔方法能够使热轧出的雏形鳍部横向延伸，达到成品尺寸要求，从而以冷拔作为鳍片管成型的主要手段，保证产品具有合格的断面形状，尺寸精度和表面质量。

所述冷拔的道次为3～5次。每一道次冷拔的外模都设计成圆锥状。冷拔模具的设计原则为：在前几道次的冷拔中，冷拔模具在每一道次中均首先压缩雏形鳍部的高度，而后压缩雏形鳍部的厚度，然后压缩管部直径，以利于展开管内壁上对应于鳍部处的凹槽;在接近成品道次的冷拔中，冷拔模具在每一道次中均首先压缩鳍部的厚度，然后压缩管部直径，最后在鳍部的高度方向接触鳍部，以促使鳍部横向延伸而不致在管内壁对应鳍部处产生凹痕;在成品道次的冷拔中，冷拔模具首先压缩鳍部厚度和管部直径，然后在鳍部的高度方向接触鳍部，以成型出具有所要求的形状和几何尺寸的鳍片管。

另外，外径压下量对荒管鳍部的横向变形有影响，一般外径压下量越大越不利于鳍部的横向延伸，外径压下量由荒管直径和成品鳍片管直径的差来决定，外径各道次压下量控制在4～10毫米，对于鳍片高度大的成品鳍片管，外径压下量可适当减小，对于鳍片高度小的成品鳍片管，外径压下量可适当增大。

内模采用圆柱形普通内模，其长度一般在50～55毫米。

本发明的优点为：可以采用生产离通无缝圆钢管的简单设备-自动轧管机组和冷拔设备，通过适当地设计轧辊孔型，冷拔模具以及热轧和冷拔工艺，生产具有合格的断面形状、尺寸精度和表面质量的鳍片管;省去了庞大复杂的热挤压设备，减少了钢管成型后产生扭曲变形的可能，避免了以热轧作为鳍片管的主要成型手段难以达到成品的形状尺寸精度要求的缺陷，发挥了热轧效率高，冷拔设备简单，投资少，操作灵活方便和产品质量高，适合多品种生产的优势，实现了比较低的成本生产质量合格的鳍片管的目的。

下面对附图进行简单说明。

图1为本发明工艺流程图;

图2为本发明φ60鳍片管热轧孔型图;

图3和图4为本发明第一道次冷拔外模图;

图5至图8为本发明第二、三、四、五道次冷拔外模简图。

参照附图，我们将对φ60鳍片管的生产作一说明。

图1中，1为管坯磨修、2为定尺断坯、3为定心、4为环形炉加热、5为二辊卧式穿孔机、6热轧机、7打头机、8～11酸洗磷化皂化、12冷拔、13热处理（然后重复8～13）、14矫直、15切头、16检验、17探伤、18涂油、19包装。

管坯直径为φ95毫米，穿孔后荒管尺寸为102×17.5（毫米），热轧采用不翻转90°的平轧，道次为4道次，热轧孔型见图2，其具体尺寸见附表1（附表1中也列出了φ38鳍片管的孔型数据）。

在热轧过程中，荒管的外径和壁厚的尺寸变化情况见附表2。

φ60鳍片管采用5道次冷拔，完成鳍片管所要求的形状和几何尺寸。

各道次外模见图3至图8，图5至图8中2、3、4、5代表各道次，外模的具体尺寸见附表3。

在5道次冷拔过程中，其钢管的直径和壁厚的变化情况见附表4。本发明的另一个实施例，即生产φ38×47.5×5鳍片管。它的生产过程及所使用的设备与φ60×80×6相同，其孔型设计原理也基本相同。从略。

2R-孔型高

R₁-椭圆处的曲率半径

R₂-锁口圆角半径

G-辊缝

W-孔型宽

θ-开口角

道次	1	2	3	4
					外径×壁厚	99×15.5	96×13.5	93×11.5	90×9

轧后荒管尺寸：

90×105×9×25（外径×鳍片两端宽度×壁厚×鳍厚）

φ60冷拔外模各道次参数附表3

单位：毫米

表中字母说明见下页：

D-外模外径

α-外模斜度

β-出口锥角

γ-鳍部出口锥角

H-外模厚度

a-出口锥宽度

b-工作带宽度

A-鳍片入口两端宽度

B-鳍片出口两端宽度

A₁-鳍部孔型入口厚度

B₁-鳍部孔型出口厚度

Claims

1、一种生产鳍片钢管的方法，包括管坯定尺断坯、定心、加热、穿孔、不翻转热轧和冷拔工序，其特征在于：热轧时，上下轧辊采用辊缝为热轧普通圆形无缝钢管时辊缝的3倍以上的开口孔型，在荒管上形成截面积至少为成品鳍片管鳍片截面积的2倍，厚度为成品鳍片管鳍片厚度的2.5倍以上，而高度小于成品鳍片管鳍片凸起高度的雏形鳍部;冷拔时，采用至少三道次的拔制，在管径缩小的同时，将雏形鳍部的厚度压缩至所需尺寸，以展开钢管内壁上对应于鳍部处的凹槽并使该高度小于成品鳍片管鳍片凸起高度的雏形鳍部横向延伸达到所需的成品尺寸。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述不翻转热轧的轧制道次为2～4次。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：上下轧辊孔型辊缝大约为18～25毫米。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：热轧时，上下轧管轧辊孔型的宽高比大于1.1。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：热轧形成的雏形鳍部的高度为成品鳍片管鳍片高度的80%以下。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对热轧后的带有雏形鳍部的管坯进行冷拔的道次为3～5次。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在前几道次的冷拔中，冷拔模具在每一道次中均首先压缩雏形鳍部的高度，而后压缩雏形鳍部的厚度和管部直径，以利于展开管内壁上对应于鳍部处的凹槽。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在接近成品道次的冷拔中，冷拔模具在每一道次中均首先压缩鳍部的厚度，然后压缩管部直径，最后在鳍部的高度方向接触鳍部，以促使鳍部横向延伸而不致在管内壁对应鳍部处产生凹痕。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在成品道次的冷拔中，冷拔模具首先压缩鳍部厚度和管部直径，然后在鳍部的高度方向接触鳍部，以成型出具有所要求的形状和几何尺寸的鳍片钢管。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在每一道次的冷拔过程中，管部外径的压下量均为4～10毫米。