CN109590333B - 一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于特殊钢装备制备领域，具体涉及一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法，包括：将直径为155‑230mm的连铸坯，采用直径为145‑220mm芯棒进行顶管处理、减定径处理，得到外径为121‑232mm、壁厚为4.5‑8.0mm的薄壁钢管。本发明的顶管方法能够有效地减少薄管顶管机架数至不大于10架，从而达到生产薄管与轧厚管一样容易的目的，减少薄管顶管故障提高生产效率，主要应用于壁厚小于等于8mm的薄壁钢管的顶管过程。
Description
技术领域
本发明属于特殊钢装备制备领域，具体涉及一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法。
背景技术
在薄壁钢管的生产中，顶管机组较其他机组具有核心优势。顶管机组的主要优势产品品种为薄壁的气瓶管、石油管、结构管、锅炉用管等。薄壁钢管生产工艺要求苛刻、且要求生产工艺稳定性好，这就是顶管工艺很“娇气”很难弄的根源所在，因此如何适当解放薄管生产顶管工艺、减少其苛刻与稳定性要求非常重要。
传统的薄管顶管工艺采用顶管机大延伸大变形。顶管机组，顶管延伸4.7-16.5在辊式轧管机中是最大的(参见：《轧管工艺学》，东北工学院王廷溥主编，冶金工业出版社，1980年7月，368页)。以成都无缝厂133车间为例，顶管时的孔型前面几个为固定机架一般为9架，后面几个为可调机架一般为3-4架。毛管在顶管机上总的延伸系数平均为6左右最大为9.73，现代化顶管机组采用20-25％的单架断面减面率(参见：《热轧无缝钢管生产(中级本)(下册)》，冶金部劳动工业司编写，冶金工业部出版，1985年。558页)。但是，传统的顶管机组不能很好地满足薄壁钢管的顶管，原因为：传统的顶管机大延伸大变形的工艺决定了：只能使用比芯棒大50mm左右的坯型管坯，无法比50mm左右更小；穿孔的毛管规格：外径比芯棒大55mm左右，无法比55mm左右更小；毛管的壁厚为25mm左右，无法更薄。所以，在利用顶管机组顶制薄管时，需要的顶管机架数多，顶管同时所含机架数也多，变形强度大，工艺稍有波动时容易使钢管顶凹甚至顶断。
因此，为了以保证生产薄壁钢管同时满足顶后壁厚和生产稳定性的苛刻要求，在薄壁钢管的生产中，需要一种使用小坯型的顶管工艺。
发明内容
本发明提供一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法，该方法通过使用该小坯型的顶管工艺，适用于对生产工艺和工艺稳定性有苛刻要求的、壁厚小于等于8mm的钢管顶管。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法，包括：将直径为155-230mm的连铸坯，采用直径为145-220mm芯棒进行顶管处理、减定径处理，得到外径为121-232mm、壁厚为4.5-8.0mm的薄壁钢管。
作为优选的实施方式，所述芯棒的直径比该芯棒所配套的连铸坯的直径小5-25mm，优选为10mm。
作为优选的实施方式，当所述芯棒的直径为145mm时，制备的薄壁钢管的外径为121-152mm，壁厚为4.5-6mm；当所述芯棒的直径为180mm时，制备的薄壁钢管的外径为159-194mm，壁厚为5-6.5mm；当所述芯棒的直径为220mm时，制备的薄壁钢管的外径为203-232mm，壁厚为6-8mm。
作为优选的实施方式，所述顶管处理中，顶管延伸系数小于4或等于4。
作为优选的实施方式，当所述芯棒的直径为145mm时，所述顶管处理的顶管延伸系数为3.5-2.5；当所述芯棒的直径为180mm时，所述顶管处理的顶管延伸系数为2.8-2.2；当所述芯棒的直径为220mm时，所述顶管处理的顶管延伸系数为2.6-2.0。
作为优选的实施方式，所述顶管处理中，采用的顶管机的数量小于等于10架，优选为7-10架。
作为优选的实施方式，所述顶管机中，第一个机架的单架减面率为1.8-2.5％。
作为优选的实施方式，所述顶管处理中，顶管速度为2～5m/S，优选为3m/S，总时间为5～7S，顶管过程中钢管的温度为950～1050℃。
作为优选的实施方式，所述顶管处理之前，还包括：将所述连铸坯进行扩径处理，得到穿孔毛管。
作为优选的实施方式，所述顶管处理之前，还包括：将所述芯棒加热至450-500℃后，再将所述芯棒进行润滑处理。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的顶管方法能够有效地减少薄管顶管机架数至不大于10架，从而达到生产薄管与轧厚管一样容易的目的，减少薄管顶管故障提高生产效率。
2、本发明的顶管方法能够克服现有薄壁钢管顶管强度在总的变形和单架变形两种极端的技术不足，同时实现顶管强度可控的状态。
3、本发明的顶管方法，适用于对生产工艺和工艺稳定性有苛刻要求的钢管顶管，主要应用于壁厚小于等于8mm的薄壁钢管的顶管过程。
4、本发明的顶管方法中，顶管过程顺利，从生产到结束未出现顶凹、顶断等顶管工艺故障，经精整后合格率达到100％，壁厚范围±12.5％以内，壁厚不均在12％以内，满足产品标准和客户使用要求。
具体实施方式
本发明提供一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法。
薄壁钢管的顶管过程中，总延伸系数可达16.5，通常为10左右。顶管单架减面率可达25％，通常20％左右。本发明可以克服现有薄壁钢管顶管强度在总的变形和单架变形两种极端的技术不足，同时实现顶管强度可控的状态。本发明使用小坯型的顶管工艺，适用于对生产工艺和工艺稳定性有苛刻要求的钢管顶管，主要应用于壁厚为小于等于8mm的薄壁钢管的顶管过程。
顶管强度控制是顶管工艺细节控制的最重要手段之一，对于顶管工艺相对成熟的薄壁钢管顶管过程，顶管强度控制水平的高低，决定实物顶管稳定性的水平。根据连铸坯外径尺寸的组距，如某公司连铸坯外径依次为∮155，∮190，∮230，使用比芯棒较大的小坯型管坯。根据顶管延伸系数不要过大的要求，确定了穿孔外径较小、壁厚较薄的毛管，在坯偏小(即坯的外径与芯棒的差距小于30mm)时需要采用大扩径工艺；当坯的外径比芯棒大30mm及以上时为不偏小坯，此时不需要则扩径工艺来扩径。顶管来料(小型坯穿孔后毛管)的截面积相当传统工艺的中间机架值，顶管从中间插入正常孔型系统，第1架专门设计孔型，该孔型(咬入专用孔型)设计满足的条件是：减面率2～5％为宜，长轴比毛管外径大4～5mm，短轴保证减壁量1～3mm为宜。本发明的顶管机架数较传统工艺少。通过这一系列的顶管强度控制配合，得到理想的顶管机架数和顶管含钢机架数。
经过以上分析，本发明采用了以下技术方案：
为了有效控制薄壁钢管的顶管强度，得到理想的顶管机架数和顶管含钢机架数，使用小坯型进行配套设计。连铸坯尺寸有：155mm、190mm、230mm、270mm直径；芯棒尺寸有：105mm、145mm、180mm、220mm直径；在薄壁钢管的顶管处理中，145mm、180mm、220mm芯棒分别选用155mm、190mm、230mm的小坯型(相比之下，非薄壁钢管的顶管处理中，105mm、145mm、180mm、220mm芯棒分别选用的是155mm、190mm、230mm、270mm的常规坯型)。上述直径为270mm的坯型，在芯棒最大只有220mm直径的薄壁钢管生产中用不上；在非薄壁钢管生产中，直径为270mm的坯型，采用的芯棒直径为220mm，毛管外径为279mm，壁厚为25mm，顶管延伸系数为2～3。
本发明中顶管延伸系数限制在小于等于4.0，为了穿出较小较薄的毛管，因连铸坯的坯型应该只比芯棒大5-25mm为宜，因连铸坯的组距因素进一步优选为10mm，这样就使过余(即连铸坯与芯棒直径之差)小了些，故需要采用大扩径穿孔工艺以获得要求的毛管规格。
本发明的顶管来料截面积相当传统工艺的第3-4架的值，顶管从第4-5架插入正常孔型系统，第1架专门设计形成4专或5专孔型，这样一来，顶管机架数较传统工艺减少了3-4架。也就是说，在本发明中，采用数量为小于等于10架的顶管机，而传统方法采用13-14架顶管机；本发明中进入第一架顶管机的小型坯的截面积，与传统方法中进入第4-5架顶管机的小型坯的截面积相似；本发明第一架顶管机的孔型与传统方法的第4-5架顶管机的孔型相同或相似；综上，本发明就无需使用传统方法中之前的3-4架顶管机。
在上述方法中，由145mm芯棒生产的薄壁钢管为：外径121-152mm(例如：121mm、132mm、140mm、145mm、152mm)，壁厚4.5-6mm(例如：4.5mm、5.0mm、5.2mm、5.5mm、6.0mm)；
由180mm芯棒生产的薄壁钢管为：外径159-194mm(例如：159mm、165mm、170mm、175mm、180mm、184mm、190mm、194mm)，壁厚5-6.5mm(例如：5.0mm、5.2mm、5.5mm、5.8mm、6.0mm、6.5mm)；
由220芯棒生产的薄壁钢管为：外径203-232mm(例如：203mm、210mm、215mm、220mm、228mm、230mm、232mm)，壁厚6-8mm(例如：6.0mm、6.5mm、7.0mm、7.5mm、8.0mm)。
薄壁钢管的顶管延伸系数为：由145mm芯棒生产的为：3.5-2.5(例如：3.5、3.2、3.0、2.8、2.5)，由180芯棒生产的为：2.8-2.2(例如：2.8、2.6、2.5、2.4、2.2)，由220芯棒生产的为：2.6-2.0(例如：2.6、2.5、2.4、2.2、2.0)。
即：
上述顶管方法包括：将直径为155-230mm的连铸坯(实心)，采用直径为145-220mm芯棒进行顶管处理，得到外径为121-232mm、壁厚为4.5-8mm的薄壁钢管。
上述芯棒的直径比该芯棒配套的连铸坯的直径小10mm；上述顶管处理中，顶管延伸系数为小于等于4。
当上述芯棒的直径为145mm时，制备的薄壁钢管的外径为121-152mm，壁厚为4.5-6mm，顶管延伸系数为3.5-2.5；
当上述芯棒的直径为180mm时，制备的薄壁钢管的外径为159-194mm，壁厚为5-6.5mm，顶管延伸系数为2.8-2.2；
当上述芯棒的直径为220mm时，制备的薄壁钢管的外径为203-232mm，壁厚为6-8mm，顶管延伸系数为2.6-2.0。
上述顶管延伸系数的计算方式为：穿孔毛管的横截面面积/顶管后钢管的横截面面积。
上述顶管处理中，采用的顶管机的数量小于等于10架，优选为7-10架，最少为7架。
上述顶管方法包括以下步骤：
扩径步骤：将连铸坯进行扩径处理，得到穿孔毛管。
芯棒准备步骤：先将芯棒温度加热到450-500℃，再将芯棒用喷环直接喷上磷酸润滑剂进行润滑处理。
顶管步骤：将准备好的芯棒插入上述穿孔毛管进行头部锁口后，进入小于等于10个顶管机架进行顶管处理，得到荒管。
该顶管处理中，顶管速度为2～5m/S(如：2.0m/S、2.5m/S、3.0m/S、3.5m/S、4.0m/S、4.5m/S、5.0m/S)，优选为3m/S，总时间为5～7S(如：5S、5.5S、6S、6.5S、7S)，顶管过程中钢管的温度为950～1050℃(如：950℃、980℃、1000℃、1020℃、1050℃)。
上述优选的10个顶管机架中，最大单架减面率为13.5-16.5％(例如：13.5％、14.0％、14.5％、15.0％、15.5％、16.0％、16.5％)，其中第一个机架的单架减面率为1.8-2.5％(例如：1.8％、2.0％、2.1％、2.3％、2.5％)，优选为2％；其中包括5个含钢机架。含钢机架数量的多少对顶管的拉断、顶管内凹坑有直接的影响，数量越多越容易顶管拉断、顶管内凹坑。如果总机架数增多，含钢机架数量也相应增多。
上述单架减面率的计算方法：[(来料横截面积-出料横截面积)/来料横截面积)]×100％。
减定径步骤：将上述荒管进行减定径处理(调张力实现了等厚减径)，得到钢管的成品。
实施例1
使用小坯型对180mm芯棒生产的薄壁钢管实施顶管过程，其中钢管的外径为159mm，壁厚为5mm。具体方法如下：
(1)准备好坯型∮190(即直径190mm)的连铸坯。该连铸坯偏小，需要扩径。
(2)扩径穿孔(即大扩径工艺)：将上述连铸坯进行扩径处理，得到穿孔毛管，规格为：∮215*13(即外径215mm，壁厚13mm)，穿孔扩径率13％。
(3)芯棒准备：先将芯棒温度加热到450-500℃，再将芯棒用喷环直接喷上磷酸润滑剂进行润滑处理，为之后的顶管处理做好准备。
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入10个顶管机架进行顶管处理，顶管后得到荒管，其规格为∮190.8*5，顶管延伸系数为2.8。
在上述顶管处理的过程中，采用10个的顶管机架(芯棒均为180mm)是由中冶京诚设计、供货的，依次为：
C5专型机架(第一个机架)，孔径为204.0mm椭圆形孔；C6型机架，孔径为203.0mm椭圆形孔；C7型机架，孔径为199.5mm椭圆形孔；C8型机架，孔径为197.0mm椭圆形孔；C9型机架，孔径为195.0mm椭圆形孔；C10型机架，孔径为193.0mm椭圆形孔；C11型机架，孔径为192.0mm椭圆形孔；C12型机架，孔径为191.0mm椭圆形孔；R100型机架，孔径为190.8mm椭圆形孔；R100型机架，孔径为190.8mm椭圆形孔(上述机架及孔型简写为：C5专—204.0，C6—203.0，C7—199.5，C8—197.0，C9—195.0，C10—193.0，C11—192.0，C12—191.0，R100—190.8，R100—190.8)。
其中，上述10个顶管机架中，最大单架减面率为15％；其中各个机架的单架减面率分别为：
C5专:2％，C6:6.8％，C7:15％，C8:15％，C9:13.5％，C10:13.5％，C11:12％，C12:10.5％，R100:6％，R100:3.2％。
上述10个顶管机架，顶管过程中有5个含钢机架，即同时参与钢管变形的机架，例如C7、C8、C9、C10、C11。
上述顶管处理中，顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃。
(5)减定径：将上述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品。
采用本方法共处理了300吨上述规格的钢管，顶管过程顺利，从生产到结束未出现顶凹、顶断等顶管工艺故障，经精整后合格率达到100％，壁厚范围±12.5％以内，壁厚不均12％(即：(钢管的最大壁厚-钢管的最小壁厚)/[(钢管的最大壁厚+钢管的最小壁厚)/2]＝12％)以内。满足标准和客户使用要求。
实施例2
使用小坯型对220芯棒生产的薄壁钢管实施顶管过程，其中钢管的外径为232mm，壁厚为6mm。具体方法如下：
(1)准备好坯型∮230(即直径230mm)的连铸坯。该连铸坯偏小，需要扩径。
(2)扩径穿孔(即大扩径工艺)：将上述连铸坯进行扩径处理，得到穿孔毛管，规格为：∮258*14.5(即外径258，壁厚14.5mm)，穿孔扩径率12％。
(3)芯棒准备：与实施例1的操作相同。
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入10个顶管机架进行顶管处理，顶管后得到荒管，其规格为∮233*6，顶管延伸系数为2.6。
在上述顶管处理的过程中，采用10个的顶管机架(芯棒均为220mm)是由中冶京诚设计、供货的，依次为：
D5专型机架(第一个机架)，孔径为248.0mm椭圆形孔；D 6型机架，孔径为245.4mm椭圆形孔；D 7型机架，孔径为242.0mm椭圆形孔；D8型机架，孔径为239.5mm椭圆形孔；D 9型机架，孔径为237.5mm椭圆形孔；D10型机架，孔径为235.5mm椭圆形孔；D 11型机架，孔径为234.0mm椭圆形孔；D 12型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔；R121型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔；R121型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔(上述机架及孔型简写为：D5专—248.0，D6—245.5，D7—242.0，D8—239.5，D9—237.5，D10—235.5，D11—234.0，D12—233.0，R121—233.0，R121—233.0)。
其中，上述10个顶管机架中，最大单架减面率为13.5％；其中各个机架的单架减面率分别为：D5专：2％，D6：6.94％，D7：13.5％，D8：13.5％，D9：12.15％，D10：12.15％，D11：10.8％，D12：9.45％，R121：6.15％，R121：2.7％。
上述10个顶管机架，顶管过程中有5个含钢机架，可以为D8、D9、D10、D11、D12，也可以为D7、D8、D9、D10、D11。
上述顶管处理中，顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃。
(5)减定径：将上述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品。
采用本方法共处理了500吨上述规格的钢管，顶管过程顺利，从生产到结束未出现顶凹、顶断等顶管工艺故障，经精整后合格率达到100％，壁厚范围±12.5％以内，壁厚不均12％以内。满足标准和客户使用要求。
实施例3
使用小坯型对145mm芯棒生产的薄壁钢管实施顶管过程，其中钢管的外径为121mm，壁厚为4.5mm。具体方法如下：
(1)准备好坯型∮155(即直径155mm)的连铸坯。该连铸坯偏小，需要扩径。
(2)扩径穿孔(即大扩径工艺)：将上述连铸坯进行扩径处理，得到穿孔毛管，规格为：∮180*13，穿孔扩径率16％。
(3)芯棒准备：与实施例1的操作相同。
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入10个顶管机架进行顶管处理，顶管后得到荒管，其规格为∮153.9*4.1，顶管延伸系数为3.5。
在上述顶管处理的过程中，采用10个的顶管机架(芯棒均为145mm)是由中冶京诚设计、供货的，依次为：
B4专(第一个机架)—166.0，B5—165.0，B6—163.0，B7—160.0，B8—157.5，B9—156，B10—154.7，R83—154.1，R81—153.9，R81—153.9。
其中，上述10个顶管机架中，最大单架减面率为16.5％；其中各个机架的单架减面率分别为：B4专:2％,B5:10％,B6:15％,B7:16.5％,B8:16.5％,B9:15.5％,B10:14.5％,R83:12％,R81:7.5％,R81:5％。
上述10个顶管机架中，顶管过程中有5个含钢机架，例如B7、B8、B9、B10、R83。
上述顶管处理中，顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃。
(5)减定径：将上述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品。
采用本方法共处理了200吨上述规格的钢管，顶管过程顺利，从生产到结束未出现顶凹、顶断等顶管工艺故障，经精整后合格率达到100％，壁厚范围±12.5％以内，壁厚不均12％以内。满足标准和客户使用要求。
实施例4
使用小坯型对180mm芯棒生产的薄壁钢管实施顶管过程，其中钢管的外径为159mm，壁厚为6.5mm。具体方法如下：
(1)-(3)：与实施例1的操作相同。
(4)：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入7个顶管机架进行顶管处理，顶管后的钢管的规格为∮193.8*6.5，顶管延伸系数为2.2。
在上述顶管处理的过程中，采用7个顶管机架(芯棒均为180mm)是由中冶京诚设计、供货的，依次为：
C5专(第一个机架)—204.0，C6—203.0，C7—199.5，C8—197.0，C9—195.0，R102—193.8，R102—193.8
其中，上述7个顶管机架中，最大单架减面率为15％；其中各个机架的单架减面率分别为：C5专：2％，C6：.8％，C7：15％，C78：15％，C9：13.5％，R102:11％，R102:8.1％。
上述7个顶管机架，顶管过程中有4个含钢机架：例如C6、C7、C8、C9。
上述顶管处理中，顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃。
(5)减定径：将上述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品。
采用本方法共处理了300吨上述规格的钢管，顶管过程顺利，从生产到结束未出现顶凹、顶断等顶管工艺故障，经精整后合格率达到100％，壁厚范围±12.5％以内，壁厚不均12％以内。满足标准和客户使用要求。
对比例1
以传统工艺对180芯棒生产的薄壁钢管实施顶管过程，其中钢管的外径为159mm，壁厚为5mm。具体方法如下：
(1)准备好坯型∮230(即直径230mm)的连铸坯。该连铸坯偏小，需要扩径。
(2)扩径穿孔(即大扩径工艺)：将上述连铸坯进行扩径处理，得到穿孔毛管，规格为：∮237*24，穿孔扩径率3％。
(3)芯棒准备：与实施例1的操作相同。
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入14个机架进行顶管处理，顶管后得到荒管，其规格为∮190.8*5，顶管延伸系数为5.5。
在上述顶管处理的过程中，采用14个的顶管机架(芯棒均为180mm)是由中冶京诚设计、供货的，依次为：
C1型机架(第一个机架)，孔径为223.0mm椭圆形孔；C2型机架，孔径为222.0mm椭圆形孔；C3型机架，孔径为217.0mm椭圆形孔；C4型机架，孔径为210.5mm椭圆形孔；C5型机架，孔径为206.5mm椭圆形孔；C6型机架，孔径为203.0mm椭圆形孔；C7型机架，孔径为199.5mm椭圆形孔；C8型机架，孔径为197.0mm椭圆形孔；C9型机架，孔径为195.0mm椭圆形孔；C10型机架，孔径为193.0mm椭圆形孔；C11型机架，孔径为192.0mm椭圆形孔；C12型机架，孔径为191.0mm椭圆形孔；R100型机架，孔径为190.8mm椭圆形孔；R100型机架，孔径为190.8mm椭圆形孔(上述机架及孔型简写为：C1—223.0，C2—222.0，C3—217.0，C4—210.5，C5—206.5，C6—203.0，C7—199.5，C8—197.0，C9—195.0，C10—193.0，C11—192.0，C12—191.0，R100—190.8，R100—190.8)。
其中，上述14个机架中，最大单架减面率15％，其中各个机架的单架减面率分别为：C1：3％，C2：10.5％，C3：12％，C4：15％，C5：15％，C6:15％，C7:15％，C8:15％，C9:13.5％，C10:13.5％，C11:12％，C12:10.5％，R100:6％，R100:3.2％。
上述14个机架，顶管过程中有7个含钢机架，例如C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12。
上述顶管处理中，顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃。
(5)减定径：将上述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品。
本实施例的顶管过程不顺利，生产不稳定，时而出现顶凹、顶断等顶管工艺故障，经精整后合格率80％，壁厚范围±15％，壁厚不均15％。不能完全满足标准和客户使用要求。
对比例2
以传统工艺对220芯棒生产的薄壁钢管实施顶管过程，其中钢管的外径为232mm，壁厚为6mm。具体方法如下：
(1)准备好坯型∮270mm的连铸坯。该连铸坯偏小，需要扩径。
(2)扩径穿孔(即大扩径工艺)：将上述连铸坯进行扩径处理，得到穿孔毛管，规格为：∮279*25mm，穿孔扩径率3％。
(3)芯棒准备：与实施例1的操作相同。
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入14个机架进行顶管处理，顶管后的钢管的规格为∮233*6mm，顶管延伸系数为4.7。
在上述顶管处理的过程中，采用14个的顶管机架(芯棒均为180mm)是由中冶京诚设计、供货的，依次为：
D1型机架(第一个机架)，孔径为265.5mm椭圆形孔；D2型机架，孔径为264.5mm椭圆形孔；D3型机架，孔径为259.5mm椭圆形孔；D4型机架，孔径为253.0mm椭圆形孔；D5型机架，孔径为249.0mm椭圆形孔；D6型机架，孔径为245.5mm椭圆形孔；D7型机架，孔径为242.0mm椭圆形孔；D8型机架，孔径为239.5mm椭圆形孔；D9型机架，孔径为237.5mm椭圆形孔；D10型机架，孔径为235.5mm椭圆形孔；D11型机架，孔径为234.0mm椭圆形孔；D12型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔；R121型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔；R121型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔(上述机架及孔型简写为：D1—265.5，D2—264.5，D3—259.5，D4—253.0，D5—249.0，D6—245.5，D7—242.0，D8—239.5，D9—237.5，D10—235.5，D11—234.0，D12—233.0，R121—233.0，R121—233.0)。
其中，上述14个机架中，最大单架减面率15％，其中各个机架的单架减面率分别为：D1：3％，D2：9.45％，D3：10.8％，D4：13.5％，D5：13.5％，D6：13.5％，D7：13.5％，D8：13.5％，D9：12.15％，D10：12.15％，D11：10.8％，D12：9.45％，R121：6.15％，R121：2.7％。
上述14个机架，顶管过程中有7个含钢机架，可以为D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12。
上述顶管处理中，顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃。
(5)减定径：将上述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品。
本实施例的顶管过程不顺利，生产不稳定，时而出现顶凹、顶断等顶管工艺故障，经精整后合格率75％，壁厚范围±15％，壁厚不均15％。不能完全满足标准和客户使用要求。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种使用小坯型制备薄壁钢管的顶管方法，其特征在于：所述顶管方法制备的薄壁钢管的合格率达到100％，壁厚范围在±12.5％以内，壁厚不均在12％以内，所述顶管方法为以下方法一至四的任一种：
方法一：
采用180mm芯棒生产外径为159mm，壁厚为5mm的薄壁钢管，包括如下步骤：
(1)准备直径为190mm的连铸坯；
(2)扩径穿孔：将上述连铸坯进行扩径处理，得到外径215mm，壁厚13mm的穿孔毛管，穿孔扩径率13％；
(3)芯棒准备：先将芯棒温度加热到450-500℃，再将芯棒用喷环直接喷上磷酸润滑剂进行润滑处理；
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入10个顶管机架进行顶管处理，顶管后得到外径190.8mm，壁厚5mm的荒管，顶管延伸系数为2.8；
其中，所述10个顶管机架按照工艺先后顺序依次为：
C5专型机架，孔径为204.0mm椭圆形孔；C6型机架，孔径为203.0mm椭圆形孔；C7型机架，孔径为199.5mm椭圆形孔；C8型机架，孔径为197.0mm椭圆形孔；C9型机架，孔径为195.0mm椭圆形孔；C10型机架，孔径为193.0mm椭圆形孔；C11型机架，孔径为192.0mm椭圆形孔；C12型机架，孔径为191.0mm椭圆形孔；R100型机架，孔径为190.8mm椭圆形孔；R100型机架，孔径为190.8mm椭圆形孔；
上述各机架的单架减面率依次分别为：2％，6.8％，15％，15％，13.5％，13.5％，12％，10.5％，6％，3.2％；
顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃；
(5)减定径：将所述的荒管调张力等厚减径，得到钢管成品；
方法二：
采用220mm芯棒生产外径为232mm，壁厚为6mm的薄壁钢管，包括如下步骤：
(1)准备坯型径230mm的连铸坯；
(2)扩径穿孔：将上述连铸坯进行扩径处理，得到外径258mm，壁厚14.5mm的穿孔毛管，穿孔扩径率12％；
(3)芯棒准备：先将芯棒温度加热到450-500℃，再将芯棒用喷环直接喷上磷酸润滑剂进行润滑处理；
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入10个顶管机架进行顶管处理，顶管后得到外径233mm，壁厚6mm的荒管，顶管延伸系数为2.6；
其中，所述10个顶管机架按照工艺先后顺序依次为：
D5专型机架，孔径为248.0mm椭圆形孔；D6型机架，孔径为245.4mm椭圆形孔；D7型机架，孔径为242.0mm椭圆形孔；D8型机架，孔径为239.5mm椭圆形孔；D9型机架，孔径为237.5mm椭圆形孔；D10型机架，孔径为235.5mm椭圆形孔；D11型机架，孔径为234.0mm椭圆形孔；D12型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔；R121型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔；R121型机架，孔径为233.0mm椭圆形孔；
上述各机架的单架减面率依次分别为：2％，6.94％，13.5％，13.5％，12.15％，12.15％，10.8％，9.45％，6.15％，2.7％；
顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃；
(5)减定径：将所述的荒管调张力等厚减径，得到钢管成品；
方法三：
采用145mm芯棒生产外径为121mm，壁厚为4.5mm的薄壁钢管，包括如下步骤：
(1)准备直径155mm的连铸坯；
(2)扩径穿孔：将上述连铸坯进行扩径处理，得到外径180mm，壁厚13mm的穿孔毛管，穿孔扩径率16％；
(3)芯棒准备：先将芯棒温度加热到450-500℃，再将芯棒用喷环直接喷上磷酸润滑剂进行润滑处理；
(4)顶管：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入10个顶管机架进行顶管处理，顶管后得到外径153.9mm，壁厚4.1mm的荒管，顶管延伸系数为3.5；
其中，所述10个顶管机架按照工艺先后顺序依次为：
B4专，孔径为166.0mm的椭圆形孔；B5，孔径为165.0mm的椭圆形孔；B6，孔径为163.0mm的椭圆形孔；B7，孔径为160.0mm的椭圆形孔；B8，孔径为157.5mm的椭圆形孔；B9，孔径为156mm的椭圆形孔；B10，孔径为154.7mm的椭圆形孔；R83，孔径为154.1mm的椭圆形孔；R81，孔径为153.9mm的椭圆形孔；R81，孔径为153.9mm的椭圆形孔；
上述各机架的单架减面率依次分别为：2％,10％,15％,16.5％,16.5％,15.5％,14.5％,12％,7.5％,5％；
顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃；
(5)减定径：将上述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品；
方法四：
采用180mm芯棒生产外径为159mm，壁厚为6.5mm的薄壁钢管，包括如下步骤：
(1)准备直径为190mm的连铸坯；
(2)扩径穿孔：将上述连铸坯进行扩径处理，得到外径215mm，壁厚13mm的穿孔毛管，穿孔扩径率13％；
(3)芯棒准备：先将芯棒温度加热到450-500℃，再将芯棒用喷环直接喷上磷酸润滑剂进行润滑处理；
(4)：将上述芯棒插入穿孔毛管进行头部缩口后，进入7个顶管机架进行顶管处理，顶管后得到外径为193.8mm，壁厚6.5mm的荒管，顶管延伸系数为2.2；
其中，所述7个顶管机架按照工艺先后顺序依次为：
C5专型机架，孔径为204.0mm椭圆形孔；C6，孔径为203.0mm椭圆形孔；C7，孔径为199.5mm椭圆形孔；C8，孔径为197.0mm椭圆形孔；C9，孔径为195.0mm椭圆形孔；R102，孔径为193.8mm椭圆形孔；R102，孔径为193.8mm椭圆形孔；
上述各机架的单架减面率依次分别为：2％，8％，15％，15％，13.5％，11％，8.1％；
顶管速度为3m/S，总时间为5～7S，钢管的温度为950～1050℃；
(5)减定径：将所述荒管调张力等厚减径，得到钢管成品。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 435001 Huangshi Road, Hubei, Huangshi, No. 316 Applicant after: Daye Special Steel Co., Ltd Address before: 435001 Huangshi Road, Hubei, Huangshi, No. 316 Applicant before: Hubei Xinyegang Special Steel Tube Co., Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |