CN1117894A - 自行车用铬钼钢薄壁钢管的生产工艺和技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自行车用(23～25)铬钼钢薄壁钢管的生产工艺和技术，属于钢管生产领域。工艺过程为铬钼冷带→成型→高频或气体保护焊→钢管定径→定尺飞切→清除内毛剌→热处理①→轧制→热处理②；高频焊是通过单回路感应，电感电容滤波。内毛刺的清除通过特殊设计的清除器及工艺实施的，该装置由小车刀架滚轮8、内毛刺清除刀9、小车毛体12、活落销子14和拉杆15组成。本发明也适用于摩托车、行李车等高强度、高塑性的轻型用材。

Description

自行车用铬钼钢薄壁钢管的生产工艺和技术

本发明涉及23～25铬钼钢薄壁自行车钢管的生产工艺和技术，属于钢管生产领域。

国内自行车用的钢管是采用普碳钢或16锰钢制成的。由于它强度低、自重重无法提高产品挡次。国际上新款式的自行车为MTB或TAB。由过去每辆自重20多kg减轻为9.5kg。现在这种自行车已占整个销量的30％。它们是采用高强度、高塑性的30铬钼钢，采用高频钎焊或氩气保护焊生产的。国内无30铬钼钢种，只有23-25CrMoA钢种，后者在强度方面与前者相当，但塑性不够。为此，上钢五厂、长城钢厂等采用无缝钢管生产工艺，不仅成本高(每吨约2.1万元)、质量差而且成材率低(仅50％左右)，只能依赖进口。

本发明的目的在于以23-25CrNoA钢种为起始材料，采用高频钎焊或气体保护的生产工艺，通过特殊设计的内毛刺去除器和时效处理在冷弯成形机上即能生产出符合自行车行业所需的薄壁钢管。

本发明的目的是通过下列工艺流程达到的：

    工艺过程为铬钼冷带→成形→高频或气体保护焊→钢管定径→定尺飞切→清除内毛刺→热处理①→轧制→热处理②；

上述各工艺过程详细叙述如下：

(1)铬钼冷带规格厚度1m/m～1.2m/m，材质为23～25铬钼钢；

(2)钢管成形采用双半径成型法，即先将带材二边弯成成品R，再逐道向中心弯曲成型；

(3)高频或气体保护焊装置采用单回路感应炉，工作频率为450KC，振荡功率100KW，高压端采用电感电容(LC)滤波，其电容量为2μF，电感量为0.1H，使高压输出波形稳定从而保证焊缝质量；

(4)钢管定径：采用平、立各四道轧辊，使已钎焊好的钢管外径尺寸定径到所需要求，也可定成异形材；

(5)定尺飞切采用在线微机定尺切断，可保证产品长度在所需范围内；

(6)清除内毛刺经过特殊设计的装置完成的，其目的是对钢管内焊缝凸出部份予以清除，即钢管焊接成型后在另一条生产线工夹紧固之后，用内毛刀车进入清除；

(7)热处理①钢管成型后为清除焊缝两边应力，先进行固熔处理同时为下道加工不至材质变硬而影响成材率和质量。加工温度是800～880℃，保温时间为15～45分钟；

(8)轧制即经过精轧机(LD轧机)，使产品达薄厚为0.8mm要求。在焊接对材料厚度为1-1.2m/m，通过LD精轧机减径减壁后使产品外径、壁厚及直度均达指标：

外径公差＜0.1mm，直径公差＜0.05mm

直度公差＜0.3mm/M，壁厚公差＜0.05mm

内外表面光洁度可达△6～△7

精轧机最大减径量5mm，最大减壁量为0.5mm；

(9)热处理②主要进行时效处理，处理温度为700～800℃，保温时间10-30分钟，目的在于增强材料塑性，使23～25CrMoA钢种的薄壁管具有高强度、高塑性。

经过上述10个工艺过程可使生产的薄壁管满足自行车要求，其性能、指标与国外30CrMoA钢材相当。

本发明实施过程中二个关键装置分别如图1和2所示。图1为钢管焊接成型装置示意图。

图中：1—外焊缝；2—挤压辊；3—熔池；4—高频感应加热圈；5—钢管；6—内毛刺；7—外毛刺

首先，按[(D＋0.5－t)×π]＋(t×R)＝料宽的计算式落料，式中D为钢管直径，t为壁厚；R为与材料延伸率有关的常数，一般介于0.8～1.6之间，对23～25CrMoA钢种R取1.2为宜。考虑到精轧时的减径和减壁量，故料宽和料厚均要比实际需要的管径和管壁大(详见实施例)。先将落好的料，经双半径变形后成开口圆营，进入挤压辊时，在经高频滤波的感应线圈加热，由于临近效应和趋肤效应，管缝两边瞬时升温至熔化温度，高频输出调整至临界状态，即栅屏比＝1∶5～7，经挤压辊适当挤压后焊缝上下即凸出成钢管内毛刺和外毛刺。

图2为钢管内毛刺清除器装置及工艺图，图中：8—小车刀架滚轮(8只)；9—内毛刺出隙孔；10—内毛刺；11—内毛刺清除刀；12—小车毛体；13—钢管；14—活落销子；15—拉杆

内毛刺清除是先夹紧定位，然后由图2所示装刀小车在拉杆下行进，将内毛刺清除。

本发明的特点有：

(1)冷轧带材的壁厚公差小，是一般无缝管无法比拟和无法达到的；

(2)在高频设备的高压端增设高压滤波装置，可以避免通常高频设备中由于高频波形不稳定而导致焊接热量有高低，影响焊缝质量；

(3)采用特殊设计的清除内毛刺技术使产品质量提高；

(4)经过二道热处理工艺，既清除焊接应力而又时效处理，增加材料塑性；

(5)生产效率可比无缝管工艺提高五倍以上，每分钟生产线速度可达50米以上，成材率可达90％以上，从而大大降低生产成本。

本发明的工艺和技术不仅可生产自行车用的圆管或异形管还可作摩托车、行李车等高强度、高塑性的轻型用材。

实施例1φ22×0.8mm铬钼钢管生产

首先在落料时考虑到精轧时的减径减壁量故料厚及料宽按1.2×φ25计算，落料计算按上述料宽＝[(D＋0.5－t)×π]＋(t×1.2)，经纵剪裁切后将所需带材经两辊夹送，送入图1成型装置，经双半径变形后已成开口圆管进入挤压时，采用高频焊接，瞬时升至熔化温度经挤压辊适当挤压后即成带内、外毛刺的钢管。用刨刀在线刨去外毛刺后进入定径区，定径所需外径产品后再经已设定长度的定尺习切在线切断钢管。

此时已成半成品钢管，为使下道轧制时不因内毛刺影响蕊棒进入，所以必须在另一工作线上清除内毛刺。内毛剌清除是以图2所示的清除内毛刺专用设备进行。

清除内、外毛刺之后的半成品，即进入热处理炉①进行固熔处理并使之软化，热处理温度为840℃，保温30分钟；接着进入精轧线轧制(减壁减径)。本实施例减壁0.4mm，减径3mm即成所需的φ22×0.8mm铬钼钢管。最后进入热处理②进行时效处理，温度为760℃，保温时间为20分钟，目的是增加钢管的塑性。

实施例2φ28×0.8mm钼钢管生产

计算料宽及取料厚则按φ32×1.2mm计算，减径4mm，减壁0.4mm，热处理①温度为860℃，温度为20分钟，热处理②温度为740℃，保温25分钟。其余条件同实施例1。

Claims (4)

1.一种生产自行车用铬钼钢薄壁钢管的工艺和技术，包括钢管成形、高频焊接、钢管定径、热处理，其特征在于：

(1)工艺过程为铬钼冷带→成形→高频或气体保护焊→钢管定径→定尺飞切→清除内毛刺→热处理①→轧制→热处理②；

(2)铬钼冷带为薄厚1mm～1.2mm的23～25铬钼钢；

(3)高频或气体保护焊采用单回路感应炉，工作频率为450KC，振荡功率100KW，高压端采用电感电容滤波，电容量为2μF，电感量为0.1H；

(4)钢管定径采用平、立各四道轧辊，使已钎焊好的钢管外形尺寸定径到所需要求，也可定成异形材；

(5)内毛刺清除是通过特殊设计的清除器及工艺实施的。该装置由小车刀架滚轮(8)、内毛刺清除刀(9)、小车毛体(12)、活落销子(14)和拉杆(15)组成；

(6)热处理①的加工温度为800～880℃，保温时间为15～45分钟；

(7)轧制在LD精轧机上进行，最大减径量为5mm，最大减壁量为0.5mm；外径公差＜0.1mm，直径公差＜0.05mm，直度公差＜0.3mm/M，壁厚公差＜0.05mm；

(8)热处理②即时效处理的处理温度为700～800℃，保温时间10-30分钟。

2.按权利要求1所速的生产工艺和技术，其特征在于热处理①的温度为840℃，保温30分钟；热处理②的温度为760℃，保温时间为20分钟。

3.按权利要求1所述的生产工艺和技术，其特征在于热处理①的温度为860℃，保温时间20分钟；热处理②的温度为740℃，保温时间为25分钟。

4.权利要求1、2和3所述的生产工艺和技术，不仅可生产自行车用的圆管或异形管还可作摩托车、行李车高强度、高塑性的轻型用材。

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