CN112496076A - 一种内波纹金属复合管的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属复合管成形技术领域，具体涉及一种内波纹金属复合管的轧制方法。它包括芯棒，芯棒包括波纹芯棒和圆芯棒，波纹芯棒的直径小于金属基管的内径，该轧制方法包括如下步骤：将波纹芯棒装入金属复合管坯，通过皮尔格轧机，在金属复合管坯的内侧面上轧出一处内波纹；将金属复合管坯向轧辊送入设定的喂入量，波纹芯棒相对金属复合管坯转动一个角度α，再在金属复合管坯的内侧面上轧出另一处内波纹，直至将整个金属复合管坯轧制完成；将圆芯棒装入带有内波纹的金属复合管坯，送入另一个皮尔格轧机将内波纹轧平以及将金属复合管坯轧圆，最终得到金属复合管。本发明能够使得带波纹的芯棒更易实现快速脱模，提高生产效率。

Description

一种内波纹金属复合管的轧制方法
技术领域
本发明涉及金属复合管成形技术领域，具体涉及一种内波纹金属复合管的轧制方法。
背景技术
金属复合管是指由内、外两层不同的金属管(基管、覆管)结合而成的金属复合管材，能够充分利用基管和覆管的最佳性能，因其优越的性能应用领域相当广泛。
基管和覆管的结合能力是金属复合管的关键技术，比如中国专利申请公开号CN106734203A，申请公开日为2017.05.31，名称为“一种无料头双金属层复合空心轴的连铸—楔横轧成形方法”的专利中公开了一种无料头双金属层复合空心轴的连铸—楔横轧成形方法，特点是将覆层钢液加入覆层中间包中，覆层钢液在覆层浇注管与基层浇注管之间凝固成覆层金属管，将基层钢液沿着基层浇注管和隔离棒之间的环形空隙注入到覆层金属管中，在冷却结晶器的冷却下凝固形成双层复合空心棒料，对双层复合空心棒料进行二次冷却，再在双层复合空心棒料的外表面挤压出环形凹槽，并用切割机沿环形凹槽的最底部径向切断双层复合空心棒料，最后将双层复合空心棒料马上放到楔横轧机上轧制，得到无料头双金属层复合空心轴。
但是现有技术中关于金属复合管的脱模技术或设备中大都是针对具有光滑内孔的金属复合管，对于带有内波纹的金属复合管成形设备，由于金属复合管与芯棒之间结合更加紧密，现有技术中没有适配的脱模设备，需要进一步改进和设计。
发明内容
针对现有技术中带有内波纹的金属复合管成形设备中金属复合管与芯棒之间结合更加紧密，没有适配的脱模设备的不足，本发明的目的在于提供一种内波纹金属复合管的轧制方法，该轧制方法中的金属复合管能够方便快捷地实现芯棒的脱离，使得带波纹的芯棒更易实现快速脱模。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种内波纹金属复合管的轧制方法，包括芯棒，芯棒包括波纹芯棒和圆芯棒，波纹芯棒的直径小于金属基管的内径，该轧制方法包括如下步骤：
S1、选取金属基管与金属覆管，按照金属基管在内、金属覆管在外的顺序组合制坯，得到金属复合管坯；
S2、将波纹芯棒装入金属复合管坯，波纹芯棒与金属基管的内表面接触；
S3、将金属复合管坯送入皮尔格轧机，轧辊旋转对金属复合管坯进行轧制，波纹芯棒随金属复合管坯一起旋转一定角度，在金属复合管坯的内侧面上轧出一处内波纹；
S4、将金属复合管坯向轧辊送入设定的喂入量，波纹芯棒相对金属复合管坯转动一个角度α，轧辊旋转对金属复合管坯进行轧制，波纹芯棒随金属复合管坯一起旋转一定角度，在金属复合管坯的内侧面上轧出另一处内波纹；
S5、重复S4，直至将整个金属复合管坯轧制完成；
S6、将圆芯棒装入带有内波纹的金属复合管坯，圆芯棒与金属基管的内表面接触；
S7、带有圆芯棒的金属复合管坯继续轴向进给，送入另一个皮尔格轧机将内波纹轧平以及将金属复合管坯轧圆，最终得到金属复合管。
通过采用上述技术方案，首先通过制坯得到金属复合管坯，然后在第一台皮尔格轧机上，波纹芯棒用于第一道次的粗轧波纹成形，通过波纹芯棒在金属复合管坯的内侧面上一处轧出内波纹，随后通过转动波纹芯棒，再在金属复合管坯的内侧面上另一处轧出内波纹，内波纹之间彼此错开，不在同一条直线上，能够增强金属基管和金属覆管的结合能力，同时由于波纹芯棒的直径小于金属基管的内径，波纹芯棒与金属基管也不是全接触的方式，波纹芯棒能够方便快捷地脱离金属基管，实现快速脱模，圆芯棒用于第二道次的精轧整形，将内波纹轧平以及将金属复合管坯轧圆，由于第一道次不存在脱模困难的问题，金属复合管坯第一道次成形后可以马上进入第二道次成形，而圆芯棒与金属复合管的脱模属于成熟的现有技术，整体脱模效率提高，大大提高了生产效率。
本发明进一步设置为：还包括步骤S8：将S7得到的金属复合管进行切头围，热处理，矫直，分段。通过本设置，对精轧后的金属复合管进行轧后处理，以得到最终的金属复合管成品。
本发明还进一步设置为：所述波纹芯棒与圆芯棒通过连接杆连接，波纹芯棒的轴线与圆芯棒的轴线平行。通过本设置，将波纹芯棒与圆芯棒设置成一个整体，可以将第一道次和第二道次连成一个完整的生产线，提高生产效率，降低工艺流程。
本发明还进一步设置为：所述波纹芯棒包括棒体及若干波纹齿，各波纹齿由棒体的周圈径向向外延伸。通过本设置，可以设计波纹的形状，包括但不限于圆弧形、正弦波型、三角形、梯形或矩形等，根据不同波纹齿的形状来设计金属基管与金属覆管的结合方式。
本发明还进一步设置为：各波纹齿沿棒体的轴向等距分布。通过本设置，能够使金属基管均衡地与金属覆管的结合，获得性能稳定的金属复合管。
本发明还进一步设置为：所述波纹齿与棒体同轴布置。通过本设置，波纹齿更近似于直齿，相对金属基管没有偏斜，能够顺利地在金属基管内旋转，这样方便芯棒转动设定的角度。
本发明还进一步设置为：所述波纹芯棒的直径与金属基管内径的比值为0.5-0.7。通过本设置，使得波纹芯棒在一个合适的直径范围，以使第一道次轧制完毕后，金属复合管坯也不会与波纹芯棒完全结合，方便脱模。
本发明的优点是：在内波纹成形时，由于波纹芯棒的直径小于金属基管的内径，即使是第一道次内波纹成形后，波纹芯棒与金属基管也不是全接触的方式，波纹芯棒能够方便快捷地脱离金属基管，实现快速脱模，圆芯棒用于第二道次的精轧整形，将内波纹轧平以及将金属复合管坯轧圆，由于第一道次不存在脱模困难的问题，金属复合管坯第一道次成形后可以马上进入第二道次成形，而圆芯棒与金属复合管的脱模属于成熟的现有技术，整体脱模效率提高，大大提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明金属复合管的轧制过程示意图；
图2为本发明中芯棒的结构示意图；
图3为图1中A处的放大图；
图4为金属复合管坯粗轧后的成形图；
图5为金属复合管坯精轧后的成形图。
附图标记：波纹芯棒11、棒体111、波纹齿112、圆芯棒12、连接杆13、金属复合管坯2、金属基管21、金属覆管22、内波纹3、第一台皮尔格轧机41、第二台皮尔格轧42。
具体实施方式
在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例：如图1至图5所示，
一种内波纹金属复合管的轧制方法，包括芯棒，芯棒包括波纹芯棒11和圆芯棒12，波纹芯棒的直径小于金属基管的内径，该轧制方法包括如下步骤：
S1、选取金属基管21与金属覆管22，按照金属基管在内、金属覆管在外的顺序组合制坯，得到金属复合管坯2；
S2、将波纹芯棒装入金属复合管坯，波纹芯棒与金属基管的内表面接触；
S3、将金属复合管坯送入第一台皮尔格轧机41，轧辊旋转对金属复合管坯进行轧制，波纹芯棒随金属复合管坯一起旋转一定角度，在金属复合管坯的内侧面上轧出一处内波纹3；
S4、将金属复合管坯向轧辊送入设定的喂入量，波纹芯棒相对金属复合管坯转动一个角度α，轧辊旋转对金属复合管坯进行轧制，波纹芯棒随金属复合管坯一起旋转一定角度，在金属复合管坯的内侧面上轧出另一处内波纹；
S5、重复S4，直至将整个金属复合管坯轧制完成；
S6、将圆芯棒装入带有内波纹的金属复合管坯，圆芯棒与金属基管的内表面接触；
S7、带有圆芯棒的金属复合管坯继续轴向进给，送入第二台皮尔格轧42机将内波纹轧平以及将金属复合管坯轧圆，最终得到金属复合管。
S8、将S7得到的金属复合管进行切头围，热处理，矫直，分段，对精轧后的金属复合管进行轧后处理，以得到最终的金属复合管成品。
通过采用上述技术方案，首先通过制坯得到金属复合管坯，然后在第一台皮尔格轧机上，波纹芯棒用于第一道次的粗轧波纹成形，通过波纹芯棒在金属复合管坯的内侧面上一处轧出内波纹，随后通过转动波纹芯棒，再在金属复合管坯的内侧面上另一处轧出内波纹，内波纹之间彼此错开，不在同一条直线上，能够增强金属基管和金属覆管的结合能力，同时由于波纹芯棒的直径小于金属基管的内径，波纹芯棒的直径与金属基管内径的比值为0.5-0.7，使得波纹芯棒在一个合适的直径范围，波纹芯棒与金属基管也不是全接触的方式，以使第一道次轧制完毕后，金属复合管坯也不会与波纹芯棒完全结合，波纹芯棒能够方便快捷地脱离金属基管，实现快速脱模，圆芯棒用于第二道次的精轧整形，将内波纹轧平以及将金属复合管坯轧圆，由于第一道次不存在脱模困难的问题，金属复合管坯第一道次成形后可以马上进入第二道次成形，而圆芯棒与金属复合管的脱模属于成熟的现有技术，整体脱模效率提高，大大提高了生产效率。
波纹芯棒与圆芯棒通过连接杆13连接，波纹芯棒的轴线与圆芯棒的轴线平行且不同轴，将波纹芯棒与圆芯棒设置成一个整体，可以将第一道次和第二道次连成一个完整的生产线，提高生产效率，降低工艺流程。波纹芯棒包括棒体111及若干波纹齿112，各波纹齿由棒体的周圈径向向外延伸，可以设计波纹的形状，粗轧形成的波纹截面形状可以为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，波纹高度为金属覆管厚度的(0.1～10)倍，波纹宽度是波纹高度的(3～20)倍，根据不同波纹齿的形状来设计金属基管与金属覆管的结合方式。各波纹齿沿棒体的轴向等距分布，能够使金属基管均衡地与金属覆管的结合，获得性能稳定的金属复合管。波纹齿与棒体同轴布置，波纹齿更近似于直齿，相对金属基管没有偏斜，能够顺利地在金属基管内旋转，这样方便芯棒转动设定的角度。
以下结合具体参数举例。
制坯：选取304不锈钢管和Q345R碳钢管按照1:3比例组坯，碳钢管尺寸为厚15mm*内径250mm*长1000mm，作为金属覆管；不锈钢管尺寸为厚5mm*外径248mm*长1000mm，作为金属基管；清理不锈钢管内壁和碳钢管外壁，直至见到金属基底；叠装金属覆管和金属基管，送往压力机压紧，在叠装的复合管坯两端周围用10mm厚的碳钢先点焊后用埋弧焊封装焊接，在焊接好的金属复合管坯的端部钻孔抽真空，然后封闭该孔，得到复合管坯，复合管坯的厚度为20mm；波纹芯棒的尺寸为外径120mm*100mm，波纹形状无螺旋升角，圆芯棒的尺寸为外径230mm*500mm。
加热：将检验合格后的金属复合管坯送往加热炉，加热到1250℃；
粗轧：将加热好的金属复合管坯送往皮尔格轧机进行第一道次轧制，所述的第一道次轧制是使轧辊与碳钢管(金属覆管)的外表面接触，波纹芯棒的波纹外表面与不锈钢管(金属基管)内上表面接触，轧辊沿轧制方向回转一周，不锈钢-碳钢复合管坯和波纹芯棒一起转动一个角度，使得轧辊能够无死角地对金属复合管材进行轧制，将碳钢管和不锈钢管的结合面(波纹芯棒所在处)轧制出一处圆弧形波纹，随后，复合管沿轧制方向前喂料，芯棒相对金属复合管坯旋转180°(α取180°)，使得不锈钢-碳钢复合管坯在第一处圆弧形波形对面的地方轧制出另一处圆弧形波纹，如此反复，直至轧制出具有上下交错内波纹的金属复合管坯，金属复合管成形情况如图4中所示；
精轧：将粗轧后的金属复合管坯传入具有光滑圆芯棒的第二道次轧制，精轧轧制直到金属复合管坯的内波纹轧平、金属复合管坯轧圆，将金属复合管坯定、减径，轧制到所需管壁厚度，得到碳钢-不锈钢复合管，金属复合管成形情况如图5中所示；
精整：将精轧轧出的碳钢-不锈钢复合管进行切头尾，热处理，矫直，分段，制成成品。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种内波纹金属复合管的轧制方法，其特征是，包括芯棒，芯棒包括波纹芯棒和圆芯棒，波纹芯棒的直径小于金属基管的内径，该轧制方法包括如下步骤：
S1、选取金属基管与金属覆管，按照金属基管在内、金属覆管在外的顺序组合制坯，得到金属复合管坯；
S2、将波纹芯棒装入金属复合管坯，波纹芯棒与金属基管的内表面接触；
S3、将金属复合管坯送入皮尔格轧机，轧辊旋转对金属复合管坯进行轧制，波纹芯棒随金属复合管坯一起旋转一定角度，在金属复合管坯的内侧面上轧出一处内波纹；
S4、将金属复合管坯向轧辊送入设定的喂入量，波纹芯棒相对金属复合管坯转动一个角度α，轧辊旋转对金属复合管坯进行轧制，波纹芯棒随金属复合管坯一起旋转一定角度，在金属复合管坯的内侧面上轧出另一处内波纹；
S5、重复S4，直至将整个金属复合管坯轧制完成；
S6、将圆芯棒装入带有内波纹的金属复合管坯，圆芯棒与金属基管的内表面接触；
S7、带有圆芯棒的金属复合管坯继续轴向进给，送入另一个皮尔格轧机将内波纹轧平以及将金属复合管坯轧圆，最终得到金属复合管。
2.根据权利要求1所述的一种内波纹金属复合管的轧制方法，其特征是，还包括步骤S8：将S7得到的金属复合管进行切头围，热处理，矫直，分段。
3.根据权利要求1所述的一种内波纹金属复合管的轧制方法，其特征是，所述波纹芯棒与圆芯棒通过连接杆连接，波纹芯棒的轴线与圆芯棒的轴线平行。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种内波纹金属复合管的轧制方法，其特征是，所述波纹芯棒包括棒体及若干波纹齿，各波纹齿由棒体的周圈径向向外延伸。
5.根据权利要求4所述的一种内波纹金属复合管的轧制方法，其特征是，各波纹齿沿棒体的轴向等距分布。
6.根据权利要求4所述的一种内波纹金属复合管的轧制方法，其特征是，所述波纹齿与棒体同轴布置。
7.根据权利要求1所述的一种内波纹金属复合管的轧制方法，其特征是，所述波纹芯棒的直径与金属基管内径的比值为0.5-0.7。
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