一、钢管、钢管、钢管轧机、穿孔机的分类。

1.钢分类

1.1按化学成分分类：非合金钢、低合金钢、合金钢。

这里提到的不锈钢属于合金钢中特殊质量合金钢中的不锈钢、耐腐蚀、耐热钢。

不锈钢一般按金相组织分为:马氏体(例:1Cr13-410)、铁素体(例:1Cr17-430)、奥氏体(例:1Cr17Mn6Ni5-201.1Cr17Ni7-301.0Cr18Ni9-304)。

铬不锈钢，俗称不锈铁

1.2钢产品分类：钢工业产品。其他钢产品。

钢铁工业产品分类:

A.初级产品-液态钢或钢锭。

B.半成品—轧制或锻造钢锭。

C.轧制成品和最终产品。

D.锻造条钢。

实际关联较多：（1）条钢（2）盘条（3）扁平产品。

(4)钢管(弯曲度5mm/m):无缝钢管。焊管。中空型材。中空棒材。

2.钢管分类：无缝钢管。

无缝钢管：由钢锭、管坯或钢棒穿孔而成的无缝钢管。铸造方法生产的管道称为铸钢管。

在无缝钢管中，按用途和材料进行综合分类，按材料分为碳钢和不锈钢不是国际分类）

在不锈钢无缝钢管中，国内主要有以下几种(按标准号顺序排列)

GB/T3089不锈耐酸极薄壁无缝钢管。

GB/T3090不锈钢小直径无缝钢管。

不锈钢无缝钢管用于热交换器。

GB/T1975结构用不锈钢无缝钢管。

不锈钢无缝钢管用于GB/T1976流体输送。

3.钢管轧机及穿孔机的分类。

碳钢管。无缝钢管的生产方式既有共同之处，又有各自的特点。

我国无缝钢管生产始于1953年，由前苏联援建的鞍钢140自动轧管机组。

3.1无缝钢管的生产方式大致如下：

3.1.1自动轧管机组。

3.1.2连轧机组。

3.1.3周期轧管机组(皮尔格)

3.1.4三辊轧管机组。

3.1.5顶管机组CPE。

3.1.6挤压钢管机组（加热、水压穿孔、再加热、挤压、定径、精整）。

无缝钢管机组通常以中间延伸机组的名称命名。

无缝钢管生产的基本工艺:

A.坯料准备(不锈钢:剥皮、检查、修磨、切断、打定心空)

B.管坯加热。

C.穿孔

D.轧管(延伸)

E.再加热和定减径。

F.精整、检查、包装入库。

D.E是冷拔、冷轧等工序。

4.穿孔机的分类。

管坯穿孔主要包括:压力穿孔(挤压机组)、推轧穿孔(P.P.M)、斜轧穿孔。

斜轧穿孔应用最为广泛，现介绍了几种专业的轧制方法。

(1)纵轧-金属轧件的延伸方向，金属运动方向与轧辊圆周的速度方向一致，金属只有直线运动。

（2）横孔-金属的主要流动方向垂直于轧辊的圆周速度方向，轧件只能旋转，如车轮轧机。

(3)斜轧-金属的主要流动方向与轧辊的圆周速度方向形成一定的角度。轧件的运动是一边旋转一边前进。

区分纵轧、横轧、斜轧后，看斜轧穿孔模型分类。

斜轧穿孔机:二辊穿孔机(配导板、配导辊、配导盘)。

根据轧辊形状（主要是二辊）进行分类

即:桶形轧辊、蘑菇形轧辊(菌式)、盘形轧辊。

其中，桶形轧辊、配导板穿孔机、曼乃斯曼穿孔机应用最广泛。温州几乎都是这种穿孔机。

其他二辊穿孔机：狄塞尔穿孔机。阿克穿孔机。

三棒穿孔机:阿塞尔穿孔机。特朗斯瓦尔穿孔机。

二、二辊斜轧穿孔机(曼氏)的工作原理。

曼氏穿孔机穿孔过程。

图1图：

区段一称为咬入区，也称为顶前压缩区。

区段Ⅱ称为穿孔区。

区段三称为展轧区，又称滚轧区。

区段四称为展圆区，又称规圆区。

加热后的圆管坯被气缸推杆推入穿孔机，管端与轧辊在a点接触。由于轧辊有8°倾角(一般称为前角β)，管坯被轧辊咬入，这种咬入称为一次咬入。管坯开始旋转并向前移动。由于轧辊有2.5°~3°的辊角，形成喇叭形开口，管坯在前进过程中逐渐增加压缩。

管坯螺旋向前移动，直到达到滚筒中心左侧一定位置的顶部。

这一段我们称之为顶部前压缩区一区域，部分金属横向流动，流向辊缝。当导板被阻止时，由于导板之间的距离大于辊间距，坯料变成椭圆形。部分（主要是外部金属）分层轴向延伸，向前运行，在坯料前端形成喇叭形凹窝。凹窝和定心孔便于管坯与的对齐。管坯端面向b点前进。遇到顶部后，顶部可以随着坯料旋转，但限制了坯料的轴向前进。

只要咬入区有足够的压缩量，8°倾角的轧辊就会对坯料产生足够的拉入力，然后管坯就会被顶部连接，即实心圆坯变成空心荒管，即穿孔。

经过b点，又称二次咬入。

从b点到c点，顶部与轧辊之间的间隙由厚变薄（设计时计算轧辊和顶部形状），因此荒管壁厚逐渐减小。

从C点到D点的三段，顶部与轧辊之间的间隙均匀。在这段荒管中，壁厚尺寸的精度和内外表面的质量得到了提高和保证。起到了均匀的作用。

荒管经过d点后，内壁已超过顶部，此时轧辊将椭圆形荒管轧成圆形，因此又称规圆。

以下是导板在穿孔过程中的工作情况。

咬一次时，管坯只由下导板支撑，不受导板限制。否则，由于此时拉入力小，如果受导板限制，很容易产生咬入。

坯料进入一区后，即一次咬入后，也会在一定距离内与导板接触。如果与导板接触过早，导板会对管坯的前进产生阻力，尤其是到达b点时。当坯端遇到顶部时，顶部也会产生阻力，容易产生前卡，无法实现二次咬入和穿孔。但与导板接触过晚，坯料椭圆变形较大，有时对不锈钢不利，容易产生中心疏松。孔腔，我们称之为内裂，所以要有合理的导板形状和合适的导板距离，这样导板才能在合理的位置开始接触压缩的实心管坯。在二区，管坯中心的肉被挤压到周围。此时，导板的作用非常重要。它控制着横向变形，与轧辊和顶部形成一个环形孔，使穿孔过程能够进行。

导板在三区起着同样的作用。

在第四区，外壁首先与导板分离，荒管内壁与顶部分离，在辊之间圆形，以完成穿孔过程。如果毛管仍与导板接触，则荒管很容易扁平。在任何情况下，导板之间的距离都大于辊之间的距离，否则就不会穿孔。正因为如此，荒管在穿孔过程中是椭圆形的，因此，荒管在圆形后，其内径尺寸大于顶部尺寸，即使在温度降低收缩尺寸后，仍大于顶部尺寸，荒管也可以从顶部和顶杆中脱落。

通过对穿孔过程的详细分析，我们知道穿孔变形受轧辊、导板、顶部尺寸和形状的影响（由设计决定），以及辊间距、导板距离、顶部位置的影响（由现场调整决定）。目前，我们大多数穿孔机的辊倾角为：α=8°，辊面角：β=3°（2.5°），导板和顶部也有相对定型的尺寸或模板。

现场调整是穿孔过程中的一个重要环节，在穿孔调整中使用以下公式和参数：

荒管外径：D管坯直径：Do轧制带宽：K。

轧辊壁厚：S辊间距：B导板间距：A。

辊面角：α导板出口角：α1顶伸出量：C（轧制中心）

1.延伸系数：μ=DO2/4S（D-S）

2.总压缩系数:U=(Do-B)/Do×(U=9%~18%)

3、顶头前压缩量：Uo=｛〔Do-B-2(C-K/2)tgα〕/Do｝×
（4%~7%）
4、椭圆度：θ=（A+2t.tgα1）/B
三.不锈钢无缝钢管穿孔中的工作特点
不锈钢由于其自身的一些物理、机械、成分等特殊的性能，在穿孔生产中便需适应其性能特点而在工艺上相应的措施。
1、备料
1.1不锈钢管坯一般采用片砂轮切割或带锯锯切，而不宜采用剪切和火焰切割
1.2不锈钢管坯一般需进行剥皮检查，防止和减少表面缺陷
1.3一般需进行冷定心（打定心孔）
1.4管坯的来源应当有足够的压缩比，应比碳钢大。
2、加热
2.1 加热炉内气氛应当是弱氧化性的，即二次风的供氧量略有多余。这样，一方面可减少钢坯表面氧化的程度，另一方面可防止钢坯表面增碳，这一点是很重要的。这个问题在以后的钢管退火、固溶处理也应注意。有的管子表面去油不净，进炉后表面增碳，对于一些超低碳钢种（如304L、316L）便会碳超标而致废。
2.2 不锈钢常温下导热系数小（即传热慢），而膨胀系数大，所以应当在炉内有较长的预热时间。即加热初期，管坯的升温速度宜慢些，以防产生热裂纹。
2.3 当坯温超过850℃后，不锈钢的导热性和塑性迅速增加，此时应当快速加热，并在均热段短时间均热。
2.4 不锈钢在高温段停留的时间不能太久，正常穿孔时要把握“放钢”的节拍，机器、工具处理事项时，要把握钢坯驻炉的时间及炉内温度的调节。这是因为我们常用的奥氏体不锈钢在高温时会产生α相，即生成铁素体，α相超过一定比例后，金属热塑性急剧下降，严重时，将导致穿孔无法进行。即使在950℃，长期保温时，也会产生α相，也会降低钢的塑性。而且，高温及长时保温还会使内部晶粒粗大。
2.5 不锈钢穿孔的工作温度范围相对而言是比较窄的，2.4讲到高了不行，但低了也不行，温度偏低，钢的塑性降低是一个方面，另一方面变形抗力会大许多。而我们知道，正常温度下，不锈钢的变形抗力就比较大，再增大许多，就不能正常穿孔了。所以要把握好管坯的温度范围。
3、穿孔参数的调整
3.1 总压缩系数：U=〔（Do-B）/Do〕×，由于不锈钢的热变形能力较差，所以U值不能大，一般在4.5%~5.5%，否则容易中心疏松而发生内裂。但顶头前压缩量太小，又会由于咬入力小，在穿孔中不稳定，出现二次咬不入或者造成前卡。
3.2 椭圆度：θ=(A+2t . tgα1)/B也不能大，一般在1.07~1.08（不能超过1.1）。也是由于不锈钢的热塑性较差，为减少拉应力而采用小的椭圆度。
3.3 对于不锈钢宜采用扩径穿孔，一般荒管外径比管坯直径大5%~10%，这是因为不锈钢的宽展较大，在穿孔中扩径量也较大。
3.4 选用适当的、较低的穿孔速度。适宜的轧辊转速会减少钢坯与轧辊之间的滑移，改善咬入，穿孔升温也不太高，有利于提高毛管质量。在实际生产中，厂家为了增加轧辊的使用寿命------即轧辊重车次数，便加大轧辊直径。但要讲究一个“度”。加轧辊直径，便加大了轧辊的线速度（我们的设备都是交流电机传动，固定转速；轧辊前进角β=8°也是固定的），当增大到一定程度时，由于穿孔速度的偏高而会影响到钢管的穿孔质量，必要时应减少轧辊的原定转速来适应。
3.5 钼顶头的涂玻璃粉润滑和穿孔时轧辊间冷却水量的控制等也是要认真对待的。
四、 穿孔荒管缺陷的产生与注意事项（对于不锈钢类）
1、 钢管外表缺陷的控制
不锈钢荒管外表面缺陷主要有以下几种：
1.1 外折叠、发纹，除由于钢材质量的原因之外，管坯在加热时升温过快易引发热裂纹，导板表面不良也会刮伤。
1.2 表面压痕：主要是轧辊或钢管本身粘有异物所致。
1.3 较重的螺旋压痕：一方面是由于轧制工具磨损严重后所致，另一个原因便是轧辊的规圆段辊长不足而形成。
2、钢管内表面缺陷的控制
2.1 钢管的内折叠和内裂纹
这是不锈钢穿孔生产最常见到的问题，缺陷有时在管头，有时在管尾，有时在某一段，有时是通长都有。要针对具体生成的原因来应对。
2.1.1 由于圆坯在顶头前压缩区Ⅰ中已形成了疏松空腔，内折叠可能是通长或成段的断续。
而形成空腔的原因很多，主要归纳如下：
1) 钢的自然属性-------主要是材料的“穿孔性能”
A、 材料品种
B、 钢的纯净度、夹杂物多少与形态、偏析等，炼钢、浇铸、冷却等因素。
C、 轧钢过程温度控制、压缩比-------晶粒度大小
2）顶头前压缩量，这个量要适当。小了，拽入力不够；大了，变形不均匀性增加，易形成空腔。压缩段不宜太长，反复次数过多时，易裂。与顶头前伸量也有关。
3）调整参数中的椭圆度-------导板距是重要因素，而导板若太小又容易包顶头，脱不出管。
4）加热制度---------加热由线要合理。
5）定心孔不良，会造成管子头部端一段内裂。
6）顶头磨损及尖部熔损等工具不良所致。
根据缺陷状况，分析其产生的原因，便可找到对应的解决办法。
2.2 严重内螺纹
主要是顶头设计不合理，或者顶头磨损严重而产生。
其他的尺寸方面的缺陷，例如：直径大小、壁厚超差及均匀性等问题，相对比较好处理，就不再一一解说了。