海南無(wú)縫鋼管??
目前，特大直徑薄壁熱軋無(wú)縫鋼管均采用減壁、擴(kuò)徑方法生產(chǎn)，包括縱向擴(kuò)管工藝和斜軋擴(kuò)管工藝；其工藝特點(diǎn)都是將直徑大于坯料管（母管）內(nèi)徑的錐形頂頭，在外力作用下穿過(guò)加熱后的坯料管內(nèi)孔，實(shí)現(xiàn)坯料管的減壁、擴(kuò)徑，從而得到特大直徑薄壁熱擴(kuò)無(wú)縫鋼管。
1.1 縱向擴(kuò)管工藝
縱向擴(kuò)管工藝分為：拉拔擴(kuò)管工藝、頂推擴(kuò)管工藝。
1.1.1 拉拔擴(kuò)管工藝
拉拔擴(kuò)管時(shí)，先將坯料管的一端（長(zhǎng) 350～550mm）送入縫式加熱爐或電感應(yīng)加熱爐中，加熱到850 ℃以上，再用壓力擴(kuò)口機(jī)對(duì)該管端進(jìn)行擴(kuò)口，形成喇叭狀；然后將擴(kuò)口后的坯料管進(jìn)行整體加熱，加熱溫度一般為 900～1 200 ℃；坯料管加熱均勻后，將其擴(kuò)口管端固定在擴(kuò)管機(jī)的內(nèi)、外卡環(huán)上。將 1 組（一般 3～4 個(gè)）直徑逐漸增大的擴(kuò)管頂頭分別固定在相應(yīng)的拉桿上，拉桿在卡爪的帶動(dòng)下拉著頂頭一道通過(guò)坯料管的內(nèi)孔，對(duì)坯料管進(jìn)行擴(kuò)徑、減壁。拉拔擴(kuò)管過(guò)程如圖 1 所示。拉拔擴(kuò)管工藝因其成材率低、產(chǎn)品壁厚精度低和表面質(zhì)量差，目前已被淘汰。
1.1.2 頂推擴(kuò)管工藝
頂推擴(kuò)管過(guò)程如下：電感應(yīng)線圈從坯料管的前端開(kāi)始，對(duì)其連續(xù)加熱；加熱溫度達(dá)到工藝要求（加熱溫度為該鋼種 Ac3 +50~100 ℃）時(shí)，推制擴(kuò)管機(jī)機(jī)架兩側(cè)的兩個(gè)油缸同步推動(dòng)置于坯料管尾端的推板，推板推動(dòng)坯料管前進(jìn)，使其加熱部分緩慢通過(guò)擴(kuò)徑頂頭，對(duì)坯料管進(jìn)行擴(kuò)徑、減壁。推制擴(kuò)管過(guò)程如圖 2 所示。
與拉拔擴(kuò)管工藝相比，采用頂推擴(kuò)管工藝時(shí)，管端不需要擴(kuò)口，成材率可達(dá) 99%；因采用中頻電感應(yīng)加熱，加熱速度快、時(shí)間短，鋼管表面再生氧化鐵皮少，擴(kuò)制后的鋼管外表面基本上保持了坯料管的原始表面狀態(tài)，且坯料管內(nèi)表面涂有石墨潤(rùn)滑劑，改善了內(nèi)表面質(zhì)量；一次加熱后的擴(kuò)徑率為30%～50%，對(duì)于塑性較好的低碳鋼或低合金鋼最大可達(dá)75%；擴(kuò)制的鋼管直徑大（達(dá)到 1 500 mm），管壁薄，徑壁比 D/S 可達(dá)到 70。目前，頂推擴(kuò)管工藝是生產(chǎn)特大直徑薄壁熱軋無(wú)縫鋼管的主要方法之一。
從頂推擴(kuò)管的受力狀態(tài)可知，頂頭通過(guò)坯料管內(nèi)孔進(jìn)行擴(kuò)徑時(shí)，坯料管外壁沿周向存在很大的拉應(yīng)力，內(nèi)壁徑向存在很大的壓應(yīng)力。受周向拉應(yīng)力和徑向壓應(yīng)力的作用，坯料管的管徑擴(kuò)大、管壁減薄、長(zhǎng)度有少許縮短。
頂推擴(kuò)管時(shí)的周向拉應(yīng)力容易導(dǎo)致坯料管外表面產(chǎn)生裂紋，且擴(kuò)徑率越大，產(chǎn)生裂紋的可能性也越大。若坯料管表面已經(jīng)存在裂紋，該裂紋會(huì)迅速擴(kuò)大，甚至?xí)窀粯訉⑴髁瞎芩洪_(kāi)，造成管體開(kāi)裂（俗稱(chēng)破肚）。為了防止頂推擴(kuò)管時(shí)鋼管表面產(chǎn)生裂紋，減小壁厚不均勻程度，應(yīng)選擇表面無(wú)缺陷的坯料管及合適的坯料管尺寸。推制擴(kuò)管時(shí)坯料管的壁厚可參照《無(wú)縫鋼管缺陷與預(yù)防》第五章第五節(jié)中的公式來(lái)計(jì)算 。
1.2 斜軋擴(kuò)管工藝
斜軋擴(kuò)管工藝包括：旋軋擴(kuò)管工藝、二次斜軋擴(kuò)管工藝。
旋軋擴(kuò)管工藝
旋軋擴(kuò)管機(jī)是一種帶有 2 個(gè)錐形軋輥且軋輥軸線交叉布置的二輥斜軋管機(jī)。軋輥直徑從變形區(qū)入口到出口逐漸增大，軋輥的圓周速度沿軋制方向也不斷增加，軋輥軸線與軋制線呈空間交叉，構(gòu)成送進(jìn)角和輾軋角，2 個(gè)軋輥均為單支撐。旋軋擴(kuò)管時(shí)，將經(jīng)過(guò)加熱的坯料管送進(jìn)旋轉(zhuǎn)的軋輥之中，在由軋輥、導(dǎo)板和錐形頂頭組成的“環(huán)形封閉”孔型中進(jìn)行減壁、擴(kuò)徑。旋軋擴(kuò)管過(guò)程如圖 3 所示。旋軋擴(kuò)管變形區(qū)分為 3 個(gè)，即壓扁減徑區(qū)、減壁擴(kuò)徑區(qū)和轉(zhuǎn)圓區(qū)。坯料管在旋軋擴(kuò)管機(jī)上發(fā)生的變形包括壓扁減徑變形、減壁擴(kuò)徑變形和轉(zhuǎn)圓變形。
軋輥孔喉尺寸、頂頭尺寸及其位置決定了擴(kuò)制后鋼管的直徑和壁厚。通過(guò)調(diào)整頂桿尾座液壓油缸的行程位置，可以準(zhǔn)確地控制擴(kuò)制后的鋼管壁厚。相對(duì)于推制擴(kuò)管，旋軋擴(kuò)管工藝對(duì)控制鋼管尺寸和提高尺寸精度更加有利。
旋軋擴(kuò)管時(shí)，坯料管在進(jìn)行整體加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的氧化鐵皮，鋼管表面的氧化鐵皮，尤其是內(nèi)表面的氧化鐵皮很難通過(guò)除鱗的方法清除干凈，擴(kuò)制后容易產(chǎn)生“內(nèi)麻坑”缺陷。旋軋擴(kuò)管機(jī)組適合批量化生產(chǎn)，但生產(chǎn)成本高，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，大部分產(chǎn)品有被二次斜軋擴(kuò)管和頂推擴(kuò)管工藝取代的可能。
