钢管知识：无缝钢管是怎么制造出来的

轧辊是使（轧材）金属产生塑性变形的工具，是决定轧机效率和轧材质量的重要消耗部件。轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，利用一对或一组轧辊滚动时产生的压力来轧碾钢材。它主要承受轧制时的动静载荷，磨损和温度变化的影响。

我们在平时运用的轧辊有两种，冷轧轧辊和热轧轧辊。

冷轧轧辊所制作的材料有很多种型号比如9Cr,9Cr2,9Crv,8CrMoV等。该类型的轧辊有两个要求就是

1：轧辊的表面一定要有淬火

2：其表面的硬度一定在HS45~105。

还有一种类型就是热轧轧辊，热轧轧辊所制造的材料一般有60CrMnMo、55Mn2等。该类型的轧辊使用的领域是很广泛的，可以使用在型钢、棒材、螺纹钢、高线、无缝钢管、开坯等一些加工中，它承受了强大的轧制力 ，剧烈的磨损和热疲劳影响，而且热轧辊在高温下工作，并且允许单位工作量内的直径磨损，所以不要求表面硬度，只要求具有较高的强度，韧性和耐热性。热轧辊只采用整体正火或淬火，表面硬度要求HB190~270硬度。

今天我们就来系统的解答一下这个问题：

本文介绍了无缝钢管厂的生产工艺流程及设备无缝钢管为用穿孔等方法生产周边无接缝的钢管或其他金属管和合金管。无缝管的外径范围为 0.1～1425mm，壁厚为0.01～200mm。除圆形管外,还有各种异形断面管和交断面管。

关键字：生产工艺，设备，轧管，穿孔机....

生产方法 无缝管的生产方法很多。无缝钢管根据交货要求，可用热轧(约占80～90％)或冷轧、冷拔（约占10～20％）方法生产。热轧管用的坯料有圆形、方形或多边形的锭、轧坯或连铸管坯，管坯质量对管材质量有直接的影响。

热轧管有三个基本工序：

①在穿孔机上将锭或坯穿成空心厚壁毛管；

②在延伸机上将毛管轧薄，延伸成为接近成壁厚的荒管；

③在精轧机上轧制成所要求的成品管。轧管机组系列以生产钢管的最大外径来表示（见轧机）。

无缝钢管生产方法见表:

（1） 自动轧管生产生产无缝钢管的方式之一。生产设备由穿孔机、自动轧管机、均整机、定径机和减径机等组成。其生产工艺流程见图。

　（2）　连续轧管生产 生产设备由穿孔机、连续轧管机、张力减径机组成。圆坯穿成毛管后插入芯棒，通过7～9架轧辊轴线互呈90°配置的二辊式轧机连轧。轧后抽芯棒，经再加热后进行张力减径,可轧成长达165m的钢管。140mm连续轧管机组年产40～60万吨，为自动轧管机组的2～4倍。这种机组的特点是适于生产外径168mm以下钢管,设备投资大,装机容量大,芯棒长达30m,加工制造复杂。70年代后期出现的限动芯棒连续轧管机（MPM）,轧制时外力强制芯棒以小于钢管速度运动，可改善金属流动条件，用短芯棒轧制长管和大口径钢管

（3）周期轧管生产以多边形和圆形钢锭或连铸坯作原料，加热后经水压穿孔成杯形毛坯，再经二辊斜轧延伸机轧成毛管,然后在带有变直径孔槽的周期轧管机上,轧辊转一圈轧出一段钢管。周期轧管机又称皮尔格尔（Pilger）轧管机。周期轧管生产是用钢锭作原料，宜于轧制大直径的厚壁钢管和变断面管。

（4）三辊轧管生产主要用于生产尺寸精度高的厚壁管。这种方法生产的管材，壁厚精度达到±5％，比用其他方法生产的管材精度高一倍左右。工艺流程见图4。60年代由于新型三辊斜轧机（称Transval轧机）的发明，这种方法得到迅速发展。新轧机特点是轧到尾部时迅速转动入口回转机架来改变辗轧角，从而防止尾部产生三角形，使生产品种的外径与壁厚之比，从12扩大到35，不仅可生产薄壁管，还提高了生产能力

（5）顶管生产 传统的方法是方坯经水压穿孔和斜轧延伸成杯形毛管，由推杆将长芯棒插入毛管杯底，顺序通过一系列孔槽逐渐减小的辊式模架，顶轧成管。这种生产方法设备投资少，可用连铸坯，能生产直径达1070mm、壁厚到200mm的特大特厚的管，但生产效率低,壁厚比较厚，管长比效短。出现CPE法的新工艺后,管坯经斜轧穿孔成荒管，收口后顶轧延伸成管，克服了传统方法的一些缺点，已成为无缝管生产中经济效益较好的方法。

（6）挤压管生产 首先将剥皮圆坯进行穿孔或扩孔，再经感应加热或盐浴加热，并在内表面涂敷润滑剂送入挤压机,金属通过模孔和芯棒之间环状间隙被挤成管材(图5)。主要用于生产低塑性的高温合金管、异型管及复合管、有色金属管等。这种方法生产范围广，但产量低。近年来，由于模具材料、润滑剂、挤压速度等得到改进，挤压管生产也有所发展。

　（7）导盘轧管生产 又称狄塞耳(Diessel)法。穿孔后带长芯棒的毛管在导盘轧管机上轧成薄壁管材。轧机类似二辊斜轧穿孔机，只是固定导板改成主动导盘。由于用长芯棒生产，管材内壁光滑，且无刮伤；但工具费用大，调整复杂。主要用于生产外径 150mm以下普通用途的碳素钢管。目前使用较少，也无很大的发展前景。

（8）旋压管生产 将平板或空心毛坯在旋压机上经一次或多次旋压加工成薄壁管材。管子精度高，机械性能好，尺寸范围广，但生产效率低。主要用于生产有色金属管材，但也越来越多地用于生产钢管。旋压管材除用于生产生活器具、化工容器和机器零件外，多用于军事工业。

70年代，采用强力旋压法已能生产管径达6000mm、直径与壁厚之比达 10000以上的大直径极薄圆管和异形管件。

　（9）冷轧、冷拔管生产 用于生产小口径薄壁、精密和异形管材。生产特点是多工序循环工艺。用周期式冷轧管机冷轧,其延伸率可达6～8（图6）。60年代开始向高速、多线、长行程、长管坯方向发展。此外，小辊式冷轧管机也得到发展。主要用于生产壁厚小于1mm极薄精密管材，冷轧设备复杂，工具加工困难，品种规格变换不灵活；通常采用冷轧、冷拔联合工艺，即先以冷轧减壁，获得大变形量，然后以冷拔获得多种规格。

　无缝钢管的生产设备：穿孔机 常用的二辊斜轧穿孔过程见图。圆管坯穿轧成空心的厚壁管（毛管），两个轧辊的轴线与轧制线构成一个倾斜角。近年来倾斜角已由6°～12°增至13°～17°,使穿孔速度加快。生产直径250mm以上钢管，采用二次穿孔,以减少毛管的壁厚。带主动旋转导盘穿孔、带后推力穿孔、轴向出料和循环顶焊等新工艺也取得一定的发展,从而强化了穿孔过程,改进了毛管质量。

　自动轧管机 把厚壁毛管轧成薄壁荒管。一般经2～3道次，轧制到成品壁厚,总延伸率约为1.8～2.2。70年代以来，用单孔槽轧辊、双机架串列轧机、双槽跟踪轧制和球形顶头等技术，都提高了生产效率，实现了轧管机械化。

均整机 结构与穿孔机相似。均整的目的在于消除内外表面缺陷和荒管的椭圆度，减少横向壁厚不均匀。近年采用三辊均整机，提高了均整机变形量和均整效率。

定径机 由3～12架组成，减径机由 12～24架组成，减径率约达3～28％。50年代出现的张力减径机,在调整辊速和减径的同时，以适当的张力控制壁厚。新型张力减径机一般用三辊式，有18～28架，最大减径率达80％，减壁率达44％，出口速度达每秒18mm。张力减径机有两端增厚的缺点，可用“头尾端部突加电气控制”或微张力减径消除。

自动轧管机组 常用系列有外径为100mm、140mm、250mm和400mm四种,生产外径17～426mm钢管。机组的特点是在穿孔机上实现主要变形，规格变化较灵活，生产品种范围较广。由于连续轧管技术的发展，已不再建造140mm以下的机组。

无缝钢管的斜轧，斜轧方法已经在无缝钢管的生产过程中得到广泛应用，它除了应用在穿孔这个主要工序之外，还应用在轧管、均整、定径、延伸、扩径和旋压等基本工序中。斜轧与纵轧和横轧不同之处主要表现在金属的流动性上。纵轧时金属流动的主要方向与轧辊表面的运动方向相同，横轧时金属流动的主要方向与轧辊表面的运动方向相同，斜轧则处与纵轧与横轧之间，变形金属的流动方向与变形工具轧辊的运动方向成一角度，金属除了前进运动外，还有绕本身轴线的转动，作的是螺旋前进运动。目前生产中所用的斜轧机有二辊和三辊两种系统。

1. 无缝钢管执行标准规格用途如下表：

2.无缝钢管材质钢号及产品标准：

3.无缝钢管长度可5.8米定尺,6米定尺,以及长达16米定尺,还可根据用户需要定尺. 主营材质:10#、20#、45#、20G、40Cr、20Gr、16Mn-45Mn、27SiMn、Cr5Mo、12CrMo(T12)、12Cr1MoV、12Cr1MoVG、10CrMo910、 15CrMo、35CrMo、40CrMo等.

2．1一般工艺流程

热轧无缝钢管的生产工艺流程包括坯料轧前准备、管坯加热、穿孔、轧制、定减径和钢管冷却、精整等几个基本工序。

当今热轧无缝钢管生产的一般主要变形工序有三个：穿孔、轧管和定减径；其各自的工艺目的和要求为：

2.1.1穿孔：将实心的管坯变为空心的毛管；我们可以理解为定型，既将轧件断面定为圆环状；其设备被称为穿孔机。对穿孔工艺的要求是：首先要保证穿出的毛管壁厚均匀，椭圆度小，几何尺寸精度高；其次是毛管的内外表面要较光滑，不得有结疤、折叠、裂纹等缺陷；第三是要有相应的穿孔速度和轧制周期，以适应整个机组的生产节奏，使毛管的终轧温度能满足轧管机的要求。

2.1.2轧管：将厚壁的毛管变为薄壁（接近成品壁厚）的荒管；我们可以视其为定壁，即根据后续的工序减径量和经验公式确定本工序荒管的壁厚值；该设备被称为轧管机。对轧管工艺的要求是：第一是将厚壁毛管变成薄壁荒管（减壁延伸）时首先要保证荒管具有较高的壁厚均匀度；其次荒管具有良好的内外表面质量。

2.1.3定减径（包括张减）：大圆变小圆，简称定径；相应的设备为定（减）径机,其主要作用是消除前道工序轧制过程中造成的荒管外径不一（同一支或同一批），以提高热轧成品管的外径精度和真圆度。对定减径工艺的要求是：首先在一定的总减径率和较小的单机架减径率条件下来达到定径目的，第二可实现使用一种规格管坯生产多种规格成品管的任务，第三还可进一步改善钢管的外表面质量。

20世纪80年代末,曾出现过试图取消轧管工序,仅使用穿孔加定减的方法生产无缝钢管,简称CPS,即斜轧穿孔和张减的英文缩写),并在南非的Tosa厂进行了工业试验,用来生产外径:33.4～179.8mm，壁厚3.4～25mm的钢管，其中定径最小外径为101.6mm；张减最大外径我101.6mm。经过实践检验，该工艺在产生壁厚大于10mm的钢管时质量尚可，但在生产壁厚小于8mm的钢管时通过定径、张减不能完全消除穿孔毛管的螺旋线，影响了钢管的外观质量。在随后的改造中不得不在穿孔机于定减径机之间增设了一台MINI-MPM(4机架)来确保产品质量。

2．2各热轧机组生产工艺过程特点

我们通常将毛管的壁厚加工称之为轧管。轧管是钢管成型过程中最重要的一个工序环节。这个环节的主要任务是按照成品钢管的要求将厚壁的毛管减薄至与成品钢管相适应的程度，即它必须考虑到后继定、减径工序时壁厚的变化，这个环节还要提高毛管的内外表面质量和壁厚的均匀度。通过轧管减壁延伸工序后的管子一般称为荒管。轧管减壁方法的基本特点是在毛管内按上刚性芯棒，由外部工具（轧辊或模孔）对毛管壁厚进行压缩减壁。依据变形原理和设备特点的不同，它有许多种生产方法，如表1所示。一般习惯根据轧管机的形式来命名热轧机组。轧管机分单机架和多机架，单机架有自动轧管机、阿塞尔轧机、ACCU-ROLL等,斜轧管机都是单机架的；连轧管机都是多机架的，通常4~8个机架，如MPM、PQF等。目前主要使用连轧（属于纵轧）与斜轧两种轧管工艺。

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热轧无缝钢管生产技术

热轧无缝钢管生产工艺流程程序模型

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热轧无缝钢管生产工艺流程及其生产技术（以上内容出处）

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简单的说就是在无缝钢管生产过程中导板——是相当重要的一种消耗品。它是和轧辊。顶头相配合使用的。具体涉及轧辊角度，上下导板高度和顶头大小来控制无缝钢管的内外径精度。

无缝钢管是用实心管坯经穿孔后轧制的。

1、生产制造方法

按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管等。

1.1、热轧无缝管一般在自动轧管机组上生产。实心管坯经检查并清除表面缺陷，截成所需长度，在管坯穿孔端端面上定心，然后送往加热炉加热，在穿孔机上穿孔。在穿孔同时不断旋转和前进，在轧辊和顶头的作用下，管坯内部逐渐形成空腔，称毛管。再送至自动轧管机上继续轧制。最后经均整机均整壁厚，经定径机定径，达到规格要求。利用连续式轧管机组生产热轧无缝钢管是较先进的方法。

1.2、若欲获得尺寸更小和质量更好的无缝管，必须采用冷轧、冷拔或者两者联合的方法。冷轧通常在二辊式轧机上进行，钢管在变断面圆孔槽和不动的锥形顶头所组成的环形孔型中轧制。冷拔通常在0.5～100T的单链式或双链式冷拔机上进行。

1.3、挤压法即将加热好的管坯放在密闭的挤压圆筒内，穿孔棒与挤压杆一起运动，使挤压件从较小的模孔中挤出。此法可生产直径较小的钢管。

2、用途

2.1、无缝管用途很广泛。一般用途的无缝管由普通碳素结构钢、低合金结构钢或合金结构钢轧制，产量最多，主要用作输送流体的管道或结构零件。

2.2、根据用途不同分三类供应：a、按化学成分和机械性能供应；b、按机械性能供应；c、按水压试验供应。按a、b类供应的钢管，如用于承受液体压力，也要进行水压试验。

2.3、专门用途的无缝管有锅炉用无缝管、地质用无缝管及石油用无缝管等多种。

3、种类

3.1、无缝钢管按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管等。

3.2、按外形分类有圆形管、异形管之分。异形管除方形管和矩形管外，还有椭圆管、半圆管、三角形管、六角形管、凸字形管、梅花形管等。

3.3、按材质的不同，分为普通碳素结构管、低合金结构管、优质碳素结构管、合金结构管、不锈管等。

3.4、按专门用途分，有锅炉管、地质管、石油管等。

4、规格及外观质量

无缝管按GB/T8162-87规定

4.1、规格：热轧管外径32～630mm。壁厚2.5～75mm。冷轧(冷拔)管外径5～200mm。壁厚2.5～12mm。

4.2、外观质量：钢管的内外表面不得有裂缝、折叠、轧折、离层、发纹和结疤缺陷存在。这些缺陷应完全清除掉，清除后不得使壁厚和外径超过负偏差。

4.3、钢管的两端应切成直角，并清除毛刺。壁厚大于20mm的钢管允许气割和热锯切割。经供需双方协议也可不切头。

4.4、冷拔或冷轧精密无缝钢管《表面质量》参照GB3639-83。

5、化学成分检验

5.1、按化学成分和机械性能供应的国产无缝管，如10、15、20、25、30、35、40、45和50号钢的化学成分应符合GB/T699-88的规定。进口无缝管按合同规定的有关标准检验。09MnV、16Mn、15MnV钢的化学成分应符合GB1591-79的规定。

5.2、具体分析方法参照GB223-84《钢铁及合金化学分析方法》的有关部分。

5.3、分析偏差参照GB222-84《钢的化学分析用试样及成品化学成分允许偏差》。