大口徑管材擠拔減壁方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大口徑管材擠拔減壁方法，屬于塑性加工領(lǐng)域。本發(fā)明在管坯上同時作用推擠力和拔制力,將短芯頭單道次減壁率較單獨拔制提高1倍以上，由≤20%提高到≤45%；若同時配以感應(yīng)加熱，可大幅降低材料的變形抗力，實現(xiàn)高強度大口徑厚壁無縫鋼管的高效減壁作業(yè)。本發(fā)明可生產(chǎn)外徑325—1200mm、壁厚≤40mm、長≤12500mm不同規(guī)格的大口徑管材，可應(yīng)用于超（超）臨界電力機(jī)組用管及銅、鋁、鎂合金管材生產(chǎn)。生產(chǎn)的高壓鍋爐管滿足ASMESA335、EN10216-2和GB5310標(biāo)準(zhǔn)要求，可有效解決多規(guī)格、小批量大口徑管材高效減壁難題，大幅提升管材的減壁效率，提高綜合材料利用率，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】大口徑管材擠拔減壁方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大口徑管材擠拔減壁方法，屬于塑性加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高合金鋼以及銅、鋁、鎂合金等管材需采用擠壓技術(shù)生產(chǎn)，并且管材的擠壓力和成材率與管材壁厚密切相關(guān)。例如:用帶冒口的鋼錠做原材料，擠壓Φ550Χ60Χ7500的P91鋼管，其擠壓力3.0萬噸、材料利用率60%，而Φ 550 X 30 X 7500鋼管的擠壓力3.3萬噸、材料利用率48% ;Φ 550 X 30 X 12500鋼管的擠壓力3.9萬噸、材料利用率50%。若能將一定規(guī)格的厚壁管坯通過減壁加工成相對薄的管材，對于擴(kuò)大現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)能力、提高材料利用率具有重要意義。冷拔法可以生產(chǎn)其它生產(chǎn)形式無法得到的小直徑薄壁管材，并具有冷拔機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，投資少，產(chǎn)品品種多，范圍廣，更換靈活，工具消耗少等優(yōu)點。盡管冷拔工藝分長頂頭拔制、短頂頭拔制、無頂頭拔制及擴(kuò)拔等多種工藝形式，但減壁效率均較低。而近幾年興起的熱擴(kuò)管技術(shù)，在擴(kuò)徑的同時可起到一定的減壁作用，但該工藝受變形過程中的應(yīng)力狀態(tài)局限，其產(chǎn)品不能運用于重要承載構(gòu)件。
[0003]因此，在現(xiàn)有拔制技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，在保持拔制設(shè)備投資少、產(chǎn)品質(zhì)量好、適合多品種小批量生產(chǎn)的前提下，大幅提升減壁效率是一項急需解決的現(xiàn)實問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)拔制技術(shù)的局限，在管坯上同時作用推擠力和拉拔力，形成一種適合多品種小批量生產(chǎn)、投資少、質(zhì)量好的大口徑管材擠拔減壁方法。
[0005]技術(shù)解決方案:
本發(fā)明在管坯上同時作用推擠力和拉拔力，擠拔減壁率較單獨拔制提高I倍以上，高達(dá) 45%O
[0006]大口徑管材擠拔減壁方法，其特征在于，在壁厚Sci的管坯上同時作用推擠力F1和拉拔力F2,將管坯減壁到δ 1；短芯頭單道次減壁率η = [( δ ^ δ J/ δ J較單獨拔制提高I倍以上，高達(dá)45%。
[0007]大口徑管材擠拔減壁方法，包括如下步驟:
1)對一定規(guī)格壁厚\的管坯進(jìn)行端頭預(yù)處理，處理后的管坯壁厚S1;預(yù)處理段長度保證將管坯頭部擠出模具的?？凇?00mm,并在預(yù)處理段上制拔制承載孔；
2)將擠拔模、芯桿和端頭預(yù)處理的管坯定位，僅在管坯尾部作用推擠力，將管坯頭部擠出擠拔模模具的?？凇軮OOmm ；
3)將擠出?？诘墓芘黝^部用拔制鉗口夾注，同時在管坯尾部作用推擠力F1、在管坯頭部作用拔制力F2，拔制速度與推擠速度按要求匹配，完成管材高效減壁作業(yè)。
[0008]進(jìn)一步:將管還頭部擠出?？凇?00mm,推擠速度≥5mm/s。
[0009]進(jìn)一步:壁厚δ ^的管坯與擠拔模具和芯頭之間進(jìn)行潤滑，摩擦系數(shù)≤ 0.12。
[0010]進(jìn)一步:擠拔模具模角α和芯頭錐度β在為15 ° -45°，且α = β。[0011]采用本發(fā)明保留了拔制技術(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，投資少，產(chǎn)品品種多，更換靈活等優(yōu)點。在拔制的同時施加擠推力，克服了拔制力過大造成的材料斷裂問題，大幅提高減壁效率，有效解決多規(guī)格、小批量大口徑管材高效減壁難題。對于提高諸如超(超)臨界機(jī)組用高端大口徑無縫鋼管等管材綜合材料利用率、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為管坯上僅作用擠壓力時的結(jié)果圖；
圖3為管坯上僅作用拔制力時的結(jié)果圖；
圖4為管坯上同時作用推擠力和拉拔力時的結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
生產(chǎn)Φ 550 X 30 X 12500mm的P91材質(zhì)管材
1、選擇(或可制造)符合技術(shù)要求的Φ560 X 50 X 7500mm的一支P91管還I ；
2、頭部預(yù)處理，將管坯I頭部(長度I)加工成Φ 550 X 30 mm，加工段與未加工段錐度15 ° -45° 過渡；
3、將擠拔模3、芯桿2和端頭預(yù)處理的管坯I定位，僅在管坯I尾部作用推擠力，將管坯頭部擠出?？凇?00mm,推擠速度≤5mm/s ；
4、將擠出模口的管坯頭部用拔制鉗口夾注，同時在管坯尾部作用推擠力、在管坯頭部作用拔制力，推擠速度> 5mm/s,拔制速度與推擠速度按要求匹配,完成管材高效減壁作業(yè)；擠拔過程中對管坯預(yù)變形區(qū)進(jìn)行感應(yīng)加熱，加熱溫度800-1000°C ；
5、對減壁厚的管材進(jìn)行退火處理；
6、調(diào)質(zhì)熱處理；
7、精整；
8、無損檢測；
9、得到滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的Φ550 X 30 X 12500mm無縫鋼管。
[0014]用forging軟件數(shù)值模擬分析結(jié)果如下:
僅作用擠壓力，I道次將壁厚由50mm減到30mm，會產(chǎn)生材料堆積，無法實現(xiàn)減壁作業(yè)，見圖2。僅作用拔制力，I道次將壁厚由50mm減到30mm，會產(chǎn)生材料拉斷，無法實現(xiàn)減壁作業(yè)，見圖3。當(dāng)采用本發(fā)明的方法時，能I道次將壁厚由50mm減到30mm，見圖4。
[0015]本發(fā)明在管坯上同時作用推擠力和拉拔力，擠拔減壁率較單獨拔制提高I倍以上，聞達(dá)45%。
[0016]采用本發(fā)明可生產(chǎn)外徑325—1200 mm、壁厚≤40mm、長≤12500 mm不同規(guī)格的大口徑管材，可應(yīng)用于超(超)臨界電力機(jī)組用管以及銅、鋁、鎂合金等管材生產(chǎn)。采用本發(fā)明生產(chǎn)的高壓鍋爐管滿足ASME SA335、EN10216-2和GB5310等標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明本可有效解決多規(guī)格、小批量大口徑管材聞效減壁難題，大幅提升管材的減壁效率，提聞綜合材料利用率，降低生產(chǎn)成本。
【權(quán)利要求】
1.大口徑管材擠拔減壁方法，其特征在于，在壁厚\的管坯上同時作用推擠力F1和拉拔力F2,將管坯減壁到δ 1；短芯頭單道次減壁率η = [( δ ^ δ J/ δ J較單獨拔制提高I倍以上，高達(dá)45%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑管材擠拔減壁方法，其特征在于，制備方法包括如下步驟: 1)對一定規(guī)格壁厚\的管坯進(jìn)行端頭預(yù)處理，處理后的管坯壁厚S1;預(yù)處理段長度保證將管坯頭部擠出模具的模口 > IOOmm,并在預(yù)處理段上制拔制承載孔； 2)將擠拔模3、芯桿2和端頭預(yù)處理的管坯I定位，僅在管坯尾部作用推擠力，將管坯頭部擠出模具的?？凇?00mm； 3)將擠出?？诘墓芘黝^部用拔制鉗口夾注，同時在管坯尾部作用推擠力F1、在管坯頭部作用拔制力F2，拔制速度與推擠速度按要求匹配，完成管材高效減壁作業(yè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑管材擠拔減壁方法，其特征在于，將管坯頭部擠出?？?> 100mm,推擠速度 > 5mm/s0
4.根據(jù)權(quán)利要求2所 述的大口徑管材擠拔減壁方法，其特征在于，壁厚Sci的管坯與擠拔模具和芯頭之間進(jìn)行潤滑，摩擦系數(shù)< 0.12。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑管材擠拔減壁方法,其特征在于,擠拔模具模角α和芯頭錐度β在為15 ° -45°，且α = β。
【文檔編號】B21C1/24GK103962403SQ201410180287
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月2日
【發(fā)明者】雷丙旺, 劉海江, 李純毅, 劉允書, 胡永平, 陳建平, 楊秀清, 白箴, 杜紅強 申請人:內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司