專利名稱：制造大直徑無縫鋼管的方法
技術領域：
本發明涉及用壓力處理金屬的領域，即涉及到生產無縫鋼管的工藝。
背景技術：
最有效制造大直徑無縫鋼管的過程是基于使用熱擠壓方法的過程。與其它已知的 方法相比(鍛造、機加工、沖孔和拉伸)，該方法可確保較高的尺寸精度及所得管子的形狀， 可制造大長度的管子，中、高合金鋼管子，雙金屬管子，其中包括內部包覆不銹鋼層的管子， 可確保制造過程高的生產能力和較少的金屬廢料。與本申請發明類似的一個發明是“K a m e p o h ”公司的在力30000噸和35000 噸立式水力擠壓機上制造直徑達1200mm鋼管的工藝過程((Avery D. HowCameron立式擠壓 無縫多則管金屬進展，1977年，卷3No. 2 52-57頁)。其它類似的是按較晚的1980-90年代 蘇聯設計的在力45000噸立式擠壓機上制造直徑達1400mm的管子(CTapHK0BB.C 等壓制方法制造大直徑鋼管的工藝和工具II鍛壓制造1988年No. 10,14-17頁)。按上面引用的類似方法制造管子的特征是，使用正擠壓方法使管子從上面排出， 利用去毛刺機把管子與沖壓余料分離開。在擠壓過程中，安裝在壓力機工作臺上的壓力沖 頭保持不動，擠壓模體在臺上上下移動。與在“K a m e p o h”公司實施的并規定使用工 藝石墨基潤滑脂的工藝不同，在45000噸壓力機上的擠壓，可以用確保所得管子表面高質 量及提高擠壓工具強度的高效玻璃其潤滑脂來進行。這是由于研制出了帶自由活動墊圈 (不固定在壓力沖頭上)新結構壓力工具后達到的(蘇聯發明證書No. 1274889——“管擠 壓用的工具”)。上述類似發明的嚴重缺點是在擠壓機上擠壓必須使用空心的鋼坯，這個缺點導 致管擠壓系統中必須有附加的大設備(鍛造或沖孔擠壓機)用來預先準備這些鋼坯，這本 身既使建造系統又使隨后的運行更費錢。作為本發明的原型，選擇了俄羅斯專利No. 2166394的制造無縫鋼管的方法。與上 述類似發明相比，該原型的優點在于它保證可能使用安心鋼坯，這是由于通過直接在擠壓 機上把鋼坯沖孔達到的，而且，管的沖壓和隨后的擠壓結合到了一個擠壓工作循環，因此， 實現了沖孔和擠壓聯合過程。原型方法包括加熱鋼坯，在鋼坯上和工具上涂上玻璃潤滑脂，依次在立式水力擠 壓機上用擠壓心棒(心軸)沖孔鋼坯(預先用壓力沖頭在擠壓模體中預壓鋼坯)；用正壓 方法擠壓，經模子往下排出管子，這個擠壓是用移動壓力沖動和自由(不固定)擠壓墊圈在 固定擠壓模體中的模子中實施的；用擠壓機裝置上專門設置的切斷方法，把所得管子與沖 壓余料分離開。在制造通常最廣泛使用規格的管子時，原型方法可保證明顯降低建立管生產部門 的基本建設投資費用，勞動工作量及制造管時的運行消耗(電能，工具，設備維護等)，有利 于在生產無縫鋼管整個范圍內提高熱擠壓方法所得管子的份額，創造建設小型冶金工廠的 有利可圖的條件，以及在機械制造企業，在企業的制造工段，創造組織專門生產管子的有利條件。
但是，在用到制造大直徑(400 500mm和更大的達1400mm特殊的天然鋼管時，其 中包括有高厚壁(達100mm)的管子時，原型方法的一些明顯特征就成了用該方法制造上述 管時發生嚴重缺點的原因。這樣，按原型方法制造管時，必須有一臺擠壓機，該擠壓機除了要有為靠壓力沖頭 沖程擠壓管的主傳動裝置外，還要有一個心棒沖孔初始鋼坯時實施心棒工作行程的獨立的 大功率傳動裝置及一個切斷管子沖壓余料的大體積的裝置，這導致額外增加擠壓機的體積 和質量和建造費用。這些情況成了用原型方法得到大直徑管時該方法的主要特點。在這里， 恰當要指出的是，即使是按上述類似方法，從空心鋼坯用來生產直徑小于1400mm管子的力 為45000噸的擠壓機，沒有大功率的沖孔系統和切割系統，然后，已有龐大的體積(長-31. 1 米，寬-14. 9米，高-52.7米)。同時，整個擠壓裝置的質量達到了 2萬噸。使用到大直徑管 時，原型方法的另一些缺點是必須直接在擠壓機上把管與擠壓余料分離開，把鋼坯支承到 擠壓模子沖孔。這相應地引起在擠壓機上制造管子循環時間的增加和切去心棒沖透鋼坯底 時得到的金屬廢料體積的增大。應該提到的是，在45000噸擠壓機上制造壁厚IOOmm直徑 14000管子時的初始空心鋼坯的質量為18噸。指出原型方法這些缺點，同時應特別考慮，制造大直徑熱擠壓管用的管擠壓系統 的建立及其運行，關系到巨大的財力和物力的消耗。所以，所要建立的管生產利潤指標和競 爭能力在這里具有特別重要的、首要的意義。
發明內容
本發明主要目的是要建立一個制造大直徑無縫鋼管的方法，該方法立足于把鋼坯 沖孔和管的擠壓操作合并在擠壓機一個工作循環，在建造擠壓系統時確保降低基本投資消 耗費用及運行時通過簡化結構、減小壓力機體積的質量、提高管擠壓過程生產能力、減少沖 孔和擠壓時金屬廢料來降低當前的費用。因此，本發明負有消除所有已知類似方法和原型 方法最大缺點的使命。本申請發明上述目的是通過如下途徑達到的。提出的制造大直徑無縫多則管的方 法包括加熱實心圓柱形鋼坯；在其上面及擠壓工具上涂玻璃基的工藝潤滑脂；依次在立 式水力擠壓機上在一個工作循環在擠壓模體內用擠壓心棒實施的鋼坯沖孔(預先壓鋼坯) 操作和用正壓方法擠壓管子的操作，并在有壓力墊圈的壓力沖頭作用下，金屬經模子從下 面排出；把所得管子與沖壓邊角分開，從模子中脫出管子。這時，往工藝潤滑脂組分中加入 石墨，石墨與玻璃的體積比為1 4 1 5。鋼坯料的預壓是用壓力心棒實施的，鋼坯沖 孔延伸系數不小于1. 4。在沖孔過程中鋼坯依托在實心的支座上，而沖頭隨鋼坯高度的增加 不斷往上移動。為了沖孔和擠壓，使用牢牢固定在沖頭上的壓力墊圈。有壓余料的管子往 上移動，模子轉換到除去產品的位置后，從模子中脫出管子，在壓力機外面分離開壓余料。推薦的方法的優點在于·在工藝潤滑脂中加入了具有高按摩性質的石墨，便于在除去管子時移動經模子 擠壓了的管，便于從擠壓模體排出壓余料，并消除有固定了擠壓填圈的壓力沖頭在壓出管 子后的相反過程中“卡住”的危險。·有高度變形的鋼坯沖孔可使擠壓模體中的鋼坯在沖孔前不用壓力沖頭松壓，而是用心棒松壓，減少了在以后擠壓的變形份額(靠沖透鋼坯壁厚的減小)以及減少壓力機 主傳動裝置額定力的數值。所有這些有可能從一個這樣的傳動裝置進行沖孔和擠壓，沒有 必要有一個心棒的獨立大功率傳動裝置。·在鋼坯沖孔時把它支承到整體支座上(不是到有內部工作通道的模子上)確 保了減小還沒沖透的鋼坯底部的厚度，因此，減小了隨后心棒沖孔鋼坯底部時所謂“沖孔余 量”形式的金屬廢物體積。與壓力沖頭預先一次提升到鋼坯高度增長最終值相比，在鋼坯沖 孔時有壓填圈的壓力沖頭不斷連續的提升，確保了在沖孔過程中 用壓填圈定心心棒創造了 更好的條件。·使用常固定在壓力沖頭上的壓填圈，就不再要在每次擠壓循環中把它送到擠壓 模體中，沒有必要有把壓填圈與壓余料分離開的輔助裝置。·不在擠壓機上用它專門的切割機械預先把管子與壓余料分開，只通過把模子往 上移動取出管子，簡化了擠壓機的結構，縮短了在擠壓機上制造管子的工作循環時間。在從 擠壓機軸移動狀態完成此操作，簡化了從擠壓機接收管子和把它們堆放的過程。本發明由于有以上所列優點，從而確保了它達到上述最終目的。
具體實施例方式推薦的本發明用
圖1《a》-《B》，圖2(《a》_《r》)禾口圖3(《a》_《B》)上 的各圖來說明，在這些圖上以圖示的形式示出了根據有2007年9月17日發明優先權的申 請-No. 2007134334，按在立式水壓機上的新方法制造管子的工藝過程。這個壓力機有設有有上、下橫臂的機架；橫臂之間有傳動裝置的擠壓模體固定 器和固定的橫梁。在橫梁上的各角上固定了機架的導向栓，從上安裝了移動臺，從下設有主 傳動裝置，它包括一組有固定在不動橫梁上的殼體和與下橫臂相連的栓塞的工作氣缸。擠 壓機工藝工具內擠壓模體、心棒、壓力沖頭和模子組成。心棒固定在移動機架的上橫臂，壓 力沖頭安裝在位于上橫臂和擠壓模體之間的附加橫臂上，它裝有相對心棒移動壓力沖頭用 輔助傳動裝置。工藝工具系統還有沖孔用的支座(堵板)。擠壓用的模子和沖孔用的堵板 位于壓力機工作臺的二個位置。在活動機架下橫臂上設有從模子推出擠壓好管子的支架， 而在固定橫梁上有一個確保管子從壓力機的軸移動到移出位置的垂直槽。在圖1上示出了鋼坯沖孔的工藝步驟(工步)(《a》-鋼坯裝到擠壓模體中， 《6》-鋼坯卸壓結束，《B》-沖孔結束)，在圖2上為管子擠壓的工步(《a》-模子移動到 壓力機軸線，《6》_沖孔鋼坯的底沖透，《B》_管擠壓開始，《r》-管擠壓結束)，在圖3上 為管子從模子和從壓力機取出的工步(《a》_從擠壓模體分離出壓余量，《6》-有管子的 模子移動到移出管子的位置，《B》-從模子中脫開管子及從壓力機上移出管子。按發明方法制造管子是如下進行的在初始狀態，與壓力機機架上橫臂(2)相連的心棒(1)，擠壓模體⑶處于最上位 置，而安裝在壓力機附加橫臂(5)上并有固定在該橫臂上壓填圈(6)的壓力沖頭(4)處在 壓填圈下端位于擠壓模體工作腔出口處的狀態。置在工作臺(8)上的沖壓支座(7)在壓力 機軸的位置。加熱的在側表面上涂有工藝玻璃-石墨潤滑脂的實心鋼坯(9)送到壓力機軸 上擠壓模體和支座空間地方(圖1-《a》)，定位到這個支座。在鋼坯上端放上一點同樣圓 盤形潤滑脂(10)，其直徑相應于心棒直徑，然后，把擠壓模體往下放下到支座頂頭，這時，鋼坯是在擠壓模體內。 開始鋼坯的沖壓，預先往鋼坯上在輔助傳動裝置(在圖上未示出)的作用下放下 壓力沖頭，然后，在壓力機主傳動裝置(在圖上未示出)作用下，開始帶有心棒的機架工作 進程。開始，心棒鐓鍛鋼坯到消失鋼坯側表面與擠壓模體之間的間隙。在鐓鍛過程中鋼坯縮 短，這時，壓力沖頭往下移動，依然以壓填圈端面支在鋼坯上。在鋼坯卸壓后(圖1_《6》)， 心棒繼續往下移動，深入到鋼坯，把它沖孔，在鋼坯內形成一個內圓柱形腔(圖1_《B )))這 時在鋼坯沖孔時擠出的金屬往上移動，迎上心棒的移動，依靠輔助傳動裝置，壓力沖頭同時 往上移動，空出地方加長鋼坯長度，在鋼坯沖孔末，在它的底端留下不厚的板(底部)。鋼坯沖孔之后，接著就是管子的擠壓，為此，擠壓模體，心棒和壓力沖頭往上移動 一小距離。工作臺把安裝在擠壓機上的模子(11)送到擠壓機軸，壓模子上端放置了帶有孔 的填圈(12)形狀的工藝玻璃-石墨潤滑脂(圖2_《a )))擠壓模體放下到模子，然后，依靠 心棒短的行程，沖孔鋼坯的底沖透，形成“余料”形式的鋼坯金屬廢料(圖2-《6 )))。之后， 裝有心棒的機架上橫臂及其上面有壓力沖頭的附加橫臂是閉合的，接著應該是擠壓工作進 程。在壓力機主傳動裝置的作用下，心棒和有壓填圈的壓力沖頭往下移動，在來自壓力沖頭 一側的壓力下，空心鋼坯的金屬以管(14)的形式擠出到模子和心棒之間的環形間隙(圖 2-.《B》)。當擠壓模體中模子上留下一部分厚度小(15)的未擠壓好的鋼坯(壓余料)和 在橫向壓力沖頭和擠壓模體上端之間保持等于上述厚度的不大距離時(圖2，《r》)，擠壓 結束。擠壓后從壓力機上移出已得到的管子，心棒往上移動并從壓余料中脫開出來。擠 壓模體及其里面的壓余料稍稍升高到頂頭到達壓力沖頭橫臂，這時，由固定的壓力沖頭往 睦以承的壓余料從擠壓模體擠壓出(圖3-《a》)，模子及其里面的管子由工作臺移動到管 子移出的位置，沖孔用的支座是在壓力機軸上，壓力沖頭和心棒同時往上移動到初始狀態， 擠壓模體提升到工作臺上面位置，為在擠壓模體中設置下一個鋼坯(圖3-《6》)，這以后， 壓力機機架開始移動，到達最高位置。在這個移動過程中，固定在機架下橫臂上(圖上未示 出)的支座(14)作用到已擠壓出管的下端，把管子經模子往上擠一個機架行程的一個數 值，在這之后，利用橋式吊車(17)管子最終超出壓余料界限從模子中取出來(圖2，《B》)， 這時，在壓力機上制造管子的循環結束。利用專用的切割工具在壓力機外，把壓余料與擠壓 出的管子分離開。利用本發明可明顯地提高制造基礎經濟領域所需的大直徑無縫鋼管的技術經濟 指標，包括生產新一代許多工業設施使用的具有高壓力和溫度系數的厚壁管，例如，在現代 原子能和熱電站上所應用的管子。
權利要求
一種制造大直徑無縫鋼管的方法，包括以下步驟加熱實心圓柱形鋼坯；在鋼坯和擠壓工具上涂玻璃基的工藝潤滑脂；預壓鋼坯，依次在立式水力擠壓機上，在擠壓模體內用擠壓心棒以一個工作循環進行鋼坯沖孔操作及用正壓擠壓管子的操作；在有壓力墊圈的壓力沖頭作用下，金屬經模子往下排出；以及把所得管子與壓余料分離開，從模子中脫出管子，其中在工藝潤滑脂的組分中，以與玻璃1∶4～1∶5的體積比加入石墨，用擠壓心棒預壓鋼坯，沖孔鋼坯，沖孔延伸系數不小于1.4，在鋼坯沖孔過程中，鋼坯支承在一個實心支座上，壓力沖頭隨鋼壞高度的增加，不斷往上移動，為了沖孔和擠壓，使用固定在壓力沖頭上的壓填圈，往上移動有壓余料的管子，把模子轉到除去產品的位置以后，從模子中脫開管子，在擠壓機外面把壓余料分離開。
全文摘要
本發明涉及到金屬壓力加工領域，即制造無縫鋼管的工藝，方法包括加熱實心圓柱形鋼坯；在鋼坯和在擠壓工具上涂玻璃基的潤滑脂；把鋼坯沖孔，擠壓管子；把所得管子與擠壓余料分開，從模子中脫開出管子。在立式水力管擠壓機上并在一個擠壓工作循環進行沖孔和擠壓。預先預壓鋼坯，用沖壓心軸在擠壓模體內沖壓鋼坯。當金屬在有壓力墊圈的壓力沖頭的作用下經模子往下移動時用正壓法擠壓管子，延伸系數不小于1.4。工藝潤滑脂含的石墨與玻璃的體積比為1∶4～1∶5。本發明確保把鋼坯的沖孔和管的擠壓操作合在一起，簡化擠壓機的結構，減小它的尺寸和質量，提高管擠壓過程的生產能力，減少沖孔和擠壓時的金屬廢料。
文檔編號B21C23/08GK101873900SQ200880116246
公開日2010年10月27日 申請日期2008年10月27日 優先權日2007年11月20日
發明者奧列格·米哈拉維奇·舒赫特, 尼古拉伊·瓦西呂耶維奇·巴契尼科, 阿列可謝·格利過里耶維奇·謝爾蓋, 阿爾卡基·尼古拉耶維奇·古拉維奇, 鮑里斯·阿列克薩德維奇·西里克 申請人:控股開放式公司契里科夫全俄冶金機械制造科研設計院;開放式股份公司莫斯科科學工藝委員會