金云龍

（咸陽寶石鋼管鋼繩有限公司，陜西 咸陽 712000）

1 概述

1.1 D57泵管生產(chǎn)現(xiàn)狀 。D57泵管是油田上常用的抽油泵用管。我公司D57泵管自上世紀九十年代初期以來一直采用冷拔與冷軋相結(jié)合的工藝方式進行生產(chǎn)，該模式下需通過多道次冷拔拔制將毛坯管進行減徑、減壁處理，再通過多輥軋機軋制來保證產(chǎn)品的尺寸精度和機械性能。然而這種工藝方法的缺點是需經(jīng)過壓頭及重復多次的退火、冷拔、酸洗等工序，工序道次多，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本高。2007年我車間引進了一臺先進LG90兩輥軋機，我們對該軋機的軋制速度、變形量、鋼管內(nèi)孔反彈量以及產(chǎn)品機械性能進行研究，結(jié)合大量現(xiàn)場工藝實驗，以期實現(xiàn)D57泵管能夠在該軋機上使用原材料直接軋制產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

1.2 D57泵管技術(shù)要求。D57泵管技術(shù)要求：1）內(nèi)外徑幾何尺寸符合用戶具體要求。2）直線度≤0.8mm/m。3）抗拉強度≥450Mpa ，屈服強度≥380Mpa，延伸率≥7% 。4）基體硬度要求通常為布氏硬度HB170-255，具體要求因用戶不同有所差異。5）內(nèi)表面粗糙度Ra≤1.6μm。其中幾何尺寸、直線度主要依靠工裝模具來保證；由于45鋼的特性，其抗拉強度、屈服強度及斷面延伸率一般都能達到泵管技術(shù)要求。由于冷加工變形對泵管硬度及表面粗糙度影響較大，因此如何確保產(chǎn)品的這兩項技術(shù)要求是本次試驗的工作重點。

2 D57泵管試驗設(shè)計

2.1 試驗思路。為保證產(chǎn)品的布氏硬度指標，選擇在不同延伸系數(shù)（C）下進行條件試驗，因為不知道在相同延伸系數(shù)下不同規(guī)格的軋前料對硬度是否有影響，故將軋前料的外徑（A）及壁厚（B）考慮進去，并確定了它們的試驗范圍：A：85-95（mm）。B：7-9（mm）。C：1.3-2

說明：由于試驗使用的軋機輥環(huán)為Φ95～Φ70，換言之軋前料外徑最大只能選取D95。

2.2 試驗目的。試驗目的是確定滿足硬度指標D57泵管的變形量及具體的軋前料規(guī)格。

2.3 試驗設(shè)計 。試驗主要分析不同變形量下，對比外徑和壁厚因素找出影響產(chǎn)品硬度的規(guī)律。

2.4 實驗步驟。a用Ф127×10的寶鋼原材料分別拔制得到所需要的軋前料規(guī)格，并編序號1、2、3……9。b用退火爐分別對9組軋前料進行完全退火處理，保證其應(yīng)力狀態(tài)基本一致。c在LG90軋機上分別進行9組試驗，取樣做機械性能并檢測內(nèi)表面粗糙度情況。

2.5 實驗結(jié)果分析。1）大港新世紀公司、勝利機械廠和華北華豐公司是我車間的主要用戶，他們對產(chǎn)品硬度要求略有差異。大港硬度要求HB170-240，勝利HB207-240，華北HB210-255。綜合考慮，硬度如能控制在HB210-240的范圍內(nèi)，D57泵管就可以實現(xiàn)使用一種工藝軋制出的成品同時滿足三家用戶的需求。從表1可以看出，編號為3、5、8項的硬度范圍均在HB210-240之內(nèi)，但編號3和8的硬度指標均接近了HB240的上限，故選軋前料為Ф90×8變形量是1.59的第5項為最佳方案。2）對比1、2、3組，發(fā)現(xiàn)相同外徑下，壁厚越大，內(nèi)表面粗糙度越小；同理固定壁厚，發(fā)現(xiàn)外徑越大，內(nèi)表面粗糙度越小。到底是外徑對表面粗糙度的影響大還是壁厚對表面粗糙度的影響大？我們比較2、7兩組，在相同的延伸系數(shù)下，Ф85×8的內(nèi)表面粗糙度小于Ф95×7的，這說明減壁量是影響產(chǎn)品表面質(zhì)量的主要因素，減壁量越大，表面越光潔。

表1 實驗數(shù)據(jù)

2.6 確定原材料規(guī)格。通過查詢寶山鋼鐵股份有限公司產(chǎn)品手冊結(jié)構(gòu)用無縫鋼管標準組距，與第5項Ф90×8相接近的規(guī)格是Ф89×8。

3 工藝驗證

工藝試驗最佳方案的Φ90×8軋前料是由寶鋼Φ127×10的原材料拔制而來，它與寶鋼Φ89×8原材料生產(chǎn)出來的D57泵管有沒有差異，我們接下來要進行工藝驗證。我們買來寶鋼Φ89×8原材料進行小批量實驗，經(jīng)過退火后在LG90軋機上直接軋制產(chǎn)出成品。產(chǎn)品交驗后其產(chǎn)品的幾何尺寸、直線度、機械性能、表面粗糙度等指標均達到技術(shù)要求，產(chǎn)品檢驗合格。

4 效果檢查

優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝：坯料定尺→退火→矯直→酸洗→冷軋→矯直→成品定尺→檢驗包裝

通過工藝優(yōu)化前后對比可知，優(yōu)化后的工藝省去了壓頭、冷拔和軋前定尺等工序，減少了退火、酸洗工序，生產(chǎn)流程大大縮短，生產(chǎn)成本顯著降低。據(jù)統(tǒng)計，每年僅優(yōu)化工藝一項可節(jié)約生產(chǎn)成本約40萬元。

5 結(jié)論。1）變形量是影響產(chǎn)品硬度指標的主要因素，延伸系數(shù)越大產(chǎn)品的硬度越高。2）減壁量是影響產(chǎn)品表面粗糙度的主要因素，在相同變形量下，減壁量越大產(chǎn)品的表面質(zhì)量越好。3）D57泵管生產(chǎn)從經(jīng)濟性和產(chǎn)品技術(shù)方面綜合考慮，原材料規(guī)格選擇為Φ89×8為最佳；在LG90軋機上D57泵管的延伸系數(shù)控制在1.6左右可得到較理想的硬度值。

[1]李靖.扣件式鋼管模板支架極限承載力研究[D].北京交通大學，2009.