冷拔精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)工藝控制要點(diǎn)

張偉 沈征杰

[摘 ? ?要]隨著社會(huì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，冷拔精密無(wú)縫鋼管的應(yīng)用越來(lái)越廣。這種無(wú)縫鋼管不僅內(nèi)外壁都沒(méi)有氧化層，在承受高壓時(shí)不會(huì)發(fā)生泄漏，擴(kuò)口壓扁時(shí)也沒(méi)有裂縫，而且精度、光潔度都相對(duì)較高，表面已經(jīng)做好防銹處理等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓設(shè)備等多領(lǐng)域廣泛使用。主要分析冷拔精密無(wú)縫鋼管在當(dāng)前普通鏈?zhǔn)嚼卧O(shè)備條件下生產(chǎn)工藝流程以及在此流程基礎(chǔ)上的生產(chǎn)工藝控制要點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]冷拔精密無(wú)縫鋼管;生產(chǎn)工藝;控制要點(diǎn)

[中圖分類號(hào)]TG356.11 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）05–00–03

Study on key Points of Production Process Control

of Cold-drawn Precision Seamless Steel Pipe

Zhang Wei，Shen Zheng-jie

[Abstract]With the development of modern society and the progress of science and technology， the application of cold drawn precision seamless steel pipe is more and more widely， because this seamless steel pipe not only has no oxide layer on the inner and outer walls， but also does not leak when subjected to high pressure. There are no cracks when the flaring is flattened， and the precision and finish are relatively high. The surface has been treated with anti-rust treatment and other advantages. It is widely used in many fields such as mechanical structure and hydraulic equipment. This paper mainly analyzes the production process of cold-drawn precision seamless steel pipe under the current ordinary chain drawing equipment and the key points of production process control based on this process.

[Keywords]cold drawn precision seamless steel pipe; production process; control points

冷拔精密無(wú)縫鋼管也就是冷軋精密無(wú)縫鋼管，在眾多領(lǐng)域中都比較適用，比如，在機(jī)械機(jī)構(gòu)、液壓設(shè)備適以及汽缸或汽油等汽車摩托車的氣動(dòng)/液壓元件等領(lǐng)域中都會(huì)用到。為了達(dá)到大部分用戶對(duì)其精度與表面光潔度的要求，大部分小型無(wú)縫鋼管生產(chǎn)廠家在實(shí)際交貨時(shí)都是在冷軋方式生產(chǎn)冷軋管狀態(tài)下來(lái)進(jìn)行的。冷拔精密無(wú)縫鋼管施生產(chǎn)工藝控制既有利于將加工周期縮短，使生產(chǎn)效率不斷提高，而生產(chǎn)成本也能不斷降低，并促進(jìn)其鋼管力學(xué)性能的有效改善，最為重要的是符合環(huán)保要求。

1 冷拔工藝發(fā)展背景以及工藝流程

1.1 冷拔工藝發(fā)展背景

鋼管的冷加工法一般用于碳素鋼、合金鋼或者是不銹鋼等機(jī)械結(jié)構(gòu)中，拉拔加工法與軋制加工法是人們所熟知的，在進(jìn)行加工處理時(shí)分別需要用到拉拔機(jī)與皮爾格式軋機(jī)。相比于軋制加工法，拉拔加工法能夠?qū)⒗浼庸や摴芨咝实闹圃斐鰜?lái)，并且在油壓缸與氣壓缸中廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的最高鋼級(jí)相關(guān)規(guī)定中與實(shí)際的油壓缸與氣壓缸使用要求并不相符，尤其是拉抗強(qiáng)度、尺寸偏差等都無(wú)法與實(shí)際需要相匹配，使得在油壓缸與氣壓缸中所需要用到的無(wú)縫鋼管只能進(jìn)口，無(wú)法自給自足，這對(duì)于我國(guó)冷拔鋼管的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展會(huì)帶來(lái)一定的制約。為了能夠?qū)F(xiàn)有冷拔技術(shù)中存在的不足之處有效克服，就需要研發(fā)出一種高效的冷拔精密無(wú)縫鋼管制造方法，使得制造出的無(wú)縫鋼管才能與實(shí)際要求相符。這種精密鋼管是經(jīng)過(guò)冷拔（冷軋）處理后才形成的一種高精密鋼管材料，既有著較高的屈服強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度，又有著高精密尺寸，而且表面非常光滑，貯油性能尚佳，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)停頓狀況，非常順暢，此外還能夠?qū)⑵涫褂闷谙扪娱L(zhǎng)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)或者是液壓設(shè)備等制造過(guò)程中選用冷拔（冷軋）精密無(wú)縫鋼管，不僅能夠?qū)C(jī)械加工工時(shí)有效的節(jié)約，而且能夠?qū)⒉牧侠寐拭黠@提高，還有利于促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

1.2 冷拔工藝流程

通常情況下，要進(jìn)行冷拔精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)時(shí)主要的坯料主要是普通的冷拔鋼管，為了能夠確保精密鋼管的質(zhì)量，就需要將坯料進(jìn)行精拉道次處理，并且要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件將生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，具體的冷拔工藝流程即為：首先要熱軋毛管、對(duì)毛管進(jìn)行全面、細(xì)致的檢查與修磨，將毛管進(jìn)行酸洗，再對(duì)酸洗之后的毛管進(jìn)行再次檢查;其次，在酸洗檢查完成后冷拔，也就是中間退火和酸洗，矯直處理是在精拉道次之前就需要完成的，做完矯直處理后，還需要再進(jìn)行酸洗和潤(rùn)滑，然后進(jìn)行精拉;最后則是進(jìn)行成品前處理，在相應(yīng)的處理結(jié)束后就能夠?qū)⒊杀救霂?kù)。冷拔精密鋼管在進(jìn)行精拉處理之前，不管是哪個(gè)拔制道次環(huán)節(jié)都應(yīng)該遵循普通鋼管的變形工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)精拉道次處理后，拔制工藝也就變成了較小變形量的。

2 工藝控制過(guò)程

2.1 熱軋毛管供給與復(fù)檢

熱軋毛管來(lái)自于Φ76 mm自動(dòng)軋管機(jī)組，該工藝設(shè)備是較為落后，基本上被淘汰，與當(dāng)前的冷拔精密無(wú)縫鋼管質(zhì)量要求有著很大的差距。不過(guò)這種熱軋毛管可以作為坯料進(jìn)行精拉道次處理，然后進(jìn)行使用。通常情況下，毛管的壁厚都是極為不均勻的，不管是內(nèi)表面，還是外表面，都有著很多明顯的缺陷，尤其是在無(wú)配置外表面拋光的情況下或者內(nèi)表面缺陷清理設(shè)備情況下，即使是進(jìn)行冷拔工序也難以保證這些內(nèi)表面和外表面的缺陷能夠徹底被消除。當(dāng)關(guān)停熱軋機(jī)組后，就需要外合格的熱軋成品將其代替。冷拔精密無(wú)縫鋼管在生產(chǎn)過(guò)程中將熱軋毛管酸洗復(fù)檢工序新加入其中，這樣就不會(huì)像普通冷拔鋼管一樣其外表面有折疊或裂紋等各種缺陷，冷拔精密無(wú)縫鋼管的毛管則是沒(méi)有折疊缺陷或者裂縫問(wèn)題，除此之外，還需要將內(nèi)表面上有嚴(yán)重折疊缺陷、劃線缺陷嚴(yán)重以及麻面的毛管都選除掉。

2.2 工具、模具設(shè)計(jì)與加工

通常情況下，冷拔精密無(wú)縫鋼管在生產(chǎn)過(guò)程中需要用到表面光潔度、尺寸精度、硬度等多方面要求都比較高的工具，表面光潔度最少為Ra0.4、尺寸精度最少為H3，而硬度最少為70HRC，這些要求都是最基本的，還需要在實(shí)際的拔制過(guò)程中有效地避免頂頭或者模具倒貼的情況發(fā)生，拔制鋼種的強(qiáng)度至少要達(dá)到45#鋼以上，如果拔制的是小規(guī)格鋼管，那么就需要防止頂頭爆裂問(wèn)題的出現(xiàn)，而且不管是頂頭，還是外模的耐磨性都需要達(dá)到相應(yīng)要求。如果在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，要想使冷拔精密無(wú)縫鋼管在生產(chǎn)過(guò)程中滿足相應(yīng)的質(zhì)量要求，就可以選擇使用N系列粉末合金無(wú)磁性頂頭，在對(duì)不同的合金頂頭性能與實(shí)際使用效果進(jìn)行對(duì)比時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)磁（YG3）合金頂頭的硬度不小于72 HRC、抗拉強(qiáng)度不小于1050 MPa、抗壓強(qiáng)度為5900 MPa，使用情況較好;有磁（YG8）合金頂頭的硬度不小于71 HRC、抗拉強(qiáng)度不小于1500 MPa、使用情況為有粘鋼;N系列粉末合金頂頭的硬度不小于72 HRC、使用情況很好。

要想有效地拉拔出各種尺寸精度的鋼管，就需要相應(yīng)頂頭與相應(yīng)模具的有效配合，尤其是較大規(guī)格的精密鋼管在生產(chǎn)過(guò)程中，為了能夠使其達(dá)到一定的穩(wěn)定性要求，就需要使用普通形狀的頂頭設(shè)計(jì)，而在精拉道次這一工序中，中式模具的應(yīng)用是不可缺少的。如果在生產(chǎn)規(guī)模較少的精密鋼管時(shí)，很難高效的進(jìn)行成品成品道次帶芯拔制，因?yàn)樵谶@一過(guò)程中頂頭極為容易發(fā)生爆裂問(wèn)題，或者螺紋連接段發(fā)生斷裂問(wèn)題，除此之外，因?yàn)轫旑^以及外模定徑代都相對(duì)較短，在進(jìn)行調(diào)整時(shí)很難達(dá)到準(zhǔn)確性。而且在進(jìn)行小規(guī)格頂頭設(shè)計(jì)時(shí)也并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，有著一定的難度，在產(chǎn)時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)心頂頭的應(yīng)用以及定徑帶長(zhǎng)度的增加能夠使工作錐錐角明顯減少，這樣頂頭爆裂問(wèn)題以及調(diào)整困難問(wèn)題都能夠有效地解決，而螺紋連接斷裂問(wèn)題也能夠有效地避免。除此之外，在加工制造過(guò)程中所使用的工具與模具都是由專業(yè)廠所提供的，而且這些工具與模具的加工與制造需要一定的周期。

2.3 退火質(zhì)量與退火設(shè)施

在所有冷拔管生產(chǎn)過(guò)程中退火與酸洗工序是必不可少的，這對(duì)成品管的性能以及表面質(zhì)量有著一定的決定作用。在進(jìn)行退火這道工序時(shí)，需要加熱杠桿，使其表面能夠產(chǎn)生由鐵與三種氧化物發(fā)生作用的氧化鐵皮。鋼管在退火狀態(tài)下進(jìn)入到下一工序之前就需要進(jìn)行酸洗，這一處理主要是為了將鋼管的氧化鐵皮清除干凈，如果不能將氧化鐵皮徹底清除，那么就會(huì)影響退火質(zhì)量以及鋼管的實(shí)際性能。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，低溫退火制度的應(yīng)用能夠有效地應(yīng)對(duì)無(wú)配套無(wú)氧化退火設(shè)備條件。不同規(guī)格的鋼管退火制度為：中間管，鋼種為10#～20#，壁厚3～4.5 mm/4.5～6 mm，溫度一般在780～820 ℃，加熱時(shí)間大約為9～11 min/11～13 min，輥速控制在3.0～2.5 m·min/2.5～2.0 m·min;成品管，鋼種為10#～20#，壁厚3～45 mm/4～5 mm，溫度一般在780～820 ℃，加熱時(shí)間大約為9～11 min/11～13 min，輥速控制在3.0～2.5 （m/min）/2.5～2.0 （m/min）。在當(dāng)前的退火爐加熱制度中，難以對(duì)其進(jìn)行有效地控制，使得鋼管表面質(zhì)量以及性能要求都難以得到有效地保護(hù)，為了能夠確保其表面質(zhì)量以及性能要求都得到相應(yīng)的保證，就應(yīng)該在冷拔精密鋼管生產(chǎn)過(guò)程中將相應(yīng)的無(wú)氧化光亮退火爐設(shè)備進(jìn)行合理化配備。在進(jìn)行低溫退火時(shí)極為容易導(dǎo)致拔制困難，而且會(huì)極大地縮短冷拔工具、模具的實(shí)際使用壽命，頂頭爆裂現(xiàn)象以及頂頭芯桿連接處斷裂問(wèn)題也會(huì)難以避免的出現(xiàn)。

2.4 酸洗、潤(rùn)滑

在酸洗這一工序中，一定要嚴(yán)格控制酸洗溫度以及酸洗時(shí)間。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中所使用的硫酸液相關(guān)參數(shù)為H2SO4濃度為4%～15，F(xiàn)eSO4含量不超過(guò)250 g·1-1，酸洗溫度一般在40 ～70 ℃，酸洗時(shí)間大約為10 ～45 min。在使用硫酸進(jìn)行時(shí)鋼管的清洗時(shí)，其表面非常容易形成一定的黑渣，而且在后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中這些黑渣會(huì)逐漸變?yōu)楹诎?，不管是黑渣還是黑斑都與Fe2O3、Fe2O4有關(guān)，其非常容易溶于鹽酸中，所以要想避免黑斑的形成，那么就需要將5～10 g的NaCl加入到酸池中。磷化加潤(rùn)滑（皂化）能夠有效地使鋼管潤(rùn)滑完成，鋼管在磷化液中其表面會(huì)有鹽酸鹽層附著，這些鹽酸鹽層的附著能力都是比較強(qiáng)的，而且在潤(rùn)滑液中的鋼管在吸附潤(rùn)滑劑時(shí)可以通過(guò)其表面的磷化層來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣鋼管潤(rùn)滑的目的就能夠達(dá)到。一般情況下，鋼管磷化所使用的磷化劑都是由專業(yè)廠家來(lái)提供的。要想達(dá)到更好的磷化效果，就需要對(duì)磷化液的成分、濃度以及溫度等進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，磷化池中的各成分?shí)要與時(shí)間控制為：磷化液總酸度為15～35滴，游離酸度為0.5 g·1-1

～3.5 g·1-1，硝酸應(yīng)為5 g·1-1～20 g·1-1，磷酸≮2 g·1-1，F(xiàn)e2+≮2 g·1-1，磷化控制時(shí)間大約在10 ～30 min。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，鋼管潤(rùn)滑劑還可以直接使用樹(shù)脂，這是一種天然潤(rùn)滑劑，主要是利用樹(shù)脂自身較強(qiáng)的附著能力在鋼管表面吸附，這樣就沒(méi)有必要再經(jīng)歷磷化過(guò)程。相比于磷化加潤(rùn)滑劑，樹(shù)脂潤(rùn)滑與之有著非常明顯的區(qū)別，這樣拔制出來(lái)的鋼管顏色呈現(xiàn)出的是鐵基體的本色，不僅光潔度非常高，而且外觀色澤非常漂亮，這樣鋼管表面上的細(xì)小缺陷在檢查過(guò)程中更容易及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，并且能夠采取相應(yīng)的措施予以及時(shí)有效地處理。

3 冷拔精密無(wú)縫鋼管注意事項(xiàng)

（1）毛管壁的厚度要盡量均勻，不管是內(nèi)表面缺陷還是外表面缺陷都要少，在外表面拋光及內(nèi)孔缺陷清理設(shè)備一定要優(yōu)化配置。

（2）在復(fù)查工作中，冷拔精密無(wú)縫鋼管在生產(chǎn)過(guò)程中需要將熱軋毛管的酸洗以及復(fù)檢工序適當(dāng)?shù)募尤肫渲?，一般情況下，普通的冷拔鋼管并沒(méi)有酸洗以及復(fù)查工序，使得毛管外表面存在著折疊或裂紋等缺陷，而酸洗與復(fù)查工序則能夠有效地將其避免。除此之外，在酸洗以及復(fù)檢工序中還能夠?qū)⒚軆?nèi)表面存在的折疊缺陷以及麻面缺陷等有效地排除掉。

（3）在工具方面，在冷拔精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程中需要使用到的工具都必要達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其是表面光潔度、尺寸精度以及硬度等方面的要求必須要達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，與此用時(shí)，在拉拔過(guò)程中還要防止頂頭粘鋼現(xiàn)象或模具粘鋼現(xiàn)象的發(fā)生。

（4）在退火這一工序中，要想確保退火質(zhì)量，使得鋼管性能能夠更好，就需要及時(shí)的清除氧化鐵皮。退火工序在整個(gè)冷拔精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中的所有工序中占據(jù)著非常重要的地位，因此，一定要高度重視退火工序，并要優(yōu)化配置無(wú)氧化光亮退火爐設(shè)備。第五，在酸洗這一工序中，需要用硫酸對(duì)精密無(wú)縫鋼管進(jìn)行酸洗，因?yàn)樵谒嵯催^(guò)程中很容易導(dǎo)致“黑渣”形成，并且可能會(huì)導(dǎo)致表面黑斑在后續(xù)中出現(xiàn)，為了有效地防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，就需要將適量的是氯化鈉加入到酸池中，這樣有利于避免黑斑出現(xiàn)。

（5）潤(rùn)滑工序，相比于磷化加潤(rùn)滑這樣的潤(rùn)滑方式，將樹(shù)脂直接當(dāng)做潤(rùn)滑劑使用，效果更為明顯，不僅有利于確保精密無(wú)縫鋼管保持鐵基體本色，而且能有效地將光潔度提高，使其色澤更加漂亮。除此之外，還需要注意的事項(xiàng)是將毛管質(zhì)量檢測(cè)以及整修方面的工作做到位。

4 冷拔精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中存在的不足之處以及相關(guān)建議

在冷拔精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程中，酸洗、磷化以及潤(rùn)滑等工序都會(huì)帶來(lái)一定的環(huán)境污染問(wèn)題，而且在城區(qū)的工廠中，不管是“三廢”的排放，還是“三廢”的處理，都是難以有效完成的，而且環(huán)保壓力也是巨大的。相比于其他類型的冷拔機(jī)，鏈?zhǔn)嚼浒螜C(jī)的中心線有著極大地誤差，雖然將可自動(dòng)調(diào)節(jié)拔制中心線的模套裝置在生產(chǎn)過(guò)程中就加裝其中，使得拔制時(shí)沒(méi)有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，而且拔出的鋼管非常容易出現(xiàn)彎曲度過(guò)大的情況。除此之外，冷拔工序非常復(fù)雜，并且生產(chǎn)成本呀相對(duì)較高。因此，建議相關(guān)企業(yè)要將現(xiàn)代化精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線建立起來(lái)，并將所有落后的冷拔生產(chǎn)工藝與相應(yīng)產(chǎn)能都淘汰。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前普通的鏈?zhǔn)嚼卧O(shè)備條件下進(jìn)行冷拔精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)，不僅要嚴(yán)格的控制相關(guān)工藝流程以及模具設(shè)計(jì)，而且還需要綜合考慮退火、酸洗與潤(rùn)滑條件等，使得冷拔精密無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)工藝能夠進(jìn)一步強(qiáng)化，從而在現(xiàn)代化精密無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線建立中能夠?qū)崿F(xiàn)真正的轉(zhuǎn)型升級(jí)以及可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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