冶金机械导论-管棒型材设备

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1、冶金机械导论—型材生产设备中南大学机电工程学院吴运新教授提纲管棒型材生产一般概念异型材轧制生产异型材挤压生产异型材拉拔生产铝合金型棒材挤压生产概述—原理与生产工艺生产设备与挤压工具管棒型材生产一般概念管棒型材生产方法主要有轧制、挤压、拉拔等生产方法。钢管生产分为有缝管和无缝管，无缝管生产有专用管材轧机轧制生产，其周向承载能力达，用作枪炮管、高压油管等场合，有缝管则用薄钢板焊接而成，因有焊缝存在，周向承载能力下降，单其成本较低。其他异型钢材以轧制生产为主。以铝合金为代表的轻合金型材，通常采用挤压方式生产。以铜为代表具有很好延展性的金属管材，采用轧制+拉拔的方法生产工

2、艺。异型材轧制生产型钢生产工艺流程型钢车间典型平面布置A型钢车间典型平面布置B型钢轧机轧辊布置方式异型钢管断面形状钢管的用途钢管的用途钢管的生产方法（一）热轧法如在自动轧管机组、周期式（皮尔格）轧管机组、连轧管机组、三辊轧管机组、减径或扩径机组上生产无缝管等。热轧无缝钢管整个生产过程由两个主要工序组成，即首先把管坯穿制成毛管，然后在不同形式的轧机上轧制成成品管。热轧法主要生产直径５８～７００ｍｍ，壁厚为２１５～６０ｍｍ的钢管。如果配合减径或张力减径机，则可生产最小直径为１５～１７ｍｍ，最小壁厚为２ｍｍ的钢管。（二）热挤压法热挤压法主要是用于生产低塑性的高合金钢管、

3、有色金属及难变形的稀有金属管材和一些特殊用途的异形断面管材。由于无缝钢管无焊缝，所以整个断面上的强度和表面质量都是一致的，因此能够承受较大的压力，输送流体时也能够保证流体流动的均匀一致性。它是工业各部门和国防建设必不可缺的钢材。钢管的生产方法三、焊管生产焊管生产的实质是：将管坯（钢板或带钢）用不同成型方法弯曲成所需要的钢管形状，然后用不同的焊接方法将其焊接成钢管。焊管生产的范围很广：外径Ｄ＝５～＝０１１～４０ｍｍ；Ｄｃ／ｃ可达１００；长度可达数百米。由于成型技术的不断４０００ｍｍ；壁厚δδ完善和焊接技术的不断发展，焊管的质量也在不断地改善和提高，在许多情况下甚至可

4、以代替无缝钢管使用。焊管生产的设备简单，易于实现机械化和自动化，生产成本低，近年来随着带钢轧制技术的发展，扩大焊管生产已成为多数先进的工业化国家制管业发展的方向。不少国家焊管的产量已接近或超过钢管总产量的７０％。异型材挤压生产挤压生产的应用范围和特点用挤压方法生产，可以得到品种繁多的制品。它早已用于生产有色金属的管材和型材，后来由于成功地使用了玻璃润滑剂，而开始用于生产黑色金属（钢铁）制品。这些制品广泛地应用在国民经济的各个部门中，如电力工业、机械制造工业、造船工业、电讯仪表工业、建筑工业、航空和航天工业以及国防工业等等。挤压产品形状可以更复杂、尺寸能够更精确，在

5、生产薄壁和超厚壁的断面复杂的管材、型材及脆性材料产品方面，有时挤压是唯一可行的加工方法。挤压加工方法的优点（１）具有比轧制、锻造更强的三向压缩应力，避免了拉应力的出现，金属可以发挥其最大的塑性，使脆性材料的塑性提高。因此可以加工低塑性和高强度的金属乃至抗热性高的金属陶瓷材料；（２）挤压不仅能生产简单的管材和型材，更主要的还能生产形状极为复杂的管材和型材。因为后者用轧制等方法生产是困难的，甚至是不可能的；（３）生产上具有较大的灵活性。当从一种规格改换生产另一种规格的制品时操作很方便，只要更换相应的模具即可正常生产。因此挤压方法非常适用于小批量多品种的生产；（４）产品

6、尺寸精确，表面质量较高，精确度、粗糙度的表面特性都好于热轧和锻造产品。挤压方法的缺点（１）挤压方法所采用的设备较为复杂，生产率比轧制方法低；（２）挤压的废料损失一般较大。这主要是指挤压剩下的“压余”，其数量可占钢锭或钢坯重量的１０％～１５％，甚至２５％～３０％（轧制法的切头切尾损失只有锭重的１％～３％），从而降低成品率，提高产品成本；（３）由于挤压时主应力状态为很强的三向压缩应力，故变形抗力增大，摩擦力亦随之增大，其结果是使工具的损耗增大。往往工具损耗费用占挤压制品成本的３５％以上；（４）制品的组织和性能沿长度和断面上不够均匀一致。型材拉拔生产拉拔生产的应用范围和

7、特点金属丝、细管材，包括一些异型材皆可用拉拔的方法进行生产。一般热轧线材的最小直径为５１５ｍｍ。若小于该直径时，则在轧制过程中冷却很快，塑性条件变坏；同时由于表面生成的氧化铁皮包得很紧，使轧辊和金属间的摩擦力增大。因此，直径小于５１５ｍｍ时就不能继续采用轧制方法，而是将轧制的线材作为原料，用多次冷拔的方法来得到钢丝。拉拔制品有收绕成卷的丝材、细管材；还有直条的制品，如圆形、六角形、正方形的型材，异型材，以及各种断面尺寸的稍粗一点的管材。型材拉拔生产特点拉拔方法具有以下特点：（１）拉拔方法可以生产长度极大、直径极小的产品，并且可以保证沿整个长度上横断面完全一致；（２

8、）拉拔制品