一種熱擴鋼管用芯棒的製作方法

2023-06-23 22:55:51

專利名稱：一種熱擴鋼管用芯棒的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋼管塑性變形裝置，尤其是涉及一種熱擴鋼管用芯棒。
背景技術：
無縫鋼管生產主要經過管坯加熱、穿孔、熱扎、定徑、精整等工序，特別是大口徑無縫鋼管的生產，所述大口徑無縫鋼管的生產即將口徑小的無縫原料管熱擴為口徑大的無縫鋼管，其設備投資大且生產成本高。而熱擴鋼管生產工藝恰恰解決了這一難題，其中，芯棒是熱擴過程中直接與鋼管接觸並使之產生塑性變形的重要工具，它直接影響鋼管的產量、質量等各項指標，是熱擴工藝的決定性因素，在現有的技術中的芯棒沒有進行規範的設置，不能承受相當大的推力，以及耐溫、耐磨性能差，還存在著幾何尺寸的設計製造精準度低，生產的鋼管質量差等技術問題。 發明內容本實用新型要解決的問題是提供一種在工作時可承受相當大的推力和很高的溫度且耐磨性能好的一種熱擴鋼管用芯棒，尤其適合生產高質量、高產量的熱擴鋼管。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種熱擴鋼管用芯棒，由導向區、變形區、定徑區、精整區、矯直區五個區域連接而成，所述導向區、變形區、定徑區的直徑為順次增大，所述定徑區、精整區、矯直區直徑相同；所述導向區為實體結構，其餘四個區域為與外表面形狀匹配的空心結構。進一步，所述導向區的直徑比原料管的內徑小5mm 15mm ;所述導向區的長度L1=300_ 400_，所述導向區為錐形結構，所述導向區的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角b，其數值為O. 5° ；所述變形區的長度滿足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga其中L2為變形區的長度,單位為mm ;Df為定徑區的直徑,單位為mm ;所述Dt為導向區的直徑，單位為mm ;所述變形區的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角a，其數值為6. 5。 9。；所述定徑區的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角C，其數值為2° 3° ；所述定徑區的直徑滿足以下公式
n _ (D1 —2S0Um=---—---
〈I + AT Xag)Δ T = T1-T0AS = S0-S1公式中Dm :定徑區直徑,單位為mm ;D1 :成品管直徑，單位為mm ；[0017]S。原料管壁厚，單位為mm ;S1 :成品管壁厚，單位為mm ；T。常溫，單位為。C ;T1 :熱擴變形溫度，單位為。C ；Cif :鋼管線膨脹係數；ag:芯棒線膨脹係數；所述精整區、矯直區的直徑與定徑區的直徑相同；所述定徑區的長度L3 = 50mm 100_ ；所述精整區的長度L4 = IOOmm 150mm ；所述矯直區為鑄鋼管；所述矯直區的長度L5 = 3200_ ；所述芯棒的總體長度為3-3. 5m ；所述直徑均為外徑。所述鋼管線膨脹係數根據鋼的型號和溫度不同而不同，例如20#碳鋼線膨脹係數如下20-700°C時，鋼管線膨脹係數為O. 0000147/°C -O. 000015/°C。所述芯棒線膨脹係數根據選擇的不鏽耐熱鋼不同和溫度不同而不同，例如20-700°C時，芯棒線膨脹係數為O. 0000186/ 0C ； 20-900 °C時，芯棒線膨脹係數為O. 0000193/。。。 所述精整區主要起歸圓作用，所述矯直區主要起控制彎曲度的作用。進一步，為了簡化計算定徑區的直徑，所述芯棒定徑區直徑還可以根據以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A其中當原料管直徑為273-300mm時，A為1_1. 5mm ;當原料管直徑為300-400mm時，A為I. 5-2mm ;當原料管直徑為400_500臟時，A為2-3. 5mm ;當原料管直徑為500_600臟時，A為3. 5-4. 5mm ;當原料管直徑為600_700臟時，A為4. 5_6mm ;當原料管直徑為700-800mm 時，A 為 6-7. 5mm。進一步，所述五個區域之間通過法蘭連接。進一步,所述矯直區為35#鑄鋼管。進一步，所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20 中的任意一種不鏽耐熱鋼構成。進一步，從鋼管直度及成本角度考慮，所述芯棒的總體長度為3. 2m。本實用新型具有的優點和積極效果是由於採用上述技術方案，在工作時能夠承受相當大的推力，而且耐溫、耐磨性能好；幾何尺寸的設計製造精準度高，生產的鋼管質量好，而且生產效率高；具有結構簡單，加工成本低、生產效率高等優點。

圖I是本實用新型的結構剖面示意圖；圖2是圖I中b處局部放大示意圖；圖3是圖I中c處局部放大示意圖。圖中[0044]I、導向區2、變形區3、定徑區4、精整區5、矯直區
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型一種熱擴鋼管用芯棒，由導向區I、變形區2、定徑區3、精整區4、矯直區5五個區域連接而成，所述導向區I、變形區2、定徑區3的直徑為順次增大，所述定徑區3、精整區4、矯直區5直徑相同；所述導向區I為實體結構，其餘四個區域為與外表面形狀匹配的空心結構。所述導向區I的直徑比原料管的內徑小5mm 15mm ;所述導向區I的長度L1 =300mm 400mm,所述導向區I為錐形結構,所述導向區I的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角b，其數值為O. 5° ； 所述變形區2的長度滿足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga其中L2為變形區2的長度,單位為mm ；Df為定徑區3的直徑,單位為mm ;所述Dt為導向區I的直徑，單位為_ ;所述變形區2的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角a，其數值為6. 5° 9° ；所述定徑區3的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角C，其數值為2° 3° ；所述定徑區3的直徑滿足以下公式
n _ (D1 —2S0Um=---—---
〈I + AT Xag)ΔΤ = T1-T0AS = S0-S1公式中Dm :定徑區3直徑，單位為mm ；D1 :成品管直徑，單位為mm ；S0 :原料管壁厚,單位為mm ；S1 :成品管壁厚，單位為mm ；T。常溫，單位為。C ;T1 :熱擴變形溫度，單位為。C ；a f :鋼管線膨脹係數；cig:芯棒線膨脹係數；所述精整區4、矯直區5的直徑與定徑區3的直徑相同；所述定徑區3的長度L3 = 50mm 100_ ；所述精整區4的長度L4 = IOOmm 150mm ；所述矯直區5為鑄鋼管；所述矯直區5的長度L5 = SZOOmm-L1-L2-L3-L4 ；所述芯棒的總體長度為3-3. 5m ；所述直徑均為外徑。所述鋼管線膨脹係數根據鋼的型號和溫度不同而不同，例如20#碳鋼線膨脹係數如下20-700°C時，鋼管線膨脹係數為O. 0000147/°C -O. 000015/°C。[0072]所述芯棒線膨脹係數根據選擇的不鏽耐熱鋼不同和溫度不同而不同，例如20-700°C時，芯棒線膨脹係數為O. 0000186/ 0C ； 20-900 °C時，芯棒線膨脹係數為O. 0000193/。。。所述精整區4主要起歸圓作用，所述矯直區5主要起控制彎曲度的作用。進一步，為了簡化計算定徑區3的直徑，所述芯棒定徑區3直徑還可以根據以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A其中當原料管直徑為273-300mm時，A為1_1. 5mm ;當原料管直徑為300-400mm時，A為I. 5-2mm ;當原料管直徑為400_500臟時，A為2-3. 5mm ;當原料管直徑為500_600臟時，A為3. 5-4. 5mm ;當原料管直徑為600_700臟時，A為4. 5_6mm ;當原料管直徑為700-800mm 時，A 為 6-7. 5mm。 所述五個區域之間通過法蘭連接。所述矯直區5為35#鑄鋼管。所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20 中的任意一種不鏽耐熱鋼構成。從鋼管直度及成本角度考慮，所述芯棒的總體長度為3. 2m。本實例的工作過程待擴徑的小口徑鋼管從導向區I套在芯棒上，所述鋼管經中頻感應加熱到800°C左右時，經液壓機推動鋼管經變形區2和定徑區3擴徑、精整區4精整、矯直區5矯直而擴徑為大口徑鋼管，在此熱擴過程中芯棒是直接與鋼管接觸並使之產生塑性變形的重要工具，它直接影響鋼管的產量、質量等各項指標，是熱擴工藝的決定因素，本實用新型在工作時能夠承受相當大的推力，而且耐高溫、耐磨性能好。以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用於限定本實用新型的實施範圍。凡依本實用新型申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本實用新型的專利涵蓋範圍之內。
權利要求1.一種熱擴鋼管用芯棒，其特徵在於由導向區、變形區、定徑區、精整區、矯直區五個區域連接而成，所述導向區、變形區、定徑區的直徑為順次增大，所述定徑區、精整區、矯直區直徑相同；所述導向區為實體結構，其餘四個區域為與外表面形狀匹配的空心結構。
2.根據權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特徵在於所述導向區的直徑比原料管的內徑小5mm 15mm ;所述導向區的長度L1 = 300mm 400mm,所述導向區為錐形結構，所述導向區的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角b，其數值為O. 5° ； 所述變形區的長度滿足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga 其中=L2為變形區的長度，單位為mm ；Df為定徑區的直徑，單位為mm ;所述Dt為導向區的直徑，單位為mm;所述變形區的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角a，其數值為6.5。 9。； 所述定徑區的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角c，其數值為2° 3° ； 所述定徑區的直徑滿足以下公式
3.根據權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特徵在於所述芯棒定徑區直徑可以根據以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A 其中當原料管直徑為273-300mm時，A為1-1. 5mm ;當原料管直徑為300-400mm時，A為I. 5-2mm ;當原料管直徑為400-500mm時，A為2_3. 5mm ;當原料管直徑為500-600mm時，A為3. 5-4. 5mm ;當原料管直徑為600-700mm時，A為4. 5_6mm ;當原料管直徑為700-800mm時，A 為 6-7. 5mm。
4.根據權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特徵在於所述五個區域之間通過法蘭連接。
5.根據權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特徵在於所述矯直區為35#鑄鋼管。
6.根據權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特徵在於所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20中的任意一種不鏽耐熱鋼構成。
7.根據權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特徵在於所述芯棒的總體長度為3.2m。
專利摘要本實用新型提供一種熱擴鋼管用芯棒，由導向區、變形區、定徑區、精整區、矯直區五個區域連接而成，所述導向區、變形區、定徑區的直徑為順次增大，所述定徑區、精整區、矯直區直徑相同；所述導向區為實體結構，其餘四個區域為與外表面形狀匹配的空心結構。本實用新型的有益效果是由於採用上述技術方案，在工作時能夠承受相當大的推力，而且耐溫、耐磨性能好；幾何尺寸的設計製造精準度高，生產的鋼管質量好，而且生產效率高；具有結構簡單，加工成本低、生產效率高等優點。
文檔編號B21D39/20GK202461331SQ20122009489
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者包俊才 申請人:天津騰飛鋼管有限公司