浙江至德鋼業(yè)有限公司簡述了不銹鋼無縫管和異型管材熱擠壓的一般工藝過程，包括熱擠壓生產(chǎn)不銹鋼無縫管時所需空心管坯的幾種制造方法。介紹了304不銹鋼管擠壓機生產(chǎn)線的設(shè)備構(gòu)成，包括擠壓機的主機、機械化輔機、機后出料系統(tǒng)、液壓動力裝置和電氣控制系統(tǒng)。熱擠壓加工能將金屬管坯一次加工成管、型材，可以很好地實現(xiàn)難變形鋼種的鋼管成型，是生產(chǎn)高合金、難變形鋼種和各種異型無縫鋼管的較理想的方法。

  熱擠壓技術(shù)是一種將金屬在再結(jié)晶溫度以上進行擠壓，使管坯從一個模孔擠出，以得到模孔形狀斷面管材的金屬成型方法。在整個熱擠壓過程（從管坯到荒管）中，管坯都是在三向壓應(yīng)力的狀態(tài)下進行變形的。這不但可以解決難變形鋼種的鋼管成型問題，而且可以避免由張應(yīng)力引起的荒管內(nèi)外表面缺陷。因此熱擠壓成型方法特別適合于各種合金鋼、不銹鋼、高強度鋼、鎳基高溫合金等型材、管材的成型。目前，鋼管的擠壓工藝已較成熟，擠壓設(shè)備的功能及控制手段也日趨完善，以下將予以相應(yīng)介紹。

一、熱擠壓生產(chǎn)工藝過程

  1. 無縫鋼管

  用熱擠壓技術(shù)生產(chǎn)不銹鋼無縫管時，管坯必須是空心坯。一種是對鍛坯或鑄坯進行穿孔的空心坯，另一種是離心鑄造的空心坯。

  對鍛坯或鑄坯進行穿孔，按照其鋼種和規(guī)格的不同，可以采取3種不同的穿孔方法：

  ①. 實心管坯在立式穿孔機上穿孔；

  ②. 預(yù)先在管坯中心鉆1個小孔（也叫導(dǎo)向孔），在壓力穿孔機上進行穿孔；

  ③. 在管坯中心鉆1個直徑稍大于擠壓芯桿的大孔，直接送到擠壓機上擠壓。

  在立式穿孔機上對實心管坯進行穿孔時，管坯經(jīng)加熱并除鱗后在表面粘上1層玻璃粉，裝入穿孔筒中。穿孔工藝過程如圖所示。

 穿孔開始時，穿孔桿以及穿孔芯棒一起向下壓到管坯的上端。對管坯施加壓力，先使管坯鐓粗，待管坯充滿穿孔筒以后，穿孔桿與穿孔芯棒脫開，穿孔桿以其自重壓在管坯上，而穿孔芯棒（在其前端裝有1個穿孔頂頭）繼續(xù)向下進行穿孔。此時，金屬向上流動，形成空心坯。穿孔筒下面有1個支持芯棒。它的作用像是1個閘門，在穿孔頂頭到達穿孔行程末了的預(yù)定位置以前，防止穿孔余料被剪斷和脫落。穿孔完畢后，穿孔頂頭和余料落下，穿孔筒和空心管坯移出。穿孔后空心管坯的溫度已有所降低，必須進行再加熱，以達到要求的擠壓溫度。空心管坯經(jīng)過加熱，溫度升到1180～1250℃，達到塑性變形狀態(tài)。加熱后的管坯先經(jīng)除鱗，然后在玻璃粉上滾動，粘上1層玻璃粉。玻璃粉起潤滑和隔熱的作用。管坯裝入臥式擠壓機的圓柱形擠壓筒中。在擠壓筒的底部裝有擠壓模和玻璃墊；在擠壓桿內(nèi)裝有1根圓芯桿（亦稱穿孔針）伸到模孔中。擠壓桿進入擠壓筒，通過擠壓墊將管坯向模孔端擠壓，隨著施加的壓力不斷加大，先使管坯鐓粗，消除管坯與擠壓筒內(nèi)壁之間的間隙，接著將其從模孔中擠出。在擠壓過程中，處于管坯與擠壓模之間的玻璃墊融化，覆蓋在鋼件的表面上充當(dāng)了潤滑劑。

 擠出不銹鋼無縫管的外徑尺寸取決于模孔的內(nèi)徑大小，而芯桿與模孔之間的間隙決定鋼管的厚度。1個擠壓模通常可以連續(xù)使用多次。擠壓完畢后，擠壓筒向后移動一定距離，讓臺鋸落下鋸斷鋼管；臺鋸上升，擠壓筒復(fù)位；剪斷余料，與模子分離；取走模子鋼管由輥道運出。鋼管冷卻后收集，用吊車運到精整工段進行必要的熱處理及精整處理。

  2. 異型管材

  異型管材的擠壓過程與擠壓圓管材基本一樣，不同的是擠壓模的模孔形狀和芯桿的外形按需要設(shè)計成各種形狀。異型管材的形狀和尺寸取決于模孔的孔型和芯桿的外形。另外，因異型模磨損不均勻，每次擠壓都要更換擠壓模。

  不銹鋼的強度和硬度高于鋁及鋁合金、銅及銅合金。其擠壓溫度也比較高，通常為1000～1250℃。如果擠壓速度過慢，或管坯運送的過程過長，就會因為鋼的溫度下降而造成悶車（擠壓不動），所以鋼的擠壓速度一般在100～400mm/s之間（約為鋁的擠壓速度的5～15倍），要求機械化輔機運行速度也要快，并且要用玻璃粉潤滑管坯。圖所示是太原重型機械集團有限公司設(shè)計制造的304不銹無縫管擠壓機生產(chǎn)線，該擠壓機采用了油泵－蓄勢器傳動，可獲得較高的擠壓速度。它主要用于擠壓合金鋼、不銹鋼、高強度鋼管材。

二、主機結(jié)構(gòu)

  鋼管擠壓機主機為臥式四柱結(jié)構(gòu)，帶有內(nèi)置式穿孔裝置。主機由后梁、擠壓梁、擠壓筒、前梁、底座及立柱等部分組成，前梁與后梁用4根立柱連接。擠壓筒外殼采用“Ｘ”形導(dǎo)向。

 a. 機械化輔機

  1. 供坯輥道和緩沖定位裝置

  管坯從爐區(qū)輥道輸送到供坯裝置，被緩沖定位到供坯輥道的中心，不需要內(nèi)孔鋪粉的管坯由翻板翻到鋪粉臺上。

  2. 旋轉(zhuǎn)鋪粉裝置

  需要內(nèi)孔鋪粉的管坯，從供坯輥道翻到旋轉(zhuǎn)鋪粉裝置，管坯開始旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)孔人工撲撒潤滑劑，之后管坯再翻到供坯輥道，由供坯輥道翻到鋪粉臺上。

  3. 鋪粉臺和鋪粉裝置

  鋪粉裝置在鋪粉臺上方往復(fù)運動，將玻璃潤滑劑均勻地撒在鋪粉臺上。當(dāng)管坯從鋪粉臺上滾過時，其外表面就覆蓋了1層潤滑劑。

  4. 供坯機械手

  供坯機械手從鋪粉臺上接受管坯和擠壓墊，并送至擠壓中心。

  5. 墊片循環(huán)和壓余輸出裝置

  墊片循環(huán)裝置可自動地實現(xiàn)擠壓墊片的循環(huán)使用，保證主機的連續(xù)擠壓。壓余、殘料由壓余輸出裝置送入廢料箱內(nèi)。

  6. 換模裝置

    用于快速更換模具。

  b. 機后出料系統(tǒng)

   后部出料系統(tǒng)用于擠壓制品的冷卻和運輸。該系統(tǒng)的工作與擠壓機主機匹配。出料系統(tǒng)包括模口導(dǎo)出筒、過渡輥道、出料輥道、推料裝置、冷卻平臺、步進冷床和料筐等。

  c. 液壓動力裝置

  驅(qū)動擠壓機的液壓動力裝置由油泵和蓄勢器聯(lián)合組成。泵站包括3臺主泵和4臺輔泵，能滿足主機各機構(gòu)動作速度的要求，輔助油泵用于變量泵泵頭伺服、擠壓筒鎖緊保壓、主機機械化輔機控制等系統(tǒng)。蓄勢器的主要作用在于儲存高壓液體，使擠壓機能實現(xiàn)300ｍｍ/s的高速擠壓功能。當(dāng)處于非擠壓工作時間時，油泵輸出的高壓液體可儲存在蓄勢器中；進行擠壓工作時，油泵和蓄勢器同時向擠壓機供油，在短時間內(nèi)可以向擠壓機輸出大流量的高壓油。

  d. 電氣控制系統(tǒng)

  電氣控制系統(tǒng)采用S7系列可編程序控制器，CPU具有大容量程序存儲、高傳輸速度和工業(yè)現(xiàn)場控制通訊總線主從接口，可對擠壓過程實現(xiàn)快速響應(yīng)。軟件程序采用編寫，模塊化程序。各種輸入／輸出模塊使PLC直接同電氣發(fā)訊元件即按鈕、限位開關(guān)、壓力傳感器、編碼器、比例閥控制器等連接。電液閥線圈由PLC輸出模塊通過接觸器隔離控制。機械化設(shè)備的各機構(gòu)控制與主機共用1套PLC，確保各機構(gòu)動作協(xié)調(diào)一致。

三、結(jié)語

  隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對高合金不銹鋼無縫管的需求量越來越大，作為一種高效而成熟的加工方法，熱擠壓技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用，成為高合金、難變形的鋼種的無縫鋼管較理想的生產(chǎn)方法。不銹鋼無縫管擠壓機生產(chǎn)線投產(chǎn)后，各項參數(shù)均達到了設(shè)計要求，并且采用上述無縫鋼管擠壓生產(chǎn)工藝，可擠壓出高質(zhì)量的合金鋼管材。1支管坯的實際擠壓時間不超過10秒，整個擠壓周期在80秒以內(nèi)。金屬管坯經(jīng)不銹鋼無縫管擠壓機生產(chǎn)線可一次加工成合格的管材，生產(chǎn)效率高。但是，如何在生產(chǎn)中提高擠壓速度、降低工具消耗、保證產(chǎn)品精度是需要進一步研究的課題。