现代热连轧无缝钢管生产

严泽生，1961年10月生，博士，教授级高级工程师，享受国务院政府津贴专家。1982年毕业于东北工学院（现东北大学）金属压力加工专业，天津钢管集团股份有限公司现任总经理，中国钢结构协会第四届理事会常务理事，中国钢结构协会钢管分会第四、五届理事会理事长，中国金属学会钢管学术委员会副主任委员，天津科学技术协会常务理事，天津金属学会副理事长。

1 概述

1.1 无缝钢管生产方法

1.1.1 热轧无缝钢管生产的一般工艺过程

1.1.2 管坯及加热

1.1.3 管坯的穿孔

1.1.4 毛管的轧制

1.1.5 钢管的定径、减径

1.1.6 钢管的精整

1.2 连轧钢管生产技术的发展

1.2.1 连轧钢管生产技术的发展历程

1.2.2 限动芯棒连轧钢管技术的发展历程

1.2.3 连轧钢管技术的新进展

1.2.4 我国连轧管机组的建设情况

2 连轧钢管生产工艺及设备

2.1 全浮动芯棒连轧管

2.1.1 全浮动芯棒连轧管的工艺特点

2.1.2 全浮动芯棒连轧管的工艺过程

2.1.3 全浮动芯棒连轧管的设备特征

2.2 半浮动芯棒连轧管

2.2.1 半浮动芯棒连轧管的工艺特点

2.2.2 半浮动芯棒连轧管的工艺过程

2.2.3 半浮动芯棒连轧管的设备特征

2.3 限动芯棒连轧管

2.3.1 限动芯棒连轧管的工艺特点

2.3.2 限动芯棒连轧管的工艺过程

2.3.3 限动芯棒连轧管的设备特征

2.4 三辊连轧管(PQF)

2.4.1 三辊连轧管的工艺特点

2.4.2 三辊连轧管的工艺过程

2.4.3 三辊连轧管的设备特征

2.5 三种连轧管工艺比较

3 连轧钢管塑性变形原理

3.1 连轧钢管的几何学

3.1.1 孔型的几何参数

3.1.2 变形区的几何参数

3.1.3 钢管与孔型原始接触点的确定

3.1.4 接触面积的计算

3.2 连轧钢管的变形模型及金属流动

3.2.1 连轧钢管的变分原理

3.2.2 连轧钢管的基本关系式

3.2.3 变形区金属流动速度及应变速度

3.2.4 孔型侧壁处钢管的变形

3.2.5 六角孔型的变形特点

3.3 连轧钢管的运动学

3.3.1 速度分析

3.3.2 滑移现象

3.4 变形区边界方程式

3.5 钢管的最小压扁条件

3.6 钢管的咬人条件

3.7 连轧钢管的轧制力和轧制力矩

3.7.1 轧制力的计算公式

3.7.2 轧制力矩的计算公式

3.7.3 轧制力和轧制力矩的影响因素

3.8 连轧钢管的有限元数值模拟

3.8.1 连轧钢管有限元模拟计算模型

3.8.2 连轧钢管有限元计算实例

4 连轧钢管的孔型设计

4.1 孔型系列的确定

4.1.1 孔型系列

4.1.2 确定原则和路线

4.1.3 基本步骤

4.2 孔型轮廓与孔型参数

4.3 孔型设计方法

4.3.1 设计步骤

4.3.2 二辊连轧管机组

4.3.3 三辊连轧管机组

4.4 芯棒直径系列设计

4.4.1 设计原则

4.4.2 设计原理

4.4.3 实际应用

4.5 脱管机的孔型设计

4.5.1 孔型结构

4.5.2 孔型设计及计算

5 连轧管机的速度制度

5.1 轧辊的速度制度

5.1.1 轧辊转速的计算方法

5.1.2 轧辊工作直径的确定

5.1.3 第n机架出口钢管速度的确定

5.2 芯棒的速度制度

5.2.1 芯棒的动作过程

5.2.2 芯棒限动速度的确定原则

5.2.3 芯棒限动速度的计算

5.2.4 全浮动芯棒的速度计算

5.3 速度制度特性

5.3.1 芯棒限动速度与荒管长度的关系

5.3.2 轧制速度对芯棒限动速度的影响

5.3.3 芯棒阶段工作位置与芯棒限动速度的关系

5.3.4 芯棒运动与轧件运动的位置关系

5.3.5 芯棒限动速度对轧制过程的影响

5.3.6 轧辊速度与芯棒速度的关系

5.3.7 芯棒多工作位置循环的作用

5.4 脱管机的速度制度

5.4.1 确定原则

5.4.2 计算方法

6 连轧管机的轧制工具

6.1 连轧辊

6.1.1 连轧辊的类型

6.1.2 连轧辊的技术条件

6.1.3 连轧辊的生产工艺

6.1.4 连轧辊的使用

6.1.5 轧辊的重车

6.1.6 轧辊使用中常见的缺陷

6.2 芯棒

6.2.1 芯棒的种类

6.2.2 芯棒的技术要求

6.2.3 芯棒的制造工艺

6.2.4 芯棒的使用

6.2.5 芯棒在使用中产生的主要缺陷及修复

7 连轧钢管生产工艺控制新技术

7.1 液压小舱控制系统(HCCS)

7.2 工艺过程自动控制软件包

7.2.1 工艺调节软件包

7.2.2 过程控制软件包

7.2.3 生产监控软件包

7.3 钢管热测壁厚技术

7.4 自适应控制技术

7.5 QAS技术

7.6 CARTA技术

8 连轧管用坯的质量控制

8.1 连铸圆坯的冶金质量及其控制

8.1.1 钢水的初炼

8.1.2 钢水的炉外精炼

8.1.3 圆坯连铸

8.2 连铸圆坯对钢的化学成分的要求

8.2.1 对常规元素的要求

8.2.2 钢中气体的影响

……

9 连轧钢管工艺调整

10 连轧管机生产钢管的主要缺陷及控制

11 钢管的控轧控冷

附录YB/T4149-2006连铸圆管坯（摘录）

参考文献 2100433B

《现代热连轧无缝钢管生产》从理论和实践两方面全面系统地介绍了热连轧无缝钢管的工艺技术和装备特点，主要内容包括无缝钢管生产方法、连轧钢管生产技术的发展、连轧钢管生产工艺及设备、连轧钢管塑性变形原理、连轧钢管的孔型设计、连轧管机的速度制度、连轧管机的轧制工具、连轧钢管生产工艺控制新技术、连轧管用坯的质量控制、连轧钢管工艺调整、连轧管机生产钢管的主要缺陷及控制、钢管的控轧控冷。

本书主要内容包括斜轧穿孔和轧管、纵轧轧管、周期式轧管等生产方法的实际应用，现代无缝钢管生产工艺和设备进展，无缝钢管的精整工艺（定减径、拔制、酸洗和润滑等工艺及有关计算）等。

本书全面介绍了无缝钢管生产的各种工艺及其基本理论和生产中的有关变形和参数的计算方法。

第1章 绪论

1.1 无缝钢管的用途与分类

1.2 无缝钢管生产工艺

1.3 钢管的质量及其保证

1.4 无缝钢管基础研究

1.4.1 斜轧基础理论研究

1.4.2 斜轧力能参数研究

1.4.3 纵轧基础理论研究

1.5 我国无缝钢管的生产发展历程

1.5. 120世纪50年代奠基期

1.5. 220世纪60～70年代生产技术普及期

1.5. 320世纪80年代提高与发展期

1.6 无缝钢管研究任务

第2章 现代钢管生产工艺

2.1 管坯生产工艺

2.1.1 管坯生产工艺的发展

2.1.2 管坯生产工艺现状

2.1.3 管坯轧前准备

2.2 毛管生产工艺

2.2.1 管坯加热技术的发展

2.2.2 斜轧穿孔工艺

2.2.3 水压冲孔

2.2.4 二辊斜轧延伸

2.3 荒管生产工艺

2.3.1 连续轧管生产工艺

2.3.2 自动轧管生产工艺

2.3.3 圆盘轧管和精密轧管生产工艺

2.3.4 三辊轧管和联合穿轧生产工艺

2.4 热轧成品管生产工艺

2.4.1 热定（减）径工艺与设备

2.4.2 热扩管工艺和设备

2.5 钢管精整工艺

2.5.1 钢管矫直工艺

2.5.2 钢管锯切工艺

2.5.3 钢管测长、称重、喷印标记、包装

2.5.4 钢管热处理、无损检测、涂层工艺和设备

2.6 钢管冷加工工艺

2.6.1 冷拔（轧）管坯的准备

2.6.2 冷拔（扩）工艺及设备

2.6.3 冷轧管工艺及设备

第3章 钢管斜轧技术

3.1 斜轧的应力与变形

3.1.1 孔腔形成理论

3.1.2 三角形效应分析

3.1.3 斜轧变形

3.2 斜轧几何学

3.2.1 斜轧变形区的特点

3.2.2 斜轧空间坐标变换关系

3.2.3 斜轧机轧辊辊形的计算

3.2.4 斜轧孔型开度值计算

3.3 斜轧运动学

3.3.1 轧辊的运动速度

3.3.2 轧件的运动速度

3.3.3 变形区内金属的滑移

3.3.4 大送进角轧制

3.4 斜轧机力能参数计算

3.4.1 概述

3．4．2 接触面积的计算

3．4．3 变形速度及变形程度的

确定

3．4．4 斜轧单位压力计算

3．4．5 顶头轴向力的确定

3．4．6 斜轧受力分析与力矩计算

第4章 钢管纵轧技术

4．1 圆孔型中轧管的分类和变形

过程

4．2 纵轧几何学

4．2．1 变形区的几何关系

4．2．2 孔型几何参数

4．2．3 变形区的后边界方程式

4．3 管子的最少压扁条件

4．4 在圆孔型中轧管时的咬人条件

4．5 纵轧运动学

4．5．1 速度分析

4．5．2 前滑

4．5．3 连轧机的运动学特征

4．5．4 无芯棒连轧的速度关系

4．5．5 带芯棒连轧的速度关系

4．6 在圆IL型中轧管时金属的变形和

流动

4．6．1 圆孔型中管坯轧制的变形和

流动

4．s．2 轧制空心坯时金属流动的

基本方程式

4．6．3 在短顶头上轧管时的变形

分析

4．6．4 在长芯棒连轧机上轧管时

的变形分析

4．7 纵轧力能参数计算

4．7．1 无芯棒轧管的力能参数

计算

4．7．2 带芯棒轧管的力能参数

计算

第5章 钢管的周期轧制技术

5．1 周期轧管的方法及分类

5．2 热轧周期轧管的轧制理论

5．2．1 变形过程和变形参数

5．2．2 周期轧管时的咬入条件

5．2．3 周期轧管时的前滑

5．2．4 周期轧管的轧制压力和力矩

5．3 冷轧周期轧管的轧制理论

5．3．1 冷轧周期轧管机

5．3．2 冷轧管的相对变形

5．3．3 冷轧管轧制力计算

第6章 钢管均整、定径、减径和

精整

6．1 钢管均整

6．2 定径、减径和张力减径

S．2．1 定径

6．2．2 减径

6．2．3 管壁增厚与减薄

6．3 钢管精整

6．3．1 钢管冷却

6．3．2 钢管矫直

6．3．3 钢管的切断检查与加工

6．4 轧制表的编制

6．4．1 逆轧制方向编制轧制表的方法

及步骤

6．4．2 编制轧制表例题

第7章 冷拔钢管变形

7．1 拔管时的外力及应力状态

7．2 无芯棒拔管过程的分析

7．2．1 变形过程和变形区

7．2．2 无芯棒拔制后钢管直径的

确定

7．3 带芯棒的拔管过程分析

7．3．1 短芯棒拔制

7．3．2 长芯棒拔制

7．3．3 游动芯棒拔制

7．4 拔制力及拔制应力的确定

7．4．1 影响拔制力及拔制应力的

主要因素

7．4．2 计算拔制应力的解析方法及

公式

7．4．3 计算拉拔力的简化公式及

经验公式

7．5 在流体动力润滑状态下拔管

7．5．1 流体动力润滑拔管过程的

建立

7．5．2 润滑剂在压力管中的流动及

润滑膜压力

7．5．3 使用粒状肥皂时压力管尺寸

的确定

7．6 拔制表的编制

7．6．1 拔制表

7．6．2 编制拔制表的几个问题

第8章 钢管酸洗和润滑

8．1 钢管表面的氧化铁皮

8．1．1 氧化铁皮的生成及影响

因素

8．1．2 氧化铁皮的结构和厚度

8．1．3 氧化铁皮的性质

8．2 酸的选择和酸洗原理

8．2．1 酸洗液的选择

8．2．2 硫酸酸洗的机理

8．3 润滑及润滑剂

8。3．1 润滑的意义

8．3．2 对润滑剂的要求

8．3．3 润滑剂的种类

8．4 钢管的磷酸盐处理及皂化

8．4．1 金属的磷酸盐处理概述

8．4．2 磷酸盐薄膜的生成原理

8．4．3 影响磷酸盐处理的因素

8．4．4 磷化剂配制

8．4．5，钢管上涂肥皂

8．5 钢管的化学镀铜

8．5．1 化学镀铜的原理

8．5．2 影响化学镀铜的因素

8．6 不锈钢的酸洗及润滑

8．6．1 不锈钢钢管的酸洗

8．6．2 不锈钢钢管的润滑

第9章 无缝钢管其他生产方法

9．1 旋压法生产无缝钢管

9．1．1 旋压机的分类

9．1．2 旋压特点及工艺

9．2 顶管生产无缝钢管

9．2．1 顶管生产的特点

9．2．2 顶管生产工艺

9．3 挤压生产无缝钢管

9．3．1 挤压特点

9．3．2 挤压设备

9．3．3 挤压工艺

9．3．4 挤压工具

参考文献 2100433B

高新技术的应用使轧钢生产在提高质量、降低成本和增加品种等方面都有了突飞猛进的发展，但同时也出现了一些新的技术难题，如薄板坯连铸连轧工艺还没有达到传统生产的质量水平，生产的钢种受到限制，热轧板带的组织性能预报与控制和型线、管材变形特性等方面都有待进一步研究，而传统的轧制理论则需要有新的发展和进步才能适应新技术发展的需要。