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《河北冶金》 第４期 总第７０期 椒静 声ｚ艺 参 ３—７ 双层卷焊管的研究 耦明道于恩 昊坚 （燕山大学） １ ｊ弓ｆ一’７ 本文按照双层卷焊管生产的Ｉ艺流程介绍７我们在对这种钢管的研制 中所使用的国产设备、原材料、理论和研究的结果。证明所采用的设备及工 艺参数是成功的，从而为我国自行生产 层卷焊管奠定ｊ基础。 ｌ、前言 双层卷焊管，我们先对上述工序进行了 双层卷焊管（图Ｉ）是一种主要应用于汽 的试验研究，然后进行了联合试验，从而得到 车、拖拉机和家用电器（如电冰箱）等行业的 了符合要求的双层卷焊管。下面介绍一下我 特殊钢管。它是将镀有钎料的冷轧带钢在成 们研究的结果。 形机上成型为双层卷焊管管筒，然后通过特 ２、带钢宽度的确定 殊的加热装置将其层间焊台而成为双层卷焊 由图ｌ和图２可得出带钢的计算宽度： 管。这种钢管由于采用特殊的制造工艺，使成 Ｄ＿２ｂ）（２一 ）＋ 品管呈退火状态，极易进行弯曲或其它加工． 具有优良的抗振疲劳强度和抗高压、耐腐蚀 ＋ ｃ去＋古 ㈨ 等性能。 式中： ａ一重迭角 ｈ一边缘厚度 ｒ＿、 一分别为内外边缘的倾斜角 考虑到成型时张力所引起带钢断面积的 收缩，实际所需带钢的宽度： Ｌ＝ＫＬ （２） 式中ｋ为张力系数，一般ｋ—１．ｏ１～ ｌ＿０３。式（１）中未定参数稍后确定。 ３＋带钢的镀铜 用于生产双层卷焊管的原材料是国产含 碳量较低的低碳钢０８Ｆ，并经过了退火处理。 图ｌ 根据管子的尺寸规格剪成所需的带钢宽度， 为了后面进行焊接，我们将带钢的两面镀了 双层卷焊管的生产主要由以下四道工序 铜。镀铜的关键是镀层厚度及铜合金的化学 组成，带钢的镀铜、带钢的边缘处理，带钢的 成份比例。镀层厚度要控制合适，如果镀层太 成型和双层卷焊管的焊接。为了成功地生产 薄则镀铜层在焊接时大部分向钢中进行扩 维普资讯 http://www.cqvip.com
《河北冶金》 ·３ｊ· 散，而起不到钎焊作用，使钢管的层问无法焊 合；若镀过厚则镀层与母体（钢）的结合不牢， 在成型过程中会出现镀铜层与母体分离而剥 落的现象。经过试验研究认为单面镀层厚度 在４～６微米时比较理想。 和一般的镀铜不同，本带钢在镀铜后要 经过成型机组产生较大的塑性弯曲，使之成 为双层卷焊管管筒，这不仅要求镀层与母体 ｓ一 （３） 式中：ｒ一边缘平均倾斜角．一般ｒ一１０。 重迭 角ａ可为： ３６０ｓ ， 、 （Ｄ一２ｂ） … 进而可求得内外边缘的倾斜角： ３６０（ｂ—ｈ） ￣ａ（Ｄ－—４ｂ）－ ３６０（ｂ—ｈ） … 。 … 间的结合要牢固，同时也要求镀层本身要有 良好的塑性。因此，在我们采用的锡青铜的电 镀中严格控制铜台金中锡的含量是至关重要 的。如果锡的含量过高，将会使镀层的塑性降 低，脆性增高。试验表明，当锡的含量不大于 ５ 时，镀层是比较理想的。 ｇ 。一——磊 一 Ｊ 将很薄的软带钢的边缘处理成坡口是很 困难的，因为它要求带钢在快速行进当中进 行连续处理。为此．我们曾经采用了两种边缘 处理器：托辊式边缘处理器和托板式边缘处 理器，实践表明托板式边缘处理器。可以使带 钢平稳地通过，边缘处理的质量比较好。 ５、双层卷焊管的成型 如前所述，为获得尺寸精确的管筒，带钢 在进入成型机组之前已将两边缘处理成坡 口，然后经过成型机组将带钢弯曲两圈成为 双层卷焊管管筒，因此．成型过程是其全部生 产工序中最困难也是最重要的一道工序。因 为管筒成型质量的好坏不仅直接影响成品管 ４、带钢的边缘处理 带钢的边缘处理就是将已镀铜的带钢两 边缘处理成坡口（如图２所示），目的是保证 两边缘同钢管表面平滑连接和使钢管的接缝 部位同管子的其它部分等强度。坡口的尺寸 的质量将直接影响成品的质量。其控制参数 有两个，一个是边缘厚度ｈ，另一个是坡口的 倾斜角。边缘厚度薄对钢管表面的平滑性是 有利的，但是如果过薄不仅增加了边缘处理 的难度，而且为成型设置了障碍。相反，如果 边缘过厚，或是破坏了成品管沿园周的等强 度性；或是增加了定径负荷。试验研究认为边 的尺寸和形状精度．而且对其后的焊接工艺 的成败有着决定性的影响。而我们国家在这 方面又没有成功的经验可以借鉴，所以在双 层卷焊管的研制中，我们把管筒的成型工艺 做为重点加以研究。 成型方法，在国内外有水平辊成型和立 辊成型两类基本方法，分别见于下两图中 木平辊成型Ｌ—— ＼／ ／Ｕ ｏ ｏ 木平辊 —— 、．圉２带钢的边缘处理形式 立辊成型 Ｉ ）Ｌｏ 缘厚度在９．１～０．１５ｒａｍ范围内，可以满足 上述诸要求。 在边缘厚度确定之后，倾斜角主要与重 迭量有关，由图１可确定重迭量。 在成型中最关键的是孔型设计。根据双 层卷焊管生产的特点，我们在孔型设计中遵 维普资讯 http://www.cqvip.com
３６· ｌ９ ２年第４期 循了如下的原则。 （１）成型的稳定性原则 为了将边缘处理后的带钢卷曲成为在横 截面内成螺旋线形的管筒．不仅要求带钢在 成型的行进中处于稳定状态，而且在每道次 双型卷焊管的焊接是一个钎焊过程当将 炉内的工作温度加热到稍高于钎料一铜的熔 化温度后．不需要对管筒施加任何外加载荷． 由于铜具有较好的液志流动性和在钢中的快 速扩散性．待玲却后使层问牢固地粘合在一 起。 的进 出口处必须达到精确的位置和形状要 求方可宴现。为此，我们在孔型设计中通过中 间的导卫装氍和成型孔型中的止时以确保管 双层卷焊管钎焊的关键．一是炉内温度 的控制．一是表面镀层的防氧化问题。在还原 性气氛的电阻炉内进行铜的钎焊或用比较广 泛，但是生产烈屡卷焊管的经验却很少。因为 对双层卷焊管的尺寸精度及表面质量要求十 分严格．从而要求焊后表面的镀铜层的轻微 筒成型的稳定性。 （２）变形的均匀性原则 变形的均匀性目的是使管筒在成型过程 中不产生剧烈的变形而导致过大的残余应 力 为此．我们使部分立辊参与了变形。 （３）过盈成型原则 流淌不能使管径超惹．镀锕屡的轻微氧化不 能影响后面的表面涂层工芝 为此．我们在实 验鼙的电阻炉进行ｒ焊接试验，对炉内的温 般电焊钢管或气焊钢管只有一个接台 部位，而双层卷焊管的接台部位却是３６０。的 全圆周。其焊接过程是在无任何外加载荷一ｒ 进行的，这就要求管筒在成型过程申必须使 层问形成一定的压紧力，才能保证焊接过程 的顺利进行。为此．我们呆取了两项措施，一 是在孔型设计上考虑，造成成型后的管筒内 层向外胀外层向内缩以产生压紧力（过盈成 型）．另一是定径机架上加ｊ－芯棒．以确保内 度．保温时向．玲却逐度、出护温度、保护气体 种类和保护气体的输入等进行了研究 我们所用的是管式电阻炉．采用 加热、 保温和冷却的焊接制麦 就所用的设备而言， 炉内温度高出铜的容点４ｏ’～５０。时比较合 适 焊接的全过程都是在保护气氛中进行的 在工业试验中．我们采用了两种型式的 钎焊炉 一种是直热式钎焊炉（如罔）．将管筒 作为电阻 当管简出成型机后．立目Ｕ进八钎焊 外层紧密贴台。 （４）每道坎尽可能夫的变形量原则 根据上述原则，在孔型系统的选择Ｅ，头 几道次采用双边大变形量成型法．为了满足 Ｊ二述要求，要经过孔型系统的选择，反复多次 的参数计算 单凭以往的经验设计和手工计 算，不仅设计周期长．１而且也不容易得出理想 的结果，囡此我们将上述的数学模型编制成 －１’算机程序 只要将所需要的原始数据输』 、 炉。炉内存有Ｈ 气｛奉 Ｉ句管衙输入约１０００Ａ 以上的电流，并将其加热到¨２０（、＋从而将 管筒钎焊而成双层管 焊成的管经缓冷段后 出炉 这种生产线．我州称为连续式生产线。 广— ——严—一］ 计算机就会迅速地输出所需要的结果“ 成型机组是在普通的直缝焊管机组的基 础上进行改造的。专门设计ｒ导板盒和立辊 缎，带钢通过此成型机组即可成型为内外层 另一种是删接加热式钎焊炉‘如图）。该 图Ｉ 紧密贴台的双层卷焊管管筒，然后进行焊接。 炉有ｌ５根耐热不锈钢管，管外有电加热器． ６、双层卷焊管的焊接 管内通过双层管筒．从而将双层管筒加热到 维普资讯 http://www.cqvip.com
《河北冶金》 ·３７· １１ ２０＂Ｃ，将其焊接成双层管。焊成的管经缓冷 中适当更改工装，就可顺利完成。 段后出炉进行精整。炉内存有保护气体Ｈ。 和Ｎ 这种生产线是当管筒由成型机出来 后，预切成１８～３０米的长度，然后每１ ５根一 ８、结束语 以上详细地介绍了双层卷焊管的生产工 艺，报告了我们所研究的结果。成型机组运行 的结果表明，我们所采用的成型方法可以保 证成型过程的稳定性，所建立的成型理论可 以保证成型方法的高效率。所制得的成品管 组同时进 钎焊炉，故称为断续式生产线。 三 ． 的性能完全符合美、澳、苏及我国的国家标准 规定。因此．可以说利用国产原料、国产设备 和我们自己的技术力量生产双层卷焊管是完 全可以办得到的。这样不仅可以摆脱对国外 此种产品的依赖，而且可以节省大量外汇，大 ＿圉５ 经过几年的生产实践，两种生产线都是 成功的。前者投资少，生产灵活，但产量相对 较低。后者投资较大，炉子升降温费时．但产 量较高。 大降低生产成本。这对于加快社会主义现代 化建设具有十分重要的意义。 参考文献 ［】］于恩林等，钢管技术．ｆ１）１ｐ８７、Ｂ１～６３ ［２］冶金鄱标准情报研究 所，苏联钢链标准汇编， １９８３，５０６～５ｇ１＿ ７、多层卷焊管生产 随着国民经济的发展，要求使用多层管， 如柴油机的高压进 我们剖制丁三层管。 它与双层管复合．可制成所需的任意层数的 ［３］张家口地区 署标准扯等忙编．电焊钢管标准（选 辑），１ ９８］ １８］～】８７． 多层管 这种高性能的多层管，可在前述机组 （上接第１２页） ［２］曹洼荨，唐山工程技术学院学报．（２）１∞１，１０～１ ９ ［３３解世俊主编，《金属矿庸地Ｆ开采 ，冶盘工业出版 牡，【９８６，１ ６～船 综上所述，采矿回收率的提高，贫化率的 降低，常被矿山技术管理工作所忽视；然而． 它可以大大提高矿石产出率，增加矿石严量， 提高矿山企业的经济效益，是矿山企１Ｊ 挖潜、 增加企业内部净收入的重要途径之 参考文献 ［】］曹浚等编，｛ 峰山铁 试验覃 总结撤青 １ ０９０ ：４ 曹渲等编，《临钢二峰ｌ＿Ｉ铁矿井１ 砰秉生． ＿ｌ兰年 察报什”９８５ ｑ一 ｊ 搏创１年｝编．《日 Ｉ ＃，【９９０ ２ １２３ －Ｉｋ设１ｒ革础》 冶 【 业¨Ｉ版 【６］强矗清著，《矿山经挤学 冶金丁业 舨社１ ７，６ 】ｄ２
