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EP不銹鋼管電解拋光生產(chǎn)工藝及應(yīng)用

Wed, 18 Aug 2021 14:10:10 +0800

不銹鋼管的許多優(yōu)良的特性都與其表面狀況有著直接的關(guān)系，無疑平整、光亮、潔凈的表面，會(huì)使其耐腐蝕性、耐磨性和不結(jié)垢性及裝飾效果提高許多。所以，在多數(shù)場合下使用的不銹鋼管，都會(huì)要求其表面為拋光表面。

圖11-1是未經(jīng)拋光不銹鋼表面粗糙度值圖；圖11-2是未經(jīng)拋光不銹鋼表面顯微照片。

不銹鋼管的表面拋光分為機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和電解拋光，表面拋光的形式不同，其拋光效果有著很大的差別。圖11-3是機(jī)械拋光表面粗糙度值，圖11-4是電解拋光表面粗糙度值，從圖中可以看出拋光形式不同，拋光效果、粗糙度值是不同的。一般是電解拋光表面優(yōu)于化學(xué)拋光，化學(xué)拋光表面又優(yōu)于機(jī)械拋光。不銹鋼管表面拋光，根據(jù)具體使用情況及對(duì)表面的要求，可選用3種拋光形式的某一種或某兩種的結(jié)合進(jìn)行拋光。

圖11-5和圖11-6分別是不銹鋼酸洗后電解拋光和酸洗后經(jīng)機(jī)械拋光再經(jīng)電解拋光的表面顯微照片。

圖11-7、圖11-8分別是不銹鋼電解拋光表面粗糙度值和電解拋光表面顯微照片。

不銹鋼管電解拋光是獲得高質(zhì)量表面的主要方式之一。不銹鋼管電解拋光就是將不銹鋼管置于陽極，在特定的溶液中進(jìn)行電解。不銹鋼管在電解過程中，鋼管表面凸起的點(diǎn)，比凹下去的點(diǎn)電流密度大，溶解速度快，從而得到整平。電解拋光又稱電化用不同成分的電解液，對(duì)絕大多數(shù)金屬都能進(jìn)行電解拋光。

電解拋光是基于整平的原理，使金屬的微觀表面，在電解拋光時(shí)凸起的波峰部分，由于電流密度大，而溶解速度快，凹陷的波谷處，由于受到鈍化或添加劑的保護(hù)，而溶解極慢或不溶解，從而使微觀表面得到整平，其結(jié)果是產(chǎn)生光澤效果。

不銹鋼電解拋光管是通過電解拋光方式，而獲得平整、光亮潔凈、耐磨、耐腐蝕、不結(jié)垢的表面。因此，在化工、衛(wèi)生、食品、醫(yī)藥等工業(yè)工藝設(shè)備和輸送管道中，廣泛地使用電解拋光管。不銹鋼焊管在電解拋光之前，必須對(duì)焊管的內(nèi)外焊縫進(jìn)行精心地冷加工處理，如滾軋或錘擊、拉拔、修磨等無縫化處理。

在化工、醫(yī)藥、食品、紡織和洗滌等管網(wǎng)系統(tǒng)中，選擇要求極高的管道內(nèi)外表面，就像機(jī)械設(shè)備制造過程中，選擇最適宜的鋼種和最好的設(shè)計(jì)一樣重要，這是因?yàn)楣艿赖谋砻鎸?duì)化工、醫(yī)藥、食品、紡織和洗滌的影響太大和太重要了。

機(jī)械拋光一般適用于表面要求較低，而且表面比較規(guī)則、平整和圓滑的工件拋光，如：用于建筑裝飾的平板、圓管或圓棒形等?；瘜W(xué)拋光和電解拋光表面適用于表面要求較高，如化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。而形狀不規(guī)則、復(fù)雜的表面和機(jī)械拋光不能實(shí)現(xiàn)的，如鋼管內(nèi)表面的拋光，以及受熱易變形的薄件拋光就要采用化學(xué)拋光或電解拋光。

不銹鋼電解拋光管的應(yīng)用

不銹鋼電解拋光表面的特性：

不銹鋼電解拋光管的特性與它固有的特性有關(guān)。

抗沉結(jié)和抗結(jié)殼特性的改善

由于不銹鋼電解拋光管的表面平整光滑，其抗沉結(jié)和抗結(jié)殼特性比未經(jīng)電解拋光的不銹鋼管有很大的提高。這就是在熱交換器制造中廣泛采用不銹鋼電解拋光管的原因所在。

不銹鋼電解拋光管和普通不銹鋼管在熱交換器中使用情況的比較見圖11-10。

耐腐蝕特性的提高

不銹鋼電解拋光表面由于表面活性降低，更重要的是表面形成一層連續(xù)的鈍化膜并且光滑清潔，使其耐腐蝕性明顯提高。

具有隔熱特性

不銹鋼電解拋光表面由于其光潔度，具有明顯的隔熱作用。

當(dāng)不銹鋼管表面根本不適合涂層，或希望涂有較少或更少有害薄層時(shí)，使用不銹鋼電解拋光管后，其結(jié)果是：

1. 傳熱性能的改善；

2. 抗腐蝕性能的提高；

3. 摩擦力較小。

這些性能有以下實(shí)用效果：

1.節(jié)約能源，降低消耗；

2. 使用時(shí)間更長；

3. 清洗更容易；

4. 清洗間隔時(shí)間更長。

不銹鋼小直徑無縫鋼管

Wed, 09 Jun 2021 10:14:11 +0800

不銹鋼小直徑無縫鋼管適用于航空航天、機(jī)電、儀器儀表元件、醫(yī)用針管等。

1. 標(biāo)記示例：

用12Cr18Ni9鋼制造的外徑為2.5mm,壁厚為0.5mm的鋼管，標(biāo)記為：小鋼管12Cr18Ni9-2.5x0.5-GB/T 3090-2000

2. 奧氏體型不銹鋼管按力學(xué)性能分類：

①. 軟態(tài) 經(jīng)固溶處理后的鋼管，其力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，該狀態(tài)鋼管耐蝕性良好，便于加工。

②. 冷硬狀態(tài) 經(jīng)相當(dāng)程度冷變形加工的鋼管，該狀態(tài)的鋼管力學(xué)性能較高。

③. 半冷硬狀態(tài) 變形程度小于冷硬狀態(tài)加工成的鋼管，力學(xué)性能介于軟態(tài)和冷硬狀態(tài)之間，適合輕度加工成形。

3. 鋼管的外徑和壁厚見表2-36。

根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)議，可供表2-36以外的其他尺寸的鋼管，尺寸偏差執(zhí)行相鄰較大規(guī)格的規(guī)定。鋼管尺寸也可按內(nèi)徑和壁厚或外徑和內(nèi)徑供應(yīng)。

鋼管外徑和壁厚的允許偏差見表2-37的規(guī)定。

注：當(dāng)需方在合同中未注明鋼管尺寸允許偏差時(shí)，按普通級(jí)供應(yīng)。

4. 鋼管的通常長度為500~4000mm.每批允許交付質(zhì)量不超過該批訂貨鋼管總質(zhì)量10%的長度不小于300mm的短尺鋼管。

定尺長度應(yīng)在通常長度范圍內(nèi)，全長允許偏差為＋15mm.

倍尺總長度應(yīng)在通常長度范圍內(nèi)，全長允許偏差為＋20mm,每個(gè)倍尺長度應(yīng)留0~5mm切口余量。

鋼管一般以直條交貨，外徑不大于2mm的鋼管允許成盤狀交貨。鋼管兩端端面應(yīng)與鋼管的軸線垂直，并清除毛刺。

5. 鋼管應(yīng)按實(shí)際質(zhì)量交貨，也可以按理論質(zhì)量交貨。

6. 鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分（熔煉分析）見表 2-38 。鋼管按熔煉成分驗(yàn)收。

根據(jù)需方需求，經(jīng)供需雙方協(xié)議，可供應(yīng)表2-38以外牌號(hào)的鋼管。

如需方要求進(jìn)行成品分析時(shí)，應(yīng)在合同中注明。成品鋼管的化學(xué)成分允許偏差按GB/T222的規(guī)定。

7. 鋼管以硬態(tài)交貨。如需方要求軟態(tài)或半冷硬狀態(tài)交貨須在合同中注明。硬態(tài)交貨的鋼管不作力學(xué)性能檢驗(yàn)。軟態(tài)鋼管的力學(xué)性能見表2-39。半冷硬態(tài)鋼管的力學(xué)性能由供需雙方協(xié)議。

注：對(duì)于外徑小于3.2mm,或壁厚小于0.30mm的較小直徑和較薄壁厚的鋼管斷后伸長率不小于25%.

8. 鋼管的表面應(yīng)光亮、潔凈，不允許有折疊、裂紋和分層。允許有不超過壁厚公差一半的輕微缺陷存在。

小口徑不銹鋼管膜式壁制造工藝技術(shù)

Sat, 03 Apr 2021 03:09:23 +0800

浙江至德鋼業(yè)有限公司通過對(duì)小口徑不銹鋼管膜式壁管屏的制造難點(diǎn)及關(guān)鍵工藝技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，詳細(xì)闡述了制造過程中采取的工藝措施和解決方法。國際首臺(tái)世界參數(shù)最高的西安熱工院5兆瓦超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)平臺(tái)，該試驗(yàn)平臺(tái)與常規(guī)鍋爐結(jié)構(gòu)截然不同，由于運(yùn)行介質(zhì)為二氧化碳，常規(guī)鍋爐中管子材質(zhì)無法滿足要求，因此鍋爐主體氣冷壁中首次采用不銹鋼小口徑管膜式管屏。為滿足試驗(yàn)平臺(tái)工藝制造的要求，我們編制了制造工藝方案，最終使工程得以順利完成。為總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)平臺(tái)中氣冷壁管屏簡述、制造難點(diǎn)及關(guān)鍵工藝技術(shù)進(jìn)行簡要介紹。

一、氣冷壁管屏簡述

二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)平臺(tái)鍋爐容量小，單屏結(jié)構(gòu)較簡單，但是氣冷壁需要廠內(nèi)組裝集箱以及四面氣冷壁整體組裝發(fā)貨，氣冷壁部件中管子全部采用小口徑不銹鋼材質(zhì)，小口徑管剛性弱、焊接變形大，不銹鋼材質(zhì)熱膨脹系數(shù)高，變形不易控制，為保證氣冷壁最終的整體組裝，不銹鋼氣冷壁管屏的制造成為整個(gè)項(xiàng)目的重中之重，這需采取非常規(guī)的工藝措施，才能滿足其制造要求。

二、膜式氣冷壁制造工藝技術(shù)

二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)平臺(tái)四面氣冷壁為膜式結(jié)構(gòu)，其中前、后氣冷壁管屏由54根管、53根扁鋼組合成屏，側(cè)氣冷壁管屏由57根管、56根扁鋼組合成屏。管子材質(zhì)均為SA-213TP347H、規(guī)格均為Φ28.6×7，扁鋼材質(zhì)均為06Cr19Ni10，設(shè)計(jì)規(guī)格均為6×12.7。

1. MPM工藝方案

為有效控制MPM焊接過程中管屏的變形，管屏需要采用合理焊接順序。氣冷壁管屏采用單元管片逐步成屏的組合方式，為盡量減少焊接變形，小管片的分片形式應(yīng)盡量均勻，單管片的形式為“-5-”、數(shù)量6片，“5”、數(shù)量4片，合屏生成前、后氣冷壁；單管片的形式為“-5-”、數(shù)量6片，“5-”、數(shù)量2片，“-5”、數(shù)量2片，合屏生成側(cè)氣冷壁。由圖中可看出，管屏在MPM焊接時(shí)，最大可能采用對(duì)稱焊接，保證管屏旁彎度在公差允許范圍內(nèi)。

根據(jù)前期我公司相關(guān)項(xiàng)目中不銹鋼管屏焊接收縮量經(jīng)驗(yàn)，管屏橫向收縮量較大，在原材料尺寸無變化的情況下無法通過僅調(diào)整工裝進(jìn)行控制，為保證爐膛整體尺寸，在管徑不變的情況下，將扁鋼尺寸進(jìn)行相應(yīng)的加寬，以抵消橫向收縮導(dǎo)致的管屏收窄。

2. 制造難點(diǎn)

根據(jù)MPM焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)及焊器的排布，單元管片（-5-）的焊接順序如圖。由圖中可看出，焊器排布方式遵循焊接過程的對(duì)稱性原則，但是在第一片單元管片制造過程中，發(fā)現(xiàn)單元管片在設(shè)備中產(chǎn)生了較大不可控的變形。其中序號(hào)1、3、5管子在兩組滾輪之間變成了拱形，序號(hào)2、4管子基本無形變，導(dǎo)致MPM焊接時(shí)頻繁斷弧、起弧，焊縫成形質(zhì)量差，因此我們及時(shí)停止生產(chǎn)，進(jìn)行原因分析并提出改進(jìn)措施。

3. 原因分析及改進(jìn)措施

MPM焊接設(shè)備在工作時(shí)，需要通過四組滾輪及焊器才能完成單元管片（-5-）的焊接，結(jié)合單元管片變形特點(diǎn)及MPM焊接設(shè)備焊器布置，發(fā)現(xiàn)單元管片在下六器后、上四器前變形嚴(yán)重，經(jīng)分析，主要有以下四點(diǎn)原因：

（1）序號(hào)1、3、5管子經(jīng)過兩組滾輪及焊器后，每根管子均完成四條焊縫焊接工作，熱輸入量大。

（2）不銹鋼材質(zhì)熱膨脹系數(shù)高，受熱后膨脹量大。

（3）下六器壓輪與上四器壓輪之間距離較大且受焊接管子被兩組壓輪壓緊，所產(chǎn)生的膨脹無處釋放。

（4）序號(hào)1、3、5之間毫無連接關(guān)系，均為自由狀態(tài)，導(dǎo)致管子膨脹形成拱形，影響焊接質(zhì)量。

經(jīng)分析，無法改變不銹鋼材質(zhì)特性，只能更改管子排布方式。前兩組焊器焊接結(jié)束后，單元管片需要形成一個(gè)整體，取消后面兩組焊器的使用，因此只使用12把焊器進(jìn)行焊接，每根管四條焊縫，最終將單元管片的根數(shù)由原5根管調(diào)整至3根。MPM合屏方式進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整如圖，最終產(chǎn)品圖見圖。

三、結(jié)束語

浙江至德鋼業(yè)有限公司通過初始單元管片的試驗(yàn)及分析改進(jìn)，工藝制造技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)已成功完成了二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)平臺(tái)膜式氣冷壁的生產(chǎn)制造。在改進(jìn)工藝制造方案的過程中，防止出現(xiàn)大量的不合格品產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品的順利產(chǎn)成，同時(shí)對(duì)小口徑不銹鋼管膜式壁管屏的生產(chǎn)制造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

可調(diào)角度夾送輥在不銹鋼精密管材矯直機(jī)中的應(yīng)用

Sun, 18 Oct 2020 16:03:23 +0800

當(dāng)前市場需求量較大的不銹鋼精密管材口徑大都集中在18mm～76mm之間,具有口徑偏小、質(zhì)量較輕,表面質(zhì)量要求嚴(yán)格等特點(diǎn),因此這類管材在尾部出矯直機(jī)主機(jī)后采用夾送輥將被矯管材送入走鋼線以內(nèi),由于當(dāng)前的夾送輥角度不可調(diào)且和矯直中心線垂直,常常會(huì)將旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的管材劃傷,且在夾送之前上輥和管材脫開,達(dá)不到抑制管材甩動(dòng)的目的,嚴(yán)重影響了管材矯直質(zhì)量的提高?？烧{(diào)角度夾送輥由于具備夾送輥角度可調(diào),下輥快速避讓的功能,很好地解決了劃傷管材表面、抑制管材甩動(dòng)的問題,在某廠Ф80機(jī)組上發(fā)揮了效用,可以作為新上不銹鋼精密管材矯直機(jī)的參考。

一、前言

不銹鋼精密管材的材質(zhì)主要以不銹鋼和高鎳合金為主,口徑大都集中在18mm～76mm之間,長度以倍尺居多。該類精密不銹鋼管廣泛應(yīng)用于核電、化工、汽車行業(yè),特別是核電用管,對(duì)交貨狀態(tài)的鋼管有著嚴(yán)格的幾何尺寸、表面質(zhì)量以及金屬內(nèi)部質(zhì)量的可追溯性要求。矯直工序作為成品管生產(chǎn)的最后工序,工藝要求“多環(huán)節(jié),軟接觸,輕著陸”絕對(duì)禁止在矯直工序中鋼管表面出現(xiàn)任何形式的擦傷。但受矯直工藝以及裝備水平的影響,目前在矯直過程中的擦傷主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是被矯直管材在前后臺(tái)扣瓦中的擦傷,二是被矯管材在出口和夾送輥的擦傷。

1. 國外在不銹鋼精密管材矯直工藝上為了避免擦傷鋼管表面,嘗試采用了拉伸矯直工藝,這種拉伸工藝雖然保證了管材表面質(zhì)量,但只能保證對(duì)管材進(jìn)行直線拉伸,不具備對(duì)管材的扭轉(zhuǎn)矯形,因此它的前提是被拉伸管材在拉伸之前管體要盡可能的平直,即管材的上游生產(chǎn)工藝和設(shè)備要有相當(dāng)?shù)难b備水平,冷拔、冷軋以及熱處理工序要求嚴(yán)格的均勻變形,在國內(nèi)還不完全具備這些條件。因此對(duì)精密管材輥式矯直設(shè)備的不斷改進(jìn)創(chuàng)新是當(dāng)前提高精密管材金屬收得率亟待解決的問題。

2. 對(duì)于輥式不銹鋼精密管材矯直工藝來講,隨著柔性前臺(tái)和全封閉后臺(tái)的開發(fā)應(yīng)用,被矯管材在前臺(tái)和后臺(tái)的甩動(dòng)擦傷問題基本得到解決。處于主機(jī)和后臺(tái)之間的夾送輥成為目前造成管材擦傷問題的核心,目前普遍采用的夾送輥為輥體上、下布置,且輥身中心線和矯直中心線垂直;上輥為快開輥,即不夾送時(shí)上輥升起,夾送時(shí)上輥落下;下輥為主動(dòng)輥,由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),且輥面標(biāo)高為一固定值,一般和主機(jī)下輥面平齊。這種結(jié)構(gòu)存在以下幾點(diǎn)缺陷:

a. 輥身中心線和矯直中心線垂直,被矯鋼管和夾送輥下輥面旋轉(zhuǎn)方向不同;(成一定夾角),造成損傷性摩擦;

b. 夾送輥上輥抬起,在矯直過程中不能對(duì)被矯鋼管的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)進(jìn)行抑制,會(huì)使被矯鋼管和后臺(tái)其它部位產(chǎn)生擦傷;

c. 下輥為電機(jī)驅(qū)動(dòng),被矯鋼管前進(jìn)時(shí)帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),勢必會(huì)增大被矯鋼管和下輥的摩擦造成擦傷;

d. 夾送輥材質(zhì)選取一般選用橡膠或聚氨酯,對(duì)硬度沒有作出太高要求,只是考慮夾送輥和鋼管軟接觸,而忽略了夾送輥對(duì)于穩(wěn)定矯直的意義。

3. 針對(duì)當(dāng)前夾送輥普遍存在的問題,筆者在為咸陽某廠設(shè)計(jì)的Ф80mm不銹鋼精密管材矯直上,首次設(shè)計(jì)了夾送輥上輥角度可調(diào)機(jī)構(gòu),保證在矯直過程中夾送輥上輥和矯直輥角度一致,夾送時(shí)夾送輥中心線和矯直中心線垂直,上夾送輥輥形和矯直輥接近,使其具有壓輥的作用。下輥為主動(dòng)的快速避讓輥,旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置為液壓馬達(dá),并選用Y極型閥控制,下輥在不夾送的情況下,旋轉(zhuǎn)只是克服輥?zhàn)幼陨硇D(zhuǎn)的阻力。輥?zhàn)硬牧线x用尼龍材料并對(duì)硬度和抗拉強(qiáng)度提出了一定要求,一是輥面硬度可以保證,二是摩擦阻力相對(duì)其它軟材料有所減少。采用上述設(shè)計(jì)思路制造的夾送輥有效解決了夾送輥易于擦傷管體的問題,后臺(tái)被矯鋼管的甩動(dòng)問題。使用情況表明:夾送輥上輥凸顯出的壓輥?zhàn)饔脤?duì)于抑制被矯鋼管甩動(dòng),穩(wěn)定矯直過程提高矯直質(zhì)量有相當(dāng)作用,夾送輥上輥角度和主機(jī)矯直輥角度在矯直過程中保持一致,避免了擦傷管體表面的可能性。使用一年來,情況良好,可以作為新上或者改造不銹鋼精密管材矯直機(jī)的參考。

二、不銹鋼精密管材矯直工藝及設(shè)備

當(dāng)前不銹鋼精密管材矯直工藝大致分為精整區(qū)域管材的矯直和熱處理區(qū)域管材的矯直,熱處理區(qū)域的矯直一般為離線矯直,設(shè)備工藝布置相對(duì)靈活,精整區(qū)域矯直為在線矯直,受上、下游工序影響較大,但其基本的工藝流程為:前臺(tái)布料———單根上料———斜輥喂料機(jī)喂料———主機(jī)矯直———夾送輥拋料—檢測平臺(tái)人工檢測—柔性料筐收集。其對(duì)應(yīng)的設(shè)備為擋料撥料器、斜輥喂料機(jī)、矯直機(jī)主機(jī)、夾送輥、V形開合導(dǎo)槽、柔性收集料筐。

夾送輥一般布置在主機(jī)和后臺(tái)之間,待鋼管尾部出矯直機(jī)后,夾送輥迅速啟動(dòng),夾持鋼管將鋼管拋入走鋼線以內(nèi)。單從夾送的目的考慮,夾送輥裝置布置的盡可能的遠(yuǎn)離主機(jī)為好,但從穩(wěn)定矯直提高矯直精度的角度考慮,這一距離越近越好,若能小于主機(jī)一個(gè)輥距,效果會(huì)相當(dāng)明顯。但實(shí)際在布置上一般最小為一個(gè)輥距,主要是受主機(jī)鋼管出口速度和被矯鋼管質(zhì)量的影響。傳統(tǒng)的夾送輥在整個(gè)矯直過程中下輥和鋼管接觸,上輥于鋼管脫離,矯直完畢之后,上輥壓下和下輥一起將鋼管拋出。

三、可調(diào)夾送輥的基本結(jié)構(gòu)

可調(diào)夾送輥裝置的基本設(shè)計(jì)思路為,矯直過程中夾送輥角度和主機(jī)角度一致,不會(huì)使鋼管產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)擦傷。上輥壓下,下輥避讓,抑制下彎式矯直機(jī)翹頭甩動(dòng)現(xiàn)象。

可調(diào)夾送輥裝置由上固定梁、下固定梁、上滑動(dòng)梁、下滑動(dòng)梁、輥縫調(diào)節(jié)裝置以及下輥快速開啟裝置組成。上、下固定梁通過3根立柱預(yù)緊,考慮到夾送輥對(duì)出口鋼管有一定的壓緊作用,立柱直徑的選取按照1/3最大矯直力校核,也可直接取主機(jī)立柱直徑的2/3,預(yù)緊力即立柱拉桿的伸長量按虎克定律求解。上、下滑動(dòng)梁在以3根立柱為導(dǎo)向,做上、下滑動(dòng),實(shí)現(xiàn)開口度的調(diào)節(jié)和下輥快速開啟的功能。

1. 滑動(dòng)機(jī)構(gòu)

可調(diào)夾送輥的基本機(jī)構(gòu)如圖所示,上、下夾送輥分別安裝于機(jī)架的上、下滑動(dòng)梁之上,上、下滑動(dòng)梁可以在預(yù)緊上、下固定梁的立柱上滑動(dòng)。上滑動(dòng)梁在立柱上上、下滑動(dòng)的目的是調(diào)節(jié)兩輥體之間的輥縫,也即開口度。下橫梁在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下快速滑動(dòng)的目的是為了實(shí)現(xiàn)快速夾持鋼管的目的。上滑動(dòng)梁的上、下滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置為蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu),經(jīng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿,最終實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)滑動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)的絲桿邊旋轉(zhuǎn)邊上升或下降運(yùn)動(dòng),通過采集絲杠旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)可以準(zhǔn)確的對(duì)輥縫尺寸進(jìn)行控制,同時(shí)也可以精確地給出夾送輥上輥和主機(jī)末輥上輥中心高度上的偏差,即相當(dāng)于精確地控制了夾送輥的反彎量,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定矯直的目的,提高了矯直精度。

下滑動(dòng)梁的上、下滑動(dòng)由兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng),為了降低設(shè)備重心,將驅(qū)動(dòng)液壓缸設(shè)計(jì)為缸頭法蘭連接的液壓缸,這樣有利于提高下滑動(dòng)梁的剛性。根據(jù)以往使用經(jīng)驗(yàn)下滑動(dòng)梁的快開行程確定為20mm,基本可以滿足精密鋼管矯直的要求。

2. 角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),要能適應(yīng)鋼管矯直速度,即當(dāng)在矯直過程中夾送輥的角度要和主機(jī)矯直輥的角度一致,當(dāng)矯直過程結(jié)束時(shí),夾送輥的角度要求立即變?yōu)楹统C直中心線垂直,以適應(yīng)拋料的要求。這一過程由一短行程液壓缸實(shí)現(xiàn),如圖2所示。夾送輥在安裝在一長條型輥?zhàn)?長條型輥?zhàn)ㄟ^掖壓缸的推動(dòng)可以繞其中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)夾送輥輥體的角度調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)的范圍為32°～90°,可以滿足穩(wěn)定矯直和夾送的目的。

3. 夾送輥輥體曲線的設(shè)計(jì)以及材質(zhì)的選用

通過以上討論得知,在矯直過程中起到穩(wěn)定作用的是夾送輥的上輥,因此夾送輥的輥形設(shè)計(jì)要盡可能的和主機(jī)矯直輥相似,但輥腰直徑和輥身長度均要減小,以降低設(shè)備重量,一般夾送輥上輥的輥腰直徑為主機(jī)矯直輥的2/3。下輥和上輥配合起到夾持和拋料的作用。因此下輥要有一定包角,對(duì)于名義直徑為80mm的精密矯直機(jī)以120°為宜。夾送輥的材質(zhì)選用尼龍材質(zhì)與以往采用橡膠等軟材料相比,摩擦阻力較小,磨損程度降低,且硬度較高易于實(shí)現(xiàn)上輥對(duì)鋼管的壓緊,穩(wěn)定矯直的作用明顯。

4. 夾送訊號(hào)的給定

夾送輥夾持前要完成角度快速轉(zhuǎn)變,因此夾持信號(hào)的給定一定是鋼管尾部出矯直機(jī)末輥并靜止之后,因此一般采集到的信號(hào)為鋼管出矯直輥末輥輥腰的信號(hào)要做適當(dāng)延時(shí)。以免產(chǎn)生在角度調(diào)節(jié)過程中對(duì)鋼管表面產(chǎn)生劃傷。

5. 夾送輥裝置制造精度要求

綜上所述,夾送輥除過拋料功能外,還具備有壓輥的作用,穩(wěn)定矯直過程,提高矯直精度,在矯直過程中,夾送輥對(duì)被矯鋼管實(shí)施一定的壓緊,因此夾送輥和主機(jī)矯直輥的中心對(duì)正問題非常值得重視,如若對(duì)正情況較差,造成被矯鋼管跑偏、甩動(dòng)對(duì)于矯直效果有很大的影響。在Ф80mm矯直機(jī)的夾送輥設(shè)計(jì)和安裝中都提出了具體要求,一是夾送輥裝置中心線和主機(jī)中心線的對(duì)正,二是上輥中心和夾送輥中心的對(duì)正。解決問題一,可以在設(shè)計(jì)時(shí),在下固定梁的上加工面上在加工3個(gè)立柱孔時(shí)加工出其中兩個(gè)孔的對(duì)稱中心,這個(gè)中心即為夾送輥裝置安裝找正的中心,和主機(jī)中心的偏差控制在±0.25mm以內(nèi);解決問題二,一是要嚴(yán)格的控制上、下固定梁3個(gè)立柱孔的位置偏差,加工工藝考慮上、下固定量把合加工,即可很好的控制上、下固定梁的3個(gè)立柱孔的位置精度問題,二是上滑動(dòng)梁和夾送輥輥?zhàn)陌押现Э谂c滑動(dòng)梁上的3個(gè)滑動(dòng)孔一次加工成型,這樣基本能夠保證夾送輥輥體中心和夾送輥機(jī)組中心對(duì)正,其不對(duì)正偏差來源于加工設(shè)備的精度偏差,完全可以滿足現(xiàn)場使用要求。使用情況表明對(duì)夾送輥裝置提出加工和安裝精度要求是正確的。

四、應(yīng)用情況及結(jié)論

該夾送輥裝置在咸陽某廠80mm不銹鋼精密管矯直機(jī)上使用一年來情況良好,配合該機(jī)組的封閉后臺(tái),有效地解決了被矯鋼管出矯直機(jī)末輥后的甩動(dòng)擦傷現(xiàn)象,提高了精密不銹鋼管的矯直精度。夾送輥的角度和主機(jī)矯直輥相適應(yīng),高度方向上能調(diào)節(jié)出一定的反彎量,對(duì)于穩(wěn)定矯直過程、提高矯直精度的作用明顯;夾送輥的材質(zhì)選用尼龍,比橡膠和聚氨酯等軟材料更有摩擦阻力小,耐磨時(shí)間長,易于實(shí)現(xiàn)對(duì)精密不銹鋼管壓緊的效用?？烧{(diào)夾送輥的應(yīng)用使得輥式矯直機(jī)在對(duì)精密管材的矯直過程中摩擦劃傷機(jī)率大大減少,充分發(fā)揮出了輥式矯直機(jī)矯直不銹鋼精密管材的優(yōu)勢。

電廠機(jī)械小口徑不銹鋼管座角焊縫超聲波檢測方法

Thu, 08 Oct 2020 13:42:45 +0800

浙江至德鋼業(yè)有限公司通過在發(fā)電廠的在役超聲波檢測的經(jīng)驗(yàn)積累，并根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)，總結(jié)出一些非全焊透小口徑不銹鋼管座角焊縫超聲波檢測的方法。

一、小口徑不銹鋼管座角焊縫超聲波檢測的技術(shù)要求

在焊縫產(chǎn)生的各種缺陷中，面積型缺陷的應(yīng)力集中程度要遠(yuǎn)大于體積型缺陷。因此要首先將裂紋、未焊透、未熔合等危險(xiǎn)性的面積型缺陷檢出并及時(shí)消除。這些面積型缺陷利用超聲波探傷時(shí)靈敏度比較高。角焊縫超聲波探傷技術(shù)的要求是所采用的工藝能使超聲波主聲束掃查到整個(gè)管座角焊縫截面，并能明顯區(qū)分缺陷波與結(jié)構(gòu)波，同時(shí)要求操作簡便，易于現(xiàn)場使用。

二、小口徑不銹鋼管座角焊縫超聲波檢測探頭的選用分析

單純采用小口徑不銹鋼管斜探頭從接管座一側(cè)對(duì)角焊縫進(jìn)行檢測，存在部分漏檢區(qū)；單純采用普通斜探頭從集箱一側(cè)對(duì)角焊縫進(jìn)行檢測也無法實(shí)現(xiàn)。在本次試驗(yàn)中，選用小角度縱波探頭和小徑管橫波斜探頭對(duì)小徑接管座角焊縫進(jìn)行綜合檢測。

由于受到集箱結(jié)構(gòu)影響，超聲波檢測只能在管座側(cè)以接管為檢驗(yàn)面進(jìn)行單側(cè)掃查，依據(jù)DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，管壁厚度為8~14mm，推薦折射角為63°~70°（對(duì)應(yīng)的K值分別為2和2.7），選取實(shí)測K值為2.7，晶片尺寸準(zhǔn)6mm，頻率5MHz，探頭前沿為5mm的斜探頭進(jìn)行檢測。儀器選擇以色列生產(chǎn)的ISONIC2008，由于該儀器具有B掃描功能，對(duì)于顯示缺陷能夠進(jìn)行B掃描成像分析，便于缺陷記錄和分析，選用甘油為耦合劑，在小直徑管焊接接頭超聲波檢驗(yàn)專用試塊DL-1上制作準(zhǔn)1mm孔的DAC曲線。

三、對(duì)比試塊的設(shè)計(jì)制作

1. 小角度縱波對(duì)比試塊的制作要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)

分別選取一定曲面、壁厚的材料模擬集箱管材，并在軸向及周向管座開孔部位制作1mm和2mm深的切割槽模擬缺陷，在對(duì)比試塊中間不同深度做1mm×6mm橫孔進(jìn)行靈敏度比較試驗(yàn)。

2. 小口徑不銹鋼管與橫波斜探頭對(duì)比試塊制作要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)

用對(duì)比試塊的切割槽模擬不同深度的未焊透缺陷。該試塊分別切有1mm、1.6mm、2mm、3mm、4mm、6mm、8mm深的水平線切割槽，用以模擬管座。側(cè)未焊透缺陷；在1.6mm線切割槽后集箱側(cè)焊縫熔合線位置分別切有1mm、2mm、3mm、4mm、6mm深的切割槽，模擬不同深度集箱側(cè)坡口未熔合缺陷。

四、檢測驗(yàn)證

某電廠燃煤鍋爐，機(jī)組累計(jì)運(yùn)行時(shí)間10萬小時(shí)以上。為了解鍋爐集箱管座角焊縫運(yùn)行情況，檢修期間，對(duì)水冷壁、低溫再熱器、省煤器、末級(jí)再熱器的集箱管座角焊縫進(jìn)行超聲波檢測，以51×7的小徑管座角焊縫檢測為例：小口徑管座角焊縫規(guī)格：小口徑管規(guī)格為51×7mm，管座角焊縫寬度為11mm，焊縫高度為8mm，集箱坡口深度為7mm。

1. 儀器、探頭

選用數(shù)字式A型脈沖反射式超聲探傷儀，探頭頻率為5MHz，探頭前沿長度為5mm，晶片尺寸為6mm×6mm，折射角度選為56.3°的K1.5的橫波斜探頭。

2. DAC曲線的制作

利用DL-1小口徑不銹鋼管專用超聲波檢測試塊上深度為8mm、15mm、20mm、25mm的1mm的長橫孔來制作DAC曲線。由于非全焊透小口徑管座角焊縫的結(jié)構(gòu)特殊，小口徑不銹鋼管有一部分插入集箱本體，定量和判廢靈敏度的要求可適當(dāng)降低。

3. 反射信號(hào)的分析

檢測工作中，必須區(qū)分出焊縫的根部反射信號(hào)和缺陷反射信號(hào)。根據(jù)焊縫的結(jié)構(gòu)尺寸、探頭的位置、示波屏上探頭入射點(diǎn)到反射信號(hào)的水平距離、反射信號(hào)的深度，綜合判定該信號(hào)是否為焊縫根部反射信號(hào)或缺陷反射信號(hào)。根部反射信號(hào)的判定：先使探頭靠近焊縫，再向后拖動(dòng)探頭，示波屏上如果出現(xiàn)反射信號(hào)顯示，先根據(jù)反射信號(hào)的水平距離顯示，依據(jù)焊縫的尺寸，在工件上通過實(shí)際測量，判斷是否在根部位置；然后根據(jù)反射信號(hào)的深度，依據(jù)工件的厚度，判斷是否在根部位置，如果反射信號(hào)的水平距離、深度顯示都在焊縫根部位置，則可判定該信號(hào)為根部反射信號(hào)顯示。

缺陷反射信號(hào)的判定：繼續(xù)向后拖動(dòng)探頭，示波屏上根部反射信號(hào)的幅值降低。在根部反射信號(hào)以外如果出現(xiàn)反射信號(hào)顯示，則可初步判定為缺陷信號(hào)顯示。如果該反射信號(hào)的深度顯示大于或等于兩倍工件壁厚，且在焊縫范圍內(nèi)，水平距離顯示經(jīng)實(shí)際測量也在焊縫范圍內(nèi)，則可判定該反射信號(hào)為缺陷信號(hào)顯示。

4. 檢測結(jié)果

對(duì)缺陷管座經(jīng)過解剖檢查內(nèi)部均發(fā)現(xiàn)未熔合、夾渣、裂紋等缺陷，解剖結(jié)果與超聲檢驗(yàn)結(jié)果全符合，有效保證了鍋爐的焊接質(zhì)量及機(jī)組的安全運(yùn)行。

5. 結(jié)論

a. 角焊縫根部無余高只可見集箱殼體端角反射波，反射能量高，波形尖銳，根部有余高可見余高反射波與集箱殼體端角反射波，能量低于端角反射波。

b. 根部未完全焊透的反射波形明顯低于余高反射波形，集箱殼體端角反射波能量基本不變。

c. 對(duì)于根部完全未焊透結(jié)構(gòu)，集箱殼體端角反射波能量明顯降低，完全未焊透反射能量高于集箱殼體端角反射波能量。

五、結(jié)語

綜上，對(duì)非全焊透小口徑不銹鋼管座角焊縫的超聲波檢測，采用小晶片、短前沿、小折射角度的超聲波橫波斜探頭進(jìn)行檢測，可以有效的檢測出管座角焊縫內(nèi)部缺陷，達(dá)到檢測的目的，為目前非全焊透小口徑管座角焊縫內(nèi)部缺陷檢測的有效方法。

電解拋光精密不銹鋼管及其加工設(shè)備

Wed, 16 Sep 2020 02:29:01 +0800

本實(shí)用新型公開了一種電解拋光精密不銹鋼管，包括無縫管本體，無縫管本體包含管外圈、管內(nèi)圈和由管外圈、管內(nèi)圈組成的管壁，管壁的厚度為0.1mm～2mm，在管外圈的外壁上，沿管外圈的軸向方向設(shè)置色條層。本實(shí)用新型通過在無縫管上設(shè)置色條層，使外形相似而型號(hào)不同的無縫管能夠直觀區(qū)分；色條層由多個(gè)色條層組組成，在加工嗣候易鎖定加工位置：通過不同大小色條層塊的排列，實(shí)現(xiàn)大端或小端的區(qū)分，便于產(chǎn)品安裝；通過本實(shí)用新型公開的加工設(shè)備加工用于航空、航天或精密儀器的無縫管，實(shí)現(xiàn)無縫管的色條層便捷加工：結(jié)構(gòu)簡單，十分實(shí)用。

1．一種電解拋光精密不銹鋼管，包括無縫管本體，所述無縫管本體包含管外圈、管內(nèi)圈和由管外圖、管內(nèi)圈組成的管壁，其特征在于：所述管壁的厚度為0.1mm～2mm，在所述管外圈的外壁上，沿管外圈的軸向方向設(shè)置色條層。

2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解拋光精密不銹鋼管，其特征在于：所述色條層包含兩個(gè)以上的色條層組。

3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解拋光精密不銹鋼管，其特征在于：所述色條層組由多個(gè)色塊組成。

4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解拋光精密不銹鋼管，其特征在于：所述色條層組包含寬色塊端和窄色塊端，所述寬色塊端至窄色塊端的方向，色塊的寬度依次由大變小。

5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解拋光精密不銹鋼管，其特征在于：所述無縫管本體第一端的圓周上設(shè)置環(huán)形凹槽，所述無縫管本體第二端的圓周上設(shè)置錐形凸緣，所述環(huán)形凹槽內(nèi)填充密封墊，所述密封墊上設(shè)置與錐形凸緣相配合的錐形凹槽。

6．一種加工設(shè)備，用于加工權(quán)利要求1至5所述的用于航空、航天或精密儀器的無縫管，其特征在于：包括轉(zhuǎn)軸、軸承座、支架、轉(zhuǎn)輪、連接桿、色條層塊和升降式皮帶輪工作臺(tái)面，所述轉(zhuǎn)軸通過軸承座設(shè)置支架上，所述轉(zhuǎn)軸上套設(shè)轉(zhuǎn)輪，所述連接桿的一端連接轉(zhuǎn)輪，另一端連接色條層塊，在所述支架上，位于水平線最底端的那個(gè)色條層塊下方設(shè)置升降式皮帶輪工作臺(tái)面。

7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種加工設(shè)備，其特征在于：在所述轉(zhuǎn)輪上，對(duì)應(yīng)設(shè)置的連接桿和色條層塊的數(shù)量分別兩個(gè)以上，所述連接桿以及與連接桿連接的色條層塊均勻分布在轉(zhuǎn)輪的圓周上。

8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種加工設(shè)備，其特征在于：所述色條層塊包含寬度最寬的最寬色條層塊和寬度最窄的最窄色條層塊，所述最窄色條層塊和最寬色條層塊在轉(zhuǎn)輪的順時(shí)針方向上依次相鄰設(shè)置，在所述順時(shí)針方向上，最寬色條層塊至最窄色條層塊之間的色條層塊寬度依次由大變小。

9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種加工設(shè)備，其特征在于：所述色條層塊的工作面設(shè)置染色墊，所述染色墊內(nèi)部連輸色管。

10．根據(jù)權(quán)利要求6至8任一所述的一種加工設(shè)備，其特征在于：還包括小磁鐵、直桿和大磁鐵，所述小磁鐵和色條層塊分別活動(dòng)套設(shè)在連接桿上，所述小磁鐵和色條層塊通過直桿固定連接，在所述支架上，大磁鐵設(shè)置在轉(zhuǎn)輪的中心位置，所述轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)小磁鐵運(yùn)動(dòng)至?xí)r鐘的6點(diǎn)鐘位置時(shí)，大磁鐵和小磁鐵的同極相對(duì)。

電子束釬焊精密不銹鋼管的組織分析

Sat, 12 Sep 2020 03:19:15 +0800

從釬料電子束釬焊精密不銹鋼管的掃描電鏡照片中可看出：釬料填滿了整個(gè)接頭間隙，并形成了均勻、無夾漣、無未釬透等缺陷的焊縫?？梢姡舷聝蓚?cè)為母材區(qū).中間是釬縫區(qū)。母材沒有明顯的熔化跡象，整條釬縫是靠液態(tài)釬料填滿固態(tài)母材之間的間隙并相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的。

圖為的精密不銹鋼管內(nèi)壁掃描圖像，圖中深色區(qū)域代表元家分布處。可見，釬縫中含有少量鐵、鉻、錳等元素，是母材中元素向釬縫擴(kuò)散的結(jié)果，并且這些元素在釬縫中的分布均勻。母材向釬料的適最溶解，有利于提高釬料的潤濕性，同時(shí)對(duì)釬料起著合金化的作用.可提高接頭的強(qiáng)度，改善接頭的機(jī)械性能。母材中有少量銅元素出現(xiàn).說明釬縫中有部分銅元素向母材擴(kuò)散。此外，由于精密不銹鋼管和釬料均含有鎳元素，且釬料中鎳的含量比不銹鋼方管多，說明鎳元素的擴(kuò)散不明顯。由圖分析可知，釬料區(qū)主要是固溶體組織。這是因?yàn)殂~與鎳可無限互溶, 硅等元素通過擴(kuò)散已降到鎳的極限固溶度以下。錳與鐵能形成無限固溶體。錳與銅能形成勻晶型的完全固溶體。精密不銹鋼管區(qū)除了奧氏體組織外，存在銅的擴(kuò)散。

精密不銹鋼管矯直工藝及設(shè)備各種功能分析

Wed, 09 Sep 2020 16:54:05 +0800

當(dāng)前精密不銹鋼管矯直工藝大致分為精整區(qū)域精密不銹鋼管的矯直和熱處理區(qū)域精密不銹鋼管的矯直,熱處理區(qū)域的矯直一般為離線矯直,設(shè)備工藝布置相對(duì)靈活,精整區(qū)域矯直為在線矯直,受上、下游工序影響較大,但其基本的工藝流程為:前臺(tái)布料→單根上料→斜輥喂料機(jī)喂料→主機(jī)矯直→夾送輥拋料→檢測平臺(tái)人工檢測→柔性料筐收集。

其對(duì)應(yīng)的設(shè)備為擋料撥料器、斜輥喂料機(jī)、矯直機(jī)主機(jī)、夾送輥、V形開合導(dǎo)槽、柔性收集料筐。夾送輥一般布置在主機(jī)和后臺(tái)之間,待精密不銹鋼管尾部出矯直機(jī)后,夾送輥迅速啟動(dòng),夾持鋼管將鋼管拋入走鋼線以內(nèi)。單從夾送的目的考慮,夾送輥裝置布置的盡可能的遠(yuǎn)離主機(jī)為好,但從穩(wěn)定矯直提高矯直精度的角度考慮,這一距離越近越好,若能小于主機(jī)一個(gè)輥距,效果會(huì)相當(dāng)明顯。但實(shí)際在布置上一般最小為一個(gè)輥距,主要是受主機(jī)鋼管出口速度和被矯鋼管質(zhì)量的影響。傳統(tǒng)的夾送輥在整個(gè)矯直過程中下輥和鋼管接觸,上輥于鋼管脫離,矯直完畢之后,上輥壓下和下輥一起將鋼管拋出。

至德鋼業(yè)不銹鋼毛細(xì)管的磨料流加工特性研究分析

Fri, 04 Sep 2020 16:27:14 +0800

浙江至德鋼業(yè)有限公司針對(duì)長徑比較大的不銹鋼毛細(xì)管的高精度拋光需求,研究磨料流加工工藝的適用條件。磨料流加工工藝的關(guān)鍵參數(shù)是流體磨料的粘度,適合的粘度首先要確保磨料能順利通過毛細(xì)管,其次是有滿意的拋光效果。應(yīng)用ANSYS Workbench Fluent進(jìn)行流動(dòng)仿真分析,輔助確定可行的粘度參數(shù)。仿真結(jié)果顯示:常用的粘度為104,105,106 mm2/s的流體磨料,無法通過毛細(xì)管;粘度低于104mm2/s的磨料能順利通過,但壓力過大,遠(yuǎn)超過設(shè)備的安全承載極限;粘度為5.585Pa·s的磨料既能順利通過毛細(xì)管,又有較均勻的流速,入口壓力也在設(shè)備的安全承載范圍內(nèi)。據(jù)此結(jié)果,研制了低粘度的流體磨料和專用夾具,并進(jìn)行拋光實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,在毛細(xì)管內(nèi)壁獲得了滿意的加工效果。磨料流加工工藝是解決不銹鋼毛細(xì)管內(nèi)壁拋光難題的有效方法。

不銹鋼毛細(xì)管具有良好的耐蝕性、抗拉性、柔軟性、防水性以及優(yōu)良的電磁屏蔽性能、耐高溫、耐磨損,被廣泛用于醫(yī)療生化儀器、自動(dòng)化儀表、精密光學(xué)儀器、熱工儀表、工業(yè)傳感器、電子設(shè)備中。其中,被用作信號(hào)或線路保護(hù)管時(shí),對(duì)毛細(xì)管內(nèi)壁的表面質(zhì)量要求不是很高;但被用于醫(yī)療生化儀器中時(shí),對(duì)毛細(xì)管內(nèi)壁的表面質(zhì)量要求很高(R a<0.2μm),以避免掛液、介質(zhì)殘留等問題,影響儀器的檢測精度。然而,不銹鋼毛細(xì)管內(nèi)孔的拋光面臨兩大難題:一是不銹鋼材料機(jī)加工時(shí)具有粘刀性,毛細(xì)管結(jié)構(gòu)細(xì)長難以裝夾;二是孔徑小,常規(guī)磨具無法觸及。筆者受相關(guān)企業(yè)的委托,研究不銹鋼毛細(xì)管內(nèi)孔拋光難題。文獻(xiàn)就微小孔的后處理,從加工原理到工藝特點(diǎn)分析了磨料流加工、化學(xué)研磨、電解研磨、化學(xué)拋光等加工方法的適用性?；瘜W(xué)研磨時(shí)間過長,存在晶間腐蝕問題,一種電解液只適用于一種合金工件,不具備普適性,而電解液也會(huì)對(duì)工件和環(huán)境造成污染。電解研磨是將電解加工與機(jī)械磨削加工相結(jié)合,導(dǎo)電的金剛石磨頭不適用于太細(xì)長的孔。電解拋光多使用靜液加工,強(qiáng)酸電解液對(duì)工作人員很不安全。磨料流加工是利用擠壓粘彈性的流體磨料通過工件對(duì)加工部位進(jìn)行拋光和去毛刺的新工藝,拋光后的表面可達(dá)鏡面效果,已成功用于雙聯(lián)齒輪齒面、模具異形孔腔、噴油嘴噴孔、熱流道交叉孔、曲管、長管、陶瓷零件等的拋光加工。從工藝原理考慮,磨料流加工工藝可作為不銹鋼毛細(xì)管內(nèi)孔拋光的首選方法。

決定磨料流加工精度的重要因素是流體磨料的粘度、磨粒的粒度和加工時(shí)間;其中,粘度是最重要的參數(shù)[3-6]。較高的粘度會(huì)提高生產(chǎn)效率;較低的粘度流動(dòng)性好,適用于微小孔腔的拋光,但流體磨料的綜合性能不易調(diào)控。本文通過建立不銹鋼毛細(xì)Fluent進(jìn)行拋光過程的流動(dòng)仿真分析,輔助確定最佳的粘度參數(shù),這樣既可以保證磨料從毛細(xì)管中順暢通過且具拋光性能,又最大程度地降低流體磨料綜合性能的調(diào)控難度,同時(shí)還可以準(zhǔn)確把握磨料的粘度和入口速度對(duì)流動(dòng)速度、壓力變化的影響。

一、流動(dòng)模型的建立

不銹鋼毛細(xì)管的拋光擬在臥式磨料流機(jī)床上進(jìn)行。根據(jù)委托方提供的內(nèi)徑為0.8 mm,外徑為1.6 mm,長為130 mm的一種不銹鋼毛細(xì)管樣件,結(jié)合磨料流加工原理,設(shè)計(jì)如圖1所示的夾具,用于固定毛細(xì)管,代替毛細(xì)管承受夾緊力,并引導(dǎo)磨料到達(dá)毛細(xì)管中。按照磨料流加工原理,磨料從進(jìn)料缸被擠壓經(jīng)夾具引導(dǎo)段通過毛細(xì)管,進(jìn)入出料缸,再從出料缸擠壓經(jīng)夾具通過毛細(xì)管進(jìn)入進(jìn)料缸,如此往復(fù)加工,對(duì)內(nèi)壁進(jìn)行拋光,直到達(dá)到表面粗糙度要求。

實(shí)際上,被加工孔道的縫隙越小,磨料粘度越高,入口壓力升得越快越高。為了防止加工壓力超過機(jī)床的安全工作極限,利用ANSYS WorkbenchFluent進(jìn)行拋光過程的流動(dòng)仿真分析,為裝機(jī)實(shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)。取夾具進(jìn)料口至出料口的流體磨料作為不銹鋼毛細(xì)管的磨料流加工流動(dòng)分析模型,用UG建模,導(dǎo)出igs格式數(shù)據(jù)文件。

二、流動(dòng)分析前處理

將分析模型導(dǎo)入ANSYS Workbench Fluent中,劃分六面體網(wǎng)格,如圖2,并對(duì)磨料在毛細(xì)管中的流動(dòng)做以下簡化和假設(shè):

1. 磨料介質(zhì)滿足連續(xù)介質(zhì)特性;

2. 磨料流動(dòng)是等溫定常非牛頓流體流動(dòng);

3. 不考慮粘性耗散和重力影響;

4. 磨料在毛細(xì)管中流動(dòng),流動(dòng)具有軸對(duì)稱性。

按照經(jīng)驗(yàn),常用的軟、中、硬磨料,即粘度約104,105,106 mm2/s,密度為1400 kg/m3,很難通過毛細(xì)管。為了驗(yàn)證這個(gè)推斷,首先分析這3種粘度下流動(dòng)性,然后,對(duì)可調(diào)控的新磨料進(jìn)行流動(dòng)分析。

三、流動(dòng)分析參數(shù)設(shè)置

選擇Pressure-Based(基于壓強(qiáng))求解器,求解定常流動(dòng),不考慮重力因素。模式采用標(biāo)準(zhǔn)k-e模型,離散格式采用二階迎風(fēng)格式,壓力-速度耦合方式選擇SIMPLE算法,其它參數(shù)默認(rèn)。

進(jìn)口邊界inlet選擇速度入口條件,速度通過機(jī)床來設(shè)定,為0.00187m/s,出口邊界outlet選擇壓力出口條件,其壓力大小為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,即101325Pa,其余邊界條件均設(shè)置為壁面。

四、流動(dòng)分析結(jié)果與討論

圖為3種不同粘度磨料在毛細(xì)管中流動(dòng)的壓力仿真分析結(jié)果。圖為粘度106mm2/s的磨料流動(dòng)的壓力分布云圖,可以看出,壓力最高達(dá)到927MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出機(jī)床的安全極限(<22.4MPa),出口壓力為0.098MPa.由圖的壓力分布可以看出,粘度為105mm2/s的磨料在毛細(xì)管入口和出口出現(xiàn)負(fù)壓,即該粘度磨料不能通過毛細(xì)管。由圖的壓力分布可以看出,粘度為104mm2/s的磨料最高壓力為52MPa,雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粘度為106cst的磨料拋光壓力,但是同樣高于機(jī)床的安全極限。仿真分析表明,常用粘度的流體磨料不適用于長徑比過大且內(nèi)徑很小的毛細(xì)管的拋光,與基于經(jīng)驗(yàn)的推斷一致。避免了直接實(shí)驗(yàn)可能造成的不安全事故。

圖為3種不同粘度磨料在毛細(xì)管中流動(dòng)的速度仿真分析結(jié)果。由圖可以看出,在磨料流動(dòng)過程中,不同粘度磨料的速度變化及分布較為一致,靠近壁面處的流動(dòng)速度較低,毛細(xì)管中心處的速度較高,速度分布具有軸對(duì)稱性。在出口處出現(xiàn)高分子材料的“離模膨脹”現(xiàn)象,此處壓力及速度都達(dá)到最高,同樣與基于經(jīng)驗(yàn)的推斷一致,容易對(duì)工件、夾具及機(jī)床造成破壞。用磨料流加工工藝拋光不銹鋼毛細(xì)管必須用很低粘度的磨料。

五、實(shí)驗(yàn)

在200目碳化硅中按質(zhì)量比100∶1加入偶聯(lián)劑,經(jīng)超聲振動(dòng)均勻,再和高分子載體混合(碳化硅占總質(zhì)量的50%),并施加一定的剪切作用,制備出低粘度的流體磨料,而且均勻、穩(wěn)定,綜合性能好。使用博勒飛(BROOKFIELD)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)DV-ⅡP對(duì)其進(jìn)行測定。根據(jù)不同轉(zhuǎn)子的粘度測定范圍，選擇S63轉(zhuǎn)子測定磨料粘度。

對(duì)此粘度的磨料進(jìn)行仿真分析,結(jié)果如圖5和圖6,可知最高壓力為11.9MPa,速度分布同樣呈軸對(duì)稱性。仿真結(jié)果表明,磨料能順利通過毛細(xì)管。用設(shè)計(jì)制作的夾具,一次裝夾9根內(nèi)徑0.8mm,長295 mm的不銹鋼毛細(xì)管,在自制的臥式磨料流機(jī)床上進(jìn)行磨料流加工，磨料流加工機(jī)床。

往復(fù)循環(huán)加工45次后,用Mitutoyo SL-410粗糙度儀檢測拋光后的內(nèi)孔表面粗糙度,平均表面粗糙度為0.212。圖所示是用SW01視頻孔探儀檢測獲得的加工前后的不銹鋼毛細(xì)管內(nèi)壁對(duì)比圖。如圖所示，加工5個(gè)循環(huán)后,不銹鋼毛細(xì)管內(nèi)表面質(zhì)量得到明顯的改善,加工達(dá)到了預(yù)期的效果。

六、結(jié)論

1. 本研究突破了低粘度、均勻、穩(wěn)定的流體磨料的制備瓶頸,研制出低粘度且綜合性能好的流體磨料,為微細(xì)長孔的拋光開辟了新的有效途徑。

2. 通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)加工表明:磨料流加工工藝用于不銹鋼毛細(xì)管的拋光可以獲得滿意的加工效果。成功實(shí)現(xiàn)了不銹鋼毛細(xì)管內(nèi)孔的光整加工,填補(bǔ)了國內(nèi)的技術(shù)空白,對(duì)于用于檢測系統(tǒng)的毛細(xì)管意義更加重大。目前,該成果已可用于批量生產(chǎn)中。

我國小直徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)能力分析

Thu, 03 Sep 2020 05:22:37 +0800

據(jù)調(diào)查，到2010年底，我國現(xiàn)有不銹鋼無縫管生產(chǎn)能力超過2700萬噸（含2010年底投產(chǎn)機(jī)組的生產(chǎn)能力），產(chǎn)能已明顯大于產(chǎn)量。其中小直徑不銹鋼無縫管（Φ159 mm及以下機(jī)組）裝備能力約850萬噸，占30%以上；如果加上中小直徑軋管機(jī)組（產(chǎn)品下限Φ159 mm）的生產(chǎn)能力，我國小直徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)能力約為1500萬噸。在總產(chǎn)能中，應(yīng)淘汰的小直徑穿孔+冷拔落后產(chǎn)能占25%左右，約650萬噸，其中主要以生產(chǎn)直徑76mm的小直徑不銹鋼無縫管為主。

我國之所以依然存在大量的小直徑冷拔鋼管落后產(chǎn)能，主要是因?yàn)榻曛饕a(chǎn)小直徑不銹鋼無縫管的先進(jìn)產(chǎn)能增加很少，落后產(chǎn)能無法淘汰，導(dǎo)致我國不銹鋼無縫管產(chǎn)能一直存在裝備結(jié)構(gòu)上的缺口。到目前為止，我國裝備水平先進(jìn)的小直徑不銹鋼無縫管機(jī)組（產(chǎn)品規(guī)格全部或絕大部分為≤Φ159 mm，可以使用連鑄坯一道成材），仍維持在“十一五”以前建設(shè)的幾套機(jī)組，即寶山鋼鐵股份有限公司（簡稱寶鋼股份）Φ140 mm二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組、衡陽華菱鋼管有限公司（簡稱衡陽鋼管）Φ89 mm二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組、天津鋼管集團(tuán)股份有限公司（簡稱天津鋼管）Φ168 mm PQF三輥高效連軋管機(jī)組、鞍鋼股份有限公司不銹鋼無縫管廠（簡稱鞍鋼不銹鋼無縫管廠）Φ159 mm二輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，以及江蘇常寶鋼管股份有限公司（簡稱江蘇常寶）Φ114 mm CPE頂管機(jī)組等，總產(chǎn)能約200萬噸。

根據(jù)掌握的新建項(xiàng)目情況，預(yù)測到2015年，我國小直徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)能力將有所增加，預(yù)計(jì)新增小直徑不銹鋼無縫管能力150萬噸左右，總能力將達(dá)到1700萬噸左右。屆時(shí)，我國小直徑不銹鋼無縫管消費(fèi)量和產(chǎn)能均有增長，在數(shù)量上供需基本平衡，但是如果扣除500萬噸小直徑冷拔鋼管落后機(jī)組的能力，供需將出現(xiàn)較大缺口。

“十二五”期間國家對(duì)鋼鐵行業(yè)的宏觀政策以控制總量、淘汰落后、技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能減排為主。為了這些政策的落實(shí)，國家還會(huì)推出具體的配套措施。如，采用差別電價(jià)政策，增加高能耗產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)成本，加快高耗能產(chǎn)業(yè)淘汰落后裝備；采用環(huán)?！百M(fèi)改稅”政策，推動(dòng)地方政府加大環(huán)保執(zhí)法力度，增大排污企業(yè)的環(huán)保成本；學(xué)習(xí)歐洲地區(qū)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，征收“碳稅”等。國家的政策導(dǎo)向，對(duì)淘汰不銹鋼無縫管落后產(chǎn)能是雙動(dòng)力：一方面形成必須加快淘汰落后產(chǎn)能的政策壓力；另一方面具體措施的實(shí)施，將明顯增加落后產(chǎn)能的能耗、環(huán)保和碳排放成本，進(jìn)而加快淘汰小直徑冷拔鋼管落后工藝裝備。

綜上所述，目前我國小直徑不銹鋼無縫管落后產(chǎn)能巨大，產(chǎn)品主要為低附加值的一般產(chǎn)品，屬于高能耗、高污染、高排放行業(yè)。因此，我國不銹鋼無縫管未來的主要發(fā)展方向是：建設(shè)高水平的小直徑熱軋不銹鋼無縫管機(jī)組，淘汰小直徑不銹鋼無縫管的落后產(chǎn)能，逐步實(shí)現(xiàn)不銹鋼無縫管裝備結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化。