狄塞尔穿孔机和锥形辊穿孔机介绍
穿孔机——bwxlxl
穿孔部分1.穿孔的发展过程是什么?今天在无缝钢管生产过程中,穿孔工艺被广泛应用而且是非常经济的。
1886年德国的曼内斯曼兄弟申请了用斜辊穿孔机生产管状断面产品的专利。
专利中描述了金属变形时内部力的作用和使用两个或多个呈锥形的轧辊进行穿孔，因此被称作曼内斯曼穿孔过程。
由R.C 斯蒂菲尔发明的导板使得穿孔后的毛管长度得到增加。
后来S.狄舍尔发明了导盘，使穿孔效率得到更大提高。
在1981年出现了双支撑的锥形辊穿孔机（单支撑的锥形辊穿孔机由R.C 斯蒂菲尔发明于1899年发明），它比以前的穿孔机在金属的变形上有明显的改进。
德国和美国在20世纪上半叶将穿孔进行了很大改进，后半叶德国、俄罗斯和日本又将穿孔机向前推进了一步，近一段时间中国也取得了很大成绩。
当今无缝钢管生产中穿孔工艺更加合理和穿孔过程实现了自动化。
常见的穿孔机有锥形辊穿孔机和桶形辊穿孔机。
2.穿孔工序在现代钢管生产中的作用?在无缝钢管生产中,穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。
整个生产过程一般包括穿孔、轧管和定减径工序。
穿孔作为金属变形的第一道工序，穿出的管子壁厚较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管。
如果在毛管上存在一些缺陷，经过后面的工序也很难消除或减轻。
所以在现代钢管生产中穿孔工序的起着重要作用。
3.管坯穿孔的方式有几种?管坯的穿孔方式有压力穿孔，推轧穿孔和斜轧穿孔。
（1）压力穿孔压力穿孔是在压力机上穿孔，这种穿孔方式所用的原料是方坯和多边形钢锭。
工作原理是首先将加热好的方坯或钢锭装入圆形模中（此圆形模带有很小的锥度），然后压力机驱动带有冲头的冲杆将管坯中心冲出一个圆孔。
这种穿孔方式变形量很小，一般中心被冲挤开的金属正好填满方坯和圆形模的间隙,从而得到几乎无延伸的圆形毛管,延伸系数最大不超过1.1。
（2）推轧穿孔推轧穿孔是在推轧穿孔机上穿孔,这种穿孔方式是压力穿孔的改进。
把固定的圆锥形模改成带圆孔型的一对轧辊。
这对轧辊由电机带动方向旋转（两个轧辊的旋转方向相反），旋转着的轧辊将管坯咬入轧辊的孔型，而固定在孔型中的冲头便将管坯中心冲出一个圆孔。
穿孔机讲义1
七、穿孔机常见缺陷及预防
2.穿孔机带来的壁厚不均 斜轧穿孔过程中，由于管坯边旋转、边前进， 在穿孔后的毛管产生螺旋状的壁厚偏差，其原 因有以下三点
1）定心定偏造成的壁厚不均 定心机常用于穿孔前的中心位确定，但由于钢 坯表面不平整，端面切斜度过大、标高的调整 等原因都会导致定心孔偏离中心。而偏心度大
三、穿孔机的分类及特点
锥形辊穿孔机、盘式穿孔机和桶形辊穿孔机三 种穿孔机的不同点包括：
1）由于辊轴的配置方位和辊形的重大差异以 及辊径的变化规律不同，不同辊形的的圆周速 度变化对轧件产生的影响差异很大。例如桶形 辊，出口锥的辊径由大到小，所以轧辊周速的 轴向分量也是逐渐降低，而轧件的速度愈向出 口愈快，
到一定的尺寸及表面光洁度。 3）出口锥。出口锥的作用是：使穿孔时
毛管并行分布均匀，并获得一定的扩径 值，穿孔结束后，促使顶头和毛管脱离， 防止刮伤，顺利的抛出毛管。
五、穿孔机原理
1 .孔腔形成理论 在斜轧穿孔时，管坯在未接触顶头前，
其中心部分由于应力的集中，金属连续 性被破坏，形成放射性的破裂。这种现 象被称为孔腔的形成。
一般情况下，顶头有以下几部分组成 ①鼻尖：其作用是对准定心孔，减少毛
管壁厚不均，同时顶头鼻尖可防止管坯 中心由于孔腔暴露氧化而造成的内折。
五、穿孔机工模具简介
②减壁锥：其作用是进行管壁的压缩， 完成主要变形。
③均壁锥：其作用是碾平管壁，轧平毛 管内表面，并使毛管沿长度方向上有较 为均匀的壁厚。
1.在斜轧穿孔时，由于两轧辊同向旋转， 使管坯获得与轧辊回转方向相反的转动， 同时又由于轧辊中心线的倾斜，因而管 坯即转动、又前进。即完成螺旋向前的 运动。
四、穿孔过程中的运动特点
穿孔机技术参数及操作规程
穿孔工艺调整参数计算1.管坯直径总压缩率ε及管坯直径总压缩量△D：ε一般实际值为10%~14%，薄壁管轧制取较大值，厚壁管轧制取较小值。
△D=D B×εD B—管坯直径2．轧辊间距EE=D B×（1-ε）3．顶头前伸量bb=C-aa=【（D d+2S）-E】/（2tgα）式中：C—顶头工作段长度；a—轧辊高点后顶头工作段长度α—变形区出口实际工作锥角D d—顶头直径S—毛管壁厚4．导板间距AA=E×ξ式中，ξ为孔型椭圆度系数，通常取值在1.08~1.17之间，厚壁管及低塑性钢轧制取低值，薄壁管取大值。
实际生产中，A=（0.98~1.02）D B5．顶头直径D dD d=D H-2S H-K式中，D H、S H、K分别为毛管外径、壁厚、内扩径量。
一般按最薄壁毛管确定顶头直径D d，顶头直径以5mm分级，每个规格的顶头适应于2~2.5mm的毛管壁厚范围。
6．毛管出口速度vv=（π·D·n·sinβ·cosΨ·η）/（60×103）式中：D、n、β、Ψ、η分别为轧辊直径、轧辊转速、喂入角、辗轧角、轴向滑移系数。
轴向滑移系数η的参考值（锥形穿孔机取较大值）：碳钢：0.9~1.0低合金钢：0.7~0.8高合金钢：0.5~0.77．穿孔延伸系数μμ=（0.245×D B2）/【（D H- S H）×S H】，考虑加热烧损2%。
衡阳89项目管坯规格：Ф120mm×900~3400mm毛管规格：Ф134mm×7500（最长）mm成品规格：Ф25~89mm×2.5~12mm×3~12.5m穿孔机型式：CTP750VL型，轧辊上下布置，导板左右水平布置入口管坯温度：≥1180℃1．锥形辊穿孔机前台1.1受料槽长度：3900mm1.2双链式推坯机最大行程：5250mm推坯力：4t推进速度：基位—等待位置：1.0m/s等待位置—返回位置：0.3m/s返回速度：1.0m/s2．锥形辊穿孔机主传动2.1主电机：采用2台直流电机单独传动功率：2×1500kW，DC，2倍过载转速：375-750/1500rpm2.2主传动减速比：5.763．锥形辊穿孔机主机座3.1穿孔机轧辊（2个）材质及化学成分：材质：CK45化学成分：C：0.42直径：Ф650mm~Ф760mm长度：700mm轧辊轧制力：2000KN轧辊扭矩：180kNm轧辊喂入角：10°~15°无级可调轧辊辗轧角：固定为10°轧辊行程：90mm轧辊可轧制次数：20000~25000道次重车次数：max 12次重车量：8~10mm（轧辊直径方向）3.2穿孔机导板（2块）导板调整行程（max）：110mm导板可轧制次数：800~1000道次4．锥形辊穿孔机后台4.1定心辊装置可导行毛管的最大直径：Ф230mm可抱紧顶杆的最小直径：Ф50mm4.2后台升降辊传送速度：1.6m/s4.3顶杆小车及止推座顶杆小车最大行程：17155mm止推座中心位置调整范围：300（-85，+215）mm 顶杆上所受轴向力：1000KN顶杆小车运行速度（max）：前进到轧制位置：1.8m/s回退到顶头更换位置：4.5m/s4.4顶头顶头可轧制次数：一般50~200道次顶头工作段长度C=210mm4.5顶杆顶杆总弯曲度：≤18mm5．锥形辊穿孔机后台到连轧机的运输装置5.1后台横向运输链运行速度：1.6m/s5.2内吹装置内吹型式：压缩空气内吹时间：3s空气压力：4.5bar6．穿孔毛管终轧温度7．穿孔毛管的尺寸公差范围8．穿孔工艺调整参数设定a．穿孔机的数据库终端中存贮着各种规格毛管轧制时的调整参数，根据不同的轧批号，主控制终端从数据库终端中调用相应规格毛管轧制时的工艺调整参数，并可进行修正，编辑，传送到穿孔机的PLC 或位置控制器上，完成轧机的精确调整。
锥形辊斜轧三辊穿孔机导板设计方法
摘要：至今国内国外锥形辊斜轧三辊穿孔机都没有导板，根据近年来发展的钢管斜轧理论和计算机的高速的发展，采用Solidworks计算机应用程序模拟三辊穿孔机斜轧空间，对锥形辊穿孔机的导板进行了优化设计。
通过对三辊斜轧穿孔机的特点和存在问题的了解，采用Solidworks软件进行导板设计来解决问题。
了解Solidworks设计软件的特点，通过三维设计及优化，设计出来的导板流线符合轧管时金属流动原理，满足了轧管时孔型封闭的要求，确保了在轧制过程中钢管的质量。
关键词：三辊穿孔机导板三维设计Solidworks计算机应用程序由于中国冶金工业高速发展，国内也有了很多带大辗轧角和送进角的三辊锥形穿孔机，人们对斜轧三辊有了新的认识，传统导板设计工艺方法已不能满足斜轧三辊导板设计工艺的新要求，为此很多轧机设计人员进行了大量的理论和实践工作，已获得精准定量的理论分析和实用的设计方法。
提出了将金属塑性变形流动的物理法则与轧制工具空间几何设计统一相结合的基本原则，核心就是设计轧制工具导板必须以金属塑性变形流动状况为基础Solidworks计算机应用程序为设计工具。
一、三辊斜轧穿孔机及其存在的问题三辊斜轧穿孔机由3个主动的轧辊和一根长芯棒组成一个“环形孔型”。
3个轧辊布置在以轧线为形心的等边三角形的顶点上，辊轴与轧线呈交错布置，两者间形成两个夹角：送进角和辗轧角，即送进角是指辊轴与轧线在以辊轴中心至轧线最短连线为法线且包含轧线的平面上的投影的夹角；辗轧角是指辊轴与轧线在包含辊轴中心至轧线的最短连线和轧线的平面上的投影的夹角。
由穿孔机送来的毛管，插入长芯棒后，由喂管器送入轧管机中轧制，毛管咬入后作螺旋运动，依次通过变形区各区，经咬入（减径）、减壁（同时减径）、平整和归圆而成荒管。
在轧制过程中经常会出现一些问题，“尾三角”最为重要。
“尾三角”是指三辊斜轧穿孔机轧制薄壁管时在管子尾部形成三角喇叭口。
对“尾三角”的成因可作如下分析：（1）三辊斜轧穿孔机在轧管过程中管子在变形区中每转一圈，管子将受到轧辊三次压缩。
锥形辊穿孔机的工作原理和特点
锥形辊穿孔机的工作原理和特点锥形辊（菌式）穿孔机在穿孔中可使轧辊的表面速度和金属在穿孔过程中增加的流动速度相一致，减少作用在毛管上的剪切应力，降低能耗，使毛管表面光洁、壁厚均匀。
其工作原理如图1所示。
两轧辊的轴线既倾斜又交叉，以便能够通过较大的喂入角β和辗轧角γ实现穿孔。
轧辊成圆锥形、双支撑。
轧辊的圆周速度沿着出口方向有规律地提高，并与穿孔毛管的运动速度相匹配，轧辊对毛坯有拉伸或阻碍作用。
由此使斜轧穿孔中的回转锻造效应、表面扭曲变形及圆周剪切变形都受到一定程度的抑制，使毛管内、外表扭曲变形及圆周剪切变形都受到一定程度的抑制，使毛管内、外表面缺陷大为减少。
其导卫装置可采用导板，比较先进的采用主动大导盘。
图1锥形辊穿孔机的特点如下：(1）回转锻造效应受到抑制。
为了使轧辊的布置适合于穿孔过程的进行，除了喂入角β，又设置了辗轧角γ，轧辊成锥状、双支撑。
实验结果表明，管坯和毛管的力学性能、伸长率和断面压缩率在很大程度上取决于轧辊的辗轧角和喂入角的大小。
β和γ值越大，伸长率和压缩率也越大。
金属显微镜观察表明，回转锻造效应受到明显的抑制，孔腔缺陆几乎见不到。
与此相反，以较小的喂人角和辗轧角进行穿孔时，回转锻造效应非常明显，孔腔缺陷清楚可见。
(2）金属流动合理。
在辗轧角和喂入角变化的情况下进行穿孔实验，观察喂入角β和辗轧角γ对圆周剪切变形的影响。
圆周剪切变形可用下式表达：实验中明显看出，喂入角β对圆周剪切变形有很大影响。
当β成比例增大时，γrQ值明显下降；同样，辗轧角γ增大时，γrQ也明显下降。
特别明显的是：当γ=15°、β≥14°或者γ=20°、β≥10°时，圆周剪切变形完全消失，即γrQ=O。
轧辊辗轧角和喂入角对表面扭曲变形的影响也很明显，特别是当辗轧率较高时，金属流动不产生表面扭曲而引起剪切变形。
在大辗轧角和大喂人角条件下进行穿孔，周向剪切变形和表面扭曲变形受到严格控制，甚至为零，使金属流动速度基本相同。
《穿孔方法》课件
一、斜轧法
5.三辊穿孔机（阿塞尔穿孔机）
➢ 1948轧、桶（鼓）形辊、120°布置 +顶头，无导板（盘）
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三辊斜轧穿孔机示意图
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一、斜轧法
5.三辊穿孔机
优点： ①三向压应力→提高塑性→提高可穿性→可穿
连铸坯、合金钢、可穿低塑性，扩大可穿钢种 范围； ②改善了轧件内外表面质量； ③提高了穿孔效率； ④毛管尺寸稳定。
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二、纵轧法
2.推轧穿孔
➢缺点:
①与斜轧比延伸系数较小，=1.1～1.25，后设有一台斜轧延伸机， 减壁并纠正壁厚不均； ②壁厚不均严重±4%～±8%(斜轧±3%～±6%)； ③与压挤比，设备庞大投资高(多一台延伸机)，生产工序多。
PPM穿孔机用小断面方坯穿孔困难,min=2002mm应用于大中型, 不再新建。
送进角大，大直径、大导盘、双支撑辊。
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菌氏穿孔机示意图
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一、斜轧法
4.锥辊式穿孔机（菌式穿孔机）
优点： ①锥形辊的直径沿穿孔变形区是逐渐增加的，轧件前进
和轧辊配合好，减少滑动，促进纵向延伸，减轻扭转 变形和横锻效应，可穿塑性较差的高合金管坯； ②主动大导盘,穿孔效率高，1.5m/s； ③延伸系数大=6； ④咬入条件好； ⑤大送进角,提高生产能力。 缺点：更换规格不便。
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一、斜轧法
1、曼乃斯曼穿孔机
优点： ①对心性好,毛管壁厚均匀； ②一次延伸系数较大μ=1.25～4.5；
缺点： ①变形复杂；旋转横锻效应大，附加变形严重，内外表面易产生和 扩大缺陷； ②管坯质量要求高，不能直接穿连铸坯。
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一、斜轧法
2.斯蒂费尔穿孔机（菌式，盘式）
穿孔机简介
穿孔机简介1.穿孔机的分类应用比较多的穿孔机有压力穿孔机、PPM推轧穿孔机、斜轧穿孔机；其中斜轧穿孔机包括曼内斯曼穿孔机、Stiefel穿孔机、Diescher穿孔机和锥辊式穿孔机。
压力穿孔机和PPM推轧穿孔机采用的原料为连铸方坯。
穿轧过程中坯料中心处于全向压应力，消除了二辊斜轧穿孔出现的有害的拉伸剪切和滑动现象，毛管表面质量好；但此类型轧机穿孔延伸系数小，穿孔后须配备延伸机，设备投资大，在新建机组中已经很少使用。
曼内斯曼穿孔机是比较典型的二辊斜轧穿孔，采用轧制、锻造圆坯和圆锭为主要原料。
穿孔时受拉伸应力、剪切应力和连续滑动的影响，应力状态条件差，毛管表面质量差，是较老的机型。
Diescher穿孔机和Stiefel穿孔机同属斜轧机，都使用连铸圆坯作为原料。
Diescher穿孔机比Stiefel穿孔机延伸系数大，生产率高，生产成本低。
Stiefel穿孔机最大延伸率为4，而Diescher穿孔机最大延伸率达到5。
因此，Stiefel穿孔机已逐步由Diescher穿孔机所取代。
目前，全世界有Diescher穿孔机10余台。
Diescher穿孔机能在世界上得到广泛的应用，得益于它先进的生产技术。
Diescher穿孔机尽管取得了良好的生产效果，但为了进一步提高延伸率，经过多年工艺技术的研究，产生了更先进的新型锥辊式穿孔机。
新型锥辊式穿孔机采用圆坯为原料，最大延伸系数可达到6；锥形轧辊的直径沿穿孔出口方向逐渐加大，与穿孔时金属流动速度逐渐增加相一致，从而减小了作用在管坯上的周向剪切应力，减少了毛管内外表面上的缺陷，工艺性能优于Diescher穿孔机[2]，是近年新建机组首选机型。
2.不同类型穿孔机应用分析连铸坯代替轧坯或者锻坯作为原料，是降低生产成本的有效手段。
根据无缝管变形分析研究，采用连铸圆坯比方坯更能减少不均匀变形和降低工具磨损，从而降低生产成本。
采用连铸圆坯作为原料已被普遍采纳。
曼内斯曼穿孔机、压力穿孔机和PPM穿孔机由于使用原料的限制和自身生产的局限性，已不能满足降低生产成本、提高生产率和产品质量的发展要求，已逐渐被淘汰。
穿孔方法的分类与比较
穿孔方法的分类与比较作者：陈晋峰来源：《科技创新与生产力》 2013年第5期陈晋峰（太原重工股份有限公司技术中心，山西太原030024）摘要：从无缝钢管的生产方式、轧辊的形状及轧辊数量对穿孔方法进行分类，针对各种穿孔方法的特点、优缺点及应用等方面作比较。
关键词：无缝钢管；轧辊；穿孔方法中图分类号：TG333.8文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.05.107在无缝钢管生产中，穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。
穿孔作为金属变形的第一道工序，穿出的管壁较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管。
如果毛管存在一些缺陷，经过后面的工序也很难消除或减轻[1]。
所以在钢管生产中穿孔工序起着重要作用。
1穿孔方法的分类根据穿孔机的结构和穿孔过程变形特点的不同，穿孔机可分为两大类：一类是斜轧穿孔机，又根据轧辊形状及导卫装置的不同演变出多种类型，如曼内斯曼穿孔机、狄赛尔穿孔机等；另一类是压力穿孔机[2]。
1.1斜轧穿孔机斜轧穿孔机的主要类型有：桶形辊穿孔机、狄赛尔穿孔机、锥形辊穿孔机及三辊穿孔机见图1。
1.1.1桶形辊穿孔机二辊斜轧穿孔机为左右两个轧辊同向旋转，上下垂直布置的两个导板固定不动，中间一个随动顶头，轧辊轴线和轧制线相交成一个倾斜角。
轧辊左右布置，导板上下布置的为卧式穿孔机，相反为立式穿孔机。
二辊斜轧穿孔机的优点为对心性好，毛管的壁厚较均匀；一次延伸系数大，一般为1.25～4.5之间，可以直接从实心圆坯穿制成较薄的毛管。
主要缺点是这种加工方法变形复杂，容易在毛管内外表面产生并扩大缺陷，所以对管坯质量要求较高。
由于对钢管表面质量要求的不断提高，合金钢比重的不断增长，尤其是连铸圆坯的推广使用，现在这种喂入角小于13°的二辊斜轧机，已不能满足无缝钢管生产中对生产率和钢管质量的要求，因而新结构的斜轧穿孔机相继出现。
1.1.2狄赛尔穿孔机狄赛尔穿孔机是主动旋转导盘二辊（桶形辊）斜轧穿孔机，是在二辊桶形辊穿孔机基础上演变而来的。
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狄塞尔穿孔机和锥形辊穿孔机介绍
狄塞尔穿孔机
狄塞尔于20世纪20年代在研究改进斜轧穿孔工艺时，提出了采用高速回转导盘的斜轧延伸机理论，并于1932年在美国建成投产了第一台狄塞尔轧管机。
其主要特征是采用驱动的大导盘，当大导盘应用于穿孔机时，轧辊仍是斯蒂弗尔的桶形辊，人们将这种穿孔机称为“狄塞尔穿孔机”。
锥形辊穿孔机
锥形辊穿孔机的工艺约于1899年由斯蒂弗尔提出，首先用于美国。
这种穿孔机的轧辊表面速度和金属在穿孔过程中增加的流动速度相一致，从而可以减少作用在毛管上的切应力，具有能耗小、毛管内外表面光洁、壁厚均匀、可轧制各种合金和难变形钢等优点。
但老式的锥形辊穿孔机，轧辊为悬臂结构，喂入角不可调，因此没有得到发展和推广应用。
到20世纪70年代初即1971年前苏联将单支撑改为双支撑结构后，又得以复兴，在前苏联先后建了3台。
以后日本住友公司对此进行了研究，申请了专利并用于其海南厂阪Φ114mm半限动连轧管机组，从此名声大噪，被世人公认为是一种优点较多的穿孔机。
锥形辊穿孔机在结构上与一般二辊穿孔机基本相同，但轧辊由两个同向的截锥体构成。
轧辊对轧制线的倾斜角除了喂入角外，还有辗轧角，如图1所示。
图1
锥形辊穿孔机可根据需要，配备导板或导盘。
关键词-狄塞尔穿孔机，狄塞尔轧机，锥形辊穿孔机，锥形辊，狄塞尔, 锥形辊穿孔
2017-9-9。