钢管成形理论及工艺
轧钢工艺基础理论培训讲义
轧钢⼯艺基础理论培训讲义轧钢基础理论培训讲义第⼀章钢材品种及其⽣产系统⼀、钢材的压⼒加⼯⽅法1、压⼒加⼯⽅法：就是⽤不同的⼯具，对⾦属施加压⼒，使之产⽣塑性变形，制成⼀定形状产品的加⼯⽅法。
除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。
2、轧钢：在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压⼒加⼯过程并希望得到需要的形状和改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能叫做轧钢。
⽬的：得到需要的形状（精确成形）、改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能。
3、热轧：⾦属在⾼于再结晶温度以上的轧制为热轧。
4、冷轧：⾦属在低于再结晶温度的轧制称为冷轧。
钢的再结晶温度⼀般在450~600℃⼆、轧钢成品的种类1、轧钢产品品种：是指轧制产品的钢种、形状、⽣产⽅法、⽤途和规格的总和。
轧制品种的多少是衡量轧钢⽣产技术⽔平的⼀个重要标志。
2、板管⽐：按照轧制产品的断⾯形状特征和⽤途，通常热轧钢材可以分为板材、管材和型材等种类。
在热轧钢材总量中板材和管材产量所占的百分⽐称为板管⽐。
⼯业发达国家的板管⽐以达到60%以上。
我国⽬前板管⽐已接近40%。
板管⽐的⼤⼩在⼀定程度上反映了⼀个国家的钢铁⼯业发展⽔平。
三、轧钢⽣产系统1、型钢⽣产系统：是单⼀化的轧钢⽣产系统。
基本轧机是⽅坯轧机、中⼩型轧机和各类成品型轧机。
2、钢板⽣产系统：是⽣产各类钢板、带钢的轧钢⽣产系统。
⼀般⽣产规模较⼤，年产量在300万t以上。
3、钢管⽣产系统：⽣产各类钢管的轧钢⽣产系统。
4、混合⽣产系统：⽣产型钢、板带钢和钢管或其中任何两类轧制产品的轧钢⽣产系统。
5、冶⾦⽣产过程的短流程冶⾦⽣产过程⼤体可以分为三个阶段。
第⼀阶段到20世纪40年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——平炉冶炼——铸锭——初轧开坯——成品轧制；第⼆阶段到20世纪50年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——转炉冶炼——连铸——各类成品轧机轧制；第三阶段到20世纪80年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：电炉（炉外精炼）——连铸——成品连轧。
管件生产总结
管件生产总结管件是一种常用的连接材料，在管道系统中起到连接和转换流体的作用。
为了确保管件的质量和生产效率，本文对管件生产进行了总结和梳理，以期对今后的生产工作有所指导和借鉴。
一、生产工艺流程管件生产工艺流程包括材料准备、成型加工、热处理、表面处理和质量检测等环节。
首先，材料准备是确保产品质量的基础，包括选材、切割和装料等工序。
成型加工阶段通过冷挤压、热挤压或锻造等方式将材料成型成管件的预形状。
热处理是为了改善材料的力学性能和组织结构，通过调控温度和时间来保证产品的性能稳定。
表面处理是为了提高管件的耐腐蚀性和装饰性，常见的处理方法有喷丸、镀锌和喷涂等。
最后，通过质量检测环节来评估产品的合格率，确保产品满足客户的需求。
二、生产过程中的问题与对策1.材料质量不稳定：管件生产所使用的原材料具有一定的特殊性，因此材料的质量稳定性对于产品的可靠性至关重要。
为了解决这个问题，我们需要与供应商建立长期合作关系，加强对原材料的质量控制，严格按照规范要求进行抽样检测和验收。
2.成型精度不高：由于管件形状和尺寸的要求较高，成型过程中的不合格率较高。
针对这个问题，我们需要引进先进的成型设备和工艺技术，并加强操作工人的培训，提高他们的技能水平。
同时，建立完善的质量管理体系，进行跟踪检测和及时调整。
3.热处理引起的变形：在热处理过程中，由于温度和冷却速度的不均匀性，容易导致管件变形。
为了避免这个问题，我们应该优化热处理工艺，控制好加热温度和冷却速度，避免过度变形。
同时，加强对热处理过程的监控和检测，及时调整工艺参数。
4.表面处理不合格：表面处理工艺的不合格会影响管件的耐腐蚀性和装饰性。
为了确保表面处理效果，我们需要严格按照工艺要求操作，并加强对操作工人的培训和指导，保证工艺的标准化和稳定性。
此外，加强质量检测环节，对表面处理效果进行抽查和评估。
三、生产管理与优化为了提高生产效率和产品质量，我们需要加强生产管理和优化流程。
首先，建立规范的生产作业指导书，明确每道工序的工艺要求和操作规范，提高生产工人的工作效率和准确性。
材料成形工艺学-轧制理论-前滑2
t x = fp x
积分后得到中性角公式：
sin α 1 − cos α Q1 − Q0 sin γ = − + 2 2f 4 pf b R
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前后张力相等或无前后张力时，则
sin α 1 − cos α sin γ = − 2 2f
α角很小时
1 − cos α = 2 sin
2
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剩余摩擦力的概念
轧件从开始咬入到轧制建成的过 程中，有利于轧件咬入的水平分力 Tx不断增加，而阻碍轧件咬入的水 平分力Nx不断减小，Tx-Nx的差值 愈来愈大，也就是咬入过程所要求 的靠摩擦作用的曳入力愈来愈富余。
cos ϕ
剩余摩擦力Ts Ts = Tx − N x = Nf cos ϕ − N sin ϕ
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4 影响前滑的因素
生产实践表明，影响前滑的因素很多。 归纳起来主要因素有： 压下率 轧件厚度 轧件宽度 辊径 摩擦系数 张力等等。
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1）压下率的影响
由实验曲线可见，前滑随压 ， 下率的增而增， 下率的增而增，其原因是由 于压下率增加，延伸系数增 加。 当∆h＝常数时，前滑增加非 常显著。咬入角不变，故前 滑有显著增加。 当 h＝ 常数时或H＝常数时， 压下率的增加，延伸必然增 加，但这是因 ∆h 增加，所 以咬入角增大，故剩余摩擦 力减小， 两个因素的联合作用，使前 滑虽有所增加，但没有∆h＝ 常数时增加的显著。
【材料成型工艺--锻压】一、塑性成形理论基础(2014)
1.2 塑性变形后金属的组织和性能
1.冷变形及其影响 1）冷变形对金属性能的影响
① 冷变形强化/加工硬化（work hardening） 金属在塑性变形中随着变形程度的增加，强度、硬度升
高而塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。
有利：很多热处理不能强化的金属 材料的主要强化方法
不利：进一步的塑性变形带来困难。
变形10% 100× 纤维组织
变形40% 100×
变形80% 100×
工业纯铁不同变形度的显微组织
具有纤维组织的金属，各个方向上的力学性能不相同。顺纤维 方向的力学性能比横纤维方向的好。
分析： 采用棒料直接经切削加工制造螺钉 采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉
纤维组织的利用原则
➢ 力求流线沿工件外形轮廓连续分布而
材料塑性成形工艺
塑性成形 (Plasticity Forming) 是利用金
属材料所具有的塑性变形能力，在外力的作用下 使金属材料产生预期的塑性变形，从而获得具有 一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工
方法。工程上常称为压力加工。
金属塑性成形中作用在金属坯料上的外力主要有两种： 冲击力和压力。锤类设备产生冲击力使金属变形，轧机和 压力机对金属坯料施加静压力使金属变形。
1.单晶体的塑性变形 室温下，单晶体金属塑性变形是晶粒内变形的结果，主
要是通过滑移和孪生进行的。 1）滑移 晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑动。
晶体在切应力作用下的变形过程
4
2）孪晶
晶体的一部分相对一部 分沿一定的晶面发生相 对转动。
单晶体在切应力作用下的孪生变形过程
2. 多晶体的塑性变形
二、 冲压成形工艺 2.1 概述 2.2 冲裁 2.3 弯曲 2.4 拉深 三、 锻造成形工艺 3.1 自由锻 3.2 模锻
不锈钢薄壁管材推弯成形工艺研究的开题报告
不锈钢薄壁管材推弯成形工艺研究的开题报告题目：不锈钢薄壁管材推弯成形工艺研究一、研究背景不锈钢材料具有优异的耐腐蚀性、高强度、高温性能等优点，因此在工业生产和生活中得到广泛应用。
其中，不锈钢薄壁管材是一种重要的材料，广泛应用于石油、化工、航空、航天、医疗器械等领域。
但是，不锈钢薄壁管材成形难度较大，不同工件的成形要求也不同。
本研究旨在探究不锈钢薄壁管材推弯成形工艺，提高不锈钢薄壁管材的成形质量和生产效率。
二、研究目的1. 分析不锈钢薄壁管材的物理特性和成形要求，探究适合不同工件的成形工艺方案，提高成形质量和生产效率。
2. 优化成形工艺参数，如推弯角度、推弯速度、推弯力等，探究最佳的成形条件，提高成形精度和重复性。
3. 通过实验验证不同成形条件对不锈钢薄壁管的成形质量影响，为成形工艺优化提供理论依据和参考。
三、研究内容1. 不锈钢薄壁管材成形要求和工艺分析2. 不锈钢薄壁管材推弯成形工艺方案的设计和优化3. 成形工艺参数及影响因素的分析和实验研究4. 成形工艺的优化和质量控制方法研究四、研究方法1. 文献调研法：通过文献调研和参考专家意见，了解国内外不锈钢薄壁管材成形的研究现状和工艺方法。
2. 数值模拟法：利用有限元软件建立不锈钢薄壁管材的模型，模拟推弯成形过程，优化成形工艺参数。
3. 实验方法：设计实验方案，进行成形工艺参数和成形质量的测试，探究成形质量与工艺参数的关系。
五、预期成果1. 探究不锈钢薄壁管材的成形特性，优化成形工艺参数，提高生产效率和成形质量。
2. 提出适用于不同工件成形的工艺方案，为工业生产提供参考。
3. 为不锈钢薄壁管材成形工艺的进一步改进和提高提供理论基础和实验依据。
以上是不锈钢薄壁管材推弯成形工艺研究的开题报告，仅供参考，谢谢！。
管材内高压成形技术
目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2管材内高压成形基本原理 (1)1.3管材内高压成形的适用领域 (3)第二章管材内高压成形的影响因素 (4)2.1轴向应力的影响 (4)2.2内压力大小的影响 (4)2.3摩擦系数的影响 (5)2.4起皱的影响 (6)第三章管材内高压成形的设备关键技术 (7)第五章管材内高压成形的工程研发案例 (9)第六章管材内高压成形的展望 (11)第一章绪论1.1研究背景近年来，汽车轻量化是汽车制造业的重要发展趋势。
由于世界能源的紧张和环保问题的日趋严重，汽车工业面临着严峻的挑战：减轻汽车自身重量，提高行驶速度，降低能耗。
除了采用轻体材料以外，汽车轻量化的另一个主要途径是以“空代实”。
这就求促使人们不得不改进传统工艺，创造出适应新经济时代要求的新工艺。
通过合理的结构设计，许多零部件都能采用标准的管材，通过液压成形技术成形结构很复杂的单一整体结构件，代替承受弯曲和扭转载荷的构件，既节省了材料，又发挥了材料的最大效能。
在汽车工业中管材液压成形作为一个非常重要的成形技术已得到了广泛应用，主要用于生产汽车动力系统、排气系统、汽车底盘以及一些结构件。
汽车用排气管件大多为形状比较复杂、轴线有很大变化的零件。
传统成形工艺除铸造成形外，主要采用冲压两个半壳而后组焊成形，或采用管坯进行数控弯曲、扩管、缩管加工而后组焊成形。
这样制造的零件模具费用高、生产周期长、成本高，不适应当前汽车行业在减轻自重、降低成本、提高市场竞争力等方面的要求。
而采用内高压技术制造排气管件可以较精确地控制零件的尺寸精度，便于在后续工序中与其他零件进行装配，且能够进一步减轻系统重量，减少焊缝数量，内表面光滑，排气阻力小，使成形后的产品质量和寿命得到进一步提高。
1.2管材内高压成形基本原理内高压成形(Internal High Pressure Forming)是以管材作坯料，通过管材内部施加超高压液体和轴向进给补料把管坯压入到模具型腔使其成形为所需工件。
钢管生产流程
钢管生产流程
钢管是一种常见的金属制品，广泛应用于建筑、机械、化工等
领域。
它的生产流程经过多道工序，需要经过严格的控制和监测，
以确保产品质量和性能。
下面将介绍钢管的生产流程。
首先，钢管的生产通常以原材料的准备开始。
原材料主要包括
钢板、钢坯等。
这些原材料需要经过切割、热处理等工艺，以满足
后续生产的要求。
接下来是钢管的成型工艺。
成型工艺通常分为冷拔和热轧两种
方式。
冷拔是将钢坯通过模具冷变形成型，适用于生产精密钢管；
热轧则是将钢坯加热至一定温度后通过轧制机械成型，适用于生产
一般钢管。
随后是焊接工艺。
对于一些需要焊接的钢管，会经过焊接工艺。
焊接工艺主要包括高频焊、埋弧焊等方式，通过将钢板或钢带经过
卷板、成型、焊接等工序，最终形成焊接钢管。
然后是钢管的表面处理。
表面处理是为了提高钢管的耐腐蚀性
能和美观度。
通常包括酸洗、磷化、镀锌等工艺，以确保钢管在使
用过程中不易生锈、耐腐蚀。
最后是检测和包装。
在生产完成后，钢管需要经过一系列的检测，包括外径、壁厚、长度、化学成分、力学性能等指标的检测。
合格后，钢管会进行包装，通常采用塑料薄膜包装或捆扎包装，以
确保产品的安全运输和存储。
总的来说，钢管的生产流程经过原材料准备、成型、焊接、表
面处理、检测和包装等多个环节。
每个环节都需要严格控制和监测，以确保最终产品的质量和性能。
同时，生产过程中也需要注重节能
减排和安全生产，促进钢管产业的可持续发展。
材料加工和成形工艺
材料加工和成型工艺绪论1.材料、能源、信息现代技术和现代文明的三大支柱。
2.材料:指那些能够用于制造结构、器件或其它有用产品的物质。
3.工程材料分类，据组成与结构特点分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料；据性能特征分为：结构材料、功能材料；据用途分为：建筑材料、能源材料、机械工程材料、电子工程材料。
4.结构材料:是以力学性能为主的工程材料的统称，主要用于制造工程建筑中的构件、机械装备中的支撑件、连接件、运动件、传动件、紧固件、弹性件及工具、模具等。
5.功能材料:是指以物理性能为主的工程材料，即指在电、磁、声、光、热等方面有特殊性能或在其作用下表现出特殊功能材料。
6.材料加工:指材料的成型加工及强化、改性和表面技术的应用等。
7.材料的加工和改性是挖掘材料性能的潜力和充分发挥材料效能的主要手段。
8.表面技术:指通过施加覆盖层或改变表面形貌、化学组分、相组成、微观结构、缺陷状态，达到提高材料抵御环境作用的能力或赋予材料表面某种功能特性的材料工艺技术。
第一章材料的力学行为和性能1.材料的性能包括使用性能和工艺性能。
2.使用性能分为物理性能、化学性能、力学性能。
3.物理性能:包括材料的密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性及磁性等；化学性能:指材料在不同条件下表现出来的各种性能，如化学稳定性、抗氧化性、耐蚀性等；力学性能:材料在力的作用下表现出来的各种性能，主要是弹性、塑性、韧性和强度。
4.工艺性能:指材料对某种加工工艺的适应性，包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理工艺性和切削加工性等。
5.工程构件、机械零件在使用过程中的主要功能是传递各种力和能。
6.力学行为:材料在载荷作用下的表现。
7.弹性变形:当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时，若去除外力，物体发生的变形会完全消失，并恢复到原始状态，这种变形称为弹性变形。
8.塑性变形（残余变形）:当外力增加到一定书之后再去除时，物体发生的变形不能完全消失而一部分被保留下来，这是材料进入塑性变形阶段，所保留的变形称塑性变形或残余变形。
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（3）按钢管的材质分：钢管分为普通碳素钢管、碳素结构钢管、合金结构管、合金钢钢管、轴 承钢管、不锈钢管以及为节省贵重金属和满足特殊要求的双金属复合管、镀层和涂层管等。
1.2钢管的技术要求
4外形
❖ （1）弯曲度
1）全长弯曲度：对钢管全长测得的弯曲度，全长弯曲度分为5级 2）每米弯曲度:对钢管每米长度测得的弯曲度，每米弯曲度分为5级
❖ （2）椭圆度
钢管的椭圆度分为4级，
5重量
❖ 钢管按实际重量交货，也可按照理论重量交货。 ❖ 实际重量交货可分为单根重量或每批重量两种。
（5）按外径（D）和壁厚（S）之比（D/S）分：根据不同的比值，将钢管分为特厚管 （D/S≤10）、厚壁管（D/S＝10～20）、薄壁管（D/S＝20～40）和极薄壁管 （D/S≥40）。
（6）按用途分：油井管（套管、油管及钻杆等）、管线管、锅炉管、机械结构管、液压支柱管、 气瓶管、地质管、化工用管（高压化肥管、石油裂化管）、船舶用管等。
1.2钢管的技术要求
❖ 钢管每米的理论ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量按下面的公式计算： W= 0.003.1416ρ（D-S）
式中：W—钢管的理论重量，kg/m；ρ—钢的密度，kg/dm3 ；D—钢管的公称外 径，mm；S—钢管的公称壁厚，mm。
❖ （1）按照理论重量交货的钢管，单根钢管理论重量与实际重量的 允许偏差分为5级
钢管成形 1.1钢管的分类 理论及工艺
1.1 概论
❖ 凡是两端开口并具有中空断面，而且其长度与 断面周长之比较大的钢材，称为钢管。
❖ 有着工业“血管”之称 ❖ 目前生产的钢管外径由0.1～4500毫米、壁厚
为0.01～250毫米。
钢管分类
（1）按生产方式分：钢管分为无缝管和焊管两大类，无缝钢管又可分为热轧管、冷轧管、冷拔 管和挤压管等；焊管分为直缝焊管和螺旋焊管等。
1.2钢管的技术要求
2 对钢管尺寸偏差的要求
标准化和非标准化两种，分别有四个等级
3 对钢管的长度要求
（1）通常长度：钢管一般长度以通常长度交货，通常长度应符合规 定，热轧管为3000～12000mm；冷轧管为2000～ 10500mm；热轧短尺管的长度不小于2m，冷轧短尺管的长度 不小于1m。
（2）定尺长度和倍尺长度：定尺长度和倍尺长度应在通常长度范围 内，全长允许偏差分为三级；每个倍尺长度按规定留出切口余量： 当外径≤159mm时，切口余量为5～10mm，当外径> 159mm时，切口余量为5～10mm。
1.2钢管的技术要求
1 钢管生产的技术依据
国家和行业标准规定的内容如下： ❖ （1）品种，即钢管产品的规格标准。规定了各种钢管产品应具有
的断面形状，单重，几何尺寸及其允许偏差等，如表1-1、1-2所 示。 ❖ （2）技术条件，即钢管产品的质量标准（或性能标准）。规定了 钢管产品的化学成分、力学性能、工艺性能、表面质量以及其他特 殊要求。 ❖ （3）验收规则和试验方法，即钢管产品的检验标准。规定了检查 验收的规则和做试验时的取样部位。同时还规定了试样的形状尺寸 、试验条件及试验方法。 ❖ （4）包装、标志和质量证明书，即钢管产品的交货标准。规定了 成品管交货验收时的包装要求、标志方法及填写质量证明书等。
1.2钢管的技术要求
（3）机械用无缝钢管：根据用途要求须有较高的尺寸精 度、良好的力学性能和表面状态。如轴承管要求较高的 耐磨性、组织均匀和严格的内、外径公差。除做一般的 力学性能检验项目外，还要做低倍、断口、退火组织（ 球化组织、网状光、带状），非金属夹杂物（氧化物、 硫化物、点状等）、脱碳层及其硬度指标等试验。
（4）化肥工业用高压无缝钢管：常在压力为2200～ 3200Mpa、工作温度为-40℃～400℃和腐蚀性的环 境下输送化工介质（如合成氨、甲醇、尿素等）。化肥 工业用高压无缝钢管应具有较强的抗腐蚀性能、良好的 表面状态和力学性能。除做力学性能、压扁和水压试验 外，应根据不同的钢种作相应的晶间腐蚀试验、晶粒度 和更严格的无损检测。
（4）按管端形状分：根据管端状态可分为光管和车丝管（带螺纹钢管）。车丝管又可分为普通 车丝管（输送水、煤气等低压用管，采用普通圆柱或圆锥管螺纹连接）和特殊螺纹管（石油、 地质钻探用管，采用特殊螺纹连接，对于重要的车丝管），对一些特殊用管，为弥补螺纹对 管端强度的影响，通常在车丝前先进行管端加厚（内加厚、外加厚或内外加厚）。
1.2钢管的技术要求
（5）石油、地质钻探用钢管：在高压、交变应力、腐蚀 性的恶劣环境下工作，故应有高的强度级别，并能抗磨 、抗扭和耐腐蚀等性能。按照钢级的不同应做抗拉强度 、屈服强度、伸长率、冲击韧性及硬度等试验。对于石 油油井用的套管、油管和钻杆，更是详细划分了钢级、 类别，以及适用于不同环境、地质情况由用户自己选择 的较高要求的附加技术条件，满足不同的特殊需求。
1.2钢管的技术要求
（2）普通锅炉管：用于制造各种结构锅炉的过热 蒸汽管和沸水管。高压锅炉管用于高压或超高 压锅炉的过热蒸汽管、热交换器和用于高压设 备的管道。上述热工设备用钢管都在不同的高 温高压的条件工作，应保证良好的表面状态、 力学性能和工艺性能。一般均要检验其力学性 能，做压扁和水压试验，高压锅炉管还要求做 有关晶粒度的检验以及更严格的无损检测。
❖ （2）按理论重量交货的钢管，每批不小于10吨钢管的理论重量与 实际重量允许偏差为±7.5%或±5%。
1.2钢管的技术要求
6技术条件
通常，按照钢管的用途及其工作条件的不同，应对钢管尺 寸的允许偏差、表面质量、化学成分、力学性能、工艺 性能及其他特殊性能等提出不同的技术条件。
（1）一般无缝钢管：用作输送水、气、油等各种流体管 道和制造各种结构零件时，应对其力学性能如抗拉强度 、屈服强度和伸长率作抽样试验。输送管一般在承压的 条件下工作，还要求做水压试验和扩口、压扁、卷边等 工艺性能试验。对于大型长输原油、成品油、天然气管 线用钢管更是增加了碳当量、焊接性能、低温冲击韧性 、苛刻腐蚀条件下应力腐蚀、腐蚀疲劳及腐蚀环境下强 度等要求。