專利名稱：一種熱擴鋼管用芯棒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋼管塑性變形裝置，尤其是涉及一種熱擴鋼管用芯棒。
背景技術：
無縫鋼管生產(chǎn)主要經(jīng)過管坯加熱、穿孔、熱扎、定徑、精整等工序，特別是大口徑無縫鋼管的生產(chǎn)，所述大口徑無縫鋼管的生產(chǎn)即將口徑小的無縫原料管熱擴為口徑大的無縫鋼管，其設備投資大且生產(chǎn)成本高。而熱擴鋼管生產(chǎn)工藝恰恰解決了這一難題，其中，芯棒是熱擴過程中直接與鋼管接觸并使之產(chǎn)生塑性變形的重要工具，它直接影響鋼管的產(chǎn)量、質量等各項指標，是熱擴工藝的決定性因素，在現(xiàn)有的技術中的芯棒沒有進行規(guī)范的設置，不能承受相當大的推力，以及耐溫、耐磨性能差，還存在著幾何尺寸的設計制造精準度低，生產(chǎn)的鋼管質量差等技術問題。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種在工作時可承受相當大的推力和很高的溫度且耐磨性能好的一種熱擴鋼管用芯棒，尤其適合生產(chǎn)高質量、高產(chǎn)量的熱擴鋼管。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種熱擴鋼管用芯棒，由導向區(qū)、變形區(qū)、定徑區(qū)、精整區(qū)、矯直區(qū)五個區(qū)域連接而成，所述導向區(qū)、變形區(qū)、定徑區(qū)的直徑為順次增大，所述定徑區(qū)、精整區(qū)、矯直區(qū)直徑相同；所述導向區(qū)為實體結構，其余四個區(qū)域為與外表面形狀匹配的空心結構。進一步，所述導向區(qū)的直徑比原料管的內(nèi)徑小5mm 15mm ;所述導向區(qū)的長度L1=300_ 400_，所述導向區(qū)為錐形結構，所述導向區(qū)的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角b，其數(shù)值為O. 5° ；所述變形區(qū)的長度滿足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga其中L2為變形區(qū)的長度,單位為mm ;Df為定徑區(qū)的直徑,單位為mm ;所述Dt為導向區(qū)的直徑，單位為mm ;所述變形區(qū)的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角a，其數(shù)值為6. 5。 9。；所述定徑區(qū)的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角C，其數(shù)值為2° 3° ；所述定徑區(qū)的直徑滿足以下公式
n _ (D1 —2S0Um=---—---
〈I + AT Xag)Δ T = T1-T0AS = S0-S1公式中Dm :定徑區(qū)直徑,單位為mm ;D1 :成品管直徑，單位為mm ；[0017]S。原料管壁厚，單位為mm ;S1 :成品管壁厚，單位為mm ；T。常溫，單位為。C ;T1 :熱擴變形溫度，單位為。C ；Cif :鋼管線膨脹系數(shù)；ag:芯棒線膨脹系數(shù)；所述精整區(qū)、矯直區(qū)的直徑與定徑區(qū)的直徑相同；所述定徑區(qū)的長度L3 = 50mm 100_ ；所述精整區(qū)的長度L4 = IOOmm 150mm ；所述矯直區(qū)為鑄鋼管；所述矯直區(qū)的長度L5 = 3200_ ；所述芯棒的總體長度為3-3. 5m ；所述直徑均為外徑。所述鋼管線膨脹系數(shù)根據(jù)鋼的型號和溫度不同而不同，例如20#碳鋼線膨脹系數(shù)如下20-700°C時，鋼管線膨脹系數(shù)為O. 0000147/°C -O. 000015/°C。所述芯棒線膨脹系數(shù)根據(jù)選擇的不銹耐熱鋼不同和溫度不同而不同，例如20-700°C時，芯棒線膨脹系數(shù)為O. 0000186/ 0C ； 20-900 °C時，芯棒線膨脹系數(shù)為O. 0000193/。。。 所述精整區(qū)主要起歸圓作用，所述矯直區(qū)主要起控制彎曲度的作用。進一步，為了簡化計算定徑區(qū)的直徑，所述芯棒定徑區(qū)直徑還可以根據(jù)以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A其中當原料管直徑為273-300mm時，A為1_1. 5mm ;當原料管直徑為300-400mm時，A為I. 5-2mm ;當原料管直徑為400_500臟時，A為2-3. 5mm ;當原料管直徑為500_600臟時，A為3. 5-4. 5mm ;當原料管直徑為600_700臟時，A為4. 5_6mm ;當原料管直徑為700-800mm 時，A 為 6-7. 5mm。進一步，所述五個區(qū)域之間通過法蘭連接。進一步,所述矯直區(qū)為35#鑄鋼管。進一步，所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20 中的任意一種不銹耐熱鋼構成。進一步，從鋼管直度及成本角度考慮，所述芯棒的總體長度為3. 2m。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是由于采用上述技術方案，在工作時能夠承受相當大的推力，而且耐溫、耐磨性能好；幾何尺寸的設計制造精準度高，生產(chǎn)的鋼管質量好，而且生產(chǎn)效率高；具有結構簡單，加工成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。

圖I是本實用新型的結構剖面示意圖；圖2是圖I中b處局部放大示意圖；圖3是圖I中c處局部放大示意圖。圖中[0044]I、導向區(qū)2、變形區(qū)3、定徑區(qū)4、精整區(qū)5、矯直區(qū)
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型一種熱擴鋼管用芯棒，由導向區(qū)I、變形區(qū)2、定徑區(qū)3、精整區(qū)4、矯直區(qū)5五個區(qū)域連接而成，所述導向區(qū)I、變形區(qū)2、定徑區(qū)3的直徑為順次增大，所述定徑區(qū)3、精整區(qū)4、矯直區(qū)5直徑相同；所述導向區(qū)I為實體結構，其余四個區(qū)域為與外表面形狀匹配的空心結構。所述導向區(qū)I的直徑比原料管的內(nèi)徑小5mm 15mm ;所述導向區(qū)I的長度L1 =300mm 400mm,所述導向區(qū)I為錐形結構,所述導向區(qū)I的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角b，其數(shù)值為O. 5° ； 所述變形區(qū)2的長度滿足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga其中L2為變形區(qū)2的長度,單位為mm ；Df為定徑區(qū)3的直徑,單位為mm ;所述Dt為導向區(qū)I的直徑，單位為_ ;所述變形區(qū)2的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角a，其數(shù)值為6. 5° 9° ；所述定徑區(qū)3的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角C，其數(shù)值為2° 3° ；所述定徑區(qū)3的直徑滿足以下公式
n _ (D1 —2S0Um=---—---
〈I + AT Xag)ΔΤ = T1-T0AS = S0-S1公式中Dm :定徑區(qū)3直徑，單位為mm ；D1 :成品管直徑，單位為mm ；S0 :原料管壁厚,單位為mm ；S1 :成品管壁厚，單位為mm ；T。常溫，單位為。C ;T1 :熱擴變形溫度，單位為。C ；a f :鋼管線膨脹系數(shù)；cig:芯棒線膨脹系數(shù)；所述精整區(qū)4、矯直區(qū)5的直徑與定徑區(qū)3的直徑相同；所述定徑區(qū)3的長度L3 = 50mm 100_ ；所述精整區(qū)4的長度L4 = IOOmm 150mm ；所述矯直區(qū)5為鑄鋼管；所述矯直區(qū)5的長度L5 = SZOOmm-L1-L2-L3-L4 ；所述芯棒的總體長度為3-3. 5m ；所述直徑均為外徑。所述鋼管線膨脹系數(shù)根據(jù)鋼的型號和溫度不同而不同，例如20#碳鋼線膨脹系數(shù)如下20-700°C時，鋼管線膨脹系數(shù)為O. 0000147/°C -O. 000015/°C。[0072]所述芯棒線膨脹系數(shù)根據(jù)選擇的不銹耐熱鋼不同和溫度不同而不同，例如20-700°C時，芯棒線膨脹系數(shù)為O. 0000186/ 0C ； 20-900 °C時，芯棒線膨脹系數(shù)為O. 0000193/。。。所述精整區(qū)4主要起歸圓作用，所述矯直區(qū)5主要起控制彎曲度的作用。進一步，為了簡化計算定徑區(qū)3的直徑，所述芯棒定徑區(qū)3直徑還可以根據(jù)以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A其中當原料管直徑為273-300mm時，A為1_1. 5mm ;當原料管直徑為300-400mm時，A為I. 5-2mm ;當原料管直徑為400_500臟時，A為2-3. 5mm ;當原料管直徑為500_600臟時，A為3. 5-4. 5mm ;當原料管直徑為600_700臟時，A為4. 5_6mm ;當原料管直徑為700-800mm 時，A 為 6-7. 5mm。 所述五個區(qū)域之間通過法蘭連接。所述矯直區(qū)5為35#鑄鋼管。所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20 中的任意一種不銹耐熱鋼構成。從鋼管直度及成本角度考慮，所述芯棒的總體長度為3. 2m。本實例的工作過程待擴徑的小口徑鋼管從導向區(qū)I套在芯棒上，所述鋼管經(jīng)中頻感應加熱到800°C左右時，經(jīng)液壓機推動鋼管經(jīng)變形區(qū)2和定徑區(qū)3擴徑、精整區(qū)4精整、矯直區(qū)5矯直而擴徑為大口徑鋼管，在此熱擴過程中芯棒是直接與鋼管接觸并使之產(chǎn)生塑性變形的重要工具，它直接影響鋼管的產(chǎn)量、質量等各項指標，是熱擴工藝的決定因素，本實用新型在工作時能夠承受相當大的推力，而且耐高溫、耐磨性能好。以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種熱擴鋼管用芯棒，其特征在于由導向區(qū)、變形區(qū)、定徑區(qū)、精整區(qū)、矯直區(qū)五個區(qū)域連接而成，所述導向區(qū)、變形區(qū)、定徑區(qū)的直徑為順次增大，所述定徑區(qū)、精整區(qū)、矯直區(qū)直徑相同；所述導向區(qū)為實體結構，其余四個區(qū)域為與外表面形狀匹配的空心結構。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特征在于所述導向區(qū)的直徑比原料管的內(nèi)徑小5mm 15mm ;所述導向區(qū)的長度L1 = 300mm 400mm,所述導向區(qū)為錐形結構，所述導向區(qū)的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角b，其數(shù)值為O. 5° ； 所述變形區(qū)的長度滿足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga 其中=L2為變形區(qū)的長度，單位為mm ；Df為定徑區(qū)的直徑，單位為mm ;所述Dt為導向區(qū)的直徑，單位為mm;所述變形區(qū)的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角a，其數(shù)值為6.5。 9。； 所述定徑區(qū)的外徑邊緣與軸心線的夾角為外徑傾斜角c，其數(shù)值為2° 3° ； 所述定徑區(qū)的直徑滿足以下公式
3.根據(jù)權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特征在于所述芯棒定徑區(qū)直徑可以根據(jù)以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A 其中當原料管直徑為273-300mm時，A為1-1. 5mm ;當原料管直徑為300-400mm時，A為I. 5-2mm ;當原料管直徑為400-500mm時，A為2_3. 5mm ;當原料管直徑為500-600mm時，A為3. 5-4. 5mm ;當原料管直徑為600-700mm時，A為4. 5_6mm ;當原料管直徑為700-800mm時，A 為 6-7. 5mm。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特征在于所述五個區(qū)域之間通過法蘭連接。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特征在于所述矯直區(qū)為35#鑄鋼管。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特征在于所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20中的任意一種不銹耐熱鋼構成。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種熱擴鋼管用芯棒，其特征在于所述芯棒的總體長度為3.2m。
專利摘要本實用新型提供一種熱擴鋼管用芯棒，由導向區(qū)、變形區(qū)、定徑區(qū)、精整區(qū)、矯直區(qū)五個區(qū)域連接而成，所述導向區(qū)、變形區(qū)、定徑區(qū)的直徑為順次增大，所述定徑區(qū)、精整區(qū)、矯直區(qū)直徑相同；所述導向區(qū)為實體結構，其余四個區(qū)域為與外表面形狀匹配的空心結構。本實用新型的有益效果是由于采用上述技術方案，在工作時能夠承受相當大的推力，而且耐溫、耐磨性能好；幾何尺寸的設計制造精準度高，生產(chǎn)的鋼管質量好，而且生產(chǎn)效率高；具有結構簡單，加工成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
文檔編號B21D39/20GK202461331SQ20122009489
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權日2012年3月14日
發(fā)明者包俊才 申請人:天津騰飛鋼管有限公司