大直径厚壁无缝钢管垂直挤压机挤压导向矫直装置

摘要

本发明涉及大直径厚壁无缝钢管垂直挤压机挤压导向矫直装置，属于金属挤压技术领域。本发明高温合金挤压模座导向内衬通过过渡接头与模座加长导向矫直套固定连接组装为总成。在钢管热挤压初期，钢管温度在1000～1100℃的状态下，利用挤压顶出力量对挤压钢管进行实时导向和矫直，即一边挤压，同时一边导向和矫直，对钢管头部产生的弯曲进行有效矫直。增设导向矫直装置之后，一方面，不仅对挤压钢管头部弯曲现象得到控制，而且可以有效利用钢管头部，材料利用率可提高5%～10%；另一方面，在整个挤压过程中，直至挤压结束，整支钢管的弯曲度大大减轻，不需要进行二次加热矫直，简化了后续矫直工序，提高效率、节约能源。

说明书

技术领域：

    本发明涉及一种挤压钢管的实时导向和矫直，特别是涉及大直径厚壁无缝钢管垂直挤压机挤压导向矫直装置，属于金属挤压技术领域。 

背景技术：

内蒙古北方重工业集团有限公司垂直挤压大口径厚壁无缝钢管工程建设项目，于2009年7月13日完全依靠自主创新成功挤压出第一根高压厚壁无缝钢管，标志着3.6万吨黑色金属垂直挤压机项目建设的成功。此项目是一项全新的系统工程，没有任何成熟的经验可以借鉴。在技术层面涉及大口径厚壁无缝钢管挤压工艺和重型挤压装备两大技术关键。在国内技术底子薄，加上国外的技术封锁的形势下，要突破这两大技术关键，只有攻坚克难，完全依赖自主创新，颠覆传统技术。尤其在工艺技术开发方面，突破了工模具设计制造、钢管挤压等关键工艺难题。随着挤压工艺研究、试制、批量生产的逐步完成，取得重型设备研制和重型挤压工艺（工装）的双突破。但是，随着批量生产成本的要求，材料利用率的提高凸显成非常关键的因素。

现有装置见图1，用于成型挤压管外径的模座内衬高度仅有450mm,所以挤压钢管的头部易出现弯曲现象，挤压后的钢管直线度比较差，尤其在挤压钢管头1200mm范围内更容易出现弯曲，挤压管必须经矫直机矫直后达到内弯、外跳要求，才能进行后续的机械加工及喷淬工序。为达到校直钢管全长最大外径跳动量≤6mm，全长内孔最大弯曲度≤3mm，校直时的压痕深度不得超过3mm的技术要求，需对工件的不同部位或同一部位的不同角度的弯曲进行多次反复冷校直和热校直。通常校直要经过很多费时费力的工步：用天车将工件吊到传动工作台上，由传动工作台传送到校直工位，通过旋转托辊将工件旋转到需要校直的位置，用升降装置把工件升到模具的工作位置，移动压头向前对工件进行校直，经过反复进行以上的动作。但是，对于钢管头部1200mm范围内的弯曲用矫直机很难矫直，在加热到600～700℃矫直时会压扁，不能保证后续加工余量，只能去掉成品管头部，成为料头。造成材料利用率低、生产成本高、能源和资源浪费、生产周期长、劳动效率低。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种在高温下大直径厚壁无缝钢管进行垂直挤压的同时进行导向矫直，避免被挤压的大直径厚壁无缝钢管头部弯曲的大直径厚壁无缝钢管垂直挤压机挤压导向矫直装置。

技术解决方案：

本发明包括：高温合金挤压模座导向内衬通过过渡接头与模座加长导向矫直套固定连接组装为总成。

进一步：总成高度大于1650mm。

进一步：高温合金挤压模座导向内衬、过渡接头及模座加长导向矫直套同轴。

进一步：过渡接头置于高温合金挤压模座导向内衬顶部中心部位，且与模座加长导向矫直套的内、外径相同。

进一步：高温合金挤压模座导向内衬为形状为圆锥台形，顶部的过渡接头高度150mm～180mm 。

进一步：高温合金挤压模座导向内衬过渡接头及模座加长导向矫直套的直管壁厚均为50mm～60mm。

进一步：模座加长导向矫直套的高度1200mm～1500mm。

进一步：模座加长导向矫直套的高度1200mm～1500mm。

进一步：高温合金挤压模座导向内衬与模座加长导向矫直套焊接，两零件焊接部位均开30°的V型坡口；焊条选用J857或80kg～90kg级焊条；焊接前预热到450℃，用加热带单面加热包裹宽度200mm；焊接时使用锤击法消除应力；焊后缓冷至室温。

进一步：所述过渡接头及模座加长导向矫直套上均设有吊装孔。

在钢管热挤压初期，即在开始挤压的瞬间开始，钢管温度在1000～1100℃的状态下，利用挤压顶出力量对挤压钢管进行实时导向和矫直，即一边挤压，同时一边导向和矫直，对钢管头部产生的弯曲进行有效矫直。增设导向矫直装置之后，一方面，不仅对挤压钢管头部弯曲现象得到控制，而且可以有效利用钢管头部，材料利用率可提高5%～10%；另一方面，在整个挤压过程中，直至挤压结束，整支钢管的弯曲度大大减轻，不需要进行二次加热矫直，简化了后续矫直工序，提高效率、节约能源。

附图说明：

图1是本发明原挤压模座导向内衬和挤压钢管示意图；

图2是本发明挤压导向矫直装置和挤压钢管示意图；

图3是本发明挤压模座导向内衬结构示意图；

图4是本发明挤压模座导向内衬剖视图。

具体实施方式：

本发明高温合金挤压模座导向内衬1通过过渡接头与模座加长导向矫直套2固定连接组装为总成；高温合金挤压模座导向内衬1形状为圆锥台形，顶部增设有高度为150mm的台阶直管作为过渡接头；过渡接头内孔与原高温合金挤压模座导向内衬1孔径一致，一体加工而成；高温合金挤压模座导向内衬1、过渡接头及模座加长导向矫直套2同轴；过渡接头置于高温合金挤压模座导向内衬1顶部中心部位，且与模座加长导向矫直套1的内、外径相同；目的是便于两者焊接时容易对中，保证可靠焊接；综合核算其导向矫直强度及重量，确定高温合金挤压模座导向内衬1过渡接头及模座加长导向矫直套2的直管壁厚均为50mm；经校核，可保证其有足够的强度；模座加长导向矫直套2的高度为1200mm，垂直挤压导向矫直装置总高度为1650mm；其作用在于：在钢管热挤压初期，即在开始挤压的瞬间开始，钢管温度在1000～1100℃的状态下，利用挤压顶出力量对挤压钢管进行实时导向和矫直，即一边挤压，同时一边导向和矫直，对钢管头部至少1.5米范围内产生的弯曲进行有效矫直。增设导向矫直装置之后，可对后续挤压起到导向和矫直作用。一方面，不仅对挤压钢管头部弯曲现象得到控制，而且可以有效利用钢管头部，材料利用率可提高5%～10%；另一方面，在整个挤压过程中，直至挤压结束，整支钢管的弯曲度大大减轻，不需要进行二次加热矫直，简化了后续矫直工序，提高效率、节约能源。

本发明高温合金挤压模座导向内衬1为42CrMo锻件，模座加长导向矫直套2其材料为P91或P92挤压钢管，两者零件结构与机械加工尺寸配套、组装后采用特定焊接工艺可靠焊接，并采用特定焊接工艺，主要工艺参数：两零件焊接部位均开30°的V型坡口；焊条选用J857或80kg～90kg级焊条，进行焊接，摆放正确，两零件对中后进行焊接；焊接前预热到450℃，用加热带单面加热包裹宽度200mm；焊接时使用锤击法消除应力；焊后缓冷至室温。

本发明高温合金挤压模座导向内衬1与模座加长导向矫直套2采用焊接的方式连接，高温合金挤压模座导向内衬1材料选用综合性能较好的锻件42CrMo，模座加长导向矫直套2采用现有钢管料头，材料为P91，模座加长导向矫直套2对称设有吊装、减重及散热孔。用于减重和吊装，同时具有散热的功能，并保证其有足够的强度；在圆锥台形高温合金挤压模座导向内衬1的顶部增加的台阶直管上设有吊装孔，方便搬运及安装等吊装操作。

本发明根据360MN垂直挤压机的结构特点和模具安装情况，无法安装通常的压力机如导柱导套式等导向装置，针对挤压模具无导向装置的缺陷，在360MN挤压机挤压模的出口部位增设加装导向矫直装置，高温合金挤压模座导向内衬1内孔用于成型挤压管外径，在钢管热挤压初期就开始矫直，即在开始挤压的瞬间开始，钢管温度在1000～1100℃的状态下，利用挤压顶出力量对挤压钢管进行实时导向和矫直，即一边挤压，同时一边导向和矫直，对钢管头部产生的弯曲进行有效矫直。

通过实际试验，挤压钢管头1200mm范围内没有出现弯曲，壁厚差明显减小，挤压钢管的材料利用率大大提高。