专利名称：一种热扩钢管用芯棒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢管塑性变形装置，尤其是涉及一种热扩钢管用芯棒。
背景技术：
无缝钢管生产主要经过管坯加热、穿孔、热扎、定径、精整等工序，特别是大口径无缝钢管的生产，所述大口径无缝钢管的生产即将口径小的无缝原料管热扩为口径大的无缝钢管，其设备投资大且生产成本高。而热扩钢管生产工艺恰恰解决了这一难题，其中，芯棒是热扩过程中直接与钢管接触并使之产生塑性变形的重要工具，它直接影响钢管的产量、质量等各项指标，是热扩工艺的决定性因素，在现有的技术中的芯棒没有进行规范的设置，不能承受相当大的推力，以及耐温、耐磨性能差，还存在着几何尺寸的设计制造精准度低，生产的钢管质量差等技术问题。 发明内容本实用新型要解决的问题是提供一种在工作时可承受相当大的推力和很高的温度且耐磨性能好的一种热扩钢管用芯棒，尤其适合生产高质量、高产量的热扩钢管。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种热扩钢管用芯棒，由导向区、变形区、定径区、精整区、矫直区五个区域连接而成，所述导向区、变形区、定径区的直径为顺次增大，所述定径区、精整区、矫直区直径相同；所述导向区为实体结构，其余四个区域为与外表面形状匹配的空心结构。进一步，所述导向区的直径比原料管的内径小5mm 15mm ;所述导向区的长度L1=300_ 400_，所述导向区为锥形结构，所述导向区的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角b，其数值为O. 5° ；所述变形区的长度满足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga其中L2为变形区的长度,单位为mm ;Df为定径区的直径,单位为mm ;所述Dt为导向区的直径，单位为mm ;所述变形区的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角a，其数值为6. 5。 9。；所述定径区的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角C，其数值为2° 3° ；所述定径区的直径满足以下公式
n _ (D1 —2S0Um=---—---
〈I + AT Xag)Δ T = T1-T0AS = S0-S1公式中Dm :定径区直径,单位为mm ;D1 :成品管直径，单位为mm ；[0017]S。原料管壁厚，单位为mm ;S1 :成品管壁厚，单位为mm ；T。常温，单位为。C ;T1 :热扩变形温度，单位为。C ；Cif :钢管线膨胀系数；ag:芯棒线膨胀系数；所述精整区、矫直区的直径与定径区的直径相同；所述定径区的长度L3 = 50mm 100_ ；所述精整区的长度L4 = IOOmm 150mm ；所述矫直区为铸钢管；所述矫直区的长度L5 = 3200_ ；所述芯棒的总体长度为3-3. 5m ；所述直径均为外径。所述钢管线膨胀系数根据钢的型号和温度不同而不同，例如20#碳钢线膨胀系数如下20-700°C时，钢管线膨胀系数为O. 0000147/°C -O. 000015/°C。所述芯棒线膨胀系数根据选择的不锈耐热钢不同和温度不同而不同，例如20-700°C时，芯棒线膨胀系数为O. 0000186/ 0C ； 20-900 °C时，芯棒线膨胀系数为O. 0000193/。。。 所述精整区主要起归圆作用，所述矫直区主要起控制弯曲度的作用。进一步，为了简化计算定径区的直径，所述芯棒定径区直径还可以根据以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A其中当原料管直径为273-300mm时，A为1_1. 5mm ;当原料管直径为300-400mm时，A为I. 5-2mm ;当原料管直径为400_500臟时，A为2-3. 5mm ;当原料管直径为500_600臟时，A为3. 5-4. 5mm ;当原料管直径为600_700臟时，A为4. 5_6mm ;当原料管直径为700-800mm 时，A 为 6-7. 5mm。进一步，所述五个区域之间通过法兰连接。进一步,所述矫直区为35#铸钢管。进一步，所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20 中的任意一种不锈耐热钢构成。进一步，从钢管直度及成本角度考虑，所述芯棒的总体长度为3. 2m。本实用新型具有的优点和积极效果是由于采用上述技术方案，在工作时能够承受相当大的推力，而且耐温、耐磨性能好；几何尺寸的设计制造精准度高，生产的钢管质量好，而且生产效率高；具有结构简单，加工成本低、生产效率高等优点。
图I是本实用新型的结构剖面示意图；图2是图I中b处局部放大示意图；图3是图I中c处局部放大示意图。图中[0044]I、导向区2、变形区3、定径区4、精整区5、矫直区
具体实施方式
如图I所示，本实用新型一种热扩钢管用芯棒，由导向区I、变形区2、定径区3、精整区4、矫直区5五个区域连接而成，所述导向区I、变形区2、定径区3的直径为顺次增大，所述定径区3、精整区4、矫直区5直径相同；所述导向区I为实体结构，其余四个区域为与外表面形状匹配的空心结构。所述导向区I的直径比原料管的内径小5mm 15mm ;所述导向区I的长度L1 =300mm 400mm,所述导向区I为锥形结构,所述导向区I的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角b，其数值为O. 5° ； 所述变形区2的长度满足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga其中L2为变形区2的长度,单位为mm ；Df为定径区3的直径,单位为mm ;所述Dt为导向区I的直径，单位为_ ;所述变形区2的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角a，其数值为6. 5° 9° ；所述定径区3的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角C，其数值为2° 3° ；所述定径区3的直径满足以下公式
n _ (D1 —2S0Um=---—---
〈I + AT Xag)ΔΤ = T1-T0AS = S0-S1公式中Dm :定径区3直径，单位为mm ；D1 :成品管直径，单位为mm ；S0 :原料管壁厚,单位为mm ；S1 :成品管壁厚，单位为mm ；T。常温，单位为。C ;T1 :热扩变形温度，单位为。C ；a f :钢管线膨胀系数；cig:芯棒线膨胀系数；所述精整区4、矫直区5的直径与定径区3的直径相同；所述定径区3的长度L3 = 50mm 100_ ；所述精整区4的长度L4 = IOOmm 150mm ；所述矫直区5为铸钢管；所述矫直区5的长度L5 = SZOOmm-L1-L2-L3-L4 ；所述芯棒的总体长度为3-3. 5m ；所述直径均为外径。所述钢管线膨胀系数根据钢的型号和温度不同而不同，例如20#碳钢线膨胀系数如下20-700°C时，钢管线膨胀系数为O. 0000147/°C -O. 000015/°C。[0072]所述芯棒线膨胀系数根据选择的不锈耐热钢不同和温度不同而不同，例如20-700°C时，芯棒线膨胀系数为O. 0000186/ 0C ； 20-900 °C时，芯棒线膨胀系数为O. 0000193/。。。所述精整区4主要起归圆作用，所述矫直区5主要起控制弯曲度的作用。进一步，为了简化计算定径区3的直径，所述芯棒定径区3直径还可以根据以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A其中当原料管直径为273-300mm时，A为1_1. 5mm ;当原料管直径为300-400mm时，A为I. 5-2mm ;当原料管直径为400_500臟时，A为2-3. 5mm ;当原料管直径为500_600臟时，A为3. 5-4. 5mm ;当原料管直径为600_700臟时，A为4. 5_6mm ;当原料管直径为700-800mm 时，A 为 6-7. 5mm。 所述五个区域之间通过法兰连接。所述矫直区5为35#铸钢管。所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20 中的任意一种不锈耐热钢构成。从钢管直度及成本角度考虑，所述芯棒的总体长度为3. 2m。本实例的工作过程待扩径的小口径钢管从导向区I套在芯棒上，所述钢管经中频感应加热到800°C左右时，经液压机推动钢管经变形区2和定径区3扩径、精整区4精整、矫直区5矫直而扩径为大口径钢管，在此热扩过程中芯棒是直接与钢管接触并使之产生塑性变形的重要工具，它直接影响钢管的产量、质量等各项指标，是热扩工艺的决定因素，本实用新型在工作时能够承受相当大的推力，而且耐高温、耐磨性能好。以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
权利要求1.一种热扩钢管用芯棒，其特征在于由导向区、变形区、定径区、精整区、矫直区五个区域连接而成，所述导向区、变形区、定径区的直径为顺次增大，所述定径区、精整区、矫直区直径相同；所述导向区为实体结构，其余四个区域为与外表面形状匹配的空心结构。
2.根据权利要求I所述的一种热扩钢管用芯棒，其特征在于所述导向区的直径比原料管的内径小5mm 15mm ;所述导向区的长度L1 = 300mm 400mm,所述导向区为锥形结构，所述导向区的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角b，其数值为O. 5° ； 所述变形区的长度满足以下公式L2= (Df-Dt) /2tga 其中=L2为变形区的长度，单位为mm ；Df为定径区的直径，单位为mm ;所述Dt为导向区的直径，单位为mm;所述变形区的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角a，其数值为6.5。 9。； 所述定径区的外径边缘与轴心线的夹角为外径倾斜角c，其数值为2° 3° ； 所述定径区的直径满足以下公式
3.根据权利要求I所述的一种热扩钢管用芯棒，其特征在于所述芯棒定径区直径可以根据以下公式而定Dm = (D1^S1)-D1Xl % +A 其中当原料管直径为273-300mm时，A为1-1. 5mm ;当原料管直径为300-400mm时，A为I. 5-2mm ;当原料管直径为400-500mm时，A为2_3. 5mm ;当原料管直径为500-600mm时，A为3. 5-4. 5mm ;当原料管直径为600-700mm时，A为4. 5_6mm ;当原料管直径为700-800mm时，A 为 6-7. 5mm。
4.根据权利要求I所述的一种热扩钢管用芯棒，其特征在于所述五个区域之间通过法兰连接。
5.根据权利要求I所述的一种热扩钢管用芯棒，其特征在于所述矫直区为35#铸钢管。
6.根据权利要求I所述的一种热扩钢管用芯棒，其特征在于所述芯棒由lGrl8Ni9Ti、Gr20Nil4、Gr25Nil3、Gr25Ni20中的任意一种不锈耐热钢构成。
7.根据权利要求I所述的一种热扩钢管用芯棒，其特征在于所述芯棒的总体长度为3.2m。
专利摘要本实用新型提供一种热扩钢管用芯棒，由导向区、变形区、定径区、精整区、矫直区五个区域连接而成，所述导向区、变形区、定径区的直径为顺次增大，所述定径区、精整区、矫直区直径相同；所述导向区为实体结构，其余四个区域为与外表面形状匹配的空心结构。本实用新型的有益效果是由于采用上述技术方案，在工作时能够承受相当大的推力，而且耐温、耐磨性能好；几何尺寸的设计制造精准度高，生产的钢管质量好，而且生产效率高；具有结构简单，加工成本低、生产效率高等优点。
文档编号B21D39/20GK202461331SQ20122009489
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者包俊才 申请人:天津腾飞钢管有限公司