专利名称：多种金属复合管的制造方法
技术领域：
本发明涉及钢管加工技术，特别是一种钢管的金属复合管的制造方法。
金属复合管的制造方法目前有两种，一种是两种金属板通过压力加工成复合板，卷板机园管成型，焊接成管；另一种是冷弯成型包复焊接。国外(主要是日本，韩国等)现有不锈钢复合管(碳钢管外包复不锈钢的外复合管)产品主要是使用冷弯成型包复焊接工艺生产的。
该工艺技术的主要思路是利用冷弯成型工艺技术先做碳钢焊管(第一条机组)再利用碳钢焊管为中心，利用第二条冷弯成型机组输入不锈钢带包在碳钢管外面，用氩弧焊封口，形成复合管坯，再用定径机组的定径原理使钢管减径达到复合目的。
该不锈钢复合管生产工艺设备前几年国内亦已自日本或韩国引进数条生产线，(在黑龙江、山东、山西、四川、湖北、广东等地都有)正在生产使用中。
现有工艺技术存在的问题是1．生产的复合管内外两层金属结合得不紧密，敲击时声音哑、无金属音，不能进行焊、弯等深加工。因为二层金属的结合是靠不大(0．7～1．5mm)的外径收缩(减径)来实施的，故二层金属的复合紧密程度不大。
2．外层不锈钢焊管的焊缝明显，目测和手感都较明显，表面质量不均匀，且碳钢焊管表面缺陷不能去除，要反映到复合管表面来。
3．只能生产不锈钢外复合管(即不锈钢在外，碳钢在内的外复合管)，不能生产不锈钢在内的内复合管和复合其他金属的复合管，产品品种单一。而且碳钢管也只能使用普碳钢的焊管，而不能使用无缝管，高钢种管，因此其仅能在装饰和建筑结构中使用，应用范围较窄，要求性能高的锅炉管、高强度管、石油管、耐腐蚀管等都不能生产。
4．产品规格受机组能力限制，规格范围较小，如2英寸机组仅能生产50．8mm外径以下的复合管，如要扩大规格范围则要增加设备能力，如要生产Φ12～Φ159mm外径的复合管就需要2英寸、3英寸和6英寸三套复合管生产机组，该设备价格昂贵，三条机组需一千多万美元的设备投资。
5．另外该工艺技术中由于碳钢焊管和不锈钢的焊接技术不同，焊接速度不一样(碳钢快，不锈钢慢)，工艺掌握难度较大，不易达到设计的生产能力。
本发明的目的在于克服或改进现有技术的不足，提供一种多种金属复合管的制造方法，该方法制造的复合管其两层金属结合得很紧密，复合管质量好，不仅能制造外复合管，而且能制造内复合管及内外同时复的多种金属复合管。
本发明的目的是这样实现的。
为了以下叙述方便，我们在这里定义基管--构成金属复合管的基础的金属管。
复管--构成金属复合管的包层金属管。
外复合管--复管在外、基管在内的金属复合管。
内复合管--复管在内，基管在外的金属复合管。
本发明的多种金属复合管的制造方法的主要技术思路是把基管和复管分开来分别制造，然后利用套管技术设备把两种管子套在一起制成复合管坯，再利用冷挤压技术设备把两种不同金属紧密地复合在一起制成的复合管两层金属浑成一体，在端面上看不出是两种金属的复合，如同是一种金属的管子一样，在使用中能充分地进行焊、弯、机加工等深加工，发挥出二种金属各自优点，大大提高了复合管的综合性能。
具体地说，本发明的多种金属复合管的制造方法，其特点是它包括下列步骤a．对基管的制造和精整处理；b．对复管的制造和精整处理；c．套管，即用套管机将已经过精整的基管和复管套在一起制成复合管坯；d．复合，用拉拔机组把复合管坯的两种金属紧密地复合在一起；e．校直；f．去毛刺、切头、定尺；g．用抛光机对复合管进行表面抛光；所选定的基管为碳钢管，复管为不锈钢薄壁管。
所说的不锈钢薄壁焊管的制造及精整工艺如下a．不锈钢薄带放卷送料；b．卷带成型；c．在氩气保护下，氩弧焊接成管；d．焊缝修磨，采用120至240目千叶砂皮轮抛修焊缝达到光亮平整；并通过修磨轮前后的平辊使薄壁焊管规园；e．锯切定尺，即制成不锈钢薄壁焊管；所说的基管--碳钢管的制造精整处理工序如下a．由高平焊管机组生产碳钢焊管或无缝管生产工艺生产无缝管。该两种管也可外购。
b．碳钢管打头，即采用旋转打头机在碳钢管端部形成倒喇叭形，前端逐渐缩小，成为“拉拔头子”，或用焊接头子；c．利用拉拔机拉拔减径，使碳钢管达到所需的外径和壁厚，并去除表面缺陷；d．校直，以保证碳钢管的直度≤1毫米／米；e．利用粗的千叶砂皮轮对钢管表面打磨，以清除表面油污和氧化皮碎片。
所说的套管工序是在套管机上完成的，套管机的夹紧装置将不锈钢薄壁焊管夹牢，既不旋转也不轴向移动，使打头后的碳钢管的头子朝前，边旋转，边前进，直至完全进入不锈钢薄壁焊管内，形成外复式复合管坯。
所说的复合的工艺装备主要由带芯棒装置的钢管拉拔机、进料装置、下料装置以及拉拔模芯模组成，复合管坯经过钢管拉拔机的拉拔而使两种金属紧密地复合在一起。
其拉拔速度最好控制在5～6米／分钟。
拉拔时，应加芯模，减径又减壁。
拉拔后还要进行高温扩散退火。
所述的复合管为内复合，即基管在外，复管在内的复合时，同时使用外模和芯模，其拉拔工艺为复合管坯不动，通过拉拔机拉动芯棒及连接在芯棒头部的芯模沿钢管轴向从头移动到尾，使内管扩径，而外管作为支撑，达到复合目的，或外模和芯模都不动，由拉拔机的拉钳夹住复合管坯的头子拉动复合管坯来实现复合目的。制造内管复合时，如果内复合管的外径不限定，则也可不加外模。
所说的复管为薄壁紫铜管。
所说的复管为薄壁钛金属管。
所说的基管采用碳钢管，可为焊管，无缝管，既可普碳钢管，又可用碳钢管、合金钢管、特种钢管或不锈钢管、或铜、钛。
本发明优点如下
(1)二层金属复合紧密，复合管敲击时发出轻脆的金属声(即无分层现象)，据日本人测试，他们生产的复合管二层金属拉脱强度为50Mpa左右，而本发明方法制造的复合管拉脱强度大于80Mpa，并且能进行焊弯等深加工；(2)本发明方法制造的复合管的基管材质可采用不同钢种和金属，可用普碳钢，亦可用优碳钢，更可用合金钢、特殊钢和不锈钢，也可用金属铜或钛，可根据不同用途的要求提高复合管强度、塑性及抗腐能力和高温、耐磨能力。
(3)本发明方法制造的不锈钢复合管的外复管--不锈钢焊管的焊缝看不到摸不出，象无缝管一样，表面质量好。
(4)本发明方法能生产Φ12～Φ159mm各种规格的多种金属复合管，甚至更大规格也能生产，且设备投资少。
(5)本发明方法能生产的品种较多能生产不锈钢、铜、钛等外复管及内复管的金属复合管，还能生产复合方管、花管、及复合棒材和复合型材。因此产品除装饰管外，还可用于建筑结构、其他各种工业结构及耐腐蚀管道，使用范围大大地扩大了。
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步说明本发明的多种金属复合管制造方法的实质是构成复合管的金属基管和金属复管分别制造，然后利用套管技术设备将这两种管子套在一起形成复合管坯，再利用冷挤压技术设备的挤压力使两种不同金属紧密地结合在一起，制成两层金属浑成一体的多种金属复合管。
实施例1．不锈钢外复合管制造方法。
不锈钢外复合管是以碳钢管为基管，不锈钢薄壁焊管为外复管的多金属复合管，其制造方法的步骤包括1．选择碳钢管为基管，不仅可用焊管，也可使用无缝管，既可自制，也可市售采购；选择不锈钢薄壁焊管为外复管。
2．碳钢管精整处理工序包括打头--拉拔减径--校直--去表面油污。
(1)打头打头的目的在于使钢管端部形成倒喇叭形，前端逐渐缩小，便于在下道拉拔工艺时头部伸出拉拔模进行钢管的拉拔减径。
实施打头工艺的手段有二种一是Φ114mm(含Φ114mm)以下钢管在旋转打头机(缩管机)上进行，能保证头子的质量形状好，头子中心在钢管中心，头子的长度控制在需要的较短长度，在随后进行的拉拔工艺中能保证钢管的直度较好。
二是Φ114mm以上的钢管采用“焊接头子”，即把已加工好的单件头子焊接在钢管端部，达到与打头同样的效果，由于头子是纯消耗，“焊接头子”可节省头子的消耗，提高成材率。
(2)拉拔拉拔在钢管拉拔机上进行，一般钢管减径2～4mm，空腹拉(不加芯模)，如需要也可加芯模拉，兼可减薄壁厚，以此达到所需的钢管外径壁厚和去除表面缺陷的目的。
拉拔时润滑油采用常规的机油或废柴油。
(3)校直钢管拉拔后难免有些弯曲，为以后精整和套管之需要，钢管冷拔后应进行校直，以保证钢管的直度≤1mm／m的要求。
钢管校直在六辊或七辊或在三点式校直机(Φ114mm以上的复合管)(立式或卧式)钢管校直机上进行。
(4)清除表面油污。
钢管拉拔时表面氧化皮破碎大部自动掉落，但也有少量粘附在表面，另拉拔时的润滑油，在拉拔后亦粘附在表面，如不清除，则在下道套管工序中将被带入复合管的基管与复管夹层中，并且在以后的工艺中均不能清除掉这夹层的氧化皮和油污，直至保留在成品复合管中，将影响到复合管成品的二层金属复合的紧密程度和成品复合管的焊接性能，使复合的紧密度降低，成品再加工时，对接焊接难以焊牢，所以必须清理钢管拉拔和校直后的钢管表面。
由上述四个分工序组成的碳钢管精整工序，是复合管生产中保证产品质量而必不可少的工序。
3．不锈钢薄壁焊管的制造及精整工艺包括a．不锈钢薄带卷放卷送料；
b．卷带成型；c．在氩气保护下，氩弧焊接成管；d．焊缝修磨，采用120至240目千叶砂皮轮抛修焊缝，使其达到光亮平整，在修磨的同时，通过修磨轮前后的平辊，使薄壁焊管规园；e．锯切定尺，制成不锈钢薄壁焊管。
4．套管--将精整处理的碳钢管基管套入不锈钢薄壁外复管内形成复合管坯。套管是在套管机上完成的。
套管机的工作原理为不锈钢薄壁焊管以夹紧装置夹牢，使其不能转动和沿钢管轴向移动，令打头后的碳钢管的头子朝前，边旋转，边前进，直至完全套入不锈钢薄壁焊管内，形成外复式复合管坯。
5．复合，其作用是把已套好的复合管坯内、外钢管紧密结合在一起，浑成一体，形成复合管。复合的工艺设备主要是由带芯棒装置的钢管拉拔机、进料装置、下料装置及拉拔模，芯模组成，在对特殊要求的复合管时，拉拔时要加芯模外，还要在冷拔后进行退火。复合管坯经过钢管拉拔机的拉拔而使内、外钢管紧密地结合在一起。
不锈钢复合管拉拔速度应控制在5～6米／分，不能太快，速度快了拉拔后不锈钢表面易拉毛，且易损坏模子。
拉拔的变形量不能过大，变形量过大易造成表面层脱壳而报废，尤其在采取加芯模减壁工艺时应特别注意。
拉拔时钳口应夹住外层不锈钢头子，不然易造成表面脱壳的缺陷。
装饰和建筑结构用的复合管，进行复合时一般不加芯模，仅空腹拉拔即行，在复合要求高的复合管时，应加芯模减径又减壁，使复合的效果更好。有些使用要求更高的复合管，其二层钢种要求特殊钢或合金(如高温合金，耐磨金属等)，这种高级复合管制造时，还要在冷拔复合后，进行高温扩散退火或特殊热处理，以使两层金属相互渗透，过渡层溶为一体，以满足其使用的要求。
6．用六辊或七辊校直机对复合管进行校直；7．切头、去毛刺、定尺；8．用抛光机对复合管进行表面抛光；实施例2．不锈钢内复合管的制造方法。
不锈钢内复合管是把薄壁(0．2mm～0．5mm)不锈钢焊管复在钢管内壁而形成的。
不锈钢内复管的制作也是内层复管、外层基管各自分别制作，然后套在一起，用芯模和外模拉拔后使两层金属紧密结合在一起，成为复合管。
本技术中，内复合管的内、外二层管子碳钢管和不锈钢薄壁管，与外复合管一样，碳钢管以外购为主，不锈钢薄壁管自制。
碳钢管一般采用镀锌焊管(取其有防腐蚀性能)，亦可用碳钢焊管或碳钢焊管表面涂防腐涂料或用防大气腐蚀钢制作的高频焊管，需要时也可采用无缝管。
要求使用的碳钢焊管焊缝无质量问题，符合标准要求，镀锌焊管质量，也要符合相应的国家标准的规定。
内层不锈钢薄壁焊管自制，与外复管一样，其工艺也均同外复管。
不锈钢内复合管制造方法的步骤包括1．打头碳钢管扩口处理。
2．外层钢管去内毛刺和精整钢管内壁。
3．套管。
套管可用人工套，也可用前述的套管机套。利用套管机时，碳钢管应固定不动，不锈钢薄壁管旋转并进入碳钢管内。
套管完成后，应对套入的内层不锈钢管进行头部处理，使其同样扩口反卷到碳钢管的扩口外(碳钢管已经扩口处理)或内层管头部同样切割成几条槽，把各条向外扩开，在槽底处放内模，其余同前述。
4．复合，同时使用外模和芯模，其拉拔工艺为基管碳钢管不动，通过拉拔机拉动芯棒及其连接在芯棒头的芯模，沿钢管轴向从头移动到尾，使内管扩径，而外管由外模作为支撑，达到复合的目的；或者外模和芯模都不动，由拉拔机的拉钳夹住复合管坯的头子拉动复合管坯来实现复合目的。如果对内复合管的外径不限制，也可不用外模仅用芯模进行复合。
冷拔前钢管内外壁上必须涂抹润滑油，内层用氯化石蜡+石墨粉，外层涂机油，或者内外层都涂机油。
复合后的复合管头尾必须切除以使成品管两端平整与轴线垂直。切管可以在外复管用的切头机上进行，也可在手动砂轮切割机上人工切头。切完后在切割砂轮上去毛刺或用锉刀去毛刺。
实施例3．铜复合管铜复合管也有外复和内复两种复合管，从使用要求和降低成本角度看，铜层的厚度仅0．3-0．5mm即可，如用户要求，也可复大于0．5mm的铜层。
铜管一般使用紫铜管，外购或自制。由于直径30mm以上的薄壁(0．3-0．5mm)紫铜管难生产(因市场上多数铜管是挤压工艺生产的，该工艺不能生产大规模薄铜管)，市场上买不到，但薄带可以买到，而上述外复工艺用的不锈钢薄壁焊管的制造方法也同样可以生产铜和钛的薄壁焊管。因此，紫铜薄壁管采取自制。
用氩弧焊的机组生产紫铜薄壁管应注意由于铜的熔点比钢的熔点低得多，因此焊接工艺要控制起弧电流要低(5A以下)，焊接电流也比不锈钢的要低，焊接速度要比焊不锈钢的要低，应控制在2米／秒以下，或1米／秒。氩气保护要好(即氩气要多用些)铜内复合管生产工艺和设备基本上与不锈钢内复合管相同，但由于铜的塑性比不锈钢好，且加工硬化率小，所以为达到复合紧密的目的，其内模尺寸可稍大些。
铜复合管所用的碳钢可以是普碳钢焊管，也可用不锈钢管。
实施例4．钛复合管钛复合管也有内复合和外复合二种，钛管壁厚为0．1-0．3mm，多用焊管的牌号为TA1或TA2，外购或自制，碳钢管可用焊管、无缝管，可用普碳钢，优碳钢，也可用合金钢、特殊钢或不锈钢，均外购。
自制钛管使用不锈钢薄壁焊管的方法制造(氩弧焊)，工艺与钢焊管相似。
外复钛与内复钛的工艺及设备均同制造不锈钢复合管的工艺设备。
拉拔时由于钛表面的氧化钛是最好的润滑剂，所以拉拔时无须加润滑油。
由于钛韧性大，所以拉拔时的变形量不能大，应比拉不锈钢时的变形量小。
实施例5．钛铜复合管钛铜复合管即基管为钛或铜，复管为铜或钛的复合管。其制造方法同上述。
钛管、铜管自制或外购，拉拔可采用上述外复管拉拔工艺，也可采用内复管拉拔工艺。拉拔后，校直、切头、抛光均同上述。
综上所述并将本发明方法用于各种金属复合管的制造实践，经测试表明，本发明方法具有下列优点1．以碳钢基管与不锈钢薄壁外复管制成的金属复合管为例，经检验测试表明，复合管敲击声为轻脆的金属声，拉脱强度大于80Mpa，可进行焊接、弯曲等深度加工。
2．不锈钢薄壁焊管的焊缝看不到摸不出，表面质量好。
3．复合管的基管材料可广泛选用，可采用普碳钢，又可采用高碳钢，更可采用合金钢，特种钢或不锈钢，也可采用金属铜或钛。
4．复合管的复管材料可选用不锈钢、铜、钛等。
5．本发明方法既可生产外复合管，也可生产内复合管。只需改变内模、外模还可生产复合方管、花管、复合棒材、复合型材。
6．产品质量好，产品除作装饰管外，还可用于制造建筑结构，其他工业结构和防腐管道等。
权利要求
1.一种多种金属复合管的制造方法，其特征在于包括下列步骤a．对基管的制造和精整处理；b．对复管的制造和精整处理；c．套管，即用套管机将已经过精整的基管和复管套在一起制成复合管坯；d．复合，用拉拔机组把复合管坯的两种金属紧密地复合在一起；e．校直；f．去毛刺、切头、定尺；g．用抛光机对复合管进行表面抛光；
2.根据权利要求1所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所选定的基管为碳钢管，复管为不锈钢薄壁管。
3.根据权利要求2所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所说的不锈钢薄壁焊管的制造及精整工艺如下a．不锈钢薄带放卷送料；b．卷带成型；c．在氩气保护下，氩弧焊接成管；d．焊缝修磨，采用120至240目千叶砂皮轮抛修焊缝，达到光亮平整；并通过修磨轮前后的平辊使薄壁焊管规园；e．锯切定尺，即制成不锈钢薄壁焊管；
4.根据权利要求2所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所说的基管--碳钢管的精整处理工序如下a．碳钢管打头，即在碳钢管端部形成倒喇叭形，前端逐渐缩小，成为“拉拔头子”或用焊接头子；b．利用拉拔机拉拔减径，使碳钢管达到所需的外径和壁厚，并去除表面缺陷；c．校直，以保证碳钢管的直度≤1毫米／米；d．利用粗的千叶砂皮轮对钢管表面打磨，以清除表面油污和氧化皮碎片。
5.根据权利要求1所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所说的套管工序是在套管机上完成的，套管机的夹紧装置将不锈钢薄壁焊管夹牢，既不旋转也不轴向移动，使打头后的碳钢管的头子朝前，边旋转，边前进，直至完全进入不锈钢薄壁焊管内，形成外复式复合管坯。
6.根据权利要求1所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所说的复合的工艺装备主要由带芯棒装置的钢管拉拔机、进料装置、下料装置以及拉拔模芯模组成，复合管坯经过钢管拉拔机的拉拔而使两种金属紧密地复合在一起。
7.根据权利要求6所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于其拉拔速度最好控制在5～6米／分钟。
8.根据权利要求6所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于拉拔时，应加芯模，减径或减径又减壁。
9.根据权利要求6所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于拉拔后还要进行高温扩散退火。
10.根据权利要求6所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所述的复合管为内复合，即基管在外，复管在内的复合时，同时使用外模和芯模，其拉拔工艺为复合管坯不动，通过拉拔机拉动芯棒及连接在芯棒头部的芯模，沿钢管轴向从头移动到尾，使内管扩径，而外管由外模作为支撑，达到复合目的，或外模和芯模都不动，由拉拔机的拉钳夹住复合管坯的头子拉动复合管坯来实现复合目的。
11.根据权利要求10所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于内复合管时也可不加外模。
12.根据权利要求1所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所说的复管为薄壁紫铜管。
13.根据权利要求1所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所说的复管为薄壁钛金属管。
14.根据权利要求1所述的多种金属复合管的制造方法，其特征在于所说的基管采用碳钢管，可为焊管，无缝管，既可普碳钢管，又可用优碳钢管、合金钢管、特种钢管或不锈钢管，也可采用铜管或钛管。
全文摘要
一种多种金属复合管的制造方法,其步骤包括:选定构成金属复合管的基管和复管的材质,基管的制造和精整,复管的制造和精整,将已精整的基管和复管套在一起形成复合管坯,利用拉拔机组把复合管坯的两种金属紧密地复合在一起,校直,切头去毛刺定尺,表面抛光。本发明的优点是:复合管的复合强度高,可焊弯深加工,外观质量也很好,基管和复管的用材广泛,因而利用本方法可以制造出各种内外复合的多种金属复合管,提供广泛使用。
文档编号B21C37/06GK1290579SQ0012729
公开日2001年4月11日 申请日期2000年11月7日 优先权日2000年11月7日
发明者杨宝森, 罗亚丽 申请人:杨宝森, 罗亚丽