一种小口径精密钢管拉拔生产工艺及装置的制作方法

1.本发明属于管材生产技术领域，具体涉及一种小口径精密钢管拉拔生产工艺及装置。
2.

背景技术：

3.拉拔工艺是管材、棒材、型材以及线材的主要生产方法之一。按制品截面形状，拉拔可分为：实心材拉拔和空心材拉拔两大类。拉拔钢管是对钢管坯料施以拉力，使之通过模孔以获得与模孔截面尺寸、形状相同的制品的塑性加工方法。现有技术中，为了减少拉拔过程中发生严重磨损或烧结，因而要求润滑剂起到减摩和防止磨损、冷却、润滑的作用；同时得以提高拉拔速度和断面减小率，以提高拉拔工艺加工的产量和质量，防止出现表面划伤、皱折、弯曲、偏心、裂纹、断头、金属压入等缺陷的产生。
4.小口径精密钢管是一种通过冷拔或热轧处理后的一种高精密的钢管材料。精密钢管具有内外壁无氧化层、承受高压无泄漏、高精度、高光洁度、冷弯不变形、扩口、压扁无裂缝等优点，可广泛应用于汽车、石化、电力、船只、航天、气动元件等领域。
5.现有技术中，在小口径精密钢管拉拔过程中，钢管内外表面因拉拔力会达到高温状态，此时，钢管内外壁会被加工环境中的氧气氧化，形成一层鳞状物。在拉拔后进入下一个工序前，应当除去内外壁鳞状物。目前，鳞状物多采用酸洗工艺或者喷砂、打磨的方式去除，其对钢管外壁的鳞状物去除效果甚佳，但是对钢管内壁的鳞状物去除效果较差，尤其是小口径的精密钢管。且无论酸洗还是喷砂、打磨等工艺，都会使管材内外壁形成凹凸不平的坑点，其与空气、粉尘或水等介质接触，加大了钢管内壁和介质的接触面积，并形成微观电化学腐蚀场，同样在有腐蚀性介质的传输过程中加速了对管体损害。且上述工艺速度慢，噪音大、污染环境，且对金属损耗率高，影响钢管收得率和成品质量。
6.

技术实现要素：

7.针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种小口径精密钢管拉拔生产工艺，解决拉拔过程中容易产生鳞状物，需要二次加工处理的问题。
8.进一步，本发明还提供一种用于生产小口径精密钢管的拉拔装置。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种小口径精密钢管拉拔生产工艺，其特征在于，在小口径精密钢管拉拔时，将钢管内外都保持在惰性气体环境中。
10.进一步，所述小口径精密钢管拉拔生产工艺，包括如下步骤：s1、对钢管进行预处理，使处理后的钢管能直接用于拉拔成型；s2、设定拉拔装置中拉拔模具的大小，将预处理后的钢管放入推送装置中；s3、在推送装置推送的过程中利用润滑装置对钢管表面喷洒润滑油，使钢管能顺
利通过拉拔装置并拉拔成型；拉拔时钢管内外都保持在惰性气体环境中；s4、对拉拔后的钢管进行后处理，得到成品钢管。
11.进一步，所述步骤s1的预处理包括酸洗和接头。
12.进一步，所述拉拔在常温下进行，并以0.5-1m/s的速度进行拉拔。
13.进一步，所述步骤s4后处理，依次包括切头、酸碱洗、脱酯、清洗、烘干、光亮退火、矫直和探伤。
14.本发明还提供实现所述方法的用于小口径精密钢管的拉拔装置，在拉拔模具外侧套设有密封罩，所述密封罩内壁与拉拔模具外壁之间设有储存惰性气体的空腔；所述密封罩的一端还设有冷却装置；所述密封罩、拉拔模具和冷却装置的进料口、出料口均在同一中轴线上，且均设置有密封装置；所述密封罩上设有第一进气口和第一出气口。
15.进一步，所述冷却装置第二进气口和第二出气口。所述冷却装置为依次连接的多级冷却系统，优选是一、二或三级。
16.一种小口径精密钢管的应用，将上述拉拔生产工艺得到的小口径精密钢管，用于航空工业中，作为燃油、滑油和液压系统的导管，也可用作发动机的油管。
17.相比现有技术，本发明具有如下有益效果：1、本发明小口径精密钢管拉拔生产工艺，只需在钢管拉拔过程中，使钢管内外都充满惰性气体，充分利用惰性气体的稳定性，从根源上有效避免钢管拉拔过程中内外壁鳞状物的产生，提升了拉拔质量，减少对钢管内壁的损耗，提高了钢管的收得率和成品质量。
18.2、本发明用于小口径精密钢管拉拔的装置是基于实现所述工艺方法的一种最简单的结构，投资成本低，性能稳定，实用效果好，惰性气体的排放流量通过控制开关来实现。能达到提高小口径精密钢管收得率和质量的目的，对其他类似高精度管材的生产具有一定的借鉴、应用价值。
19.3、本发明拉拔生产工艺尤其适用于生产航空工业中的燃油、润滑油和液压系统的小口径精密钢管（导管），以及发动机的油管。
20.附图说明
21.图1是本发明小口径精密钢管拉拔生产装置的结构示意图；图中：1-钢管、2-拉拔模具、3-密封罩、4-第一进气口、5-第一出气口、6-密封件、7-冷却装置、8-第二进气口、9-第二出气口、10-第一进料口、11-第一出料口、12-第二进料口、13-第二出料口。
22.具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施
例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.参见图1，本发明提供了一种小口径精密钢管拉拔生产工艺，包括如下步骤：s1、对钢管进行预处理，使处理后的钢管1能直接用于拉拔成型；预处理的步骤包括酸洗和接头。其中，酸洗：将母材钢管在调制混合酸液中浸泡20至40分钟，去除坯料的内外氧化皮、铁锈和防护涂层物等杂质。接头：通过将同材质缩口机预处理后的拉伸接头对中爆接在母材钢管头部，完成接头；接头可以提高管材收得率，避免采用传统方法直接对管坯轧尖，浪费轧尖段的材料。
26.s2、设定拉拔装置中拉拔模具的大小，将预处理后的钢管放入推送装置中；s3、在推送装置推送的过程中利用润滑装置对钢管表面喷洒润滑油，使钢管能顺利通过拉拔装置并拉拔成型；拉拔时，通过拉拔模具对母材钢管进行拉拔，钢管内外都保持在惰性气体环境中（优先选用高纯度氮气）；其中，保持钢管1内外都充满惰性气体的方法为：拉拔之前，打开第一进气口4的阀门，使惰性气体充满密封罩3，而密封罩3原有的空气从第一出气口5排出；同时打开钢管1上密封件6的进气阀门，向钢管1内通入惰性气体排出空气，然后在惰性气体和常温条件下，以0.5-1m/s的速度进行拉拔；惰性气体能从第一进气口4进入，并从第一出气口5逸出。
27.s4、对拉拔后的钢管进行后处理，得到成品钢管。后处理的步骤依次包括切头、酸碱洗、脱酯、清洗、烘干、光亮退火、矫直、探伤。
28.切头：对拉拔后的钢管切除拉拔的接头部分；酸碱洗：将母材钢管在调制混合酸液中浸泡10至30分钟，处理氧化物；脱酯：将母材钢管在调制混合碱液中脱酯浸泡8至20分钟，中和酸，处理油质等；清洗：将母材钢管在加热的水液中浸泡30分钟，用洁净的水反复冲洗拉拔后的钢管，去除脱酯剂残余，并用压缩蒸气吹干；烘干：用热处理炉将清洗好的拉拔后的钢管烘干，烘干温度50℃~80℃；
光亮退火：将烘干好的钢管采用980℃～1050℃急冷并使用还原性保护气体的真空热处理方法进行光亮退火；矫直：通过矫直机对钢管的变形进行矫直；探伤：通过超声波探伤对管材产品质量进行检测。
29.本发明在钢管拉拔过程中，使钢管内外都充满了惰性气体，充分利用了惰性气体的稳定性，有效避免钢管拉拔过程中内外壁鳞状物的产生，提高钢管的收得率和成品质量。同时惰性气体的通入不仅可以排除空气，防止氧化物的产生，也可以对钢管进行冷却，避免高温生成更多氧化物。采用本发明方法从源头上避免拉拔过程中鳞状物的产生，提高钢管的收得率和成品质量。其中，推送装置和润滑装置采用现有技术成熟技术，没有作修改。
30.如图1所示，实现上述工艺方法的拉拔装置，包括拉拔模具2；在拉拔模具2外侧套设有密封罩3，所述密封罩3内壁与拉拔模具2外壁之间设有储存惰性气体的空腔；所述密封罩3的一端还设有冷却装置7；所述密封罩3设置有第一进料口10和第一出料口11，所述冷却装置7设置有第二进料口12和第二出料口13；所述第一进料口10、第一出料口11、第二进料口12、第二出料口13均设置有密封装置。
31.所述密封罩3、拉拔模具2和冷却装置7的进料口、出料口均在同一中轴线上，以保证小口径精密钢管平直地通过拉拔装置保证其平直精度。
32.所述密封罩3上设有第一进气口4和第一出气口5。所述第一进气口4设置于密封罩3的下端，所述第一出气口5设置于密封罩的上端。
33.所述冷却装置7设置有第二进气口8和第二出气口9。所述第二进气口8设置于冷却装置7的下端，所述第二出气口9设置于冷却装置7的上端。所述冷却装置7可以一级、二级或三级依次设置，以保证其冷却效果。
34.在密封罩后设置二次冷却装置是为了使拉拔段与冷却段分开，拉拔段在密封罩中进行，冷却段在二次冷却装置中进行。在拉拔过程中，会产生高热和烟雾污染气体，此时对惰性气体流量需求大，惰性气体流速较快，钢管的容积也相对固定；而冷却段对惰性气体的需求小，惰性气体流速较慢，两段分开可以避免钢管污染。具体实施时，根据各工艺材质不同，密封罩和二次冷却装置设计的整体长度和容积也会有所不同。
实施例
35.以下通过实施例1、2和3对本发明工艺效果作进一步说明。所述实施例是基于不同的拉拔模具采用本发明方法，采用1cr18ni9ti制作不同管径和壁厚的钢管。
36.对比例1-3是基于如下工艺，采用1cr18ni9ti制作不同管径和壁厚的钢管。
37.对比例1-3钢管拉拔生产工艺，包括如下步骤：（1）缩头：通过缩口机将母材钢管头部缩小至穿过拉拔外模大小；（2）注油：在母材钢管内外部注入拉拔油，使母材钢管内部形式保护油膜；（3）拉拔：通过无保护气氛拉拔模具对母材钢管进行拉拔；（4）切头：对拉拔后的钢管切除拉拔的缩头部分；（5）脱酯：用超声波脱酯浸泡拉拔后的钢管，去除残留在钢管内外的拉拔油；（6）清洗：用洁净的水反复冲洗拉拔后的钢管，去除脱酯剂残余，并用压缩空气吹
打；（7）烘干：用烘箱将清洗好的拉拔后的钢管烘干，烘干温度50℃~80℃；（8）光亮退火：将烘干好的钢管采用980℃～1050℃急冷并使用还原性保护气体的热处理方法进行光亮退火；（9）矫直：将光亮退火后的钢管进行矫直。
38.（10）探伤：通过超声波探伤对管材产品质量进行检测。
39.实施例1-3和对比例1-3，性能参数对比如表1所示。
40.表1由表1可知，采用本发明方法得到的小口径精密钢管管内外壁光洁无鳞状物；并且，延伸率性能优良，屈服强度、抗拉强度和收得率均明显优于对比例工艺制得的钢管，收得率更是均大于95%。可见，采用本发明拉拔生产工艺制得的钢管品质优异且收得率高，且制备工艺简单、投资成本低，实用效果好，具有广阔的应用前景。
41.最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。