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常州精密鋼管博客
1. 穿孔的發展過程是什么? 今天在無縫鋼管生產過程中,穿孔工藝被廣泛應用而且是非常經濟的。1886年德國的曼內斯曼兄弟申請了用斜輥穿孔機生產管狀斷面產品的專利。專利中描述了金屬變形時內部力的作用和使用兩個或多個呈錐形的軋輥進行穿孔，因此被稱作曼內斯曼穿孔過程。
由R.C 斯蒂菲爾發明的導板使得穿孔后的毛管長度得到增加。后來S.狄舍爾發明了導盤，使穿孔效率得到更大提高。在1981年出現了雙支撐的錐形輥穿孔機（單支撐的錐形輥穿孔機由R.C 斯蒂菲爾發明于1899年發明），它比以前的穿孔機在金屬的變形上有明顯的改進。 德國和美國在20世紀上半葉將穿孔進行了很大改進， 后半葉德國、俄羅斯和日本又將穿孔機向前推進了一步，近一段時間中國也取得了很大成績。
當今無縫鋼管生產中穿孔工藝更加合理和穿孔過程實現了自動化。常見的穿孔機有錐形輥穿孔機和桶形輥穿孔機。
2. 穿孔工序在現代鋼管生產中的作用? 在無縫鋼管生產中,穿孔工序的作用是將實心的管坯穿成空心的毛管。整個
生產過程一般包括穿孔、軋管和定減徑工序。穿孔作為金屬變形的第一道工序，穿出的管子壁厚較厚、長度較短、內外表面質量較差，因此叫做毛管。如果在毛管上存在一些缺陷，經過后面的工序也很難消除或減輕。所以在現代鋼管生產中穿孔工序的起著重要作用。
3. 管坯穿孔的方式有幾種? 管坯的穿孔方式有壓力穿孔，推軋穿孔和斜軋穿孔。 （1）壓力穿孔 壓力穿孔是在壓力機上穿孔，這種穿孔方式所用的原料是方坯和多邊形鋼錠。工作原理是首先將加熱好的方坯或鋼錠裝入圓形模中
（此圓形模帶有很小的錐度），然后壓力機驅動帶有沖頭的沖桿將管坯中心沖出一個圓孔。這種穿孔方式變形量很小，一般中心被沖擠開的金屬正好填滿方坯和圓形模的間隙,從而得到幾乎無延伸的圓形毛管,延伸系數最大不超過1.1。 （2）推軋穿孔 推軋穿孔是在推軋穿孔機上穿孔,這種穿孔方式是壓力穿孔的改進。把固定的圓錐形模改成帶圓孔型的一對軋輥。這對軋輥由電機帶動方向旋轉（兩個軋輥的旋轉方向相反），旋轉著的軋輥將管坯咬入軋輥的孔型，而固定在孔型中的沖頭便將管坯中心沖出一個圓孔。為了便于實現軋制，在坯料的尾端加上一個后推力（液壓缸），因此，叫做推軋穿孔。
這種穿孔方式使用方坯，穿出的毛管較短，變形量很小，延伸系數一般不大于1.1。推軋穿孔的優點如下： 1）坯料中心處于壓應力狀態，過程是沖孔和縱軋相結合，不會產生二輥斜軋的內折缺陷，毛管內表面質量好，對坯料質量要求較低；
2）沖頭上的平均單位壓力比壓力穿孔小50％左右，因而工具消耗較��； 3）穿孔過程中主要是坯料的中心部分金屬變形，使中心粗大而疏松的組織很好的加工而致密化，同時在壓應力作用下，毛管內外表面不易產生裂紋。
4）生產率比壓力穿孔高，可達每分鐘兩支； 以上兩種穿孔多生產特殊鋼種的無縫鋼管，現存的機組很少，因變形量很小，毛管短且厚，因而在熱軋無縫鋼管機組中要設置斜軋延伸機，將毛管的外徑和壁厚減小并使管子延長。另外容易產生較大的壁厚不均。
（3）斜軋穿孔 這種穿孔方式被廣泛的應用于無縫鋼管生產中，一般使用圓管坯，靠金屬的塑性變形加工來形成內孔，因而沒有金屬的損耗。 4. 斜軋穿孔機的分類? 斜軋穿孔機按照軋輥的形狀可分為錐形輥穿孔機、盤式穿孔機和桶形輥穿孔機。按照軋輥的數目分又可分為二輥斜軋穿孔機和三輥斜軋穿孔機。
斜軋穿孔機不管軋輥的形狀如何不同，為了保證管坯曳入和穿孔過程的實現，都由以下三部分組成：穿孔錐（軋輥入口錐），輾軋錐（軋輥出口錐）和軋輥壓縮帶——由入口錐到出口錐之過渡部分。
5. 二輥式穿孔機和三輥式穿孔機的特點? 二輥式穿孔機主要有帶導輥的穿孔機、帶導板的穿孔機和帶導盤的穿孔機，帶導輥的穿孔機一般不常用，只用于穿孔軟而粘的有色金屬，如銅管、鈦管等。帶導板的穿孔機具有孔型封閉好、接觸變形區長、穿出的毛管壁厚可以更薄的特點而仍然得到重視；帶導盤的穿孔機越來越得到發展，它的特點是：
1）生產率高，這是由于主動導盤對軋件產生軸向拉力作用，導致毛管軸向速度增加。最快可以達到3～4支／分； 2）由于導盤的軸向力作用，使管坯咬入容易一些，減少了形成管端內折的可能性，也可以提高壁厚的精度；
3）導盤比導板有較高的耐磨性，從而減少了換工具的時間并提高了工具壽命；
三輥式穿孔機的特點是：
i.
由于三個輥呈等邊三角形布置，因而在變形中管坯橫斷面的橢圓度��；
ii.
由于三個輥都是驅動的，僅存在頂頭上的軸向力，因而穿孔速度較快，但頂頭上的軸向阻力比二輥式大；
iii.
在軋制實心管坯時，由于管坯始終受到三個方向的壓縮，加上橢圓度小，一般在管坯中心不會產生破裂，即形成孔腔，從而保證了毛管內表面質量。這種變形方式更適合穿孔高合金鋼管。三個軋輥穿孔時坯料和頂頭容易保正對中，因此毛管幾何尺寸精度高，即毛管橫斷面壁厚偏差小。
iv.
因穿孔薄壁毛管時容易形成尾三角，使毛管尾端卡在軋輥輥縫中，更適合穿孔中厚壁毛管。d/s比不超過8。 6. 導板和導盤的比較 導板和導盤是穿孔機常用的導位裝置，導輥是一種老式的導位裝置，現在幾乎不用了。導板和導盤的區別為： 1)
導板對孔型的封閉好，可以根據變形區的長度設計導板的長度，而導盤在變形呈弧形分布，接觸長度較短，軋輥和導盤的間隙逐漸增大，金屬容易進入輥縫而產生鏈帶；
2)
因導盤的主動旋轉，可以提高穿孔效率，管坯也容易咬入。導板則次之 3)
使用導板的穿孔機的延伸系數（即可以生產的毛管最小壁厚）比使用導盤的穿孔機要大。 基于以上特點，帶導板的穿孔機仍然是一種主流機組。 7. 穿孔機的孔型由什么組成? 穿孔機的孔型由軋輥、導盤（或導板）和頂頭組成。見下圖
注：Roll—軋輥；plug---頂頭；diescher Disc—狄舍爾導盤 8. 錐形輥穿孔機和桶形輥穿孔機的比較? 這兩種穿孔機是當今廣泛使用的主要機組，錐形輥穿孔機的歷史較短，具有更多優點。比較如下： 1）桶形輥穿孔機和錐形輥穿孔機的軋輥均可以上下和左右布置； 2）桶形輥穿孔機的軋輥由兩個錐形組成，錐形輥穿孔機的軋輥由一個錐形組成；
3）桶形輥穿孔機的軋件速度變化為�。螅�，錐形輥穿孔機的軋件速度隨軋輥直徑的增加從小逐步增大； 4）毛管在孔型中的寬展，錐形輥穿孔機要小些，更有利金屬軸向延伸變形,附加變形小,毛管內表面質量好，壁厚精度較桶形輥穿孔機高； 5）錐形輥穿孔機的延伸系數比桶形輥穿孔機大，更適合穿孔薄壁毛管，使得軋管機組的機架數目可以減少；d/s比不超過27，使用中不超過20為最佳。
二輥式斜軋穿孔機的設備組成 9. 斜軋穿孔機的設備由哪幾部分組成? 穿孔機設備由主傳動、前臺、機架和后臺四大部分組成。 主傳動一般由主電機或主電極+變速箱組成。 前臺設備一般包括受料槽、導管和推鋼機組成。 機架中包括軋輥和導向設備（導盤或導板）。 后臺設備主要包括定心輥、毛管回送輥道、頂桿小車、頂桿小車的止推座及將毛管從穿孔機組運送到軋輥機組的運輸設備，常見的運輸設備有傳送鏈、回轉臂和電動車。 10. 主傳動的方式及特點? 穿孔機的主傳動電機可以使用直流電機或交流電機。直流電機一般通過傳動軸直接與軋輥連接，而交流電機則通過減速機和傳動軸與軋輥連接。
一個機組可以使用一個電機，即一個電機連接減速機，減速機輸出兩個輸出軸用來驅動軋輥。也可以每個軋輥使用一個電機單獨驅動。
穿孔機使用的接軸有萬向接軸和十字頭接軸。十字頭接軸具有良好的調節性能，無論在水平面和垂直平面內都可以產生相對的角位移。
11. 穿孔機傳動軸與軋輥的連接方式? 主要連接方式有兩種.一種是螺栓連接,這種方式普遍使用,不足之處是拆卸時間較長且在生產中容易松動.兩一種方式是扁軸連接,拆卸十分容易,越來越多被采用. 12. 管坯定心機的組成結構? 定心方法有兩種，即熱定心和冷定心。熱定心是用壓縮空氣或液壓在熱狀態下沖孔。特點是生產效率高，設備簡單，同時由于沖頭形狀與頂頭鼻部形狀相適應，能獲得良好的定心孔形狀。從近些年的發展來看，熱定心工序有逐步被取消的趨勢。
冷定心是在離線狀態下在機床上鉆孔，冷定心僅在高合金或重要用途鋼管的生產中采用。 13. 推鋼機的作用及形式? 為了將管坯推入軋輥之間，在穿孔機的前臺安置推鋼機。老式的推鋼機采用氣動，另外還有鏈式推鋼機和液壓推鋼機。推鋼機的前端裝有可以轉動的推鋼頭�，F代的推鋼機速度可以設定即靠近軋輥前高速推進以節省時間，靠近軋輥時降速以適應管坯的咬入狀況。
14. 穿孔機機座（牌坊）有哪幾部分組成? 穿孔機的機座大多由包括以下幾部分: 1)
轉鼓,又稱作軋輥箱。作用是放置軋輥，軋輥在轉鼓內滑動或與轉鼓緊固在一起。 2)
軋輥傾角調整裝置，常用的驅動設備是電機+蝸輪蝸桿+定位器（編碼器），作用在轉鼓上。一般放置的位置在牌坊的側面。由于立式穿孔機的下轉鼓在水平面以下，冷卻水及氧化鐵皮的長時間沖刷，工作環境惡劣，給電機的維護帶來困難，用液壓馬達替代電極可以解決此問題。
3)
軋輥傾角調整的平衡裝置 與軋輥傾角調整裝置組合，消除穿孔過程中產生的間隙和沖擊。根據轉鼓的形狀不同，安裝的位置可以與傾角調整裝置在一側或另外一側。常使用液壓缸實現此功能。
4)
軋輥的平衡裝置 作用是消除穿孔過程中對軋輥的瞬間沖擊。 5)
導向裝置 導向裝置主要指導板和導盤的驅動和調整裝置。 6)
機蓋 機蓋上一般安裝軋輥間距的調整裝置。 15. 機架蓋的打開方式? 常見的機架蓋打開方式有以下幾種： 1)
整體拆卸的機架蓋，多見于老式的小機組，如76機組和100的臥式穿孔機；
2)
機架蓋側翻式，利用液壓缸將機架蓋側翻起來并放置在機架牌坊的一側，不足的地方是增加了廠房的高度； 3)
側移式，現代的穿孔機多采用此種方式，可以將機架蓋移到一側或者將機架蓋一分為二分別移到兩側。 4)
無機蓋式，壓下裝置裝在牌坊的內側，軋輥拆裝很方便。 16. 常用的軋輥平衡裝置有哪幾種? 軋輥平衡機構的作用是使軋輥或轉鼓緊緊壓在壓下絲杠的端部，以消除絲杠和軋輥之間的間隙，使軋輥或轉鼓能隨壓下螺絲一起進退。軋輥的平衡裝置主要通過液壓缸完成（老式穿孔機采用彈簧），作用的位置視轉鼓的樣式而定，常用的有兩種。若轉鼓與軋輥固定在一起，則平衡缸的位置一般放在機架內，液壓缸直接作用在轉鼓上，此種方式常見于錐形輥穿孔機；另一種方式是液壓缸放在機架蓋上通過T形裝置作用于軋輥，此種方式常見于桶形輥穿孔機。 17. 軋輥間距的調整方式有哪幾種? 軋輥間距的調整方式一般都是通過渦輪、渦桿來實現的，臥式穿孔機的調整機構放機架的側面，立式穿孔機放置在在機蓋上。通過一個電機帶動兩套渦輪、渦桿分別作用在軋輥或者轉鼓上，作用點在軋輥的入口側和出口側。也有一臺電機單獨驅動一套渦輪、渦桿單獨的調整方式，二者比較，后一種調整方式生產時更加方便，可以依據軋輥的磨損情況或者根據對毛管直徑的要求單獨調整一個壓下裝置。 18.
導盤驅動的方式及特點? 導盤的驅動方式主要有液壓驅動和電機驅動，因導盤本身的重量大加之穿孔時作用在導盤上的扭矩較大，所以驅動的裝置的功率就得較大。采用液壓驅動一般需要一個單獨的液壓站，投資大，維護困難；采用電機驅動方式一般用于中小機組。 19.
導盤調整方式有哪幾種? 導盤調整主要指導盤的間距調整、高度調整和軸向調整。 導盤的間距調整，一般由電機、蝸輪蝸桿組成，驅動導盤裝置的底座并配以消除間隙的平衡裝置； 導盤的高度調整，因孔型封閉的要求，左右導盤的高度不同，調整的方式有墊片調整即直接在導盤下面加墊片和楔塊調整調整即通過楔塊并配以平衡裝置。 導盤的軸向調整，這種方式不常用。因導盤在穿孔時的接觸長度比導板短，為了減小毛管尾部的橢圓度，在穿孔機的設計階段就將導盤的中心線向后移動一些距離。后移的距離使機組大小而定，一般在30毫米以內。 20. 導板更換裝置的結構? 因導板體積小且容易磨損需要頻繁更換的特點，要求調整裝置滿足： 1)
既要是導板固定可靠，又要更換方便； 2)
導板間距調整靈活 臥式穿孔機導板上下布置，立式穿孔機的導板左右布置，導板的鎖緊固定由液壓缸完成，一個更換裝置上有兩個固定鎖緊機構，導板可以在線外更換，當一個導板需要更換時，只需將調整裝置從機架內用液壓缸拉出并旋轉1800就可將新導板推入機架內。 21. 三輥定心的作用和結構? 由于頂桿很長且直徑較小，因此頂桿的剛度較差。為了增加頂桿剛度和防止頂桿在穿孔過程中的抖動，在穿孔機的后臺設置定心輥裝置。老式穿孔機因毛管較短，定心輥的數目一般為3～4架，隨著毛管長度的增加現代的穿孔機定心輥數目為6～7架。 每一臺定心輥裝置有三個互為1200布置定心輥組成，1個上定心輥和2個下定心輥。 在軋制過程中定心輥的另外作用是： 1)
當毛管未接近定心輥時，三個定心棍將頂桿抱住，并隨頂桿而轉動。作用是使頂桿軸線始終保持在軋制線上，不至于因彎曲而產生甩動； 2)
當毛管接近定心輥時，上下定心輥同時打開一定距離（小打開位置），使毛管進入三個定心輥之間，毛管就在三個定心輥中旋轉前進，起導向的作用；
3)
當一只毛管完全穿透之后，上定心輥向上抬起一個較大的距離（大打開位置），布置在定心輥之間的升降輥同時將毛管托住。 定心輥的驅動最早是由氣缸完成的，使用在小機組上。后來被液壓缸代替。 定心輥小打開的間距需要根據毛管直徑的變化而調整，調整距離指導向毛管時三個輥的距離，距離的大小為毛管直徑加毛管跳動量，毛管的跳動量一般為8～12毫米左右，薄壁管可以取上限，厚壁管取下限。 小打開位置調整一般通過調整絲杠來限制液壓缸的行程，最新型的液壓缸缸體內帶有位置檢測裝置，調整行程只需在調整終端上修改數值即可，具有簡單、安全、快捷的優點。
第一架三輥定心輥的位置大多放置在機架以外，為了減小頂桿的懸臂長度及毛管頭部的壁厚不均，最新的設計機組將第一架三輥定心輥伸入到機架內或者在機架內設立四輥或三輥式的定心裝置。
22. 后臺升降輥道的作用和結構形式? 升降輥的作用是穿孔前支持頂桿的前行到軋制等待位，穿孔結束后將頂桿上的毛管往后輸送，同時也起支持頂桿和毛管的作用。一個穿孔過程中有三個位置即頂桿位、毛管位和下降位。升降輥道最多有6～7個輥組成，間隔的布置在三輥定心裝置之間。 為了提高短毛管從機架內脫出的速度，很多機組在出口第一個升降輥的上方安裝一個夾送輥，增加了軸向力，加快了毛管脫出速度。 升降輥的驅動有電機集中傳動的，也有電機單獨傳動的，而升降輥的上升和下降更多采用液壓缸的動作并依靠調整絲杠的限制來達到不同位置的目的。最新的驅動方式是采用液壓馬達驅動并靠有位置傳感器定位的液壓缸進行升降位置調節。
23. 頂桿小車的作用和驅動方式? 頂桿小車的作用是將頂頭送到穿孔機軋輥之間的適當位置，在穿孔時承受頂頭傳來的軸向力。 穿孔時頂桿和頂頭與管坯一起轉動。由于穿孔機軋輥直徑一般要比管坯直徑大3～5倍，故管坯的轉速要比軋輥的轉速高3～5倍（精確計算時要考慮滑移系數）。作用在頂桿小車上的力一般約為軋制力的30～40％，頂頭和管坯接觸的瞬間還產生沖擊載荷。這些力全部作用在頂桿小車上。 頂桿小車的前后移動的方式有液壓缸驅動、有電機+滾筒+鋼絲繩驅動、有電機+齒條驅動的。特點分別是：液壓缸驅動的行程較短，一般在3米左右，適合于頂桿循環的機組；另外兩種驅動方式適用于行程較長，一般行程在10～15米左右，非頂桿循環的機組。 24. 頂桿小車止推座的結構? 為了使頂頭位置在穿孔過程中能夠保持不變，頂桿小車要有固定裝置，這個固定裝置叫做止推座。止推座一般為框架結構，頂桿小車到位后框架上液壓缸（或氣缸）帶動楔塊將小車鎖死，另外一個液壓缸帶動楔塊消除間隙。
穿孔時，頂頭對應軋輥的位置是否正確，直接影響毛管的質量，因此頂頭的位置需要時常調整。頂頭位置是由頂桿小車位置決定的。為此，在止推座上裝有頂桿小車前后位置調整機構。結構一般由電機、蝸輪蝸桿組成并配以平衡液壓缸消除間隙。
25. 頂桿的冷卻形式有哪些? 頂桿的循環方式主要有兩種。 1)
一種為頂桿不循環，此種方式頂桿一般為內水冷式，而頂頭為外水冷式，每穿孔一次更換一個頂頭或者直到一個頂頭損壞才更換； 2)
另一種方式為頂桿循環使用，此種頂桿結構簡單、維護方便，每組一般需要6～12支才能循環使用。 26. 頂頭的使用方式有幾種？ 頂頭的使用方式主要有以下幾種： 1)
頂頭與頂桿連接在一起一同進行循環的。頂頭損壞后需要離線進行更換，一般情況下，一組頂桿6～7 支，冷卻站在軋線之外，占地面積較大，設備較復雜。 2)
頂頭在線循環。即使用一支頂桿，每穿孔一次，頂頭更換一次，一般情況下使用三個頂頭，頂頭循環的次序是1，2，3，再1，2，3。這種方式只更換頂頭，使用方便，生產節奏快。但要求頂頭的定位精確，工具加工精度高，設備運轉正常，否則的話，容易發生頂頭與頂桿連接不牢，頂頭脫落的情況。
3)
一個頂頭／頂桿單獨使用。當頂頭損壞后，須在線更換頂頭頂桿，降低了機組作業率。 斜軋穿孔機的工具 27. 穿孔機有哪些工具?對他們有什么要求? 穿孔機工具主要包括：軋輥、頂頭和導板（導盤）。這些工具是直接參與金屬變形的。除此之外，還包括頂桿、毛管定位叉、導管、導槽等部件。 工具尺寸和形狀要求合理，這樣才能保證穿出高質量的毛管，保證穿孔過程的穩定、生產率高、低能耗、工具耐磨性高、使用壽命長的要求。
工具除了要具有正確的尺寸和形狀之外，還要合理的使用材質，加工工藝及熱處理制度。 28. 穿孔機軋輥形狀有哪些? 穿孔機軋輥形狀主要有盤式輥、桶形輥和錐形輥，盤式輥現很少使用，常用的是桶形輥和錐形輥。 從大體的形狀來看，桶形輥和錐形輥度一般是由兩個錐形段組成的，即入口錐和出口錐。如果細分的話，入口錐又可以分為一段式和兩段式，兩段式是為了改善咬入條件和減少從車次數。根據毛管擴徑量的需求，出口錐也可以分為一段式和兩段式，兩段式用于大擴徑量的機組。
另外，有的軋輥在入口錐和出口錐之間采用過渡帶即軋制帶，有的則沒有。軋制帶的作用是防止兩錐相接處形成尖銳棱角，這種棱角在穿孔時會使毛管外表面產生劃傷。
29. 軋輥的特征尺寸指哪些? 軋輥的特征尺寸指軋輥最大直徑和輥身長，軋輥最大直徑和輥身長度是根據軋輥長度、軋制速度、咬入條件、軋制產品規格、電能消耗、軋輥重車次數等因素確定。
軋輥直徑增加，則咬入條件改善、軋制速度提高、軋輥重車次數增加、軋輥的利用率高，但同時也增加了軋制壓力和電能消耗。另外，隨著軋制毛管規格的加大，軋輥直徑也相應增加。
30. 如何確定桶形軋輥的入口錐角和出口錐角? 軋輥入口錐的角度大小決定管坯能否順利咬入和積累足夠的力以克服頂頭阻力使管坯穿成毛管。相關的文獻指出，入口錐角在2～40之間，一般情況下將軋輥的入口錐設計成兩段，第一段的角度在1～30之間，為的是保證管坯的咬入，第二段的角度在3～60之間，為的是防止形成孔腔。 軋輥的出口錐角在3～40之間，這取決于管坯的擴徑量，擴徑量越大，角度越大。
31. 如何確定軋輥的入口錐和出口錐長？ 確定軋輥入口錐和出口錐的長度首先為了校核軋輥的長度是否滿足毛管咬入和擴徑的要求，其次為在生產中合理使用軋輥。
軋輥入口錐長的計算公式為：
軋輥出口錐長的計算公式為：
注：DB－管坯直徑； E－軋輥距離； DR－毛管直徑； αe—軋輥入口錐段的空間角，可以近似等于軋輥入口錐角； αa—軋輥出口錐段的空間角，可以近似等于軋輥出口錐角。 32. 導盤的設計要素有哪些?
導盤設計要素主要有：接觸弧半徑和厚度。 導盤的輪廓一般是由兩個半徑：入口半徑R2、出口半徑R1組成，根據經驗我們可以確定其值的大�。� 入口半徑： R2＝（0.66～0.70）*DB 出口半徑： R1＝（0.8～0.87）*DB 導盤厚度由最小軋輥距離和導盤與軋輥的最小間隙決定。大小為： B＝（0.8～1.0）* DB
注：DB－管坯直徑 33. 導板的設計要素有些? 導板的設計原則是：一種管坯需要設計一種導板,如果是用一種管坯生產不同尺寸的毛管,可以只設計一種導板。 導板的縱剖面形狀應與軋輥輥形相對應，也有入口錐、壓縮帶和出口錐組成。導板入口錐主要起到引導管坯的作用，使管坯中心線對準穿孔中心線。當管坯與上、下導板接觸時，它起著限制管坯橢圓度的作用。限制橢圓度是為了避免過早形成孔腔，同時促進金屬的縱向延伸。導板的出口錐起限制毛管橫變形，并控制毛管軋后外徑的作用。
壓縮帶是過渡帶，它不在導板的中間，而是向入口方向移動，移動值一般在20～30mm,也有到50mm的。移動的目的是：可以減小管坯在頂頭上開始輾軋時的橢圓度和減小導板的軸向阻力，提高穿孔速度。
導板的入口錐角一般等于軋輥入口錐角或比軋輥入口錐角大10～20，出口錐角一般等于軋輥的出口錐角或比軋輥的出口錐角小0.50～10。 導板的橫斷面形狀是個圓弧形凹槽，這是為了便于管坯和毛管旋轉。凹槽的圓弧可做成單半徑或雙半徑的。 導板的長度由變形區長度決定，壓縮帶寬度一般為10～20mm. 導板的厚度根據軋輥距離來確定，以薄壁毛管為設計對象。適應薄壁管的導板一定適應厚壁管的生產。 34. 頂頭的種類有些？ 頂頭按冷卻方式來分，有內水冷、內外水冷、不水冷頂頭（穿孔過程和待軋時間內都不冷卻，主要指生產合金鋼用的鉬基頂頭）: 按頂頭和頂桿的連接方式來分，有自由連接和用連接頭連接頂頭。 按水冷內孔來分，有階梯形、錐形和弧形內孔頂頭。內孔與外表面之間的壁厚有等壁和不等壁兩種。 按頂頭材質分，有碳鋼、合金鋼和鉬基頂頭。 從擴徑段分:有2段式、3段式、4段式。擴徑率小于20％用2段式頂頭，大于20％用3或4段式頂頭。 35. 頂頭的使用壽命與哪些因素有關？ 為延長頂頭的使用壽命，應通過加強冷卻水的壓力來提高頂頭在孔型中頂頭的冷卻，尤其是頂頭的前部。使用內水冷主要是為了降低頂頭內部溫度，應盡可能降到最低水平，冷卻水壓應保證在10～15 bar。 影響頂頭壽命的因素：
1) 管坯材質，合金含量越高，變形抗力越大，頂頭壽命越低；
2) 頂頭化分和熱處理工藝，熱處理工藝決定頂頭壽命。
3) 頂頭直徑，一般情況下直徑越大壽命越高。
4) 穿孔時間和管坯長度，穿孔時間越長，頂頭溫度越高，頂頭越容易變形和損壞。
在穿軋碳鋼和低合金鋼時頂頭的壽命為 ～400支，用普通頂頭穿孔合金鋼管坯的壽命在10支以內。 36. 頂頭更換的標準是什么？ 在穿孔過程中，頂頭承受著交變熱應力、摩擦力及機械力，力的大小影響頂頭的壽命。頂頭過分磨損會劃傷毛管內表面，粘鋼后產生內折。
頂頭一般是軋制的、鍛造的或者是鑄鋼的。搬運頂頭時應保護表面的氧化層，避免脫落，否則影響使用壽命。
更換標準是： 1) 頂頭頭部磨損，磨損帶長度超過5mm，破損面積超過30cm2. 2) 穿孔段出現裂紋；裂紋長度超過60mm,寬度在1.0mm左右。 3) 粘鋼，有粘鋼就該更換。
剔廢的頂頭原則上不能重復使用，若重車，需要再次熱處理。 37. 頂頭設計步驟是什么？ 通常2段頂頭的工作段由穿孔段LR（曲線部分）和平滑段LGT2組成。兩部分連接處相切。見下圖。 設計頂頭的前提是，下列參數已知：
—管坯直徑： DB —毛管直徑： DH —毛管壁厚： SH —軋輥喂入角：γ 計算如下：
1) 確定穿孔段
：計算公式為：
穿孔段長度LR：
穿孔段圓弧半徑：
2) 確定平滑段LGT2 平滑段的作用是均勻壁厚，它的長度至少保證1.5個毛管螺距并加上安全系數。計算公式為：
平滑端直徑即頂頭直徑的確定公式是：
式中：SF—系數，1.2～1.5 CH—毛管內徑與頂頭的間隙量。 38. 毛管內表面防氧化用什么？ 毛管內表面抗氧化劑用于去除和避免毛管內表面的氧化、并用氮氣噴刷毛管內部�？寡趸瘎┑慕M成（重量百分比）為：
----硼酸鈉（Na2B4O7） 30～35％ ----鈉和鉀脂肪酸
10～15％ ----硫酸鈉 對抗氧化劑顆粒和尺寸的技術要是：抗氧化劑是成分相互混合均勻的粉狀物，90％的粉狀物必須能通過一個16目的篩子。應保存在一個通風的房間內，包裝袋要密封�？寡趸瘎┳钌僭趦蓚�月內不結塊或粘結。
基本理論部分 39.
穿孔過程的三個階段指的是什么? 斜軋穿孔整個過程可以分成三個階段： 第一個不穩定過程—為管坯前端金屬逐步充滿變形區，即從管坯同軋輥開始接觸（一次咬入）到前端金屬出變形區，這個階段中存在著一次咬入和二次咬入。
穩定過程—這是穿孔過程的主要階段，從管坯前端金屬充滿變形區到管坯尾端金屬開始離開變形區為止。 第二個不穩定過程—為管坯尾端金屬逐漸離開變形區到金屬全部離開軋輥為止。 穩定過程和不穩定過程有著明顯的差別，在生產中可以很容易看到毛管頭尾尺寸和中間部分尺寸有差別，一般是毛管前端直徑大、尾端橢圓度大，而中間部分尺寸是一致的。造成頭部直徑大的原因是：前端金屬在逐漸充滿變形區，金屬同軋輥接觸面上的曳入摩擦力是逐漸增加的，到完全充滿變形區才達到最大值，特別是管坯前端與頂頭相遇時，由于受到頂頭的軸向阻力，金屬向軸向延伸受到阻力，使得軸向延伸變形減少，橫向變形增加，加上沒有外端限制，從而導致前端直徑大。
雖然三個過程有所區別，但他們是在同一變形區中完成的，規律是相同的。 40. 穿孔變形過程的四個區段是什么? 穿孔變形區大致可分為四個區段，如下圖所示 。
穿孔變形區中四個區段 Ⅰ區稱之為穿孔準備區，（軋制實心圓管坯區）。Ⅰ區的主要作用是為穿孔作準備和順利實現二次咬入。這個區段的變形特點是：由于軋輥入口錐表面有錐度，沿穿孔方向前進的管坯逐漸在直徑上受到壓縮，被壓縮的部分金屬一部分向橫向流動，其坯料波面有圓形變成橢圓形，一部分金屬軸向延伸，主要使表層金屬發生形變，因此在坯料前端形成一個“喇叭口”狀的凹陷。此凹陷和定心孔保證了頂頭鼻部對準坯料的中心，從而可減小毛管前端的壁厚不均。
該段的變形參數一般用
d/D表示。 Ⅱ區稱為穿孔區，該區的作用是穿孔，即由實心坯變成空心的毛管，該區的長度為從金屬與頂頭相遇開始到頂頭圓錐帶為止。這個區段變形特點主要是壁厚壓下,由于軋輥表面與頂頭表面之間距離是逐漸減小的,因此毛管壁厚是一邊旋轉,一邊壓下，因此是連軋過程,這個區段的變形參數以Ⅰ壁厚相對壓下量來表示,壁厚上被壓下的金屬,同樣可向橫向流動(擴徑)和縱向流動(延伸)但橫向變形受到導盤的阻止作用,縱向延伸變形是主要的。導盤的作用不僅可以限制橫向變形而且還可以拉動金屬向軸向延伸,由于橫向變形的結果,橫截面呈橢圓形。 Ⅲ區稱為碾軋區,該區的作用是碾軋均整、改善管壁尺寸精度和內外表面質量，由于頂頭母線與軋輥母線近似平行，所以壓下量是很小的，主要起均整作用。軋件橫截面在此區段也是橢圓形，并逐漸減小。
Ⅳ區稱為歸圓區。該區的作用是把橢圓形的毛管，靠旋轉的軋輥逐漸減小直徑上的壓下量到零，而把毛管轉圓，該區長度很短，在這個區變形實際上是無頂頭空心毛管塑性彎曲變形，變形力也很小。
變形過程中四個區段是相互聯系的，而且是同時進行的，金屬橫截面變形過程是由圓變橢圓再歸圓的過程。
41. 穿孔機的變形參數有哪些？ 現代的穿孔機在整個機組中承擔的變形量愈來愈大。表示穿孔變形的參數有：直徑擴徑率、延伸系數、軋制帶處的壓下量、頂頭前壓下量。
1)
直徑擴徑率 一般在3～40％的范圍內，錐形輥穿孔機的擴徑率明顯高于桶形輥穿孔機。擴徑率大，容易產生內外表面缺陷或惡化壁厚不均，因此最好采用等徑或小擴徑穿孔。
2)
延伸系數 延伸系數大意味著毛管壁厚薄。管坯直徑愈大，在同一壁厚下，延伸系數愈大。隨著錐形輥穿孔機的的廣泛使用，以180機組為例，穿孔毛管的最小壁厚可以達到8mm。 3)
軋制帶處的壓下量 它表示管坯直徑在軋制帶處的變化量，取值范圍在9～12％，穿孔薄壁管取大值，厚壁管取小值。 4)
頂頭前壓下量 它表示管坯直徑從一次咬入點到二次咬入點的變化量，它的大小決定管坯的二次咬入效果，過大又容易形成鋼管內折缺陷。
42. 穿孔調整參數有哪些？ 穿孔機主要的調整參數有軋輥距離、頂頭前伸量、導板（導盤）距離、喂入角的大小和軋輥轉速（導盤速度）。 43. 調整的基本原則和方法是什么? 調整的基本原則是毛管幾何尺寸滿足軋管機組的要求，壁厚均勻且內外表面良好。 調整的方法可以參考下表（表中沒有涉及到喂入角的調整）：
44. 如何確定軋輥距離? 軋輥距離指的是兩個軋輥的軋制帶之間的距離，它是重要的調整參數之一。確定軋輥距離（E）的前提條件是應明確： ——管坯材質 ——管坯直徑 ——毛管壁厚 下列數據為標準數據： 碳鋼： E＝（0.84～0.90）*DB 通常為（0.86～0.89）*DB 低合金鋼： E＝（0.85～0.90）*DB 通常為（0.87～0.90）*DB 高合金鋼： E＝（0.88～0.91）*DB 通常為（0.88～0.90）*DB 一般情況下，厚壁管上限值為0.93*DB，薄壁管取下限。 DB：管坯直徑。 45. 如何確定導盤距離？ 導盤距離與軋輥距離的比值決定著軋件在變形區中的橢圓度，而橢圓度又影響毛管質量、咬入條件、軸向滑移、穿孔速度、擴徑量、軋卡及毛管尺寸控制等。特別是對毛管質量（穿孔合金鋼管）影響更為明顯，橢圓度越大，毛管內表面出現裂紋的可能性越大，過早形成空腔的可能性越大。
生產中，導盤距離總是大于軋輥距離，二者比值即橢圓度系數，一般在1.07～1.15之間，穿孔厚壁管和合金管時取小值。 確定導盤距離可按橢圓度系數推導： A＝（1.07～1.15）*E 注：A—導盤距離；E—軋輥距離 46. 如何確定頂頭前伸量？ 頂頭前伸量的測量方法是，將頂頭／頂桿深入到軋輥之間，測量頂頭頭部到軋輥軋制帶之間的距離。 確定頂頭前伸量的步驟如下： Ld1=Le-X
X=π*DB*tan(β)*FE 注：Ld1—頂頭前伸量 Le—軋輥入口錐長 β—喂入角 FE—系數，取值范圍在1～1.5之間 頂頭前伸量和軋輥距離有著密切的聯系，頂頭前伸量增加，頂頭前壓下量減小，相反頂頭前伸量減小，頂頭前壓下量增加。
頂頭前伸量調整在生產中有著重要意義。因為頂頭前伸量的大小和毛管質量、咬入條件、軸向滑移、穿孔速度、軋卡以及毛管尺寸控制等都有關。
47. 什么是擴展值？如何確定頂頭與毛管的間隙量？ 毛管內徑與頂頭之差叫做擴展值，計算擴展值是選擇頂頭直徑的重要依據，不同壁厚毛管的擴展值是不同的，不同形式的穿孔機擴展值變化的規律也不一樣。影響擴展值的因素還有：變形區橢圓度、穿孔溫度、鋼種等。
擴展值用CH表示，大小為： CH＝DH-2*SH-Dd 使用錐形輥穿孔機的擴展值CH值與桶形輥穿孔機的擴展值CH關系是： CHctp=1.5*CH CH的經驗值計算方法是：
CH＝（0.09+0.076*DB）-（0.007+0.0013*DB）*SH 注：DB—毛管外徑 SH—毛管壁厚
Dd—頂頭直徑
48. 如何計算穿孔的軋制時間? 穿孔軋制時間的多少往往表示一個機組的能力大小，斜軋穿孔機的工作時間由下面公式計算：
式中 Dw—軋輥的工作直徑； L1－變形區長； L0－毛管長； n—軋輥轉速；
η0－軸向滑移系數； β－喂入角（軋輥傾角） 49. 如何選擇軋輥的喂入角？ 喂入角及軋輥軸線與軋制線在水平面內的夾角。選擇的范圍在8～150之間，常用的角度為10～120。。喂入角的選擇影響以下幾方面： 1)
喂入角越大，毛管的出口速度越大，軋制時間相應減少，可以提高機組的節奏，還可以降低工具消耗； 2)
喂入角越小，管坯咬入條件越好，原因是管坯與軋輥的接觸面積增大，摩擦力增大的緣故。 3)
喂入角的大小決定軋制力的大小，角度越大，軋機負載越大。若在一個軋輥上使用不同直徑的管坯（不同孔型），角度隨管坯直徑增加而減小。 50. 采用頂頭預旋轉的作用是什么？ 有一些穿孔機組采用頂頭預旋轉裝置，在管坯咬入前，頂桿／頂頭以預定速度旋轉。旋轉速度約等于管坯轉速的70％左右。選擇預旋轉的原因有： 采用主動驅動的頂頭穿孔時，頂頭圓周速度可以在整個頂頭作用的變形區內都大于金屬流動速度，這種運動學關系將導致前進效率有所提高，主要是對產品質量有好的影響。 采用主動驅動的頂頭，等于增加了一個使管坯旋轉的附加力矩，從而有力于旋轉條件的建立，從生產實踐中可以證明，主動旋轉的頂頭提高了穿孔速度，這是由于增加了管坯旋轉力矩，而使軸向滑移減少。 51. 什么是孔腔？影響空腔形成的因素有哪些？ 斜軋實心管坯時，在頂頭接觸管坯前常易出現金屬中心破裂現象，當大量裂口發展成相互連接，擴大成片以后，金屬連續性破壞，形成中心空洞即孔腔。在頂頭前過早形成孔腔，會造成大量的內折缺陷，惡化鋼管內表面質量，甚至形成廢品，因此在穿孔工藝中力求避免過早形成孔腔。
影響孔腔形成的主要因素有： 1)
變形的不均勻性（頂頭前壓縮量） 不均勻變形程度主要決定于坯料每半轉的壓縮量（稱為單位壓縮量），生產中指頂頭前壓縮量。頂頭前壓縮量愈大則變形不均勻程度也愈大，導致管坯中心區的切應力和拉應力增加，從而容易促進孔腔的形成。一般用臨界壓縮量來表示最大壓縮量值的限制，壓縮量小于臨界壓縮量則不容易或不形成孔腔。 2)
橢圓度的影響 穿孔過程中在管坯橫斷面上存在著很大的不均勻變形，橢圓度愈大，則不均勻變形也愈大。按照體積不變定律可知，橫向變形愈大則縱向變形愈小，將導致管坯中心的橫向拉應力、切應力以及反復應力增加，加劇了孔腔的形成趨勢 3) 單位壓縮次數的影響 在生產中主要指管坯從一次咬入到二次咬入過程中管坯的旋轉次數，次數的增多就容易形成孔腔。 4) 鋼的自然塑性 鋼的自然塑性由鋼的化學成分、金屬冶煉質量以及金屬組織狀態所決定，而組織狀態又由管坯加熱溫度和時間所影響。一般來說塑性低的金屬，穿孔性能差，容易產生孔腔。 52. 什么是穿孔性能？用什么方法測定一種材料的穿孔性能？ 穿孔性能—表示穿孔時管坯中心產生破壞的傾向，穿孔性能好的鋼種表示在穿孔過程中不易發生中心破裂。穿孔性能和鋼的塑性有關，一般情況下，塑性愈好則穿孔性能也愈好。
確定穿孔性能的方法有熱扭轉法和實際穿孔法。 熱扭轉法是確定不同溫度下，金屬樣品扭轉斷裂前的扭轉數（表示金屬塑性—穿孔性）及最大扭力或扭矩（表示金屬的變形抗力）。
實際穿孔法更反映斜軋穿孔的實際情況，從而這種方法有足夠的可靠性，用這種方法不但可以確定合理的穿孔溫度，而且可以確定臨界壓下率。一般在小型試驗機上進行。
53. 毛管為什么能夠一邊旋轉一邊前進？ 穿孔機軋輥是同一方向旋轉，并且軋輥軸對軋線相傾斜，交叉一個角度β，稱喂入角。當管坯被推入軋輥中，靠金屬和軋輥之間摩擦力作用，軋輥帶動管坯—毛管反向旋轉，由于軋輥軸線對軋制線的傾斜，管坯—毛管在旋轉的同時向軸向移動。因此管坯—毛管表面上的每一點都是螺旋運動，即一面旋轉，一面前進。
54. 管坯的咬入條件是什么？ 斜軋穿孔過程存在著兩次咬入，第一次咬入是管坯和軋輥開始接觸瞬間，由軋輥帶動管坯運動而把管坯曳入變形區中，稱為一次咬入。當金屬進入變形區到和頂頭相遇，克服頂頭的軸向阻力繼續進入變形區為二次咬入。
一般滿足了一次咬入的條件并不見得就能滿足二次咬入條件。在生產中我們常�？吹�，二次咬入時由于軸向阻力作用，前進運動停止而旋轉繼續著即打滑。
1) 一次咬入條件
一次咬入既要滿足管坯旋轉條件又要滿足軸向前進條件。 管坯旋轉條件下式確定： Mt≥Mp+Mq+Mi 式中Mt-使管坯旋轉的總力矩; Mp—由于壓力產生的阻止坯料旋轉力矩 Mq—由于推料機推力而在管坯后端產生的摩擦力矩
Mi—管坯旋轉的慣性矩 如果忽略Mq、 Mi（值很�。﹦t一般的表達式為：
n(Mt + Mp)≥0 (n—軋輥數)
(6) 前進咬入條件是指管坯軸向力平衡條件，也就是，曳入管坯的軸向力應大于或等于軸向阻力，其表達式為：
n(Tx-Px)+P′ ≥0
(7) 式中: Tx—每個軋輥作用在管坯上的軸向摩擦力
Px--每個軋輥作用在管坯上正壓力軸向分量
P′—后推力 (一般為零) 2) 二次咬入條件
二次咬入中旋轉條件比一次咬入增加了一項頂頭／頂桿系統的慣性阻力矩,其值很小。因此二次咬入旋轉條件,基本和一次咬入相同。二次咬入的關鍵是前進條件。
二次咬入時軸向力的平衡條件： n(Tx-Px)-Q′≥0 式中：Q′—頂頭鼻部的軸向阻力 55. 表示管坯／毛管作螺旋運動的基本參數是什么？ 表示螺旋運動的基本參數是：切向運動速度、軸向運動速度和每半轉的位移量（即螺距）。 首先來討論軋輥上任意一點的速度，如果軋輥圓周速度為W，則可以分解為兩個分量（切向分量和軸向分量）。 VB=WCOSβ=πD Nb/60×COSβ------切向旋轉速度
（1） UB＝Wsinβ=πD
Nb/60×sinβ-----軸向速度
（2） 式中D----所討論截面的軋輥直徑，mm; Nb----軋輥轉速， rpm; β----咬入角。 在軋制過程中由于坯料靠軋輥帶動，軋輥將相應的速度傳遞給管坯，則管坯速度為：
VP=πD Nb/60×COSβ=
VB 即VP=
VB
（3）
但實際上軋輥速度和金屬速度并非完全相等。一般金屬運動速度小于軋輥速度，即兩者之間產生滑移，可用滑移系數來表示兩者速度，這樣
VP=πD Nb/60×COSβ×ητ
(4) UP＝πD Nb/60×sinβ×η0
(5) 式中ητ ---切向滑移系數, η0 ---軸向滑移系數,兩者小于1。 在生產中最有實際意義的是毛管離開軋輥時的一點速度，眾所周知，出口速度愈大，即生產率也愈高。為了簡化計算，一般假設軋輥出口速度等于UP，實際誤差包含在滑移系數中。 毛管離開軋輥一點的軸向滑移系數可用公式(2)求出軸向速度,除以毛管長度得出理論的穿孔時間,再和實測時間相比,即η0=T理/T實.這樣確定η0后,則可計算出毛管離開軋輥的軸向速度。 螺距在變形中是個可變值，并且隨著管坯進入變形區程度增加而增加，這是由于管坯-毛管斷面積不斷減小而軸向流動速度不斷增加所致。 毛管離開軋輥一點的螺距值計算公式為: T=π/2×η0/ητ×DB×tgβ 56. 導盤速度與軋輥軸向速度的配比關系是多少？ 帶導盤的穿孔機有時會發生導盤上粘鋼的質量事故，它會導致鋼管上產生外折缺陷。分析產生的原因是導盤軸向速度與軋輥軸向速度匹配不合理所致，根據經驗證明：當導盤軸向速度與軋輥軸向速度的比值大于2.0時，就可以避免粘鋼的產生。即Vd/Va>2.0。 Vd＝D*π*n/60
式中D、n分別表示軋輥、導盤的直徑和轉速，γ－喂入角 57. 穿孔機的調整方法簡介 穿孔機有兩種調整方法，一種是孔型固定型，主要在桶形輥穿孔機上使用；一種是孔型變化型，主要在錐形穿孔機上使用。
所謂孔型固定，是指對于同一種管坯所生產的不同壁厚毛管，軋輥距離、導盤距離、喂入角和頂頭前伸量都不變，通過改變頂頭的直徑就可以生產不同壁厚的毛管。他的優點是調整簡單，生產時除實際校核軋制參數外再需測量管坯咬入點和毛管拋鋼點處的軋輥間距，此處軋輥間距值就等于管坯和毛管的熱態直徑。因設定參數不變,所以不同壁厚毛管的直徑壓下率和頂頭前壓下率也都相同，軋輥的磨損點相同，咬入點處磨損就集中，當軋輥使用后期要想提高咬入效果只能靠改變喂入角。另一種調整方法叫做孔型變化型，即同一孔型中，生產不同壁厚的毛管，不僅頂頭直徑變化而且其他設定參數同樣變化。變化規律是，薄壁毛管采用大前伸量、大的直徑壓下率；厚壁毛管則采用小的前伸量、小的直徑壓下率，兩者之間導盤距離變化范圍在1毫米左右。這樣設定是考慮到隨著壁厚的增加，管坯咬入會越來越容易，需要小一些的直徑壓下率，又因壁厚增加毛管的內擴量逐漸減小，故而在保證咬入的情況下，將頂頭前伸量變小，這樣就保證了毛管外徑。這樣調整的根據是：管坯的變形量不同（壁厚不同），管坯的直徑壓下率就應不同。另外因管坯咬入點隨壁厚的增大逐步向軋制帶靠近，軋輥的磨損也比較均勻，在一個使用周期內發生不咬入的現象也較少。比較而言后者更具合理性。用錐形輥穿孔機生產的毛管壁厚最小可以達到8毫米，壁厚精度絕對值在1毫米以內。 58. 如何計算斜軋穿孔的變形抗力？ 變形抗力的計算可以通過下列公式得到：
式中：A1-毛管橫截面積 Va-出口速度 P－功率 D0－毛管外徑 S1—毛管壁厚 59. 什么是滑移系數？ 穿孔過程中毛管的運動速度與軋輥的速度分量不相等。軸向兩個速度之比稱為軸向滑移系數η0。切向兩個速度之比稱為切向滑移系數ηT 。 軸向滑移系數η0也可以理論穿孔時間除以實測穿孔時間，即首先達到理論時間。理論時間可用公式（UP＝πD Nb/60×sinβ×η0 ）求出軸向速度，除以毛管長度得到 ，再和實測時間之比。就可以得到軸向滑移系數η0：
下面是一些鋼種軸向滑移系數的參考值：: 碳鋼： 0.8-1.0 非合金鋼： 0.7-0.8 高合金鋼： 0.5-0.7
60. 什么工藝因素對滑移系數有影響？ 各種工藝因素對滑移的影響如下： 1)
軋制速度和延伸系數的影響 對于軋制速度的影響要做具體分析，提高穿孔速度，一個辦法是提高軋輥轉速，一個辦法是增大喂入角。增大軋輥轉速將導致滑移增加，也就是軸向速度效率降低，相反，電機容量卻顯著增加，因此最好的辦法是增加喂入角，這是提高穿孔速度有效的措施之一。
2)
管坯直徑影響 隨著管坯直徑愈大，則軸向滑移增加。這是由于D輥／D坯比值減小，即接觸面積減小導致軋輥曳入力減小造成的。 3)
穿孔溫度影響 穿孔時稍許降低管坯溫度可以提高摩擦系數，使得軸向滑移減小，但實際上提高穿孔溫度反而會減小滑移，這是因為頂頭阻力增大的緣故。
4)
工具設計的影響 一般采取小的軋輥錐面角，可以減小滑移，這是由于變形區加長，增加了軋輥曳入力和咬入條件變好的原因造成的。 5)
軋機調整的影響 頂頭位置過前，則滑移增加，反之，則相反。 適當增加壓下量可以減小滑移，因為曳入力增加。 采用主動導盤，可以減小滑移。 此外，鋼種、毛管尺寸對軸向滑移系數也都有影響。 61. 什么是延伸系數，如何計算？ 延伸系數是指毛管長度與管坯長度之比,或管坯斷面積與毛管斷面積之比,即: μ= L毛/ L坯=F坯/F毛 計算延伸系數的公式為： μ=K*D2坯/4*（D毛-S毛）* S毛 注：K—燒損系數，一般取0.97～0.99，環形爐的燒損系數一般為0.98～0.99 D坯、D毛、S毛 —管坯直徑、毛管直徑和壁厚 延伸系數大，表明穿出的毛管壁厚薄，一般小型穿孔機穿出毛管壁厚為3～5mm，140以上機組毛管最小壁厚可以達到8mm。 62. 什么是擴徑率？ 擴徑率表示管坯直徑與毛管直徑的關系，用下式表示： 擴徑率＝（D毛－D坯）/D坯*100％ 一般，擴徑率在大于3％的穿孔叫擴徑穿孔，桶形輥穿孔機的最大擴徑率可以達到22％，錐形輥穿孔機可以達到40％；擴徑率為零的穿孔叫等徑穿孔；而擴徑率為負值的穿孔叫減徑穿孔，一般很少采用，天津鋼管公司曾經因管坯緊缺，采用Φ230mm管坯替代Φ210mm管坯來生產Φ220mm毛管，生產證明，軋制力矩比擴徑穿孔要大，工具消耗也增加。擴徑率大則穿孔過程中的橫向變形增大，橢圓度越大則擴徑率越大。要獲得好的幾何尺寸，采用微擴徑（擴徑率≤10%）穿孔為好。 63. 如何確定穿孔機的溫升？ 在穿孔過程中，一般毛管通過變形區后，溫度會高于穿孔前的管坯溫度，即在穿孔過程中存在著溫升。溫升產生的原因是熱效應作用的結果，即一部分機械能轉化為熱能。
因此，在確定管坯穿孔溫度時，要考慮到溫升值，生產中碳鋼的溫升約在200C左右，可以不計；低合金鋼的溫升在30～400C左右；高合金鋼的穿孔溫升在50～700C左右，尤其是生產高合金鋼時，在制定加熱爐出爐溫度的制度時，一定要考慮穿孔溫升對變形金屬內部組織的影響，如生產0Cr18Ni9時，毛管的溫度超過1290～13000C時就會產生γ相，塑性降低。使穿孔過程困難或影響成品性能。溫升值的大小取決于變形量和變形速度。管坯在加熱爐中的出爐溫度和穿孔前溫度有如下關系：
T＝Tg-ΔTg+ΔT0 注：T—管坯出爐溫度 Tg—穿孔前溫度 ΔTg—穿孔溫升 ΔT0—從環形爐到穿孔機運輸中的溫降 64. 如何確定穿孔溫度？ 正確選擇穿孔溫度不僅可以有效降低變形抗力而且還可以保證毛管的內外表面質量及性能，下表的數值可以作為參考： 碳鋼：
低合金鋼：
鐵素體鋼；
奧氏體鋼；
65. 調整穿孔機應遵循的原則是什么？ 調整的目標是： 管坯咬入平穩、毛管拋出順利、穿孔過程穩定、頂桿無明顯抖動、毛管內外表面質量良好、毛管尺寸合格、電機負荷正常。
為達到上述目的，穿孔機調整應遵循的原則是： 1)
軋制線必須與穿孔機中心線重合或比穿孔機中心線略低0～5mm。即穿孔前臺、軋機和后臺的中心線一定要一致。 2)
兩個軋輥和兩個導盤一定要對稱布置在軋制線兩側。 3)
兩個軋輥的喂入角一樣大。 4)
頂桿不能有明顯的抖動。 5)
應實現無孔腔狀態下的穿孔過程，即根據鋼種選擇合適的頂頭前壓下率。下面的頂頭前壓下率值供參考 碳鋼 4～9％ 低合金鋼 4～8％
高合金鋼 4～6％
6) 穿孔工具如軋輥、導盤、頂頭等不應該嚴重磨損。 7) 勤檢查毛管的內外表面質量和幾何尺寸的變化情況。 66. 如何調整穿孔機的軋制線？ 調整軋制線的標準是：穿孔機的軋制線與穿孔機機架中心線重合或比穿孔機機架中心線略低0～5mm。調整軋制線主要指穿孔前臺、機架和穿孔后臺三部分的中心線重合。
調整應以機架的中心線為基準。機架的中心線是在穿孔機制造與安裝中已被確定了的。 穿孔機前臺一般包括管坯的受料槽和導管，導管安裝在機架上，調整時可以將導管的中心線略高與機架中心線5mm,為的是減輕管坯對下輥的磨損。受料槽應根磨損情況進行高度調整。 后臺調整的主要設備是三輥定心和頂桿小車。首先應保證每個三輥定心設備的加工精度，然后頂桿放入其中，測量每個三輥定心輥與頂桿的間隙量是否相等，頂頭同一直徑處距離上下軋輥的距離是否相等。若相等則表明軋制線一致。最新的設計中將后臺所有的定心輥都放在同一個鋼結構件上，這樣調整后臺的軋制線就很方便且穩定。
67. 怎樣選用軋輥喂入角？ 軋輥喂入角大,則穿孔速度快、產量高，對于塑性較好的管坯應盡量采用較大的喂入角，一般為8～120，現代穿孔機喂入角的調整范圍大多在8～150 。喂入角的變化不會導致咬入力降低、軋機負荷的加大、變形力的加大、也不會加大形成孔腔的趨勢。根據試驗證明：喂入角在10～120時前進效率最佳。 68. 為什么選用大傾角穿孔？ 選擇大喂入角的理由是： 1)
喂入角大，穿孔速度快，機組能力增加； 2)
軸向滑移減小，降低形成孔腔的可能，減少內折形成的可能； 3)
喂入角增加，扭轉變形減小，縱向變形稍減小，或保持基本不變。 69. 斜軋穿孔過程中包括些變形？ 斜軋穿孔過程中存在著兩種變形,即基本變形(或宏觀變形)和附加變形(稱不均勻變形) 基本變形是指外觀形狀的變化，這種變形是可以直觀的，如由實心圓管坯變成空心的毛管，基本變形完全是幾何尺寸的變化，與材料的性質無關，而且基本變形取決于變形區的幾何形狀（由工具設計和軋機調整所決定）。
附加變形指的是材料內部的變形，是直觀不到的變形，附加變形是由于材料中內應力所引起的，是增大材料的變形應力，引起材料中產生的缺陷，所以在實際生產中如何來減小附加變形是很重要的。
1) 基本變形 基本變形即延伸變形，切向變形和徑向變形（壁厚壓縮）。這三種變形都是宏觀變形，表示外觀形狀和尺寸變化�；咀冃慰捎孟率奖硎荆� 徑向應變增量:
de1=ds/s； 縱向（延伸）應變增量： de2=dF/F=dL/L； 切向（圓周）應變增量： de3=dp/p 式中：s——壁厚
F——斷面積
L——長度 P——平均圓周長
2) 附加變形 附加變形包括有扭轉變形，縱向剪切變形等，附加變形是由于金屬各部分的變形不均勻產生的，附加變形會帶來一系列的后果，如造成變形能量增加，以及由于附加變形所引起的附加應力，容易導致毛管內外表面上和內部產生缺陷等。
縱向剪切變形主要是由于頂頭的軸向阻力所造成的，一方面軋輥帶動管材軸向流動，而頂頭要阻止金屬軸向流動，最終導致各金屬軸向流動有差異，可是各層金屬又是互相聯系的，是一個整體，所以在各層金屬間必然產生附加變形和附加應力，特別是和軋輥、頂頭直接接觸的表面層金屬
，由圖中可看出，附加變形更大些，因此毛管內外表面很容易出現缺陷或者使管坯表面原有的缺陷發展擴大。 切向剪變形往往是造成毛管內外表面產生缺陷原因之一（如裂紋、折迭、離層等缺陷）。 70. 生產合金鋼管與普通鋼管在穿孔機工藝參數的選擇和調整上有什么不同？ 合金鋼，特別是鋯合金鋼具有導熱性差、變形抗力大、塑性低的特點，在鋼管生產中合金鋼管應與一般鋼管有所區別，表現在：
1) 采用較小的頂頭前壓下率，避免管坯因塑性低而形成孔腔。其頂頭前壓縮率常在4～6％。 2) 采用較小的橢圓度，避免因管坯因塑性低而形成孔腔，常用1.07～1.09較好。 3) 采用較小的壓下率，以免變形力太大。 4) 采用較低的軋輥轉速和喂入角，以減小變形抗力和軸向阻力，增強穿孔過程的穩定性。 5) 合金鋼管坯穿孔變形中熱效應大，即穿孔溫升高，為保證鋼管的性能，應采用較低的穿孔溫度。 6) 一般合金鋼管穿孔溫度偏低，穿孔過程中的冷卻水應關閉或適當減小。 71. 穿孔機常見的生產故障有哪些？ 穿孔機常見的生產故障有以下幾方方面： 1)
管坯不咬入 產生的原因有：頂前量過大、管坯直徑過�。龘p過大）、管坯溫度過高或過低，咬入力不足以克服頂頭阻力所致。因軋輥磨損嚴重導致的不咬入現象多發生軋輥使用后期，此時應注意軋輥的冷卻和隨時調整輥距值頂前量。 2) 中卡 產生的原因有：頂頭嚴重磨損或熔化、電氣系統或液壓系統跳�；蛎艽┢虼┢�，沒有頂頭軋制也可發生中卡。 3) 鏈帶 毛管被導盤尖銳的邊緣割成螺旋的小條帶，產生的原因是導盤與軋輥的間隙過大（薄壁管居多）且導盤邊緣嚴重磨損變得尖銳，導致金屬流入。
4) 毛管穿不透 產生的原因是軋輥出口端磨損嚴重，推動管坯／毛管前進的摩擦力在穿孔結束的瞬間不足以推動管坯穿過頂頭造成穿不透。
5) 毛管尾部穿裂 產生的原因是穿孔薄壁管時，在拋鋼階段由于毛管的抖動使金屬竄進軋輥與導盤的間隙中，將毛管尾部撕裂。此種工藝事故多產生在帶導盤的穿孔機組。
穿孔質量 72. 斜軋穿孔常見的質量缺陷有哪些？ 1)
毛管壁厚不均 導致毛管壁厚不均的主要原因有七條（管坯加熱不均、定心孔偏、左又導盤不對稱、頂桿彎曲、軋線不正、定心緄小打開不大及調整方法不當等）其中，主要有三條：a. 管坯加熱不均、b. 三輥定心小打開開口度過大、c. 軋線不正。 a)
管坯加熱不均 管坯加熱不均造成的毛管壁厚不均比較容易發現，較直觀�？芍苯涌疵苁欠褫^直，毛管通體是否有螺旋狀的陰暗面,預防的有效辦法是根據材質的不同分別執行不同的加熱制度。 b)
三輥定心小打開開口度的大小 此值表示毛管在通過定心輥時，定心輥與頂桿中心的距離, 按照孔型和規格的不同，此值也不同。需不斷調整。理論要求是其內圓直徑等于毛管外徑加10～12MM。但生產中只測量頂桿與三輥的距離。由于機械的裝配精度和調整原因。此值也處于變化中，特別是第一、二架三輥定心的小打開值須經常測量，防止其變化。
c)
軋線不正 軋線不正的標準是將直頂桿伸到上下軋輥之間,定心輥抱死,測量頂頭與兩輥的間距,
發現距離不等時,就說明軋線不正。這時,首先考慮軋輥的位置是否相等。若相等的話,就要考慮三輥定心組成的軋制線是否在一條線上。有時測量三輥定心小打開時,三個輥數值都相等,可軋制線就是不正。這時就要觀察調整其中的一架或二架的中心線。 2)
內表面結疤 為了阻止空氣進入毛管內，發生氧化反應。在毛管延伸前，很多機組都設立了除氧化系統，向毛管內吹撒硼砂，高溫硼砂能使氧化鐵皮脫落，再用氮氣將其殘余物和氧化鐵皮一同吹走,若硼砂的量及氮氣壓力不匹配容易在內表面產生結疤。防止此種缺陷產生的辦法是匹配好二者的比例關系。 3) 內折 穿孔過程中預先形成孔腔，孔腔內金屬被氧化，在塑變過程中不能被焊合而形成內折。主要有因定心造成的位于毛管前端的定心內折，原因是定心沖頭開裂，在定心孔內表面形成凹棱，穿孔時造成管頭部內折。其它形式還有因孔腔形成破裂氧化后形成的內折；有因加熱溫度偏高（甚至過熱）或 穿孔溫升過高而形成的黃褐色大鱗片狀內折；有因加熱溫度低，咬入困難，加大頂前壓下量而形成的細鱗片狀內折；有因使用破損頂頭或粘結金屬而形成的內螺旋刮傷狀內折等。 73. 內折產生的主要原因是什么？ 產生內折缺陷的主要因素有以下幾方面：
1) 管坯質量. 理論和實踐證明，連鑄坯的中部應該疏松且面積較大，若中部疏松區小的話，說明柱狀晶發達，這樣金屬變形時就容易產生內折缺陷。另外管坯若出現連續的縮孔也容易產生內折缺陷。
2) 加熱質量 加熱質量的不好會影響塑性變形能力的降低和不均。溫度偏高所引起的抗破能力的下降；溫度過低所引起的變形抗力及作用于芯部的剪應力的提高以及溫度不均所形成的抗破斷能力的薄弱點都有利于穿孔過程中內折缺陷的形成。
3) 磨損嚴重的軋制工具 軋制工具主要有軋輥和頂頭。穿孔輥磨損后，咬入段變得平滑，因此加重了變形分配的不均，降低了管坯與軋輥間的摩擦力，增大了頂頭的軸向阻力及毛管的軸向滑移，增加了頂頭前及變形區內反復壓縮與輾軋次數，因而更容易在穿孔中形成孔腔及破裂而形成內折。嚴重磨損或是粘結了金屬的頂頭，則會劃傷毛管的內表面而形成內折。
4) 調整參數調整不當 調整參數不當，如頂頭前伸量過小、軋輥轉速高，傾角小所造成管坯在頂前壓縮次數多，都有利于孔腔和內折的形成。 74. 管坯缺陷與毛管質量的關系？ 管坯上任何缺陷都會帶到鋼管上，而這些缺陷往往會造成應力集中，通過塑變缺陷會加深、加長。
影響鋼管質量的主要因素是內外表面缺陷，其主要形式有發文、裂紋、折疊和結疤等。
管坯的表面缺陷是指表面和靠近表面的缺陷。如果缺陷深度不超過0.7MM，這種缺陷是沒有危險的。 大量生產實踐證明，管子內外表面的缺陷常常是由非金屬夾雜物的聚集造成的。這是因為當進行熱塑性變形時，由于非金屬夾雜物不能承受大的塑性變形（特別是穿孔變形），金屬的致密性受到破壞。有時則是一些非金屬夾雜物分布在晶界上，從而減弱了晶粒間的聯系。
＊皮下氣泡主要分布在靠近鋼錠外表面的內層，這些氣泡在加熱時如被氧化，通過開坯和扎制管坯時氣泡不能焊合，不氧化的則能被焊合，這決定于氣泡的大小、多少以及是否和外部貫通。
＊非金屬夾雜物形成折疊和離層，這些地方大多氧化物和硅酸鹽聚集。 ＊有害元素砷、鉛、錫、銻、鉍很容易產生內外表面缺陷。 |
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