冷轧后,不锈钢管坯可获得尺寸准确、内外表面质量高、机械性能高的不锈钢管,也可生产小直径不锈钢薄壁管(直径可小至8~15mm,壁厚可薄至0.025毫米)和各种不锈钢异型管。
冷轧不锈钢管的延伸系数可达8~12,最大拉伸系数不超过8~122.0(一般在1.5~1.8),因此,冷轧可以节省大量的中间工艺(退火、酸洗、矫直等),节省大量的金属,并为生产低塑性不锈钢管和合金管创造可能性。冷轧方法可以降低生产成本,改善劳动条件,减少手动操作,生产也容易机械化。不锈钢管采用冷轧方法生产,在国内外得到了大力发展。但冷轧管机结构复杂,维护麻烦,工具制造复杂昂贵,更换工具(换孔、芯)耗时,生产率低。
常见的二辊冷轧管是在具有移动工作座椅的特殊轧机上进行的。这种轧机的主要工具是一对带有轧槽的轧辊和锥形芯头。
在两个轧辊的圆周上有一个半圆形变段的轧槽。轧槽最宽部分的直径与不锈钢管坯的外径几乎相同,最窄部分与成品不锈钢管的外径相同。轧槽固定在轧辊槽内,两个轧槽合成圆孔。
当机座往复直线运动,驱动辊摆动时,圆孔周期性地改变其直径。当机座移动到辊的位置(最左)时,圆孔直径最大;当机座移动到锥芯(最右)时,直径最小。圆孔直径的变化是逐渐的,它与机座的运动密切相关。
锥形芯头安装在长芯杆的末端,刚好放在圆孔的中心,形成环孔。当座椅移动时,环孔也会随着辊的摆动而定期改变其内外径。
在轧制过程中,芯头和芯杆与其上的不锈钢管坯一起。当座椅移动到最右侧时,专门机构将其绕轴旋转一定角度;当座椅移动到最左侧时,另一个专门机构将不锈钢管坯送到一个距离(进料)。这两个动作只能间隙进行,不能同时进行。
冷轧过程如下:将不锈钢管坯套在安装芯的芯杆上,将不锈钢管坯后端固定在特殊装置中,并在前端引入孔型。当座椅处于左侧(原位置)时,不锈钢管坯向前送入一定距离。当座椅向右移动时,轧辊压缩不锈钢管坯。当座椅到达最右侧时,使芯杆、芯头和管道绕轴旋转60~90°之后,座椅再次向左移动;此时,轧辊在刚轧制的不锈钢管上再次精轧;当座椅达到最左侧时,不锈钢管坯被送到另一段,然后座椅开始向右移动;这样,不锈钢管坯的外径可以减小,壁厚可以减小,长度可以增加。
大多数有色金属和合金可以通过冷轧制造薄壁管,特别是对于塑性差的不锈钢管和合金,如铜和硬铝,使用冷轧制造薄壁管更为优越。
不锈钢冷轧管一般挤压不锈钢管坯。对于一些合金,如硬铝不锈钢管坯,冷轧前应退火,其他合金不需要退火。
冷轧不锈钢管坯应笔直,内径公差不得超过-0.2~ 0.5毫米;表面氧化物或污垢必须清除。轧制前,应将乳液注入管道中,以减少芯与管道之间的摩擦,使送料容易。轧制时,油泵应不断将乳液(20%乳液和80%水)喷入轧制区域,以减少摩擦和冷却工具。
在轧制的不锈钢管表面经常有易见的波纹,这是孔型在金属上周期的结果。大进料量和大延伸系数1和工具磨损会增加波纹。因此,轧制成品管的进料量小于冷轧中间坯料。小进料量也可以降低不锈钢管的椭圆度和壁厚的不均匀性。
当轧制塑性好的金属和采用小的送料量时,轧机在每分钟内往复行程次数要多于轧制塑性较差的合金。正确选择送料量和轧机行程次数,有着非常重要的意义,因为它们决定着轧管机的生产率。
为了提高冷轧管机的生产率,应使用较长的坯料,并尽可能利用不锈钢管的塑性。更重要的是,改进工具的孔型设计,缩短维护时间。
近年来采用多管轧制,以提高冷轧管机的生产率。国外有四根不锈钢管的冷轧管机。美国的一台冷轧管机可以生产 114.3×12.7毫米连续铸造的不锈钢管坯轧制成 50.8×2.28毫米管。西德有一台轧管机,往复行程70~220次/分;不锈钢管出口速度可达10--19米/秒。此外,为了满足大直径薄壁管的需要,采用了三辊横轧冷轧管的方法。