1952年在联邦德国出现了顶推式不锈钢管热扩径的专利。这种扩径工艺最突出的特点在于:
1. 扩径时顶头不动,而传动装置将不锈钢管以一定速度推上顶头进行扩径;
2. 采用感应加热使不锈钢管在变形区域或紧靠变形区时进行加热,或为了节约电能消耗,不锈钢管在扩径前加热至磁性转变点以下,然后在变形区加热至轧制温度。
为了实现这种扩径工艺,可以采用传动装置不同的以下两种设备。
一、高压水传动的顶推式热扩机
如图10-7所示,a为感应回热装置,b为扩径顶头,它通过拉杆c由支持缸K将它固定住。高压水工作缸d将钢管的一端推向扩径顶头b和感应加热装置a二者形成的环状区间。当管端加热到足够高的温度后,工作缸d给钢管以一定的轴向压力,使钢管在顶头上扩径。
在扩径过程开始之前,工作缸d处于后位,钢管由侧面装入,其中置有拉杆c.装入后用接手g和h将拉杆c分别和顶头和支持缸d的活塞杆相连。扩径顶头B曲后支持器e和下支持f来支持并定位。当已经扩径的管端碰到后支持器e时,后支持器e就移开,此后经过扩径的不锈钢管依靠支持辊f,来支撑并定位。
二、机械传动的顶推式热扩机
这种热扩机和高压水传动的热扩机不同之点在于它采用了机械传动,即通过电机转动、带动丝杠,从而将钢管以一定速度推向并推上顶头。这样就有可能采用电气自动控制和调节装置,按变行区不锈钢管的温度来调整钢管顶推速度(即进给速度)。
如图10-8所示,扩径前将不锈钢管预热到磁性转变点以下,管子由端部装人。当钢管完全装人后,锁闩将前顶杆A锁住,前顶杆就起作用,顶头B就固定在预先调好的位置上,通过卡紧装置将管子C卡紧,开动电动机,通过丝杠D将管子按箭头E的方向向前推进直至开始扩径以前,当扩径电动机启动后,则丝杠F将钢管推向顶头B开始扩径。当管子刚要与顶头B相接触开始扩径时,润滑剂通过孔进人管子内壁与顶头之间,从而在扩径过程中起到润滑作用。感应加热器H1、H2依次发挥作用,从面将不锈钢管扩径。扩径完毕,当前顶杆A起作用时,后支持器G退回,不锈钢管由侧向去成品台架。
在这种热扩径装置中设有热电偶,它接在丝杠D、F的电动机电源的回路中,自动地按照扩径过程中不锈钢管的温度来调整进给速度。
三、顶推式热扩法的小结
顶推式热扩法采用了先进的感应加热方法,因此具有以下诸优点:
(1)能以尽可能小的热量消耗来加热钢管,而且在扩径过程中热损耗少;
(2)氧化铁皮大大减少,这对扩径后钢管的内表面质量带来极为有利的影响;
(3)不需扩口卷边,因此也就不需要这种设备,而且降低了金属消耗;
(4)可以按照变形区钢管的温度来调整进给速度,另一方面由于待变形部分不锈钢管的温度较低,因此可以增大扩径量;
(5)加热炉尺寸可以缩小,或者可以将它取消。但是,这一方法也有如下的缺点:
①. 顶推时容易产生纵向弯曲,被扩径的不锈钢管长度与壁厚受到一定限制;
②. 在短时间内将钢管加热到变形温度需要复杂而且庞大的感应加热装置,至于要在这么短的时间内实现电气自动调节,电气系统比较复杂,电气元件的灵敏度是否可以满足要求尚是问题;
③. 在机械传动顶推式热扩机中,子的卡紧问题还待解决;
④. 由于感应加热是逐段进行的,不锈钢管扩径也是逐段进行的,在全长上各段的温度,扩径情况不一定一致,容易产生纵向壁厚不均和折皱。
上述顶推式热扩管机仅仅见之于专利,国外应用于不锈钢管厂家的实例尚缺。