任何一种新的不锈钢管材料在一定吨位的挤压机上,生产规格范围较广的产品时,根据最佳挤压温度和允许的最佳变形量,编制挤压工艺,对稳定挤压工艺过程、保证产品质量和产量十分有益。
在现有或新建的挤压机上,对于试制新材料的新产品和大量生产的老产品,通过试验研究和经验总结,绘制出以延伸系数和坯料的加热温度为坐标的材料不锈钢管可能的变形制度曲线,如图5-1所示。
在一定的加热温度条件下,变形程度增大将引起坯料金属流出压力增加,而金属流出压力受到挤压机能力或挤压工模具强度的限制。随着不锈钢管坯料加热温度的升高,允许的变形程度增大,因此,曲线Ⅰ(1区域和2区域之间)是材料在一定的延伸系数和加热温度的条件下,材料的极限的允许挤压力。曲线Ⅱ(1区域和3区域之间)是在绝热条件下,因热效应而使金属温度升高与部分晶界熔化的曲线。因此,1区域为产品质量令人满意时的区域,2区域是超过允许压力的区域,3区域是晶界熔化区域。
如果提高挤压机的挤压能力或挤压工模具的允许应力,1区域将会扩大,并且新的曲线将受到各种具体条件的限制(图5-1(b),其中P1>P2>P3)。在挤压变形过程中,部分热量用于熔化玻璃润滑剂、加热挤压工模具和散发到周围的空间;其余则留在变形金属内,用于提高坯料温度。在其他条件相同的情况下,留在变形金属内的热量与总热量的比值与挤压速度有关,其中可能有两种极端的情况:1. 当挤压速度非常低时,变形热完全散发到周围空间,即变形流动在等温条件下进行;2. 当挤压速度无限大时,全部变形热都留在金属内,并建立了绝热条件。实际上这两种极端条件是不存在的,因此实际情况是在这两种极限情况之间。
对现有的挤压机,绘制用于各种钢的变形制度曲线具有实用意义。尼科波尔南方钢管厂的专家Г.И.Гуляeв(Г.И.古里亚耶夫)等通过研究,用计算法绘制了适用于该厂3150吨液压挤压机挤压06Cr18Ni11Ti不锈钢管时的所有品种的变形制度曲线。除此之外,对挤压机的每一种尺寸的挤压筒也都绘制了相应的曲线。在计算和绘制各种材料的变形制度曲线时,需根据具体情况采用不同的限制条件。尼科波尔南方钢管厂采用的限制因素为:
1. 挤压机的名义挤压力或挤压杆上的应力不大于1100MPa;
2. 挤压不锈钢管材料的晶粒开始熔化温度为1325℃;
3. 挤压不锈钢管材料在变形过程中和变形终了的温度较高,使奥氏体晶粒长大。由于材料在加热和冷却过程中没有发生相变,在冷却时材料的晶粒度不变,因此,对于其用于再加工(冷加工)的商品管坯料的加热温度为1220℃。
为了判断在绘制变形制度曲线时采用的假设是否正确,尼科波尔南方不锈钢管厂用06Cr18Ni11Ti不锈钢坯料进行了一系列的挤压试验,包括设定准确的加热温度和挤压力,以及坯料的加热温度和延伸系数在比较宽的范围内变化等。将试验结果与计算数据进行比较,制定保证商品管和再加工不锈钢管质量的变形制度曲线。3150吨挤压机ф190mm挤压筒在不同挤压力的条件下,挤压06Cr18Ni11Ti不锈钢管时可能的变形制度曲线如图5-2所示。