[发明专利]大直径无缝气瓶双旋轮热旋压收口方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属成形技术领域，具体涉及无缝气瓶的半球形封头和瓶口的成形工艺。

技术背景

长管拖车用压缩天然气钢瓶和站用储气钢瓶一般采用热轧（或冷拔）无缝钢管热旋压成为半球形头部封头和瓶口。

现有长管拖车压缩天然气钢瓶和站用储气钢瓶的最大外径为Φ720mm，随着无缝钢管制造技术的发展和天然气使用的逐渐增加，更大容积的气瓶的开发使用将具有广阔的市场前景。

目前，无缝气瓶热旋压收成形多采用单旋轮摆臂式旋压方法，旋压技术也已经比较成熟，但最大气瓶外径尚未突破Φ720mm，且多用于旋压薄壁钢管。

同等材质和相同耐压条件下的钢质无缝气瓶，其外径越大则气瓶的壁厚越厚，半球形封头的变形量越大，对热旋压的工艺技术要求越高。

发明内容

本发明的目的在于克服更大外径钢质无缝气瓶热旋压技术的空白，提供一种大直径钢质无缝气瓶双轮热旋压收口方法，不仅可以生产出更大直径，更大壁厚的无缝气瓶，而且双轮旋压减少了旋压时间，降低了生产成本。

为实现上述目的，本发明提供的大外径钢质无缝气瓶双旋轮热旋压收口方法，包括以下步骤：

1）钢管加热：在无缝钢管绕自身主轴的转动速度为10～20rpm的条件下，将无缝钢管的收口段加热至1175～1225℃；

2）半球封头旋压：保持无缝钢管的收口段温度为1175～1225℃，在无缝钢管绕自身主轴的转动速度为150～200rpm的条件下，以前旋轮和后旋轮在无缝钢管的收口段外侧进行成形封头旋压，旋压轨迹为半圆形；旋压过程中，前旋轮和后旋轮交替执行旋压操作，前旋轮执行半圆轨迹时，后旋轮在其下一道次的起旋位置等待；前旋轮轨迹执行完毕后退出与无缝钢管的接触，然后返回下一道次的旋压起始位置，同时后旋轮开始运行旋压轨迹，完成第二道次的旋压；如此进行3～4道次；

3）瓶口成形旋压：保持无缝钢管的收口段温度为1175～1225℃，在无缝钢管绕自身主轴的转动速度为150～200rpm的条件下，以前旋轮和后旋轮在钢管的收口段外侧进行瓶口成形旋压，旋压轨迹为先半圆形后沿钢管轴向平行的直线；前旋轮和后旋轮交替进给，执行完半圆形轨迹后沿钢管轴向继续执行一段直线轨迹，半圆轨迹和直线轨迹间采用圆弧过渡；随着旋压道次的进行，此过渡圆弧逐渐减小至成品气瓶的过渡圆弧角度，直线轨迹的长度逐渐增加至气瓶的瓶口需要长度；如此反复执行5～6道次；

4）封头表面光整旋压：保持无缝钢管的收口段温度为1175～1225℃，在无缝钢管绕自身主轴的转动速度为150～200rpm的条件下，对封头表面光整旋压。采用与前一道次相同的旋轮运行轨迹进行旋压，使得整个半球封头和瓶口表面光滑，从而完成无缝气瓶的热旋压收口。

本发明采用双旋轮热旋压收口方法进行无缝气瓶的收口成形，与单旋轮摆臂式旋压相比，具有以下效果：

1、发明了外径更大（最大外径950mm）和壁厚更厚（最大壁厚45mm）的钢质无缝气瓶的热旋压成形方法；

2、旋压过程中气瓶瓶口不封死，避免了因金属溶合缺陷而造成的不合格，提高了成材率。

3、双轮旋压相比单旋轮旋压节约了旋压时间，降低了生产成本。

进一步地，本发明所述步骤1）中，根据气瓶旋压后的成型长度以及中频加热炉的加热盲区，结合以往的旋压经验，无缝钢管的收口段的加热长度L与无缝钢管外径Φ的关系为：L=Φ/2+（220～320mm）。

所述步骤2）中，因无缝钢管在旋压过程中的高速旋转，必将造成较大的温度降，故采用自动补温枪对无缝钢管的收口段进行补温，以达到更好的旋压效果。

所述步骤2）中，在旋压过程中两个旋轮交替运行，为有效区分两个旋轮，现将奇数道次运行的旋轮定义为前旋轮，偶数道次运行的旋轮定义为后旋轮。

所述步骤2）中，根据旋压成形所需要的变形总长度以及旋轮轨迹的特点，结合已成型的旋压经验，取第一道次封口旋压对应的旋轮进给量为340～380mm（即第一道次钢管的横向变形长度为距管端340～380mm），第二道次封口旋压对应的旋轮横向进给量为40～60mm（即第二道次的旋轮起旋点距离第一道次的旋轮起旋点的横向距离为40～60mm），后面各道次封口旋压对应的旋轮横向进给量每一次递减5～10mm。

所述步骤3）中，根据旋压成形所需要的变形总长度以及旋轮轨迹的特点，结合已成型的旋压经验，取每道次旋轮在无缝钢管收口段的横向进给量为30～45mm，且每道次递减5～10mm。