穿孔內(nèi)折缺陷的探討

黃貴秋 魯文慶

摘 要：內(nèi)折缺陷是無縫鋼管生產(chǎn)過程中最為常見的一種缺陷。而且是國家標(biāo)準(zhǔn)明文規(guī)定不允許存在的缺陷之一。一旦管材中存在此類缺陷，該鋼管將直接報廢，對生產(chǎn)企業(yè)來說是一種嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。文章結(jié)合我司生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的內(nèi)折缺陷進(jìn)行分析及采用的預(yù)防措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：無縫鋼管；內(nèi)折；措施

中圖分類號：TG335 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0129-02

Abstract： Inner fold defect is one of the most common defects in seamless steel tube production. And it is one of the defects that is not allowed in the national standard. Once there are such defects in the pipe， the steel pipe will be scrapped directly， which is a serious economic loss for the production enterprises. Based on the analysis of the inner fold defects in the production process of our company， the paper discusses the preventive measures adopted.

Keywords： seamless steel pipe； inner fold； measure

1 內(nèi)折的概述

在鋼管生產(chǎn)過程中，毛管內(nèi)表面受到外力不均勻不規(guī)則變形或參與變形工具不符合要求導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)部折疊附著在內(nèi)表面上的缺陷稱之為內(nèi)折。內(nèi)折產(chǎn)生的因素非常多，而且不同的因素影響，其表現(xiàn)形式也各不一樣。只要認(rèn)真分析和查找原因，總會發(fā)現(xiàn)其基本規(guī)律。一般情況下，內(nèi)折可分為管坯內(nèi)折、加熱內(nèi)折、孔腔內(nèi)折三種。對于整支鋼管來講可分為全長性內(nèi)折和局部內(nèi)折。

2 管坯內(nèi)折

在我司生產(chǎn)中，主要采用軋制后管坯進(jìn)行生產(chǎn)，原理上不存在中間疏松和芯部縮孔的現(xiàn)象，不過軋制坯也要一定的斷面壓縮比，壓縮比過小也會存在中間疏松或縮孔現(xiàn)象。但是如果管坯非金屬夾雜嚴(yán)重也會出現(xiàn)極少數(shù)內(nèi)折，這種情況隨著煉鋼技術(shù)不斷發(fā)展，采用軋制坯料的生產(chǎn)的無縫管內(nèi)折現(xiàn)象極少存在。但是對于連鑄坯來講必須注重來坯的中間疏松和芯部縮孔現(xiàn)象，以避免大量內(nèi)折出現(xiàn)。

軋制坯內(nèi)折一旦出現(xiàn)，一般情況下是大塊狀出現(xiàn)，隨機(jī)分布，沒有規(guī)律。

3 加熱內(nèi)折

管坯加熱情況直接影響管坯的塑性，溫度過高會導(dǎo)致管坯過熱，溫度過低會引起塑性降低，導(dǎo)致內(nèi)折缺陷出現(xiàn)，因此制定合理的加熱制度是控制內(nèi)折的有效手段。加熱內(nèi)折一般情況下都會以點狀出現(xiàn)，而且一般都像魚鱗狀沿穿孔螺距分布，但是不會連續(xù)，而是斷斷續(xù)續(xù)，樣式?jīng)]有規(guī)律性。加熱爐爐況也是內(nèi)折的產(chǎn)生問題之一。我司采用的是斜底式加熱爐，主要缺陷是爐溫不均勻、工況波動較大，人工干預(yù)頻繁。所以必須制定相對嚴(yán)格的的操作規(guī)程加以限制。特別是煙囪煙道處的人孔不能出現(xiàn)漏風(fēng)的情況。一旦出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象就會出現(xiàn)爐內(nèi)無法實現(xiàn)預(yù)熱，只能采用主加熱段集中加熱方式，導(dǎo)致加熱不均勻，出現(xiàn)內(nèi)折。而且極容易出現(xiàn)由于長期高溫燃燒損壞加熱爐爐體的現(xiàn)象。而采用環(huán)形爐的單位，要制定合理的燒嘴分布和相應(yīng)的加熱制度，以保證加熱均勻，充分提高鋼的塑性。

4 孔腔內(nèi)折

在穿孔過程中，由于孔型調(diào)整不合理，在穿孔輾軋時過早或過晚形成孔腔，導(dǎo)致孔腔內(nèi)部撕裂形成內(nèi)折。孔腔內(nèi)折嚴(yán)重時，一般按照螺距分布，且連續(xù)一段時間甚至整支連續(xù)分布，內(nèi)折邊沿鋸齒形，就極為典型。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和相關(guān)資料介紹，普碳鋼及低合金鋼孔型橢圓度的控制一般控制在1.15至1.18之間，當(dāng)然高合金鋼橢圓度還會更低。孔型橢圓度是指穿孔過程中的導(dǎo)板距和軋輥距之比。一般情況下，先制定軋輥距大小，再根據(jù)孔型橢圓度計算導(dǎo)板距。而軋輥距是通過管坯大小、軋輥直徑和頂頭直徑，配合頂前壓下量等因素計算而來，也有個別廠家會采用更為簡單的軋輥據(jù)計算模式，即軋輥距為管坯外徑的85%進(jìn)行調(diào)整。另外頂頭前伸量必須根據(jù)孔型設(shè)計原則控制的合理范圍，過前過后都會影響內(nèi)折出現(xiàn)。一般性況下薄壁管的橢圓度較厚壁管橢圓度大，前伸量也較大。頂前壓下量的大小也極其重要。一般性況下，管坯越小頂前壓下量越大，控制頂前壓下量一般在4%到8%之間。主要是根據(jù)管坯和軋輥長度進(jìn)行確定。往往很多時候，頂前壓下量受到軋輥長度的影響，取值較大，這樣一旦超出鋼材的塑性指標(biāo)，會導(dǎo)致內(nèi)折出現(xiàn)。

頂桿調(diào)整也是一個孔腔內(nèi)折的重要因素。頂桿的調(diào)整主要靠定心輥系統(tǒng)保證。在生產(chǎn)過程中必須保證定心輥同心度，同心度允許偏差單機(jī)架不能超過1mm，總偏差不得超過3mm。一旦調(diào)整不合理，頂桿會出現(xiàn)劇烈抖動。頂桿劇烈抖動也會導(dǎo)致內(nèi)折出現(xiàn)，因此調(diào)整頂桿時，應(yīng)避免在穿軋過程中的劇烈抖動現(xiàn)象。

在實際的生產(chǎn)中，如果頂頭不符合要求或出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，這樣在穿孔的時候就會對鋼管的內(nèi)壁造成嚴(yán)重的擦傷，從而就促使其出現(xiàn)螺旋形狀的內(nèi)折。頂頭的設(shè)計加工必須規(guī)范，特別是外水冷頂頭。很多頂頭生產(chǎn)廠家為了圖方便，往往會對水眼位置不重視，會導(dǎo)致水眼位置過后，在輾軋過程中有鋼材卷入水眼，出現(xiàn)內(nèi)壁凹坑，經(jīng)軋管機(jī)軋制后形成內(nèi)折；也有一些廠家會對頂頭反錐不加工，沒有對穿軋后的起到很好的均整作用，頂桿一旦輕微抖動，會出現(xiàn)頂頭掛傷鋼管內(nèi)壁的情況。

5 內(nèi)折缺陷的預(yù)防措施

5.1 為了控制管坯質(zhì)量，避免不必要的損失

對于調(diào)坯軋材的企業(yè)，必須對管坯來料進(jìn)行入廠檢驗。軋制坯主要檢驗指標(biāo)為化學(xué)成分及非金屬夾雜物低倍組織。杜絕不合格的管坯流入生產(chǎn)線。

5.2 加熱制度的制定

各企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己的生產(chǎn)產(chǎn)品結(jié)合鐵碳相圖制定相應(yīng)的加熱制度。我司主要產(chǎn)品為普碳鋼及低合金鋼種，加熱制度一般情況下為主加熱1150℃至1800℃之間，均熱段為1240℃至1280℃之間。而且由于是斜底爐，要求操作者撥一翻三，逐支放鐵，不允許集中放長手鐵。

爐況要密切關(guān)注。我司在生產(chǎn)φ75管坯時，由于煙囪匹配過高，導(dǎo)致爐內(nèi)氣氛為負(fù)壓。冷空氣大量從爐頭觀察孔吸入，導(dǎo)致管坯咬入段出現(xiàn)內(nèi)折。在此情況應(yīng)及時調(diào)整煙道閘板，使?fàn)t內(nèi)氣氛控制在微正壓之下，保證整支管坯加熱的均勻性。每次生產(chǎn)前，必須對整個加熱爐所有裝置進(jìn)行檢查，杜絕帶病作業(yè)。

5.3 穿孔工藝的控制

對于曼式穿孔來講，內(nèi)折缺陷很難避免，但是一般情況下，可以控制在萬分之五左右，因此孔型調(diào)整尤為重要。首先在調(diào)整頂桿時，保證穿軋過程穩(wěn)定，不能出現(xiàn)劇烈抖動。其次頂頭前伸量控制在80到110之間（根據(jù)不同產(chǎn)品調(diào)整）。再次橢圓度控制在1.16到1.18之間，根據(jù)不同壁厚進(jìn)行適度調(diào)整。軋輥距應(yīng)根據(jù)制定的操作規(guī)程進(jìn)行調(diào)整，原則上不允許超過管坯的85%。在穿孔機(jī)牌坊中，必須保證軋輥與導(dǎo)板的徑向跳動，若存在調(diào)整的情況，必須加以克服，否則無法保證真正的孔型參數(shù)，導(dǎo)致孔型失真，產(chǎn)生內(nèi)折或質(zhì)量問題。

在調(diào)整頂桿時，應(yīng)該保證定心輥系統(tǒng)的同心度總偏差在2mm之內(nèi)，穿軋時不應(yīng)出現(xiàn)頂桿抖動現(xiàn)象，而且做到每周停車測試中頂桿同心度情況，確保頂桿同心度。最好的調(diào)整模式是選取與頂桿一致的鋼管，在定心輥抱緊時進(jìn)行調(diào)整，盡可能接近實際操作。

檢查頂頭質(zhì)量，對不合格的頂頭不能進(jìn)行使用。穿孔機(jī)操作必須對每次穿孔后的頂頭進(jìn)行檢查，及時更換不合格或磨損嚴(yán)重的頂頭，確保整個過程受控。對于穿孔工序，應(yīng)配置有專門觀察穿孔后毛管內(nèi)折的操作員工，對于發(fā)現(xiàn)內(nèi)折情況及時通報，以便做到早發(fā)現(xiàn)早調(diào)整。不能等不合格的產(chǎn)品大量出現(xiàn)后來追查原因。

6 結(jié)束語

綜上所述，內(nèi)折不是每個企業(yè)存在的情況都是一致性的，但是產(chǎn)生的原因基本上都受上述幾點影響。各企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己企業(yè)本身的實際情況出發(fā)，從理論查找依據(jù)，解決內(nèi)折問題。而且內(nèi)折根據(jù)鋼種不同，體現(xiàn)形式各異。本文結(jié)合我司的具體情況對內(nèi)折產(chǎn)生的可能性進(jìn)行了探討，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，可能對同行企業(yè)的無縫鋼管熱軋生產(chǎn)過程有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李國禎.現(xiàn)代鋼管軋制與工具設(shè)計原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006，10.

[2]東北工學(xué)院軋鋼教研室.軋鋼工藝學(xué)[M].北京：中國工業(yè)出版社，1962，05.

[3]韓觀昌，李連詩.小型無縫鋼管生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990，8.

[4]滕堯.P92高壓無縫鋼管端部缺陷分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（05）：99.

[5]劉興權(quán).淺談無縫鋼管熱處理工藝及設(shè)備選型[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（22）：61+63.

[6]金志勇.淺析拉伸速率對無縫鋼管力學(xué)性能的影響[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（12）：20.