熱軋無縫鋼管內(nèi)折缺陷分析

趙華清

摘要：在當(dāng)前熱軋無縫鋼生產(chǎn)中，內(nèi)折缺陷一直是影響鋼管質(zhì)量的重要因素，其缺陷貫穿于整個穿孔過程中，與連鑄管坯質(zhì)量、穿孔工藝之間存在密切關(guān)系。本文重點(diǎn)研究了熱軋無縫鋼管內(nèi)折缺陷的相關(guān)問題，先討論了內(nèi)折形貌及其產(chǎn)生原因，再提出幾點(diǎn)預(yù)防措施，希望能對相關(guān)學(xué)者工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：熱軋無縫鋼管；內(nèi)折缺陷；穿孔方法

前言：熱軋無縫鋼管內(nèi)置是指在鋼管內(nèi)表面出現(xiàn)螺旋形、半螺旋形或者無規(guī)則分布的鋸齒狀折疊，內(nèi)折主要存在于鋼管的頭部位置，或者有規(guī)律分布，或者無規(guī)律分布。部分熱軋無縫鋼管出現(xiàn)內(nèi)折缺陷后，通過簡單的修磨即可使用，嚴(yán)重者需要直接報(bào)廢。在當(dāng)前社會生產(chǎn)中，內(nèi)折缺陷一直是影響熱軋無縫鋼管使用性能的重要因素，如何有效避免熱軋無縫鋼管內(nèi)折缺陷產(chǎn)生，一直是相關(guān)學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)問題。

1.熱軋無縫鋼內(nèi)折形貌及產(chǎn)生的原因

1.1熱軋無縫管內(nèi)折形貌

熱軋無縫鋼管內(nèi)折形貌是不固定的，常見的形貌為細(xì)微小片狀，也有大片狀、直線型、魚鱗狀形貌。

1.2熱軋無縫鋼管產(chǎn)生內(nèi)折的原因

當(dāng)鋼管做斜扎穿孔運(yùn)動時，其連鑄管坯芯部在受拉應(yīng)力作用的影響下，出現(xiàn)金屬中心破裂問題，生成孔腔。由于孔腔生成自身具有不確定性，因此其內(nèi)部金屬表面粗糙，會被頂頭冷卻水與空氣氧化，進(jìn)而在隨后的輾軋中形成折疊，并依附在鋼管內(nèi)部。因此在內(nèi)折處理中，為了達(dá)到有效避免內(nèi)折發(fā)生的目的，就必須要避免形成孔腔，這也是整個研究的重點(diǎn)問題。

2.連鑄管坯質(zhì)量與內(nèi)折缺陷問題研究

目前在生產(chǎn)連鑄管坯中，如果想要得到無內(nèi)折、無內(nèi)外表面裂紋的毛管，就能生產(chǎn)出符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的成品管。在這一思想影響下，冶煉工藝水平，就成為整個生產(chǎn)的關(guān)鍵。根據(jù)當(dāng)前連鑄管坯冶煉研究結(jié)果來看，為了保證冶煉工藝水平能達(dá)到預(yù)期，相關(guān)人員應(yīng)該按照表1的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行質(zhì)量控制。

3.穿孔工藝與內(nèi)折缺陷

3.1穿孔溫度與內(nèi)折缺陷

在整個無縫鋼管生產(chǎn)中，穿孔工藝是影響內(nèi)折的重要因素，在實(shí)施連鑄管坯穿孔加熱中，若溫度過高或者加熱時間長，會導(dǎo)致穿孔溫度快速上升，進(jìn)而出現(xiàn)內(nèi)折問題，此時連鑄管坯內(nèi)部會出現(xiàn)魚鱗狀內(nèi)折。若溫度過低，會影響加熱時間，不利于保證鋼管的金屬塑性。該結(jié)果說明，必須要正確認(rèn)識到穿孔溫度與內(nèi)折缺陷之間的關(guān)系，避免內(nèi)折發(fā)生。

3.2穿孔輥轉(zhuǎn)速與內(nèi)折缺陷

相關(guān)人員在設(shè)計(jì)穿孔輥轉(zhuǎn)速時，必須要充分考慮連鑄管坯材料性能、輥徑大小等諸多因素的影響，不同規(guī)格的連鑄管坯，其轉(zhuǎn)速也存在明顯差異。從當(dāng)前實(shí)際情況來看那，常見的轉(zhuǎn)速主要分為兩種，包括高于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速與低于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，在不同生產(chǎn)條件下，這兩種轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的內(nèi)折量比值情況也存在明顯差異，相關(guān)研究表明，與低轉(zhuǎn)速相比，高轉(zhuǎn)速更容易出現(xiàn)內(nèi)折問題，考慮出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因?yàn)椋涸诟咚姐@速下，增大軋輥轉(zhuǎn)速會導(dǎo)致鋼管所產(chǎn)生的滑移量增加，導(dǎo)致軸向效率降低，進(jìn)而提高了內(nèi)折風(fēng)險。同時在該結(jié)果的支持下可以認(rèn)為，為了有效避免內(nèi)折發(fā)生，需要及時調(diào)整穿孔機(jī)方向，并采用最大咬入角進(jìn)行生產(chǎn)。在咬入角增大的情況下，連鑄管坯的滑移情況得到改善，就有助于降低連鑄管坯在咬入過程中所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。

3.3頂頭與內(nèi)折缺陷

眾所周知，在頂頭磨損嚴(yán)重的情況下，其表面凹凸不平，這就會在穿孔過程中擦傷內(nèi)壁，導(dǎo)致管內(nèi)出現(xiàn)螺旋形內(nèi)折。同時，鋼頭形狀對鋼管質(zhì)量也具有一定的影響：（1）若頂頭為錐形，會導(dǎo)致頂頭從尖部到孔型部位的壓下量提高，這種現(xiàn)象不利于保證荒管質(zhì)量；（2）在使用球形頂頭時，有助于保證荒管沿著既定方向送進(jìn)，并相應(yīng)的降低壓下量，保證荒管質(zhì)量。當(dāng)然，當(dāng)前生產(chǎn)中公認(rèn)最好的頂頭形狀，是保證沿變形區(qū)長度方向下壓量不變的形狀，在頂頭螺旋作用下，連鑄管坯的咬入性能得到保證，內(nèi)折控制效果達(dá)到預(yù)期。

4.預(yù)防措施研究

為了有效避免內(nèi)折缺陷發(fā)生，相關(guān)人員必須要重點(diǎn)做好以下工作：

（1）嚴(yán)格控制連鑄管坯性能，按照相關(guān)生產(chǎn)要求，擴(kuò)大連鑄管坯中等軸晶比率，或者相應(yīng)的縮短柱狀晶長度，降低出現(xiàn)內(nèi)折的概率。

（2）按照生產(chǎn)要求，制定嚴(yán)格的連鑄管坯加熱制度。根據(jù)坯料直徑、長度、制材等情況，確定相應(yīng)連鑄管坯加入溫度，并執(zhí)行待軋停軋降溫制度，在溫度控制中，連鑄管坯加熱溫度為=穿出溫度-穿孔溫度+出爐溫度。

（3）使用高質(zhì)量穿孔、軋制工具。高質(zhì)量的穿孔、軋制工具在預(yù)防內(nèi)折缺陷中發(fā)揮著重要作用，因此必須要使用高質(zhì)量的軋制與穿孔設(shè)備。例如，需要積極更換熱定心沖頭，在常規(guī)檢查定心孔后，及時矯正，避免影響生產(chǎn)質(zhì)量。對于新的穿孔輥，采用較大的頂頭前伸量與咬入角參數(shù)，并按照低軋輥轉(zhuǎn)速情況進(jìn)行質(zhì)量控制。

結(jié)論：本文主要研究了熱軋無縫鋼管內(nèi)折缺陷的相關(guān)問題，并對其內(nèi)折缺陷控制方法進(jìn)行分析。從本次研究結(jié)果來看，為了有效避免熱軋無縫鋼管內(nèi)折缺陷發(fā)生，相關(guān)人員必須要材料質(zhì)量控制、加熱溫度、使用高質(zhì)量器具等方面入手，做好控制，確保能有效避免內(nèi)折發(fā)生，保證熱軋無縫鋼管使用性能。