軋管工藝技術(shù)（Ⅴ）
——《熱軋無縫鋼管實用技術(shù)》

2.5 二輥斜軋管機工藝參數(shù)調(diào)整

二輥斜軋管機的工藝調(diào)整參數(shù)包括孔型形狀參數(shù)（軋輥間距、導(dǎo)盤間距、導(dǎo)盤位置、喂入角和輾軋角）、軋制中心線、軋輥速度、導(dǎo)盤速度和芯棒限動速度等。

軋輥間距是由軋制的荒管尺寸確定的，通過實測荒管的外徑和壁厚來調(diào)整軋輥的距離。

導(dǎo)盤間距反映了孔型的橢圓程度。孔型橢圓度系數(shù)的調(diào)整應(yīng)以保證毛管在孔型中能自由旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)盤的軋制力（導(dǎo)盤電機負(fù)荷）適當(dāng)、軋輥和導(dǎo)盤邊緣的間隙合理為目標(biāo)。橢圓度系數(shù)取1.05～1.15，軋制合金鋼管或厚壁鋼管時取小值。

導(dǎo)盤沿軋制線前后位置的調(diào)整以軋輥壓縮帶為基準(zhǔn)。導(dǎo)盤前置，可減小減徑減壁區(qū)（Ⅱ區(qū)）金屬的橫向流動，防止金屬擠進輥縫，但會降低對荒管擴徑量的控制能力，容易造成荒管破尾；導(dǎo)盤后置，容易在減徑減壁變形區(qū)造成削鋼，產(chǎn)生軋折。通常是將導(dǎo)盤受力點置于軋輥壓縮帶之前1～2個螺距。具體的調(diào)整方法是：為防止削鋼或軋制薄壁鋼管時，取大值（前置）；為防止破尾或需要進行擴徑軋制時，取小值（后置）。

導(dǎo)盤左右位置的調(diào)整要求是：要保證導(dǎo)盤高邊盡可能“貼著”軋輥輥面，即所謂的“打火花”距離，以提高孔型的封閉性，防止金屬流入輥縫造成削鋼、軋折、軋卡。

喂入角主要影響軋制速度和軋制負(fù)荷。喂入角越大，軋制速度越高，但會增加軋制負(fù)荷，也不利于毛管咬入。同時，喂入角的調(diào)整，會影響荒管表面的螺旋道深度。喂入角越大，螺旋道越深。

輾軋角的調(diào)整應(yīng)以喂入角和輥面角為依據(jù)，保證均壁段軋輥母線與芯棒母線平行，以減輕荒管表面螺旋道的深度。一般來講，軋輥形狀和喂入角設(shè)定之后，輾軋角的調(diào)整范圍很小，甚至不做調(diào)整。

軋制中心線應(yīng)與孔型中心線重合。

軋輥速度越高，軋制速度越高，但軋機負(fù)荷會增大；同時，易造成軋輥打滑而影響正常軋制。

導(dǎo)盤速度的提高，有利于導(dǎo)盤“拽著”荒管朝出口方向運動，但導(dǎo)盤的磨損會加快，導(dǎo)盤電機負(fù)荷會增大。一般，導(dǎo)盤速度為軋制速度的1.5～3.0倍。

芯棒限動速度要根據(jù)芯棒長度和軋制速度來調(diào)整，以確保軋制過程在芯棒工作段長度范圍內(nèi)完成，并要求形成差速軋制。

2.6 二輥斜軋管機產(chǎn)品質(zhì)量缺陷與預(yù)防

與其他軋管方式一樣，二輥斜軋管機產(chǎn)生的荒管質(zhì)量缺陷主要來自于毛管本身和軋管工序。前者與管坯質(zhì)量、加熱質(zhì)量和穿孔工藝有關(guān)，毛管的質(zhì)量缺陷經(jīng)過斜軋之后會進一步擴展。后者與斜軋管機的孔型形狀及調(diào)整、工藝參數(shù)調(diào)整、工具質(zhì)量、芯棒潤滑質(zhì)量等有關(guān)。二輥斜軋管時產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷主要包括荒管表面缺陷、壁厚不均和管體扭曲等。

2.6.1 表面質(zhì)量缺陷

二輥斜軋管時產(chǎn)生的荒管表面質(zhì)量缺陷包括表面裂紋與軋折，表面擦傷與結(jié)疤，內(nèi)、外麻坑等。

（1）表面裂紋與軋折。

毛管在斜軋過程中，從咬入、減徑減壁、均壁到規(guī)圓拋出，要經(jīng)歷由厚壁圓形到橢圓形再到薄壁圓形的變形過程。毛管每旋轉(zhuǎn)一周，管壁要發(fā)生兩次彎曲和兩次壓扁變形。其彎曲半徑取決于孔型的橢圓度、輥縫值及荒管的D/S值。毛管和荒管的管壁越薄，孔型的橢圓度越大，產(chǎn)生的彎曲和壓扁變形也越嚴(yán)重。由于斜軋變形區(qū)較長，毛管在變形區(qū)中的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可能多達6次以上。毛管管壁經(jīng)過反復(fù)的輾軋、彎曲和壓扁，容易在荒管內(nèi)、外表面形成裂紋或軋折。

二輥斜軋管時，金屬的橫向變形很大，容易流進軋輥和導(dǎo)盤（導(dǎo)板）之間的縫隙并在此處堆積。如果流進輥縫的金屬太多，會造成軋卡。另外，導(dǎo)盤（導(dǎo)板）容易對荒管外表面產(chǎn)生擦傷，嚴(yán)重的擦傷經(jīng)軋制后會變成軋折。

軋管工具的質(zhì)量與荒管的軋折缺陷有直接關(guān)系。當(dāng)已經(jīng)老化、出現(xiàn)裂紋和“掉肉”的芯棒、軋輥和導(dǎo)盤（導(dǎo)板）繼續(xù)使用時，會使荒管的內(nèi)、外表面產(chǎn)生軋折。為了減少斜軋管時產(chǎn)生的軋折缺陷，應(yīng)合理設(shè)計孔型，減小軋輥和導(dǎo)盤（導(dǎo)板）之間的縫隙及孔型的橢圓度系數(shù)；加強芯棒潤滑，促進金屬的縱向延伸；提高工具質(zhì)量，減少因工具表面缺陷對荒管表面造成的劃傷；選擇合適的D/S值，且變形量不能太大（延伸系數(shù)≤2.5），以減小金屬的不均勻變形程度。

（2）表面擦傷與結(jié)疤。

除毛管表面帶來的結(jié)疤，經(jīng)斜軋后會擴大并繼續(xù)留在荒管表面之外，斜軋管工序本身因工具黏鋼或啃傷毛管表面，也會使荒管表面產(chǎn)生擦傷，嚴(yán)重時變成結(jié)疤。

導(dǎo)盤迎鋼側(cè)的邊緣既高又尖，還緊貼著軋輥表面，容易與軋輥發(fā)生碰撞而崩邊。另外，導(dǎo)盤的線速度是荒管出口速度的1.5倍以上，軋制過程中，毛管一邊旋轉(zhuǎn)一邊前進，導(dǎo)盤與毛管的運動既不同向，又不同速，二者之間會產(chǎn)生較大的相對滑動，特別是在軋制Cr、Mo含量較高的合金鋼管時，如果導(dǎo)盤表面硬度太低，冷卻或潤滑不良更容易黏鋼。黏鋼或邊緣破損的導(dǎo)盤繼續(xù)使用時，荒管表面會產(chǎn)生結(jié)疤。導(dǎo)板與變形金屬之間的滑動也會帶來導(dǎo)板的不均勻磨損和邊緣黏鋼，使荒管表面產(chǎn)生擦傷和結(jié)疤。

荒管表面的擦傷和結(jié)疤，還有可能是因軋管機后臺的輥道、抱瓦破損或黏鋼造成的。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)且存在較大甩動的荒管碰撞到表面不光滑的輥道或抱瓦時，輕者會形成表面擦傷，重者會導(dǎo)致凹坑。提高導(dǎo)盤表面硬度（280～300 HB），加強對工具、后臺輥道和抱瓦的檢查，對不合要求的工具及時修復(fù)或更換，可有效減少荒管表面的擦傷和結(jié)疤。

（3）內(nèi)、外麻坑。

內(nèi)麻坑與毛管內(nèi)表面的氧化鐵皮有關(guān)。當(dāng)抗氧化劑受潮結(jié)塊或噴吹不均勻以及毛管內(nèi)孔的氧化鐵皮太多時，荒管的內(nèi)表面會出現(xiàn)麻坑，且在抗氧化劑噴吹的出口端最為嚴(yán)重。保證抗氧化劑干燥、顆粒適中及噴吹均勻，清除干凈毛管內(nèi)孔的氧化鐵皮，是減少荒管內(nèi)麻坑的有效措施。

外麻坑是因為毛管外表面嚴(yán)重的氧化鐵皮被壓入荒管表面或軋輥嚴(yán)重老化、黏鋼而壓傷荒管外表面所致。用20 MPa的高壓水除去毛管外表面氧化鐵皮，及時修磨或更換不合工藝要求的軋輥，可有效防止外麻坑的產(chǎn)生。

2.6.2 壁厚不均

斜軋管工藝對毛管的壁厚不均有一定的糾偏能力，變形量越大，糾偏量也越大。但斜軋管時，荒管表面容易形成內(nèi)、外螺旋道，其深度一般為0.1～0.3 mm，有時甚至達0.5～1.5 mm或更深?；墓芡獗砻孑^輕微的螺旋道經(jīng)定（減）徑后，表現(xiàn)為“看得見，摸不著”的螺旋痕跡，雖對荒管的壁厚不均影響不大，但外觀難看。

荒管壁厚不均與軋輥形狀、孔型調(diào)整、荒管D/S值和減壁量、工具表面質(zhì)量、芯棒潤滑質(zhì)量以及軋制工藝參數(shù)調(diào)整和軋制過程的穩(wěn)定性等有關(guān)。

（1）軋輥形狀和孔型調(diào)整的影響。

保證軋輥均壁段長度和均壁段軋輥母線與芯棒母線的法線距離相等，是提高荒管壁厚精度的重要條件。軋輥均壁段長度應(yīng)達到2倍螺距以上。

在孔型調(diào)整方面，如果軋輥沿軋制中心線前后錯位，會造成兩個軋輥各段的輥面曲線錯位，其結(jié)果是毛管的減壁變形不對稱，同時也削減了軋輥均壁段的有效長度。當(dāng)軋輥的喂入角或輾軋角調(diào)整不合理，均壁段的軋輥母線與芯棒母線的法線距離不相等，或當(dāng)軋制中心線與孔型中心線歪斜時，均壁段的輾軋均壁效果會大大削弱。

由此可見，保證軋輥均壁段有足夠的長度和均壁段的軋輥母線與芯棒母線的法線距離相等，對喂入角和輾軋角進行精心調(diào)整，都有利于荒管壁厚精度的提高。

（2）荒管D/S值和減壁量的影響。

荒管的D/S值反映了斜軋過程中的軋制難度。D/S值越大，軋制時金屬的橫向?qū)捳咕驮絿?yán)重，軋制越困難。同樣，毛管減壁量越大，金屬的橫向?qū)捳挂苍酱?，金屬被擠進軋輥和導(dǎo)盤（導(dǎo)板）之間縫隙的可能性增大，金屬容易在輥縫處堆積，使荒管的壁厚精度降低。

實際生產(chǎn)中，為了提高荒管的壁厚精度，減輕螺旋道深度，并防止產(chǎn)生軋折、軋卡等缺陷，荒管的D/S值和減壁量均受到限制，D/S值在35以下，減壁量在10 mm以下。

（3）工具表面質(zhì)量和芯棒潤滑質(zhì)量的影響。

因斜軋變形區(qū)較長，如果工具的表面粗糙和芯棒潤滑不良，會影響金屬的縱向流動，增加橫向?qū)捳?，從而帶來壁厚不均?/p>

為了減少因工具帶來的荒管壁厚不均，既要研究如何提高工具的表面質(zhì)量，加強芯棒潤滑；又要加強對工具的檢查，凡不符合質(zhì)量要求的工具應(yīng)及時修磨或更換。

（4）芯棒跳動的影響。

斜軋過程中，芯棒會隨著軋輥、毛管的高速旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生跳動，進而使均壁段軋輥母線與芯棒母線的法線距離不等，從而產(chǎn)生荒管壁厚不均。

使用限動芯棒操作方式較浮動芯棒操作方式可以減小芯棒跳動的幅度；在軋管機入口處使用芯棒夾送輥，也可以減小芯棒跳動的幅度。二者均有利于提高荒管的壁厚精度。

2.6.3 扭曲和熱凹坑

由于毛管或荒管旋轉(zhuǎn)前進，毛管在變形區(qū)內(nèi)和荒管出變形區(qū)后會產(chǎn)生不同程度的扭曲變形。發(fā)生了嚴(yán)重扭曲變形后的荒管經(jīng)定（減）徑后，會產(chǎn)生“麻花”狀凹坑。

荒管的扭曲變形程度與荒管的長度、D/S值、減壁量、軋制速度、軋輥和芯棒的表面質(zhì)量以及芯棒的潤滑質(zhì)量等因素有關(guān)。

特別是當(dāng)荒管的D/S值越大、荒管越長、管壁越薄、軋制速度越快、或芯棒彎曲時，荒管產(chǎn)生的扭曲變形就越嚴(yán)重。

從軋制薄壁鋼管的軋卡試樣中觀察到，荒管在變形區(qū)的轉(zhuǎn)圓段就存在肉眼可見的扭曲變形，表面出現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)皺褶。隨著向軋制出口方向運動，扭曲變形越來越嚴(yán)重。帶有皺褶的荒管經(jīng)定（減）徑后，其皺褶被拉長，在鋼管表面形成與軸線呈一定角度的扭曲痕跡。

為防止荒管發(fā)生嚴(yán)重的扭曲變形，可采取以下措施：一是適當(dāng)降低軋制速度；二是通過提高出口側(cè)導(dǎo)輥（抱瓦）的表面質(zhì)量，減小荒管出變形區(qū)后的旋轉(zhuǎn)阻力；三是減小孔型的橢圓度系數(shù)和軋輥與導(dǎo)盤（導(dǎo)板）之間的縫隙，使毛管旋轉(zhuǎn)自如。此外，增加芯棒長度，使芯棒對出變形區(qū)后的荒管起到較好的支撐作用；減小芯棒彎曲程度，降低荒管的甩動幅度；減小荒管長度。

2.7 二輥斜軋管機組平面布置和主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)

Φ114 mm精密軋管機組平面布置如圖11所示。二輥斜軋管機主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表8。

圖11 Φ114 mm精密軋管機組平面布置

表8 二輥斜軋管機主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)