提高Ф473.08 mm×11.05 mm 套管成材率的探討

楊梁才，陶侃侃，高建學(xué)，王久剛

（天津鋼管制造有限公司，天津300301）

0 引言

隨著市場競爭的日趨激烈，高附加值新產(chǎn)品的開發(fā)成為企業(yè)提高競爭力的關(guān)鍵因素，近幾年大口徑套管的需求量急劇增加。天津鋼管公司軋管部460 機(jī)組應(yīng)市場需求開發(fā)了Ф488 mm 孔型的極限品種 Ф473.08 mm×11.05 mm 套管[1-2]。在生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了一些生產(chǎn)和質(zhì)量問題。如拉凹、脫管機(jī)脫棒困難、碰癟、內(nèi)結(jié)疤等，這些問題的存造成了中廢和切頭損失較大，導(dǎo)致成材率率較低。針對以上問題，采取了一系列措施，最終大幅提高了該規(guī)格套管的成材率。

1 造成成材率偏低的缺陷

1.1 管尾拉凹導(dǎo)致熱軋切尾較長

由于 Ф473.08 mm×11.05 mm 套管規(guī)格屬于460 機(jī)組的極限品種，成品管內(nèi)表面出現(xiàn)了嚴(yán)重拉凹，如圖1 所示。拉凹位置距離管端較遠(yuǎn)，個(gè)別距離管尾1.3～1.5 米位置，拉凹點(diǎn)壁厚低于壁厚下限，形成壁薄缺陷，只能切除，造成熱軋切尾長度偏長。

圖1 管尾較嚴(yán)重的拉凹

1.2 脫管機(jī)脫棒失敗

在軋制該規(guī)格時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)脫管機(jī)脫棒失敗的事故，脫管機(jī)脫棒失敗如圖2 所示。脫管機(jī)脫棒失敗直接造成該支荒管成為中廢。在連續(xù)生產(chǎn)的過程中，還會造成穿孔后毛管和穿孔前管坯因連軋故障不能順利軋制而成為中廢。處理脫棒失敗事故還會造成故障時(shí)間，不但影響小時(shí)噸鋼產(chǎn)量，還會引起環(huán)形爐加熱不連續(xù)，從而造成后續(xù)坯料截面溫度變大，造成更大的質(zhì)量隱患。

圖2 脫棒失敗曲線

1.3 碰癟

碰癟的產(chǎn)生有兩個(gè)區(qū)域，分別為巷道和脫管后輥道。

1.3.1 巷道碰癟

軋制初期管尾八米左右位置容易出現(xiàn)碰癟缺陷，如圖3 所示。碰癟缺陷嚴(yán)重影響該規(guī)格套管的幾何尺寸和外觀質(zhì)量，甚至影響通徑。輕微的碰癟缺陷需要修磨，嚴(yán)重的被判為廢品，直接拉低了該規(guī)格的成材率。連軋拋鋼抖動大時(shí)更容易出現(xiàn)嚴(yán)重的碰癟缺陷。

圖3 巷道碰癟缺陷

1.3.2 脫管后輥道碰癟

由于Ф488 mm 孔型是在Ф477 mm 孔型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，屬于460 機(jī)組的極限孔型，在軋制該規(guī)格套管時(shí)脫管后輥道出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，荒管在脫管后輥道運(yùn)行時(shí)不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生磕碰，進(jìn)而形成碰癟缺陷，如圖4 所示。

1.4 內(nèi)結(jié)疤

Ф488 mm 孔型該規(guī)格套管在軋制初期產(chǎn)生了管頭內(nèi)結(jié)疤缺陷，如圖5 所示，部分內(nèi)結(jié)疤凹坑具有一定深度，修磨后容易形成壁薄缺陷，壁薄缺陷需要切除，因而也造成了成材率的下降。

圖4 脫管后輥道碰癟缺陷

圖5 管頭內(nèi)結(jié)疤缺陷

2 成材率偏低原因分析與措施

2.1 管尾拉凹

2.1.1 拉凹缺陷產(chǎn)生的原因

通過對現(xiàn)場工況和數(shù)據(jù)的整理分析，發(fā)現(xiàn)造成拉凹的原因有兩個(gè)：一是穿孔和連軋的變形量分配不合理，毛管壁厚偏薄，造成連軋孔型欠充滿，在軋制過程中“拉鋼”。二是由于給定的毛管間隙量偏小，毛管在連軋孔型中的周長不足，毛管內(nèi)壁包芯棒過緊，造成在連軋孔型中金屬流動時(shí)毛管內(nèi)外表面速差過大形成拉凹甚至孔洞。

2.1.2 消除拉凹的措施

為避免因毛管的幾何尺寸問題造成連軋?jiān)谲堉七^程中出現(xiàn)“拉鋼”難以調(diào)整，將毛管壁厚由23.5 mm 調(diào)整為25.0 mm，從而增大了連軋機(jī)組的變形量，使得連軋?jiān)谲堉茣r(shí)的孔型處于正常充滿的狀態(tài)，保證了各機(jī)架之間的秒流量相等原則，避免了軋制時(shí)拉鋼導(dǎo)致拉凹和孔洞。

為解決毛管間隙量偏小造成拉凹加重的問題，在現(xiàn)有Ф418 mm 頂頭的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了Ф433 mm 頂頭，將毛管外徑由Ф528 mm 擴(kuò)大到Ф538 mm，間隙量由15 mm 調(diào)整到22 mm，保證了芯棒正常予穿和孔型中金屬流動正常。

2.2 脫管機(jī)脫棒失敗

脫管機(jī)在限動芯棒連軋管機(jī)組中的作用是將荒管從芯棒上脫出。脫棒失敗有兩方面的原因，一方面是脫管機(jī)脫棒力偏小，另一方面是芯棒和荒管之間的摩擦力偏大。為了避免脫棒失敗，采取了兩方面措施：

2.2.1 將柱形芯棒改造為錐形芯棒

該規(guī)格套管荒管徑壁比為44.4，荒管外徑為Ф488.5 mm，為保證管出定徑機(jī)后的外徑滿足要求，脫管機(jī)的減徑率設(shè)定在1.433%，滿足不了脫管機(jī)的脫棒力需求，從而造成不脫棒事故。為了解決不脫棒，改造了芯棒幾何尺寸，將芯棒由柱形改造成錐形，從頭部開始到某一長度內(nèi)芯棒直徑減小了0.5mm，見圖 3。

圖6 芯棒錐度的改造

芯棒直徑的減小，減輕了連軋拋鋼后荒管和芯棒之間的摩擦力，從而利于脫管機(jī)的脫棒，降低了脫棒失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 調(diào)整芯棒運(yùn)行方式

結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際，優(yōu)化限動齒條運(yùn)行參數(shù)，減小芯棒和毛管間的摩擦力。

脫管機(jī)脫棒失敗時(shí)，通常都是在連軋拋鋼后芯棒返回的階段造成的。芯棒返回時(shí)，脫管機(jī)還沒有拋鋼，此時(shí)芯棒突然返回，會突然增大鋼管和芯棒之間的相對速度，荒管突然受到芯棒返回產(chǎn)生的力，就會削弱脫管機(jī)的脫棒力，從而導(dǎo)致脫管機(jī)脫棒失敗。通過以下幾種措施解決，即在脫管機(jī)脫棒前，限動不立即返回，而以限度速度繼續(xù)前行，避免突然速度變化導(dǎo)致脫管機(jī)脫棒力受到影響造成脫棒失敗。具體措施是，增加限動齒條剎車延時(shí)1.9 秒，在限動走到預(yù)定行程后，增加芯棒返回延時(shí)6 秒，在脫管機(jī)已經(jīng)順利脫棒完成后再返回。如圖7 圖8 所示。

圖7 優(yōu)化前芯棒返回示意

圖8 優(yōu)化后芯棒返回示意

在優(yōu)化了芯棒外形和限動齒條運(yùn)行參數(shù)后，脫管機(jī)脫棒失敗的問題得到徹底解決，保證了生產(chǎn)的順行，并為穩(wěn)定質(zhì)量控制奠定了基礎(chǔ)。優(yōu)化前后脫管機(jī)的扭矩曲線如圖9 所示。

圖9 優(yōu)化后脫管機(jī)脫棒順利扭矩曲線

2.3 碰癟

分別對巷道和脫管后輥道進(jìn)行調(diào)整。

2.3.1 巷道碰癟

針對巷道碰癟采取如下措施：

（1）通過提高巷道輥比例閥流量加快巷道輥下降速度，比例閥開度由30%提高到50%～80%。從而加快巷道輥的下降速度，減輕巷道輥對荒管的磕碰。

（2）更改巷道輥下降時(shí)機(jī)。在五架拋鋼前將第四個(gè)巷道輥降到低位狀態(tài)。第四個(gè)巷道輥下降時(shí)機(jī)取五架咬鋼信號，經(jīng)歷延時(shí)后下降。

2.3.2 脫管后輥道碰癟

脫管后輥道碰癟通過三方面措施進(jìn)行解決：

（1）通過增減墊片調(diào)平脫管后輥道。由于Ф488 mm 孔型是在Ф477 mm 孔型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，屬于460 機(jī)組的極限孔型。機(jī)械位置已到極限，部分脫管后輥道高度調(diào)整范圍受限導(dǎo)致輥道高度不一致，出現(xiàn)管體碰癟的問題，通過減少脫管后輥道絲杠墊片擴(kuò)大脫管后輥道高度調(diào)整范圍，避免出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象。

（2）使用樣管進(jìn)行驗(yàn)證。在開軋前調(diào)整輥道位置，并使用樣管進(jìn)行驗(yàn)證，保證輥道高度能夠滿足調(diào)整要求，對不平的輥道進(jìn)一步調(diào)整，避免輥道高低不平。

（3）生產(chǎn)中加強(qiáng)監(jiān)控和調(diào)整。在軋制過程中仔細(xì)觀察荒管在脫管后輥道上的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行平穩(wěn)狀態(tài)結(jié)合取樣情況進(jìn)一步調(diào)整，保證荒管在脫管后輥道上運(yùn)行的過程避免磕癟。

2.4 內(nèi)結(jié)疤

由于Ф488 mm 孔型在Ф477 mm 孔型基礎(chǔ)上開發(fā)，前所使用的的硼砂壓力、硼砂量均使用Ф477 mm 孔型參數(shù)，經(jīng)過不斷摸索，最終確定了合理的硼砂壓力和硼砂量參數(shù)，避免了內(nèi)結(jié)疤缺陷的產(chǎn)生[3]。

3 結(jié)論

Ф473.08 mm×11.05 mm 超極限套管在初期生產(chǎn)中存在拉凹、脫管機(jī)脫棒困難、碰癟、內(nèi)結(jié)疤等質(zhì)量缺陷，頭尾切損較多，成材率偏低。

通過對造成Ф473.08 mm×11.05 mm 超極限套管成材率低的傷情進(jìn)行分析和總結(jié)，以及各種改造措施的實(shí)施，大大降低了該品種的切損，最終將該規(guī)格極限套管的成材率提高了2.53%，顯著的改善了該規(guī)格產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量，可更好的滿足用戶需求，提高公司的競爭力水平。