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                          連軋不銹鋼管的壁厚不均原因分析
                          時間:2021-04-23 09:32:47        點擊量:【 】次

                          從管坯加熱制度、工藝調整、軋制工具、冷卻水等4個方面分析了導致連軋不銹鋼管壁厚不均的原因,并針對上述影響因素提出了相應的預防措施。分析認為:管坯加熱制度應在滿足生產節奏的同時,合理控制加熱溫度及加熱速度,降低晶粒不均勻長大傾向,從而控制壁厚不均;不銹鋼管的螺旋狀壁厚不均,在排除管坯加熱溫度缺陷后,應從穿孔機組工藝調整及軋制工具使用方面考慮;不銹鋼管的直線狀壁厚不均,應從連軋管機組工藝調整、軋制工具使用及冷卻水影響等方面綜合考慮。

                          不銹鋼管壁厚不均是指在同一截面上或沿長度方向壁厚最薄點、最厚點與名義壁厚偏差較大的現象。不銹鋼管壁厚不均導致的下線率直接反應出軋管機組的壁厚控制水平,并對不銹鋼管成材率造成一定影響。天津不銹鋼管集團股份有限公司Φ250mmMPM連軋管機組因為壁厚不均導致的下線率近幾年雖一直呈下降趨勢,但是仍占不銹鋼管缺陷總檢量的0.5%以上,造成較大的中廢;因此,分析影響連軋管壁厚不均的原因,并從根本上控制壁厚不均,具有重要意義。成品管的壁厚狀況作為一個最終的結果,主要是通過管坯加熱,并由穿孔、連軋(包括脫管)、定徑3道工序影響相互疊加所造成。綜合來講,影響連軋不銹鋼管壁厚不均的因素主要有以下4個方面:管坯加熱制度、工藝調整、軋制工具和冷卻水。本文將對上述幾個方面的影響因素逐一進行分析。

                          1管坯加熱制度

                          管坯加熱制度的選擇,應綜合考慮爐型、生產率、金屬性質、管坯尺寸與形狀、管坯在爐內的布料方式、工藝過程的要求等。影響不銹鋼管壁厚均勻度的加熱缺陷主要是加熱溫度不均。管坯溫度不均(俗稱“陰陽面”),在穿孔后形成螺旋狀壁厚不均,螺距一般為1.5m以上。加熱不均越嚴重螺距越長,偏差度也越大。加熱溫度不均勻的主要影響因素是以下5個方面:加熱溫度、加熱速度、加熱時間、環形加熱爐爐底情況和爐壓。(1)管坯的加熱溫度指其在爐內加熱完畢出爐時的表面溫度。對于不同的管坯,最合適的加熱溫度是應使其獲得最好的塑性及最小的變形抗力[3]。實際生產中可以根據軋制工藝要求在考慮設備負荷的情況下對出爐溫度作適當調整。(2)管坯的加熱速度指管坯表面的升溫速度。在加熱初期,適當限制加熱速度以控制其表面與中心的溫度差,降低溫度應力;在加熱末期,需要保溫均熱,以減小坯料內外溫差,限制加熱末期的加熱速度。合理的加熱速度控制方案是以比較快的速度加熱后,再降低加熱速度或執行均熱制度,以求得內外溫度均勻,減小甚至消除晶粒不均勻長大傾向,從而減少壁厚不均。(3)管坯的加熱時間指其在爐內加熱至軋制工藝所要求的溫度時所需的最少時間。管坯的加熱時間直接影響加熱爐的產量和質量,加熱時間過長就會造成過熱、過燒、脫碳、過度氧化等加熱缺陷[4];加熱時間過短,則會使管坯加熱不均勻,導致金屬變形抗力增大、塑性降低、軋管機調整困難,直接影響不銹鋼管的壁厚精度。(4)環形爐在使用過程中爐底會有氧化鐵皮覆蓋。氧化鐵皮的熱導率比金屬低很多,影響鋼坯加熱,造成管坯加熱溫度不均勻,貼近爐底部位溫度偏低[5],因此需要及時清除爐底的氧化鐵皮,確保環形爐爐底與坯料接觸部位的加熱溫度,從而減少壁厚不均。(5)生產過程中要合理地控制爐壓。較長的坯料爐壓稍高一些,較短的坯料爐壓稍低一些。同時既要防止爐壓過高,造成高溫煙氣外溢及損傷設備;又要防止爐壓過低,吸入大量冷空氣,影響燃燒質量,降低管坯加熱效果,在后續軋制過程中造成壁厚不均。

                          2連軋工藝調整影響

                          壁厚不均在成品管上的主要體現為螺旋狀壁厚不均、直線狀壁厚不均及頭尾部壁厚偏厚、偏薄等現象。連軋工藝調整的影響是導致成品管壁厚不均的重要因素。

                          2.1螺旋狀壁厚不均

                          2.1.1影響因素

                          除了管坯加熱不均造成的螺旋狀壁厚不均外,其他螺旋狀壁厚不均由穿孔機組造成。由工藝調整導致的螺旋狀壁厚不均主要有以下兩種情況:(1)穿孔機軋制中心線不正、兩軋輥的傾角不等或頂頭前壓下量太小等調整原因造成的壁厚不均,一般沿不銹鋼管全長呈螺旋狀分布。(2)在軋制過程中定心輥打開過早、定心輥調整不當以及頂桿抖動等造成的壁厚不均,一般沿不銹鋼管全長呈螺旋狀分布。毛管上的螺距一般為120160mm。

                          2.1.2預防措施

                          (1)調整穿孔機軋制中心線,使兩軋輥的傾角相等,按軋制表給定參數調整軋管機。(2)針對第二種情況,根據毛管出口速度調整定心輥打開時間,軋制過程中定心輥不要打開過早,以防止頂桿抖動,造成壁厚不均。定心輥開口度需要根據毛管直徑的變化作適當調整,并考慮毛管跳動量的大小。毛管的跳動量一般為812mm,薄壁管可以取上限,厚壁管取下限。定心輥開口度的調整原則是:為便于毛管從機架內順利脫出,開口度不能過??;為確保毛管壁厚均勻度和軋制的穩定,開口度又不能過大。一般調整時按比軋制表的設定值大34mm為宜。

                          2.2直線狀壁厚不均

                          2.2.1影響因素

                          不銹鋼管直線狀壁厚不均主要由連軋管機組造成。由工藝調整導致的直線狀壁厚不均主要有以下幾個方面:(1)芯棒預穿鞍座高度調整不合適,芯棒預穿時接觸到某一面的毛管,致使毛管在接觸面上溫降過快,造成壁厚不均甚至拉凹缺陷。(2)連軋軋輥間隙過小或過大。(3)軋管機中心線偏差。(4)單、雙機架壓下量不均,會造成不銹鋼管單機架方向超?。ǔ瘢?、雙機架方向超厚(超?。┑闹本€型對稱偏差。(5)安全臼斷裂,內外輥縫差大,會造成不銹鋼管直線型非對稱偏差。(6)連軋調整不當,堆鋼、拉鋼軋制會造成直線型壁厚不均。堆鋼軋制很容易引起連軋輥安全臼崩斷,影響不銹鋼管質量;拉鋼軋制嚴重時還會造成嚴重的壁厚不均甚至孔洞(圖1)。

                          2.2.2預防措施

                          (1)調整好芯棒預穿鞍座的高度,保證芯棒與毛管對中,觀察芯棒插入毛管時,以毛管尾部冒出的一圈火苗均勻為宜。(2)更換孔型及軋制規格時應測量軋輥間隙,使實際軋輥間隙與軋制表保持一致。(3)用光學對中裝置調整軋制中心線,每年年度大修時必須校正軋管機中心線。(4)根據銫137九通道壁厚監控系統顯示的情況調整單、雙機架壓下量。(5)及時更換安全臼斷裂的機架,實時測量連軋輥內、外輥縫,及時更換內、外輥縫差值大于規定值的機架。(6)連軋調整時,要避免拉鋼、堆鋼。2.3頭、尾部壁厚不均2.3.1影響因素(1)管坯前端切斜度、彎曲度過大,管坯定心孔不正易造成不銹鋼管頭部壁厚不均。(2)穿孔時延伸系數太大、軋輥轉速太高、軋制不穩定,均會造成不銹鋼管后端壁厚不均。(3)穿孔機拋鋼不穩定易造成毛管尾部壁厚不均(圖2)。

                          2.3.2預防措施

                          (1)檢查管坯質量,防止管坯前端切斜度、壓下量過大,每次更換孔型或檢修均應校正定心孔,并在生產過程中按要求檢查定心孔,發現定心孔偏差立即處理。(2)在軋制速度允許及毛管溫度合適、不加大連軋負荷的情況下,盡量采取低的穿孔速度。穿孔機軋輥的轉速應以軋制節奏略比連軋快為原則,在能滿足連軋節奏時,穿孔機軋輥盡量采取較低轉速,以確保軋制的穩定性和毛管壁厚的均勻度。當軋輥轉速調整后,導盤轉速也應作相應的調整,以達到二者的匹配。(3)在能滿足連軋節奏、采取低速穿孔的同時,關注導盤使用狀態并加大對導盤螺栓的檢查力度,降低導盤在軋鋼時的竄動幅度,保證拋鋼穩定。

                          3軋制工具影響

                          3.1影響因素

                          軋制工具對不銹鋼管壁厚不均的影響是多方面的,并且壁厚不均狀態也多種多樣,但主要有以下幾個方面:(1)頂桿彎曲造成管體壁厚不均,該壁厚不均在毛管上的螺距一般為1m左右。(2)頂頭橢圓度過大,頂頭、導盤(導板)過分磨損等造成的壁厚不均,一般沿不銹鋼管全長呈螺旋狀分布。(3)連軋輥磨損嚴重,磨損不均,造成不銹鋼管沿長度方向上呈條狀分布壁厚不均。(4)軋輥孔型錯位,造成不銹鋼管沿長度方向上呈條狀分布壁厚不均。(5)芯棒嚴重磨損、同心度不好,芯棒局部磨損,在連續軋制過程中都會造成不銹鋼管局部壁厚不均現象。(6)芯棒選用不當、偏差系數大,會造成不銹鋼管呈直線型梅花狀對稱偏差,其經銫137九通道壁厚監控系統測得的結果如圖3所示。

                          3.2預防措施

                          (1)彎曲頂桿需及時下線矯直。(2)檢查頂頭質量,不使用橢圓度過大等質量不好的頂頭,隨時檢查、更換頂頭,檢查導盤(導板)的磨損情況。(3)連軋管機軋輥磨損嚴重、磨損不均、軋輥槽底有溝時,應立即更換軋輥。(4)連軋管機軋輥孔型錯位,應加強孔型車削,加強調整。(5)按規定檢查芯棒,剔出質量不合格的芯棒,及時進行修磨或車削。(6)選用合適的芯棒。

                          4冷卻水影響

                          4.1影響因素

                          1)穿孔機后臺定心輥及輥道冷卻水噴灑在毛管上,毛管局部溫降過快,易造成局部壁厚不均甚至拉凹缺陷。(2)連軋高壓除鱗水調整不當,易造成壁厚不均甚至拉凹缺陷。(3)連軋輥冷卻水調整不當,造成不銹鋼管前后端及沿長度方向上呈條狀分布壁厚不均。(4)荒管進入定徑機軋制,在外徑減少時發生壁厚增厚變形,由于進入定徑時不銹鋼管冷卻不均勻,造成局部增厚較小,導致不銹鋼管壁厚不均。

                          4.2預防措施

                          (1)穿孔機后臺定心輥及輥道更換時,調整好冷卻水的大小及噴嘴位置,并在生產過程中加強冷卻水的巡視,發現冷卻水澆到毛管上需立即處理。(2)根據軋制力曲線合理調節使用連軋高壓除鱗水。(3)連軋冷卻水量調整適當,既要使軋輥充分冷卻,又要防止不銹鋼管過分溫降。(4)定徑機架在上線前及使用過程中檢查冷卻水噴嘴情況,發現問題立即處理。

                          5結論

                          1)管坯加熱制度的選擇在滿足生產節奏的同時要合理控制加熱溫度及加熱速度,降低晶粒不均勻長大傾向,從而控制壁厚不均。(2)當不銹鋼管出現螺旋狀壁厚不均時,排除管坯加熱溫度缺陷后,應從穿孔機組工藝調整及軋制工具使用方面考慮;當出現直線狀壁厚不均時應從連軋管機組工藝調整、軋制工具使用及冷卻水影響等方面綜合考慮。

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