1.1 外径及椭圆度超差
影响钢管外径、椭圆度超差的主要原因有:轧辊装配及孔型调整不当、变形量分配不合理、孔型加工精度差或磨损严重、荒管温度过高或过低以及纵向温度不均等。
(1)孔型形状和轧辊装配精度对钢管外径的影响
斜轧定径机的孔型形状对钢管外径的影响是显而易见的,其孔型调整的要求和方法在第四章第二节和第三节中作过介绍,这里不再重复。
辊缝可调的纵轧定(减)径机,当孔型(尤其是成品及成品前架)错位或辊缝值超差(过大或过小)时,会带来定(减)径后的钢管外径超差或外形呈椭圆状。当轧辊出现了严重磨损(特别是成品及成品前机架),导致孔型直径变大,钢管的外径也随之变大。
为了提高定(减)径后钢管的外径精度,减小钢管的椭圆度,应保证孔型加工和调整的精度,使孔型尺寸和形状符合工艺要求。对于三辊可调式定(减)径机而言,在调整辊缝位置时,必须保证3个轧辊同时调整,且调整的参数相同,孔型中心保持不变。
对于孔型加工好了以后再与辊轴进行组装的组合式轧辊,若装配发生偏心,轧出的钢管外径会出现一节大,一节小。
(2)减径量对钢管外径的影响
单机架减径量的大小会影响轧制力的变化,进而带来轧辊弹跳值的变化,导致辊缝值的增减,造成钢管外径发生变化。一般来讲,成品前架的减径量只有单机架平均减径量的一半,成品机架基本上不给减径量。
(3)荒管温度对钢管外径的影响
荒管加热温度的高低会带来金属变形抗力的变化,进而造成轧制力和平均张力系数的变化。另外,钢管温度是钢管直径的函数,温度越高,热外径越大。一般认为,钢管的热外径与室温条件下的外径存在以下关系:
D r=D(1+αt)
式中D r——加热后的钢管热外径,mm;
D——室温下的钢管外径,mm;
t——钢管的温度,℃;
α——钢的热膨胀系数,mm/℃。
对于碳钢,终轧温度在800~1 000℃时,其热膨胀系数α取13.5×10-6~17.5×10-6mm/℃,通常取(1+αt)=1.010~1.015。
定(减)径时,钢管温度的高低和均匀性(尤其是终轧温度)除影响钢管的外径、壁厚等尺寸精度外,还会影响到钢管的表面质量及其在热轧状态下交货的力学性能。(https://www.xing528.com)
为了保证荒管定(减)径时的温度合理且均匀,常用的办法是在定(减)径前严格按工艺要求对荒管进行再加热,以消除因温度不均而带来的钢管外径超差,保证钢管力学性能符合标准要求。
1.2 壁厚超差
钢管壁厚超差主要表现为壁厚不均和内孔不圆。壁厚超差与定径前的荒管壁厚精度、减径量、孔型形状和孔型调整、张力系数以及荒管加热温度等因素有关。
(1)荒管壁厚不均的影响
定(减)径时,由于荒管内表面没有芯棒支撑,其管壁得不到压缩变形。荒管的壁厚不均会“遗传”到定(减)径后的成品钢管上。所以,提高荒管壁厚的均匀性是确保成品钢管壁厚精度的首要条件。
(2)孔型形状及孔型调整的影响
孔型错位、歪斜或轧辊磨损等都会带来孔型形状和尺寸的变化,它除了会影响钢管的外径精度外,还会造成钢管的壁厚不均。
当孔型侧壁开口角越大且辊缝值越大时,孔型侧壁对金属宽展的抑制能力会减弱,从孔型顶部压下的金属容易流到辊缝附近,由此造成钢管的壁厚不均。这种影响在荒管减径量大、平均张力系数小时更明显。
轧槽深度会影响钢管的壁厚不均。轧槽越深,孔型顶部和孔型边缘的速差越大,金属变形越不均匀,导致钢管壁厚精度降低。这也是三辊孔型的定(减)径机较二辊孔型的定(减)径机轧制的钢管壁厚精度更高的原因之一。
为了减小孔型因素对钢管壁厚不均的影响,在保证宽展的金属不进入辊缝而产生“青线”或轧折的前提下,应尽可能减小孔型侧壁开口角和辊缝值,采用零宽展或负宽展孔型。同时,还应加强对孔型的调整,保证孔型不错位、不歪斜。
(3)张力系数的影响
张力会促进金属延伸,抑制宽展和增壁,有利于钢管壁厚精度的提高。随着张力系数的增大,钢管壁厚会减薄,但钢管头、尾会产生不均匀增厚(即产生“张力头”)。
实际生产中,采用“削尖”轧制技术和钢管管端壁厚控制技术,能使管端的增厚长度减少30%以上,甚至超过50%。
(4)荒管减径率的影响
荒管减径率的大小对钢管壁厚不均的影响与张力系数有关。表现为:当荒管减径率大而张力系数小时,管壁会增厚;在荒管减径率较大的条件下,增大张力系数,有利于壁厚精度的提高;在张力系数较小的条件下,减小单机架减径率和总减径率,对提高壁厚精度有益。
(5)荒管加热温度的影响
荒管加热温度的高低会改变张力系数的大小,进而影响金属的流动。前已述及,张力系数是金属轴向应力与金属的平面变形抗力之比值。如果荒管的加热温度降低,金属的平面变形抗力会升高,张力系数会减小。在这种情况下,金属的轴向延伸相对比较困难,从而增大了金属的横向流动,使钢管的壁厚精度降低。与此相反,当荒管的加热温度较高时,张力系数会增大,有利于金属的轴向流动而抑制其横向宽展,使钢管的壁厚精度提高。但加热温度太高,且张力系数太大时,管壁会出现严重拉薄。保证荒管的加热温度符合工艺要求,并提高温度的均匀性,有利于减小钢管的壁厚不均。
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