轧管工艺技术(Ⅲ)——《热轧无缝钢管实用技术》

<正>1.6连轧管机产品质量缺陷与预防连轧管机轧制的产品质量缺陷包括:荒管的壁厚不均、表面缺陷、拉凹和轧折等。1.6.1壁厚不均壁厚不均主要有:同一支荒管的横向和纵向壁厚不均、同一批荒管的壁厚不一致及"竹节"状壁厚不均。在上述荒管壁厚不均中,以横向和纵向壁厚不均最为多见,产生的原因也最为复杂。它既与毛管     

钢管热连轧过程横断面壁厚变化的三维有限元模拟

针对20号钢Φ119.0mm×9.25mm规格全浮动芯棒无缝钢管8机架连轧过程进行了有限元模拟仿真分析,得到了热连轧管各机架出口等效塑性应变以及荒管壁厚变化情况,分析了轧制力和芯棒力的变化特点。研究表明,连轧管减壁量和外直径变化主要集中于开始第1~第6个机架,在第7、第8机架减壁作用很小,最终荒管壁厚均匀,且形状圆整。稳定连轧阶段的轧制力依轧制顺序呈递减趋势,第7、第8机架轧制力很小;同时芯棒力大于各机架轧制力,钢管内壁承受的作用力和塑性应变较大,应对芯棒表面进行合理润滑。模拟得到的壁厚、外径及轧制压力与实测结果吻合较好。     

PQF三辊连轧管机辊缝调整

通过调整PQF三辊连轧管机辊缝获得小于或大于孔型名义规格的平均等效壁厚,并得到相应的计算公式,进而确定芯棒所能轧制的钢管壁厚范围,并结合Φ460 mm PQF连轧管机294 mm和369 mm孔型进行验证。分析认为:调节辊缝将伴随钢管壁厚横向不均的产生,降低了钢管壁厚精度;辊缝调节量越大,钢管壁厚的不均性越严重;钢管壁厚越小,辊缝调节量对壁厚不均性的影响越明显;在辊缝调整量相同的条件下,大规格调整产生的壁厚不均性更大。     

半浮动芯棒连轧管机工艺及变形特点

介绍了半浮动芯棒连轧管机生产工艺过程及变形特点,分析了半浮动芯棒连轧管机与全浮动芯棒连轧管机及限动芯棒连轧管机的区别。提出了小型无缝钢管生产机组选用半浮动芯棒连轧工艺的优势。     

热轧无缝钢管用芯棒的类别与特点

简述热轧无缝钢管的生产工艺方法及芯棒的形态与种类;分析不同类型轧管机芯棒运行的方式与特点,及其对机组的生产规格范围、轧制节奏和轧件的变形程度、荒管的壁厚精度等的影响;介绍芯棒的材质与成型方法。分析认为:芯棒按长度与直径之比将其分为长、中长及短芯棒3种类型,根据芯棒的运动状况分为固定、浮动、限动、半浮动4种运行方式。大部分中长、长芯棒是实心的,但Assel机组和部分连轧管机组在采用限动芯棒操作时使用空心芯棒;绝大部分中长、长芯棒都是圆柱形的,只有极少数限动芯棒连轧管机组在轧制薄壁荒管时使用锥形芯棒。     

采用工艺自动控制提高无缝钢管壁厚精度

介绍了国外对无缝钢管纵向壁厚精度和横向壁厚精度的试验研究情况,以及壁厚控制系统（ECS）在轧管厂的应用。针对由斜轧穿孔机、全浮动芯棒连轧管机、张力减径机组成的轧管工艺,指出应将张力减径切头控制技术（CEC）与管端轧薄工艺（FTS）结合。并指明当今对轧管工艺的研发应从工艺技术本身和自动控制软件包两个方面着手。     

穿孔毛管壁厚不均对轧后钢管壁厚不均的影响

穿孔毛管壁厚不均的形式和严重程度对轧制后的钢管壁厚不均的存在形式和严重程度有影响。穿孔毛管的螺旋形壁厚不均带到了轧制后钢管上,造成严重纵、横向壁厚不均。而自动轧管机轧制后的钢管不存在横向对称性壁厚不均。轧制后的钢管沿纵向各截面上的最大与最小壁厚同穿孔毛管一样,也构成葫芦状,但未见壁厚偏差沿纵向有减小的趋势。     

Φ140 mm浮动芯棒连轧管机组再认识

简述了宝山钢铁股份有限公司Φ140 mm浮动芯棒连轧管机组的工艺流程、生产效率及生产品种调整情况,介绍了包括浮动芯棒连轧管机"竹节"控制、张力减径机CEC控制和多边化孔型、穿孔机改造、穿孔管壁厚偏心率控制效果等在内的重大工艺技术创新与发展。通过品种调整、工艺技术创新和长期数据积累,始终保持了该机组优秀的生产业绩。对于Φ180 mm以下规格连轧管机组,Φ140 mm浮动芯棒连轧管机组仍然是具有竞争力的机组。     

Φ89mm连轧管机组荒管椭圆度产生原因分析

分析了半浮动芯棒连轧管机组连轧荒管椭圆度过大的产生原因,认为其连轧荒管椭圆度过大是芯棒润滑不良、工模具表面质量欠佳、工艺参数调整不当等多种因素共同作用的结果.通过改善芯棒润滑条件和合理分配变形量可有效减小连轧荒管的椭圆度.     

Mini-MPM限动芯棒连轧管机力能参数的计算及分析

在研究限动芯棒连轧管机的基础上,归纳整理了Mini-MPM限动芯棒连轧管机力能参数的计算公式和框图。再采用该计算公式和框图进行编程计算,分析连轧管机入口毛管壁厚、芯棒限动速度和轧辊直径对力能参数的影响。计算结果表明:毛管壁厚对连轧管机第1机架轧制力的影响明显;芯棒限动速度对连轧管机力能参数影响较小;轧辊直径对轧制力有较明显的影响。提出了改善连轧管机力能参数的途径。     

斜轧穿孔中壁厚不均的有限元模拟及实验研究

通过有限元模拟针对斜轧穿孔过程中毛管的变形特点,对其壁厚不均进行了计算。应用自制的管形测量仪,对某钢铁公司穿孔毛管进行了成批测量。将理论与实测值通过FFT变换后进行比较,模拟与实测结果具有良好的一致性。通过模拟不同的工艺参数预测毛管壁厚不均程度,从而达到寻找合理工艺参数的目的。     

自动轧管机组芯棒孔型改进

对自动轧管机组的芯棒孔型进行了研究,试验表明,采用带椭圆段的自动轧管机芯棒和均整机芯棒,可以减小钢管壁厚不均,增大均整时的壁厚压下量。     

钢管全浮动芯棒连轧过程的三维有限元分析

借助于有限元分析软件MSC.SuperForm对钢管8机架全浮动芯棒连轧过程进行模拟,分析了连轧过程轧件的应力应变分布特点.分析表明,各机架沿孔型宽度方向的压下不均匀导致了轧件在孔型宽度方向(尤其在孔顶和辊缝处)变形的严重不均匀,轧件断面特定点(孔型开口和孔顶)在轴向上应力具有拉-压-拉属性,且规律性很强.此外,研究了芯棒摩擦对连轧过程力能参数、轧制壁厚精度的影响:随芯棒摩擦系数的增大,各机架出口轧件断面横向壁厚不均度增加,同时轧制力、芯棒轴向力明显地增大.因此在实际生产中要尽力改善芯棒的润滑效果,减小其不利影响.     

减小φ140mm自动轧管机组轧管的纵向壁厚不均

介绍了消除φ140mm自动轧管机组轧制薄壁管的纵向壁厚不均的经验。试验证明,在自动轧管机轧制之前采用毛管温度补偿方法可使纵向壁厚不均从0.3下降到0.06mm。     

Assel三辊轧管机组芯棒限动速度及循环工艺的探讨

对Assel三辊轧管机组中芯棒的限动速度的选定原则和芯棒循环工艺流程进行了探讨。分析了限动速度与预插入行程、芯棒规格和荒管长度、壁厚的关系,叙述了芯棒循环中冷却与润滑的方法。     

宝钢钢管全浮动芯棒连轧工艺的技术进步

全浮动芯棒连轧管生产线工艺的突出问题是钢管存在“竹节”现象和壁厚均匀度差。围绕提高钢管壁厚均匀度和消除“竹节”现象,进行持续的工艺技术改进,通过改善芯棒润滑条件,自主开发张力减径机非传统孔型,开发大规格孔型和高铬钢产品,提高生产线工艺自动控制水平等,使该生产线继续发挥能力,为用户提供高精度、高钢级的产品。