穿孔内折缺陷的探讨

黄贵秋 鲁文庆

摘 要：内折缺陷是无缝钢管生产过程中最为常见的一种缺陷。而且是国家标准明文规定不允许存在的缺陷之一。一旦管材中存在此类缺陷，该钢管将直接报废，对生产企业来说是一种严重的经济损失。文章结合我司生产过程中产生的内折缺陷进行分析及采用的预防措施进行探讨。

关键词：无缝钢管；内折；措施

中图分类号：TG335 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）10-0129-02

Abstract： Inner fold defect is one of the most common defects in seamless steel tube production. And it is one of the defects that is not allowed in the national standard. Once there are such defects in the pipe， the steel pipe will be scrapped directly， which is a serious economic loss for the production enterprises. Based on the analysis of the inner fold defects in the production process of our company， the paper discusses the preventive measures adopted.

Keywords： seamless steel pipe； inner fold； measure

1 内折的概述

在钢管生产过程中，毛管内表面受到外力不均匀不规则变形或参与变形工具不符合要求导致产生内部折叠附着在内表面上的缺陷称之为内折。内折产生的因素非常多，而且不同的因素影响，其表现形式也各不一样。只要认真分析和查找原因，总会发现其基本规律。一般情况下，内折可分为管坯内折、加热内折、孔腔内折三种。对于整支钢管来讲可分为全长性内折和局部内折。

2 管坯内折

在我司生产中，主要采用轧制后管坯进行生產，原理上不存在中间疏松和芯部缩孔的现象，不过轧制坯也要一定的断面压缩比，压缩比过小也会存在中间疏松或缩孔现象。但是如果管坯非金属夹杂严重也会出现极少数内折，这种情况随着炼钢技术不断发展，采用轧制坯料的生产的无缝管内折现象极少存在。但是对于连铸坯来讲必须注重来坯的中间疏松和芯部缩孔现象，以避免大量内折出现。

轧制坯内折一旦出现，一般情况下是大块状出现，随机分布，没有规律。

3 加热内折

管坯加热情况直接影响管坯的塑性，温度过高会导致管坯过热，温度过低会引起塑性降低，导致内折缺陷出现，因此制定合理的加热制度是控制内折的有效手段。加热内折一般情况下都会以点状出现，而且一般都像鱼鳞状沿穿孔螺距分布，但是不会连续，而是断断续续，样式没有规律性。加热炉炉况也是内折的产生问题之一。我司采用的是斜底式加热炉，主要缺陷是炉温不均匀、工况波动较大，人工干预频繁。所以必须制定相对严格的的操作规程加以限制。特别是烟囱烟道处的人孔不能出现漏风的情况。一旦出现漏风现象就会出现炉内无法实现预热，只能采用主加热段集中加热方式，导致加热不均匀，出现内折。而且极容易出现由于长期高温燃烧损坏加热炉炉体的现象。而采用环形炉的单位，要制定合理的烧嘴分布和相应的加热制度，以保证加热均匀，充分提高钢的塑性。

4 孔腔内折

在穿孔过程中，由于孔型调整不合理，在穿孔辗轧时过早或过晚形成孔腔，导致孔腔内部撕裂形成内折。孔腔内折严重时，一般按照螺距分布，且连续一段时间甚至整支连续分布，内折边沿锯齿形，就极为典型。

根据生产经验和相关资料介绍，普碳钢及低合金钢孔型椭圆度的控制一般控制在1.15至1.18之间，当然高合金钢椭圆度还会更低。孔型椭圆度是指穿孔过程中的导板距和轧辊距之比。一般情况下，先制定轧辊距大小，再根据孔型椭圆度计算导板距。而轧辊距是通过管坯大小、轧辊直径和顶头直径，配合顶前压下量等因素计算而来，也有个别厂家会采用更为简单的轧辊据计算模式，即轧辊距为管坯外径的85%进行调整。另外顶头前伸量必须根据孔型设计原则控制的合理范围，过前过后都会影响内折出现。一般性况下薄壁管的椭圆度较厚壁管椭圆度大，前伸量也较大。顶前压下量的大小也极其重要。一般性况下，管坯越小顶前压下量越大，控制顶前压下量一般在4%到8%之间。主要是根据管坯和轧辊长度进行确定。往往很多时候，顶前压下量受到轧辊长度的影响，取值较大，这样一旦超出钢材的塑性指标，会导致内折出现。

顶杆调整也是一个孔腔内折的重要因素。顶杆的调整主要靠定心辊系统保证。在生产过程中必须保证定心辊同心度，同心度允许偏差单机架不能超过1mm，总偏差不得超过3mm。一旦调整不合理，顶杆会出现剧烈抖动。顶杆剧烈抖动也会导致内折出现，因此调整顶杆时，应避免在穿轧过程中的剧烈抖动现象。

在实际的生产中，如果顶头不符合要求或出现严重的磨损现象，这样在穿孔的时候就会对钢管的内壁造成严重的擦伤，从而就促使其出现螺旋形状的内折。顶头的设计加工必须规范，特别是外水冷顶头。很多顶头生产厂家为了图方便，往往会对水眼位置不重视，会导致水眼位置过后，在辗轧过程中有钢材卷入水眼，出现内壁凹坑，经轧管机轧制后形成内折；也有一些厂家会对顶头反锥不加工，没有对穿轧后的起到很好的均整作用，顶杆一旦轻微抖动，会出现顶头挂伤钢管内壁的情况。

5 内折缺陷的预防措施

5.1 为了控制管坯质量，避免不必要的损失

对于调坯轧材的企业，必须对管坯来料进行入厂检验。轧制坯主要检验指标为化学成分及非金属夹杂物低倍组织。杜绝不合格的管坯流入生产线。

5.2 加热制度的制定

各企业应根据自己的生產产品结合铁碳相图制定相应的加热制度。我司主要产品为普碳钢及低合金钢种，加热制度一般情况下为主加热1150℃至1800℃之间，均热段为1240℃至1280℃之间。而且由于是斜底炉，要求操作者拨一翻三，逐支放铁，不允许集中放长手铁。

炉况要密切关注。我司在生产φ75管坯时，由于烟囱匹配过高，导致炉内气氛为负压。冷空气大量从炉头观察孔吸入，导致管坯咬入段出现内折。在此情况应及时调整烟道闸板，使炉内气氛控制在微正压之下，保证整支管坯加热的均匀性。每次生产前，必须对整个加热炉所有装置进行检查，杜绝带病作业。

5.3 穿孔工艺的控制

对于曼式穿孔来讲，内折缺陷很难避免，但是一般情况下，可以控制在万分之五左右，因此孔型调整尤为重要。首先在调整顶杆时，保证穿轧过程稳定，不能出现剧烈抖动。其次顶头前伸量控制在80到110之间（根据不同产品调整）。再次椭圆度控制在1.16到1.18之间，根据不同壁厚进行适度调整。轧辊距应根据制定的操作规程进行调整，原则上不允许超过管坯的85%。在穿孔机牌坊中，必须保证轧辊与导板的径向跳动，若存在调整的情况，必须加以克服，否则无法保证真正的孔型参数，导致孔型失真，产生内折或质量问题。

在调整顶杆时，应该保证定心辊系统的同心度总偏差在2mm之内，穿轧时不应出现顶杆抖动现象，而且做到每周停车测试中顶杆同心度情况，确保顶杆同心度。最好的调整模式是选取与顶杆一致的钢管，在定心辊抱紧时进行调整，尽可能接近实际操作。

检查顶头质量，对不合格的顶头不能进行使用。穿孔机操作必须对每次穿孔后的顶头进行检查，及时更换不合格或磨损严重的顶头，确保整个过程受控。对于穿孔工序，应配置有专门观察穿孔后毛管内折的操作员工，对于发现内折情况及时通报，以便做到早发现早调整。不能等不合格的产品大量出现后来追查原因。

6 结束语

综上所述，内折不是每个企业存在的情况都是一致性的，但是产生的原因基本上都受上述几点影响。各企业应根据自己企业本身的实际情况出发，从理论查找依据，解决内折问题。而且内折根据钢种不同，体现形式各异。本文结合我司的具体情况对内折产生的可能性进行了探讨，提出了相应的预防措施，可能对同行企业的无缝钢管热轧生产过程有一定借鉴意义。

参考文献：

[1]李国祯.现代钢管轧制与工具设计原理[M].北京：冶金工业出版社，2006，10.

[2]东北工学院轧钢教研室.轧钢工艺学[M].北京：中国工业出版社，1962，05.

[3]韩观昌，李连诗.小型无缝钢管生产[M].北京：冶金工业出版社，1990，8.

[4]滕尧.P92高压无缝钢管端部缺陷分析[J].科技创新与应用，2013（05）：99.

[5]刘兴权.浅谈无缝钢管热处理工艺及设备选型[J].科技创新与应用，2017（22）：61+63.

[6]金志勇.浅析拉伸速率对无缝钢管力学性能的影响[J].科技创新与应用，2014（12）：20.