轧管工艺技术（Ⅴ）<br/>——《热轧无缝钢管实用技术》

轧管工艺技术（Ⅴ）
——《热轧无缝钢管实用技术》

2020-01-01成海涛,李赤波,李晓

钢管 2019年5期

2.5 二辊斜轧管机工艺参数调整

二辊斜轧管机的工艺调整参数包括孔型形状参数（轧辊间距、导盘间距、导盘位置、喂入角和辗轧角）、轧制中心线、轧辊速度、导盘速度和芯棒限动速度等。

轧辊间距是由轧制的荒管尺寸确定的，通过实测荒管的外径和壁厚来调整轧辊的距离。

导盘间距反映了孔型的椭圆程度。孔型椭圆度系数的调整应以保证毛管在孔型中能自由旋转、导盘的轧制力（导盘电机负荷）适当、轧辊和导盘边缘的间隙合理为目标。椭圆度系数取1.05～1.15，轧制合金钢管或厚壁钢管时取小值。

导盘沿轧制线前后位置的调整以轧辊压缩带为基准。导盘前置，可减小减径减壁区（Ⅱ区）金属的横向流动，防止金属挤进辊缝，但会降低对荒管扩径量的控制能力，容易造成荒管破尾；导盘后置，容易在减径减壁变形区造成削钢，产生轧折。通常是将导盘受力点置于轧辊压缩带之前1～2个螺距。具体的调整方法是：为防止削钢或轧制薄壁钢管时，取大值（前置）；为防止破尾或需要进行扩径轧制时，取小值（后置）。

导盘左右位置的调整要求是：要保证导盘高边尽可能“贴着”轧辊辊面，即所谓的“打火花”距离，以提高孔型的封闭性，防止金属流入辊缝造成削钢、轧折、轧卡。

喂入角主要影响轧制速度和轧制负荷。喂入角越大，轧制速度越高，但会增加轧制负荷，也不利于毛管咬入。同时，喂入角的调整，会影响荒管表面的螺旋道深度。喂入角越大，螺旋道越深。

辗轧角的调整应以喂入角和辊面角为依据，保证均壁段轧辊母线与芯棒母线平行，以减轻荒管表面螺旋道的深度。一般来讲，轧辊形状和喂入角设定之后，辗轧角的调整范围很小，甚至不做调整。

轧制中心线应与孔型中心线重合。

轧辊速度越高，轧制速度越高，但轧机负荷会增大；同时，易造成轧辊打滑而影响正常轧制。

导盘速度的提高，有利于导盘“拽着”荒管朝出口方向运动，但导盘的磨损会加快，导盘电机负荷会增大。一般，导盘速度为轧制速度的1.5～3.0倍。

芯棒限动速度要根据芯棒长度和轧制速度来调整，以确保轧制过程在芯棒工作段长度范围内完成，并要求形成差速轧制。

2.6 二辊斜轧管机产品质量缺陷与预防

与其他轧管方式一样，二辊斜轧管机产生的荒管质量缺陷主要来自于毛管本身和轧管工序。前者与管坯质量、加热质量和穿孔工艺有关，毛管的质量缺陷经过斜轧之后会进一步扩展。后者与斜轧管机的孔型形状及调整、工艺参数调整、工具质量、芯棒润滑质量等有关。二辊斜轧管时产生的产品质量缺陷主要包括荒管表面缺陷、壁厚不均和管体扭曲等。

2.6.1 表面质量缺陷

二辊斜轧管时产生的荒管表面质量缺陷包括表面裂纹与轧折，表面擦伤与结疤，内、外麻坑等。

（1）表面裂纹与轧折。

毛管在斜轧过程中，从咬入、减径减壁、均壁到规圆抛出，要经历由厚壁圆形到椭圆形再到薄壁圆形的变形过程。毛管每旋转一周，管壁要发生两次弯曲和两次压扁变形。其弯曲半径取决于孔型的椭圆度、辊缝值及荒管的D/S值。毛管和荒管的管壁越薄，孔型的椭圆度越大，产生的弯曲和压扁变形也越严重。由于斜轧变形区较长，毛管在变形区中的旋转圈数可能多达6次以上。毛管管壁经过反复的辗轧、弯曲和压扁，容易在荒管内、外表面形成裂纹或轧折。

二辊斜轧管时，金属的横向变形很大，容易流进轧辊和导盘（导板）之间的缝隙并在此处堆积。如果流进辊缝的金属太多，会造成轧卡。另外，导盘（导板）容易对荒管外表面产生擦伤，严重的擦伤经轧制后会变成轧折。

轧管工具的质量与荒管的轧折缺陷有直接关系。当已经老化、出现裂纹和“掉肉”的芯棒、轧辊和导盘（导板）继续使用时，会使荒管的内、外表面产生轧折。为了减少斜轧管时产生的轧折缺陷，应合理设计孔型，减小轧辊和导盘（导板）之间的缝隙及孔型的椭圆度系数；加强芯棒润滑，促进金属的纵向延伸；提高工具质量，减少因工具表面缺陷对荒管表面造成的划伤；选择合适的D/S值，且变形量不能太大（延伸系数≤2.5），以减小金属的不均匀变形程度。

（2）表面擦伤与结疤。

除毛管表面带来的结疤，经斜轧后会扩大并继续留在荒管表面之外，斜轧管工序本身因工具黏钢或啃伤毛管表面，也会使荒管表面产生擦伤，严重时变成结疤。

导盘迎钢侧的边缘既高又尖，还紧贴着轧辊表面，容易与轧辊发生碰撞而崩边。另外，导盘的线速度是荒管出口速度的1.5倍以上，轧制过程中，毛管一边旋转一边前进，导盘与毛管的运动既不同向，又不同速，二者之间会产生较大的相对滑动，特别是在轧制Cr、Mo含量较高的合金钢管时，如果导盘表面硬度太低，冷却或润滑不良更容易黏钢。黏钢或边缘破损的导盘继续使用时，荒管表面会产生结疤。导板与变形金属之间的滑动也会带来导板的不均匀磨损和边缘黏钢，使荒管表面产生擦伤和结疤。

荒管表面的擦伤和结疤，还有可能是因轧管机后台的辊道、抱瓦破损或黏钢造成的。当高速旋转且存在较大甩动的荒管碰撞到表面不光滑的辊道或抱瓦时，轻者会形成表面擦伤，重者会导致凹坑。提高导盘表面硬度（280～300 HB），加强对工具、后台辊道和抱瓦的检查，对不合要求的工具及时修复或更换，可有效减少荒管表面的擦伤和结疤。

（3）内、外麻坑。

内麻坑与毛管内表面的氧化铁皮有关。当抗氧化剂受潮结块或喷吹不均匀以及毛管内孔的氧化铁皮太多时，荒管的内表面会出现麻坑，且在抗氧化剂喷吹的出口端最为严重。保证抗氧化剂干燥、颗粒适中及喷吹均匀，清除干净毛管内孔的氧化铁皮，是减少荒管内麻坑的有效措施。

外麻坑是因为毛管外表面严重的氧化铁皮被压入荒管表面或轧辊严重老化、黏钢而压伤荒管外表面所致。用20 MPa的高压水除去毛管外表面氧化铁皮，及时修磨或更换不合工艺要求的轧辊，可有效防止外麻坑的产生。

2.6.2 壁厚不均

斜轧管工艺对毛管的壁厚不均有一定的纠偏能力，变形量越大，纠偏量也越大。但斜轧管时，荒管表面容易形成内、外螺旋道，其深度一般为0.1～0.3 mm，有时甚至达0.5～1.5 mm或更深。荒管外表面较轻微的螺旋道经定（减）径后，表现为“看得见，摸不着”的螺旋痕迹，虽对荒管的壁厚不均影响不大，但外观难看。

荒管壁厚不均与轧辊形状、孔型调整、荒管D/S值和减壁量、工具表面质量、芯棒润滑质量以及轧制工艺参数调整和轧制过程的稳定性等有关。

（1）轧辊形状和孔型调整的影响。

保证轧辊均壁段长度和均壁段轧辊母线与芯棒母线的法线距离相等，是提高荒管壁厚精度的重要条件。轧辊均壁段长度应达到2倍螺距以上。

在孔型调整方面，如果轧辊沿轧制中心线前后错位，会造成两个轧辊各段的辊面曲线错位，其结果是毛管的减壁变形不对称，同时也削减了轧辊均壁段的有效长度。当轧辊的喂入角或辗轧角调整不合理，均壁段的轧辊母线与芯棒母线的法线距离不相等，或当轧制中心线与孔型中心线歪斜时，均壁段的辗轧均壁效果会大大削弱。

由此可见，保证轧辊均壁段有足够的长度和均壁段的轧辊母线与芯棒母线的法线距离相等，对喂入角和辗轧角进行精心调整，都有利于荒管壁厚精度的提高。

（2）荒管D/S值和减壁量的影响。

荒管的D/S值反映了斜轧过程中的轧制难度。D/S值越大，轧制时金属的横向宽展就越严重，轧制越困难。同样，毛管减壁量越大，金属的横向宽展也越大，金属被挤进轧辊和导盘（导板）之间缝隙的可能性增大，金属容易在辊缝处堆积，使荒管的壁厚精度降低。

实际生产中，为了提高荒管的壁厚精度，减轻螺旋道深度，并防止产生轧折、轧卡等缺陷，荒管的D/S值和减壁量均受到限制，D/S值在35以下，减壁量在10 mm以下。

（3）工具表面质量和芯棒润滑质量的影响。

因斜轧变形区较长，如果工具的表面粗糙和芯棒润滑不良，会影响金属的纵向流动，增加横向宽展，从而带来壁厚不均。

为了减少因工具带来的荒管壁厚不均，既要研究如何提高工具的表面质量，加强芯棒润滑；又要加强对工具的检查，凡不符合质量要求的工具应及时修磨或更换。

（4）芯棒跳动的影响。

斜轧过程中，芯棒会随着轧辊、毛管的高速旋转而旋转并产生跳动，进而使均壁段轧辊母线与芯棒母线的法线距离不等，从而产生荒管壁厚不均。

使用限动芯棒操作方式较浮动芯棒操作方式可以减小芯棒跳动的幅度；在轧管机入口处使用芯棒夹送辊，也可以减小芯棒跳动的幅度。二者均有利于提高荒管的壁厚精度。

2.6.3 扭曲和热凹坑

由于毛管或荒管旋转前进，毛管在变形区内和荒管出变形区后会产生不同程度的扭曲变形。发生了严重扭曲变形后的荒管经定（减）径后，会产生“麻花”状凹坑。

荒管的扭曲变形程度与荒管的长度、D/S值、减壁量、轧制速度、轧辊和芯棒的表面质量以及芯棒的润滑质量等因素有关。

特别是当荒管的D/S值越大、荒管越长、管壁越薄、轧制速度越快、或芯棒弯曲时，荒管产生的扭曲变形就越严重。

从轧制薄壁钢管的轧卡试样中观察到，荒管在变形区的转圆段就存在肉眼可见的扭曲变形，表面出现了扭转皱褶。随着向轧制出口方向运动，扭曲变形越来越严重。带有皱褶的荒管经定（减）径后，其皱褶被拉长，在钢管表面形成与轴线呈一定角度的扭曲痕迹。

为防止荒管发生严重的扭曲变形，可采取以下措施：一是适当降低轧制速度；二是通过提高出口侧导辊（抱瓦）的表面质量，减小荒管出变形区后的旋转阻力；三是减小孔型的椭圆度系数和轧辊与导盘（导板）之间的缝隙，使毛管旋转自如。此外，增加芯棒长度，使芯棒对出变形区后的荒管起到较好的支撑作用；减小芯棒弯曲程度，降低荒管的甩动幅度；减小荒管长度。