不銹鋼管穿孔過程中常出現(xiàn)缺陷主要有:內(nèi)折、前卡、中卡、后卡、鏈帶極壁厚不均等。
一、內(nèi)折
不銹鋼管內(nèi)折缺陷是指在鋼管內(nèi)表面存在著與整體金屬熔合的緊貼著的重疊層,或存在鋼管的頭部,或存在整根不銹鋼管內(nèi),或有規(guī)律,或無規(guī)律。有此缺陷的鋼管輕者可以修磨使用,重者降級使用或報(bào)廢。
1. 主要影響因素
a. 連鑄坯質(zhì)量與內(nèi)折的關(guān)系
如圖13-2照片所示的鑄坯試樣,在管坯的端部縮孔嚴(yán)重處容易形成內(nèi)折缺陷。縮孔形成的原因是在連鑄過程中,在液相穴凝固末端,鑄坯的中心凝固速度和表面凝固速度相比有很大差異,由此會引起中心收縮和表面收縮的差異,一般表現(xiàn)為中心的收縮速度快。凝固末端液相穴狹窄且鋼水的黏性較大,如果中心收縮造成的體積空隙能得到及時(shí)補(bǔ)充,就會在鑄坯中心形成中心縮孔。
如果柱狀晶細(xì)小、致密,中心縮孔小且在鑄坯中心有斷斷續(xù)續(xù)的集中疏松,這樣在鑄坯加熱時(shí)端部縮孔即使氧化也比較短,形成的內(nèi)折集中在管端很短范圍內(nèi),絕大多數(shù)可以切掉。有的鑄坯根本就沒有中心縮孔。
另外對不銹鋼管坯進(jìn)行緩冷處理,尤其是對合金鋼坯進(jìn)行緩冷后,內(nèi)折的降低更加明顯。
b. 軋制參數(shù)調(diào)整對內(nèi)折缺陷的影響
軋輥轉(zhuǎn)速的大小是根據(jù)鑄坯材質(zhì)、延伸系數(shù)、滑移系數(shù)及輥徑大小等多方面而設(shè)計(jì)的。結(jié)果表明:高轉(zhuǎn)速更容易形成內(nèi)折,降低轉(zhuǎn)速,內(nèi)折相應(yīng)減少。究其原因主要是增大軋輥轉(zhuǎn)速將導(dǎo)致滑移增加,也就是軸向效率降低,管坯在咬入段旋轉(zhuǎn)次數(shù)增加,形成內(nèi)折的可能性加大。試驗(yàn)結(jié)果確定了穿孔機(jī)的調(diào)整方向是:使用大的咬入角,隨著咬人角加大管坯滑移減小,滑移的減小可以減少不銹鋼管坯咬入所需的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。綜合國外廠家的經(jīng)驗(yàn),咬人角在10°~12°時(shí)前進(jìn)效率最佳。
c. 升速比的影響
采用升速比的作用是軋輥低速旋轉(zhuǎn),有利于不銹鋼管坯平穩(wěn)咬入,咬入后高速軋制高速拋鋼。一般按30%設(shè)定,生產(chǎn)中視軋輥磨損情況常采用的是40%或45%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:采用30%的升速比穿孔產(chǎn)生的內(nèi)折量低于采用45%升速比穿孔產(chǎn)生的內(nèi)折量。理論根據(jù)是,在低速咬入階段和高速軋制階段,二者速度差小,鑄坯的變形條件相近。也就是說,在低速向高速轉(zhuǎn)變時(shí),金屬流動能夠平穩(wěn)過渡;若二者速度差大,金屬變形產(chǎn)生波動就容易產(chǎn)生大片內(nèi)折。這種內(nèi)折常在毛管前端400~500mm處發(fā)現(xiàn)。
d. 頂頭預(yù)旋轉(zhuǎn)速度的影響
頂頭預(yù)旋轉(zhuǎn)的作用同樣是有利于管坯的咬人,預(yù)旋轉(zhuǎn)速度值一般按管坯旋轉(zhuǎn)速度的70%設(shè)定且旋轉(zhuǎn)方向一致。試驗(yàn)結(jié)果表明,20%預(yù)旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的內(nèi)折量明顯低于100%設(shè)定轉(zhuǎn)速。
2. 內(nèi)折形式
根據(jù)現(xiàn)場取典型試樣,并作金相分析,內(nèi)折形式大體上表現(xiàn)為端部內(nèi)折和通體內(nèi)折,具體如下:
a. 端部內(nèi)折
主要形式為不銹鋼管端部1.5m內(nèi)分散的起皮狀折疊。形成原因?yàn)楣芘鞫瞬坑新额^的中心缺陷,加熱時(shí)氧化,穿孔時(shí)形成折疊,隨經(jīng)后續(xù)變形變薄,不能軋合就在管端形成了薄片狀內(nèi)折,特點(diǎn)是分散零亂;另一種原因?yàn)檐堉苾?nèi)折,特點(diǎn)是內(nèi)折較集中,方向性較強(qiáng)。
b. 大片內(nèi)折
主要集中在低合金鋼種,不銹鋼管無規(guī)分布著4~5片鐵皮,鐵皮與基體附著力不大,有內(nèi)折的鋼管經(jīng)酸浸后內(nèi)折部分可以脫落。經(jīng)電鏡觀察可以看到鐵皮根部有塊狀的含鉻氧化物和氧化圓點(diǎn)。由此判斷此種內(nèi)折形成原因?yàn)楣芘鞲邷丶訜岷螅诙瞬績?nèi)形成含鉻氧化物,穿孔后即形成內(nèi)折。
c. 通體內(nèi)折
小螺距有規(guī)律內(nèi)折,形式為螺旋狀起皮,起皮大小一般為5~10mm,厚為150~1300μm.將起皮點(diǎn)連線就會發(fā)現(xiàn)螺距較小,一根鋼管內(nèi)有幾個(gè)螺距。起皮處有輕微的氧化脫碳,組織與基體基本一致,未發(fā)現(xiàn)有夾雜物異常。產(chǎn)生的原因是頂頭破損所致。
大螺距有規(guī)律內(nèi)折,形式為大螺旋狀,特點(diǎn)是內(nèi)折小,內(nèi)折翹起的方向相同。將各點(diǎn)連線,連線與鋼管軸線大約呈5°夾角,每個(gè)點(diǎn)相隔約450~500mm.
3. 形成原因
頂頭與頂桿連接的銷子竄出劃傷,或者是頂頭反錐處有粘鋼,此種內(nèi)折出現(xiàn)的幾率非常小。
形成內(nèi)折的原因還有工具磨損引起的內(nèi)折、鑄坯質(zhì)量引起的內(nèi)折、軋制內(nèi)折。
4. 解決方向
通過以上分析可以看出,不銹鋼管內(nèi)折除了軋制內(nèi)折外主要是鑄坯質(zhì)量差和軋制工具磨損引起的。因工具所致的內(nèi)折可以避免,故攻關(guān)的重點(diǎn)應(yīng)放在改善鑄坯的組織結(jié)構(gòu)上,主要方法有:
a. 增設(shè)緩冷料架,有效釋放不銹鋼管坯內(nèi)部應(yīng)力;
b. 擴(kuò)大鑄坯等軸晶率,縮短柱狀晶長度,改善鑄坯中心疏松和中間裂紋;
c. 注意軋制工具的磨損;
d. 穿孔機(jī)調(diào)整應(yīng)采用大角度、低轉(zhuǎn)速等調(diào)整方法。
二、 前卡
前卡又稱不咬入,是穿孔機(jī)最常見的工藝問題,處理辦法有:將頂頭前伸量減少、減小輥距以及升溫等。
前卡的斷面如圖13-3和圖13-4所示。
三、中卡
中卡問題不常見,多是由于電機(jī)負(fù)荷過高或管坯打滑所致。
處理辦法有:避免頂頭熔化、避免軋輥磨損嚴(yán)重、防止管坯溫度過低引起電機(jī)過載或管壞過燒。
四、后卡(鐮刀)
后卡常見的形式有兩種,一種是管坯尾部剛剛穿透一個(gè)小孔;另一種是尾部開花(見圖13-5).
處理的辦法有:將頂頭前伸量增加、增加輥距。
五、鏈帶
鏈帶的產(chǎn)生是由于金屬竄入軋輥與導(dǎo)盤(導(dǎo)板)縫隙,并且導(dǎo)盤的邊緣磨損鋒利,管坯表面的金屬被切削而形成的鏈袋狀。
處理的辦法有:增加導(dǎo)盤的穩(wěn)定性、及時(shí)更換工具。
六、壁厚不均
不銹鋼管的壁厚不均也是最常見的質(zhì)量問題,主要形式有端部的壁厚不均和通體的壁厚不均。
處理的辦法有:不銹鋼管坯端部要垂直、管坯的加熱溫度要均勻、穿孔機(jī)的軋線要居中、軋機(jī)的輥縫要對稱、定徑機(jī)的軋輥安裝對稱、機(jī)架安裝到位。