1.6 連軋管機產品質量缺陷與預防

連軋管機軋制的產品質量缺陷包括：荒管的壁厚不均、表面缺陷、拉凹和軋折等。

1.6.1 壁厚不均

壁厚不均主要有：同一支荒管的橫向和縱向壁厚不均、同一批荒管的壁厚不一致及“竹節(jié)”狀壁厚不均。

在上述荒管壁厚不均中，以橫向和縱向壁厚不均最為多見，產生的原因也最為復雜。它既與毛管的壁厚不均和溫度不均有關；也與連軋管工序有關，包括孔型形狀、孔型調整、軋制中心線調整，工具質量、潤滑條件，芯棒操作方式和張力大小等。

同一批荒管中，某些荒管的壁厚與其他眾多荒管的壁厚不一致，可能與同組使用的芯棒外徑差值太大有關。

“竹節(jié)”狀壁厚不均是全浮動芯棒連軋管機在軋制過程中，芯棒速度的變化造成的。

（1）毛管壁厚不均的影響。

根據現場實測結果和有關資料介紹，存在壁厚不均的毛管，軋制成荒管之后，荒管的縱、橫向壁厚不均，其形式基本保留了毛管壁厚不均的分布特征，表明毛管的壁厚不均有遺傳性。這也說明，凡是影響毛管壁厚精度的因素，最終都會影響到荒管的壁厚精度。因此，要想得到壁厚精度高的荒管，就應盡可能提高毛管的壁厚精度。有關提高毛管壁厚精度的措施已在“斜軋穿孔機生產故障及產品質量缺陷與預防”中作過詳細介紹，此處不再述及。

（2）孔型形狀的影響。

連軋管機的孔型形狀是根據所軋荒管的最薄壁厚來設計的，同一外徑、不同壁厚的荒管是通過更換芯棒生產出來的。輥縫的存在，決定了孔型不可能完全封閉，孔型偏心距和孔型側壁凸緣的存在，又表明孔型不是圓形的。

由于芯棒是剛性圓形，而孔型的不封閉和存在橢圓度，導致了毛管軋制時，沿圓周各點的減壁量不同。在孔型頂部，減壁量最大；在孔型側壁凸緣處，減壁量較小，由此帶來了荒管的對稱性壁厚不均。并且，孔型的橢圓度越大，壁厚的不均勻程度越嚴重。所以，在進行孔型設計時，合理選擇孔型側壁開口角的大小，減少孔型側壁的凸緣面積，對于減小荒管的壁厚不均有著十分重要的意義。

三輥式連軋管機比二輥式連軋管機的孔型側壁凸緣面積減少了大約30%，這對變形金屬的寬展有很好的限制作用，并且孔型頂部與軋輥邊緣的線速度差較小，使得金屬的變形更加均勻，有利于荒管壁厚精度的提高。因此，三輥式連軋管機軋制的荒管壁厚精度比二輥式連軋管機要高一些。

（3）孔型調整的影響。

孔型調整主要包括：各機架孔型中心線的調整以及二輥式連軋管機軋輥軸線、輥縫值的調整和三輥式連軋管機孔型圓心角的調整等。

對二輥式連軋管機而言，上、下兩支軋輥的軸線不平行和軋輥水平錯位都會造成荒管的壁厚不均。其一，當上、下兩支軋輥的軸線在垂直面上交叉時，輥縫一邊大，一邊小，由此會帶來荒管的壁厚一邊厚而另一邊??；其二，當上、下兩支軋輥的軸線在水平面上交叉時，軋出的荒管會發(fā)生扭轉，荒管壁厚精度降低；其三，當上、下兩支軋輥發(fā)生水平錯位后，在不規(guī)則的孔型中軋出的荒管會出現壁厚不均。

實際生產中，二輥式連軋管機常常采用調整各機架輥縫值的方式，用一種規(guī)格的芯棒來生產同一直徑、幾種壁厚的荒管（壁厚變化范圍擴大到2 mm）。然而，輥縫值調整后，孔型的形狀發(fā)生了變化。此時，若位于孔型頂部的荒管壁厚符合要求，則在孔型側壁凸緣處的荒管壁厚偏差會增大。具體來講，輥縫值增加時，凸緣處的荒管壁厚增加量要小于孔型頂部的荒管壁厚增加量；輥縫值減小時，凸緣處的荒管壁厚減小量要小于孔型頂部的荒管壁厚減小量。也就是說，通過調整輥縫值改變荒管壁厚的方法，會降低荒管的壁厚精度。

對三輥可調式連軋管機而言，由3個軋輥所構成的孔型中心，是通過專用標準機架來校準的，以防止因軋輥歪斜帶來軋槽中心偏離孔型中心。生產中，當孔型發(fā)生磨損或需要通過孔型調整來生產不同壁厚的荒管時，需要調整軋輥的位置。軋輥位置調整后，軋輥的歪斜會改變孔型中心所對應的圓心角大小，使得輥縫處相鄰兩個軋輥的邊緣不在同一圓周上。在這種孔型中軋制的荒管，自然會出現壁厚偏差。如果軋輥位置（輥縫）的調整量太大，荒管的橫向壁厚不均會比較明顯。

（4）軋制中心線的影響。

長芯棒連軋管過程是將穿有芯棒的毛管同時在多個機架孔型中軋制的過程。要求軋管機各機架的孔型中心處在同一條直線上并與芯棒中心線重合。然而，無論是軋管機的機座安裝還是軋輥裝配和孔型加工，都不可避免地會使各機架的孔型中心彼此之間存在一定的偏差。加之機架和機座上的定位面在使用一段時間后，會因頻繁更換機架和軋制過程中機架彈跳而導致軋管機機座定位面發(fā)生磨損，且這種磨損是很不均勻的。因此，生產現場要保證軋管機各機架孔型中心與軋制中心線完全不發(fā)生偏離基本上不可能。

軋管機各機架的孔型中心偏離軋制中心線，會造成荒管壁厚不均，嚴重時，荒管內表面可能會出現內凹槽或內凸筋。軋管機各機架的孔型中心偏移量越大，荒管壁厚不均和內表面產生的這種凹槽或內凸筋就越嚴重，若偏移量超過一定范圍，甚至會發(fā)生軋卡。

定期校驗軋制中心線，更換軋管機機座上的基準定位面和機架上的定位滑板，以及提高軋輥的裝配精度，均能減小因孔型中心偏離軋制中心線而引起的荒管壁厚不均。

（5）張力的影響。

帶長芯棒的連軋管機不同于板材、棒材連軋機，也不同于鋼管定（減）徑機。由于毛管內孔穿有芯棒，它比其他連軋機所具有的自動調節(jié)金屬秒體積流量相等的功能差很多。張力和推力的傳遞不僅通過荒管，而且還要通過芯棒來實現，由此會對軋制過程中金屬的流動產生重大影響。

連軋管時，金屬的變形是在多個機架的軋輥和芯棒所構成的一組環(huán)狀孔型中同時進行的。當通過第i機架的金屬增加時（軋輥速度增加、輥縫變大，工具的摩擦阻力減小等），會對第i-1機架出口側的金屬產生張力，而對第i+1機架入口側的金屬產生推力。張力有利于金屬的延伸，但當其超過一定值時，會造成第i-1機架孔型中的金屬欠充滿，將第i-1機架和第i機架之間的管壁拉薄，嚴重時，管壁會被拉凹，甚至拉破。而推力容易造成第i+1機架孔型中的金屬過充滿，使管壁增厚。

金屬秒體積流量不等是造成機架間產生張力的原因。改變金屬秒體積流量可以通過改變軋輥的轉速或調整輥縫值（壓下量）來實現。目前，現代化的連軋管機均配置了連軋工藝監(jiān)控系統（PSS）和輥縫自動控制系統（HCCS），使得上述調整變得容易。

（6）工具質量的影響。

芯棒和軋輥的質量與連軋管時的金屬變形過程以及荒管的壁厚精度有很大的關系。

芯棒的尺寸精度和表面光潔度直接影響到荒管的壁厚精度。同一支芯棒沿其長度方向上的外徑波動量不超過0.1 mm，同一組芯棒的外徑差不超過0.2 mm。對芯棒表面光潔度的要求是：車削后應達到 Ra0.4～0.8 μm；砂帶磨削后應達到 Ra0.2～0.4 μm。鍍鉻層厚度為0.045～0.055 mm。在生產過程中，一組新上線的芯棒基本上都能滿足上述要求。但隨著芯棒使用時間的延長，由于芯棒沿長度上通過的軋管機機架數不一樣，不同截面的磨損存在差異，以致整支芯棒不同截面上的外徑會發(fā)生變化，造成荒管縱向壁厚不均。芯棒表面光潔度是通過影響金屬的流動狀態(tài)而影響荒管壁厚精度的，芯棒表面粗糙，會增加金屬的橫向變形，降低荒管壁厚精度。此外，一組新芯棒投入使用后，某些芯棒會由于多種原因提前退役，為了維持正常的生產節(jié)奏，需要補充新的芯棒。這樣，可能會造成同組芯棒的外徑差過大，導致生產的同一批荒管壁厚不一致。提高芯棒加工質量和避免新舊芯棒混用，能有效減少因芯棒質量不符合工藝要求而帶來的荒管壁厚不均。

與芯棒類似，軋輥表面質量和孔型形狀對荒管壁厚不均的影響，也是通過影響金屬的流動狀態(tài)而影響荒管壁厚精度的。軋管機某些機架中的軋槽嚴重磨損以后，孔型的橫截面積增大，荒管壁厚不均增加；另外，粗糙的軋槽表面增加了金屬的軸向流動阻力，增大了金屬的橫向變形而帶來的荒管壁厚不均。實際生產中，對芯棒和軋輥都制定了相應的質量標準，一旦芯棒和軋輥不符合質量要求，就要及時更換。

（7）芯棒潤滑質量的影響。

芯棒潤滑質量對荒管壁厚不均的影響，主要體現在它會影響金屬的流動狀態(tài)和改變軋制壓力兩個方面。芯棒潤滑狀況良好時，金屬流動平穩(wěn)，軋制壓力正常，連軋過程能穩(wěn)定進行。當芯棒潤滑狀況不良時，金屬軸向流動阻力加大，橫向變形加劇，軋制壓力增加，軋機彈跳增大，荒管壁厚精度降低。

此外，當芯棒潤滑不良時，芯棒與毛管內壁之間的摩擦因數增大，會使芯棒磨損加劇而影響芯棒外徑精度，降低荒管壁厚精度。

根據某廠Φ140 mm全浮動芯棒連軋管機的生產經驗，芯棒潤滑狀況對荒管“竹節(jié)”的產生影響極大。對該機組原設計的芯棒潤滑系統改造以后，改善了芯棒的潤滑條件，基本上消除了荒管的“竹節(jié)”，大大提高了荒管的壁厚精度。

使用性能良好的芯棒潤滑劑，能有效減小軋制壓力，提高芯棒的使用壽命和荒管的壁厚精度，并且還能改善荒管的內表面質量。

1.6.2 表面缺陷

連軋管機軋制的荒管表面質量缺陷包括：表面結疤、麻面、內直道、輥印、發(fā)紋、劃傷和青線等。

（1）表面結疤。

表面結疤主要是由芯棒或軋輥黏鋼造成的。當黏鋼后的芯棒或軋輥繼續(xù)使用時（尤其在軋制低碳鋼、不銹鋼時），荒管的內、外表面容易產生斑疤。如果毛管的端部存在“鐵耳子”，芯棒插入時將“鐵耳子”帶進毛管內孔，“鐵耳子”被輾軋后會變成內結疤。

為了防止荒管表面產生結疤，應保證芯棒和軋輥表面光滑。對管坯實施前、后端兩端定心，既有利于提高毛管的壁厚精度，又可以防止毛管尾端產生“鐵耳子”。某廠曾作過管坯尾端定心試驗，對預防“鐵耳子”的產生有明顯效果。

（2） 麻 面。

麻面分外麻面和內麻面兩種。外麻面發(fā)生在以下兩種情況：一是毛管外表面嚴重的氧化鐵皮沒有得到很好的清理而被壓入荒管外表面，產生外麻面；二是軋輥嚴重老化，黏鋼，導致鋼管外表面出現凸凹不平的麻點。鋼管的內麻面是因為毛管內孔的氧化鐵皮或除氧化劑與氧化鐵皮的高溫反應物殘渣沒有吹出毛管內孔而集中在某一區(qū)域，在后續(xù)軋制過程中被壓入鋼管內表面造成的。內麻面一般出現在荒管的后半段。如果除氧化劑顆粒不合格或潮濕，發(fā)生內麻面的幾率較高，且容易成批量出現。

為了減少外麻面，可用壓力為20 MPa的高壓水將毛管外表面的氧化鐵皮去除干凈，并保證軋輥表面光潔。為了減少內麻面，要保證除氧化劑的噴吹壓力合理，用量適當，噴吹均勻并與氧化鐵皮反應充分，使其完全脫落，并通過吹掃系統將毛管內孔的氧化鐵皮和反應物殘渣完全吹出。除氧化劑要保持干燥、不結塊且粒度不得大于18目。石墨潤滑劑不得含有硬質大顆粒異物。

（3） 內直道。

內直道是指在荒管內表面呈現的有一定寬度和深度、沿縱向分布的劃道。它是軋制完成后，芯棒與荒管內表面發(fā)生相對滑動時產生的，一般在下述兩種情況下發(fā)生：一是表面黏鋼、龜裂、“掉肉”的芯棒，與毛管內壁發(fā)生相對滑動時，劃傷荒管內表面而產生內直道；二是除氧化劑與氧化鐵皮反應生成的大顆粒未溶解殘渣，黏在芯棒上或留在毛管內，芯棒與毛管內壁發(fā)生相對滑動時，帶著顆粒運動劃傷內表面形成內直道。

（4） 輥痕（輥?。?。

輥痕（輥印）是指荒管外表面出現的呈規(guī)律性的疤痕或壓印。它是荒管在碰傷的軋輥（連軋輥、脫管輥）或傳送輥上軋制或輸送時造成的。輥痕有很強的規(guī)律性，可以根據間隔距離和形狀確定其產生的部位。加強工具檢查，對擦傷的連軋輥、脫管輥和傳送輥及時修磨或更換，可以防止輥痕的產生。

（5） 發(fā) 紋。

發(fā)紋是指荒管外表面很細小的裂紋。軋管過程中，由于軋槽速差的原因（孔型頂部的線速度最小，軋輥輥緣處的線速度最大），在靠近輥緣處，軋輥的線速度大于毛管軋出的速度，軋輥與毛管之間形成了較大的相對滑動。隨著軋制的毛管支數增多，輥緣處的軋輥表面會發(fā)生黏鋼并逐漸形成錐狀的金屬物。在這種帶有金屬黏結物的軋輥上軋制的荒管表面會留下壓印、劃傷痕跡，經軋管機后續(xù)機架的軋制和脫管，壓印或劃痕變成了細長的發(fā)紋。發(fā)紋深度一般在0.1～0.3 mm，用肉眼很難發(fā)現，用磁粉探傷才會清晰地顯露出來。毛管直徑越大、軋輥冷卻水不足、軋輥輥面硬度較低等都會加速軋輥輥面黏鋼，增加產生發(fā)紋的幾率。

（6） 劃（擦）傷。

劃（擦）傷是指荒管在表面不光滑、存在尖銳金屬物的軋輥上軋制或輥道上輸送時所產生的機械劃（擦）傷。

劃（擦）傷有明顯的規(guī)律性，且容易批量發(fā)生，在每支荒管上發(fā)生的部位相同。保證軋輥、導槽（管）、輥道等表面光滑可以有效防止荒管表面的劃（擦）傷缺陷。

（7） 青 線。

青線是指荒管沿軸線方向在其外表面形成的線狀軋痕，并與輥縫相對應。嚴重的青線經過軋管機后續(xù)機架的軋制會變成線狀軋折。青線可能是一條，也可能是多條。青線產生的主要原因是：連軋管機或脫管機的孔型錯位（三輥可調式連軋管機的輥縫調整值超出了允許范圍）；孔型設計不合理（長軸尺寸偏?。┗虺霈F堆鋼軋制，造成孔型中的金屬過充滿；軋輥的輥邊倒角過小或軋輥裝配時輥縫超差等。

合理設計孔型，增加孔型側壁的凸緣面積，使變形金屬有一定的寬展空間，合理調整工藝參數和孔型參數，防止發(fā)生堆鋼軋制，保證軋制過程穩(wěn)定，提高軋輥裝配質量，加大輥縫值和輥邊倒角等都能有效防止荒管青線的產生。

1.6.3 軋 折

軋折是指在軋制過程中，荒管的內、外表面形成的直線狀折疊。軋折分內折和外折兩種。

直線狀內折是因為芯棒表面嚴重磨損并形成了凹槽或芯棒黏鋼結瘤造成的。帶有凹槽的芯棒會使毛管的內表面產生縱向凸棱，表面黏鋼結瘤的芯棒會將荒管內表面劃成溝槽，內表面帶有凸棱或溝槽的毛管繼續(xù)軋制時，凸棱和溝槽被輾軋成直線狀折疊。

外折是因為毛管在軋制過程中，金屬被擠進輥縫造成的。當輥縫太小或變形量太大或某兩個機架之間產生了嚴重的堆鋼軋制時，金屬被擠進輥縫后形成“耳子”，該“耳子”經過下一機架軋制或脫管機脫管時被疊軋成直線狀折疊。此種缺陷多發(fā)生在軋制薄壁鋼管或新軋輥開軋，輥面摩擦因數比較大時，主要產生在連軋管機的后幾個機架。

1.6.4 軋破或拉凹

軋破是指荒管被軋穿形成了孔洞，拉凹是指在荒管表面形成的凹坑。實際上，拉凹是軋破前的一種初期形式。這兩種缺陷在形態(tài)上，都有金屬被嚴重拉伸的痕跡。

無論是拉凹還是軋破，都是因為變形金屬所承受的軸向拉應力太大，造成過度變形而產生的。軋制D/S較大，Cr、Mo含量較高的合金鋼管時，荒管軋破或拉凹比較常見。由于輥縫及孔型側壁凸緣的存在，孔型頂部區(qū)域的金屬延伸變形程度要遠遠大于孔型側壁凸緣處的金屬延伸變形程度，使得輥縫處的金屬受拉。當變形量太大時，管壁會被拉凹（產生拉凹的同時釋放應力）。拉應力一旦超過了金屬的斷裂強度，毛管的管壁就會被拉裂而形成孔洞，即軋破。拉凹或軋破一般發(fā)生在軋制大直徑薄壁合金管時的后面幾個機架。

機架間的金屬秒體積流量不等以及芯棒的表面狀態(tài)不佳、潤滑質量不良、芯棒限動速度過低等，都存在荒管拉凹、軋破的風險。毛管的加熱溫度不均會加大荒管的不均勻變形和降低金屬的變形能力，也容易造成荒管拉凹、軋破?；墓艿腄/S值越大，在相同的軋制條件下，產生拉凹、軋破的可能性增大。變形金屬的塑性越低，承受變形的能力就越低，更容易造成荒管管壁拉裂。

預防荒管拉凹、軋破的措施可概括為：加強軋制工藝參數和孔型的調整，保證金屬秒體積流量相等；降低軋制速度；提高芯棒的表面質量和潤滑質量，適當提高芯棒的限動速度，減小芯棒的摩擦力；采用三輥可調式軋管機，縮小孔型頂部和邊部的速差；優(yōu)化孔型設計，限制金屬的寬展，減小金屬的不均勻變形等。

1.7 連軋管機組平面布置和主要設備技術參數

Φ340 mm MPM連軋管機組平面布置如圖7所示。國內部分連軋管機組主要設備技術參數見表7。

圖7 Ф340 mm MPM連軋管機組平面布置

機電主/kW量容C D 2 0×80 3 C A 2 0×00 4 C D 2 0×50 1 C A 2 0×005 2×0×70 1 C D 2 C D 2 0×00 2 C A 2 0×00 6機電主W /k量容C D 00 7 C A 9 0×7 C D 23 7 C A 9×135機孔穿m/m寸尺輥軋 式型/力能-1）h大t·最（×/960 200 0 88 1Φ形桶式立68 1導80/8 30 700 1 0Φ 1 Φ盤形錐式立20 1 00 7×50/6 50 7Φ 形錐70 0 500 5 32 1Φ Φ盤導形錐式立70 1 50×1 0 185 Φ形錐式立25 1 20 7 50×01Φ形錐）度舊角利?。?.5 6 2700 1 0×30 3 45Φ 1盤Φ導形錐式立00 2機）棒（管脫尺m輥/m軋寸/數架架機式型50 5 3動傳中集輥三80 3 3 S型Q F架3機力棒kN）脫0（40機棒脫式鏈70 6 3動傳外輥三爐熱加/m徑中 型爐.0 48爐形環(huán).2 35爐形環(huán).0 21爐形環(huán).0 42爐形環(huán).0 35爐形環(huán).0 21爐形環(huán).0 46爐形環(huán)機電動限W /k量容C D 8 84×3 C A 4 10×3 C D 2 80×3 C A 6 10×5數參術技備設要主組機管軋坯管大/kg最量質m/m格規(guī)5 82 2 10 0，3 27 800 10，4長2 Φ最200 0，15 Φ 200 4長最400 140 0，400 123 Φ長最0 02 3 30 0，3 0 2850 20，4長2 Φ最9 00 2 270 0，500 184 Φ長最800 185 0，800 132 Φ長最80，，2 20 2Φ 0 20 4 390 0，35 500 4長最大最管荒 機電主/m度長/kW量容23 2×00 C D 40 140 4架～7架1～5 3×00 4架，5，4 1 72 3×600架，3 2 C A 3 0×7減空.5 26 C D 000 720 1架，6架，5，4 1，3 2 00 42架1 0 80 2架，3 2 82 00 71架4 0 90架5 C A 00 3減空連分部內國7表品成類種 種品m/m厚壁m/m徑直t產生/萬年力能 月投產年/格規(guī)m組m機鑄圓坯連構、結管等爐管、鍋壓液管、井管油5.0 3～4.5 3.1，0 34 27大4.3～最后11造改0）7 50（2 99 1 250 Φ管M鋼P M津天鑄圓坯連構、結管等爐管、鍋壓液管、井管油2.0 2～3.5 8 16(32)～48 40)0（3 3 00 2 F Q P 168 Φ坯圓構、結管等爐管、鍋壓液管、井管油2.0 1～2.5后造9改14 1 8大5～最2 16 7 99 1 S菱-華K R陽M衡98Φ鑄圓坯連構、結管等爐管、鍋壓液管、井管油0.0 4～5.0.7 39 3～3.0 13 50.2 05 20 M P M 73 2Φ鑄圓坯連構、結等管管化爐裂、鍋、管管船井、油管5.0 2～3.2 4.5 24.3～60 30)0（2 9 99 1 0 18 M P ΦM鋼i-包in M坯圓構、結管爐等、鍋管管井油6.0 1～4.5 9 15 0～7 16 3 00 2 159 Φ M P鋼M新i-鋼in鞍M鑄圓坯連構、結管等爐管、鍋壓液管、井管油0.0 4～5.0.1 65 3)～9.7 26(4 13 50.10 05 20 M鋼P成M攀40 3Φ機管軋連/格規(guī)組機/度速口-1）s出m·大（最/徑直m輥m軋/數架架機式型m m 5.0 40/5 50 00/4 890 6 3架1～7架4～7 M P M置°布45管M P鋼M津0天25 Φ 4.0 60/7 40 00/6 780 5 3架1～5架4～5+S R 1V式架框筒圓F Q P F Q P 8 16 Φ 4.0 0 0/40 45 6平水動浮置S半布直-K 垂R M S菱-華K R陽M衡89 Φ 70 5 00×/7 00 9 3架1～5 4.2 00 8架5 4～5+S R 1V M P M置°布45 M P M 3 27 Φ 0 50 0×/60