预防周期轧管机产品质量缺陷

周期轧管机轧制的荒管缺陷来自毛管和轧管工序两部分。毛管自身的缺陷经轧制后会进一步扩展。轧管工序产生的缺陷包括荒管壁厚不均（横向壁厚不均、纵向壁厚不均和“跑壁厚”）、表面缺陷（表面擦伤、内外结疤、内直道、裂纹、内麻坑）和轧折（轧折、轧破、“娃娃口”）。荒管缺陷形态见附录2无缝钢管典型质量缺陷示例。

6.1　壁厚不均

荒管壁厚不均是周期轧管机容易产生的主要质量缺陷。在众多的轧管机中，周期轧管机轧制的荒管壁厚不均最为严重。影响荒管壁厚不均的主要因素有轧辊孔型形状、轧制工艺参数、轧管工具等。

（1）轧辊孔型形状对壁厚不均的影响

轧辊孔型形状与轧槽的横截面和纵截面曲线以及各段圆心角的大小有关，也与轧辊的调整有关。

周期轧管机的变形量大，轴向延伸阻力大，金属容易产生宽展而造成荒管横向壁厚不均。孔型侧壁开口角的大小对限制毛管横向变形有直接的关系，减小孔型侧壁开口角和辊缝值有利于减小荒管的对称性横向壁厚不均。但孔型侧壁开口角和辊缝值过小时，金属容易进入狭小的辊缝，使荒管产生“耳子”和轧折。为了做到二者兼顾，一般来讲，锻轧段的孔型侧壁开口角取17°～37°，精轧段的孔型侧壁开口角取14°～30°；辊缝取15～40mm。孔型越大，辊缝取大值；轧制的荒管壁厚越厚，孔型侧壁开口角取小值。

精轧段的长度越长，均壁效果越好。在分配圆心角时，精轧段的长度要保证对同一截面的荒管进行两次以上的辗轧，重轧系数取2.5～3.0。

当上、下两个轧辊的轴线不平行时，辊缝会一边大而另一边小，在这种孔型中轧制的荒管，其壁厚会出现一边厚而另一边薄。这种情况往往是由于两个轧辊的轴承磨损不一致造成的。因此，应及时更换磨损不一致的轴承，或在磨损严重的轴承座下加放垫片，以保证两侧的辊缝相等。当上、下两个轧辊的孔型错位时，轧制的荒管非但不圆，还会出现壁厚不均。

锻轧段孔型尺寸随圆心角的变化而不同，如果轧辊的接手发生了不均匀磨损，上、下轧辊的轧槽所对应的角度错位，会带来上轧槽和下轧槽对应的孔型曲线不一致，其中的一个轧辊会轧制超前，造成在两个轧辊上的减径、减壁变形不对称。同时，还会缩短精轧段的有效长度，减小重轧系数，不利于荒管壁厚精度的提高。如果将方形的轧辊接手改成梅花接手，可减小接手的不均匀磨损程度。

另外，周期轧管机的下辊为主动，上辊通过人字齿轮随动。在轧制过程中，上辊的运动稍稍滞后于下辊。为了保证上、下两个轧辊的孔型曲线对称，上辊直径要比下辊直径大一些，一般应在5～10mm，大直径轧辊取大值。

前、后两支荒管的壁厚不一致（俗称“跑壁厚”）是周期轧管时的常见缺陷。造成“跑壁厚”的原因有两个：一是同组芯棒的直径差超过了要求，根据规定，1组芯棒为6根，同组芯棒的直径差不得超过0.5mm。二是辊缝发生了改变。当一支荒管轧完之后，为使皮尔格头能顺利通过轧槽，上辊要提升一定的高度，若上辊不能准确恢复到原设定的位置，会使辊缝的大小发生变化，势必造成下一支荒管的壁厚与前一支的不一样。通过测量荒管的长度来间接反映荒管壁厚或检测荒管的外径来反映辊缝的大小或采用自动检测装置来测量荒管的外径和壁厚，以此数据作为指导上辊压下位置的依据，是减少因辊缝变化造成“跑壁厚”的有效措施。

（2）工艺参数对壁厚不均的影响

工艺参数包括：毛管喂入量、延伸系数，轧制温度、轧制速度和润滑条件等。

喂入量越大，表明在一个轧制周期中，参与变形的金属越多。一方面，会增加金属宽展量而造成壁厚不均；另一方面，会增加延伸系数而减小重轧系数，降低精轧均壁的效果。特别是当轧辊的直径较小或轧制薄壁钢管（延伸系数较大）时，这种影响更加明显。

生产过程中，应根据轧辊直径、延伸系数和轧制负荷来选择毛管喂入量m，一般控制在20～50mm，小直径轧辊在轧制薄壁钢管时取小值。

延伸系数对壁厚不均的影响主要反映在变形量的大小对壁厚不均的影响上。变形量大，则延伸系数大，造成金属宽展量大，重轧系数小，荒管的壁厚精度差。延伸系数对壁厚不均的影响与毛管喂入量的影响如出一辙。因此，在轧制延伸系数大的薄壁钢管时，应减小毛管喂入量。

轧制温度低，不利于金属的纵向延伸，会降低荒管的壁厚精度。同时，轧制温度低，钢的变形抗力大，轧管机弹跳增加，也会降低荒管的壁厚精度。从降低轧制负荷，增加钢的变形能力，提高壁厚精度的角度考虑，保证开轧温度符合工艺要求至关重要。

另外，周期轧管机的轧制速度低，轧制时间长，毛管在轧制过程中的温降大，在轧制毛管尾部时会出现温度低于轧制毛管头部时的情况。因毛管头、尾存在温差，从理论上讲，荒管前端的壁厚要比尾端的壁厚薄，但因芯棒套在毛管之中，当轧制时间增加时，芯棒的温度会升高，并产生热膨胀，它对前述因毛管温降而带来的荒管壁厚增厚有一定的抵消效果。所以，因轧制时间延长而造成毛管温度降低（不是在轧冷钢的条件下）所带来的壁厚不均并不突出。

轧制速度对壁厚不均的影响反映在轧制负荷和轧制温度上。生产实践表明，轧制速度对荒管壁厚不均的影响不明显。

芯棒的润滑效果会影响荒管的壁厚不均。芯棒润滑效果越差，阻碍金属纵向延伸的阻力就越大，金属的横向变形就越明显，荒管的壁厚不均也就越严重。因此，加强芯棒润滑是提高荒管壁厚精度的有效手段。常用的芯棒润滑剂是水基石墨润滑剂。

（3）轧管工具对壁厚不均的影响

轧辊直径的大小对荒管壁厚不均的影响，主要表现为锻轧段和精轧段的轧槽长度对荒管壁厚不均的影响。轧辊直径减小，锻轧段变短，锤头角增大，锤头曲线变陡，在喂入量相同时变形更加集中剧烈，金属的横向宽展严重，荒管的壁厚不均程度增加。同时，精轧段变短，重轧系数减小，均壁效果降低。(www.xing528.com)

当轧辊和芯棒的表面发生严重磨损、老化、龟裂之后，除会影响荒管的表面质量外，还会增加毛管表面与轧管工具之间的摩擦力，造成荒管的壁厚不均程度增加。由于芯棒的磨损容易发生在芯棒的后半部分（磨损最严重的部位在靠近芯棒尾端1/3处），一旦芯棒磨损形成“倒锥”状，应及时更换芯棒。

在轧制高合金钢管和不锈钢管时，为了便于脱棒和减小金属的延伸阻力，可将芯棒加工成后端直径比前端直径大1～2mm的锥形芯棒。

6.2　表面缺陷

周期轧管机轧制的荒管，其表面缺陷主要包括表面擦伤、内直道、内麻坑、结疤等。

（1）表面擦伤与内直道

表面存在缺陷的轧辊和不光滑的轧管机后导槽，均会造成荒管外表面擦伤。

内直道是由于表面黏钢、严重磨损、“掉肉”的芯棒或毛管内表面残存的坚硬氧化铁皮、“铁耳子”，在轧制过程中或在脱棒时，划伤毛管内表面而形成的直线状沟痕。

后导槽是由一组固定的半圆形铸钢件组成。从轧管机中轧出的荒管，在后导槽上随着毛管的送进和后退来回摩擦，容易擦伤外表面。当轧制中心线调整不正确或后导槽磨损严重时，这种擦伤会更加严重。

为了避免荒管的表面擦伤和内直道缺陷，应保证芯棒和轧辊表面光滑，并加强对轧辊的冷却和芯棒的润滑，更换磨损严重的后导槽，将毛管内表面的氧化铁皮、“铁耳子”等清除干净。

（2）内麻坑

内麻坑是传统工艺流程的周期轧管机组常见的产品质量缺陷。水压冲孔坯再加热时，其内表面会产生比较厚的氧化铁皮，若氧化铁皮未去除干净，在轧管时会被压入荒管内表面，荒管经矫直机矫直后氧化铁皮会脱落，从而产生内麻坑。

清除毛管内表面氧化铁皮的常用方法是增设吹硼砂防氧化吹扫系统，利用高压气体将毛管内表面的氧化铁皮吹出。现代化的周期轧管机组采用直接穿孔工艺，取消了水压冲孔工序和再加热工序，使内麻坑缺陷大大减少。

（3）结疤

荒管表面结疤除与芯棒和轧辊的表面不光滑有一定的关系外，还与轧制状态有直接关系。轧制过程中，毛管向前送进，轧辊沿着与毛管送进相反的方向旋转。如果毛管在送进时与反向旋转的轧辊轧槽发生撞击，轧槽就会擦伤毛管表面，严重时会形成结疤。为了解决毛管喂入与轧制不同步的问题，应根据轧辊直径、喂料器冲程以及气缸风压的大小来合理调整轧管机的转速。

6.3　轧折

轧折可分为纵向轧折和横向轧折。

金属被挤入辊缝会形成尖锐的“耳子”，在下一个周期轧制时，“耳子”被翻转到孔型顶部，倒伏轧成纵向外折。实际生产中，这种外折的形态和分布很有规律，即沿荒管轴线呈直线状断续分布，长度较短。

轧辊和芯棒表面不光滑、毛管喂入量太大等促进金属横向宽展的因素，都容易导致纵向轧折的产生。适当增大轧辊孔型侧壁开口角和辊缝，让金属有较宽松的宽展空间，防止其进入狭小的辊缝而变成尖锐的“耳子”，可以减少纵向轧折。

当喂入轧槽的金属被轧辊辗轧而堆积在轧辊出口附近并形成凸包，在毛管后退时，凸包被叠轧在荒管表面，会产生类似“舌状”的横向轧折。若叠轧的金属太多，容易轧成穿透性的孔洞，变成“娃娃口”。

横向轧折在生产大直径薄壁钢管和轧制到后半段时容易发生。加大轧辊直径，减小毛管喂入量，提高轧制温度，保证轧制中心线与孔型中心线一致，增大轧辊孔型侧壁开口角等都有利于减少横向轧折的发生。另外，减小毛管和芯棒直径，或采用锥形芯棒（芯棒头尾直径相差1～2mm），并加强芯棒润滑，也是减少横向轧折的有效措施。