Неравномерната дебелина на стената на валцувани стоманени тръби (особено безшевни стоманени тръби, като горещо{0}}валцувани безшевни стоманени тръби и студено-валцувани безшевни стоманени тръби) е често срещан проблем с качеството в производствения процес. Основните причини могат да бъдат приписани на четири основни категории: суровини, оборудване, процес и експлоатация. По-конкретно, той може да бъде разделен на следните подробни фактори, които са обяснени подробно в комбинация с принципа на валцуване (като пробиване, непрекъснато валцуване и процеси на намаляване на ядрото):
I. Фактори на суровия материал: „Присъщата основа“ на неравномерната дебелина на стената
Суровините са отправната точка на валцуването на стоманени тръби. Ако самите суровини имат дефекти, това директно ще доведе до отклонения в дебелината на стената на готовия продукт и е трудно те да бъдат напълно коригирани в следващите процеси.
1. Проблеми с качеството на тръбните заготовки (стоманени заготовки)
- Неравномерна дебелина на стената/диаметър на заготовката на тръбата:
Самата тръбна заготовка (като кръгла стоманена заготовка, заготовка за непрекъснато леене) има елиптичност, колебания в диаметъра или локална дебелина/тънкост (например „разхлабена зона“, „кухина на свиване“, „сегрегация“ на заготовката за непрекъснато леене), а деформацията на метала по време на валцуване е непоследователна - потокът на метала от по-дебелата страна е блокиран, а потокът от по-тънката страна е твърде бърз, което в крайна сметка води до неравномерна дебелина на стената на крайния продукт.
- Вътрешни дефекти на заготовката на тръбата:
Тръбната заготовка има включвания, пори, пукнатини и т.н. По време на процеса на валцуване пластичността на метала в зоната на дефекта е лоша и деформацията не е непрекъсната, което води до твърде тънка локална дебелина на стената (металът в областта на дефекта не може да бъде ефективно запълнен) или твърде дебел (металът се натрупва около дефекта).
- Неравномерна температура на заготовката на тръбата:
Когато тръбната заготовка се нагрява (като например в пръстеновидна нагревателна пещ), нагряването е неравномерно, като местните температури са твърде високи (металът е твърде мек, потокът е твърде бърз) или твърде ниски (металът е твърде твърд, потокът е блокиран), което води до отклонения в дебелината на стената след валцуване (например горната част на тръбната заготовка има висока температура, но дебелината на стената на горната част е твърде тънка след валцуване).
2. Проблем с качеството на суровата тръба (полу{1}}завършен продукт след перфорация)
Първата стъпка в валцоването на безшевни стоманени тръби е "пробиване" (навиване на тръбната заготовка в куха заготовка). Ако дебелината на стената на самата празна тръба е неравномерна, е трудно да се коригира напълно в последващите процеси на непрекъснато валцуване и оразмеряване.
Неправилното регулиране на ъгъла на конуса и горната позиция на ролките в пробиващата машина (като кръстосано{0}}пробиващата машина) води до „ексцентрична дебелина на стената“ (една страна дебела, а другата страна тънка) или „спирално неравномерна дебелина на стената“ (променлива дебелина в спираловидна форма по дължината на стоманената тръба) в грубата тръба.
Елиптичността на празната тръба надвишава стандарта: напречното-сечение на празната тръба не е кръгло и деформацията на метала в посока на обиколката по време на валцоване е различна, което в крайна сметка води до неравномерна дебелина на стената.
II. Фактори на оборудването: „Хардуерната гаранция“ за точност на въртене е неуспешна
Прецизността, състоянието на износване и подравняването на оборудването директно определят равномерността на деформацията на метала и са основните механични причини за неравномерна дебелина на стените.
1. Отклонение/износване на основните компоненти на валцовата мелница
- Проблем с ролката:
Точността на обработка на самите ролки (като работните ролки на мелниците за непрекъснато валцуване и ролките на машините за оразмеряване) е недостатъчна (като несъответстващи диаметри на ролките и отклонения в цилиндричността на повърхността на ролките), което води до неравномерна сила върху метала по време на валцуване.
Неравномерно износване на ролките след употреба (като силно износване от едната страна), неравномерно разстояние между ролките (по-голямо от едната страна и по-малко от другата) и отклонение в дебелината при преминаване на метал.
Неравномерната температура на ролките (като запушване на охлаждащия воден път, локално прегряване и разширение) води до промени в действителната междина на ролката.
- Проблем с върха/дорника:
Горната част на машината за пробиване и дорникът на мелницата за непрекъснато валцуване (използван за поддържане на вътрешната стена на стоманената тръба) са ексцентрични (не са подравнени с централната линия на ролките), което води до една страна на вътрешната стена на стоманената тръба, която е плътно прикрепена към дорника, а пролуката от другата страна е твърде голяма, образувайки „вътрешна изместена стена“ (неравномерна дебелина на вътрешната стена).
Износването, деформацията на дорника (като локално изтъняване) или лошото повърхностно смазване (метална адхезия) могат да причинят локално отклонение в дебелината на стената на вътрешната стена.
- Отклонение на направляващото предпазно устройство :
Водещите и предпазните устройства (като водещи плочи и водещи ролки) се използват за насочване на тръбната заготовка/заготовката на тръбата в ролките. Ако позицията на водача и предпазителя е изместена или износването е неравномерно, това ще доведе до "отклоняване" на заготовката на тръбата и по време на валцоване металната сила ще бъде изместена на една страна, което ще доведе до неравномерна дебелина на стената.
2. Неизправност на подравняването/нивелирането на оборудването
Отклоненията от хоризонталността и вертикалността на рамката и основата на валцоващата мелница (като слягане на основата и разхлабване на болтовете след дългосрочна-продължителна употреба) водят до неподравняване на централните линии на ролките и дорниците (лошо подравняване) и деформацията на метала е асиметрична.
Централните линии на всяка стойка на много{0}}становия непрекъснат валцов стан не са подравнени (надлъжното подравняване е лошо) и празните тръби многократно се „притискат и отклоняват“ при преминаване, което води до периодична неравномерна дебелина на стената по дължината.
3. Проблем със синхронизацията на преносната система
Неизправности в трансмисионните компоненти на валцовата мелница като мотор, редуктор и съединител (като непостоянна скорост на въртене и прекомерна хлабина на трансмисията) причиняват несинхронизиране на скоростите на въртене на всяка ролка, което води до „издърпване“ или „неравномерно изстискване“ на метала и причинява колебания в дебелината на стената.
III. Фактори на процеса: Неправилно „съвпадение на параметрите“ по време на процеса на валцуване
Параметрите на процеса са ключът към контролирането на деформацията на метала. Неразумните настройки на параметъра могат да доведат до несъответствия в степента на деформация, температурата и скоростта, причинявайки неравномерна дебелина на стената.
1. Неправилен температурен процес
- Отклонение на температурата на нагряване :
Ако температурата на нагряване на заготовката на тръбата е твърде висока (прегряване), металът ще има прекомерна пластичност, което лесно може да доведе до "прекомерна деформация" (локално изтъняване). Когато температурата е твърде ниска (недостатъчно нагрята), пластичността на метала е лоша, съпротивлението на деформация е голямо и е склонно да се появи "твърдо притискане" (локална дебелина).
Недостатъчно време за нагряване или неравномерно запазване на топлината, прекомерна температурна разлика между вътрешната и външната страна на тръбната заготовка или между горната и долната част (като твърде плътно подреждане на тръбни заготовки в пръстеновидна нагревателна пещ) и неравномерна деформация по време на валцуване.
- Неизправност на контрола на температурата по време на процеса на валцуване:
Когато грубата тръба се навива и охлажда твърде бързо (като например с прекомерна охлаждаща вода или неравномерно охлаждане), локалният метал се втвърдява преждевременно, което затруднява последващата деформация и води до отклонение в дебелината на стената.
По време на непрекъснато валцуване температурните колебания между всяка рамка са твърде големи (например температурата на изхода на предната рамка е твърде висока, а деформацията на задната рамка по време на валцуване е прекомерна).
2. Параметрите на деформация не съвпадат
- Неправилна настройка на разстоянието между преобръщанията:
Хлабината на ролката е основен параметър, който определя дебелината на стената на стоманената тръба. Ако празнината от едната страна е твърде голяма по време на регулирането на междината на ролката (като например не калибриране според действителния размер на празната тръба) или Настройките на междината на ролката на всяка рамка не са непрекъснати (като голяма междина на ролката в предната рамка и малка междина на ролката в задната рамка), това ще доведе до внезапна промяна в деформацията на метала и неравномерна дебелина на стената.
- Неразумен коефициент на удължение:
Коефициентът на удължение (съотношението на дължината след валцуване към дължината преди валцуване) е твърде голям или твърде малък, или коефициентът на удължение е неравномерно разпределен между всяка рамка - ако коефициентът на удължение е твърде голям, металът тече твърде бързо, което е склонно към локално изтъняване. Неравномерното разпределение ще доведе до разлики в степента на деформация на всяка секция, което води до колебания в дебелината на стената.
- Неправилни параметри на скоростта:
Скоростта на подаване на заготовката (скорост на пробиване), скоростта на въртене на ролките и скоростта на изваждане на дорника не съвпадат, което води до недостатъчно подаване или натрупване на метал. Например, ако скоростта на пробиване е твърде висока и опората на дорника не е навременна, вътрешната стена на стоманената тръба ще стане локално по-тънка.
3. Неизправност на процеса на смазване/охлаждане
Недостатъчното смазване по време на валцоване (като недостатъчно смазочно масло или повредена грес) води до прекомерно триене между метала и ролките или дорника, което води до повишена устойчивост на локална деформация и по-дебела стена.
Неравномерен процес на охлаждане (като запушване на охлаждащи водни пътища, отклонение на ъглите на дюзата), бързо локално охлаждане на повърхността на стоманената тръба, повишена твърдост и невъзможност за ефективно коригиране в следващите процеси, което води до отклонение в дебелината на стената.
IV. Оперативни фактори: „Прецизното изпълнение“, контролирано от хора, не е налице
Уменията на операторите, навременността на проверката и настройката пряко влияят върху ефекта от изпълнението на процеса и са „човешките причини“ за неравномерната дебелина на стената.
1. Грешка в настройката на параметрите
Операторът не успя да коригира параметри като разстоянието между ролките, скоростта на въртене и температурата според спецификациите и материалите на тръбната заготовка (например, използвайки старите параметри за производство на стоманени тръби с различни спецификации), което доведе до несъответствие между параметрите и суровините.
При регулиране на междината на ролката тя не е била калибрирана (като например регулиране само въз основа на опит без използване на инструменти като циферблат за измерване), което води до отклонение между действителната междина на ролката и зададената стойност.
2. Инспекцията и поддръжката не са навременни
- Условията на износване на компоненти като ролки, дорници и предпазители на водачите не са били проверявани редовно (например ролките не са били сменени, когато износването е надвишило стандарта) или металните слепвания и оксидните люспи по повърхността на компонентите не са били почистени навреме, което е довело до неравномерна деформация.
- Неуспешно откриване на отклонения в подравняването на оборудването навреме (като изместване на рамката, разхлабени предпазители на водачите) или неуспех при извършване на навременни корекции след откриването.
3. Подборът на суровини не е строг
Операторите не са успели да извършат проверки на външния вид и размерите на тръбните заготовки (като например използване на тръбни заготовки с прекомерна елиптичност), което води до „присъщи дефекти“, вливащи се в процеса на валцуване.
V. Типични причини за неравномерна дебелина на стените поради различни процеси на валцоване (Обобщена таблица)
| Процес на валцуване: | Типични форми на неравномерна дебелина на стените; |
Основни причини |
| Горе{0}}валцувани безшевни стоманени тръби (пробиване + непрекъснато валцуване) | Ексцентрична стена (дебелина/тънкост от едната страна) | Неравномерно нагряване на заготовката, ексцентричност на горната глава на пробивната машина, лошо подравняване на непрекъснатата валцова мелница, неравномерно износване на ролките |
| Неравномерна дебелина на стените в спираловидна форма | Неправилен конус Ъгъл на ролката на машината за щанцоване, изместване на направляващото предпазно устройство и отклонение на грубата тръба | |
| Периодични колебания в дебелината на стените | Скоростите на въртене на всяка рамка на непрекъснатата валцова мелница не са синхронизирани, настройките на междината на ролката не са непрекъснати и дорниците са неравномерно износени | |
| Студено{0}}валцована безшевна стоманена тръба | Вътрешна офсетна стена (неравномерна дебелина на вътрешната стена) | ексцентричност на mandbar, лошо подравняване на валците на студено валцованата, недостатъчно смазване, което води до адхезия на метала |
| Локални тънки точки/дебели точки | Локални дефекти в суровините (празни тръби), примеси, полепнали по повърхността на ролките, и неравномерно охлаждане | |
| Процес на оразмеряване/намаляване | Дебелината на стената в края е неравномерна | Температурата в края на празната тръба е твърде ниска, междината на ролката на машината за оразмеряване е неправилно регулирана и направляващото отклонение на направляващия предпазител |
примеси, полепнали по повърхността на ролките, неравномерно охлаждане
Процес на оразмеряване/намаляване: Неравномерна дебелина на стената в края, твърде ниска температура в края на празната тръба, неправилно регулиране на междината на ролката на машината за оразмеряване, отклонение на водача и предпазителя
VI. Как да идентифицирате и разрешите неравномерната дебелина на стената? (Кратко ръководство)
1. Откриване и позициониране:
Използвайте ултразвуков дебеломер, за да измерите по обиколката на стоманената тръба (поне четири посоки) и посоката на дължина (на всеки 100-200 mm), за да определите формата на нееднородност (ексцентричност, спирала, периодичност).
2. Целенасочено разследване:
- Ексцентрична стена: Дайте приоритет на проверката на подравняването на оборудването (осовата линия на ролката-mandbar), ексцентричността на горната част/mandbar и неравномерното нагряване на заготовката на тръбата.
- Неравномерна спираловидна форма: Проверете водещия предпазител на машината за щанцоване, ъгъла на конуса на ролките и отклонението на празната тръба.
- Периодични колебания: Проверете синхронизирането на скоростта на непрекъснатата валцоваща мелница, цикъла на износване на ролките и настройката на разстоянието между ролките.
3. Решения:
- Суровини:
Преглед на квалифицирани тръбни заготовки (с еднакъв размер и температура) и отстраняване на дефектни суровини;
- Оборудване:
Калибрирайте подравняването и хоризонталността, сменете износените части (ролки, дорници, предпазители на водачите) и почистете повърхностите на компонентите;
- Процес:
Оптимизирайте температурата на нагряване (равномерна изолация), регулирайте междината на ролките/съвпадение на скоростта и подобрете смазването и охлаждането;
- Операция:
Засилване на инспекцията (калибриране на параметрите и проверка на състоянието на оборудването за всяка партида) и подобряване на уменията на операторите.
От горния анализ може да се види, че неравномерната дебелина на стената на валцуваните стоманени тръби е резултат от координирана повреда на множество връзки като „суровини - оборудване - процес - операция“, а сърцевината се крие в разрушаването на еднаквостта на деформацията на метала. В производството е необходим пълен-контрол на процеса от „източник (суровини) - процес (оборудване + технология) - изпълнение (операция)“, за да се намали ефективно вероятността от неравномерна дебелина на стените.
