楊梁才，陶侃侃，高建學(xué)，王久剛

（天津鋼管制造有限公司，天津300301）

0 引言

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，高附加值新產(chǎn)品的開發(fā)成為企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素，近幾年大口徑套管的需求量急劇增加。天津鋼管公司軋管部460 機(jī)組應(yīng)市場(chǎng)需求開發(fā)了Ф488 mm 孔型的極限品種 Ф473.08 mm×11.05 mm 套管[1-2]。在生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)了一些生產(chǎn)和質(zhì)量問(wèn)題。如拉凹、脫管機(jī)脫棒困難、碰癟、內(nèi)結(jié)疤等，這些問(wèn)題的存造成了中廢和切頭損失較大，導(dǎo)致成材率率較低。針對(duì)以上問(wèn)題，采取了一系列措施，最終大幅提高了該規(guī)格套管的成材率。

1 造成成材率偏低的缺陷

1.1 管尾拉凹導(dǎo)致熱軋切尾較長(zhǎng)

由于 Ф473.08 mm×11.05 mm 套管規(guī)格屬于460 機(jī)組的極限品種，成品管內(nèi)表面出現(xiàn)了嚴(yán)重拉凹，如圖1 所示。拉凹位置距離管端較遠(yuǎn)，個(gè)別距離管尾1.3～1.5 米位置，拉凹點(diǎn)壁厚低于壁厚下限，形成壁薄缺陷，只能切除，造成熱軋切尾長(zhǎng)度偏長(zhǎng)。

圖1 管尾較嚴(yán)重的拉凹

1.2 脫管機(jī)脫棒失敗

在軋制該規(guī)格時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)脫管機(jī)脫棒失敗的事故，脫管機(jī)脫棒失敗如圖2 所示。脫管機(jī)脫棒失敗直接造成該支荒管成為中廢。在連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程中，還會(huì)造成穿孔后毛管和穿孔前管坯因連軋故障不能順利軋制而成為中廢。處理脫棒失敗事故還會(huì)造成故障時(shí)間，不但影響小時(shí)噸鋼產(chǎn)量，還會(huì)引起環(huán)形爐加熱不連續(xù)，從而造成后續(xù)坯料截面溫度變大，造成更大的質(zhì)量隱患。

圖2 脫棒失敗曲線

1.3 碰癟

碰癟的產(chǎn)生有兩個(gè)區(qū)域，分別為巷道和脫管后輥道。

1.3.1 巷道碰癟

軋制初期管尾八米左右位置容易出現(xiàn)碰癟缺陷，如圖3 所示。碰癟缺陷嚴(yán)重影響該規(guī)格套管的幾何尺寸和外觀質(zhì)量，甚至影響通徑。輕微的碰癟缺陷需要修磨，嚴(yán)重的被判為廢品，直接拉低了該規(guī)格的成材率。連軋拋鋼抖動(dòng)大時(shí)更容易出現(xiàn)嚴(yán)重的碰癟缺陷。

圖3 巷道碰癟缺陷

1.3.2 脫管后輥道碰癟

由于Ф488 mm 孔型是在Ф477 mm 孔型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，屬于460 機(jī)組的極限孔型，在軋制該規(guī)格套管時(shí)脫管后輥道出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，荒管在脫管后輥道運(yùn)行時(shí)不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生磕碰，進(jìn)而形成碰癟缺陷，如圖4 所示。

1.4 內(nèi)結(jié)疤

Ф488 mm 孔型該規(guī)格套管在軋制初期產(chǎn)生了管頭內(nèi)結(jié)疤缺陷，如圖5 所示，部分內(nèi)結(jié)疤凹坑具有一定深度，修磨后容易形成壁薄缺陷，壁薄缺陷需要切除，因而也造成了成材率的下降。

圖4 脫管后輥道碰癟缺陷

圖5 管頭內(nèi)結(jié)疤缺陷

2 成材率偏低原因分析與措施

2.1 管尾拉凹

2.1.1 拉凹缺陷產(chǎn)生的原因

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況和數(shù)據(jù)的整理分析，發(fā)現(xiàn)造成拉凹的原因有兩個(gè)：一是穿孔和連軋的變形量分配不合理，毛管壁厚偏薄，造成連軋孔型欠充滿，在軋制過(guò)程中“拉鋼”。二是由于給定的毛管間隙量偏小，毛管在連軋孔型中的周長(zhǎng)不足，毛管內(nèi)壁包芯棒過(guò)緊，造成在連軋孔型中金屬流動(dòng)時(shí)毛管內(nèi)外表面速差過(guò)大形成拉凹甚至孔洞。

2.1.2 消除拉凹的措施

為避免因毛管的幾何尺寸問(wèn)題造成連軋?jiān)谲堉七^(guò)程中出現(xiàn)“拉鋼”難以調(diào)整，將毛管壁厚由23.5 mm 調(diào)整為25.0 mm，從而增大了連軋機(jī)組的變形量，使得連軋?jiān)谲堉茣r(shí)的孔型處于正常充滿的狀態(tài)，保證了各機(jī)架之間的秒流量相等原則，避免了軋制時(shí)拉鋼導(dǎo)致拉凹和孔洞。

為解決毛管間隙量偏小造成拉凹加重的問(wèn)題，在現(xiàn)有Ф418 mm 頂頭的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了Ф433 mm 頂頭，將毛管外徑由Ф528 mm 擴(kuò)大到Ф538 mm，間隙量由15 mm 調(diào)整到22 mm，保證了芯棒正常予穿和孔型中金屬流動(dòng)正常。

2.2 脫管機(jī)脫棒失敗

脫管機(jī)在限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組中的作用是將荒管從芯棒上脫出。脫棒失敗有兩方面的原因，一方面是脫管機(jī)脫棒力偏小，另一方面是芯棒和荒管之間的摩擦力偏大。為了避免脫棒失敗，采取了兩方面措施：

2.2.1 將柱形芯棒改造為錐形芯棒

該規(guī)格套管荒管徑壁比為44.4，荒管外徑為Ф488.5 mm，為保證管出定徑機(jī)后的外徑滿足要求，脫管機(jī)的減徑率設(shè)定在1.433%，滿足不了脫管機(jī)的脫棒力需求，從而造成不脫棒事故。為了解決不脫棒，改造了芯棒幾何尺寸，將芯棒由柱形改造成錐形，從頭部開始到某一長(zhǎng)度內(nèi)芯棒直徑減小了0.5mm，見圖 3。

圖6 芯棒錐度的改造

芯棒直徑的減小，減輕了連軋拋鋼后荒管和芯棒之間的摩擦力，從而利于脫管機(jī)的脫棒，降低了脫棒失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 調(diào)整芯棒運(yùn)行方式

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，優(yōu)化限動(dòng)齒條運(yùn)行參數(shù)，減小芯棒和毛管間的摩擦力。

脫管機(jī)脫棒失敗時(shí)，通常都是在連軋拋鋼后芯棒返回的階段造成的。芯棒返回時(shí)，脫管機(jī)還沒有拋鋼，此時(shí)芯棒突然返回，會(huì)突然增大鋼管和芯棒之間的相對(duì)速度，荒管突然受到芯棒返回產(chǎn)生的力，就會(huì)削弱脫管機(jī)的脫棒力，從而導(dǎo)致脫管機(jī)脫棒失敗。通過(guò)以下幾種措施解決，即在脫管機(jī)脫棒前，限動(dòng)不立即返回，而以限度速度繼續(xù)前行，避免突然速度變化導(dǎo)致脫管機(jī)脫棒力受到影響造成脫棒失敗。具體措施是，增加限動(dòng)齒條剎車延時(shí)1.9 秒，在限動(dòng)走到預(yù)定行程后，增加芯棒返回延時(shí)6 秒，在脫管機(jī)已經(jīng)順利脫棒完成后再返回。如圖7 圖8 所示。

圖7 優(yōu)化前芯棒返回示意

圖8 優(yōu)化后芯棒返回示意

在優(yōu)化了芯棒外形和限動(dòng)齒條運(yùn)行參數(shù)后，脫管機(jī)脫棒失敗的問(wèn)題得到徹底解決，保證了生產(chǎn)的順行，并為穩(wěn)定質(zhì)量控制奠定了基礎(chǔ)。優(yōu)化前后脫管機(jī)的扭矩曲線如圖9 所示。

圖9 優(yōu)化后脫管機(jī)脫棒順利扭矩曲線

2.3 碰癟

分別對(duì)巷道和脫管后輥道進(jìn)行調(diào)整。

2.3.1 巷道碰癟

針對(duì)巷道碰癟采取如下措施：

（1）通過(guò)提高巷道輥比例閥流量加快巷道輥下降速度，比例閥開度由30%提高到50%～80%。從而加快巷道輥的下降速度，減輕巷道輥對(duì)荒管的磕碰。

（2）更改巷道輥下降時(shí)機(jī)。在五架拋鋼前將第四個(gè)巷道輥降到低位狀態(tài)。第四個(gè)巷道輥下降時(shí)機(jī)取五架咬鋼信號(hào)，經(jīng)歷延時(shí)后下降。

2.3.2 脫管后輥道碰癟

脫管后輥道碰癟通過(guò)三方面措施進(jìn)行解決：

（1）通過(guò)增減墊片調(diào)平脫管后輥道。由于Ф488 mm 孔型是在Ф477 mm 孔型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，屬于460 機(jī)組的極限孔型。機(jī)械位置已到極限，部分脫管后輥道高度調(diào)整范圍受限導(dǎo)致輥道高度不一致，出現(xiàn)管體碰癟的問(wèn)題，通過(guò)減少脫管后輥道絲杠墊片擴(kuò)大脫管后輥道高度調(diào)整范圍，避免出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象。

（2）使用樣管進(jìn)行驗(yàn)證。在開軋前調(diào)整輥道位置，并使用樣管進(jìn)行驗(yàn)證，保證輥道高度能夠滿足調(diào)整要求，對(duì)不平的輥道進(jìn)一步調(diào)整，避免輥道高低不平。

（3）生產(chǎn)中加強(qiáng)監(jiān)控和調(diào)整。在軋制過(guò)程中仔細(xì)觀察荒管在脫管后輥道上的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行平穩(wěn)狀態(tài)結(jié)合取樣情況進(jìn)一步調(diào)整，保證荒管在脫管后輥道上運(yùn)行的過(guò)程避免磕癟。

2.4 內(nèi)結(jié)疤

由于Ф488 mm 孔型在Ф477 mm 孔型基礎(chǔ)上開發(fā)，前所使用的的硼砂壓力、硼砂量均使用Ф477 mm 孔型參數(shù)，經(jīng)過(guò)不斷摸索，最終確定了合理的硼砂壓力和硼砂量參數(shù)，避免了內(nèi)結(jié)疤缺陷的產(chǎn)生[3]。

3 結(jié)論

Ф473.08 mm×11.05 mm 超極限套管在初期生產(chǎn)中存在拉凹、脫管機(jī)脫棒困難、碰癟、內(nèi)結(jié)疤等質(zhì)量缺陷，頭尾切損較多，成材率偏低。

通過(guò)對(duì)造成Ф473.08 mm×11.05 mm 超極限套管成材率低的傷情進(jìn)行分析和總結(jié)，以及各種改造措施的實(shí)施，大大降低了該品種的切損，最終將該規(guī)格極限套管的成材率提高了2.53%，顯著的改善了該規(guī)格產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量，可更好的滿足用戶需求，提高公司的競(jìng)爭(zhēng)力水平。