Los productos terminados de tubos de acero sin soldadura y tubos de acero de precisión presentan problemas de espesor irregular. Es muy probable que los tubos de acero con espesor irregular se produzcan durante el proceso de laminación en caliente. La mayoría de las irregularidades se generan durante la perforación en caliente: según el análisis anatómico realizado en el tren de laminación automático, tras el laminado del tubo perforado, se observa que, después de laminar el tubo perforado, la irregularidad del espesor de pared en las direcciones vertical y horizontal conserva las características de distribución de la irregularidad del espesor de pared original, es decir, el tubo mantiene su forma helicoidal tras el laminado. La irregularidad del espesor de pared, tanto en la dirección vertical como en la horizontal, aumenta significativamente.
Las razones de la irregularidad en el espesor de pared de la máquina laminadora automática de tubos son: ① La forma y la gravedad de la irregularidad en el espesor de pared del tubo capilar perforado afectan directamente la forma y la gravedad de la irregularidad en el espesor de pared del tubo de acero laminado. ② Durante el laminado del tubo en la máquina laminadora automática, la posición del tapón se desvía del centro de la pasada debido a la flexión de la varilla expulsora, lo que genera irregularidades en el espesor de pared. El espesor de pared y su valor mínimo varían prácticamente de forma constante a lo largo del tubo y en cada sección transversal de la cabeza del tubo; además, la irregularidad aumenta gradualmente desde el extremo del tubo hasta la cabeza. Por lo tanto, reducir la curvatura residual de la varilla expulsora y la fuerza axial aplicada durante el laminado tiene un efecto significativo en la reducción de la irregularidad en el espesor de pared. ③ Cuanto mayor sea la reducción de espesor de pared, mayor será la irregularidad en el espesor de pared del tubo de desecho. Cuando la reducción de espesor de pared es pequeña, la máquina automática de laminado de tubos puede corregir las irregularidades en el espesor de pared del tubo capilar perforado. ④ El ajuste de paso es incorrecto. Si la separación entre los rodillos no es paralela, las irregularidades en el espesor de pared del tubo de desagüe se agravarán.
Se aplicó la transformada de Fourier a los datos de espesor de pared medidos en tubos en bruto durante los cuatro procesos de laminación de la unidad automática de laminación de tubos de Φ400 mm: perforación, perforación secundaria (extensión), laminación automática y nivelación. De esta manera, se obtuvo un análisis cuantitativo de la irregularidad del espesor de pared. Se analizaron las causas de dicha irregularidad y, con base en ello, se propone un método para mejorarla en tubos de acero.
① Tras la perforación secundaria (extensión), las características de distribución del espesor irregular de la pared en espiral en la tubería de desagüe se mantienen hasta la tubería terminada. Por lo tanto, mejorar la perforación secundaria (extensión) es fundamental para mejorar la precisión del espesor de la pared de la tubería terminada. La medida principal consiste en mejorar el diseño de la herramienta para optimizar la concentricidad del perno eyector y el tapón con la línea de laminación durante la rotación.
2. Mejorar la uniformidad del espesor de la pared del capilar perforado es un paso importante. Las principales medidas consisten en mejorar la uniformidad del calentamiento del tubo en bruto, aumentar la precisión del orificio de centrado, prolongar la longitud de la banda uniforme del tapón y del cono inverso, y mejorar la distancia entre el pasador eyector y el tapón, así como la concentricidad con la línea de laminación durante la rotación.
③ Si bien durante el laminado de tubos se produce una marcada irregularidad simétrica en el espesor de la pared, esto contribuye a reducir la irregularidad en el espesor de la pared espiral. Por lo tanto, al laminar el tubo, se recomienda realizar dos laminados, girando el tubo base 90° entre cada pasada.
④ El proceso de nivelación puede eliminar prácticamente las irregularidades en el espesor de las paredes simétricas, pero tiene poco efecto sobre las irregularidades en el espesor de las paredes con forma espiral. Por lo tanto, es necesario mejorar la capacidad de la máquina niveladora.
⑤La transformada de Fourier es un medio eficaz para estudiar el espesor desigual de la pared del proceso de laminación transversal, y este método también se puede utilizar para la investigación del espesor desigual de la pared de otras unidades de producción de tuberías de acero.
Los tubos de acero laminados con acabado y los tubos de acero estirados en frío también presentan problemas de excentricidad debido a la perforación: cualquier factor que destruya la corrección geométrica de la zona de deformación formada por el rodillo, el tapón y la placa guía agravará el espesor desigual de la pared del tubo capilar.
(1) Cabezal. ① Para el diseño de la forma del tapón, el cono de laminación ideal debe ser paralelo al cono de salida del rodillo. Si el tapón se diseña según la fórmula tradicional de Matveyev, el cono de laminación no será paralelo al cono de salida del rodillo. La deformación en dicha abertura, que se expande gradualmente, inevitablemente provocará una laminación insuficiente de la pared del tubo, lo que resultará en un espesor de pared irregular en el tubo capilar. Esta irregularidad se agravará con el aumento del ángulo de avance. ② Debido a la rigidez insuficiente de la varilla eyectora, se produce una flexión durante el proceso de perforación, lo que impide que el tapón mantenga su posición centrada y, por lo tanto, el espesor del tubo capilar que lo atraviesa será irregular. ③ Desgaste o daño irregular del tapón.
(2) Placa guía. ① La distancia entre las placas guía es excesiva. Durante el proceso de perforación, la placa guía mantiene la línea central de la perforación. Si la distancia entre las placas guía es grande, la posición del tapón varía considerablemente, lo que provoca inestabilidad y un espesor de pared irregular en el capilar. ② El desgaste desigual de las placas guía superior e inferior también agrava la irregularidad del espesor de pared.
(3) Rodillo. ① Desviación del eje central del rodillo: Durante el proceso de producción, debido a una instalación incorrecta de los tornillos de presión a ambos lados de la máquina perforadora, o al desgaste de la rosca y los rodamientos, la dirección axial entre los dos rodillos se desvía horizontalmente, y los ángulos de avance de ambos son inconsistentes. Esto distorsiona la zona deformada, lo que resulta en un espesor de pared irregular. ② El cono de laminación del tapón y el rodillo pierden paralelismo con un ángulo de avance grande. ③ Una velocidad de rodillo inadecuada también afecta la precisión del espesor de pared.
(4) Centrado y calentamiento del tubo en bruto. Tanto los orificios de centrado excéntricos como el calentamiento desigual (lados macho y hembra) provocarán un espesor de pared irregular.
(5) Rigidez, estructura y ajuste de la punzonadora. La rigidez del cuerpo de la punzonadora es insuficiente y su mecanismo de bloqueo es poco fiable; el dispositivo de centrado de la varilla eyectora no está ajustado con precisión, lo que provoca un funcionamiento poco fiable y una distancia excesiva al cuerpo; el ajuste de la línea central de laminación suele ser inferior al de la línea central del tren de laminación, con el fin de mejorar la estabilidad de la pieza laminada. Si el ajuste es excesivo, la relación entre las herramientas en la zona de deformación se desestabilizará asimétricamente tras el descenso de la línea de laminación, lo que también afectará al espesor irregular de la pared del tubo. Por lo tanto, no es posible evitar por completo la irregularidad del espesor excéntrico del tubo de acero sin soldadura, y solo se puede controlar estrictamente paso a paso para minimizarla.
Fecha de publicación: 30 de marzo de 2023