Готовые бесшовные и прецизионные стальные трубы будут иметь проблему неравномерной эксцентрической толщины. Эксцентрические стальные трубы чаще всего образуются в процессе горячекатаных стальных труб. Большинство таких дефектов возникает во время горячей пробивки: согласно анатомическому анализу стальной трубы, проведенному на автоматическом трубопрокатном стане, мы полагаем, что после протяжки перфорированной стенки на автоматическом трубопрокатном стане неравномерность толщины стенки в вертикальном и горизонтальном направлениях сохраняет характерные особенности распределения неравномерности толщины перфорированной стенки, то есть стальная труба после протяжки сохраняет спиральную форму. Неравномерность толщины стенки в этом виде и в поперечном направлении значительно возрастает.
Причины неравномерной толщины стенок на автоматическом трубопрокатном стане следующие: ① Форма и степень неравномерности толщины стенок перфорированной капиллярной трубки напрямую влияют на форму и степень неравномерности толщины стенок прокатанной стальной трубы. ② При прокатке трубы на автоматическом трубопрокатном стане положение пробки отклоняется от центра прохода из-за изгиба выталкивающего стержня, что приводит к неравномерности толщины стенок, при этом толщина стенки и положение минимальной толщины стенки в трубе и на каждом поперечном сечении головки трубы практически не меняются; в то время как степень неравномерности толщины стенок от конца трубы до головки трубы постепенно увеличивается. Поэтому уменьшение остаточной кривизны выталкивающего стержня и уменьшение осевой силы выталкивающего стержня во время прокатки трубы оказывают существенное влияние на снижение степени неравномерности толщины стенок. ③ Чем больше степень уменьшения толщины стенки, тем серьезнее неравномерность толщины стенок трубы. При малом уменьшении толщины стенки автоматический трубопрокатный станок может уменьшить неравномерность толщины стенки перфорированной капиллярной трубки. ④Неправильная регулировка прохода. Если зазор между валками не параллелен, неравномерность толщины стенки отводящей трубы усугубится.
Мы провели преобразование Фурье измеренных данных о толщине стенок заготовок труб на четырех этапах прокатки на автоматическом трубопрокатном стане диаметром Φ400 мм: пробивка, вторичная пробивка (удлинение), автоматическая прокатка и выравнивание труб, и получили количественный анализ неравномерности толщины стенок. Обоснованы причины ее возникновения, и на основе этого предложен способ уменьшения неравномерности толщины стенок стальных труб:
① После вторичной перфорации (расширения) характеристики распределения спиральной неравномерной толщины стенки на отводной трубе сохраняются до момента изготовления готовой трубы. Поэтому улучшение вторичной перфорации (расширения) является ключевым звеном в повышении точности толщины стенки готовой трубы. Основная мера заключается в улучшении конструкции инструмента, повышающей соосность выталкивающего штифта и пробки с линией прокатки во время вращения.
② Улучшение неравномерной толщины стенок перфорированного капилляра является важным звеном. Основные меры включают улучшение равномерности нагрева заготовки трубки, повышение точности центрирующего отверстия, увеличение длины равномерной ленты пробки и длины обратного конуса, а также улучшение расстояния между выталкивающим штифтом и пробкой для обеспечения соосности с линией прокатки во время вращения.
③ Хотя в процессе прокатки труб могут возникать серьезные неравномерности симметричной толщины стенок, это оказывает определенное влияние на уменьшение неравномерности толщины спиральных стенок. Поэтому при прокатке трубы ее следует прокатывать дважды, при этом заготовку трубы следует поворачивать на 90° между проходами.
④Процесс выравнивания в основном позволяет устранить неравномерность толщины стенок симметричной формы, но он малоэффективен для устранения неравномерности толщины стенок спиралевидной формы. Поэтому необходимо улучшить возможности выравнивающей машины.
⑤Преобразование Фурье является эффективным средством для изучения неравномерности толщины стенок в процессе поперечной прокатки, и этот метод также может быть использован для исследования неравномерности толщины стенок в других установках по производству стальных труб.
В прокатных и холоднотянутых стальных трубах также встречаются проблемы эксцентриситета из-за перфорации: любой фактор, нарушающий геометрическую правильность зоны деформации, образованной валком, пробкой и направляющей плитой, усугубит неравномерность толщины стенки капиллярной трубки.
(1) Головка. ① При проектировании формы пробки идеальный конус прокатки должен быть параллелен выходному конусу валка. Если пробка спроектирована по традиционной формуле Матвеева, конус прокатки пробки не параллелен выходному конусу валка. Деформация в таком постепенно расширяющемся зазоре неизбежно приведет к недостаточному прокатыванию стенки трубки, что приведет к неравномерной толщине стенки капиллярной трубки, и эта неравномерность будет усиливаться с увеличением угла подачи; ② Из-за недостаточной жесткости выталкивающего стержня во время перфорации происходит изгиб, в результате чего пробка не может удерживаться в центрированном положении, и толщина проходящей через нее капиллярной трубки становится неравномерной; ③ Неравномерный износ или повреждение пробки.
(2) Направляющая пластина. ① Расстояние между направляющими пластинами слишком велико. В процессе перфорации центральная линия перфорации поддерживается за счет ограничения, создаваемого направляющей пластиной. Если расстояние между направляющими пластинами велико, положение пробки сильно меняется, что делает пробку нестабильной и вызывает неравномерную толщину стенки капилляра. ② Неравномерный износ верхней и нижней направляющих пластин также усугубит неравномерную толщину стенки.
(3) Ролик. ① Отклонение центральной линии ролика: В процессе производства из-за неправильной установки прижимных винтов с обеих сторон пробивного станка или из-за износа резьбы и подшипников осевое направление между двумя роликами отклоняется горизонтально, и углы подачи двух роликов становятся несогласованными. Это деформирует зону, что приводит к неравномерной толщине стенки. ② При большом угле подачи конус прокатки пробки и ролика становится более непараллельным. ③ Неправильная скорость вращения ролика также влияет на точность толщины стенки.
(4) Центрирование и нагрев заготовки трубки. Как эксцентричные центрирующие отверстия, так и неравномерный нагрев (стороны "папа" и "мама") приведут к неравномерной толщине стенки.
(5) Жесткость, конструкция и регулировка пробивного станка. Жесткость корпуса пробивного станка недостаточна, а фиксирующий механизм на нем ненадежен; центрирующее устройство выталкивающего стержня отрегулировано неточно, работа ненадежна, а расстояние от корпуса велико; регулировка осевой линии прокатки, как правило, ниже, чем осевая линия прокатного стана, целью которой является повышение стабильности прокатываемого изделия. Если регулировка слишком велика, относительное соотношение инструментов в зоне деформации будет асимметрично изменяться после перемещения линии прокатки вниз, что также повлияет на неравномерную толщину стенки капилляра. Поэтому полностью избежать неравномерной эксцентрической толщины бесшовной стальной трубы невозможно, и ее можно только строго контролировать поэтапно для минимизации.
Дата публикации: 30 марта 2023 г.