穿孔内折

180分厂穿孔内折预防及解决
热轧无缝钢管内折是指在钢管内表面呈现的螺旋形、半螺旋形、或无规则分布的锯齿状折叠，也有的呈现直线形翘皮。

内折大部分存在钢管头部，有的存在钢管尾部或整个钢管内表均有；或有规律，或无规律。

引起钢管内折的原因较多，如下述坯料原因：
当管坯存在非金属夹杂物、偏析时，会有气孔存在非金属夹杂物周围，在穿孔过程中不能焊合形成内折叠。

坯料在炼钢浇铸时带状偏析对坯料质量有极其重要的影响。

而带状偏析很大程度取决于钢的化学成分、保温状态、冷却速度。

钢中有害元素的增加促使它们在偏析带浓度提高，从而形成偏析。

此外，含碳量的增加，也会加剧杂质特别是锰的偏析。

内折缺陷的产生与坯料中心疏松、心部缩孔以及柱状晶在坯料内呈现的程度有关。

我们的重点是预防或解决坯料原因外的其它轧管原因，这些原因主要包括：加热原因、工模具原因、参数调整等，以下将内折原因逐一分析（这些原因不包括工模具设计、质量等原因）：
1、加热温度及加热时间：
随着温度的适当提高，材料塑性提高，穿孔温度在一定范围内变化，内折是没有明显变化的。

在出炉温度一定时，坯料加热时间延长，对内折影响不大，但外折增加明显。

原因是加热时间越长，晶粒长大厉害（主要是表层），使
组织性能变坏，产生外折。

但坯料加热温度过高或加热时间过长、坯料加热温度过低或加热时间过短，均易导致内折产生。

坯料温度过高、加热时间过长、穿孔温升过快，易产生大片鱼鳞状内折；坯料温度过低、加热时间过短（坯料未加热均匀），则金属塑性降低，坯料咬入困难，生产调整一般采用加大顶前压下率的调整方式避免卡轧，这样穿孔时坯料中心易破裂形成细小片状内折。

高钢级品种一般因金属塑性低，穿孔咬入困难，易产生细小片状内折。

一般低碳钢、低合金钢与高碳钢、高合金钢相比：
金属塑性要好；金属塑性变形温度稍高、最佳塑性变形温度区间稍宽。

因此，我们在正常生产时，应根据生产计划，按工艺要求合理控制环形炉加热温度；生产顺利或坯料衔接等问题时，必须保证坯料加热时间，保证坯料加热均匀；生产不顺故障停车，应按要求升降温；对一些高合金钢，为严格控制加热温度及保证低温慢速加热，进料时进料炉门打开，与其它坯料空一定料位便于温度控制，同时适当降低进出料节奏，保证低温慢速加热。

2、穿孔速度对内折的影响：
2.1对于高合金钢，本身金属最佳塑性变形温度区间较窄，穿孔过程毛管内壁金属与顶头表面产生剧烈的滑动摩擦，伴随产生大量的摩擦热，升高的温度足以使毛管内壁局部区域的实际温度达到致使晶界弱化或失塑的程度，产生毛管内壁螺旋状分布的晶界裂纹即内折。

因此，对于这些钢种，除严格控制加热工序外，控制穿孔速度较低，避免穿孔速度过快造成穿孔温升过高引起的穿孔内折。

2.2对于一般钢种，穿孔速度越快，内折的出现几率越高，究其原因主要是轧辊转速提高将导致滑移增加，这将导致坯料在咬入阶段旋转次数增加，产生内折缺陷的可能性增加。

一般新轧辊表面状况好，摩擦系数高，滑移相对较小，提高速度不会产生内折。

2.3升速比对内折的影响
为了穿孔过程平稳，一般采用低速咬入高速轧制，低速一般为高速的70~80%，在穿孔轧辊表面磨损严重或轧辊表面较光时，低速有时甚至会降到高速的50%。

前者速度能平稳过渡，产生内折的几率少，一般在新轧辊生产或穿轧低碳钢、低合金钢时应用。

后者产生内折的几率稍大，区别仅在头部，一般内折的长度在毛管头部200mm左右（二次咬入时头部金属变形后长度），这种情况一般可接受，因为头部切损不是太多，生产能正常进行。

如果采用较低的咬入速度，还存在咬入不顺，这时的内折长度将成倍增加，如果参数调整不能解决问题，应考虑更换穿孔轧辊。

3、参数调整对内折的影响
3.1顶头前伸量过小，管坯与顶头接触时已形成孔腔；顶前压下量过大，顶头前管坯的变形程度变大，也会导致管坯中心过早形成孔腔。

一般在调整参数时，根据所需毛管尺寸，选用顶头，顶头选用就大不
就小，最后计算压下量、前伸量、顶前压下率、穿孔咬入系数，保证它们均在要求的范围内。

3.2孔型椭圆度过大，会导致管坯中心部分金属在穿孔过程中不均匀变形加剧，引起中心金属破损形成内折。

同时，在保证坯料穿孔顺利的前提下，应采用较大的导板距、较大的辊距，满足孔型椭圆度的情况下，提高穿孔后毛管螺距，降低坯料压缩次数，以达到减少管坯孔腔形成倾向，消除内折。

3.3轧辊送进角对内折的影响
增大轧辊送进角，同样可降低坯料压缩次数。

总的来说，穿孔过程及参数调整在满足产品尺寸的情况下，希望达到：
穿孔咬入、轧制、抛钢平稳；
大的送进角、大的辊距、大的导板距，合适的孔型椭圆度；
坯料压下量小、顶前压下率小，穿孔咬入系数合适；
4、头部打孔对内折的影响
为减小坯料直径压下率、加大顶头前伸量、减小顶前压下量，一般在生产高合金钢或金属塑性较差的钢种时应用，主要是推迟顶头与坯料接触，保证穿孔咬入。

5、工模具对内折的直观影响
穿孔顶头头部磨损严重、顶头掉肉、缩节或顶杆尺寸比顶头大、缩节与顶杆装配过渡处未倒角、缩节碰坏卷边、顶杆外表有凸起异物等，均会引起毛管内折。

6、工模具对内折的间接影响
6.1轧辊磨损：
轧辊磨损通常指轧辊表面磨损光滑或轧辊入口锥磨损严重。

轧辊表面磨损光滑一般有几种原因：轧辊冷却水过小；参数调整不当、入口导套中心线偏差、导板中心偏差过大、坯料椭圆度过大、坯料温度过低、入口导套弯曲或过小等原因造成轧卡多次；不正确的操作习惯如发现轧卡后不及时停主机、坯料进行二次穿孔、多次轧卡不查找原因等。

轧辊表面光滑只需找出原因，并将穿孔主机速度适当降低，生产一段时间后逐步将速度提高即可，对内折的产生影响不大。

随便提醒一下，轧辊表面太光滑易造成生产事故，但轧辊表面过分粗糙，形成了较大的粘钢痕迹，则会轧伤毛管，必须进行一定程度的修磨，保证摩擦又不划伤钢管。

轧辊入口锥磨损过快的原因：轧辊冷却水过小导致轧辊冷却不充分；过多的冷却水喷射到坯料头部导致头部温度低；参数调整不当、入口导套中心线偏差、导板中心偏差过大、坯料椭圆度过大、坯料温度过低、入口导套弯曲或过小等原因造成轧卡多次；不正确的操作习惯如发现轧卡后不及时停主机、坯料进行二次穿孔、多次轧卡不查找原因等；采用较大的压下率穿孔；采用过大的低速进行咬入；采用小顶头生产薄壁毛管；顶杆锁紧制动偏差等原因。

轧辊入口锥磨损严重，为保证坯料能正常咬入，相比新辊，这时的辊距要压下，为保证壁厚、外径、椭圆度，则前伸量后退、导板距减
小。

这样调整的结果是：坯料压下率增加、顶前压下率增加、穿孔后毛管螺距减小、坯料压缩次数增加，则管坯孔腔形成倾向增加。

要减少内折，一方面对磨损严重的穿孔辊要及时更换；另一方面，必须采取一系列措施减缓穿孔辊的异常磨损，这些措施前面均有提到。

6.2导板严重磨损：
一般认为，导板对质量的影响主要有导板粘钢、结瘤、崩边造成毛管外折；导板中心偏移严重造成毛管壁厚不均；导板距过小造成穿孔后毛管螺距减小、坯料压缩次数增加，则管坯孔腔形成倾向增加；导板距过大导致穿孔毛管壁厚不均。

其实，使用磨损严重的导板，为了保证穿孔后毛管外径，必须对导板进行压下，这样变形区延长，毛管在规圆区还与顶头、导板有接触，特别是在穿孔完毕的抛钢阶段，轧件摆动大，毛管内表可能被顶头反锥划伤造成内折。

6.3入口导套：
入口导套会直接或间接造成钢管内折，主要体现在三方面：
a.入口导套中心与穿孔轧辊中心偏差大，会导致坯料先接触一个轧辊，再接触另一个轧辊，这样先接触的轧辊与坯料的相对滑动大，轧辊磨损大，特别是入口导套过高，轧辊不仅要提供使坯料旋转的摩擦力，还要提供坯料与入口导套间形成的摩擦力，轧辊磨损会非常快。

轧辊入口锥磨损产生内折在前面已提到。

b.入口导套内孔过小或弯曲严重：这种情况主要是轧辊需额外提供坯
料与导套的摩擦力，导致轧辊与坯料在咬入时的相对滑移增加，加剧轧辊磨损，严重时会造成前卡。

c.入口导套内孔过大，主要影响是坯料咬入时不平稳。

6.4顶杆弯曲：轧制要求坯料咬入、轧制、抛钢过程平稳，弯曲严重的顶杆会造成摆动大；同时对钢管壁厚也会造成影响。

6.5上辊压板：压板松动会引起坯料咬入时的辊距偏小及坯料接触轧辊的时机等发生变化，增加内折的几率；不采取措施或处理，严重时会造成前卡甚至轧辊掉落需换辊。

7、设备对内折的影响
7.1中心线：穿孔中心线包括受料槽、入口导套、轧辊、导板、抱辊顶杆，甚至还包括穿孔后升降辊及顶杆锁紧装置。

这条中心线，是穿孔机组的基本，不仅对内折影响大，对毛管质量、生产顺利、设备寿命工模具寿命的提高均有较大影响。

具体原因前面基本提到，需生产、工具、设备共同维护。

7.2抱辊开口度、抱辊打开时机：主要影响是穿孔过程及抛钢时的平稳。

7.3龙门卡锁紧间隙：
间隙的减小和消除需两方面保证：前锁正常投入使用、龙门卡底座紧固。

如有间隙，则顶头前伸量与实际有差别，为保证毛管壁厚，通常采取的措施为继续增加前伸量抵消间隙，这可能会影响穿孔咬入甚至前卡，同时因滑移增大轧辊寿命也有一定影响；另一种方法是减小辊距，
内折的几率加大，同时因轧辊压下加大，轧辊磨损同样加剧。

7.4冷却水：
主机冷却水是冷却轧辊及导板，理想的冷却水是冷却轧辊及导板，保证轧辊及导板温度尽量低且不粘钢，尽量少的冷却坯料及毛管。

特别需保证坯料头部及毛管尾部没有冷却水直接喷射。

前者影响穿孔辊磨损，后者影响连轧辊及芯棒的使用。

2013-10-9。