斜轧实心管坯时,在顶头接触管坯前常易出现金属中心现象,当大量裂口发展成相互连接,扩大成片以后,金属连续性破坏,形成中心空洞即孔腔。在顶头前过早形成孔腔,会造成大量的内折缺陷,恶化钢管内表面质量,甚至形成废品,因此在穿孔工艺中力求避免过早形成孔腔。
影响孔腔形成的主要因素有:
1) 变形的不均匀性(顶头前压缩量)
不均匀变形程度主要决定于坯料每半转的压缩量(称为单位压缩量),生产中指顶头前压缩量。顶头前压缩量愈大则变形不均匀程度也愈大,导致管坯中心区的切应力和拉应力增加,从而容易促进孔腔的形成。一般用临界压缩量来表示大压缩量值的限制,压缩量小于临界压缩量则不容易或不形成孔腔。
2) 椭圆度的影响
穿孔过程中在管坯横断面上存在着很大的不均匀变形,椭圆度愈大,则不均匀变形也愈大。按照体积不变定律可知,横向变形愈大则纵向变形愈小,将导致管坯中心的横向拉应力、切应力以及反复应力增加,加剧了孔腔的形成趋势
3) 单位压缩次数的影响
在生产中主要指管坯从一次咬入到二次咬入过程中管坯的旋转次数,次数的增多就容易形成孔腔。
4) 钢的自然塑性
钢的自然塑性由钢的化学成分、金属冶炼质量以及金属组织状态所决定,而组织状态又由管坯加热温度和时间所影响。一般来说塑性低的金属,穿孔性能差,容易产生孔腔。
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穿孔性能—表示穿孔时管坯中心产生破坏的倾向,穿孔性能好的钢种表示在穿孔过程中不易发生中心。穿孔性能和钢的塑性有关,一般情况下,塑性愈好则穿孔性能也愈好。
确定穿孔性能的方法有热扭转法和实际穿孔法。
热扭转法是确定不同温度下,金属样品扭转断裂前的扭转数(表示金属塑性—穿孔性)及扭力或扭矩(表示金属的变形抗力)。
实际穿孔法更反映斜轧穿孔的实际情况,从而这种方法有足够的可靠性,用这种方法不但可以确定合理的穿孔温度,而且可以确定临界压下率。一般在小型试验机上进行。
53. 毛管为什么能够一边旋转一边前进?
穿孔机轧辊是同一方向旋转,并且轧辊轴对轧线相倾斜,交叉一个角度β,称喂入角。当管坯被推入轧辊中,靠金属和轧辊之间摩擦力作用,轧辊带动管坯—毛管反向旋转,由于轧辊轴线对轧制线的倾斜,管坯—毛管在旋转的同时向轴向移动。因此管坯—毛管表面上的每一点都是螺旋运动,即一面旋转,一面前进。
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管坯加热温度太低或太高:T↓会增大钢的变形抗力,降低钢的塑性;T↑、t↑管坯表面会发生严重的氧化、脱C、甚至产生过热或过烧。
过热:主要是管坯的加热温度过高,或者在较高的温度下加热时间过长而造成A晶界过分粗大所致的缺陷。
过烧:当管坯加热温度达到固相线温度附近,使A晶界发生氧化甚至晶界局部熔化时,管坯便产生了过烧。
管坯首先发生过热,进而再发生过烧,管坯发生过热时其晶粒粗大,晶界处夹杂物富集,钢的塑性降低,而管坯发生过烧时,其晶界发生熔化,钢的塑性会进一步降低。
管坯过热特别是过烧,是管坯在加热中产生的十分严重的缺陷,过热的管坯穿孔时,穿孔毛管会产生大量的内折;而过烧的管坯会使钢管报废,因此,应对此予以高度重视。
管坯产生过热或过烧是极不正常的现象,可能是因设备失灵或操作不当造成的。
②管坯加热温度不均:分为沿管坯纵向的加热温度不均和沿横截面的加热温度不均(阴阳面)。
造成管坯加热温度不均的主要原因是:加热时间特别是保温时间不够,或是加热炉笑嘴的布置和火焰的调整不当所致。
当管坯存在加热温度不均时,穿孔后的毛管会产生壁厚不均;当管坯存在阴阳面时,毛管壁厚不均的程度会比较严重,在穿孔后的毛管表面可以看出呈螺旋状的“黑带”。
在制定管坯加热工艺参数时,为了确定各钢种的加热温度,应在F—C平衡图的指导下,遵循以下基本加热原则:
必须保证把管坯加热到Ac3以上温度,以便得到均匀一致的A组织
应保证管坯在单一的A区内完成穿孔及轧制变形,荒管的终轧温度在850℃左右。
管坯的加热温度不能太靠近固相线,一般应比固相线低100~150℃。以防止其晶界氧化,出现过热或过烧缺陷。
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