Lo spessore irregolare delle pareti dei tubi di acciaio laminato (in particolare dei tubi di acciaio senza saldatura, come i tubi di acciaio senza saldatura-laminati a caldo e i tubi di acciaio senza saldatura-laminati a freddo) è un problema di qualità comune nel processo di produzione. Le cause principali possono essere attribuite a quattro categorie principali: materie prime, attrezzature, processi e operazioni. Nello specifico, può essere suddiviso nei seguenti fattori dettagliati, che vengono spiegati in dettaglio in combinazione con il principio di laminazione (come perforazione, laminazione continua e processi di riduzione del nucleo):
I. Fattori legati alle materie prime: la "base intrinseca" dello spessore irregolare delle pareti
Le materie prime sono il punto di partenza della laminazione dei tubi d'acciaio. Se le materie prime stesse presentano difetti, ciò porterà direttamente a deviazioni nello spessore della parete del prodotto finito ed è difficile correggerli completamente nei processi successivi.
1. Problemi di qualità delle billette per tubi (billette di acciaio)
- Spessore/diametro della parete irregolare della billetta del tubo:
La billetta del tubo (come la billetta di acciaio tonda, la billetta di colata continua) presenta di per sé ellitticità, fluttuazioni di diametro o spessore/sottile locale (ad esempio, la "zona libera", la "cavità di ritiro", la "segregazione" della billetta di colata continua) e la deformazione del metallo durante la laminazione non è coerente - il flusso di metallo sul lato più spesso è bloccato e il flusso sul lato più sottile è troppo veloce, con conseguente spessore della parete irregolare del prodotto finito.
- Difetti interni della billetta del tubo:
La billetta del tubo presenta inclusioni, pori, crepe, ecc. Durante il processo di laminazione, la plasticità del metallo nell'area del difetto è scarsa e la deformazione non è continua, con il risultato che lo spessore della parete locale è troppo sottile (il metallo nell'area del difetto non può essere riempito efficacemente) o troppo spesso (il metallo si accumula attorno al difetto).
- Temperatura irregolare della billetta del tubo:
Quando la billetta tubolare viene riscaldata (come in un forno a riscaldo circolare), il riscaldamento non è uniforme, con temperature locali troppo elevate (il metallo è troppo morbido, il flusso è troppo veloce) o troppo basse (il metallo è troppo duro, il flusso è bloccato), con conseguenti deviazioni nello spessore della parete dopo la laminazione (ad esempio, la parte superiore della billetta del tubo ha una temperatura elevata, ma lo spessore della parete della parte superiore è troppo sottile dopo la laminazione).
2. Problema di qualità del tubo grezzo (prodotto semi-finito dopo la perforazione)
Il primo passo nella laminazione di tubi in acciaio senza saldatura è la "perforazione" (inserimento del tubo grezzo in un tubo vuoto). Se lo spessore della parete del tubo grezzo stesso non è uniforme, è difficile correggerlo completamente nei successivi processi continui di laminazione e dimensionamento.
La regolazione impropria dell'angolo del cono e della posizione superiore dei rulli nella macchina per perforazione (come la macchina per perforazione a rotolamento-) porta allo "spessore di parete eccentrico" (un lato spesso e l'altro sottile) o "spessore di parete irregolare a spirale" (spessore alternato a forma di spirale lungo la lunghezza del tubo d'acciaio) nel tubo grezzo.
L'ellitticità del tubo grezzo supera lo standard: la sezione trasversale- del tubo grezzo non è rotonda e la deformazione del metallo nella direzione della circonferenza durante la laminazione è diversa, con conseguente spessore della parete irregolare.
II. Fattori di equipaggiamento: la "garanzia hardware" per la precisione di rotolamento è venuta meno
La precisione, le condizioni di usura e l'allineamento dell'attrezzatura determinano direttamente l'uniformità della deformazione del metallo e sono le principali cause meccaniche dello spessore irregolare delle pareti.
1. Deviazione/usura dei componenti principali del laminatoio
- Problema con il rullo:
La precisione di lavorazione dei rulli stessi (come i rulli di lavoro dei laminatoi continui e i rulli delle macchine calibratrici) è insufficiente (come i diametri dei rulli incoerenti e le deviazioni nella cilindricità della superficie del rullo), con conseguente forza irregolare sul metallo durante la laminazione.
Usura irregolare dei rulli dopo l'uso (ad esempio grave usura su un lato), spazio incoerente tra i rulli (più grande su un lato e più piccolo sull'altro) e deviazione dello spessore durante il passaggio del metallo.
La temperatura non uniforme dei rulli (come il blocco del canale di raffreddamento, il surriscaldamento locale e l'espansione) porta a cambiamenti nell'effettivo spazio tra i rulli.
- Problema parte superiore/mandrino:
La parte superiore della perforatrice e il mandrino del laminatoio continuo (utilizzato per supportare la parete interna del tubo d'acciaio) sono eccentrici (non allineati con la linea centrale dei rulli), con il risultato che un lato della parete interna del tubo d'acciaio è strettamente attaccato al mandrino e lo spazio sull'altro lato è troppo grande, formando una "parete sfalsata interna" (spessore irregolare della parete interna).
L'usura, la deformazione del mandrino (come l'assottigliamento locale) o la scarsa lubrificazione della superficie (adesione del metallo) possono causare una deviazione locale dello spessore della parete interna.
- Deviazione del dispositivo di protezione della guida :
I dispositivi di guida e protezione (come piastre di guida e rulli di guida) vengono utilizzati per guidare la billetta/tubo grezzo nei rulli. Se la posizione della guida e della protezione è sfalsata o l'usura non è uniforme, la billetta del tubo "devierà" e, durante la laminazione, la forza del metallo verrà spostata su un lato, determinando uno spessore della parete irregolare.
2. Mancato allineamento/livellamento dell'apparecchiatura
Le deviazioni di planarità e verticalità del telaio e della base del laminatoio (come l'assestamento delle fondazioni e l'allentamento dei bulloni dopo un uso prolungato-a termine) determinano il mancato allineamento delle linee centrali dei rulli e dei mandrini (allineamento inadeguato) e la deformazione del metallo è asimmetrica.
Le linee centrali di ciascuna gabbia del laminatoio continuo a gabbie multiple non sono allineate (l'allineamento longitudinale è scarso) e i tubi grezzi vengono ripetutamente "schiacciati e deviati" durante il passaggio, con conseguente periodico spessore delle pareti irregolare lungo la direzione della lunghezza.
3. Problema di sincronizzazione del sistema di trasmissione
Guasti nei componenti di trasmissione del laminatoio come il motore, il riduttore e l'accoppiamento (come velocità di rotazione incoerente e gioco di trasmissione eccessivo) fanno sì che le velocità di rotazione di ciascun rullo non siano sincronizzate, con il risultato che il metallo viene "tirato" o "schiacciato in modo non uniforme" e causando fluttuazioni nello spessore della parete.
III. Fattori di processo: "corrispondenza dei parametri" impropria durante il processo di laminazione
I parametri di processo sono la chiave per controllare la deformazione del metallo. Le impostazioni irragionevoli dei parametri possono portare a discrepanze nella quantità di deformazione, temperatura e velocità, causando uno spessore della parete non uniforme.
1. Processo di temperatura non corretto
- Deviazione della temperatura di riscaldamento :
Se la temperatura di riscaldamento del tubo grezzo è troppo elevata (surriscaldamento), il metallo avrà un'eccessiva plasticità, che può facilmente portare ad una "sovradeformazione" (assottigliamento locale). Quando la temperatura è troppo bassa (sottoriscaldata), la plasticità del metallo è scarsa, la resistenza alla deformazione è elevata ed è probabile che si verifichi una "forte compressione" (spessore locale).
Tempo di riscaldamento insufficiente o conservazione del calore non uniforme, differenza di temperatura eccessiva tra l'interno e l'esterno della billetta tubolare o tra la parte superiore e inferiore (come un impilamento troppo denso di billette tubolari in un forno di riscaldamento ad anello) e deformazione irregolare durante la laminazione.
- Guasto del controllo della temperatura durante il processo di laminazione:
Quando il tubo grezzo viene laminato e raffreddato troppo rapidamente (ad esempio con acqua di raffreddamento eccessiva o raffreddamento non uniforme), il metallo locale si indurisce prematuramente, rendendo difficile la successiva deformazione e con conseguente deviazione dello spessore della parete.
Durante il rotolamento continuo, le fluttuazioni di temperatura tra ciascun telaio sono troppo grandi (ad esempio, la temperatura di uscita del telaio anteriore è troppo elevata e la deformazione del telaio posteriore durante il rotolamento è eccessiva).
2. I parametri di deformazione non corrispondono
- Impostazione errata dell'intervallo di rollio:
Lo spazio tra i rulli è un parametro fondamentale che determina lo spessore della parete del tubo d'acciaio. Se lo spazio su un lato è troppo grande durante la regolazione dello spazio tra i rulli (ad esempio non viene calibrato in base alle dimensioni effettive del tubo grezzo), o se le impostazioni dello spazio tra i rulli di ciascun telaio non sono continue (come ad esempio un ampio spazio tra i rulli nel telaio anteriore e uno piccolo spazio tra i rulli nel telaio posteriore), ciò causerà un improvviso cambiamento nella deformazione del metallo e uno spessore della parete irregolare.
- Coefficiente di allungamento irragionevole:
Il coefficiente di allungamento (il rapporto tra la lunghezza dopo la laminazione e la lunghezza prima della laminazione) è troppo grande o troppo piccolo, oppure il coefficiente di allungamento è distribuito in modo non uniforme tra ciascun fotogramma - se il coefficiente di allungamento è troppo grande, il metallo scorre troppo velocemente, con conseguente assottigliamento locale. Una distribuzione non uniforme porterà a differenze nella quantità di deformazione di ciascuna sezione, con conseguenti fluttuazioni nello spessore della parete.
- Parametri di velocità non corretti:
La velocità di alimentazione della billetta (velocità di sfondamento), la velocità di rotazione dei rulli e la velocità di estrazione del mandrino non corrispondono, con conseguente fornitura o accumulo di metallo insufficiente. Ad esempio, se la velocità di perforazione è troppo elevata e il supporto del mandrino non è tempestivo, la parete interna del tubo d'acciaio diventerà localmente più sottile.
3. Guasto del processo di lubrificazione/raffreddamento
Una lubrificazione insufficiente durante la laminazione (come olio lubrificante insufficiente o grasso deteriorato) porta ad un attrito eccessivo tra il metallo e i rulli o il mandrino, con conseguente maggiore resistenza alla deformazione locale e uno spessore della parete più spesso.
Processo di raffreddamento non uniforme (come blocco dei corsi d'acqua di raffreddamento, deviazione degli angoli degli ugelli), rapido raffreddamento locale della superficie del tubo d'acciaio, aumento della durezza e incapacità di correggerlo efficacemente nei processi successivi, con conseguente deviazione dello spessore della parete.
IV. Fattori operativi: l'"esecuzione di precisione" controllata dagli esseri umani non è in atto
Le competenze degli operatori, la tempestività dell'ispezione e della regolazione influiscono direttamente sull'effetto di esecuzione del processo e sono le "cause umane" dello spessore delle pareti non uniforme.
1. Errore nella regolazione dei parametri
L’operatore non è riuscito a regolare parametri quali la distanza tra i rulli, la velocità di rotazione e la temperatura in base alle specifiche e ai materiali della billetta del tubo (ad esempio, utilizzando i vecchi parametri per produrre tubi di acciaio con specifiche diverse), con conseguente discrepanza tra i parametri e le materie prime.
Durante la regolazione della distanza tra i rulli, questa non è stata calibrata (ad esempio, è stata eseguita solo la regolazione in base all'esperienza senza utilizzare strumenti come un comparatore per la misurazione), con conseguente deviazione tra la distanza effettiva tra i rulli e il valore impostato.
2. L'ispezione e la manutenzione non sono tempestive
- Le condizioni di usura di componenti quali rulli, mandrini e protezioni delle guide non sono state ispezionate regolarmente (ad esempio, i rulli non sono stati sostituiti quando l'usura superava lo standard) oppure le aderenze metalliche e le scaglie di ossido sulla superficie dei componenti non sono state pulite in tempo, con conseguente deformazione irregolare.
- Mancato rilevamento tempestivo delle deviazioni dell'allineamento dell'attrezzatura (come scostamento del telaio, protezioni della guida allentate) o mancata attuazione tempestiva delle modifiche dopo la scoperta.
3. La selezione delle materie prime non è rigorosa
Gli operatori non hanno condotto ispezioni estetiche e dimensionali sulle billette dei tubi (ad esempio utilizzando billette con ellitticità eccessiva), con conseguenti "difetti intrinseci" che si riversano nel processo di laminazione.
V. Cause tipiche di spessore della parete irregolare dovuto a diversi processi di laminazione (tabella riepilogativa)
| Processo di laminazione: | Forme tipiche di spessore della parete irregolare; |
Cause fondamentali |
| Tubi di acciaio senza saldatura-laminati a caldo (perforazione + laminazione continua) | Parete eccentrica (spessore/sottile su un lato) | Riscaldamento non uniforme della billetta, eccentricità della testa superiore della perforatrice, cattivo allineamento del laminatoio continuo, usura non uniforme dei rulli |
| Spessore della parete irregolare nella forma a spirale | Cono non corretto Angolo del rullo della punzonatrice, spostamento del dispositivo di protezione della guida e deviazione del tubo grezzo | |
| Fluttuazioni periodiche dello spessore delle pareti | Le velocità di rotazione di ciascun telaio del laminatoio continuo non sono sincronizzate, le impostazioni dello spazio tra i rulli non sono continue e i mandrini sono usurati in modo non uniforme | |
| Tubi in acciaio senza saldatura-laminati a freddo | Parete interna sfalsata (spessore irregolare della parete interna) | Eccentricità della barra mandbar, cattivo allineamento dei rulli del laminatoio a freddo, lubrificazione insufficiente che porta all'adesione del metallo |
| Punti sottili locali/punti spessi | Difetti locali nelle materie prime (tubi vuoti), impurità che aderiscono alla superficie dei rulli e raffreddamento irregolare | |
| Processo di dimensionamento/riduzione | Lo spessore della parete alla fine non è uniforme | La temperatura all'estremità del tubo grezzo è troppo bassa, la distanza tra i rulli della calibratrice è regolata in modo errato e la deviazione di guida della protezione della guida |
impurità aderenti alla superficie dei rulli, raffreddamento non uniforme
Processo di dimensionamento/riduzione: spessore della parete irregolare all'estremità, temperatura troppo bassa all'estremità del tubo grezzo, regolazione errata della distanza tra i rulli della macchina dimensionatrice, deviazione della guida e della protezione
VI. Come identificare e risolvere lo spessore irregolare delle pareti? (Breve guida)
1. Rilevamento e posizionamento:
Utilizza uno spessimetro a ultrasuoni per misurare lungo la circonferenza del tubo d'acciaio (almeno quattro direzioni) e la direzione della lunghezza (ogni 100-200 mm) per determinare la forma della non uniformità (eccentricità, elicoidale, periodica).
2. Indagine mirata:
- Parete eccentrica: dare priorità al controllo dell'allineamento dell'attrezzatura (linea centrale del rullo-mandbar), dell'eccentricità della parte superiore/mandbar e del riscaldamento non uniforme della billetta del tubo.
- Forma a spirale irregolare: controllare la protezione della guida della punzonatrice, l'angolo del cono dei rulli e la deviazione del tubo grezzo.
- Fluttuazioni periodiche: controllare la sincronizzazione della velocità del laminatoio continuo, il ciclo di usura dei rulli e l'impostazione della distanza tra i rulli.
3. Soluzioni:
- Materie prime:
Esaminare billette di tubi qualificati (con dimensioni e temperatura uniformi) e rimuovere le materie prime difettose;
- Attrezzatura:
Calibrare l'allineamento e la planarità, sostituire le parti usurate (rulli, mandrini, protezioni guida) e pulire le superfici dei componenti;
- Processo:
Ottimizzare la temperatura di riscaldamento (isolamento uniforme), regolare la corrispondenza tra distanza e velocità dei rulli e migliorare la lubrificazione e il raffreddamento;
- Operazione:
Rafforzare l'ispezione (calibrare i parametri e controllare lo stato delle apparecchiature per ciascun lotto) e migliorare le competenze degli operatori.
Dall'analisi di cui sopra, si può vedere che lo spessore irregolare delle pareti dei tubi di acciaio laminato è il risultato del guasto coordinato di più collegamenti come "materie prime - apparecchiature - processo - operazione", e il nucleo risiede nella distruzione dell'uniformità della deformazione del metallo. Nella produzione, è necessario il controllo completo del processo- dalla "fonte (materie prime) - processo (attrezzature + tecnologia) - esecuzione (operazione)" per ridurre efficacemente la probabilità di spessore della parete irregolare.
