Nerovnomerná hrúbka steny valcovaných oceľových rúr (najmä bezšvíkových oceľových rúr, ako sú za tepla -valcované bezšvíkové oceľové rúry a za studena- valcované bezšvíkové oceľové rúry) je bežným problémom kvality vo výrobnom procese. Hlavné príčiny možno pripísať štyrom hlavným kategóriám: suroviny, vybavenie, proces a prevádzka. Konkrétne sa dá rozdeliť na nasledujúce podrobné faktory, ktoré sú podrobne vysvetlené v kombinácii s princípom valcovania (ako je prepichovanie, nepretržité valcovanie a procesy redukcie jadra):
I. Surovinové faktory: "Inherentný základ" nerovnomernej hrúbky steny
Východiskovým bodom valcovania oceľových rúr sú suroviny. Ak samotné suroviny majú chyby, povedie to priamo k odchýlkam v hrúbke steny hotového výrobku a je ťažké ich úplne opraviť v nasledujúcich procesoch.
1. Problémy s kvalitou rúrových predvalkov (oceľové predvalky)
- Nerovnomerná hrúbka steny/priemer rúrkového bloku:
Rúrkový predvalok (ako predvalok z okrúhlej ocele, predvalok na kontinuálne liatie) sám o sebe má elipticitu, kolísanie priemeru alebo miestnu hrúbku/tenkosť (napríklad „voľná zóna“, „zmršťovacia dutina“, „segregácia“ predvalku na kontinuálne liatie) a deformácia kovu počas valcovania je nekonzistentná - tok kovu na hrubšej strane a hrubšia strana je zablokovaný, pri nerovnomernom prúdení je príliš rýchly tok hrúbka hotového výrobku.
- Vnútorné chyby rúrkového predvalku:
Rúrkový blok má inklúzie, póry, trhliny atď. Počas procesu valcovania je plasticita kovu v oblasti defektu zlá a deformácia nie je súvislá, čo má za následok, že miestna hrúbka steny je príliš tenká (kov v oblasti defektu sa nedá efektívne vyplniť) alebo príliš hrubá (kov sa hromadí okolo defektu).
- Nerovnomerná teplota predvalkov rúry:
Keď sa rúrový predvalok ohrieva (napríklad v kruhovej ohrievacej peci), ohrev je nerovnomerný, pričom lokálne teploty sú príliš vysoké (kov je príliš mäkký, prúdenie je príliš rýchle) alebo príliš nízke (kov je príliš tvrdý, prietok je zablokovaný), čo má za následok odchýlky v hrúbke steny po valcovaní (napríklad horná časť predvalku má vysokú teplotu, ale hrúbka steny hornej časti je príliš tenká po valcovaní).
2. Problém kvality surovej rúry (polo-výrobok po perforácii)
Prvým krokom pri valcovaní bezšvíkových oceľových rúr je „prepichovanie“ (navliekanie polotovaru rúry do dutej rúry). Ak je hrúbka steny samotnej prázdnej rúrky nerovnomerná, je ťažké ju úplne korigovať v následných kontinuálnych valcovacích a kalibračných procesoch.
Nesprávne nastavenie uhla kužeľa a hornej polohy valcov v prerážacom stroji (ako je stroj na prepichovanie krížovým valcovaním) vedie k „excentrickej hrúbke steny“ (jedna strana hrubá a druhá strana tenká) alebo „špirálovej nerovnomernej hrúbke steny“ (striedajúca sa hrúbka v tvare špirály pozdĺž dĺžky oceľovej rúry) v hrubom potrubí.
Elipticita prázdnej rúrky presahuje normu: Prierez-prázdnej rúrky nie je okrúhly a deformácia kovu v obvodovom smere počas valcovania je rôzna, čo môže mať za následok nerovnomernú hrúbku steny.
II. Faktory vybavenia: „Záruka hardvéru“ na presnosť valcovania zlyhala
Presnosť, stav opotrebovania a zarovnanie zariadenia priamo určujú rovnomernosť deformácie kovu a sú hlavnými mechanickými príčinami nerovnomernej hrúbky steny.
1. Odchýlka/opotrebenie komponentov jadra valcovne
- Problém s valčekom :
Presnosť spracovania samotných valcov (ako sú pracovné valce kontinuálnych valcovacích tratí a valce kalibrovacích strojov) je nedostatočná (ako napríklad nekonzistentné priemery valcov a odchýlky valcovitosti povrchu valcov), čo má za následok nerovnomernú silu na kov počas valcovania.
Nerovnomerné opotrebovanie valcov po použití (ako je silné opotrebovanie na jednej strane), nekonzistentná medzera medzi valcami (väčšia na jednej strane a menšia na druhej strane) a odchýlka hrúbky pri prechode kovu.
Nerovnomerná teplota valcov (ako je zablokovanie chladiacej vody, miestne prehriatie a expanzia) vedie k zmenám skutočnej medzery medzi valcami.
- Problém s hornou časťou/mandrelom :
Horná časť dierovacieho stroja a tŕň kontinuálnej valcovacej stolice (používaný na podopretie vnútornej steny oceľovej rúry) sú excentrické (nie sú zarovnané so stredovou osou valcov), čo vedie k tomu, že jedna strana vnútornej steny oceľovej rúry je tesne pripojená k tŕňu a medzera na druhej strane je príliš veľká a vytvára „vnútornú odsadenú stenu“ (nerovnomerná hrúbka steny).
Opotrebenie, deformácia tŕňa (napríklad lokálne stenčenie) alebo zlé mazanie povrchu (adhézia kovu) môžu spôsobiť lokálnu odchýlku hrúbky steny na vnútornej stene.
- Odchýlka zariadenia vodiacej ochrany :
Vodiace a ochranné zariadenia (ako sú vodiace dosky a vodiace valčeky) sa používajú na vedenie predvalku/prírezu rúrky do kotúčov. Ak je poloha vodidla a ochranného krytu posunutá alebo opotrebovanie je nerovnomerné, spôsobí to "odchýlenie" rúrkového bloku a počas valcovania bude sila kovu vychýlená na jednu stranu, čo bude mať za následok nerovnomernú hrúbku steny.
2. Porucha zosúladenia/vyrovnania zariadenia
Odchýlky od rovinnosti a zvislosti rámu a základne valcovacej stolice (ako je usadenie základov a uvoľnenie skrutiek po dlhodobom-používaní) vedú k tomu, že osy valcov a tŕňov nie sú zarovnané (zlé zarovnanie) a deformácia kovu je asymetrická.
Stredové osy každej stolice kontinuálnej valcovacej stolice s viacerými stolicami nie sú zarovnané (pozdĺžne zarovnanie je zlé) a predvýrobky sú pri prechode opakovane „stláčané a vychýlené“, čo vedie k periodickej nerovnomernej hrúbke steny v pozdĺžnom smere.
3. Problém synchronizácie prenosovej sústavy
Poruchy v komponentoch prevodu valcovacej stolice, ako je motor, reduktor a spojka (ako je nekonzistentná rýchlosť otáčania a nadmerná vôľa prevodu), spôsobujú, že rýchlosti otáčania každého valca nie sú synchronizované, čo vedie k „ťahaniu“ alebo „nerovnomernému stláčaniu kovu“ a spôsobuje kolísanie hrúbky steny.
III. Faktory procesu: Nesprávne "zhodovanie parametrov" počas procesu valcovania
Parametre procesu sú kľúčom k riadeniu deformácie kovu. Neprimerané nastavenia parametrov môžu viesť k nesúladu veľkosti deformácie, teploty a rýchlosti, čo spôsobuje nerovnomernú hrúbku steny.
1. Nesprávny teplotný proces
- Odchýlka teploty vykurovania :
Ak je teplota ohrevu polotovaru rúrky príliš vysoká (prehrievanie), kov bude mať nadmernú plasticitu, čo môže ľahko viesť k "nadmernej deformácii" (lokálnemu stenčeniu). Keď je teplota príliš nízka (nedostatočne zahriata), plasticita kovu je slabá, deformačný odpor je veľký a je náchylné na „tvrdé stlačenie“ (lokálna hrúbka).
Nedostatočný čas ohrevu alebo nerovnomerné uchovanie tepla, nadmerný teplotný rozdiel medzi vnútornou a vonkajšou stranou rúrkového predvalku alebo medzi vrchnou a spodnou časťou (ako je príliš husté naskladanie rúrkových predvalkov v kruhovej vykurovacej peci) a nerovnomerná deformácia počas valcovania.
- Zlyhanie ovládania teploty počas procesu valcovania:
Keď je hrubá rúra valcovaná a ochladzovaná príliš rýchlo (napríklad pri nadmernej chladiacej vode alebo nerovnomernom chladení), lokálny kov predčasne stvrdne, čo sťažuje následnú deformáciu a vedie k odchýlke hrúbky steny.
Počas nepretržitého valcovania sú teplotné výkyvy medzi jednotlivými rámami príliš veľké (napríklad výstupná teplota predného rámu je príliš vysoká a deformácia zadného rámu počas valcovania je nadmerná).
2. Parametre deformácie sa nezhodujú
- Nesprávne nastavenie medzery medzi rolami:
Medzera valcovania je základným parametrom, ktorý určuje hrúbku steny oceľovej rúry. Ak je medzera na jednej strane pri nastavovaní medzery medzi valcami príliš veľká (napríklad nekalibrovanie podľa skutočnej veľkosti prázdnej rúry), alebo medzera medzi valcami Nastavenia každého rámu nie sú súvislé (napríklad veľká medzera medzi valcami v prednom ráme a malá medzera medzi valcami v zadnom ráme), spôsobí to náhlu zmenu v deformácii kovu a nerovnomernú hrúbku steny.
- Neprimeraný koeficient predĺženia:
Koeficient predĺženia (pomer dĺžky po valcovaní k dĺžke pred valcovaním) je príliš veľký alebo príliš malý, alebo koeficient predĺženia je nerovnomerne rozdelený medzi jednotlivé rámy -, ak je koeficient predĺženia príliš veľký, kov tečie príliš rýchlo, čo je náchylné na lokálne stenčenie. Nerovnomerné rozloženie povedie k rozdielom v rozsahu deformácie každej sekcie, čo má za následok kolísanie hrúbky steny.
- Nesprávne parametre rýchlosti:
Rýchlosť podávania polotovaru (rýchlosť dierovania), rýchlosť otáčania valcov a rýchlosť vyťahovania tŕňa sa nezhodujú, čo vedie k nedostatočnému zásobovaniu alebo hromadeniu kovu. Napríklad, ak je rýchlosť prepichovania príliš vysoká a podpera tŕňa nie je včasná, vnútorná stena oceľovej rúry bude lokálne tenšia.
3. Porucha procesu mazania/chladenia
Nedostatočné mazanie počas valcovania (ako je nedostatočný mazací olej alebo opotrebované mazivo) vedie k nadmernému treniu medzi kovom a valcami alebo tŕňom, čo má za následok zvýšenú odolnosť voči lokálnej deformácii a väčšiu hrúbku steny.
Nerovnomerný proces chladenia (ako je zablokovanie chladiacich vodných ciest, odchýlka uhlov dýz), rýchle lokálne ochladzovanie povrchu oceľovej rúry, zvýšená tvrdosť a neschopnosť ju efektívne korigovať v následných procesoch, čo má za následok odchýlku hrúbky steny.
IV. Prevádzkové faktory: „Presné vykonávanie“ kontrolované ľuďmi nie je na mieste
Zručnosť operátorov, včasnosť kontroly a nastavenia priamo ovplyvňujú efekt vykonávania procesu a sú „ľudskými príčinami“ nerovnomernej hrúbky steny.
1. Chyba pri nastavovaní parametrov
Operátor nedokázal upraviť parametre, ako je medzera medzi valcami, rýchlosť otáčania a teplota podľa špecifikácií a materiálov predvalku rúr (napríklad použitím starých parametrov na výrobu oceľových rúr rôznych špecifikácií), čo viedlo k nesúladu medzi parametrami a surovinami.
Pri nastavovaní medzery medzi valcami nebola kalibrovaná (napríklad iba nastavenie na základe skúseností bez použitia nástrojov, ako je číselník na meranie), čo viedlo k odchýlke medzi skutočnou medzerou medzi valcami a nastavenou hodnotou.
2. Kontrola a údržba nie sú včasné
- Podmienky opotrebovania komponentov, ako sú valčeky, tŕne a vodiace kryty, neboli pravidelne kontrolované (napríklad valčeky neboli vymenené, keď opotrebenie presahovalo normu), alebo neboli včas vyčistené kovové priľnavosti a oxidové usadeniny na povrchu komponentov, čo viedlo k nerovnomernej deformácii.
- Neschopnosť včas rozpoznať odchýlky v zarovnaní zariadenia (napríklad odsadenie rámu, uvoľnené ochranné kryty) alebo nevykonanie včasných úprav po zistení.
3. Výber surovín nie je prísny
Operátori neuskutočnili kontroly vzhľadu a rozmerov na rúrkových predvalkoch (ako napríklad použitie predvalkov s nadmernou eliptickosťou), čo viedlo k "vlastným chybám", ktoré prúdili do procesu valcovania.
V. Typické príčiny nerovnomernej hrúbky steny v dôsledku rôznych procesov valcovania (súhrnná tabuľka)
| Proces valcovania: | Typické formy nerovnomernej hrúbky steny; |
Hlavné príčiny |
| Bezšvíkové oceľové rúry valcované za tepla- (prepichovanie + nepretržité valcovanie) | Excentrická stena (hrúbka/tenkosť na jednej strane) | Nerovnomerné zahrievanie predvalku, excentricita hornej hlavy dierovacieho stroja, zlé vyrovnanie kontinuálnej valcovacej stolice, nerovnomerné opotrebovanie valcov |
| Nerovnomerná hrúbka steny v tvare špirály | Nesprávny kužeľ Uhol valca dierovacieho stroja, odsadenie zariadenia na ochranu vodidla a odchýlka drsnej rúry | |
| Pravidelné kolísanie hrúbky steny | Rýchlosti otáčania každého rámu kontinuálnej valcovacej stolice nie sú synchronizované, nastavenia valcovacej medzery nie sú kontinuálne a tŕne sú nerovnomerne opotrebované | |
| Za studena-valcované bezšvíkové oceľové rúry | Vnútorná odsadená stena (nerovnomerná hrúbka vnútornej steny) | excentricita mandlí, zlé vyrovnanie valcov valcovne za studena, nedostatočné mazanie vedúce k priľnavosti kovu |
| Lokálne tenké bodky/hrubé bodky | Lokálne chyby v surovinách (prázdne rúry), nečistoty priľnuté na povrchu valcov a nerovnomerné chladenie | |
| Proces dimenzovania/zmenšovania | Hrúbka steny na konci je nerovnomerná | Teplota na konci slepej rúrky je príliš nízka, medzera medzi valcami kalibrovacieho stroja je nesprávne nastavená a vodiaca odchýlka vodiaceho krytu |
nečistoty priľnuté na povrchu valcov, nerovnomerné chladenie
Proces dimenzovania/zmenšovania: Nerovnomerná hrúbka steny na konci, príliš nízka teplota na konci slepej rúry, nesprávne nastavenie medzery medzi valcami kalibrovacieho stroja, odchýlka vodidla a krytu
VI. Ako identifikovať a vyriešiť nerovnomernú hrúbku steny? (Stručný návod)
1. Detekcia a umiestnenie:
Pomocou ultrazvukového hrúbkomeru zmerajte pozdĺž obvodu oceľovej rúry (najmenej štyri smery) a pozdĺžny smer (každých 100-200 mm), aby ste určili formu nerovnomernosti (excentricita, špirála, periodická).
2. Cielené vyšetrovanie:
- Excentrická stena: Uprednostňujte kontrolu zarovnania zariadenia (stredová čiara-mandbaru), excentricity hornej časti/manandbaru a nerovnomerné zahrievanie rúrkového bloku.
- Nerovnomerný tvar špirály: Skontrolujte vodiaci kryt dierovacieho stroja, uhol kužeľa valcov a odchýlku prázdnej rúry.
- Periodické výkyvy: Skontrolujte synchronizáciu rýchlosti kontinuálnej valcovacej stolice, cyklus opotrebovania valcov a nastavenie medzery medzi valcami.
3. Riešenia:
- Suroviny:
Preosiať kvalifikované predvalky rúr (s jednotnou veľkosťou a teplotou) a odstrániť chybné suroviny;
- Vybavenie:
Kalibrujte zarovnanie a vyrovnanie, vymeňte opotrebované diely (valce, tŕne, vodiace kryty) a vyčistite povrchy komponentov;
- Proces:
Optimalizujte teplotu ohrevu (jednotná izolácia), upravte prispôsobenie vzdialenosti medzi valcami a rýchlosti a zlepšite mazanie a chladenie;
- Operácia:
Posilnenie kontroly (kalibrácia parametrov a kontrola stavu zariadenia pre každú dávku) a zlepšenie zručností operátorov.
Z vyššie uvedenej analýzy možno vidieť, že nerovnomerná hrúbka steny valcovaných oceľových rúr je výsledkom koordinovaného zlyhania viacerých článkov, ako je napríklad prevádzka „suroviny - zariadenia - proces -“ a jadro spočíva v zničení rovnomernosti deformácie kovu. Vo výrobe je na efektívne zníženie pravdepodobnosti nerovnomernej hrúbky steny potrebná úplná-kontrola procesu zo „zdrojového (suroviny) - procesu (zariadenia + technológie) - vykonávania (prevádzky)“.
