Φ267 mm×6.3 mm氣瓶管抱棒分析

陶侃侃，王君國，楊梁才，王洪瑞，陳 富

（天津鋼管制造有限公司，天津 300301）

0 引言

天津鋼管制造有限公司（后稱鋼管公司）是大型專業(yè)化無縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)，鋼管品種以石油套管、管線管以及鍋爐管、核電用管、氣瓶管等為主，廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣、鍋爐、核電等行業(yè)。Φ460 mm機組擁有世界上先進的PQF大口徑連軋管機組，大量的難軋品種和極限品種陸續(xù)通過Φ460 mm機組投入生產(chǎn)，尤其以軋制極限薄壁的管線管和氣瓶管居多。這些品種在軋制過程中變形抗力大，溫降比較快，在連軋五架拋鋼限動停止后，脫管機的脫棒力不夠，經(jīng)常出現(xiàn)芯棒不能脫開抱棒的問題[1-5]。

發(fā)生抱棒事故后，會造成整個軋制工序多支鋼管報廢，降低了氣瓶管的成材率，個別爐次鋼管成材率不足80%，而且后期把芯棒和鋼管脫開時，采用火焰切割的方法也極其容易把芯棒損毀，軋制成本及修復(fù)費用很高。本文以軋制Φ267 mm×6.3 mm氣瓶管為例，分析了鋼管公司氣瓶管新芯棒開軋時抱棒的原因及影響因素，有針對性的提出了解決方法，顯著降低了新芯棒開軋時抱棒事故發(fā)生。

1 芯棒抱棒原因分析

1.1 芯棒抱棒事故

抱棒，是無縫鋼管生產(chǎn)過程中的一個工藝事故名詞，正常生產(chǎn)情況下，芯棒和鋼管通過脫管機脫離，而在生產(chǎn)過程中發(fā)生事故時，芯棒和鋼管通過脫管機不能夠正常脫離，還有一部分芯棒被套在鋼管里，就是所謂的抱棒，鋼管抱棒形態(tài)如圖1所示。一旦出現(xiàn)“抱棒”事故，一般采用火焰切割的方法，將鋼管和芯棒分離。不僅鋼管完全報廢、而且芯棒易損毀，軋制成本及修復(fù)費用很高。在熱連軋無縫鋼管生產(chǎn)中，在使用全新芯棒開軋時，鋼管徑壁比越大，越容易發(fā)生芯棒抱棒事故。

1.2 芯棒抱棒事故影響因素分析

在Φ460 mm機組Φ294 mm孔型生產(chǎn)過程中，新芯棒開軋時，尤其是自制空心芯棒開軋時，經(jīng)常發(fā)生由于芯棒脫棒力不夠造成的抱棒事故，還極易產(chǎn)生把鋼管帶回主機，引起鋼管尾翅硌傷軋輥表面事故，處理抱棒事故和修磨連軋輥硌輥時間比較長，影響了軋機作業(yè)率、增加了生產(chǎn)軋制成本。

Φ460 mm機組現(xiàn)有芯棒全部為柱形芯棒，通過多次跟蹤軋制曲線，發(fā)現(xiàn)在連軋5架拋鋼限動停止后，脫管機扭矩有一個突然明顯變大的趨勢，這就是脫管機脫棒能力不夠從而造成抱棒的原因。

1.2.1 軋制參數(shù)的影響

通常情況下機加工的全新芯棒，經(jīng)過鍍鉻后，在芯棒表面周向上留有機加工后留下的微小條紋，在軋制徑壁比較大的產(chǎn)品時，尤其是軋制負(fù)荷較高的氣瓶管時，會在芯棒表面和鋼管內(nèi)壁形成比較大的摩擦力，在連續(xù)軋制后不利于芯棒和鋼管的脫開，造成抱棒。

1.2.2 芯棒形狀的影響

連軋管軋制時采用的傳統(tǒng)芯棒都是柱形芯棒，當(dāng)連軋軋制結(jié)束后，芯棒和管的內(nèi)壁之間還有6 000 mm長的緊密接觸段，通過多次跟蹤軋制曲線，在連軋5架拋鋼限動停止后，脫管機扭矩有一個突然明顯變大的趨勢，說明當(dāng)連軋軋制結(jié)束后，芯棒和鋼管內(nèi)表面的接觸面積越大，芯棒和鋼管內(nèi)表面的摩擦力就越大，這就是造成脫管機脫棒力不夠，從而造成抱棒的原因。

1.2.3 脫管機脫棒力不夠

芯棒和鋼管分離主要就是通過脫管機的作用，當(dāng)連軋軋制結(jié)束后，芯棒和鋼管內(nèi)表面還有6 000 mm的接觸長度，芯棒和鋼管內(nèi)表面接觸面積大，這時芯棒受到限動機構(gòu)的限制停止不動，通過脫管機給鋼管一個縱向向前的力，把芯棒和鋼管脫開。因此，脫管機的減徑量越小，軋制的鋼管徑壁比越大,芯棒和管就越不容易分離。

2 解決方法

通過對芯棒抱棒事故影響因素分析，制定了相應(yīng)的解決方法。解決鋼管抱棒需要從三個方面來進行改進：一是優(yōu)化全新芯棒開軋軋制參數(shù)；二是改造芯棒形狀，減少芯棒和鋼管內(nèi)表面的接觸長度；三是優(yōu)化脫管機孔型參數(shù)，提高脫管機脫棒力。

2.1 優(yōu)化全新芯棒開軋軋制參數(shù)

由于新加工的芯棒，在芯棒表面留有機加工痕跡，表面比較粗糙，在軋制負(fù)荷較高的氣瓶管時，芯棒表面和鋼管內(nèi)壁會有比較大的摩擦力。以此需要對新芯棒開軋軋制參數(shù)進行優(yōu)化。以期克服摩擦力增加帶來的不利影響。

（1）停機時間超過10 min或生產(chǎn)含有Cr、Mo鋼種停機時間超過5 min，開軋采用半自動軋制，軋制時限動速度比正常速度減少100 mm/s，并且保證線上使用芯棒每支軋制兩輪后恢復(fù)為自動軋制。

（2）全新芯棒開軋時，安排在生產(chǎn)普管時開軋，且軋制時限動采用半自動軋制。

（3）新芯棒開軋時，除磷水關(guān)閉，石墨壓力70 bar，限動速度比正常速度減少100 mm/s，連軋4、5架各放車0.5 mm，當(dāng)新芯棒軋制兩輪后，把除磷水正常使用，連軋4、5架壓回到正常值。

2.2 優(yōu)化改進芯棒形狀

把傳統(tǒng)的柱形芯棒改為錐形芯棒。改造方案是將芯棒頭部前7 000 mm柱形改造為錐形，經(jīng)過改造后，當(dāng)連軋軋制結(jié)束后，芯棒和鋼管內(nèi)表面已經(jīng)至少有0.1 mm的間隙量，可以極大的減少芯棒表面和鋼管內(nèi)壁的摩擦力，降低了脫管所需要的扭矩。錐形芯棒改造尺寸如圖2所示。

圖2 錐形芯棒改造圖

2.3 優(yōu)化脫管機孔型參數(shù)

針對脫管機脫棒能力不能夠滿足脫棒要求的問題，經(jīng)過技術(shù)人員的反復(fù)驗證，對脫管機孔型參數(shù)進行了優(yōu)化，調(diào)整了脫管機孔型橢圓度，增加了脫管機輥面和鋼管表面的接觸面積，從而增加了脫棒能力[6-10]。優(yōu)化前脫管機孔型參數(shù)如表1所示，優(yōu)化后的脫管機孔型參數(shù)如表2所示。生產(chǎn)實踐表明脫管機孔型參數(shù)調(diào)整后，脫管機脫棒能力顯著提高。

表2 為優(yōu)化后脫管機孔型參數(shù)

3 結(jié)語

本文以軋制Φ267 mm×6.3 mm氣瓶管為例，對氣瓶管采用新芯棒開軋時抱棒的原因進行分析，并以此制定了相應(yīng)改進措施。試驗表明：通過實施優(yōu)化新芯棒開軋時的軋制參數(shù)、改造芯棒形狀、優(yōu)化脫管機孔型參數(shù)這些改進措施，有效降低了鋼管公司新芯棒抱棒事故的發(fā)生，使全新芯棒開軋時造成的抱棒事故由每月3次降低到每月0.2次，提高了氣瓶管的軋制效率和產(chǎn)品合格率，顯著的降低了氣瓶管的軋制成本，避免了由于廢品過多合同不能及時交付的問題，為氣瓶管的穩(wěn)定生產(chǎn)和順利交付提供了良好保證。