斜軋實心管坯時,在頂頭接觸管坯前常易出現金屬中心現象,當大量裂口發展成相互連接,擴大成片以后,金屬連續性破壞,形成中心空洞即孔腔。在頂頭前過早形成孔腔,會造成大量的內折缺陷,惡化鋼管內表面質量,甚至形成廢品,因此在穿孔工藝中力求避免過早形成孔腔。
影響孔腔形成的主要因素有:
1) 變形的不均勻性(頂頭前壓縮量)
不均勻變形程度主要決定于坯料每半轉的壓縮量(稱為單位壓縮量),生產中指頂頭前壓縮量。頂頭前壓縮量愈大則變形不均勻程度也愈大,導致管坯中心區的切應力和拉應力增加,從而容易促進孔腔的形成。一般用臨界壓縮量來表示大壓縮量值的限制,壓縮量小于臨界壓縮量則不容易或不形成孔腔。
2) 橢圓度的影響
穿孔過程中在管坯橫斷面上存在著很大的不均勻變形,橢圓度愈大,則不均勻變形也愈大。按照體積不變定律可知,橫向變形愈大則縱向變形愈小,將導致管坯中心的橫向拉應力、切應力以及反復應力增加,加劇了孔腔的形成趨勢
3) 單位壓縮次數的影響
在生產中主要指管坯從一次咬入到二次咬入過程中管坯的旋轉次數,次數的增多就容易形成孔腔。
4) 鋼的自然塑性
鋼的自然塑性由鋼的化學成分、金屬冶煉質量以及金屬組織狀態所決定,而組織狀態又由管坯加熱溫度和時間所影響。一般來說塑性低的金屬,穿孔性能差,容易產生孔腔。
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穿孔性能—表示穿孔時管坯中心產生破壞的傾向,穿孔性能好的鋼種表示在穿孔過程中不易發生中心。穿孔性能和鋼的塑性有關,一般情況下,塑性愈好則穿孔性能也愈好。
確定穿孔性能的方法有熱扭轉法和實際穿孔法。
熱扭轉法是確定不同溫度下,金屬樣品扭轉斷裂前的扭轉數(表示金屬塑性—穿孔性)及扭力或扭矩(表示金屬的變形抗力)。
實際穿孔法更反映斜軋穿孔的實際情況,從而這種方法有足夠的可靠性,用這種方法不但可以確定合理的穿孔溫度,而且可以確定臨界壓下率。一般在小型試驗機上進行。
53. 毛管為什么能夠一邊旋轉一邊前進?
穿孔機軋輥是同一方向旋轉,并且軋輥軸對軋線相傾斜,交叉一個角度β,稱喂入角。當管坯被推入軋輥中,靠金屬和軋輥之間摩擦力作用,軋輥帶動管坯—毛管反向旋轉,由于軋輥軸線對軋制線的傾斜,管坯—毛管在旋轉的同時向軸向移動。因此管坯—毛管表面上的每一點都是螺旋運動,即一面旋轉,一面前進。
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管坯加熱溫度太低或太高:T↓會增大鋼的變形抗力,降低鋼的塑性;T↑、t↑管坯表面會發生嚴重的氧化、脫C、甚至產生過熱或過燒。
過熱:主要是管坯的加熱溫度過高,或者在較高的溫度下加熱時間過長而造成A晶界過分粗大所致的缺陷。
過燒:當管坯加熱溫度達到固相線溫度附近,使A晶界發生氧化甚至晶界局部熔化時,管坯便產生了過燒。
管坯首先發生過熱,進而再發生過燒,管坯發生過熱時其晶粒粗大,晶界處夾雜物富集,鋼的塑性降低,而管坯發生過燒時,其晶界發生熔化,鋼的塑性會進一步降低。
管坯過熱特別是過燒,是管坯在加熱中產生的十分嚴重的缺陷,過熱的管坯穿孔時,穿孔毛管會產生大量的內折;而過燒的管坯會使鋼管報廢,因此,應對此予以高度重視。
管坯產生過熱或過燒是極不正常的現象,可能是因設備失靈或操作不當造成的。
②管坯加熱溫度不均:分為沿管坯縱向的加熱溫度不均和沿橫截面的加熱溫度不均(陰陽面)。
造成管坯加熱溫度不均的主要原因是:加熱時間特別是保溫時間不夠,或是加熱爐笑嘴的布置和火焰的調整不當所致。
當管坯存在加熱溫度不均時,穿孔后的毛管會產生壁厚不均;當管坯存在陰陽面時,毛管壁厚不均的程度會比較嚴重,在穿孔后的毛管表面可以看出呈螺旋狀的“黑帶”。
在制定管坯加熱工藝參數時,為了確定各鋼種的加熱溫度,應在F—C平衡圖的指導下,遵循以下基本加熱原則:
必須保證把管坯加熱到Ac3以上溫度,以便得到均勻一致的A組織
應保證管坯在單一的A區內完成穿孔及軋制變形,荒管的終軋溫度在850℃左右。
管坯的加熱溫度不能太靠近固相線,一般應比固相線低100~150℃。以防止其晶界氧化,出現過熱或過燒缺陷。
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