不锈钢无缝钢管壁厚偏心测量及减薄方法
发布时间:2021-08-13 09:10:19



1 观察

在斜轧穿孔机穿孔过程中,不锈钢无缝钢管容易出现壁厚偏心,而壁厚偏心是由穿孔头的偏心位置引起的,所以将偏心度定义为偏差。两个圆心,钻孔塞的周长和不锈钢管的周长相互错位。偏心的定义见如图1。

图1所示的计算公式理论上是正确的,但实际测量中可能存在误差,因此一般采用傅里叶分析进行评价计算。

钻孔后变形部分产生的偏心可以减少,但大部分并没有完全消除,而是增加了。原因是:在纵向轧机机架中有不对称和非圆形的道次。应力壁厚分布比较均匀,不锈钢无缝钢管断面温度分布不均匀基本上不会造成壁厚分布不均匀,但拉应力较小时,干扰的影响截面上的温度分布不均匀等因素与壁厚有关。这具有显着影响,有可能在张力减小器中形成偏心。

厚度偏差(包括偏心度)会降低不锈钢无缝钢管的成品率和质量,因此必须将偏心度控制在最低值。

理论上,局部偏心的最小值可以达到2%-3%,但在实际生产中这个值通常为5%-10%。例如管坯受热不均匀、轧管机与三辊导轨对中不良、轧制芯轴弯曲或穿孔头磨损等都是主要的干扰因素。为了减少偏心,必须消除上述干扰因素,这些干扰因素是否已经成功消除,可以通过测量不锈钢轧管的偏心来确定。一般在空心坯两端采用手工测量,在张力减缩器后采用在线热壁厚测量,冷床区采用手工测量,最后在精整线上采用超声波冷测。

图2 显示了典型空心坯壁厚测量的图形结果。为了更清楚地解释,图。图2没有考虑偏心以外的壁厚偏差因素,这种壁厚分布在下面的描述中是通用的。从图2可以看出,沿空心坯长度方向的截面不是固定的简单偏心,而是由不同“振动”组成的重叠和扭曲。

接下来,我们分析复杂偏心结构的形成,找出偏心的组成和原因,最后找出如何减少偏心。主要目的是在生产过程中尽快找到当前的偏心,找出偏心增大的原因,并采取有效措施。

2 模型形成

塞轴的轨迹和相应的空心坯壁厚测量数据可视化。当穿刺塞与不锈钢轧管轴线保持一定距离并沿不锈钢轧管横截面的固定方位旋转时,就会发生偏心。在不锈钢轧管的情况下,此时塞轴的位置是固定的,沿不锈钢轧管纵轴的偏心是恒定的,在不锈钢的横截面中位置相同钢轧管。例如,当在管坯的横截面中沿纵轴出现恒定的温度梯度时,就会出现这种偏心,此时射孔塞偏向管坯的较高温度。

随着轧制时间沿空心坯纵轴改变冲头轴线,冲头的运动及其相应的偏心变得更加复杂。不锈钢管的轴心也根据生产工艺的不同而变化。可以。在这种情况下,扭转应考虑在不锈钢轧管变形时发生,其中穿孔塞相对于空心坯的固定位置可认为是“扭转”的偏心。一般来说,在钻孔过程中,首先发生旋转方向的扭曲,然后是相反方向的扭曲。发生的扭转大多很小,扭转的旋转方向与滚动参数有关。

图2所示的壁厚分布可具有多种产生机制。根据一个简单的模型,偏心度可以计算为穿孔尖端的偏心位置和尖端轴的圆周运动的叠加,从模型计算出的壁厚测量数据见http://1287。 cn/3(f)。

与管坯相比,在插塞转速范围内,冲孔插塞轴的圆周运动频率较低。由于轧辊直径较大,不锈钢管直径较小,因此高点附近的塞子转速比管坯转速快。变形的不锈钢管因此在管坯的旋转方向上扭曲。

图3 中的模型可用于分析和解释更大偏心的原因。该模型清楚地将偏心配置分为两部分:管坯偏心和穿孔塞偏心。嵌套这两个部分以创建局部最大值。

管坯偏心可能是管坯受热不均造成的,部分穿孔塞可能是芯轴未对准或弯曲造成的。基于此分析,可以推断出偏心的原因,并可以准确地发现和消除影响生产过程的错误。可以根据壁厚测量数据和振动测量数据进行偏心分析。

还需要指出的是,有时会测出三阶偏心,而这种偏心在实际生产中非常小且无意义。

3 根据壁厚测量数据查找头部移动。

由于钻头的运动与空心坯的壁厚分布有直接关系,因此可以利用各种壁厚测量数据来识别上述不同偏心的零件。这可以通过图形方式完成,例如如图4,其中不同频率的“波形”被分离,然后根据它们的幅度和分布进行估计。

您还可以使用傅立叶分析在数学上分离不同频率的声音。大多。使用在线壁厚仪沿不锈钢管的纵向和圆周方向测量壁厚并详细记录数据。这类测量机通常安装在分机后面,因此测量数据较晚到达,并且由于张力减速器孔形误差,偏心值可能不准确。要手动详细测量壁厚数据,只能使用抽样测试,这是非常昂贵的。所以。考虑直接在横轧穿孔机上检测偏心是有意义的。

4 根据振动测量发现头部运动

当顶头与顶杆固定连接时,顶头的运动方式由顶杆的离心旋转决定。这种运动模式可以进一步与顶出杆的弯曲和自振荡重叠。但是,通过测量顶杆的运动并比较壁厚测量数据,可以看出,从测得的最大值可以清楚地计算出沿空心坯纵轴偏心的大小和分布。距离壁厚仪。例如,顶杆的偏心运动(截面方向)可以用测距仪记录,而激光三角测量可以完成测量任务,设备价格合理。作者建议在两个相互垂直且相对的平面上进行测量,以便准确记录顶针的运动。

在测量柱塞的运动(即柱塞的运动)时,当然要考虑第2节(图3)中描述的情况,即柱塞相对于不锈钢管的运动。叠加在绝对坐标中的旋转上。然而,这些旋转运动原则上对于偏心的形成是没有意义的。头部的运动,其中偏心意味着很多,实际上是在一个相对坐标系中,随着空心坯旋转。根据记录的距离测量数据,可以通过频率分析分离不同的偏心部分。简单的偏心轮根据空心坯的旋转频率旋转,而嵌套偏心轮的旋转速度更快。当然,也可以通过比较振动测量结果和偏心率值之间的相关性来评估生产操作的状态。

5 影响头部运动

在穿孔过程中测量偏心对生产具有明显的优势。这是因为它可以立即对此时的偏心增加做出反应。该评估不仅提供了有关偏心率大小的信息,而且还提出了偏心率: 的可能原因。偏心表明它更有可能来自预钻孔炉或穿孔机。一种从根本上防止偏心变化的方法更有意义。

我们现在介绍一种经过成功测试的方法——偏心高频旋转技术。本文前面介绍的顶出轴的自转,可以用外加高频旋转运动代替,实际中,顶出杆与顶出头之间装有偏心轴承(滑动轴承),顶出杆充当回转驱动器。这是可能的。旋转驱动器是一种现有的技术产品,用于在打开孔之前将塞子送入管坯中进行旋转,以减少塞子的磨损。

如图5 介绍了常规技术与偏心高频旋转技术在钻井中的偏心度对比。如图5所示,可以看出:采用了偏心高频旋转技术,改变了偏心的特性,最大值和最小值的差异很小,局部偏心也大大降低。

使用偏心高频旋转技术:可以达到两种效果。 低频偏心,即头轴的旋转被有益的高频旋转所代替,从而减小和使偏心的幅度变小。它用于后续的转换步骤。偏移更好。 由于头轴的高频旋转,不锈钢无缝钢管产生了圆周方向的金属流动,可以平衡产生的壁厚偏差。和抵消。

可见,上述方法可以减少顶杆和冲床对偏心的影响,而且这种方法可以长期稳定使用,从而达到降低偏心的目的。

六,结论

不锈钢无缝钢管的壁厚偏心占壁厚偏差的70%,造成产品质量变差和市场竞争力变差。本文介绍的解决不锈钢无缝钢管壁厚偏心问题的方法已经通过实验验证,只需在生产中应用即可。