不锈钢管在热处理后会发生变形,即弯曲及椭圆度增大,难以达到相关标准及后道工序的要求,因此,矫直工序必不可少。矫直工序的任务是消除轧制、运送、冷却和热处理过程中产生的钢管弯曲以及减小不锈钢管椭圆度以达到标准要求。
1. 钢管矫直机
不锈钢管矫直可在热状态下或冷状态下进行,但一般多用冷矫。钢管矫直机有机械压力矫直机、斜辊矫直机和张力矫直机等几种形式。压力矫直机结构简单,但生产率低,需人工辅助操作,矫直质量不高,故一般作为钢管初矫。张力矫直机是使钢管在轴向力作用下产生-3%的拉伸变形,而使钢管矫直,一般用来矫直断面形状复杂的钢管,这种方法的生产率较低。
目前广泛采用的是斜辊矫直机,斜辊矫直机效革高、矫直效果好,不仅使销管的弯曲得到,广来用等钢管的精国度。但斜程矫直机对钢管的端部弯曲(鹅头弯)矫直效得到理想,通常需用压力矫直机进行端部的矫直。
斜辊矫直机矫直辊排列形式如图11-1所示,图中(a)、(c)、(e)为矫直辊交错布置的矫直机,矫后加工硬化程度小,中间压下辊可给予较大压下提高矫直效果,适于小直径高强度和高弹性管材的矫直。图中(b)、(d)为矫直辊相对布置的矫直机,主要用于大中口径管材和高强度套管的矫直,因而矫直时不压扁管材的横断面。
常用的斜辊矫直机有五辊和七辊等形式。七辊矫直机的结构比较简单,因此应用最广,按其配辊方案不同,七辊矫直机又分为2-2-2-1型、1-2-1-2-1型和3-1-3型等几种。目前,使用最多的是2-2-2-1型,它具有六个主动辊和一个被动辊,主要用于小口径薄壁管的矫直。3-1-3型斜辊矫直机多用于端部不加厚的石油管矫直,它不仅可以矫直钢管,而且还可以对σs达1200MPa的套管进行定径。1-2-1-2-1型斜辊矫直机多用于矫直端部加厚的石油管。
钢管由弯到直的矫直过程实际上是一个弹塑性变形过程,而变形力必须达到或超过钢管的屈服强度才能产生塑性变形。在热处理线上矫直机通常布置在回火炉后面,不锈钢管出回火炉后,温度略加调整即进行矫直,称之为“热矫”或“温矫”。
2. 矫直机的参数确定
对斜辊矫直机而言,不锈钢管只有在弯曲及压扁的条件下才能达到矫直效果。影响钢管矫直质量的参数为各辊的压下量、下中间辊的挠度、矫直温度、钢管的钢种、规格及矫直速度等。矫直辊辊形为近似双曲线型,矫直辊和钢管轴线相交成一个交角,所以当钢管进入矫直机后,管子被矫直机带动产生螺旋运动同时作多次纵向反复弯曲,因而形成了一般矫直机所不能实现的钢管轴向对称矫直。此外,还可以利用辊型的特点,调整矫直辊上、下间距,消除钢管的椭圆度。由于矫直过程是连续的故具有较高的生产率。矫直辊轴线与钢管轴线的倾角多在24°~25°间变化,在实际生产中多采用一种矫直辊辊型,通过改变矫直辊倾角办法来完成不同尺寸规格不锈钢管的矫直。钢管尺寸与辊倾角的关系如表11-1所示。
不同规格的不锈钢管应有不同的矫直速度,其大小取决于机组的产量、设备能力和矫直质量。随着轧制速度的提高,矫直速度也在不断提高。
钢的强度随温度的提高而降低,而不同的钢种同一温度时强度差别也较大,所以,在调整矫直机时,各辊的压下量及中下辊的挠度因钢种及矫直温度的不同而有所区别。例如:Mn系列钢种同Cr-Mo系列钢种相比,由于Cr-Mo系列钢种的高温强度高于Mn系列钢种,因此,Cr-Mo系列钢种的压下量及中下辊的挠度要大于Mn系列钢种。同样,低温或冷矫时压下量及挠度要大于“热矫”。也就是说,钢种、矫直温度是调整矫直机参数的重要依据。此外,不锈钢管的规格也是需要考虑的因素,通常的做法是随着规格的减小压下量及挠度加大。矫直速度随着钢管规格的增大而降低。
另外,各辊的压下量是不同的、对六辊桥直机而言,前、后辊的压下量远小于中间辊。同样,钢管与矫正辊的接触弧线长度要合适、按1/2-3/4银长进行调整,中辊取上限,前、后看取下限。
总之,影响不锈钢管矫直的因素是多方面的,在实际应用中要反复试验以取得宝贵的实践经验、并达到预期的效果。
不锈钢管桥直后会出现以下的问题:
a. 矫直后弯曲度及椭圆度达不到要求,产生的原因和可采取的措施有钢管矫直前的弯曲度及椭圆度过大,超过了矫直机的能力,可以重复矫直;矫直辊的压下量及挠度小,可适当增加压下量或者挠度等;
b. 不锈钢管表面出现螺旋压痕或“矫凹”现象,这是矫直辊的端部与钢管表面接触所致,产生的原因是矫直辊的中心线与钢管的中心线不一致,钢管偏向一侧,钢管与矫直辊接触弧过大、使矫直辊端部与钢管接触、可通过调整矫直辊的角度使不锈钢管“对中”、接触弧长度合理;
c. 不锈钢管“矫方”,即不锈钢管矫直后其截面不是圆形,而是呈“方形”,产生的原因是压下量过大造成的,减少中间上辊的压下量即可解决“矫方”现象。