PQF连轧机组提高芯棒使用寿命对策

PQF连轧机组提高芯棒使用寿命对策

郭福群

烟台鲁宝钢管有限责任公司 265500

摘要：芯棒是确保PQF(Premium Quality Finishing)连轧机能够产出精度较高，品质高钢管的关键热变形工具，其表层质量以及直径精度在很大程度上影响着钢管壁厚精度以及内表层品质。不仅如此，PQF连轧机孔型的精准程度较高，而钢管在孔型内的变形程度较小。基于此，本文将进一步解析某钢管厂Φ460mmPQF连轧机组中，影响芯棒使用寿命的主要因素，同时再给出一系列针对性的建议策略，希望能够给同行带来一定的参考价值。

关键词：PQF连轧机组；芯棒；寿命；对策分析

1引言

芯棒是产出无缝钢管期间比较关键性的热变形装置之一，它表层的质量在很大程度上会影响到钢管壁厚的精准程度以及内表层的质量情况。通常来说，芯棒的制作费用较多，如果能够延长芯棒的应用周期，此时就可以在大大地节约产出费用。现如今，我国各大无缝钢管生产厂商针对如何延长芯棒应用周期展开了探究，基于此，本文将进一步解析某钢管厂Φ460mmPQF连轧机组中，影响芯棒使用寿命的主要因素，同时再给出一系列延长芯棒寿命的合理方法，希望能够给同行带来一定的参考价值。

2芯棒失效形式

芯棒的失效形式通常包括芯棒表层划伤，环裂以及龟裂等等，本文将对此展开详尽地阐述，具体如下。

2.1芯棒表层划伤

该失效形式通常表现为芯棒表层产生了较为细长的纵向痕迹，情形严峻时还会表现出彗星尾状。这主要出于如下几点原因：其一，润滑线辊道和润滑链速率极不搭配，芯棒在运作期间常常会被润滑链划破。其二，芯棒支撑辊在短时间内会被碾坏，芯棒在插入行程以及回退期间也总是被支撑滚划坏。

其三，芯棒在轧制结束之后，其表层的温度可以达到600至800摄氏度，此时硬度就会慢慢降低，此时芯棒回退期间凭借它们来支撑，倘若芯棒支撑机架辊碾死，或者支撑辊面产生了部分的棱角，那么开口度就会偏小，此时都会在芯棒回退期间影响到芯棒。其四，毛管尾侧的“尾圈”划坏芯棒。如果穿孔辊面逐渐变得老旧化，那么此时轧制壁厚就会逐渐缩小，成为短于30毫米的毛管，其尾侧常常会产生“尾圈”。连轧机组在穿芯棒期间，同时可以把耳子带入至毛管之中，而耳子规模较小，此时就会迅速地降温，且轧制期间也会渐渐地划坏芯棒。其五，因为穿孔后硼砂喷吹流程不合理，此时就会导致荒管

中留有较多的氧化铁皮。连轧期间，硬质氧化铁皮会划坏芯棒的表层。

2.2环裂问题分析

通常来说，芯棒环裂就是指在轧制期间，芯棒部分表层出现了一条或者多条顺着芯棒圆周朝向的环形裂纹。一般来说，环形裂纹让芯棒逐渐丧失了较为平坦的工作面，所以很难将其继续应用。这不仅是机械疲劳的表现，同时也是热疲劳的表现。在轧管过程中，芯棒常常需要负担较多的径向压应力，同时还要负担较多的轴向拉应力，轧制期间，只要经过一个轧机，此时就会由于受到轧制力的影响，芯棒表层会出现较为细小的弹塑性变形问题，如果多次应用芯棒，那么塑性变形到相应程度时，其芯棒表层局部就会出现应力集中的现象，由于受到机械疲劳的影响，所以常常会滋生裂纹源，接着，在轧制期间，其芯棒表层的裂纹就会逐步顺着圆周方向向外延伸，此时在轴向拉应力的影响之下就会产生环裂现象。值得注意的是，芯棒表层的交变热应力会诱发疲劳裂纹，伴随轧制不断深入，此时裂纹就会慢慢地演变成为环裂。

2.3环状热裂纹问题分析

环状热裂纹作为一项顺着芯棒周边，朝着一条或者多条环状的裂纹，这一缺陷通常不会干扰到钢管的壁厚精度，不过如果持续发展下去，此时就会给钢管内表层的光洁程度带来一定的不利影响。环状热裂纹作为机械疲劳以及热疲劳的综合性问题，在实际轧制期间，芯棒要求负担交变径向压应力，同时还需要负担轴向拉应力(限动力以及摩擦力)。

每一架轧机的轧制过程中轧件都会对芯棒施加一次轧制力，在此作用力下芯棒表面产生微小的弹塑性共存变形，多次轧制塑性变形部分积累到一定程度就会在芯棒表面局部产生应力集中。通过机械疲劳和热应力疲劳的复合作用应力集中处就会发展成为裂纹源，经过反复轧制裂纹源不断沿周向扩展，在轴向拉应力的作用下形成裂纹环。

2.4龟裂问题分析

芯棒表层龟裂同样是一项机械疲劳以及热疲劳兼具的问题，与环状裂纹具有一定的相似性。轧钢期间，芯棒常常会受到径向压应力、摩擦力以及热应力等的影响，在上述合力效用下，微裂纹源向环状出现的可能性较大，而且还会有轴向发展的几率。轴向演变而来的微裂纹，通过继续拓展就会形成龟裂。

3PQF连轧机组提高芯棒使用寿命措施分析

3.1严格把控芯棒的冷却温度

芯棒之所以需要冷却，就是为了确保芯棒在润滑过程中，石墨牢牢地粘附在芯棒表层。如果冷却之后，其温度相对较低，那么石墨喷洒在芯棒表层之后就会渐渐地形成一个个水滴。在实际开轧期间，石墨和芯棒缺少必要的粘附，再加上润滑层不匀称。除此之外，芯棒的温度较低，此时在嵌入毛管期间吸热较多，此时就会影响到壁厚的精度，在轧制薄壁管过程中，不可避免地会导致尾端破裂。冷却之后，如果温度偏高，此时石墨洒到芯棒表层的时候，就会生成一系列的气泡，石墨附着不合力，很难充分地发挥出润滑的效用。针对Φ460mm机组而言，由于芯棒的直径较长，再加上直径的跨度明显，所以芯棒冷却之后，从内部释放至表面的热量差异相对很大，因此各个系列的芯棒润滑前的温度也会有所差异，根据测验可知，为了确保芯棒石墨润滑效果较佳，此时各个系列芯棒润滑前表面温度应该有所差别。

3.2合理调整芯棒润滑层厚度

针对大口径无缝钢管机组，相关的工作人员考虑到限动齿条的扭矩很大，此时为了进一步减少齿条扭矩，确保钢管内表层的品质，就需要合理地粘附润滑剂，相应地加厚润滑层。

3.3适度缩减毛管壁厚

通常状况下，芯棒在轧制薄壁管过程中的应用周期较短，那么在轧制薄壁管的过程中，连轧机的压下量明显，变形程度较大。根据有关资料显示，影响单位压力的常见因素涵括外摩擦参数，轧辊长度，压下量，轧件长度以及前后张力等等。所以，在确保其他参数不变的条件下，如果压下量不断上升，此时平均单位压力就会上升，同时如果接触弧延长，那么在这样的条件下，总压力就会上升。根据平均轧制力来分析，如果连轧机出口壁厚保持不变，而此时毛管壁厚会渐渐缩小，那么连轧机中，各个平均轧制力都会慢慢地继下降。值得注意的是，根据实地考察发现，相关的工作人员采取相同大小的顶头，然后相应地缩减毛管壁的厚度，这对于顶头以及导板而言，其实际的消耗差异不明显。

4结束语

综上所述，针对Φ460mmPQF机组的芯棒，其调控各个系列的冷却后温度，可以充分地发挥石墨润滑的成效，而石墨润滑层的实际厚度，相关的工作人员要将其把控在120至170克/平方米之间，由此可以进一步缩减限动扭矩，进而缓解芯棒的耗损情况，由此进一步延伸它的应用时长。除此之外，降低压下量同样能够减少轧件对芯棒产生的径向压应力，而且也可以缓解轧件对芯棒的摩擦力，由此提高芯棒使用寿命。

参考文献

[1]李庆江,林震,陈圣明.Φ460mmPQF连轧机组提高芯棒使用寿命的措施[J].包钢科技,2014(01):10-12.

[2]林震,张立志,张磊.提高无缝钢管PQF连轧管机组芯棒使用寿命的措施[C]中国金属学会轧钢分会钢管学术委员会七届一次年会.中国金属学会,2016.

[3]李恩学.Φ508mmPQF连轧管机前台芯棒回转臂的传动改造[J].钢管,2016(002):45-49.