¿Qué causa el espesor de pared desigual en los tubos de acero laminados?

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El espesor desigual de las paredes de los tubos de acero laminados (especialmente los tubos de acero sin costura, como los-tubos de acero sin costura laminados en caliente y los tubos de acero sin costura laminados en frío-) es un problema de calidad común en el proceso de producción. Las causas principales se pueden atribuir a cuatro categorías principales: materias primas, equipos, procesos y operaciones. Específicamente, se puede dividir en los siguientes factores detallados, que se explican en detalle en combinación con el principio de laminación (como los procesos de perforación, laminación continua y reducción del núcleo):

Las materias primas son el punto de partida del laminado de tubos de acero. Si las propias materias primas tienen defectos, provocará directamente desviaciones en el espesor de la pared del producto terminado y es difícil corregirlas por completo en procesos posteriores.

- Grosor/diámetro de pared desigual del tocho del tubo:

El tocho tubular (como el tocho de acero redondo, el tocho de colada continua) en sí tiene elipticidad, fluctuaciones de diámetro o espesor/delgadez local (por ejemplo, la "zona suelta", la "cavidad de contracción", la "segregación" del tocho de colada continua), y la deformación del metal durante el laminado es inconsistente - el flujo de metal en el lado más grueso está bloqueado y el flujo en el lado más delgado es demasiado rápido, lo que finalmente resulta en un espesor de pared desigual del producto terminado.

- Defectos internos del tocho del tubo:

El tocho del tubo tiene inclusiones, poros, grietas, etc. Durante el proceso de laminación, la plasticidad del metal en el área del defecto es pobre y la deformación no es continua, lo que resulta en que el espesor de la pared local sea demasiado delgado (el metal en el área del defecto no se puede rellenar efectivamente) o demasiado grueso (el metal se acumula alrededor del defecto).

- Temperatura desigual del tocho del tubo:

Cuando se calienta el tocho tubular (como en un horno de calentamiento de anillo), el calentamiento es desigual, con temperaturas locales demasiado altas (el metal es demasiado blando, el flujo es demasiado rápido) o demasiado bajas (el metal es demasiado duro, el flujo está bloqueado), lo que resulta en desviaciones en el espesor de la pared después del laminado (por ejemplo, la parte superior del tocho tubular tiene una temperatura alta, pero el espesor de la pared de la parte superior es demasiado delgada después del laminado).

El primer paso en el laminado de tubos de acero sin costura es la "perforación" (enroscar el tubo en bruto en un tubo en bruto hueco). Si el espesor de la pared del propio tubo en bruto es desigual, es difícil corregirlo completamente en los procesos continuos posteriores de laminado y dimensionamiento.

El ajuste inadecuado del ángulo del cono y la posición superior de los rodillos en la máquina perforadora (como la máquina perforadora de rodillos transversales) produce un "espesor de pared excéntrico" (un lado grueso y el otro lado delgado) o un "espesor de pared irregular en espiral" (espesor alterno en forma de espiral a lo largo de la tubería de acero) en la tubería rugosa.

La elipticidad del tubo en blanco excede el estándar: la sección transversal-del tubo en blanco no es redonda y la deformación del metal en la dirección de la circunferencia durante el laminado es diferente, lo que eventualmente resulta en un espesor de pared desigual.

La precisión, el estado de desgaste y la alineación del equipo determinan directamente la uniformidad de la deformación del metal y son las principales causas mecánicas del espesor desigual de las paredes.

- Problema con el rodillo:
La precisión del procesamiento de los propios rodillos (como los rodillos de trabajo de los laminadores continuos y los rodillos de las máquinas dimensionadoras) es insuficiente (como los diámetros de los rodillos inconsistentes y las desviaciones en la cilindricidad de la superficie del rodillo), lo que da como resultado una fuerza desigual sobre el metal durante el laminado.
Desgaste desigual de los rodillos después del uso (como desgaste severo en un lado), espacio inconsistente entre los rodillos (más grande en un lado y más pequeño en el otro) y desviación del espesor cuando pasa el metal.
La temperatura desigual de los rodillos (como el bloqueo del canal de refrigeración, el sobrecalentamiento local y la expansión) provoca cambios en la separación real de los rodillos.

- Problema con la parte superior/mandril:
La parte superior de la máquina perforadora y el mandril del laminador continuo (utilizado para soportar la pared interior del tubo de acero) son excéntricos (no alineados con la línea central de los rodillos), lo que da como resultado que un lado de la pared interior del tubo de acero esté estrechamente unido al mandril y el espacio en el otro lado sea demasiado grande, formando una "pared interior desplazada" (espesor desigual de la pared interior).
El desgaste, la deformación del mandril (como el adelgazamiento local) o una mala lubricación de la superficie (adhesión del metal) pueden provocar una desviación local del espesor de la pared interior.

- Desviación del dispositivo de guarda guía :
Los dispositivos de guía y protección (como placas guía y rodillos guía) se utilizan para guiar el tocho de tubo/tubo en blanco hacia los rollos. Si la posición de la guía y la protección está desplazada o el desgaste es desigual, hará que el tocho del tubo se "desvíe" y, durante el laminado, la fuerza del metal se desviará hacia un lado, lo que dará como resultado un espesor de pared desigual.

Las desviaciones de nivelación y verticalidad del marco y la base del laminador (como el asentamiento de los cimientos y el aflojamiento de los pernos después de un uso prolongado-plazo) dan como resultado que las líneas centrales de los rodillos y mandriles no estén alineadas (mala alineación) y la deformación del metal sea asimétrica.

Las líneas centrales de cada soporte del laminador continuo de soportes múltiples no están alineadas (la alineación longitudinal es deficiente) y los tubos en blanco se "aprietan y desvían" repetidamente al pasar a través de ellos, lo que resulta en espesores de pared irregulares periódicos a lo largo de la dirección longitudinal.

Las fallas en los componentes de transmisión del laminador, como el motor, el reductor y el acoplamiento (como una velocidad de rotación inconsistente y una holgura de transmisión excesiva) hacen que las velocidades de rotación de cada rodillo no estén sincronizadas, lo que resulta en que el metal sea "jalado" o "apretado de manera desigual" y provocando fluctuaciones en el espesor de la pared.

Los parámetros del proceso son la clave para controlar la deformación del metal. Una configuración de parámetros irrazonable puede provocar discrepancias en la cantidad de deformación, la temperatura y la velocidad, lo que provoca un espesor de pared desigual.

- Desviación de la temperatura de calefacción :
Si la temperatura de calentamiento del tubo en bruto es demasiado alta (sobrecalentamiento), el metal tendrá una plasticidad excesiva, lo que puede conducir fácilmente a una "sobredeformación" (adelgazamiento local). Cuando la temperatura es demasiado baja (subcalentada), la plasticidad del metal es pobre, la resistencia a la deformación es grande y es probable que se produzca una "compresión fuerte" (espesor local).

Tiempo de calentamiento insuficiente o conservación desigual del calor, diferencia excesiva de temperatura entre el interior y el exterior del tocho tubular o entre la parte superior e inferior (como un apilamiento demasiado denso de tochos tubulares en un horno de calentamiento de anillo) y deformación desigual durante el laminado.

- Fallo del control de temperatura durante el proceso de laminación:
Cuando la tubería rugosa se lamina y se enfría demasiado rápido (por ejemplo, con exceso de agua de refrigeración o enfriamiento desigual), el metal local se endurece prematuramente, lo que dificulta la deformación posterior y provoca una desviación del espesor de la pared.

Durante el laminado continuo, las fluctuaciones de temperatura entre cada bastidor son demasiado grandes (por ejemplo, la temperatura de salida del bastidor delantero es demasiado alta y la deformación del bastidor trasero durante el laminado es excesiva).

- Configuración incorrecta del espacio entre rollos:

La distancia entre rodillos es un parámetro fundamental que determina el espesor de la pared de la tubería de acero. Si el espacio en un lado es demasiado grande durante el ajuste del espacio entre rollos (por ejemplo, no calibrar de acuerdo con el tamaño real del tubo ciego), o los ajustes del espacio entre rollos de cada marco no son continuos (como un espacio entre rollos grande en el marco delantero y un espacio pequeño entre rollos en el marco trasero), provocará un cambio repentino en la deformación del metal y un espesor desigual de la pared.

- Coeficiente de alargamiento irrazonable:

El coeficiente de alargamiento (la relación entre la longitud después del laminado y la longitud antes del laminado) es demasiado grande o demasiado pequeño, o el coeficiente de alargamiento se distribuye de manera desigual entre cada marco - si el coeficiente de alargamiento es demasiado grande, el metal fluye demasiado rápido, lo que es propenso al adelgazamiento local. La distribución desigual dará lugar a diferencias en la cantidad de deformación de cada sección, lo que dará lugar a fluctuaciones en el espesor de la pared.

- Parámetros de velocidad incorrectos:

La velocidad de alimentación del tocho (velocidad de perforación), la velocidad de rotación de los rodillos y la velocidad de extracción del mandril no coinciden, lo que resulta en un suministro o acumulación insuficiente de metal. Por ejemplo, si la velocidad de perforación es demasiado rápida y el soporte del mandril no es oportuno, la pared interior del tubo de acero se volverá localmente más delgada.

Una lubricación insuficiente durante el laminado (como aceite lubricante insuficiente o grasa deteriorada) provoca una fricción excesiva entre el metal y los rodillos o el mandril, lo que da como resultado una mayor resistencia a la deformación local y un espesor de pared más grueso.

Proceso de enfriamiento desigual (como bloqueo de los canales de enfriamiento, desviación de los ángulos de las boquillas), enfriamiento local rápido de la superficie de la tubería de acero, mayor dureza e incapacidad para corregirlo de manera efectiva en procesos posteriores, lo que resulta en una desviación del espesor de la pared.

Las habilidades de los operadores, la puntualidad de la inspección y el ajuste afectan directamente el efecto de ejecución del proceso y son las "causas humanas" del espesor desigual de las paredes.

El operador no ajustó parámetros como la distancia entre rodillos, la velocidad de rotación y la temperatura de acuerdo con las especificaciones y los materiales del tocho del tubo (por ejemplo, utilizando los parámetros antiguos para producir tubos de acero de diferentes especificaciones), lo que resultó en una falta de coincidencia entre los parámetros y las materias primas.
Al ajustar la separación de los rodillos, no se calibró (por ejemplo, solo se realizó un ajuste basado en la experiencia sin usar herramientas como un indicador de cuadrante para la medición), lo que resultó en una desviación entre la separación real de los rodillos y el valor establecido.

- Las condiciones de desgaste de componentes como rodillos, mandriles y protectores de guía no se inspeccionaron regularmente (por ejemplo, los rodillos no se reemplazaron cuando el desgaste excedió el estándar), o las adherencias metálicas y las incrustaciones de óxido en la superficie de los componentes no se limpiaron a tiempo, lo que resultó en una deformación desigual.

- No detectar desviaciones de alineación del equipo de manera oportuna (como desplazamiento del marco, guardas de guía sueltas) o no realizar ajustes oportunos después del descubrimiento.

Los operadores no realizaron inspecciones de apariencia y dimensiones de los tochos de tubo (como el uso de tochos de tubo con elipticidad excesiva), lo que resultó en "defectos inherentes" que fluyeron hacia el proceso de laminación.

impurezas adheridas a la superficie de los rodillos, enfriamiento desigual
Proceso de dimensionamiento/reducción: Espesor de pared desigual en el extremo, temperatura demasiado baja al final del tubo en bruto, ajuste inadecuado de la separación entre rodillos de la máquina dimensionadora, desviación de la guía y la protección

Utilice un medidor de espesor ultrasónico para medir a lo largo de la circunferencia de la tubería de acero (al menos en cuatro direcciones) y la dirección longitudinal (cada 100-200 mm) para determinar la forma de falta de uniformidad (excentricidad, helicoidal, periódica).

- Pared excéntrica: priorice la verificación de la alineación del equipo (línea central de la barra de mando del rodillo-), la excentricidad de la parte superior/barra de mando y el calentamiento desigual del tocho del tubo.

- Forma de espiral desigual: compruebe la protección de la guía de la punzonadora, el ángulo del cono de los rollos y la desviación del tubo en blanco.

- Fluctuaciones periódicas: Verifique la sincronización de la velocidad del laminador continuo, el ciclo de desgaste de los rodillos y el ajuste de la separación entre rodillos.

- Materias primas:

Tamizar tochos de tubos calificados (con tamaño y temperatura uniformes) y eliminar las materias primas defectuosas;

- Equipo:

Calibre la alineación y nivelación, reemplace las piezas desgastadas (rodillos, mandriles, protectores de guía) y limpie las superficies de los componentes;

- Proceso:

Optimice la temperatura de calentamiento (aislamiento uniforme), ajuste la coincidencia de velocidad/espacio entre rodillos y mejore la lubricación y el enfriamiento;

- Operación:

Fortalecer la inspección (calibrar parámetros y verificar el estado del equipo para cada lote) y mejorar las habilidades de los operadores.

Del análisis anterior, se puede ver que el espesor de pared desigual de los tubos de acero laminados es el resultado de la falla coordinada de múltiples eslabones como "materias primas - equipos - proceso - operación", y el núcleo radica en la destrucción de la uniformidad de la deformación del metal. En producción, es necesario un control total-del proceso desde la "fuente (materias primas) - proceso (equipo + tecnología) - ejecución (operación)" para reducir eficazmente la probabilidad de espesores de pared desiguales.