Φ267 mm×6.3 mm气瓶管抱棒分析

陶侃侃，王君国，杨梁才，王洪瑞，陈 富

（天津钢管制造有限公司，天津 300301）

0 引言

天津钢管制造有限公司（后称钢管公司）是大型专业化无缝钢管生产企业，钢管品种以石油套管、管线管以及锅炉管、核电用管、气瓶管等为主，广泛应用于石油、化工、天然气、锅炉、核电等行业。Φ460 mm机组拥有世界上先进的PQF大口径连轧管机组，大量的难轧品种和极限品种陆续通过Φ460 mm机组投入生产，尤其以轧制极限薄壁的管线管和气瓶管居多。这些品种在轧制过程中变形抗力大，温降比较快，在连轧五架抛钢限动停止后，脱管机的脱棒力不够，经常出现芯棒不能脱开抱棒的问题[1-5]。

发生抱棒事故后，会造成整个轧制工序多支钢管报废，降低了气瓶管的成材率，个别炉次钢管成材率不足80%，而且后期把芯棒和钢管脱开时，采用火焰切割的方法也极其容易把芯棒损毁，轧制成本及修复费用很高。本文以轧制Φ267 mm×6.3 mm气瓶管为例，分析了钢管公司气瓶管新芯棒开轧时抱棒的原因及影响因素，有针对性的提出了解决方法，显著降低了新芯棒开轧时抱棒事故发生。

1 芯棒抱棒原因分析

1.1 芯棒抱棒事故

抱棒，是无缝钢管生产过程中的一个工艺事故名词，正常生产情况下，芯棒和钢管通过脱管机脱离，而在生产过程中发生事故时，芯棒和钢管通过脱管机不能够正常脱离，还有一部分芯棒被套在钢管里，就是所谓的抱棒，钢管抱棒形态如图1所示。一旦出现“抱棒”事故，一般采用火焰切割的方法，将钢管和芯棒分离。不仅钢管完全报废、而且芯棒易损毁，轧制成本及修复费用很高。在热连轧无缝钢管生产中，在使用全新芯棒开轧时，钢管径壁比越大，越容易发生芯棒抱棒事故。

1.2 芯棒抱棒事故影响因素分析

在Φ460 mm机组Φ294 mm孔型生产过程中，新芯棒开轧时，尤其是自制空心芯棒开轧时，经常发生由于芯棒脱棒力不够造成的抱棒事故，还极易产生把钢管带回主机，引起钢管尾翅硌伤轧辊表面事故，处理抱棒事故和修磨连轧辊硌辊时间比较长，影响了轧机作业率、增加了生产轧制成本。

Φ460 mm机组现有芯棒全部为柱形芯棒，通过多次跟踪轧制曲线，发现在连轧5架抛钢限动停止后，脱管机扭矩有一个突然明显变大的趋势，这就是脱管机脱棒能力不够从而造成抱棒的原因。

1.2.1 轧制参数的影响

通常情况下机加工的全新芯棒，经过镀铬后，在芯棒表面周向上留有机加工后留下的微小条纹，在轧制径壁比较大的产品时，尤其是轧制负荷较高的气瓶管时，会在芯棒表面和钢管内壁形成比较大的摩擦力，在连续轧制后不利于芯棒和钢管的脱开，造成抱棒。

1.2.2 芯棒形状的影响

连轧管轧制时采用的传统芯棒都是柱形芯棒，当连轧轧制结束后，芯棒和管的内壁之间还有6 000 mm长的紧密接触段，通过多次跟踪轧制曲线，在连轧5架抛钢限动停止后，脱管机扭矩有一个突然明显变大的趋势，说明当连轧轧制结束后，芯棒和钢管内表面的接触面积越大，芯棒和钢管内表面的摩擦力就越大，这就是造成脱管机脱棒力不够，从而造成抱棒的原因。

1.2.3 脱管机脱棒力不够

芯棒和钢管分离主要就是通过脱管机的作用，当连轧轧制结束后，芯棒和钢管内表面还有6 000 mm的接触长度，芯棒和钢管内表面接触面积大，这时芯棒受到限动机构的限制停止不动，通过脱管机给钢管一个纵向向前的力，把芯棒和钢管脱开。因此，脱管机的减径量越小，轧制的钢管径壁比越大,芯棒和管就越不容易分离。

2 解决方法

通过对芯棒抱棒事故影响因素分析，制定了相应的解决方法。解决钢管抱棒需要从三个方面来进行改进：一是优化全新芯棒开轧轧制参数；二是改造芯棒形状，减少芯棒和钢管内表面的接触长度；三是优化脱管机孔型参数，提高脱管机脱棒力。

2.1 优化全新芯棒开轧轧制参数

由于新加工的芯棒，在芯棒表面留有机加工痕迹，表面比较粗糙，在轧制负荷较高的气瓶管时，芯棒表面和钢管内壁会有比较大的摩擦力。以此需要对新芯棒开轧轧制参数进行优化。以期克服摩擦力增加带来的不利影响。

（1）停机时间超过10 min或生产含有Cr、Mo钢种停机时间超过5 min，开轧采用半自动轧制，轧制时限动速度比正常速度减少100 mm/s，并且保证线上使用芯棒每支轧制两轮后恢复为自动轧制。

（2）全新芯棒开轧时，安排在生产普管时开轧，且轧制时限动采用半自动轧制。

（3）新芯棒开轧时，除磷水关闭，石墨压力70 bar，限动速度比正常速度减少100 mm/s，连轧4、5架各放车0.5 mm，当新芯棒轧制两轮后，把除磷水正常使用，连轧4、5架压回到正常值。

2.2 优化改进芯棒形状

把传统的柱形芯棒改为锥形芯棒。改造方案是将芯棒头部前7 000 mm柱形改造为锥形，经过改造后，当连轧轧制结束后，芯棒和钢管内表面已经至少有0.1 mm的间隙量，可以极大的减少芯棒表面和钢管内壁的摩擦力，降低了脱管所需要的扭矩。锥形芯棒改造尺寸如图2所示。

图2 锥形芯棒改造图

2.3 优化脱管机孔型参数

针对脱管机脱棒能力不能够满足脱棒要求的问题，经过技术人员的反复验证，对脱管机孔型参数进行了优化，调整了脱管机孔型椭圆度，增加了脱管机辊面和钢管表面的接触面积，从而增加了脱棒能力[6-10]。优化前脱管机孔型参数如表1所示，优化后的脱管机孔型参数如表2所示。生产实践表明脱管机孔型参数调整后，脱管机脱棒能力显著提高。

表2 为优化后脱管机孔型参数

3 结语

本文以轧制Φ267 mm×6.3 mm气瓶管为例，对气瓶管采用新芯棒开轧时抱棒的原因进行分析，并以此制定了相应改进措施。试验表明：通过实施优化新芯棒开轧时的轧制参数、改造芯棒形状、优化脱管机孔型参数这些改进措施，有效降低了钢管公司新芯棒抱棒事故的发生，使全新芯棒开轧时造成的抱棒事故由每月3次降低到每月0.2次，提高了气瓶管的轧制效率和产品合格率，显著的降低了气瓶管的轧制成本，避免了由于废品过多合同不能及时交付的问题，为气瓶管的稳定生产和顺利交付提供了良好保证。