热轧穿孔内裂纹缺陷分析

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1、热轧穿孔内裂纹分析讨论小组成员:赵正阳袁进擎刘阳张超于萌指导老师：刘峰1•内裂纹产牛对机理及影响因素的系统性分析内裂纹产牛机理：裂纹是材料内部应力引起的。一部分是材料木身带有的裂纹源（微裂纹、中心缩孔缩松、夹杂物等）在拉应力的作用下扩展引起的；穿孔过程中新的内应力的产生则是由温度不均匀性和附加的不均匀变形引起的。所以如何减轻加热过程中的温度不均匀性和穿孔过程屮的不均匀变形对减轻内裂现彖意义重大。产生内裂纹缺陷的因素分析：产生内裂纹的原因主要有：①管坯加热温度和保温时间不适当，使得穿孔加热塑性低；②管坏加热不均匀导致温度应力；③穿孔过程中的不均匀变形导致荒管内裂；④穿孔参

2、数调整不当，导致不均匀变形,从而导致内裂，穿孔工艺参数对不均匀变形的影响见表1;⑤顶头过分磨损、顶头开裂或顶头形状不良、压缩量不均匀分布导致内裂；⑥管坏低倍纽织不好,屮松级别高，屮心缩孔非金属夹杂物过多或第三阶梯发纹严重。表一穿孔工艺参数不匀称变形的影响不匀称变形种类工艺参数'扭转变形横向剪切变形纵向剪切变形反复塑性弯曲变形轧棍距增大减小减小减小减小导板距减小减小明显减小明显稍增大减小顶头直径减小减小明显减小明显减小减小顶头前伸量增大减小明显减小明显减小减小椭圆度减小减小减小减小减小鉴于以上分析，可以看出内裂问题实际上是个较为复杂的系统问题。各子系统以及子系统的齐因素

3、Z间有着相互影响、相互制约的关系，并受到外界条件的制约。所以在工艺设计和工艺调整时，不能孤立片面地考虑某个因素，而应采取多变量分析方法，使整个系统优化。比如工模具的选择问题，假使穿78X7的荒管，如果孤立地考虑问题，59、60、61的顶头均可以选择，但若是考虑到顶头的选择影响着工艺参数的设定，那较优的方案就是选59的顶头，因为按59的顶头设计的工艺参数，更有利于荒管内裂的改善。再比如工艺调整问题，当穿出的荒管壁厚太薄时，可以用加大轧辗距和顶头向后移的方法进行调整，但考虑到对顶头前压缩率的影响，选加大轧棍距方案更有利于内裂的改善。综上所述影响内裂的因素很多，在制定措施时，

4、应综合考虑各因素间的相互影响以及对其它质量问题的影响，总结出负面影响最小的最佳措施。2•减轻内裂纹的方法减轻内裂纹的方法包括工艺设计方面和工艺调整方面。工艺设计方面主要为加热制度、模具的选择、穿孔调整参数的设定。加热制度：因穿孔温度与材料的临界压缩率有对应关系，对应于材料最大临界压缩率的温度应为最佳穿孔温度。所以加热制度的制定应能最大程度地提高材料的临界压缩率，从而提高材料抵抗不均匀变形的能力。但加热制度需综合考虑各种质量问题，比较合理的加热制度是：①在保证穿孔咬人、抛出顺利、顶头粘钢不太严重、内裂不太严重（可以通过其它方法消除）的前提下，出钢温度尽量压低；②严格控制管

5、坯匀热的时间，保证管坯加热匀透，通过控制匀热段管坯支数和控制出钢支数来保证；③勤翻钢，保证管坯加热均匀，尽量做到每翻一次钢使得管坏翻转180°o磨具的选择：在允许的范围内去较小的顶头。穿孔调整参数的设定：在满足荒管规格以及穿孔咬人、抛出顺利的前提下，尽量使总变形率e减小；尽量采用小的椭圆度，椭圆度取值范围1・05〜1.08,不要超过1・10；尽量采用较人的顶头前伸量。工艺调整方面主要包括出现内裂纹的调整方法和解决其他质量问题时的调整方法。出现内裂纹的调整方法：在穿孔过程中出现内裂时，应综合考虑加热制度与穿孔调整参数两方面的彫响因素，总结出最有效、最经济的解决方法。比较有

6、效的解决途径是：先考虑调整参数的影响，再考虑加热制度的影响。即第一步检查穿孔调整参数和顶头工作面状况，对轧机进一步优化调整，具体方法是导板距减小一些、轧辘距适当放大些、顶头前伸量适当加长、修磨顶头表面，这样可能有些轻微的内裂就会被解决，不至影响生产进度；若第一-步轧机优化调整已达极限，仍有内裂，第二步可考虑适当提高出钢温度或延长保温时间。解决其他质量问题：当穿孔出现某一质量问题时，调整的方法可能会有好几种，应尽量选择避免使不均匀变形增加的较优调整方法，避免不均匀变形增加的调整方法及优劣顺序见表2。表2避免不均匀变形增加的调整方法及优劣顺序质量问题可能的调整方法调整方法的

7、优劣顺序壁厚太薄①加大轧辗距②顶头向后移③换用较小的顶头©>@>@壁厚太厚①减小轧辘距②顶头向前移③换用较大的顶头外径大小①加大轧辐距②加大导板距①城后卡①顶头向前移②加人导板距①〉②