钢管教学讲义20.ppt

第三章管材纵轧原理和工具设计 2 第一节管材纵轧变形区的特点 一 管材纵轧三个类型空心管轧制 定 减径机 长芯棒轧制 连轧管机 短芯头轧制 自动轧管机 二 管材纵轧变形区1 带顶头 芯棒轧制变形区由一个顶头 芯棒 和两个轧辊上的孔槽所组成 分为两段 3 4 第一节管材纵轧变形区的特点 二 管材纵轧变形区1 带顶头 芯棒轧制减径区压扁段 只有断面形状的变化 周长 壁厚无变化 无延伸 减径段 平均直径减小 毛管出现延伸 壁厚有所增加减壁区 外径继续减小 壁厚很快轧薄 毛管迅猛延伸 5 第一节管材纵轧变形区的特点 二 管材纵轧变形区2 无顶头 芯棒轧制变形区由两个或三个轧辊孔槽组成 仅有一个减径区一般减径 压扁段 同上减径段 延伸 壁增厚张力减径 压扁段 减径段 延伸 壁减薄 6 第一节管材纵轧变形区的特点 三 管材纵轧孔型形状椭圆孔型圆孔型弧边园切边园正园孔型严密性 定义 指孔型的封闭状态程度影响孔型严密性的因素孔型宽高比孔型开口角 7 管材纵轧孔型图 a 二辊椭圆孔型 b 三辊椭圆孔型 c 带侧壁圆弧圆孔型 d 切线侧壁圆孔型 e 圆孔型 8 第一节管材纵轧变形区的特点 三 管材纵轧孔型形状孔型严密性 椭圆 切边园 弧边园 正园影响孔型严密性的因素孔型宽高比 即孔型椭圆度系数 宽高比越小 严密性越好 孔型开口角 角度越小 严密性越好 9 第一节管材纵轧变形区的特点 四 管材纵轧的变形参数纵向 延伸率横向 减径率 径缩率 径向 减壁率原因 因为管体纵轧有相当一部分压扁存在 所以单纯的 压下 已不能完全反映实际变形 而改用平均直径减缩率表示 孔型的宽度也不取决于金属的宽展 而完全取决于管体的压扁扩展程度 因为这时实际的金属宽展值与压扁的扩展值相比太小了 可以略而不计 10 第二节管材纵轧变形区的速度分析 一 轧制直径定义 轧件出口断面轧槽上某点的线速度与轧件出口速度相等 该点称为中性点 中性点对应的轧辊直径叫轧制直径 二 条件滑动系数 轧件出口速度与轧槽的平均切线速度之比 11 12 第二节管材纵轧变形区的速度分析 二 条件滑动系数 图形 13 14 第二节管材纵轧变形区的速度分析 三 影响轧制直径的因素轧件的相对壁厚 辊径大小 孔型的宽高比 顶头或芯棒的形状和使用方法 工具接触表面的摩擦系数等 变形区的前后张力 变形程度 沿孔型宽度的均匀性 15 第二节管材纵轧变形区的速度分析 四 动态张力系数分析无张力 有拉力 有推力 动态张力系数 衡量机架间秒流量不等的程度的系数 16 一 第一次咬入空心管轧制仅有一次咬入 带顶头 芯棒有两次咬入 在连轧机 定减径机 用辊道送钢时 毛管先于孔型顶部接触 与一般纵轧相同有推力 第三节管材纵轧的咬入条件 17 二 第二次咬入短芯头咬入 长芯棒轧制咬入 第三节管材纵轧的咬入条件 18 一 轧制力纵轧管材有两种 一是带芯棒轧制 如长芯棒连续轧管机 自动轧管机 二是空心管轧制 如定减径机接触表面水平投影面积自动轧管机 第四节纵轧轧制压力和轧制力矩 19 一 轧制力接触表面水平投影面积自动轧管机长芯棒轧制连轧管机 第四节纵轧轧制压力和轧制力矩 20 一 轧制力接触表面水平投影面积空心管轧制 平均单位压力 芯棒轴向力计算 第四节纵轧轧制压力和轧制力矩 21 一 连轧管工具设计连轧管孔型设计 1 选定孔型系统和孔型椭圆 园孔型系统正园 带圆弧侧壁或切线侧壁的圆孔型 椭圆孔型 带圆弧侧壁或切线侧壁的椭圆孔型头两架轧机上采用圆弧侧壁斜度的椭圆孔型 因为这种孔型在大程度减径时 保证必要的延伸 孔型磨损均匀 磨损后还可在使用中调整 中间机架 主要减壁变形 采用弧边园或偏心较小的椭圆孔型 因为沿宽度方向的均匀性好 最后两架 考虑轧出荒管的尺寸精度 且易于脱棒 采用小侧或无侧壁的圆孔型 第五节管材纵轧工具设计 22 某九机架小型连续轧管机孔型图 a 第一和第二机架孔型 b 第三到第七机架孔型 c 第八和第九机架孔型 23 2 计算总变形量和分配各机架变形量总减壁量 总延伸系数 连轧管孔型设计 24 八机架连续轧管机的减壁 减径及椭圆度的分配情况1 减壁率 2 减径率 3 椭圆度 25 3 计算各架孔型顶部和开口处管子壁厚各架孔型顶部壁厚等于前一机架孔型开口处壁厚减去该机架孔型顶部减壁量 各架孔型开口处壁厚可近似认为等于前一孔型顶部的壁厚 连轧管孔型设计 26 4 确定孔型高度最后一架孔型高度应保证毛管内表面与芯棒间存在一定间隙 连轧管孔型设计 27 5 确定孔型宽度但第一架孔型宽度应考虑穿孔毛管能否顺利咬入 需满足以上条件 连轧管孔型设计 28 6 确定孔型其它尺寸开口角 1 45 50 2 6 40 45 末两架 30 辊缝值 1 8mm 其它 5mm园角半径 前几架 20mm 末机架 5 15mm 连轧管孔型设计 29 7 绘制孔型图 计算各孔型管子面积 8 校核各孔型延伸系数 9 确定各机架轧辊转速张力轧制 有利于延伸 轧件壁厚均匀 但管子抱紧芯棒 不易脱棒 推力轧制 不利于延伸 增加管子横向壁厚不均 甚至过充满 易脱棒 分配动态张力系数 由第一架至最后机架张力逐渐减小 并过渡到推力 连轧管孔型设计 30 前几架拉力轧制 动态张力系数1 0 1 5 中间机架逐渐减小 以保证轧制过程稳定而芯棒不能不能抱紧 后机架0 1 0 推力轧制 利于脱棒 调整各机架轧辊转速 连轧管孔型设计 31 芯棒设计芯棒直径芯棒长度工作部分长度 芯棒尾部还应留出一定长度作为轧后脱棒操作之用 一般取1 0 1 5m 材质 Cr Mo Cr Mo V钢 一 连轧管工具设计 32 连轧管中的主要问题浮动芯棒连轧管机的毛管 竹节鼓胀 定义 浮动芯棒连续轧管机轧制的毛管首尾 无论是直径 壁厚还是横截面积都偏大 形状类似竹节 叫竹节性鼓胀现象 产生原因 产生在轧件逐渐充满连轧机组和最后逐渐离开连轧机组的过程中 此时变形条件不稳定 尺寸波动较大 芯棒运行速度的影响电机特性 一 连轧管工具设计 33 34 35 克服办法 改善电机特性 增加刚性 减小恢复时间 采用自动控制系统 在首尾轧制时 加大轧机压下量 控制轧辊转速 如端部壁厚控制装置 减少前两架转速 改善工艺变形条件 提高芯棒表面的光洁度 加强芯棒润滑采用限动芯棒 连轧管中的主要问题 36 减径机的变形制度减径机作用无张力减径机 减径 延伸 扩大规格张力减径机 减径 减壁 大大扩大规格 大延伸 且加大来料的重量 轧制更长的产品 张力减径机对前部工序的影响减少前部工序的变形量减少前部工序规格数减少工具储备 二 减径机中的几个问题 37 减径机的变形制度减径机组的总减径率和单机径缩率不适当地加大二者会造成横向不均严重 影响轧件尺寸精度 严重时出现内园外多边形 减径管的形状和尺寸精度限制了减径机的减径率和减壁率 外园内多边形 四方 六角 产生原因 由于减径时沿孔型周边金属径向流动时不均及相邻两机架孔型的辊缝互相交替而引起的 二 减径机中的几个问题 38 39 外园内多边形 四方 六角 产生原因 二辊减径机 外圆内方 为例 沿孔型周边上的管壁增厚分布以辊缝处最大 顶部最小 孔型顶部及其附近的金属受减径变形而产生延伸和展宽 由于受孔型侧壁的限制 展宽只能向内进行 而在辊缝处的金属则可以向外增厚 45度方向处于二者之间 因为孔型相互垂直布置 辊缝位置相互交替 处于45度方向壁厚最薄 而顶部和辊缝处壁厚最厚 经多架轧制后 壁厚积累为内方外园 二 减径机中的几个问题 40 张减管端偏厚原因 轧件首尾轧制时都是处于过程的不稳定阶段 首先 轧件两端总有相当于机架间距的一段长度 一直都是在无张力状态下减径 其次 前端在进入机组的前3 5机架之后 轧机间的张力才逐渐由零增加到稳定轧制的最大值 而尾部在离开最后3 5机架时 轧机间的张力又从稳定轧制的最大值降到零 这样轧件相应的前端壁厚就由最厚逐渐降到稳定轧制时的最薄值 尾端又由稳定轧制的最薄值逐渐增厚到无张力减径时的最大厚度 二 减径机中的几个问题 41 影响因素机架间距 机架间距愈小 厚壁端愈短 轧机的传动特性 传动速度的刚性愈好 恢复转速的时间愈短 首尾管壁的偏厚值愈小 长度愈短 延伸系数和减径率愈大首尾管壁的偏厚值愈大长度愈长 机架间的张力愈大 首尾相对中间的壁厚差亦愈大 切损愈高 二 减径机中的几个问题 42 张减管端偏厚克服办法改进设备设计 尽量缩小机架间距 改进工艺设计 尽量加长减径机轧出长度 改进电机传动特性 增加刚性 提拱两端壁厚较薄的轧管料 无头轧制 二 减径机中的几个问题 43 张减机在经济上使用合理的条件实践证明 进入减径机的来料长度应在18 20m以上 在经济上才是合理的 所以 使用张减机须提供足够长的荒管 张减机多用于连续轧管机 皮尔格轧机 连续焊管机组之后 二 减径机中的几个问题 44 第六节轧制表编制 编制轧制表目的 进行钢管生产和操作的技术指导规范 它在很大程度上决定整个机组的生产能力 钢管质量 工具寿命 能源及其他经济指标 编制轧制表内容 以成品管的钢种 规格为依据 从车间现有的设备 工具和坯料规格出发 合理分配各道次的变形量 计算出相应的毛管尺寸 坯料尺寸 工具的主要尺寸和轧机的主要调整参数等 45 第六节轧制表编制 编制轧制表原则合理地分配各轧机的变形量 使得穿孔机 轧管机和减径机负担平衡 尽量用最少管坯尺寸种类和工具完成轧制计划 合理选择各轧机的变形参数 保证产品质量和生产力 合理地选择管坯尺寸 了解制管材料的特性以及工艺过程