JCL十辊矫直机数学模

1、随着鞍钢无缝钢管厂JCL 10辊矫直机数学模型的发展，随着石油、天然气、化工、汽车等行业的发展，对无缝钢管的需求越来越大，质量要求也越来越高。除了对材料质量和机械性能的要求外，为了满足加工要求，钢管的纵向曲率和圆度也很高。矫直机作为钢管精整生产线中的重要设备，对钢管的最终质量有很大的影响。国内外对矫直理论的研究很多，有些已经建立了数学模型，但在生产中应用的不多。安钢无缝钢管厂使用的矫直机是洛阳众鑫机械有限公司生产的JCL 10辊矫直机，是目前最先进的钢管矫直机，设计矫直精度高。然而，在生产和使用中，对一些高等级、薄壁、大曲率的钢管进行矫直时，矫直质量并不理想。影响矫直精度的因素很多，如辊型、变

2、形参数和调整经验等，直接影响矫直质量。为了提高矫直质量，满足用户需求，我们对钢管矫直机辊型设计、调整规则和数学模型开发进行了有益的探索。矫直技术的基本方法和原理，金属材料的矫直主要是利用金属材料的弹塑性变形特性。在明显的塑性弯曲条件下，金属材料的弹性恢复能力几乎相同。无论轧制材料的原始曲率有多不同，经过大弯曲后，在任何地方都可以获得几乎均匀的曲率，从而达到矫直的效果。考虑到不同形状材料的弯曲特性和矫直目标的不同，常用于矫直板材和型材。1.1金属材料弯曲矫直机源于“校正必须过校正”的思想，直观。人们根据弯曲程度不同，对金属材料进行不同程度的弯曲，从而达到矫直的目的。最常见的是压力矫直机。1、矫直

3、技术的基本方法和原理1.1.1压力矫直轧制材料在压力点和轧辊形成的支点之间形成反向弯曲，在不改变压下量的情况下，可以矫直不同程度的原始弯曲。由于轧件的原始曲率具有随机性和规律性，随机性体现在不同轧件的弯曲部位和弯曲程度的差异上，规律性意味着弯曲部位一般是集中的，并不断变化。这样，压力矫直需要可调节的支点和复位，并且轧制材料可以自由移动，从而确保轧制材料的所有弯曲都可以被矫直。1.1.2减少反向弯曲矫直的原理来自实践：在明显的塑性弯曲条件下，金属材料的弹性恢复能力几乎是相同的，无论轧制材料的原始曲率有多大的不同，在大的弯曲后，在任何地方都可以获得几乎均匀的曲率。然而，金属的刚度越大，弯曲后残余曲

4、率的均匀性越差，但这种差异随着弯曲次数的增加而减小。矫直的理想状态是残余曲率处处接近零，这意味着轧制材料经受多次反向弯曲变形，并且变形逐渐减小，直到它等于纯弹性变形。1.2旋转矫直原理旋转矫直通常用于矫直圆形材料。圆形材料具有抗弯强度均匀、弯曲方向随机的特点。当圆形材料被拉直和弯曲时，它们可以同时旋转。1。矫直技术的基本方法和原理。钢管矫直辊辊型曲线的设计。矫直机的矫直质量在很大程度上取决于矫直机的辊型。合理的辊型应是在矫直过程中，钢管和矫直辊沿矫直辊的整个工作截面完全接触，形成空间co2.钢管矫直辊形曲线的设计，2.1。矫直辊形的设计思路大致可分为三类：第一类是基于直钢管与矫直辊体的全长接触

5、来设计辊形；第二个想法是，为了矫直钢管，钢管必须在矫直过程中向后弯曲。因此，直钢管与矫直辊表面之间的接触实际上并不存在，在设计辊形时必须考虑钢管的弯曲回弹系数。在国内，以崔富为代表的学者对此辊型进行了深入研究；第三种思路是，在实际生产中，矫直辊的辊型可以做成弓形弧，辊型的两侧对称，每侧由2-3条弧连接，每条弧的曲率减小。从生产实践来看，这种辊型更适合实际生产，但这种辊型的设计需要积累大量的实践经验，很难获得理论证明。2.2参考钢管的选择参考钢管的选择是矫直辊型设计的前提。从目前的情况来看，参考钢管的选择方法是不同的。德国和英国学者认为应选择最大尺寸作为基准钢管，而前苏联、日本和中国学者则认为应

6、选择最小尺寸作为基准钢管。2.3滚转曲线的求解方法自20世纪50、60年代以来，国内外发表了许多关于滚转曲线计算方法的文章，并根据不同的设计思想推导出不同的计算公式。基于直管条件的设计方法可分为作图法和解析法。作图法包括包络法和近似圆法，解析法包括滚切法、管道切割法、包络法、共轭曲面法和共轭曲线法。随着计算机技术的应用，作图法误差大，分析方法复杂，计算量大。2.钢管矫直辊辊型曲线的设计和计算机辅助设计的方法采用三维建模软件进行辊型设计。成型过程是辊旋转，钢管作为铣刀切断辊上的一些干扰材料，从而获得辊形。基于反向弯曲的思想，设计者认为确定具有一定原始曲率的钢管所需的反向弯曲线的曲率，必须达到一定

7、的矫直精度，并根据反向弯曲率设计辊形，采用了解析方法，包括等距曲面法和矢量法。这种设计思想认为钢管的原始曲率是单向的。由于钢管在矫直过程中旋转前进，其原始曲率应被认为是双向的，具有双向原始曲率的轧件在一次反向弯曲后无法矫直，矫直后的钢管必须经过多次弹塑性弯曲才能达到目的。基于这一思想，国外开发了一种特殊辊型矫直机。2.钢管矫直辊辊型曲线的设计：3.钢管矫直变形过程。矫直前，钢管不仅有纵向弯曲，而且在横向平面上也有椭圆变形。在矫直过程中，钢管的弹塑性弯曲可以通过矫直辊的减少(偏移)来实现，从而消除钢管的纵向弯曲。通过调整相对矫直辊之间的距离(辊缝)，可以消除钢管的横截面压扁变形。在矫直过程中，钢

8、管沿轴向旋转前进，做螺旋运动，矫直辊与轴线形成一定角度，钢管与辊接触的最大面积受到完全压扁变形。影响钢管矫直质量的因素很多，不仅与管材的规格和材质有关，还与矫直辊的辊型和调整规则有关，后者影响最大。矫直过程主要是弹塑性弯曲和平整变形，因此调整参数主要包括倾斜、压下、偏移和应变在SINnSINSQRT(RD rx) /(RD r)中，n辊倾角最大辊喉半径Rd校正钢管和辊接触点半径rx钢管半径r钢管最大半径，4.2计算的减径从入口侧开始，通常为管径的1-2.5%，一般第二对辊的减径最大，第一、第三、第四和第五对辊在我国，关于减径分布的理论研究很少，各种文献中也没有理论计算公式。在生产中，根据钢管的

9、弯曲度、温度、钢种等不同情况，一般根据经验进行调整。这里，给出了一个经验计算公式：hi=Ki* DZ公式：hi对应于应该为机架调整的辊缝值Ki系数。根据不同的钢管，取不同系数DZ修正后的4.3钢管直径，计算偏移量xiKi * 575/DZ公式：Xi应调整偏移量Ki系数，根据不同的钢管，取不同系数DZ修正后的钢管直径，编制矫直调整规程，建立矫直机辊位设定的数学模型，并用编程语言编写矫直机辊位设定的数学模型。然而，这个数学模型和实际生产之间有很大的差异。在生产中，计算出的参数可用于预调整，然后根据钢管的弯曲情况、矫直后钢管的质量和矫直辊的磨损情况进行微调。矫直机辊位设定有两种数学模型，一种是离线纯

10、理论模型，另一种是嵌入式数学模型，可以结合生产实际调整积累经验，不断修正矫直规程计算公式中的经验值，使其更加完善。应用数学模型设定6 JCL 10辊矫直机辊位，6.1 JCL 10辊矫直机辊型设计是综合应用反向弯曲和旋转矫直理论设计的多机架斜辊钢管矫直机。十辊是主动辊，具有矫直精度高、表面质量好、残余应力小的特点。矫直辊型曲线的设计思想是基于反向弯曲的思想。辊型为双曲线，曲线用等距曲面法求解。参考钢管为150。6.2主要工艺参数如下：6.2.1矫直范围钢管外径：70168毫米壁厚：3.516毫米长度：600014360毫米秒(最大值)1180兆帕6.2.2矫直前钢管弯曲度：10毫米/米，最高温

11、度：150；最大速度：2.6m/s 6.2.3矫直后的管体和管端平直度：0.5 mm/m，应用数学模型设定6 JCL 10辊矫直机辊位，以矫直139.7*7.72 N80钢管为例；单位：mm，6.4实际生产使用通过设定钢管的外径、壁厚、钢种和温度，可以计算出轧辊的倾斜度、压下量和偏移量，调整信号可以通过计算机传输到一级可编程控制器控制程序，精确调整轧辊位置。先试着矫直钢管，然后手动微调，实现高精度自动矫直，提高钢管质量。测量矫直钢管的精度：管道平直度：0.8毫米/米，管端平直度：1.0毫米/米，满足美国石油学会标准和用户要求。从矫直结果来看，矫直精度大大提高，能够满足生产需要。同时矫直精度不符合原设