管材斜连轧过程应力分析及实验研究北大核心CSCD

为了分析斜连轧过程处于中间段管材的应力情况,采用理论分析的方法,建立了穿孔段出口处、轧管段入口处管材的速度公式,分析了不同速度匹配下的3类共8种速度关系,以及8种速度关系下处于中间段的管材的受力情况。采用变量分析法,设置了3组实验参数进行对比实验。结果表明:当穿孔段工艺参数不变,实验组2中轧管段轧辊转速为174 r·min^(-1)、送进角为9°时,轧管段入口处管材的轴向、切向速度分量均大于穿孔段出口处管材的轴向、切向速度分量,速度变化率约为3%,处于中间段的管材受到轴向拉应力及与管材旋转方向相同的切应力共同作用,实现微张力轧制而顺利获得荒管,轧后管材外径平均值为Φ39.16 mm,壁厚平均值为4.65 mm。同时,从管材受力角度对比分析了实验组1和3出现轧卡的内在原因为应力状态不利于管材金属流动。     

管材斜连轧过程的运动学分析及实验研究

介绍了生产无缝管材的斜连轧工艺的变形过程。以建立了连续斜轧关系后受穿孔段轧辊及轧管段轧辊共同作用的管材为研究对象,采用理论分析方法,建立了轧辊与管材间的运动学关系,获得了满足变形协调关系的穿孔段出口与轧管段入口间管材的速度方程。在斜连轧实验机组上进行了实验研究,采用单一变量控制法,分析了轧管段轧辊转速对斜连轧过程及轧后管材质量的影响。实验结果表明:当穿孔段工艺参数不变时,轧管段轧辊转速对能否顺利完成连续斜轧轧制的影响较大;当转速为174 r·min~(-1)时,由于轴向和周向的速度协调,可实现顺利轧制;当转速为168 r·min~(-1)时,由于轴向速度不协调,出现堆钢现象;当转速为182 r·min~(-1)时,由于周向速度不协调,出现扭转现象。     

穿孔顶头辗轧段锥角的计算及合理设计

根据穿孔时轧辊的布置特点,导出了空间变形区模型条件下的穿孔顶头辗轧段锥角的计算公式,比较了不同送进角时按照目前所采用的三种计算方法所计算的穿孔顶头辗乳段锥角的差异,给出了合理确定穿孔顶头辗轧段锥角的顶头位置参数。     

锥形辊斜轧穿孔机轧辊开度值计算与分析

通过坐标变换和变量代换法建立了斜轧锥形辊穿孔机轧辊开度值的数学模型.利用MATLAB软件,研究了送进角与辗轧角变化对沿轧制线方向不同位置的轧辊开度值的影响.结果表明:轧辊孔型开度值随着送进角增大而增大,在同一送进角下,轧辊孔型开度值沿轧制线方向呈非线性变化,随辗轧角增大而增大;在同一辗轧角下,轧辊孔型开度值沿轧制线方向由非线性向线性变化.这能为穿孔机轧辊与顶头锥角设计和工艺参数调整提供理论依据.     

AZ31镁合金无缝管斜轧穿孔新工艺研究

为了解决镁合金无缝管难加工问题,研究了AZ31镁合金斜轧穿孔制备管坯新工艺。根据镁合金热加工本构关系确定加工温度和应变率范围为300~450℃、0.001~1 s~(-1),根据斜轧理论与现有的三辊斜轧设备初步确定工艺参数,对Φ40 mm×300 mm镁合金棒材进行穿孔过程热力耦合数值模拟及实验研究,取穿后毛管试样进行金相分析。结果表明:采用斜轧穿孔方式完全可以制备AZ31镁合金无缝管;在400℃下,选择合适的顶头前伸量、送进角、轧辊转速、孔喉直径能够顺利穿制Φ40 mm×5.5 mm×615 mm镁合金毛管;轧后组织成等轴状均匀分布且晶粒明显细化,达到3μm,相应力学性能得到改善。此工艺可代替传统挤压工序生产无缝镁合金管,提高生产效率、降低成本,便于后续成品管的生产。     

消除穿孔毛管尾端铁耳子方法的探讨

管坯穿孔时由于内外层金属变形不均匀,致使毛管尾端产生铁耳子,并在连轧工序易带入钢管内部,划伤芯棒表面和钢管内表面,铁耳子掉在机架间又会卡轧辊。通过优化设计穿孔工具(导板和顶头)以及调整轧制参数后,基本消除了铁耳子,改善了钢管质量,提高了芯棒、轧辊的使用寿命。     

镁合金斜轧穿孔工艺参数的研究

基于三辊斜轧穿孔变形特点,通过有限元法研究了斜轧穿孔生产准42 mm×5 mm镁合金管工艺,分析了温度、送进角、径向压缩量、顶头直径及前伸量等工艺参数对管坯穿透率、直径及管壁厚的影响,并得出合适的加工工艺参数范围。最后,选取合适工艺参数在斜轧机组上进行了实验验证。结果表明:温度是决定镁合金斜轧穿孔成功的最重要因素,在棒料温度350~450℃时,斜轧穿透率达到90%以上;径向压下量达到10%~14%,满足一次咬入条件,可以顺利穿轧;管壁厚除了受径向压下量的影响,还受顶头直径大小及前伸量的影响;采用模拟分析得到的工艺参数可顺利穿轧管坯并获得均匀细小的等轴状组织,表面质量较好。     

20CrMoNbVTiB连铸圆管坯热轧无缝钢管工艺探讨

针对110S钢级油管用20CrMoNbVTiB材质连铸坯塑性差，轧制时变形抗力大，轧制过程中出现问题较多的情况，探讨并优化了Φ180 mm连轧管机组的工艺，包括提高环形炉温度，穿孔机使用较低的转速、大喂入角，应用磨合后的轧辊，调整连轧管机轧辊转速，减径前使用中频炉再次加热荒管等。使用优化工艺后，热轧过程顺利完成，顶头使用寿命大幅提高，修磨率大幅减小，产品成材率由81.6%提高至91.5%。     

Ф508 mm系列薄壁无缝钢管的轧制工艺

针对大口径薄壁无缝钢管生产困难的问题,在不改造现有设备的基础上,介绍了一种大口径Φ508 mm系列薄壁无缝钢管的轧制新工艺。在本方案中,设计了Φ480 mm的顶头,并且重新设计了穿孔参数,修改了连轧数模,并增加了Φ509.6 mm的芯棒。采用这种新工艺后,Φ508 mm机组薄壁管系列能生产的规格为:外径范围为Φ457~Φ508 mm,壁厚范围为9.5~10.5 mm。本设计方法所生产的大口径薄壁无缝钢管,头部、中间尺寸相对比较稳定,对毛管进行减径、延伸和减壁,改善了荒管内、外表面光洁度,同时提高了壁厚均匀度,壁厚精度可以控制达到±8%以内。     

正挤横轧工艺参数对力与金属流变规律的影响

采用MSC.marc三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件和接触分析技术,对半挂车轴空心管坯正挤横轧过程进行了仿真分析,研究了推挤速度、轧辊工作角、轧辊交错布置工艺参数对力能与管坯局部变形的影响规律。结果显示:随着推挤速度的增大,轧辊驱动扭矩与轧制力逐渐增大;随着轧辊工作角的增大,推挤载荷与管坯增厚也随之增大;当轧辊工作角过大时,管坯台肩处金属堆积严重,不利于金属流动;过小不利于生产率的提高与管坯增厚。轧辊交错布置有利于推挤力与驱动扭矩的减小,并对金属流动均匀性与管坯增厚有利。     

斜连轧工艺中轧辊组之间转速协调关系的探讨

采用斜连轧工艺轧管时,金属在穿孔段变形区内与轧制段变形区内的速度分别受到各自轧辊转速的影响。为使穿孔、轧制的速度配比合理,通过计算各阶段经历变形所需的时间,并在此基础之上推导出各阶段的平均速度,进而计算出合理的速度配比;最后通过试验进行验证。试验结果表明:计算结果具有较高的计算精度和可靠性。     

大中型多辊连轧管机组产品壁厚精度的模拟对比

利用ABAQUS有限元仿真软件,模拟分析了多辊(二辊、三辊和四辊)连轧工艺应用于Φ340 mm连轧管机组的轧后荒管壁厚精度;并对比各机架峰值轧制力的模拟结果与实测结果。结果表明:与二辊和三辊相比,采用四辊连轧工艺轧制低碳钢、高合金钢品种,产品壁厚均匀性更好。     

一种基于斜连轧穿孔顶头装卸机构

针对金属斜连轧实验机组的穿孔顶头在结束穿轧后如何安全、高效地进行更换的问题,在不影响管材轧制效率的前提下,设计开发了一套可实现离线拆装顶头的机构以满足顶头的更换需求.在高轧制轴向力和高轧制温度等复杂工况下,对顶头、芯棒螺纹联接体产生较大的螺纹预紧力.根据使用情况将装卸工作分为拧紧过程和松退过程,阐述两种过程的工作特点和...     

J55钢级Φ107.95mm×15mm无缝钢管穿孔内折缺陷试验分析

分析了导致J55钢级Φ107.95 mm×15 mm无缝钢管斜轧穿孔内折缺陷产生的原因,通过选取不同组合的压下量、顶头直径、顶杆位置、导板间距等轧制参数进行试验,以减小压下量、缩短顶杆位置、增大顶头直径、缩小导板间距等措施,实现了顶前压下率、压缩次数和孔型椭圆度系数的优化组合,消除了生产J55钢级Φ107.95 mm×15 mm无缝钢管时的穿孔内折缺陷.     

全浮动芯棒连轧管机孔型对钢种适应性的模拟研究

应用MSC.SuperForm有限元仿真软件,基于现场生产工艺,模拟了Φ140 mm全浮动芯棒连轧管机Φ195 mm孔型的钢管连轧过程,研究了连轧过程中C22和超级13Cr两种钢的金属流动、轧制力等规律性.结果表明：与C22相比较,超级13Cr更易产生宽展,金属横向流动倾向性更大,所以在高合金管轧制用孔型设计时,需特别注意金属过充倾向;超级13Cr的轧制力较C22增大60％以上,机架、轧辊的弹性变形量更大,在轧辊辊缝预调时,应加大超级13Cr的预压靠量,在孔型设计时,也需考虑其弹性变形量,以补偿高合金钢轧制时大轧制力引起的机架、轧辊的弹性变形量的影响.     

推轧穿孔

<正> 一、推轧穿孔机的出现及其原理将实心管坯(钢锭)穿孔成空心毛管,是热轧无缝钢管生产的一道首要工序。在自动轧管机组和连轧管机组上,采用二辊式斜轧穿孔机。斜轧穿孔时,管坯的中心部分金属受着交变的切应力和拉应力,在接触顶头前容易形成孔腔,造成内折     

锆合金管材两辊冷轧的轧制力模型建立和应用

管材皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力影响成品管材的尺寸精度、轧制模具寿命以及轧制过程的稳定性。本研究基于Neumann-Siebel轧制力计算方法,考虑了轧辊弹性变形和空减径对轧制力的影响,依据Hitchcook方程对其进行了修正,利用Matlab软件建立了皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力计算模型,并以KPW25轧机轧制Zr-4合金管材的轧制过程为研究对象,通过实验验证了该模型的可靠性。以R6072锆合金管材轧制为例,通过该轧制力计算模型分析了孔型曲线、管坯壁厚、送进量和摩擦对轧制力的影响。结果表明：轧制力在空减径段缓慢增加,进入减径减壁段后迅速增加至峰值,之后缓慢降低;孔型曲线对轧制力的分布有显著影响,当孔型指数等于2．0时,轧制力分布最为合理;轧制力随管坯壁厚、送进量和摩擦力的增大而增加。     

Φ820mm限动芯棒精密轧管机组的研发与应用

结合大直径热轧无缝钢管的特点,介绍了Φ820 mm限动芯棒精密轧管生产线的设备组成及新型锥形辊穿孔机和限动芯棒精密轧管机的工艺流程、主要参数和特点,以及轧制产品的几何尺寸精度。检测结果表明:在没有定径轧制的情况下,通过穿孔、限动精轧或穿孔、二次穿孔、限动精轧的荒管外径尺寸精度超出成品管精度(外径公差≤±0.5%D)要求;而轧后荒管的壁厚尺寸精度在成品管精度(壁厚公差±5%S~±8%S)要求的范围之内。     

主应力法计算蛇形轧制的轧制力

使用主应力法建立蛇形轧制过程中轧制力与轧制力矩的解析预测模型。将解析模型的计算结果与实验结果进行比较,验证了解析模型的准确性。运用该模型对蛇形轧制过程中不同的异速比、轧辊偏移距离、压下量和摩擦系数对轧制力和轧制力矩的影响规律进行研究。同时研究"搓轧区"对轧制力和轧制力矩的影响。结果表明,异速比的增大将导致"搓轧区"的增大,从而使轧制力和上轧辊轧制力矩减小,下轧辊轧制力矩增加。当异速比增大到速度较大的轧辊带动速度较小的轧辊时,慢速轧辊的轧制力矩将变为负值。轧辊错位距离的增大导致"搓轧区"减小,从而导致轧制力增加,上、下轧辊轧制力矩减小。压下量的增加导致"搓轧区"的减小,从而导致轧制力和上、下轧辊轧制力矩的增加。轧辊与轧板之间摩擦系数的增加使"搓轧区"减小,同时导致轧制力和上、下轧辊轧制力矩同时减小。研究为蛇形轧制在超大厚度板材制造中的应用,提供了理论基础。     

全浮动芯棒连轧管机组的轧机刚度实测分析

采用自行设计制造的轧制力传感器和辊缝仪,对宝山钢铁股份有限公司Φ140mm全浮动芯棒连轧管机组的轧制力与辊缝变化值进行了在线测试,得到不同材质不同规格连轧荒管的辊缝变化值△S随轧制力P的变化结果;根据所测数据的线性回归,得到全浮动芯棒连轧管机组的轧机刚度系数为5530kN/mm。