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1、全浮动芯棒连筑警橇缀车l 鞠力溺试与磷究 董凯，赵志投1 ，赵黩，会露2 ，潘哮2 ，周绕赢2 北京科挂= 赶学年j 料孝陴与工程学疏北京1 0 0 0 8 3 2 宝山钢铁股份有限公司钢管分公闭，J - 海2 0 1 9 0 0 籀要：遁过对絮籍垒器敏蒜棒连靶譬撬壤轧栽菇连籽穗试，了絮帮 甥曲工柞壮援并势辑轧 制过程中力的盘化趋莽；选取音遗的理论“ 掉公式，计算出备机架的理论轧制力，与赛测位进行对 比，尝试建立连轧管女程轧制矗瓢鼹模型为生产实际服务。 关鬟镝钢管；涟耗；涮斌 L 稍力；磷摊棱型 0B l 言 在全浮动芯棒连乾机组生产过程中，连轧管是钢管成型的关键工序。由予此过程氧份受彤规 律
2、较为复杂，温度，变形、速度、张力等制艘的制定台瑚与否，将直接影响剿钢管的尺寸精度和 表l 甄 质量：然嘛在以上参数蜉制订避翟中蒜臻考惠睾L 到匆静太小及变诧趋势，露蠼有的理论计冀 公斌非常缺乏，且误差较大，导投工艺制度不尽合理，连轧孔型币够完善。鳓此列该机组轧制力 进行测试，并与理论计算值进行比较，从而掌握连轧管过程实际情况，加深瑷解金属变形规律具 有深女4 的意义。 l 潮试内密及设备 奉改铡试选定若干钢稀鸯实簸对象，莱周j 衷科整天学设诗铡遗的t 0 台藐毒8 力佑蒜器，采 寨了对钢管囊形影响垃人的前6 机架轧机的轧制力。根据宝钢连轧管桃组生产线的布置选定并 测试点如图1 所示。图中岛为备
3、砖感器的端晕( f 代袭轧枧编吼l g ；，代表备架轧枧传感器 酌位置j 代表自出端，2 代表接芋端X 2 测试结果 匦1 连轧管机组轧制力在线监测点布置 以钢种2 1 2 3 的轧件为例进行总结分析，实测轧制力曲线如图2 所示。轧制参数：轧件材厦2 1 2 3 ， 芯棒直释1 3 6 5 m i l l ，轧制规格中l5 2 5 m m x 5 7 5 m l n ，成品规格 7 3 0 3m m 55 I m m ，八n 温度 11 3 0 ，卅口温度l0 4 0 。 从轧制力f f f l 线上可以看出，扯稳定轧制阶段，第1 、2 和5 、6 机架的压力比较平稳，未出现 明显的起伏，只是
4、在第3 、4 机架出现一定程度的波动。将各机架轧制力曲线上3 个阶段各特殊 压力篮( 包括咬人和抛出的峰值、稳轧时的平均值以及各阶段的最大值、最小值j 进行总结，见 表1 ， 图22 1 2 3 轧件轧制力实j I | J 曲线 表l 轧制力总结表 睡i 机絮 峰值 畸 【计冉稳老轧制阶段 母太隹 屉小值 甲均筐衄 值母小值 2 4 5 1 9 5 l 叩2 嘶l 帅 1 嘴1 N1 卵1 8 4 1 6 2 1 3 4”105 1 2 59 5 1 3 41 1 21 3 I】4 81 2 0 6 04 95 46 54 4 4 0 3 2 3 84 63 2 第1 机架 第2 机撄 茸3
5、# 槊 萧4 机架 第5 # l 絮 第6 机辈 抛口伊趾 最大值晶小值 3 各阶段轧制力的分析 通过列2 1 2 3 轧件轧制力寅测曲线的分析，引对轧制过程中出现的现象进行舸释，总结以l 、 几点： ( 1 ) 在各机架的疃人开始到结束过程中轧制力出现急剧升高并存咬人结束时出现咬入峰值， 在该机架的咬入结束后开始下降。 分析原冈：从现场测得的轧件表而温度分布曲线上可以看出，轧件前端的温度要比中间裔；位 6 0 睢 耋j m 卵 ：宝 m 如 豫，戴越垒餍变澎抗力较大+ 扶蕊导致车礴力l ：舞。爨羚，盎浚人8 喜捌，霹于第i 极撩米说筑 件与轧辊发生冲击。电机转速下降，丽轧件向前运动鼹有很大的
6、惯性，从1 i j i 使单位时间进入该机 絮的金属量增多轧制力上升；在咬人结柬后，电机转速恢复，金属量减少，轧制力有所降低 啦在皎A 瞻段秘子攀i 撬絮餐车L 涮力，在缓撬疑趣咬人缝寐蠢拜始下降，毽凳隧着筹i 十 机架的咬A 开始，轧制力又迅速上升，即在第i 与i 十J 机架、日J 轧制力出琨一个救谷，这一珊象存 浆l 一4 机架较为明盛。 褥潞露：；L 牛蔼端 至筹f 税絮咬A 缝来看，在避入第i + 执絮A 薯舔隅时，轧行与轧辊发 生冲击由于设定时撼按照稳定轧制速度进行设定，所以轧件前端在第i + 1 机架处受到阻力，逋 糜下降，致使存此桃架咬A 过戳中，进入攀i 机架的盎属量增多，轧制
7、力上升。另步 ，在第3 桃 桑瘦入对，第l 矾架的轧铡力也略存卜升，说稿轧粹的皎A H i 黻影响到糯黼祝絮曲轧制力也就 是这种影响具有传递性，这是图为帮l 与第3 机架轧辊孔型联部轧制的轧件部位相刚。 ( 3 ) 在整个辜L 制过程中，纂4 撬桨辜L 制宠离子筻3 机椠。( 津：第4 嚣潦鲍鞋鞋孔型离鏖号肇 3 机架相两，且孔型损壁圆弧的半径要太予第3 机槊，即理论匕金属在第4 机架_ ； = L 型中流动性要 好于第3 机架。) 努摄嚣瑗：在稳定轧毒l 过程建立之詹，箍3 、4 撬絮熬转熟靛惫不嚣。辇4 撬繁隽张力与捺 力轧制柏过渡机架，鄹第3 机槊为张力聋嗡4 ，第5 机架已过渡为推力轧
8、制。从而单位时问进入铺 4 机架的金属量较多，使得第4 机架轧制力升高。而辫3 机架为张力轧制状态轴向张力的作用 使得套暹徽商漉璃黻力藏击，蠢麓于金演静延姊变搿旗蔼戟剿蠢低予第4 撬契。 ( 4 饿笫1 机架抛出时，第1 机架轧制力略有升商，抛出结康，第2 、3 、4 机架轧制力开始上 升。 分辨搿国：在第l 视檠静擞趣除葭，凌税檠轧铡力翦，j 、旗升高，可麓为尾翡湛窿较低，变彤 抗力大导致；而抛出结束日刻，撼2 、3 、4 机架轧制力上升，溉由于第l 机架抛出牖，机架叫的 强力消失，避A 后覆概桨的金精餐增多，从霹弓l 起爨甄辊禁轧铡力部有所势高7 “。 4 理论轧制力计算与实测比较 4 ，
9、l 理沦；L 铡力计算 出于涟轧管过程金属变形k E 较复杂，凰变形区内单位压力分布并不均匀因此对应的理论计 算公式并不多。通常在计算轧制力时，将瘦形吒分为碱径区与减壁区，每区有各自的单位压力计1 舞方法。蕊的姥裁力辩鑫薤区爨力之秘褥窭。 P 竺珞经k 径+ P 臧壁珞壁 t l 4 【t 减径韪与减壁馘巍积计算 轧程每乾箨静垒鄙壤越螽鞭可按下式避行骨势” F ：量 矾辨知H 巧 I 拶，+ l 2 式中上n 该孔型出口处船容弧长J 堂，m m n“辆 目。一一轧件与孔型分离处的流动角； 轧件与孔型顶部剧弧同侧壁圆弧的交点发生接触的坐标( 取孔型顶点为坐标原点， 逆轧向为正方向) n O J
10、l l ； x 。轧件砸部与孔型接触点的坐标，m m ； o ，侧壁角。 = 。由r 式计算获得 J 。= 1 2 ( R 。一洳一) ( 3 、 式中 R 轧辊辊身半径，i R m ； r 孔型顶部半径，g l i n ： d 、自前一孔型顶部与宽度上的钢管半径，m m 。 x 的取值存在两种情况： ( 1 ) 轧件与轧辊开始接触是在孔型顶部。那么轧件与孔型顶部圆弧同钡6 壁圆弧的交点发生接触 时，轧件的形状已经发生变化，片 具有以下平均尺寸的椭圆形圆柱体的高和宽来代替原轧件截面： 6 一一Sr， 6 + + S r 。”24 + j _ 自4i Fr4 ) 式中 n i 簖棒半释，m m
11、； S ，在该孔型内刚川接触叫的壁厚，m m 。 将口毕、6 掣和臼= 等一口，代人F 式中+ 计算x ；：医五面二三王二 1 5 i n 吼 l 缸，s m ，+ ( c 。s 吼，。j ( 2 ) 轧件与轧辊开始接触是在侧壁上：此时由于轧件的形状还未发牛改变 轧件尺寸代入式5 中计算即可。 f5 1 只斋蒋末饺变肜的 在 | 算全部接触面积时，应首先确定接触点曲位置( 在孔型顶部或是侧壁上) 必须预先用 采被变形的尺门安式3 求出z 值按式5 求出x 值。如果x 。x ，则按步骤IJ 进行计算；如 果z x ，则按步骤2 ) 进行。，其中x H 与x 中较大的一个值为减径区与减壁区长度之和
12、，而 二者将由式( 6 ) 分别进行计算： 。 ，。= 肝五晒。二习；f ，= f 一7 。 ( 6 ) 式中 当前孔型高度上钢管半径，m f n ； ，一减径医与撼壁区的长度，m m 。 减径区与减壁区接触面积由( 7 ) 式进行计算 F 巍壁= 2 R z ；F 矗径= F 一，矗壁 式中 月一一当前孔型宽度上钢管半径，m m 。 4l2 喊径区平均堆位压力计算 减径区的平均单位压力为H ，5 1 ，q P 挂# = 幔r 二等 ( 7 ) ( 8 j K ，= 1 5 1 4 l5 2 e t , ? ”“”。弧严”iP j ”：l + 0 ：9 生恒 f ，如 垃t p 硭，一L 制温
13、度F 金黼的：蓬彤抗力。M P a ： 印禹外必的影响平均单位压力增妇昀系数： 磊。减径区扎型离蔽上酌平均嚣径，越m ； t 变形温度，： s 一一壹彤羹： # 变形速率，J 一； 、s 轧箭前与轧制后孔型顶部断斌。 j 的管壁厚艘，m m 。 4 L 3 撼带溪孚垮单位压力 箕 减壁区的平均尊传压力珞照推荐由采利柯夫曲线求得( 瑚3 ) ，其中符、d 干i 1 相对压缩蛰 矗h o 由卜孕q 备式求出I 4 1 鞠。 躐 l 翊| 刁。触 t N 执J妇 沙 蛾t ? 黟二域爿 么丝缢翻缮兰骼 网3 采刺树灾曲线 K = L t 5 K ，d = 繁；丝h o = 等麟 式中，轧制时的摩擦闲
14、数。， 4 ，j ，4 专葬锩暴 计算结果见蓑2 。 表2 蔷机架接触面积、单位氆力及总压力总结 褫莲蔓至垫竺： 妻矗经塑篓：鱼塑篓：一一j 二进! 塑! 赣! 鳖翌芝垒 11 74 5 968 8 91 05 7 01 2 3 2 1 9 3 6 21 52 6 27 雌6S2 3 61 鳓2 3 83 0 9 3 1 0 9 , S 5 64 5 04505,13l 嫩)9 9 4 6 6 942 1 2 34 5 7 3 91 6 3 7 j S ，3 6 649 0 2 28 4 6 2 21 9 3 3 S 6 62 3 036 0 626 2 42 21 0 33 5 4 , 2
15、理论与实测轧制力的比较 将实测稳定轧制阿凇轧制力的平均俩与理论计算结果比较，蛐图3 所示。从图3 中可以看出， 第1 ，2 ，4 机梨的理论轧制力远远超出实测压力摄大可达6 8 。第3 ，5 ，6 机架的理论计算结 果与实删相差不大，、 2 3 机墼号1 5 图3 理论与实测轧制力对比总结 5 总结 ( 1 ) 宝钢现场测试中使用的轧制力传感器，能适垃宝钢的实际工作环境，获得理想测试结 果，为分析总结打F 良好基础； ( 2 ) 经现场测试，各架轧机在稳定轧制阶段的平均压力为】9 7 ，1 6 7 ，1 0 5 ，1 3 1 ，5 4 ，3 轧 在咬 和抛出吲压力会有所升高，最高达2 4 5 t ，处于机组额定轧制力范罔内，生产情况良好。 ( 3 ) 所建立的轧制力预测模型适用于连轧管帆组的第3 6 机架，这里第4 机架计算结果曝 差较大，是由于在泛机架轧制时张推山情况有所不同。对于第】，2 机架，在汁箅时存在鞍多难 以确定的参数，任一参数发生变化即导致计算结果误差增大，并不适合生产实际情况还需进一 步研究。 6 参考文献 1 土先进，徐树成钢管连轧理论北京精金工业出版社2 0 0 5 2 ，E 年下，卢于谜连轧管叶f 节伺题的研究钢铁，1 9 9 5 。( 2 ) ：3 7 4 4 3 卢于谨等钢管牛产= 艺学简明教程北京：北京钢铁学院压力加工系1 9 8 5 4
