全浮动芯棒连轧管机组轧件与芯棒速度及摩擦系数研究_上_
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连轧管机用芯棒的发展状况杨秀琴【摘要】重点介绍了国内外连轧管机用芯棒的基本生产工艺、芯棒制造企业的生产技术装备和芯棒的生产与需求情况,并对国内外芯棒的发展状况进行了对比.分析认为,目前连轧管机芯棒产品尚有一些国际市场发展前景.指出,我国生产连轧管机用芯棒的装备水平基本达到国际先进水平,产品质量也达到了国际水平,但在材料成分和综合性能控制方面尚有差距.建议制定芯棒制造的国家标准或行业标准,生产企业需注意对芯棒的服役条件进行系统研究.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2012(041)006【总页数】5页(P4-8)【关键词】无缝钢管;连轧管机;芯棒制造;国内外芯棒对比【作者】杨秀琴【作者单位】中国国际工程咨询公司,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TG333.8芯棒是无缝钢管连轧工艺的重要变形工具之一,对连轧管机的生产效率,轧制荒管的长度、规格范围,产品质量以及产品成本均有很大影响,也是连轧管生产成本损耗中所占比例最大的工模具。
据统计,平均年产量约100万t钢管的企业,年消耗芯棒的费用约1亿元。
如此大的芯棒成本,对钢管企业来说无疑是一个沉重的负担,因此,如何更好地使用芯棒、如何在保证产品质量和产量的同时,延长芯棒使用寿命,实现节能降耗、降低成本,是连轧管生产领域研究的重要课题之一。
根据连轧管机组生产工艺的不同,芯棒的类型也有所不同。
一般芯棒可分为3种:全浮动芯棒、半浮动芯棒和限动芯棒。
其中,全浮动芯棒与半浮动芯棒长度较长,表面一般不需要镀铬,但需表面淬火;限动芯棒长度较短,表面需要镀铬。
2010年以前,我国连轧管机组所用芯棒近50%从国外引进,直径较小的芯棒大部分从德国购买,中型与大型芯棒主要从意大利和法国引进;另50%基本由国内制造。
购买国外芯棒价格昂贵,如某厂购买了国外24支大规格(Φ300 mm左右)镀铬芯棒,花费近1 000万元人民币,若包括国内配套费用,约需花费1 200万元人民币。
1.钢管按生产方法分类:热轧(挤压)、焊接、冷加工。
2.冷加工是获得高精度、高表面光洁度、高性能管材的重要方法,包括有冷轧、冷拔、冷张力减径和冷旋压等。
3.壁厚系数(D/S):外径与壁厚之比。
4.热轧无缝管的加工基本工序:穿孔、轧管、定(减)径。
5.锥辊式穿孔机(菌式)优点:1)锥形辊的直径沿穿孔变形区是逐渐增加的,轧件前进和轧辊配合好,减少滑动,促进纵向延伸,减轻扭转变形和横锻效应,可穿塑性较差的高合金管坯2)主动大导盘,穿孔效率高;3)延伸系数=6;4)咬入条件好5)大送进角,提高生产能力。
缺点:更换规格不便。
6.穿孔比:空心坯长度与内径比. (毛管长度/内径)7.轧管方法四大类: 纵轧、斜轧、周期、顶管。
8.限动芯棒连轧管机结构:在轧制过程中芯棒均以设定的恒定速度进行,在轧制快结束时,钢管从脱管机拖出。
芯棒由限动机构带动而快速返回。
在轧制过程中均以低于第一架金属轧出速度的恒定速度前进,实践证明:芯棒速度应大于第一机架的咬入速度,而低于第一机架的轧出速度。
优点(与全浮动相比)①芯棒短,每组芯棒少4~5根;②不需设脱棒机;③无“竹节膨胀”;④尺寸精度高,长度长;⑤延伸系数大 =6~10;⑥力能消耗只是全浮动1/3。
缺点:回退芯棒时间长,影响生产率.9.减径机的作用:①无张力减径机:减径、延伸、扩大规格②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。
10.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。
11.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;影响因素(ppt)克服方法①改进设备设计,尽量缩小机架间距;②改进工艺设计,尽量加长减径机轧出长度;③改进电机传动特性,增加刚性;④提拱两端壁厚较薄的轧管料;⑤“无头轧制”。
张减机在经济上使用合理的条件: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。
热轧无缝钢管用芯棒的类别与特点李群【摘要】简述热轧无缝钢管的生产工艺方法及芯棒的形态与种类;分析不同类型轧管机芯棒运行的方式与特点,及其对机组的生产规格范围、轧制节奏和轧件的变形程度、荒管的壁厚精度等的影响;介绍芯棒的材质与成型方法.分析认为:芯棒按长度与直径之比将其分为长、中长及短芯棒3种类型,根据芯棒的运动状况分为固定、浮动、限动、半浮动4种运行方式.大部分中长、长芯棒是实心的,但Assel机组和部分连轧管机组在采用限动芯棒操作时使用空心芯棒;绝大部分中长、长芯棒都是圆柱形的,只有极少数限动芯棒连轧管机组在轧制薄壁荒管时使用锥形芯棒.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2018(047)004【总页数】5页(P56-60)【关键词】热轧;无缝钢管;轧管机;芯棒;运行方式;变形原理【作者】李群【作者单位】天津钢管集团股份有限公司,天津300301【正文语种】中文【中图分类】TG355+.4轧管减薄变形延伸工序后的管子一般被称为荒管。
轧管减壁方法的基本特点是在毛管内安上刚性芯棒,由外部工具(轧辊或模孔)对毛管壁厚进行压缩减壁[1]。
本文拟对热轧无缝钢管各种常用机型轧管机所用芯棒的类型、运行方式及其特点进行分析。
1 轧管方法轧管减壁的工艺方法见表1[1]。
一般习惯根据轧管机的形式来命名热轧管机组。
轧管机的类型较多,通常可用两种方法将其分类。
(1)按机架个数分类。
根据机架个数的多少可将轧管机分单机架和多机架。
单机架有自动轧管机、Assel轧管机、Accu-Roll等;连轧管机都是多机架的,通常4~8个机架,如MPM(Multi-stand Pipe Mill,意大利INNSE公司开发的两辊式限动芯棒连轧管机组)、PQF(Premium Ouality Finishing,MEER-INNSE公司开发的三辊式限动芯棒连轧管机组)、FQM(Fine Quality Mill,意大利DANIELI公司开发的三辊式限动芯棒连轧管机组)等。
78技术讲座轧管工艺技术(I)-《热轧无缝钢管实用技术》轧管工序的主要任务是将芯棒穿入毛管内孔,在外部工具(轧辐或银模)的作用下,压缩毛管的外径和壁厚,从而获得尺寸和质量符合要求的荒管。
按轧管机的结构和金属变形方式的不同,可将轧管机分为纵轧管机和斜轧管机。
纵轧管机主要有连轧管机、顶管机(CPE)、自动轧管机、周期轧管机、挤压管机和径向锻管机等;斜轧管机主要有阿塞尔(Assel)轧管机、狄塞尔(Diescher)轧管机、精密(Accu Roll)轧管机、斜轧扩管机和行星轧管机等。
轧管机按机架数量的多少,可分为单机架轧管机和多机架轧管机。
单机架轧管机有自动轧管机、阿塞尔轧管机、狄塞尔轧管机、精密轧管机、周期轧管机、挤压管机、径向锻管机和行星轧管机等。
多机架轧管机有连轧管机和顶管机等。
目前,使用最为广泛的是限动芯棒连轧管机和精密轧管机,其次是周期轧管机、阿塞尔轧管机、挤压管机和顶管机。
行星轧管机还处在推广应用阶段。
1连轧管工艺技术1.1连轧管机概况连轧管法是将经过润滑后的长芯棒穿入毛管内孔,芯棒和毛管一同连续通过多个呈串列布置的轧车昆孔型,将毛管轧制成符合尺寸和质量要求的荒管的一种轧管方法。
早在1843年,就有人开始研究连轧管法,历经几代人对连轧管工艺、芯棒操作方式、机架数、机架形式和传动方式等方面的研究和生产实践,连轧管技术日臻成熟,连轧管机已成为当今业界首选的无缝钢管轧机。
连轧管机的最大延伸系数可达3.5-6.0,荒管最大出口速度可达5~7m/so其主要特点是生产能力大,生产效率高;所轧制的荒管长度长,产品质量好,规格范围广等。
连轧管机按机架型式不同,可分为二辘式连轧管机和三银式连轧管机;按芯棒操作方式的不同,可分为全浮动芯棒连轧管机、限动芯棒连轧管机和半浮动(也称半限动)芯棒连轧管机。
限动芯棒连轧管机的芯棒循环可分为芯棒在线回退和线外循环两种。
二辐式连轧管机由两个轧槽组成孔型,相邻机架的轧银呈90。
MPM轧机工艺及其施工技术摘要:mpm轧机是限动芯棒连轧管设备。
文章详细介绍了mpm轧机的工艺和设备安装施工技术及其精度要求。
关键词:mpm轧机工艺施工技术安装mpm tube rolling’s technology and construction technology mcc tiangong electromechanical installation branch of tianjin city 300301abstract:mpmtuberolling is machine of retained mandrel tandem rolling pipe.this paper introduces in detail the installing construction technology and technical precision demand of mpm tube rolling.key words: mpm tube rolling;technology;construction technology;installation中图分类号: tg333.15 文献标识码: a 文章编号:1 前言mpm(multi-stand pipe mill)是限动芯棒连轧管工艺。
限动芯棒连轧管工艺技术发展史可追溯到1890年,1890年发明家heckert 申请了连轧管技术专利,1968年a.h.calmes取得了mpm轧管工艺的专利。
1978年10月,意大利dalmine公司推轧穿孔加限动芯棒连轧管机组(ppm+mpm)建成投产,这是世界上第一套采用“ppm+mpm”工艺的连轧管机组。
2 mpm工艺2.1 mpm生产工艺流程采用mpm工艺轧管时,经穿孔延伸的毛管,抽出顶杆后被送至吹硼砂站,由一特制的喷嘴向毛管内部吹入硼砂,其作用是吹掉毛管内部的氧化铁皮,硼砂在高温状态下生成雾状气体,充满管内,防止在随后的运动中空气进入,使内表面产生二氧化碳。
1自由宽展:在横向变形过程中,除受接触摩擦影响外,不受任何其他阻碍和限制。
限制宽展:在横向变形过程中,除受接触摩擦影响外,还受到孔型侧壁的阻碍作用,破坏了自由流动条件,此时宽展称为限制宽展。
强迫宽展:在横向变形过程中,质点横向移动时,不仅不受任何阻碍,还受到强烈的推动作用,使轧件宽展产生附加增长。
2宽展的组成:①滑动宽展△B1滑动宽展是变形金属在与轧辊的接触面产生相对滑动所增加的宽展量.②翻平宽展△B2翻平宽展是由于接触摩擦阻力的作用,使轧件侧面的金属,在变形过程中翻转到接触表面上,使轧件的宽度增加。
③鼓形宽展△B3是轧件侧面变成鼓形而造成的宽展量。
3.影响宽展的因素:①相对压下量的影响。
②道次越多,宽展越小③轧辊直径的影响:轧辊直径增加,宽度增加。
④摩擦系数⑤轧件宽度4.前滑的概念:轧件出口速度Vh大于轧辊在该处的速度V,即Vh>V的现象称为前滑现象。
后滑的概念:轧件进入轧辊的速度VH小于轧辊在该处的线速度V的水平分量V cosa的现象称为后滑。
前滑值: Sh=(Vh-V)/V *100%;后滑值: SH=(Vcosa-VH)/ Vcosa *100%5.影响前滑的因素:①压下率;②轧件厚度;③轧件宽度;④轧辊直径;⑤摩擦系数;⑥张力。
6.金属与合金的加工特性:①塑性:纯金属>单相>多相。
②变形抗力:有色金属<钢;碳钢<合金钢。
碳化物形成元素强化效果大。
③导热系数:合金钢<碳钢。
④摩擦系数:合金钢>碳钢。
⑤相图状态。
⑥淬硬性。
⑦对某些缺陷的敏感性。
7型材轧制的咬入条件:其一当轧件与孔型顶部先接触就与平辊轧制矩形相似;其二当轧件与孔型侧壁接触时,咬入条件:Tx ≧N0x Tx=Tcosα, T = N f N0x=N0sinα, N0=NsinθN fcosα≧ Nsinθsinα f/sinθ≧tanα8型材轧机按轧辊名义直径的分类:轨梁轧机(750-950mm)大型轧机(>650mm)中型(350-650mm)小型(250-350mm)线材(150-280mm)“对称轧制原则”:使轧件的断面对称轴和轧辊孔型的对称轴一致。
现代钢铁工业生产过程是一个复杂而庞大的生产体系1973年,中国首先在武钢引进西方和日本的技术,建设1700mm轧机工程,包括4个主体工程,即板坯连铸车间、1700mm热轧薄板厂、1700mm冷轧薄板厂和冷轧硅钢片厂。
该工程于1975年开工,到1978年底全部试车成功。
这套薄板生产轧机采用了当时最先进的轧制技术和自动化技术,具有工业化轧机大型化、自动化、连续化的典型特征,达到了当时的世界先进水平。
连铸坯取代模铸坯、高度自动化的全计算机控制系统、主电机交流传动是这项工程的亮点。
1978年底,宝钢建设工程在上海宝山动工。
宝钢二期工程专注板材系统,板坯连铸机供料,2050mm热轧板机,1988年投产。
随后,宝钢又引进了1580mm热连轧机和合资建设了1880mm热连轧机。
宝钢2050mm 热连轧系统引进了当时德国开发的最新热连轧装备和工艺技术,例如热连轧加热炉燃烧控制技术、厚度控制技术(agc)、形控制技术(cvc)、立辊控宽和调宽技术(awc和短行程控制)、连轧张力控制技术、卷取控制技术(ajc)、加速冷却技术(acc)、交流传动技术等工艺控制技术以及全套的计算机控制系统。
随后,宝钢的1580mm和鞍钢的1780mm引进了日本三菱的热轧工艺技术和装备。
一些具有特色的技术,例如pc轧机、调宽压力机、边部加热器、自由程序轧制技术、在线磨辊技术、全数字交流传动技术等开始使用,从另一个角度武装了中国的热轧带钢行业。
在引进的过程中,通过技术谈判、合作设计、合作制造和大量的应用实践,中国轧钢工作者消化、吸收了引进技术,逐步掌握了热连轧的核心技术,开始了自主集成创新的历程。
2000年,鞍钢通过原1700mm热连轧机的技术改造,率先开发了中厚板坯的短流程生产技术,实现了中国热连轧机的第一次自主集成与创新。
此后,中国的设计院、高校、研究单位、重机厂紧密合作,又在多条热连轧线上实现自主集成和创新,建设了新疆八一1700mm、天铁1780mm、莱钢1500mm、日照2150mm、宁波1780mm等多套热连轧机及全套自动控制系统,实现了中国在热连轧机技术的跨越式发展。
无缝钢管厂轧钢岗位考试试题库一.判断题1、碳钢在150〜350 C区间变形因动态形变时效而使金属变脆的现象叫蓝脆,在此温度区间金属表面生成的蓝色氧化膜和金属变脆有直接关系。
(X)2、钢管表面缺陷中压痕与擦伤是同一类型的缺陷。
(V)3、金属的屈服强度是指金属抵抗塑性变形的能力。
(V)4、连铸坯最突出的优点是金属收得率高,能量消耗低易于实现连续化和自动化生产。
(V )5、合金钢含碳量以平均含碳量万分之几表示,钢中主要合金元素含量除个别情况外,一般以千分之几表示。
(X)6、管坯热加工性能是指管坯热塑性,即管坯热穿孔性能。
(V)7、钢管纵轧时其特征是金属流动方向与轧辊圆周速度相反。
(X)&穿孔时轧件作螺旋运动,每次咬入均必须满足旋转和轴向前进条件才能实现咬入过程。
(V)9、轧件在生产中常可见到前进运动停止而旋转运动继续这是因为一次咬入不完全造成的。
(X)10、纵轧时在孔型中轧管的运动特征是沿孔型宽度方向速度相等。
(X)11、在连轧机上带芯棒轧管时生产过程要求各个机架的延伸系数和轧辊的圆周速度协调一致。
(V)12、决定连轧机工作的基本条件是金属通过每个机架的秒流量不是一个定值。
(X)13、张减机即可实现减径的目的,又可实现减壁的目的。
(V)14、ISO代表的含义是国际标准化组织。
(V)15、钢管生产过程中每个轧批号只允许一个材质,一个规格。
(V)16、张减机的内六方缺陷在二辊、三辊、四辊式张力减径机中都可产生。
(X)17、金属压力加工过程也称为弹性加工过程。
(X)18、计算机网络的目的实现资源共享。
(V )19、氧化铁皮有三层组成,从外到里依次为Fe2O3、Fe3O4、FeO。
(V)20、按生产用计算机的管理制度,生产操作人员可以直接用软盘复制所需的文件或程序。
(X )21、冷加工与热加工的区别是按轧制时的轧制温度来区别的。
(X )22、决定连轧机工作的基本条件是金属通过每个机架的秒流量是一个定值。
国外无缝钢管生产现状兰兴昌(中冶京诚工程技术有限公司,北京100176)摘要:介绍了近年来国外无缝钢管机组的建设情况,以及经过并购整合后形成的10大钢管集团的基本情况。
分析了国外无缝钢管技术装备发展的特点:国外各大钢管生产企业的新专利、新产品不断涌现,但在无缝钢管生产的节能降耗方面技术进步不明显,连铸坯热送热装技术未有突破。
关键词:国外;无缝钢管;技术装备;发展特点中图分类号:T-1;TG3%%文献标志码:A%文章编号:1001-2311(2012)02-0015-06Current Situation of Seamless Steel Tube Production at abroadLan Xingchang(MCC Capital Engineering&Research Corporation Ltd.,Beijing100176,China)Abstract:Presented here in the article are the information concerning the construction of seamless steel tube mills as set up recently at abroad,and a general introduction of the world top ten steel tube groups as resulting from relevant mergers and acquisitions and consolidations.The general trend feature of the development of tech-nological equipment for seamless steel tube manufacture in relevant developed countries is analyzed,and identi-fied,i.e.,new patents and products are constantly emerging,whereas no major progress in energy-saving technology for seamless steel tube production is made,and so is any breakout of the technology for hot-conveyance and charge of CC billets.Key words:At abroad;Seamless steel tube;Technological equipment;Development feature无缝钢管大规模工业化生产自19世纪80年代末始,至今已超过120年,其间出现了约10种热轧无缝钢管生产工艺,包括顶管(Ehrhardt)、周期轧管(Pilger)、自动轧管(Plug)、扩管(Expander)、三辊轧管(Assel)、二辊斜轧(Diescher)、挤压管(Ugine)、连轧管(Fassl、Foren、全浮动芯棒、MPM、半限动芯棒、三辊连轧)以及穿孔+冷轧(拔)等,并均在特定时期内得到过一定的普及应用。
管的定义:凡是具有两端开口,且具有中空封闭的断面,且长度与断面周长成较大比例的钢种。
管的特性:具有中空封闭的几何形状、在同等重量下,比其他钢材有更大截面模数,即具有更大的抗弯,抗扭能力,经济实用钢材。
管的分类:1.按生产方式分无缝管、有缝管、冷加工管;2.按产品尺寸分类外径与厚度之比:特厚管、厚壁管、薄壁管、极薄壁管;3.按用途分类:管道用管、结构管、石油管、热工用管。
按材质分类:普通碳钢管、碳素结构钢管、合金钢管、轴承钢管、不锈钢管、双金属管、除层管。
按断面形状分:圆管、异型管。
按纵断面形状分:等断面管、变断面管。
热轧无缝管生产:1.自动轧管机组流程:管坯-剪断-加热-热定心-穿孔-轧管-均整-定径/再加热-减径-矫直-切定尺-热处理-检查-包装入库。
2.连轧管机组工艺流程:坯料制备-加热-定心-穿孔-空减-连轧管-切头尾-再加热-张减-冷却定径-切断-切头尾-矫直-探伤-外表面检查-管端检查再切头尾-分段-内表面检查-入库。
坯料的截断方式:1.锯切-切断质量好,金属损耗大,适合小断面管坯,合金钢和高合金钢;2.火焰-适合大断面,合金钢的管坯,操作方便,费用低,但断面质量差,烧损大;3.剪切-适合小断面,生产效率高,但管坯端头易被压扁;4.折断。
管坯的定义:指在管坯前端面钻孔或冲孔。
定心目的:使顶头鼻部对准管坯轴线,防止穿孔时穿偏,减少毛管的壁厚不均,改善二次咬入条件。
定心方式:1.热定心-效率高应用广;2.冷定心-效率低,在冷钻床上钻眼,适合塑性差的钢。
穿孔机曼奈斯曼穿孔机:是由两个左右布置相对于轧制线倾斜布置的运动,轧辊及两个上下布置的固定不动的顶头,构成“环形封闭的孔型”。
特点:1)对心性好,毛管壁厚均匀,延伸系数大2)变形计应力状态差,内外表面质量易产生缺陷3)轧制中旋转横段效应大,附加变形增加能耗增加4)送入角小,轧制速度慢。
狄舍尔穿孔机:由两个上下相对于轧制线倾斜布置的主动轧辊及两个左右布置的主动导盘及位于中间固定不动的顶头构成了环形封闭孔型系统。
全浮动芯棒连轧管机组轧件与芯棒速度及摩擦系数研究(上)赵志毅1,董凯1,余勇2,赵佳1,潘峰2,周晓岚2(1.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;2.宝山钢铁股份有限公司钢管分公司,上海201900)摘要:对宝山钢铁股份有限公司的全浮动芯棒连轧管机组各机架轧制压力、芯棒运动速度等一系列参数进行了综合测试,获得了轧件速度曲线,并探讨了轧件与芯棒速度之间的关系;分析了轧件与芯棒间的摩擦状态,并推算出两者间在各机架处的摩擦系数(为0.033~0.074),该系数沿轧制方向呈增大的趋势。
以上结果为清楚认识连轧管过程中金属变形规律和芯棒摩擦作用机理提供了依据。
关键词:连轧管;轧制压力;芯棒速度;摩擦系数中图分类号:TG33文献标识码:B文章编号:1001-2311(2006)06-0017-05StudyonWorkpiecevsMandrelVelocityandFrictionFactorRelationshipofFully-floatingMandrelMill(PartI)ZhaoZhiyi1,DongKai1,YuYong2,ZhaoJia1,PanFeng2,ZhouXiaolan2(1.CollegeofMaterialScienceandEngineering,BeijingS&TUniversity,Beijing100083,China;2.SteelTubeCo.,BaoshanI&SCo.,Ltd.,Shanghai201900,China)Abstract:Anoverallmeasurementofalltherelevantparametersofeachrollstandofthefully-floatingman-drelpipemilllocatedatBaoshanI&SCo.,Ltd.,includingrollingforceandmandrelvelocity,etc.,resultingintheworkpiecespeedcharacteristics.Furthermore,theworkpiecevsmandrelvelocityrelationshipisstudied,andthefrictionconditionbetweentheworkpieceandthemandrelisanalyzed.Itisidentifiedthatthefrictionfactorofthetwoateachindividualrollstandis0.033 ̄0.074,andthefactorgoesupalongtherollingdirection.Theconclu-sionprovidesbasisforidentifyingthemetaldeformationlawandthemandrelfrictioneffectmechanismduringthemandrelmillrollingprocess.Keywords:Mandrelpipemill;Rollingforce;Mandrelvelocity;FrictionFactor0前言在全浮动芯棒连轧管机组的生产过程中,连续轧管是钢管成型的关键工序,它将直接影响到钢管的尺寸精度和表面质量。
由于连轧管过程中轧件变形规律较为复杂,不但受到温度、变形、速度、张力等制度的影响,同时还受到芯棒的受力情况、运动速度以及摩擦状态等因素的影响。
目前对于以上几个方面的理论推导较多,对实际工况的测试研究较少,对该过程中芯棒运动规律和轧件变形方式缺乏足够的测试数据,导致现有的工艺制度不尽合理,连轧孔型设计不够完善。
因此对该机组进行全面测试,有助于更清楚认识连轧管过程中金属变形规律和芯棒摩擦作用机理。
1测试内容及设备本次综合测试选择较难轧制的钢种T91为主要实验对象,采集对钢管变形影响较大的前6架轧机的轧制压力,并同时测试芯棒运动速度、电机电流、轧辊转速及轧件温度等数据。
根据宝山钢铁股份有限公司(以下简称宝钢)的连轧管机组生产线的布置,共使用了10台由北京科技大学设计制造的赵志毅(1962-),男,副教授,副主任,主要从事压力加工工艺研究。
STEELPIPEDec.2006,Vol.35,No.6钢管2006年12月第35卷第6期1.2芯棒测速装置自主设计制造的芯棒测速装置见图3。
主要由3部分构成:扭矩电机、绕线筒和测速电机。
扭矩电机接380V交流电,由控制器调节其扭矩的大小,可施加的最大力为200N;绕线筒的直径为317mm(周长996mm);测速电机为小型直流测速电机,其输出电压的系数为0.032V・min/r。
2测试结果所测钢种的轧制参数:轧件材质T91,芯棒直径136.5mm,轧制规格Φ152.5mm×5.75mm,成品规格Φ73.03mm×5.51mm,入口温度1170℃,出口温度1100℃。
测得该钢种各架轧机轧制压力与芯棒速度曲线见图4(为方便分析,此处将芯棒速度放大20倍,与轧制压力曲线绘于同一图中)。
3结果分析结合本次现场测试结果,首先研究了轧件与芯棒的运动速度及其相互关系,然后对连轧管过程中轧件与芯棒间的摩擦状态进行了理论分析。
3.1轧件与芯棒速度研究3.1.1轧件速度曲线通过图4中T91轧制压力曲线,可以得到轧件咬入和抛出时刻轧制压力曲线上升或下降部分的图1连轧管机组在线测试点布置示意图2轧制压力传感器图3芯棒测速装置示意长期在线轧制压力传感器和1台芯棒测速装置进行测试,各测试点布置见图1。
图1中Pij为各传感器的编号(i代表轧机编号,1~8;j代表各架轧机传感器的位置:1代表自由端,2代表接手端);v为芯棒速度。
1.1轧制压力传感器本次测试使用的轧制压力传感器分别被安装在各架轧机的压下螺丝下。
这些轧制压力传感器是根据现场技术条件,专门为该连轧管机组设计制作的,具体装置见图2。
STEELPIPEDec.2006,Vol.35,No.6表1轧件咬入时刻及轧制压力峰值115:40.2900.048615:41.3740.030轧机号咬入时刻咬入时间/s咬入峰值时刻咬入峰值50%时/kN15:40.356166015:41.43047015:40.24215:41.344开始上升时刻咬入峰值/kN3311.1940.3515:41.1881116.315:41.27456015:41.2140.026415:41.0022072.015:41.106104015:41.0300.028215:40.6080.04015:40.674154015:40.5683083.2315:40.7981992.715:40.918100015:40.8380.040表2轧件抛出时刻及轧制压力峰值115:43.8560.062615:44.8840.034轧机号抛出时刻抛出时间/s抛出峰值时刻抛出峰值50%时/kN15:43.794135015:44.85040015:43.90815:44.940结束下降时刻抛出峰值/kN2704.1805.2515:44.762764.515:44.69238015:44.7300.038415:44.6081626.715:44.51881015:44.5580.040215:44.1440.06015:44.084121015:44.1942420.3315:44.4221408.615:44.33070015:44.3700.0405~61.0286.494机架抛出阶段6.2500.1540.160咬入阶段1.0844~50.1840.9245.4350.1720.8745.8142~30.5144.4254.3480.2260.2300.5483~40.1920.7405.2080.1880.7025.319总时间/s速度/(m・s-1)速度/(m・s-1)时间/s时间/s总时间/s1~20.3180.3183.1450.2880.2883.472表3轧件咬入、抛出时通过各机架的时间与速度1—1号轧机2—2号轧机3—3号轧机4—4号轧机5—5号轧机6—6号轧机7—芯棒速度图4T91总轧制力与20倍芯棒速度(m/s)曲线峰值,由此可以找出轧件咬入及抛出时刻(此处规定轧制压力出现明显上升或下降趋势的时刻为咬入和抛出时刻,达到咬入峰值50%时刻为咬入结束时刻),将峰值和各时刻总结于表1和表2[1]。
由表1和表2中咬入时刻、抛出时刻的时间差t以及机架间距S(1m),可以得出轧件在第1~6机架之间的运动速度(这里假设轧件在各机架间咬入或抛出后为匀速运动)。
以轧件在第1,2机架间的速度为例,计算过程如下:v1=St=10.608-0.290=3.145(m/s)依此过程计算轧件咬入和抛出时各机架间的速度,将经过各机架的时间与速度整理于表3。
由表1和2中咬入、抛出时间及表3中机架间速度,可以得出轧件在各架轧机咬入、抛出阶段的加速度a(这里假设轧件在咬入阶段为恒定加速度加速的过程),计算过程如下(以第1机架咬入过程赵志毅等:全浮动芯棒连轧管机组轧件与芯棒速度及摩擦系数研究(上)钢管2006年12月第35卷第6期图6轧制过程三阶段示意表4轧件咬入和抛出时的加速度15机架号26.431.3咬入时/(m・s-2)抛出时/(m・s-2)-17.948.112.4321.522.4230.115.9为例,轧件初始速度与测得的芯棒初始速度相同,为1.88m/s):a1=(v1-v0)/t=(3.145-1.88)/0.048=26.4(m/s2)同理,依此方法计算轧件在咬入和抛出时刻在每一机架的加速度,整理后见表4。
通过表3和表4中轧件的速度与加速度,可绘制出轧件前端与尾端分别在咬入和抛出时的速度曲线,此曲线与芯棒速度曲线见图5。
3.1.2轧件与芯棒速度分析在图5中,3条曲线阶段的划分与连轧管3个轧制阶段相对应,即咬入阶段、稳定轧制阶段和抛出阶段,见图6。
(1)咬入阶段。
即轧件的头部从进入第1机架被咬入开始到即将离开第8机架的阶段,该段是一段非稳定轧制过程。
随着轧件逐步进入后面机架,其前端的速度成阶梯状上升,此过程中芯棒的运动由轧件带动,二者的起始速度相近。
由于芯棒为刚性体,在某一瞬间只能有一个速度值,它随着咬入过程的进行而不断上升,但总是低于轧件前端,直至到达稳定轧制状态而停止加速。
随着轧件头部进入第1架轧机,芯棒加速ΔvD,各架芯棒速度的变化又反过来影响各架金属流动。
例如,与第1机架单机轧制相比,同时处于两个机架轧制时,第1机架不再是浮动芯棒轧制,而是拉力芯棒轧制,第1机架的金属速度将因此由v1增至v1(1 ̄2),增速Δv1;而对于第2机架来说实际上是限动芯棒轧制,由此金属在第2机架的出口速度为v2(1 ̄2),将比单机轧制速度v2低,因此金属流动速度的变化规律是:v1∧v1 ̄2∧v2∧v1 ̄3∧v3……∧v1 ̄n∧vn。