二辊周期式轧管机孔型设计_周小芳
计算机辅助设计二辊定径机孔型
计算机辅助设计二辊定径机孔型肖永忠 罗 涛 黄大兵(610069 成都无缝钢管有限责任公司)摘 要 介绍了以计算机为辅助工具,用宽展量法设计二辊定径机椭圆孔型的基本步骤及计算机设计框图。
此方法比传统设计方法具有设计效率高、质量好等优点。
关键词 二辊定径机 孔型设计 计算机辅助设计CAD OF ROLL GROOVE OF TWO-H IGH SIZING MILLXiao Y o ng zho ng L uo T ao Huang Dabing(Chengdu Sea mless Steel T ube Co.,Lt d.)Abstract Intr oduced in the ar ticle a re the pr ocedur e o f desig ning ov al gr o ove o f the tw o-high sizing mill r oll by means o f the percentag e spread method and w it h computer as an aid too l and the CAD blo ck diag par ed w ith the co nv ent ional metho d,the said CA D metho d is mo re effec-tiv e and pro duces bet ter desig n quality.Key words T wo-hig h sizig mill G ro ov e desig n CAD前言二辊定径机具有结构简单、换辊快速的特点,并可实现外径调整的闭环控制,在钢管生产中它占有重要的地位。
成都无缝钢管有限责任公司1992年投入使用的12架微张力减径机,其孔型的设计长期采用宽展系数法,用此法设计需进行反复校核和计算,且对宽展系数的取值要求经验性强,没有一个设计标准参考函数,故无法利用计算机进行自动优化设计。
周期式轧管机轧辊孔型设计的改进
只 能 在 轧 辊直径 增 大 时 工 作 辊孔
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空 轧 段的 长度
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机 作业 制 度 稳定 化方 法 改 善 大 直 径 轧辊 的
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辊 身直 径 增 大 的 轧 辊除 了 能 够 在 不 增
以为 改 善 轧 管 质 量 而调 整 轧 制 制 度
二辊周期钢管冷轧过程轧制力研究
（ ２ ０ ８ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｏｒ ｄ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ． Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ２ ２ ０ ２）
Hale Waihona Puke 而新增 的轧制 金属 体积 一样 ，必 然会 导致 反 行程 轧 制力要 比正行程 轧制力 大 。
３ 结 论
ｐ ｉ ￣ｅ ｉ ｆ ｎ ｇ ｏ ｆ ｚ ｉ ｒ ｃ ｌ ａ ｏ ｙ ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ［ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ｌ ａ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｐ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ —
ｃ ｏ ｌ ｄ — ｐ ｉ ｌ ｇ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ［ Ｊ ］ ． Ｔ ｕ ｂ ｅ Ｐ ｉ ｐ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ， １ ９ ８ ８ （ １ ） ： ２ ７ — ３ １ ．
２ ３ ５ ２ ３ ． ６ ２ ３ ７ ２ ３ ８ ２ ３ ９ ２ ４０
ｏ ｇ ｙ ，２ ０１ ４， ２１ ４： １ ６ ２ ７ —１ ６ ３ ７ ．
［ ３ ］ Ｓ ｔ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｔ ｚ ， Ｈ ． Ｃ ｏ ｌ ｄ ｍｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｎ ｏ ｎ — ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ ｕ ｓ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ
［ ｃ ］ ， ／ 美 国 ＭＳ Ｃ软件公司北京代表处 ． ＭＳ Ｃ ． Ｓ ｏ ｔ ｆ ｗ ａ ｒ ｅ虚拟产品开 发（ Ｖ Ｐ Ｄ） 中国用户大会 Ｅ 京： ＭＳ Ｃ ． ， ２ ０ １ ０ ： １ — ９ ．
钢管生产工艺中二辊穿孔机轧辊装置的改进与应用
［ 关键词］ 钢管二辊穿孔机 轧辊装置 双列圆锥滚子轴承
中图分类号 ：Ｆ ３ ２ ３ ． ３ 文献标识码：Ａ 文 章编号 ：１ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ）０ ８ — １ ４ ０ － ０ １ 配 ），轧辊联轴器是与穿孔机前台部分 的万 向联轴节联接 ，单列圆锥 滚子轴承 同时承载着联轴节运动过程中的径 向载荷 和轧辊辗轧过程中 的轴 向载荷 （ 以径 向载荷为主 ）。由于单列圆锥滚子轴承只能传递单 向轴 向载荷 ，因此 ，为传递相反方向的轴向载荷需安装一个与之对称 的圆锥滚子轴承 。单列 圆锥滚子轴承有一个外 圈，其 内圈和一组锥形 滚子 由筐形保持架包罗成一个 内圈组件 ，外圈可以与内圈组件分离 ， 安装时可调整轴承的游隙 ，外圈滚道的圆锥角在 １ ０ — １ ９ 。之前 ，能够 同时承受径 向 （ 为主） 与轴 向载荷的联合作用 。由于轧辊在持续辗轧 的生产过程 中，轧辊经常 出现径 向跳动的现象 ，主要原 因是轴 向冲击 力产生使辗轧 出来 的钢管毛管呈现波浪形 ，严重影响钢管毛管外表面 质量 问题 。 故选用 同轴径 的双列 圆锥滚子轴承 （ 背对 背装配 ），根据机械设 计手册查 出得知 ，原单列 圆锥滚 子轴 承 ３ ０ ２ ２ ６的基本额定载荷 ｃ ｒ ＝ ３ ６ ５ Ｋ Ｎ ， Ｃ ｏ ｒ ＝ ５ ２ ０ Ｋ Ｎ， 现选用的双列 圆锥滚子轴承 ３ ５ ２ １ ２ ６的基 本额定 载荷 Ｃ ｒ ＝ ５ ４ ０ Ｋ Ｎ， Ｃ ｏ ｒ ＝１ ０ ０ ０ Ｋ Ｎ ，由此可以看 出，现双列 圆锥滚子轴 承基本额定轴 向载荷与径 向载荷远远大于单列圆锥滚 子轴承 ， 尤其是 基本径 向载荷 。同时， 双列 圆锥滚子轴承外圈 （ 或内圈 ） 是一个整体 ， 两个 内圈 （ 或外 圈 ） 小端面相近 ，中间有隔圈 ，游隙是靠 中间的隔圈 的厚 薄来调 整的 ， 也 可用 隔圈的厚薄来调整双列圆锥滚子轴承预过盈 。 单 列圆锥滚 子轴 承游隙需在用户安装时调整 ，而且游隙不易被检测 ，
轧管机环形孔型工作段曲线设计及应用
３ 孔 型 工 作段 轧槽 的 实例 计 算
孔型工 作 段 轧 槽 尺 寸 及 芯棒 直径 实 例 计 算 。 已 知轧 机轧制 坯料 为 ４ ０Ｘｌ ｍ 轧 制 成 品规格 ４ ， Ｏ ｍ， ８ ２Ｘ ２ ２ ｍ， 进量 为 １ ｍ 孑 型工 作段 长度 为 ６ ０ ｍ。 ．ｍ 送 ２ ｍ， Ｌ ０ｍ
１ １ 孔型 工作段 轧槽 顶部 曲线直 径 的计算公 式 ．
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收 稿 日期 ：０ １— ８—１ ２１ ０ １
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第 ２期
有 色金 属 加 工
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孔型 及与 之 相 配 的 曲 面芯 棒 是 两 辊 周 期 式 轧 管 机 的
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核心 工具 ， 其设计 的正确 合 理 直接 关 系 到轧 管 机 的生 产效 率 、 品质 量 以 及 工 具 自身 的 寿 命 ， 应 半 圆形 产 对
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二辊周期冷轧管机孔型侧壁开口度分析
出现拉裂现象 ， 还会使所轧出的管子 出现大的椭 圆
度， 成为 废 品。 总 之 孔 型 侧 壁 开 口度 的过 大 过 小 ，
都将恶化管子的壁厚不均匀变形 ， 影响管子质量降
低 生产 产量 ， 间接 增 加 生产 成 本 。故 为 轧 出具 有 良 好 精度 和质 量 的钢管 ， 需 寻 找 出一 个 合 适 的孔 型 侧 壁 开 口度变 化 曲线 。
文章编 号 ： １ ６ ７ ３— ２ ０ ５ ７（ ２ ０ １ ５ ） ０ ５—０ ３ ５ ７— ０ ５
二 辊周 期 冷 轧 管 机 孑 Ｌ 型侧 壁 开 口度分 析
张志娜 ， 双远 华 ， 张志武 ， 周 研
（ 太原 科技 大 学 ， 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要： 通过选取不 同的轧辊孔 型侧壁 开 口度 对管材 轧制质 量 ， 生产效率 等方 面的影响 着手 ， 分析
作者简介 ： 张志娜（ １ ９ ８ ９一） ， 女， 硕士研究生 ， 主要研究方 向为周期 冷轧管机孔型设计及其工艺参数优化。
３ ５ ８
太
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大
学
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２ ０ １ ５焦
槽宽度确定 的恰到与否又更多 的受孔型侧壁开 口
度影 响 ， 故 在 得 到 合 理 的 轧槽 宽 度 时 ， 应 先 得 到 合 理 的孔 型侧 壁开 口度值 。
于 ＨＮ Ｔ Ｎ — Ｈ Ｔ ３ 设 计 方法 ， 具有 一定 局 限性 。
本 文基 于传 统孔 型 侧壁 开 口度 设 计公 式 ， 综 合 考 虑不 锈钢 在往 复辗 轧 过程 中塑性 变 形 特点 ， 及 轧
质量和轧机的产量。此外大量 的生产实践表明 ， 开
二辊斜轧穿孔机的设计与调整
二辊斜轧穿孔机的设计与调整潘峰【摘要】分析探讨了二辊斜轧穿孔机穿孔轧制的变形特点,在达到设计毛管规格的基础上,分析了确保穿孔质量的减径量最小和自由变形区长度最小的两个原则,并据此提出穿孔设计调整的理论和计算方法.分析认为:采用全新的三段式入口锥穿孔辊辊型设计理念可以优化传统的辊型,推动穿孔工艺由经验向理论、定性向定量方向发展.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2016(045)001【总页数】4页(P27-30)【关键词】二辊斜轧穿孔机;穿孔变形区;穿孔减径量;自由变形区长度;三段式人口;穿孔辊【作者】潘峰【作者单位】宝山钢铁股份有限公司,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG333.8潘峰（1959-），男，教授级高级工程师，主要从事热轧无缝钢管的轧制工艺研究及连轧管机的孔型设计工作。
斜轧穿孔是热轧无缝钢管轧制的第一道变形工序，对成品管质量和尺寸精度有根本性的影响；而大部分轧制缺陷产生于穿孔工序，且较为严重。
因此，若在穿孔工序中钢管壁厚精度出现偏差，在后续变形工序是很难消除的，其尺寸和形状的偏差具有“遗传性”；即使后续采用纵轧生产，孔型约束性很强，虽有一定改善，但也不能完全消除来料的形状偏差［1-7］。
穿孔工序的基本特点是斜轧和单机架。
单机架与纵轧连轧多机架相比，没有多机架间保持金属秒流量稳定的要求，相对简单；斜轧与纵轧相比，斜轧空间关系更为复杂，纵轧变形区在孔型设计时可以简化视为平面图形，斜轧变形区需视为立体空间，孔型封闭性不如纵轧。
虽然在斜轧穿孔时可以通过调整多种参数组合来获得毛管目标尺寸，但会增加选择难度，理论分析不准确，反而更依赖于生产现场的经验。
目前，斜轧穿孔的孔型设计和轧机调整基本属于经验型。
与纵轧相比，斜轧的穿孔阻力更小，但存在横向变形的缺点，是影响钢管变形的“瓶颈”工序。
另一方面，相同延伸系数下，斜轧变形作用更强，反而有利于金属变形组织的形成［8-13］。
进入21世纪，桶形辊穿孔机向锥形辊穿孔机发展，两者的变形区相同，只是运动学方面的特征不同。
周期轧管机孔型优化设计
周期轧管机孔型优化设计宋光鑫，唐泽华（衡阳华菱钢管有限公司，湖南衡阳421001）摘要：介绍了周期轧管机孔型设计的基本原理，并结合实际生产经验，对部分参数给出了参考范围，对参数的选择原理进行了简单的剖析，方便在周期轧管机孔型开发过程中更好的适应实际生产的需要，提高产品质量和生产效率。
关键词：周期轧管机；轧辊；孔型设计；锻轧段曲线；侧壁角Metallurgy and materials作者简介：宋光鑫（1983-），男，汉族，湖南常德人，硕士，研究方向：轧钢工程。
衡阳华菱钢管有限公司（以下简称衡钢）φ720机组采用德国SMS Meer 公司引进的周期轧管机组，周期轧管工艺采用单机架往复轧制的方式，具有变形量大、轧制范围广、品种规格适应性强的优点，但是周期轧管工艺与其他纵轧工艺相比有两个方面的典型特征：一是孔型的断面形状和尺寸随着轧辊的转动是变化的；二是金属的流动方向与轧制方向相反，这种工艺特性决定了合理的周期轧管机孔型设计是保证产品质量和生产效率的关键。
本文通过对周期轧管机孔型设计原理进行分析，借鉴国内外周期轧管机组孔型设计经验，结合衡钢φ720机组的生产实践，浅析周期轧管机孔型优化设计的基本原理，为实际生产操作和孔型开发提供参考依据。
1周期轧管孔型的分段1.1周期轧管工艺在一个轧制道次中，可以分为轧制过程和送进过程，轧制过程由轧辊的工作段完成，工作段分为锻轧段、精轧段、终轧段，轧制过程轧件由轧辊带着回退。
送进过程在空轧段完成，此时轧辊不与轧件接触，由喂料器带着轧件完成送进过程。
因此，周期轧管机孔型一般由四段组成：（1）锻轧段（θ1）：锻轧段的主要功能是实现毛管到荒管的轧制，变形主要集中在锻轧段，锻轧段的最大开度决定最大减径量；（2）精轧段（θ2）：精轧段主要是将锻轧段已经完成变形的部分精轧定径，提高荒管的外径和壁厚精度，精轧段孔型尺寸在不同截面保持一致，主要决定喂入量的大小；（3）终轧段（θ3）：终轧段的主要作用是让轧辊和荒管平稳脱离；（4）空轧段（θ4）：空轧段孔型开度较大，轧辊旋转到空轧段时完成毛管的喂入动作。
简述二辊周期式冷轧管机的应用与发展
简述二辊周期式冷轧管机的应用与发展1 二辊周期式冷轧管机的应用特点周期式冷轧管机是有色金属管材生产中广泛应用的一种基本生产方法，管材按一定频率送进由芯棒和周期往复运动的孔型所组成的轧槽内，内壁在芯棒的支撑下，靠逐渐收缩的变断面孔型碾压管坯，实现减径减壁功能，如图1所示。
轧制中金属受三向压应力作用，具有良好的塑性变形条件，而往复运动的孔型将周期送进的金属的塑变分散到整个有效轧程中去，最大限度地利用金属的塑性，达到用较小的轧制力实现较大加工率的目的，具有显著的“微观变形，宏观积累”的效果，因而是充分发挥材料塑性的最有效的冷加工工艺方法。
具有以下六个方面的显著特点：（1）道次加工率可以达到70%～90%，延伸系数3～10，一次冷轧相当于4～5次拉伸，具有较高的劳动效率。
特别是对于塑性低、难变形合金，是目前最为有效的铜合金管拉伸前的开坯手段。
（2）可显著缩短管材加工工艺流程，减少拉伸所造成的几何废料及辅助生产时间，生产效率和成品率提高15%～20%，特别是近年来以长行程、高频率、双回转双送进为代表的新型轧制设备的发展，为超长铜合金管材连续化生产奠定了技术基础。
（3）在变形区内金属周向、径向压缩应力作用明显，而轴向作用力相对较小，因而可以起到显著的纠偏作用，一般轧制后管材的偏心率会比挤压偏心率下降50%以上，这是靠拉伸不可能实现的，因而可以显著提高产品的壁厚公差精度，是目前高精度薄壁铜合金管材生产的关键工艺环节。
（4）轧制回程对处于轧槽中的管材具有均整碾压作用，一段金属从送进孔型到脱离孔型，处于不断变形、不断均整的过程，因而轧制管材既具有塑性变性对组织的强化作用，又具有显著提高管材表面质量及尺寸精度的作用，为高精管材抛光拉伸奠定了基础。
（5）冷轧管机结构复杂、设备投资高、维护调整困难、工具制造成本高，生产效率受设备结构及调整、维护、更换工具、装料等辅助因素影响较大。
（6）二辊周期式冷轧管机受轧辊孔型及运动特点的限制，轧制产品椭圆度及表面光洁度不如拉伸制品，因而二辊周期轧制一般应用于拉伸前的开坯工序。
周期式轧管机的工作原理及轧制变形过程
周期式轧管机的工作原理及轧制变形过程一、工作原理周期式轧管机的工作过程是一个特殊的纵轧过程，它是利用变直径、变宽度的轧槽，配合稍有锥度的长芯棒，一般大头和小头直径差1〜2mm，对毛管进行辗轧加工。
图1是其工作过程示意图。
图1周期式轧管机工作过程示意图当轧辊处于轧槽的工作阶段时，孔型高度比毛管直径大 1.0〜2.0mm,此时送料机将毛管送进一段（图1-a）。
送进过程结束后轧辊刚好转到轧槽孔型尺寸较小的工作段，此时轧件被咬人（图1-b）。
轧辊继续转动，由于其直径逐渐增大，孔型高度相应减小，毛管被压缩产生减径和减壁变形（图1-c）。
在轧制过程中，随着轧辊的转动，毛管往送进相反的方向退出，直到轧辊再次转到非工作段与毛管脱离接触时为止。
第一个工作循环结束后，喂料机除了将上一工作循环中得到延伸的那部分钢管送回外，还要把一段未经加工过的毛管送进，送进量m=20～40mm，在送进的同时将毛管翻转约90°，然后重复上述的工作循环。
周期式轧管机就是这样一段段地直至将整根毛管轧完为止。
它的变形量大，总延伸系数可达10〜12,最大可达16。
二、周期式轧管的变形过程轧辊的工作段承担主要变形任务，它由三部分组成。
(1)压缩段α=60°～90°,这一段从开始咬入毛管到压缩延伸至轧后尺寸，它负担着主要变形任务。
(2)压光段α=90°〜110°，这一段主要任务是对前几个工作循环中被压缩轧过的毛管进一步辗轧压光，消除波棱和楠圆度，使其达到成品的要求。
(3)出口段αc=10°〜20°，这一段不承担变形任务，只起保证顺利地使钢管脱离轧辊的作用。
工作段占轧辊断面的总包角为200°～210°，非工作段所占的轧辊断面的总包角保持在150°～160°范围内。
图2 周期式轧管机的变形过程压缩段的工作过程如图2所示。
在压缩段开始进入工作状态之前(图2-a)，轧槽表面几乎处于与毛管表面相平行的位置。
二辊斜轧穿孔机及穿孔过程
二辊斜轧穿孔机及穿孔过程今天在无缝钢管生产过程中,穿孔工艺被广泛应用而且非常经济。
1886年德国的曼内斯曼兄弟申请了用斜辊穿孔机生产管状断面产品的专利。
专利中描述了金属变形时内部力的作用和使用两个或多个呈锥形的轧辊进行穿孔，因此被称作曼内斯曼穿孔过程。
由R.C 斯蒂菲尔发明的导板使得穿孔后的毛管长度得到增加。
后来狄舍尔发明了导盘，使穿孔效率得到更大提高。
在1970年出现了锥形辊的穿孔机，它比以前的穿孔机在金属的变形上有明显的改进。
在无缝钢管生产中,穿孔工序的作用是将实心的管坯穿成空心的毛管。
穿孔作为金属变形的第一道工序，穿出的管子壁厚较厚、长度较短、内外表面质量较差，因此叫做毛管。
如果在毛管上存在一些缺陷，经过后面的工序也很难消除或减轻。
所以在钢管生产中穿孔工序起着重要作用。
当今无缝钢管生产中穿孔工艺更加合理,穿孔过程实现了自动化。
斜轧穿孔整个过程可以分为三个阶段第一个不稳定过程--管坯前端金属逐渐充满变形区阶段，即管坯同轧辊开始接触（一次咬入）到前端金属出变形区，这个阶段存在一次咬入和二次咬入。
稳定过程--这是穿孔过程主要阶段，从管坯前端金属充满变形区到管坯尾端金属开始离开变形区为止。
第二个不稳定过程—为管坯尾端金属逐渐离开变形区到金属全部离开轧辊为止。
稳定过程和不稳定过程有着明显的差别，这在生产中很容易观察到的。
如一只毛管上头尾尺寸和中间尺寸就有差别，一般是毛管前端直径大，尾端直径小，而中间部分是一致的。
头尾尺寸偏差大是不稳定过程特征之一。
造成头部直径大的原因是：前端金属在逐渐充满变形区中，金属同轧辊接触面上的摩擦力是逐渐增加的，到完全充满变形区才达到最大值，特别是当管坯前端与顶头相遇时，由于受到顶头的轴向阻力，金属向轴向延伸受到阻力，使得轴向延伸变形减小，而横向变形增加，加上没有外端限制，从而导致前端直径大。
尾端直径小，是因为管坯尾端被顶头开始穿透时，顶头阻力明显下降，易于延伸变形，同时横向展轧小，所以外径小。
二辊斜轧穿孔机(毕业论文doc)_2
二辊斜轧穿孔机(毕业论文doc)1 绪论 1.1 选题背景进入 21 世纪后，在材料工业的传统产业中，尽管陶瓷材料、有机塑料、复合材料等管材的发展在一定程度上取代了钢管，但钢管在石油、电力、化工、煤炭、建筑，机械、军工、航空航天方面的地位仍然是不可动摇的，管材仍然被公认为是 21 世纪一种主要的建筑与工程材料。
21 世纪，全球经济将持续增长，对钢管的需求量也将继续增长。
增长的同时，钢管工业必须从装备落后型向装备先进型、企业分散型向企业集中型转变，如装备先进水平的轧管机组和兼并规模较小的钢管生产企业等。
目前，虽然我国已是钢管消费和生产大国，已成为钢管的净出口国，但在生产装备、产品品种、质量、成本、废弃资源利用以及环境保护上均较世界先进水平有较大差距。
为进一步增强竞争力，必须尽快缩小上述差距，尽快使生产装备和工艺技术达到国际先进水平，使我国真正成为世界钢管生产强国。
因此，中国钢管行业的发展战略，应该是以调整结构为中心，开发研究高档次专用管材为重点的发展战略。
无缝钢管生产的实质是将实心的管坯或钢锭穿孔并轧制成空心断面的钢管，其基本工序为穿孔和轧管。
1/ 3二辊斜轧穿孔机分盘式、菌式和辊式三种斜轧式穿孔机。
管坯在此三种斜轧穿孔机中穿孔变形时三者的变形区形状相同，变形过程的特点也基本相同。
但由于老式的盘式和菌式穿孔机受结构条件的限制，轧辊悬臂安装，轧机强度小，不能穿大直径薄壁管，齿轮传动部分磨损快，修理频繁，生产率低，辊身短、变形区短，单位变形区长度上应力较大，穿孔过程中金属内部产生极大的应力使毛管质量变坏；前进角固定，生产品种受到限制，所以这两种穿孔机目前较少使用（不再建），用得最广泛的是辊式穿孔机] 1 [。
1.2 国外无缝钢管生产的发展在 19 世纪，人们就开始了无缝钢管生产的研究。
美国生产无缝钢管的公司有十九家，设备生产能力超过 25 万吨的有八家。
美国现有的无缝钢管轧机中，有自动轧管机组二十五套，连轧管机组五套，三辊轧管机九套，狄赛尔机组四套，挤压机组十套，大顶管机二套。
小型二辊斜轧穿孔毛管内螺纹成因及减少措施
小型二辊斜轧穿孔毛管内螺纹成因及减少措施
凌仲秋;刘和平
【期刊名称】《钢管》
【年(卷),期】1993(000)003
【总页数】2页(P31-32)
【作者】凌仲秋;刘和平
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG335.7
【相关文献】
1.二辊斜轧穿孔机的设计与调整 [J], 潘峰
2.Φ114mm二辊斜轧穿孔机后台定心辊的改进 [J], 解作祥
3.改进φ100mm二辊斜轧穿孔机辊型,减少奥氏体不锈荒管内折和轧卡废品 [J], 任龙宝
4.建立二辊斜轧穿孔机设计调整理论体系 [J], 潘峰
5.二辊斜轧穿孔镁合金管微观组织演变分析 [J], 梁晓媛;胡建华;王仕杰;靳帅帅;苟毓俊
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冷轧不锈钢无缝管材孔型设计优化系统
冷轧不锈钢无缝管材孔型设计优化系统苏宁;张志远;朱永霞【摘要】分析了二辊周期钢管冷轧的具体过程及特点,编制了一套孔型设计优化系统软件并对其使用方法和具体界面做了简要介绍,还给出了二辊周期钢管冷轧模具系统三维模型的绘制方法.【期刊名称】《山西冶金》【年(卷),期】2019(042)002【总页数】3页(P6-7,12)【关键词】二辊周期钢管冷轧孔型设计优化系统软件;模具三维模型【作者】苏宁;张志远;朱永霞【作者单位】中国兵器工业第二○八研究所, 北京 102202;中国兵器工业第二○八研究所, 北京 102202;中国兵器工业第二○八研究所, 北京 102202【正文语种】中文【中图分类】TG333.1目前我国正处于一个钢铁大国向一个钢铁强国转变的关键时期，如何提高钢铁产品的科技含量，增加高端产品在出口中的份额是转型能否成功的一个关键[1,2]。
鲍岩[3]等采用非线性数值计算方法模拟了二辊周期钢管冷轧成形过程，并得到了钢管在稳定轧制阶段和轧制完成后各个位置的位移和应力应变分布情况。
贾美慧、唐承统[4]对钢管的弯曲成形回弹进行了研究，利用弹塑性变形理论推导出了材料的分段非线性本构方程，得到了回弹预测的近似公式。
吴圣华、张士宏[5]等人基于有限元软件Msc.Superform，获得了轧制过程中的金属流动特点、温度分布情况、应力应变变化规律。
本文在二辊周期冷轧钢管成形机理和孔型设计的研究基础上将其理论体系从定性研究升级到定量研究层面。
1 二辊周期钢管冷轧过程分析图1 多行二辊周期钢管冷轧示意图图1为多行二辊周期钢管冷轧示意图。
在二辊周期冷轧过程中，管坯是在上下轧辊和芯棒组成的随轧辊运动而不断变化的封闭孔型内发生变形的。
2 孔型设计优化系统软件的编制和数据输出为了便于得到不同孔型参数下的孔型数据，通过对二辊周期钢管冷轧的二辊模具设计的公式进行消化，借助于VB进行编程，编制出了二辊周期冷轧钢管二辊模具的计算程序，如图2所示。
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１ 设计原理与方法
壁厚压下段等分为７段，设计的各截面壁厚及 孔型直径如 图 ３ 所 示， 横 坐 标 表 示 截 面 位 置， “０” 表示壁厚压下段开始位 置， “７” 表 示 壁 厚 压 下 段 末
第３期
周小芳：二辊周期式轧管机孔型设计
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端。由图３可以看出，设计的孔型直径为斜率逐渐 减小的Байду номын сангаас线。
ｆ 为摩擦系数；ｔ０ 为 管 坯 壁 厚；ｔｘ 为 计 算 断 面 的 管
现代金属管材生产，尤其是合金钢、有色合金 及各种高变形抗力合金管材的生产广泛采用周期式 冷轧管机 。 ［１］ 轧管 工 具 孔 孔 型 设 计 是 管 材 轧 制 工 艺 中的核心问题，孔型设计的好坏直接影响到产品质 量、轧机生产率、工具寿命以及金属消 耗 。 ［２－６］ 压 下 段为管材轧制主要变形区，该段孔型设计主要体现 在孔型顶点的曲线上 （即设计各截面孔 型 直 径 Ｄｘ）， 它是孔型设计的关键，直接决定着轧管的质量和产 量。目前，在设计压下段孔型直径 Ｄｘ的 方 法 中， 存 在两种设计方式 ： ［７－８］ 其中一种考虑到轧制过 程 中 金 属塑性的显著降低，以相对变形量沿孔型长度按金 属硬化的程度逐渐减小为设计原则，按这一原则编 制 孔型设计的有奥萨得 ЯЕ、谢瓦金 Ю Ф、НИТИ－ НТЗ和 НТЗ等； 另 一 种 是 从 金 属 对 轧 辊 的 压 力 不 变这一条件出发，以绝对压下量沿孔型方向按一定
第３７卷 第３期 Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．３
ＦＯＲＧＩＮＧ ＆ ＳＴＡＭＰＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１２ 年 ６ 月 Ｊｕｎ． ２０１２
二辊周期式轧管机孔型设计
周小芳
（长治学院 电子信息与物理系，山西 长治 ０４６０１１）
摘要：根据轧制管材过程的变形特点，并结合单向拉伸曲线，提出设计孔型直径 Ｄｘ 的 新 方 法。 设 计 的 各 截 面 壁 厚 及孔型直径逐渐减小，而面缩率随着行程的增加而增加，但增量逐渐减小，以弥补金属加工硬化引起的塑性下降 不足。结果表明，工作锥截面相对变形量沿轧制长度方向逐渐减小，可以充分利用金属的塑性，而且工作锥各截 面的轧制压力总体变化不大，且最大压力分布在中间位置，有利于轧制变形。 关键词：轧制；管材；孔型设计 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３９４０．２０１２．０３．０１３ 中图分类号：ＴＧ３５６．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３９４０ （２０１２）０３－００５５－０４
（６）
φ
＝ｓｏ（ｓｏ
＋ｄｏ）－ｓ（ｓ＋ｄ） ｓｏ（ｓｏ ＋ｄｏ）
（７）
式中：ｓｏ 为 原 始 管 料 壁 厚；ｄｏ 为 原 始 管 料 内 径；ｓ
为管料壁厚；ｄ 为管料内径。
面缩率为管料壁厚与内径的函数，在轧制变形
区，管材内径由芯棒尺寸决定，若已知第ｎ 截面芯
棒直径ｄｎ，则可根据面缩率 计 算 工 作 锥 第ｎ 截 面 的 壁 厚ｓｎ 。
压下量；Ｓｘ 为所求 断 面 上 的 管 壁 厚 度；ｘ 为 动 点 坐
标 （０～ｌ０）。
联立式 （１２）、（１３） 和 （１４），可计算各截面的
轧制压力，如图５所示，图中显示各截面的轧制力
比较平稳，且较大的轧制力分布在轧机行程中间位
置，这与轧机的曲柄连杆运行方式相弥补，保证轧
机顺利平稳运行。
图 ４ 各 截 面 面 缩 率 的 设 计 值 Ｆｉｇ．４ Ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｒｅａ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｎ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ
１．１ 设 计 原 理 轧管时，管料套在锥形芯棒上，管料每送进一
定长度 （这里用 ｍ 表 示 ）， 轧 槽 块 在 管 料 上 碾 轧 一 次，见图１。管 材 的 轧 制 过 程 为 上 下 轧 辊 在 管 料 工 作锥上来回滚压，使工作锥逐步变形，最后得到合 适尺寸的成品管。即工作锥中某一截面管料在轧制
材壁厚；Ｒ０ 为轧辊主动齿轮半径。
不锈钢的强度极限随变形量可近似为线性关
系 ， ［１０］ 计算中强度极限和面缩率的关系为：
σｂ ＝６５０＋１２９７φ
（１２）
３ 讨论
图 ３ 各 截 面 设 计 的 壁 厚 和 孔 型 直 径 Ｆｉｇ．３ Ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗａｌｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｈｏｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ
５６
锻 压 技 术
第 ３７ 卷
过程中经历多次 “加载－卸载－加载” 的循环过程， 最后达到成品尺寸。轧制过程中，工作锥中某一截 面材料的 变 形 行 为 与 单 向 拉 伸 中 “加 载—卸 载—加 载—卸载” 的过 程 相 似， 见 图 ２。 图 ２ 中 １、２、３、 ４表示加载次数。从图中可以看出，随着不断地加 载和卸载，应力、应变逐渐增加，载荷变化比较平 缓。将此特征应用于轧制变形过程中，将壁厚压下 部分等分为ｎ 段，把总变形量均分到每段，即每段 相对原始的变形量相等，从而可以合理分散变形量， 避免载荷集中，从而实现平稳地轧制。
εｎ ＝ Ｎｎεｌ
（５）
式中：ｎ 为截 面 序 数；Ｎ 为 壁 厚 压 下 部 分 的 均 分 段
数；εｎ 为 第ｎ 截 面 的 轴 向 伸 长 率；εｌ 为 轧 制 过 程 总 伸长率。
轴向伸长率与面缩率的关系为：
图 １ 冷 轧 管 时 的 金 属 变 形 １．管 料 ２．轧 槽 块 ３．芯 棒 Ｆｉｇ．１ Ｔｕｂｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｃｏｌｄ－ｒｏｌｌｉｎｇ
变化率函数：壁厚变化率按直线变化和指数形式变 化，其中实际生产中主要采用第２种方法 。 ［９］
减薄率直线变化：
（ ） Δｓｘ
ｓｘ
＝ Ａ １－２ｎ１ｌｘｏ
减薄率指数变化：
（１３）
Δｓｘ ｓｘ
Ａｅ ＝
－ｎ２ｌｘｏ
（１４）
式中：Ａ 为 待 定 系 数；ｎ１、ｎ２ 为 系 数， 依 次 取 ０．１
和０．６４；ｌ０ 为压下段长度；ΔＳｘ 为ｘ 截 面 上 的 管 壁
按 Ф５７ｍｍ×４．５ｍｍ－Ф３８ｍｍ×１．８ｍｍ 的程序轧 制１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ钢 管 时 的 孔 型 设 计。 孔 型 压 下 部 分 的长度ｌｐ＝４１０ｍｍ， 其 中 减 径 段 长 度ｌｄ＝７４ｍｍ， 壁 厚 压 下 段 长 度ｌｏ＝３３６ｍｍ， 把 壁 厚 压 下 段 等 分 为 ７段，每段 的 长 度 为 ４８ｍｍ， 在 镗 制、 研 磨 或 者 在 轧制时 两 轧 槽 之 间 的 间 隙 ΔＫ ＝０．４ ｍｍ， 送 进 量 ｍ＝６ｍｍ［７］。 ２．２ 设 计 结 果 ２．２．１ 孔 型 设 计
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｐａｓｓ （Ｄｘ ）ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ－ ｔｉｃｓ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｔｅｎｓｉｌｅ ｃｕｒｖｅ．Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｓｓ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｗｅｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｅａ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｔｏ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｍｅｔａｌ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｍａｋｅ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ．Ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｌｍｏｓｔ ｕｎ－ ｃｈａｎｇｅｄｓ ｄｕｒｉｎｇ ｒｏｌｌｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｐａｒｔ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｔｏ ｒｏｌｌｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａ－ ｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｌｌｉｎｇ；ｔｕｂｅ；ｐａｓｓ ｄｅｓｉｇｎ
收 稿 日 期 ：２０１１－１０－０９； 修 订 日 期 ：２０１１－１２－２８ 基金项目：山西省高校科技开发资助项目 （２０１０１２８） 作者简介：周小芳 （１９８０－），女，博士 电 子 信 箱 ：ｘｆｚｈｏｕ７２５９＠１６３．ｃｏｍ
规律变化为设计原则，如捷捷林 П К 的孔型设计。 这些设计方法都先假设壁厚相对压下量或绝对压下 量随孔型长度符合某种关系，然后通过试验确定设 计公式中的 相 关 系 数。 周 宜 森 等 提 ［９］ 出 了 设 计 冷 轧 管孔型的 Ｋｓ计 算 方 法 （用 等 差 规 律 分 配 各 道 次 的 壁厚减缩系数 Ｋｓ．ｉ的计算方法）。
槡 －ｄｎ ＋
ｓｎ ＝
ｄｎ ＋４Ｎｓｎ０ε（ｓｌ０＋＋Ｎｄ０） ２
（８）
已 知 截 面 壁 厚 可 计 算 第 ｎ 截 面 的 孔 型 直 径 Ｄｘｎ 的值：
Ｄｘｎ ＝ ｄｎ ＋２ｓｎ
（９）
２ 设计试验和结果
２．１ 设 计 实 例 以文献 ［７］ 的 例 子， 在 ＸⅡＴ－７５ 冷 轧 管 机 上
２．２．２ 轧 制 力 分 布 由单位压力和金属同轧辊的接触面积，可计算
出金属对轧辊的总压力。金属同轧辊的接触面积按 谢瓦金 Ю Ф 推荐公式 ： ［７］
Ｆ０ ＝１．４１ηＤｘ 槡Ｒ·Δｔ