微张力减径机孔型设计和轧制表计算方法
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5 100 机组孔型图见图 1。
图 1 5 100 机组孔型图
(1) 机架个数 求机架个数的公式为:
n=
lgD e lg (1-
Do
Θ总)
+
q
式中: q——机架折合数 (取 1～ 2) ;
D e ——成品管直径 mm ;
D 0 ——毛管直径 mm ;
Θ总——总减径率 %。
马辉, 工程师, 1991 年毕业于东北大学金属压力加工专业, 现在鞍钢新钢铁有限责任公司生产部工作 (114021)。 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
D0
Θi=
Θ总m ax n- 1
Θ1= (0185～ 1) Θi
以上各式中, D 0 为 85mm 时, 系数取下限; D 0
为 100～ 105mm 时, 系 数 取 中 限; D 0 为 127mm
时, 系数取上限。 Θ2～ Θ10= Θi。
设 Θend为剩余减径率, 用于分配成品机架和成
。 S e) ]
张力系数分配曲线见图 3。
Z 1= 015Zm , Z 2～ Z 10= Zm , Z 11= 015Zm , Z 12= 0。
轧辊转速 nk= 60v 2D k 其中 D k 为轧辊直径; v 为轧制速度。
D k= D w - d ico sΗk 其中 D w 为轧辊理想直径, D w = 355mm ; Ηk = Ηk0+ ∃ Ηk0; Ηk0 = Π 6 (1- e ΛD W ) ; ∃ Ηk0 = Π 6× (d i 2ΛΓe) (Z i- Z iΚ)。
·56·
《鞍钢技术》2004 年第 6 期
其中 Χ为机架中单机架延伸率。 4. 2 各机架的轧制力矩
各机架的轧制力矩M = R dK f [ Π∃d iS (1- Zm )
+ (F i- 1Z i- 1- F iZ i) ] 式中: Z i- 1 ——前一架张力系数; Z ——该机架张力系数; F i- 1 ——前一架钢管断面积; F i——该架钢管断面积。
速是用三对插值法由计算机计算的, 既快又准确。
4 力能参数的计算
4. 1 各机架的轧制力
各机架的轧制力 P = 2. 1S K f (1- Zm ) R d∃d 式中: S ——机架孔型中钢管壁厚;
图 3 张力系数分配曲线
(6) 切头损失计算公式 切头损失 L = L 0A X eY 式中: L 0 ——系数, L 0= 0. 0365; A ——机架间距, A = 0. 325。 0. 2≤Zm ≤0. 42 时, X = ZmC 1; Zm > 0142 时, X = 0124C 1, 其中 X 为校正系数, C 1= 012。 综合指数 Y = Κ+ C 2Θi+ C 3 (1 V L ) + V R 其中 Κ为延伸系数; Θi 为平均减径量; C 2= 7; C 3 = 0103; V L = S e D e (冷状态下) ; V R = S R D R (热 状态下)。 (7) 轧辊转速计算 由 D k 求 nk。
别为孔型宽和孔型高。
(7) 工具距离
工具距离W A =
(D W 2
-
b) 2-
(8) 孔型加工图
孔型加工示意图见图 2。
(D W 2
-
W D)2 2
取 2 架圆整机架时, 其减径率: Θn= 0. 345×Θend- 0. 001 Θn- 1= Θend- Θn 取 3 架圆整机架时, 其减径率: Θn= 0. 17×Θend- 0. 002 Θn- 1= 0. 32×Θend Θn- 2= Θend- (Θn + Θn- 1) Θend= Θ总m ax- (Θ1+ Θ2+ ……+ Θ10) - 0. 001 (5) 理想轧槽直径 (参见图 1) 确定椭圆度系数 Αi 时, 有两种公式供参考 (其 经验系数 Φ的确定见表 1)。
整机架。
孔型长半轴孔型宽 a i=
di 1+ 1
Αi
孔型短半轴孔型高 bi=
d 1+
i
或 Αi
bi=
d i-
ai
理想轧槽直径 d i= a i+ bi
(6) 工具直径
W D=
(b-
b2 DW
a 2
+
a2 ) + DW
0.
75×b-
a2 b2 DW - a
2+ a2 DW
其中, D W 为理想轧辊直径, D W = 355; a、b 分
∃d ——钢管在孔型中的压下量, ∃d = Θi; R d ——辊底半径, R d= D w - d i; K f ——钢管变形阻力。 K f= Ρ0Λa ( lgΕ) b ( t 1000) - c 式中: a ——变形速度对变形阻力影响指数; b —— 变形程度对变形阻力影响指数; c —— 变形温度对变形阻力影响指数; Ρ0 ——温度 t= 1000℃、变形速度 Λ= 1、变
形程度 Ε= 10% 时, 钢管的变形阻 力。
Λ= v L (1- 1 v ) 式中: v ——机架中钢管的轧制速度;
L ——孔型中钢管与轧辊的接触长。 L = (d i- 1- bi) (D w - 2bi) Ε= 2 3 (1- 1 Χ)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
S 0=
Se
时, 平均张力系数 Zm =
12+
2a 2a
,
a
为成品管与
荒管的厚径比的平均值, a=
015
(S D
0 0
+
Se D e)
。
当 S 0 ≠S e 时, Zm =
12-
2a 2a -
A a+ A a+
2A A
,
其中
A
为机架间距, A =
ln [S o ln [ (D 0- S 0)
Se] (D e-
Abstract T he p a ss design m ethod and its app lica tion a re in troduced in deta il acco rd ing to the p ractica l situa tion of 5 100 m ills in A ngang Seam less Steel P ip e P lan t. T he ca lcu la tion fo rm u la s in ro lling schedu le , the ca lcu la tion s fo r m o to r ro ta ting sp eed and fo rce and energy p a ram eters a re a lso described in th is a rticle.
·55·
毛管壁厚 S 0= S e- ∃S = 0. 0041 (D 0 - D e) , S e < 15mm 时用此公式。
(3) 入口速度 入口速度 v e= ΠD knk1 60 式中: D k ——轧制直径; nk1 ——第一架轧辊转速。 (4) 出口速度 出口速度 v 0= V eΚ 式中: Κ——延伸系数。 (5) 张力系数
表 1 经验系数 Φ的确定
Θi 0. 020. 03 0. 04 0. 06 0. 07 0. 07 0. 08 0. 1 0. 12 Φ 0. 990. 99 0. 985 0. 975 0. 968 0. 985 0. 985 0. 980 0. 975
图 2 孔型加工示意图
2. 2 孔型设计公式的应用 用上面的公式计算出 Bm 系列 5 105 入口直
径的孔型表和其它系列孔型表。 2. 3 定位圈尺寸设计与选择
定位圈的主要作用是定位, 靠其外径 5D 来决 定工具直径W D , 5D = W D - 2 (L ±0101)。 其中, L 为刀块长度, ±0101 为公差, 它是给定的, 选择相 应的刀块长度, 来对应不同的孔型直径。定位圈的尺 寸确定后, 厂家可自行加工。 现已应用于生产中。
Key W ords m icro ten sion reducing m ill p a ss design ro lling schedu le ca lcu la tion
1 前言
如果微张力减径机孔型设计合理, 就能充分 发挥减径机的设备能力, 保证产品质量。 同样, 其 轧制表的计算合理与否, 在很大程度上能决定整 个机组的生产率、产品质量, 以及工具材料、能源 的消耗等项指标, 因此它们是进行指导钢管生产 和操作的技术规范。
2 孔型设计方法的掌握和应用
孔型设计的主要任务是计算孔型和工具 (主 要是轧辊) 的尺寸, 特别是工具距离W A 和工具直 径W D , 选择准确的定位圈直径 5D , 以加工出合乎 孔型表要求的轧辊。孔型设计准确与否, 对能否轧 出合格的减径管至关重要。 其关键是对计算公式 的掌握程度, 其中有很多公式书本上是没有的, 只 能靠理论开发和大量的计算工作取得。 2. 1 孔型设计公式
鞍钢技术
2004 年第 6 期 AN GAN G T ECHNOLO GY
·53·
微张力减径机孔型设计和轧制表计算方法
马辉 韩明旭 司富国 马铁丹 (鞍钢集团新钢铁有限责任公司)
摘要 根据鞍钢无缝钢管厂 5 100 机组实际, 详细介绍了其孔型设计方法及其应用, 以及 轧制表计算公式和电机转速、力能参数的计算。
(8) 电机转速计算
已知任意两架轧辊转速, 用二元一次方程 nk
=
i
n 4.
叠
894
+
36.
n主 324 1.
256 (其中 i 为i 叠加电机第
i 架速比) 便可求出主、附电机转速。
轧制表中计算公式最为复杂和难度最大的是
切头长度和轧辊转速的计算。以上各公式经验证,
基本上符合实际。
在实际生产中, 根据以上公式, 主、附电机转
关键词 微张力减径机 孔型设计 轧制表 计算
D e sign of M icro ten sion R educing M ill Pa ss and Ca lcu la t ion M e thod in Ro lling Schedu le
M a Hu i Han M ingxu S i Fuguo M a T iedan (A ngang N ew Iron and Steel Co. )1- Nhomakorabea总m ax
(2) 毛管壁厚
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
马辉 韩明旭 司富国 马铁丹 微张力减径机孔型设计和轧制表计算方法
其 中 e= 1. 25 R ∃d i; R = (d i- 2bi) 2; Λ=
0142; Γ= 1+ (d i 2e) S i d i; Z i 为前架张力系数; Z iΚ为后架张力系数; Ηk 为有张力时, 轧制直径所对
应的中心角; Ηk0为无张力时, 轧制直径所对应的中 心角; ∃ Ηk0为无张力时, 轧制直径所对应的中心角 变量。
品机架前一架的减径率, 其分配方法根据剩余多
少不同, 架数亦不同, 按下面规律:
D 0 = 85mm 时, Θend ≤010376, 取 2 架圆整机
架; Θend> 010376, 取 3 架圆整机架。
D 0 = 100～ 105mm 和 127mm 时, Θend ≤
010359, 取 2 架圆整机架; Θend> 010359, 取 3 架圆
·54·
《鞍钢技术》2004 年第 6 期
(2) 总减径率
010044; 在 Cm 系列中, c 为 010065。
总减径率
Θ总=
D
0D
D
0
e ×100%
(3) 平均减径率
平均减径率 Θi=
Θ总m ax n- 1
(4) 减径率分配
减径率分配公式为:
Θ总m ax =
1116 D 0- D e ×100%
3 轧制表计算公式及电机转速
Αi=
1 Φ(1-
Θi)
Α= e0. + 68Θi cΘid i
其中, d i 为理想轧槽直径; c 为毛管系数。 在
Am 系 列 中, c 为 010013; 在 Bm 系 列 中, c =
3. 1 轧制表计算 (1) 毛管直径
毛管直径 D 0=
D em in
图 1 5 100 机组孔型图
(1) 机架个数 求机架个数的公式为:
n=
lgD e lg (1-
Do
Θ总)
+
q
式中: q——机架折合数 (取 1～ 2) ;
D e ——成品管直径 mm ;
D 0 ——毛管直径 mm ;
Θ总——总减径率 %。
马辉, 工程师, 1991 年毕业于东北大学金属压力加工专业, 现在鞍钢新钢铁有限责任公司生产部工作 (114021)。 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
D0
Θi=
Θ总m ax n- 1
Θ1= (0185～ 1) Θi
以上各式中, D 0 为 85mm 时, 系数取下限; D 0
为 100～ 105mm 时, 系 数 取 中 限; D 0 为 127mm
时, 系数取上限。 Θ2～ Θ10= Θi。
设 Θend为剩余减径率, 用于分配成品机架和成
。 S e) ]
张力系数分配曲线见图 3。
Z 1= 015Zm , Z 2～ Z 10= Zm , Z 11= 015Zm , Z 12= 0。
轧辊转速 nk= 60v 2D k 其中 D k 为轧辊直径; v 为轧制速度。
D k= D w - d ico sΗk 其中 D w 为轧辊理想直径, D w = 355mm ; Ηk = Ηk0+ ∃ Ηk0; Ηk0 = Π 6 (1- e ΛD W ) ; ∃ Ηk0 = Π 6× (d i 2ΛΓe) (Z i- Z iΚ)。
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《鞍钢技术》2004 年第 6 期
其中 Χ为机架中单机架延伸率。 4. 2 各机架的轧制力矩
各机架的轧制力矩M = R dK f [ Π∃d iS (1- Zm )
+ (F i- 1Z i- 1- F iZ i) ] 式中: Z i- 1 ——前一架张力系数; Z ——该机架张力系数; F i- 1 ——前一架钢管断面积; F i——该架钢管断面积。
速是用三对插值法由计算机计算的, 既快又准确。
4 力能参数的计算
4. 1 各机架的轧制力
各机架的轧制力 P = 2. 1S K f (1- Zm ) R d∃d 式中: S ——机架孔型中钢管壁厚;
图 3 张力系数分配曲线
(6) 切头损失计算公式 切头损失 L = L 0A X eY 式中: L 0 ——系数, L 0= 0. 0365; A ——机架间距, A = 0. 325。 0. 2≤Zm ≤0. 42 时, X = ZmC 1; Zm > 0142 时, X = 0124C 1, 其中 X 为校正系数, C 1= 012。 综合指数 Y = Κ+ C 2Θi+ C 3 (1 V L ) + V R 其中 Κ为延伸系数; Θi 为平均减径量; C 2= 7; C 3 = 0103; V L = S e D e (冷状态下) ; V R = S R D R (热 状态下)。 (7) 轧辊转速计算 由 D k 求 nk。
别为孔型宽和孔型高。
(7) 工具距离
工具距离W A =
(D W 2
-
b) 2-
(8) 孔型加工图
孔型加工示意图见图 2。
(D W 2
-
W D)2 2
取 2 架圆整机架时, 其减径率: Θn= 0. 345×Θend- 0. 001 Θn- 1= Θend- Θn 取 3 架圆整机架时, 其减径率: Θn= 0. 17×Θend- 0. 002 Θn- 1= 0. 32×Θend Θn- 2= Θend- (Θn + Θn- 1) Θend= Θ总m ax- (Θ1+ Θ2+ ……+ Θ10) - 0. 001 (5) 理想轧槽直径 (参见图 1) 确定椭圆度系数 Αi 时, 有两种公式供参考 (其 经验系数 Φ的确定见表 1)。
整机架。
孔型长半轴孔型宽 a i=
di 1+ 1
Αi
孔型短半轴孔型高 bi=
d 1+
i
或 Αi
bi=
d i-
ai
理想轧槽直径 d i= a i+ bi
(6) 工具直径
W D=
(b-
b2 DW
a 2
+
a2 ) + DW
0.
75×b-
a2 b2 DW - a
2+ a2 DW
其中, D W 为理想轧辊直径, D W = 355; a、b 分
∃d ——钢管在孔型中的压下量, ∃d = Θi; R d ——辊底半径, R d= D w - d i; K f ——钢管变形阻力。 K f= Ρ0Λa ( lgΕ) b ( t 1000) - c 式中: a ——变形速度对变形阻力影响指数; b —— 变形程度对变形阻力影响指数; c —— 变形温度对变形阻力影响指数; Ρ0 ——温度 t= 1000℃、变形速度 Λ= 1、变
形程度 Ε= 10% 时, 钢管的变形阻 力。
Λ= v L (1- 1 v ) 式中: v ——机架中钢管的轧制速度;
L ——孔型中钢管与轧辊的接触长。 L = (d i- 1- bi) (D w - 2bi) Ε= 2 3 (1- 1 Χ)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
S 0=
Se
时, 平均张力系数 Zm =
12+
2a 2a
,
a
为成品管与
荒管的厚径比的平均值, a=
015
(S D
0 0
+
Se D e)
。
当 S 0 ≠S e 时, Zm =
12-
2a 2a -
A a+ A a+
2A A
,
其中
A
为机架间距, A =
ln [S o ln [ (D 0- S 0)
Se] (D e-
Abstract T he p a ss design m ethod and its app lica tion a re in troduced in deta il acco rd ing to the p ractica l situa tion of 5 100 m ills in A ngang Seam less Steel P ip e P lan t. T he ca lcu la tion fo rm u la s in ro lling schedu le , the ca lcu la tion s fo r m o to r ro ta ting sp eed and fo rce and energy p a ram eters a re a lso described in th is a rticle.
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毛管壁厚 S 0= S e- ∃S = 0. 0041 (D 0 - D e) , S e < 15mm 时用此公式。
(3) 入口速度 入口速度 v e= ΠD knk1 60 式中: D k ——轧制直径; nk1 ——第一架轧辊转速。 (4) 出口速度 出口速度 v 0= V eΚ 式中: Κ——延伸系数。 (5) 张力系数
表 1 经验系数 Φ的确定
Θi 0. 020. 03 0. 04 0. 06 0. 07 0. 07 0. 08 0. 1 0. 12 Φ 0. 990. 99 0. 985 0. 975 0. 968 0. 985 0. 985 0. 980 0. 975
图 2 孔型加工示意图
2. 2 孔型设计公式的应用 用上面的公式计算出 Bm 系列 5 105 入口直
径的孔型表和其它系列孔型表。 2. 3 定位圈尺寸设计与选择
定位圈的主要作用是定位, 靠其外径 5D 来决 定工具直径W D , 5D = W D - 2 (L ±0101)。 其中, L 为刀块长度, ±0101 为公差, 它是给定的, 选择相 应的刀块长度, 来对应不同的孔型直径。定位圈的尺 寸确定后, 厂家可自行加工。 现已应用于生产中。
Key W ords m icro ten sion reducing m ill p a ss design ro lling schedu le ca lcu la tion
1 前言
如果微张力减径机孔型设计合理, 就能充分 发挥减径机的设备能力, 保证产品质量。 同样, 其 轧制表的计算合理与否, 在很大程度上能决定整 个机组的生产率、产品质量, 以及工具材料、能源 的消耗等项指标, 因此它们是进行指导钢管生产 和操作的技术规范。
2 孔型设计方法的掌握和应用
孔型设计的主要任务是计算孔型和工具 (主 要是轧辊) 的尺寸, 特别是工具距离W A 和工具直 径W D , 选择准确的定位圈直径 5D , 以加工出合乎 孔型表要求的轧辊。孔型设计准确与否, 对能否轧 出合格的减径管至关重要。 其关键是对计算公式 的掌握程度, 其中有很多公式书本上是没有的, 只 能靠理论开发和大量的计算工作取得。 2. 1 孔型设计公式
鞍钢技术
2004 年第 6 期 AN GAN G T ECHNOLO GY
·53·
微张力减径机孔型设计和轧制表计算方法
马辉 韩明旭 司富国 马铁丹 (鞍钢集团新钢铁有限责任公司)
摘要 根据鞍钢无缝钢管厂 5 100 机组实际, 详细介绍了其孔型设计方法及其应用, 以及 轧制表计算公式和电机转速、力能参数的计算。
(8) 电机转速计算
已知任意两架轧辊转速, 用二元一次方程 nk
=
i
n 4.
叠
894
+
36.
n主 324 1.
256 (其中 i 为i 叠加电机第
i 架速比) 便可求出主、附电机转速。
轧制表中计算公式最为复杂和难度最大的是
切头长度和轧辊转速的计算。以上各公式经验证,
基本上符合实际。
在实际生产中, 根据以上公式, 主、附电机转
关键词 微张力减径机 孔型设计 轧制表 计算
D e sign of M icro ten sion R educing M ill Pa ss and Ca lcu la t ion M e thod in Ro lling Schedu le
M a Hu i Han M ingxu S i Fuguo M a T iedan (A ngang N ew Iron and Steel Co. )1- Nhomakorabea总m ax
(2) 毛管壁厚
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
马辉 韩明旭 司富国 马铁丹 微张力减径机孔型设计和轧制表计算方法
其 中 e= 1. 25 R ∃d i; R = (d i- 2bi) 2; Λ=
0142; Γ= 1+ (d i 2e) S i d i; Z i 为前架张力系数; Z iΚ为后架张力系数; Ηk 为有张力时, 轧制直径所对
应的中心角; Ηk0为无张力时, 轧制直径所对应的中 心角; ∃ Ηk0为无张力时, 轧制直径所对应的中心角 变量。
品机架前一架的减径率, 其分配方法根据剩余多
少不同, 架数亦不同, 按下面规律:
D 0 = 85mm 时, Θend ≤010376, 取 2 架圆整机
架; Θend> 010376, 取 3 架圆整机架。
D 0 = 100～ 105mm 和 127mm 时, Θend ≤
010359, 取 2 架圆整机架; Θend> 010359, 取 3 架圆
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(2) 总减径率
010044; 在 Cm 系列中, c 为 010065。
总减径率
Θ总=
D
0D
D
0
e ×100%
(3) 平均减径率
平均减径率 Θi=
Θ总m ax n- 1
(4) 减径率分配
减径率分配公式为:
Θ总m ax =
1116 D 0- D e ×100%
3 轧制表计算公式及电机转速
Αi=
1 Φ(1-
Θi)
Α= e0. + 68Θi cΘid i
其中, d i 为理想轧槽直径; c 为毛管系数。 在
Am 系 列 中, c 为 010013; 在 Bm 系 列 中, c =
3. 1 轧制表计算 (1) 毛管直径
毛管直径 D 0=
D em in