斜轧穿孔力参数对毛管壁厚的影响

《斜轧穿孔力参数对毛管壁厚的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、斜轧穿孔力参数对毛管壁厚的影响李胜祗　孙中建　朱成序　方木云InfluenceofForceParametersonWallThicknessofShellPiercedusingCross-RollPiercingLiShengzhi,SunZhongjian,ZhuChengxuandFangMuyun(EastChinaInstituteofMetallurgy,Maanshan243002)　　随着轧制技术的不断进步，斜轧穿孔工艺过程的自动控制已显迫切，研究穿孔毛管壁厚自动控制模型，提高轧制精度具有十分重要的意义。文献［1］针对带导板的穿孔机，根据变形区几

2、何关系，并考虑弹跳给出了毛管壁厚计算公式，该公式虽然考虑了壁厚弹跳值，但没有对弹跳值进行定量描述，即未反映弹跳值与轧制力参数的直接联系。本文拟以静态轧辊开度分析为基础，分析轧制力参数对孔型的影响，建立毛管壁厚预报模型。1　轧制力对毛管壁厚的影响　　轧制力作用于轧辊，使轧辊开度发生变化，从而改变内外变形工具间的间隙，导致壁厚偏离目标值。设轧制力P作用于变形区接触面上某一位置，如图1所示，则产生轧辊弹跳。图1　轧辊弹跳示意Fig.1　Sketchofrollspringing　　由于穿孔变形主要分布在穿孔准备区和穿孔区，即便是入、出口锥完全相同的桶形轧辊，轧制力P的作

3、用点也会偏向入口侧，则入口侧和出口侧压下螺丝上的受力是不等的，于是入、出口侧的弹跳值也是不等的，即Δ1≠Δ2。设机架刚度为K，应成立：　　　　(1)式中a——入口侧压下螺丝至轧制力作用点的水平距离；　　b——出口侧压下螺丝至轧制力作用点的水平距离；　　Δ1——入口侧机架弹跳值；　　Δ2——出口侧机架弹跳值。　　通常情况下，轧辊直径大于自身长度且辊颈长度不大，故轧辊弯曲变形很小，可忽略之，轧辊轴线在实际穿孔时仍为直线。此外，热轧时的单位压力较小，轧辊的弹性压扁也可忽略。于是可以认为，穿孔时轧辊仅相对与其静态位置发生了刚性移动，轧辊轧制带处的位移量ΔHP为：　　　　(

4、2)对二辊穿孔机而言，由式(2)所得到的ΔHP约为通过“穿孔轧卡”试样所测得的轧辊弹跳值的一半，则穿孔时的实际辊距为：Bck′=Bck+2ΔHP　　　　(3)式中Bck为静态辊距。　　在穿孔区和辗轧区，设沿轧制方向任意截面x=t处的轧辊开度为R(t)，顶头半径为Rt(t)，轧件壁厚S(t)，它们均为t的函数［2］，则：S(t)=R(t)-Rt(t)　　　　(4)　　由于轧制力引起辊距增大而使R(t)的增大，造成顶头与轧辊后锥面间的间隙增大，导致轧件壁厚增大，即ΔS(t)=ΔR(t)。　　在顶头平整段出口截面处，轧件壁厚即为毛管壁厚，其增量为：ΔS1=ΔR1　　　　

5、(5)式中ΔS1——辊跳引起的毛管壁厚增量；　　ΔR1——顶头平整段出口截面处轧辊开度增量。　　但要注意到，由于送进角α和辗轧角φ的存在，轧辊开度关于辊距是非线性的，轧制力引起的开度增量ΔR(t)关于辊距增量ΔHP也是非线性的，即ΔR(t)≠ΔHP，计算开度时应以实际辊距Bck′代入，得实际开度R1′，有下式确定壁厚增量：ΔS1=R1′-0.5Dt　　　　(6)2　顶头轴向力的影响　　由于顶杆很长，穿孔时顶头轴向力会使顶杆产生较大的轴向弹性压缩变形，顶杆将导致顶头相对于其静态位置明显后移。据对国内某连轧管机组中的狄舍尔穿孔机轧卡试样的实际测算，穿制Φ184mm×1

6、6.75mm毛管时，顶头后移量达33.8mm。顶杆属等截面杆，假定其受顶头轴向力时不发生弯曲，则顶杆的缩短量ΔL可用下式估计：　　　　(7)式中Qd——顶头轴向力/kN；　　L——顶杆长度/mm；　　E——顶杆横截面积/mm2；　　F——顶杆材质的弹性模量/MPa。　　若忽略顶杆后座(支持器)的弹性变形，则顶杆压缩量即为顶头位置的变化量ΔC，即ΔC=ΔL。由于顶头的后移，使得顶头与轧辊后锥面的间隙增大ΔS2，将使毛管壁厚产生同等数值的增大，其增量可由下式确定：ΔS2≈ΔC.tgβ2　　　　(8)式中β2——轧辊出口锥辊面锥角。3　总壁厚增量与毛管壁厚　　综合轧制力

7、的影响和顶头轴向力对穿孔毛管壁厚的影响的结果，总的壁厚增量应为：ΔS=ΔS1+ΔS2　　　　(9)因此，变形区出口的实际壁厚为：SH′=SH+ΔS　　　　(10)式中SH为静态调整参数计算时的目标壁厚。　　为获得所要求的毛管壁厚，轧机调整参数中应考虑弹跳造成的壁厚增量，即引入计算壁厚SC，其与毛管目标壁厚及壁厚增量的关系为：SC=SH-ΔS　　　　(11)在调整参数计算［2］时，使SC=SH即可。4　轧制力参数对壁厚均匀性的影响　　按文献［3］中提出的工具设计思想和方法，当以穿孔毛管横向壁厚均匀性为目标时，顶头平整段最佳锥角与顶头位置和辊距有关，原因在于轧件与轧辊

8、的接触迹线