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date.png 2021-12-29 09:06:51

钢管切割的轧制加工解析技术自20世纪80年代后期开始广泛采用有限要素法(FEM),近伴随着计算机输出的发展,解析技术已由二维向三维的变形解析发展。由此提高了产品的尺寸精度和质量,以下介绍具有代表性的解

钢管切割的轧制加工解析技术自20世纪80年代后期开始广泛采用有限要素法(FEM),近伴随着计算机输出的发展,解析技术已由二维向三维的变形解析发展。由此提高了产品的尺寸精度和质量,以下介绍具有代表性的解析技术。

延伸轧制的解析技术

芯棒连轧管机采用芯棒和孔型辊进行轧制,因此与板轧制不同,在轧辊圆周方向上存在着轧辊和芯棒没有接触的自由变形区。由于该自由变形区是在下个机架上被轧制薄壁钢管切割,因此为正确理解芯棒连轧管机的综合特征,对包括自由变形区在内的变形进行预测是很重要的。

这种复杂的变形预测如果采用以往的高速缓存实现算法是无法获得高的精度,因此就需要高精度的解析。考虑到轧制方向剪切变形,采用普通扩张平面变形解析进行近似三维解析。结果可知,计算值和实验值较一致。

近,随着计算机技术的发展,加快了完全三维有限要素法解析技术的开发大口径钢管切割,它还能用于机架间张力影响的解析和轧辊与管坯的速度差的解析。

定径轧制的解析技术

采用定径轧制时由于内面没有工具,因此在轧制厚壁管时轧材的内面形状不整齐。采用三辊式轧机时,轧材的内面形状呈六角形。通过采用三维有限要素法解析,明确了这种内面棱角现象的发生机理和应采取的对策。在采用接近正圆的椭圆率=0.986的孔型时能获得基本均匀的壁厚,但在采用接近正圆的椭圆率=0.960的孔型时则出现清晰的内面六棱角。采用本解析能预测用张力减径机轧制时壁厚的变化,弄清了轧辊孔型特性和机架间的张力对内面六棱角的影响。

钢管切割的设计规则不能用于碳钢是因为钢管切割与碳钢之间有着3个根本的区别:

其一、冷加工时产生加工硬化,例如,弯曲时具有各向异性,即:横向和纵向性能不同。可以利用由冷加工而增多的强度,不过如果与总面积相比弯曲面积较小而忽略不计这种增加时,强度增多可以在一定程度上提高安全系数。

其二、应力/应变曲线形状不同,的弹性极限大约是屈服应力的50%,就标准中所规定的小值而论,该屈服应力值低于中碳钢的屈服应力值。

其三、没有屈服点,通常以ó0.2来表示该屈服应力被认为是当量值。

1.钢管切割轧制温度的影响。轧制温度高、轧制压力小和顶头磨损小,从而内直道缺陷也减少。但轧制温度太高,顶头表面容易烧化而粘金属和铁皮,促使内直道缺陷增加。一般钢管切割轧制温度在1050摄氏度左右为好。

2.变形量的影响。一般变形量大,内直道缺陷增多。当总延伸系数一定时,加大道次延伸系数,减小第二道延伸系数,可以减小内直道缺陷。因此,第二道变形可以消除道变形时产生的内直道;但在辊缝处的直道不能消除,因为在这里顶头不和金属接触。

3.润滑剂的影响。为了减小钢管切割与顶头之间的摩擦系数,在送入轧管机之前向毛管内撒入润滑剂,可以减小钢管切割内直道缺陷。当不用润滑剂时,缺陷的数量和深度都会增加。

4.顶头的形状。使用球形顶头可减小内直道缺陷,这是因为球顶头加工面多,减壁区窄,轧制力小,顶头上不易粘金属和铁皮。

5.轧制的钢管切割钢种。变形抗力高的钢种,由于轧制压力大,易造成内直道缺陷。

6.顶头的表面状态。主要决定于热处理,顶头表面应有一定的硬度和无裂纹。

钢管切割冷却方式随其材质而异。对于大多数钢种采用自然冷却即可达到要求。对某些特殊用途的钢管切割,为了保证其要求的组织状态和物理、机械性能,必须有一定冷却方式和冷却制度。例如,钢管切割,需要在一定温度下终轧,然后用水急冷以进行固溶处理,再送入冷床进行自然冷却;

钢管切割为使其具有片状珠光体组织和防止网状碳化物析出,以利于以后的球化退火工序的进行,应控制在850摄氏度以上终轧,然后以50-70摄氏度/分的速度进行快冷,故需在冷床上采用吹风或喷雾进行强迫冷却。

用于钢管切割矫直的有机械压力矫直机、斜辊矫直机和张力矫直等几种型式。压力矫直机的结构简单,适用于直径为38-600mm,弯曲度在50mm加以上的钢管切割矫直。它生产率低,需人工辅助操作,矫直质量亦不高,多用于钢管切割的粗矫和异型管矫直。

目前广泛采用的是斜辊矫直机,其矫直辊的排列型式。由于矫直辊倾斜放置。故钢管切割在矫直过程中作螺旋运动,可使钢管切割在矫直辊间进行多次纵向反复弯曲,其结果可用为数不多的矫直辊来完成钢管切割轴对称的矫直。

保证成品钢管切割具有较小的弯曲度主要由矫直机来完成。所以为了消除钢管切割弯曲,所有钢管切割都要经过冷矫直。

钢管切割弯曲是由于轧机调整不当、轧制时残留的残余应力以及由于沿管子截面和长度上冷却不均等原因造成的。因此,不可能从轧机直接得到很直的管子,只有通过矫直管子的弯曲度才能满足技术条件的规定。

矫直的基本道理就是使管子进行弹塑性弯曲,由大的弯曲度变为小的弯曲度,因此钢管切割在矫直机内必须受到所得弯曲。而钢管切割反复弯曲的程度主要由矫直机的调整所决定。

影响矫直质量的因素很多,如原管的弯曲度,钢管切割尺寸和材料,矫直机型式,调整参数等。

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