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无缝钢管斜轧生产中二辊斜轧管机斜轧生产中的扭转变形

2019-10-25100
       在无缝钢管斜轧过程中,毛管还会在变形区中产生扭转变形,如图5-25所示。毛管产生扭转变形是因运动学因素和金属变形因素而造成的。下面先从运动学的因素来分析毛管是如何产生扭转变形的。

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由于斜轧孔型的特点,无缝钢管的毛管在轧制过程中,沿整个变形区任意横截面上dx /Dx的比值始终是变化的(Dx、 dx分别为x截面的轧辊直径和毛管直径),轧辊带动毛管转动时,轧辊和毛管都有着各自的转速。在变形区中,毛管不同横截面的旋转角速度如果不一致,就会产生扭转变形。

下面以存在送进角α和辗轧角γ的二辊斜轧管机为例来分析变形区中毛管的旋转角速度。根据运动学关系,毛管在x截面的切向分速度应为:

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仅从运动学的角度来看,由此式可知,只要保证变形区中各截面上轧辊和毛管的直径之比为一常值,就可以保证毛管在斜轧变形区中的角速度为一常值,即毛管不会产生扭转变形。但实际上,这一要求是不可能得到满足的,也就是说斜轧管时,荒管产生扭转变形是难以避免的。因为在压扁减径区(I区)和减径减壁区(II区),轧辊直径不断增大,而毛管直径则不断压缩变小,所以毛管沿轧制方向各截面上的旋转角速度必然是不断加快的,而且在轧辊的脊部处,轧辊直径突然变大,所以。也是突然加大的。这样在I区和II区,毛管必然会出现顺轧辊旋转方向的正向扭转;在转圆区(IV区),情况正好相反,辊径越来越小,而管径却越来越大,则值便越来越小,这又必然会造成毛管的反向扭转。在均壁区(lll区),是毛管发生正向和反向扭转变形的过渡地带,如图5-25所示。

另一方面,从变形的角度来分析,由于沿变形区各横截面的金属变形量的差异很大,因此,各横截面上金属横向流动的趋势也必然很不一致。例如,在I区,由于毛管是空轧减径,扭转变形仅存在于毛管的外表面,且扭转量几乎为零;在ll区,是毛管发生减径减壁的集中变形区,毛管扭转变形量达到了最大值。随后在lll区和lV区,毛管的变形量较小,管壁发生扭转变形的程度减小。


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除此之外,金属的切向滑移系数在变形区各截面上并不是一个常数(但变化不大),毛管的壁厚大小对抵抗扭转变形的能力存在着差异,并且变形量的大小(即延伸系数)与毛管的扭转变形程度也有直接的关系。其表现是毛管和荒管的壁厚越大,抵抗扭转变形的能力越强,则扭转变形程度越轻;而变形量越大,则扭转变形程度也越大。

因此,要完全避免斜轧管时荒管的扭转变形是不可能的。人们一直在探索如何减轻斜轧管时荒管扭转变形的程度,其中最有效的办法是采用锥形轧辊和带主动导盘的斜轧管工艺,它可以使轧辊的辊径随荒管直径的增大而增大,尽可能保证变形区出口段不同截面的辊径与荒管直径及荒管的比值(Dx /dx)变化较小;并通过主动导盘的拉力作用促进荒管的轴向延伸。

由于无缝钢管斜轧管的工艺特点,毛管不仅在变形区中会发生扭转变形,而且当荒管出孔型之后仍在高速旋转时,也会继续发生扭转变形。所轧制的荒管越长,管壁越薄,荒管出变形区后的扭转变形程度也越严重,有时会扭成“麻花”状。这也是斜轧管机不能轧制更薄、更长荒管的原因之一。

通过提高芯棒的润滑质量,改固定导板为主动导盘,增大导盘的速度,减小轧辊和导板(导盘)之间的间隙,尤其是使导盘的高边尽可能紧靠轧辊的迎钢侧(此即所谓的导盘高边应与轧辊接触出现“打火花”、无间隙)。可以有效地限制变形金属的横向流动,减小毛管管壁在轧辊和导板(导盘)之间的缝隙处的“堆积”和增厚,并避免产生削钢、链带或轧卡。

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