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無縫鋼管斜軋生產中二輥斜軋管機斜軋生產中的扭轉變形

   2019-10-25 和平9
核心提示:在無縫鋼管斜軋過程中,毛管還會在變形區中產生扭轉變形,如圖5-25所示。毛管產生扭轉變形是因運動學因素和金屬變形因素而造成的。下面先從運動學的因素來分析毛管是如何產生扭轉變形的。
       在無縫鋼管斜軋過程中,毛管還會在變形區中產生扭轉變形,如圖5-25所示。毛管產生扭轉變形是因運動學因素和金屬變形因素而造成的。下面先從運動學的因素來分析毛管是如何產生扭轉變形的。

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由于斜軋孔型的特點,無縫鋼管的毛管在軋制過程中,沿整個變形區任意橫截面上dx /Dx的比值始終是變化的(Dx、 dx分別為x截面的軋輥直徑和毛管直徑),軋輥帶動毛管轉動時,軋輥和毛管都有著各自的轉速。在變形區中,毛管不同橫截面的旋轉角速度如果不一致,就會產生扭轉變形。

下面以存在送進角α和輾軋角γ的二輥斜軋管機為例來分析變形區中毛管的旋轉角速度。根據運動學關系,毛管在x截面的切向分速度應為:

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僅從運動學的角度來看,由此式可知,只要保證變形區中各截面上軋輥和毛管的直徑之比為一常值,就可以保證毛管在斜軋變形區中的角速度為一常值,即毛管不會產生扭轉變形。但實際上,這一要求是不可能得到滿足的,也就是說斜軋管時,荒管產生扭轉變形是難以避免的。因為在壓扁減徑區(I區)和減徑減壁區(II區),軋輥直徑不斷增大,而毛管直徑則不斷壓縮變小,所以毛管沿軋制方向各截面上的旋轉角速度必然是不斷加快的,而且在軋輥的脊部處,軋輥直徑突然變大,所以。也是突然加大的。這樣在I區和II區,毛管必然會出現順軋輥旋轉方向的正向扭轉;在轉圓區(IV區),情況正好相反,輥徑越來越小,而管徑卻越來越大,則值便越來越小,這又必然會造成毛管的反向扭轉。在均壁區(lll區),是毛管發生正向和反向扭轉變形的過渡地帶,如圖5-25所示。

另一方面,從變形的角度來分析,由于沿變形區各橫截面的金屬變形量的差異很大,因此,各橫截面上金屬橫向流動的趨勢也必然很不一致。例如,在I區,由于毛管是空軋減徑,扭轉變形僅存在于毛管的外表面,且扭轉量幾乎為零;在ll區,是毛管發生減徑減壁的集中變形區,毛管扭轉變形量達到了最大值。隨后在lll區和lV區,毛管的變形量較小,管壁發生扭轉變形的程度減小。


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除此之外,金屬的切向滑移系數在變形區各截面上并不是一個常數(但變化不大),毛管的壁厚大小對抵抗扭轉變形的能力存在著差異,并且變形量的大小(即延伸系數)與毛管的扭轉變形程度也有直接的關系。其表現是毛管和荒管的壁厚越大,抵抗扭轉變形的能力越強,則扭轉變形程度越輕;而變形量越大,則扭轉變形程度也越大。

因此,要完全避免斜軋管時荒管的扭轉變形是不可能的。人們一直在探索如何減輕斜軋管時荒管扭轉變形的程度,其中最有效的辦法是采用錐形軋輥和帶主動導盤的斜軋管工藝,它可以使軋輥的輥徑隨荒管直徑的增大而增大,盡可能保證變形區出口段不同截面的輥徑與荒管直徑及荒管的比值(Dx /dx)變化較小;并通過主動導盤的拉力作用促進荒管的軸向延伸。

由于無縫鋼管斜軋管的工藝特點,毛管不僅在變形區中會發生扭轉變形,而且當荒管出孔型之后仍在高速旋轉時,也會繼續發生扭轉變形。所軋制的荒管越長,管壁越薄,荒管出變形區后的扭轉變形程度也越嚴重,有時會扭成“麻花”狀。這也是斜軋管機不能軋制更薄、更長荒管的原因之一。

通過提高芯棒的潤滑質量,改固定導板為主動導盤,增大導盤的速度,減小軋輥和導板(導盤)之間的間隙,尤其是使導盤的高邊盡可能緊靠軋輥的迎鋼側(此即所謂的導盤高邊應與軋輥接觸出現“打火花”、無間隙)。可以有效地限制變形金屬的橫向流動,減小毛管管壁在軋輥和導板(導盤)之間的縫隙處的“堆積”和增厚,并避免產生削鋼、鏈帶或軋卡。

 
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