燕山大学钢管轧制工艺及设备三级项目Word格式文档下载.docx

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1、根据工艺要求和设备的具体情况，合理的分配工艺变形量，使各设备间负荷作到均衡；

2、为了保证质量和轧制过程的正常进行，机组中各设备所承担的工作量要控制在一定的范围，充分考虑毛坯、变形量及工具的调整等。

三、计算方法

逆轧制顺序即由成品管向管坯推算、顺轧制顺序即由管坯向成品管推算和由中间轧管工序向两头（管坯和成品管）推算三种。

一般在设计新的钢管时车间多半采用逆轧制顺序的方法进行轧制表计算。

四、计算编制轧制表

4.1任务书

在MPM连轧管机组中生产Φ114.3×

9.56mm、11m定尺长的N80石油套管（钢号30Mn4），已知机组有二辊斜轧穿孔机一台、七机架连轧管机一台、14机架减定径机一台，试编制轧制表。

轧机孔型系数表

孔型系

Φ181

Φ235

Φ247

Φ291

Φ310

Φ356

管坯

直径mm

210

270

310

350

单重kg/m

270.16

466.59

588.72

750.45

毛管

外径mm

220

283

294

340

356

402

壁厚mm

20.5～60.0

长度mm

3.5～11.0

连轧后

181

235

247

291

4.5～39.65

11.5～34.5

脱管后

173.4

225.8

239

281

285-

302.3

323.9-

344.1

4.58-39.96

11.78-35.0

连轧直径mm

1架

最大mm

700

730

780

最小mm

637

660

720

735

2架

640

3架

588

4架

600

650

670

500

590

610

5架

530

630

6架

504

7架

510

620

轧管机芯棒尺寸

孔型系列

芯棒直径

127.8

166.6

188.5

210.3

250.3

302.4

131.8

181.8

194.4

220.3

255.5

310.4

139.8

187.1

199.9

232.7

260.4

317.3

143.8

197.2

205.1

238.9

264.8

323.1

147.8

201.8

209.8

268.4

328.1

151.7

206.2

214.3

218.4

271.9

332.3

155.4

222.2

274.7

335.9

158.8

215.8

268.6

277.1

280.8

338.9

161.7

217.9

229.1

284.4

220.2

231.8

287.7

168.3

234

290.3

169.9

171.7

224

235.4

293.5

295.7

4.2轧管后光管尺寸

定径后的钢管尺寸，即为成品管的热尺寸，所以钢管的外径为：

DR=1.01D0=115.4mm

定径后钢管的壁厚取成品管的公称壁厚：

SR=S0=9.56mm

4.3孔型和连轧管芯棒选取

根据表1轧机孔型系数表，由于成品管的外径为D0=Φ115.4，则选取Φ235孔型。

在张减机组中，要消除每次减径增加的壁厚，获得所需壁厚的成品管，因此建立必不可少的张力。

这就使进入张减机的半成品管在通过每一机架的孔型时，产生切向变形εt总（平均直径对数减径量）、径向变形εr总（对数减壁量）和轴向变形xim（平均轴向张力系数）三者之间的关系可用下式表达：

（1）

其中：

（切向变形）

（2）

（径向变形）（3）

（平均壁径比）（4）

式中Dmk与DmR分别为半成品和成品管的平均壁径，Sk和SR分别为半成品管和成品管的壁厚，其关系为：

（5）

（6）

按照以式

（1）求得平均张力系数xim不得小于0.65（单机架张力系数xi必须小于或等于0.84以防止减径是拉断管子）同时平均张力系数也必须大于零，以防止机架间产生轴向压力而出现堆钢的危险，因此：

（7）

半成品管与芯棒间隙选为a=1.2mm时，根据轧机孔型系数表，半成品管的尺寸为

外径：

Dk=dk+2Sk=235mm，

壁厚：

Sk=4.5~39.65mm

由于对于减径机，若保证产品质量必须有至少10mm的减径量，综合考虑，根据轧管机芯棒尺寸表可知，芯棒尺寸选为d=210.3mm。

而且经验指出，在选用轴向张力系数时，轴向张力越大，钢管的多边形化可能性就越大，因此要选取最佳的轴向张力以抑制多边形的形成。

通常轧制薄壁管时采用较大的轴向张力，轧制厚壁管时选用较小的轴向张力，管壁薄厚可根据成品管的壁径比SR/DmR=0.046＜0.125，则为薄壁管。

由此，轴向张力系数应选较大值，综上选取半成品管的尺寸：

Dk=dk+2Sk=235mm

内径：

dk=210.3+1.2=211.5mm

Sk=（Dk-dk）/2=11.75mm

则根据以上各式轴向张力系数为

Xim=0.3

符合要求。

4.4荒管的尺寸计算

连轧机中荒管的最大延伸率λmax=3.4，则荒管断面积：

FHr=λmaxFk=3.4×

（235-11.75）×

11.75=8918.84mm

根据芯棒直径d及荒管断面积求得荒管外径：

（8）

式中b----------芯棒与荒管间隙，mm，

为使芯棒能顺利穿过荒管，因而间隙不能太小，宝钢规定不能小于9mm，此处b=12mm，则

DHr=228.6mm

荒管壁厚SHr可按下式确定

SHr=Sk+△S1（9）

式中Sk-------------------连轧后管壁厚

△S1----------------荒管与连轧管壁厚差

根据实践，选取△S1=9.75mm则

SHr=21.5mm

由于此连轧机组无空减机，所以毛管尺寸即为荒管尺寸则，穿孔后毛管尺寸，

Dc=DHr=228.6mm

Sc=SHr=21.5mm

dc=Dc-2Sc=185.6mm

由于穿孔机是基于斜轧原理工作的，因此毛管的内径会有所扩大，其扩径量Kc与毛管壁厚及管坯直径有关，壁厚越薄管坯直径越大扩径量Kc越大，扩径量Kc对常用的工具形状可按下式计算，即：

扩径量Kc=（0.075~0.00135Sc）Dp

合理的调整穿孔机参数可以用不同尺寸的管坯穿出同一规格的毛管。

经验证明，管坯直径Dp最好与毛管外径相近。

则管坯直径选用：

Dp=270mm

取Kc=0.003ScDp=0.003×

21.5×

270=17.4mm

考虑上述因素后顶头直径

δc=dc-Kc=185.6-17.4=168.2mm

4.5管坯尺寸计算

穿孔机延伸率：

轧管机延伸率

减径机延伸率

总延伸率

管坯长度

式中L-----------------轧后钢管长度

K----------------烧损系数0.97~0.995，此处取0.98

--------------机组总延伸系数

最终

4.6穿孔机调整参数

为了计算方便起见，可以引用压缩带压下量的概念。

压缩带压下量

，进而求出轧辊间距b和顶头位置c。

为了测量方便起见，顶头位置用y表示

轧辊和导板构成穿孔机封闭的变形区。

因此，轧辊间距b与上下导板间距a值的大小直接影响变形区椭圆度的大小，这对轧件的正常轧制有很大影响，

4.7最终结果统计

产品尺寸

尺寸

穿孔机

轧管机

定径机

外径

壁厚

长度

直径

毛管外径

毛管壁厚

轧辊间距

导板间距

顶头位置

顶头直径

荒管外径

荒管壁厚

光管外径

光管壁厚

114.3

9.56

11m

5.12

228.6

21.5

168.2

11.75

141.10

6.20

单位：

mm