Φ89机组张力减径工艺

八九连轧Φ8９机组张力减径工艺八九连轧张力减径工艺八九连轧第一部分：张减机的孔型设计第二部分：张减机的过程控制第三部分：张减机的质量控制第四部分：张减机的机架管理八九连轧第一部分张力减径的孔型设计八九连轧φ89连轧机组是三辊式张力减径机，减径机的孔型是由三段圆弧构成。表示孔型尺寸的参数有长半轴（ai）、短半轴（bi）、孔型椭圆度（∝i）、孔型的平均直径（Di）。其尺寸关系是：∝i=ai/bi，Di=ai+bi。在孔型设计之前要进行减径量分配。减径量的分配就是根据总减径量来分配单个机架的减径量。减径量的分配对改善钢管质量，减少轧辊磨损，均衡各机架功率，充分发挥八九连轧孔型示意图八九连轧孔型示意图八九连轧轧机能力有着极大的影响。单机架减径量是指单个机架减径前后的直径减少量。△Di=Di-1-Di。单机架减径率是指单机架减径量与减径前钢管直径的比值。Ρi=（Di-1-Di）/Di-1。总减径量是指减径前荒管直径与出最后一个机架的钢管直径的差值。△D总=D0-DR。八九连轧总减径率是总减径量与减径前荒管直径的比值。Ρ总=（D0-DR）/D0。其中：Ρi：第i架的单机架减径率；Di：第i架的平均孔型直径；Di-1：第i-1架的平均孔型直径；D0：减径前的荒管外径；DR：最后机架的孔型平均直径，（即热态钢管直径）；DR约等于1.01D名;八九连轧D名:钢管的名义直径。临界减径率是指在不丧失稳定性的条件下，允许的最大单机架减径率。现行的减径量分配方法有：1.以单机架绝对减径量为常数的分配方法；2.绝对减径量递减，但相对减径量递增的分配方法；3.单机架减率为常数的分配方法；4.单机架减径率递减的分配方法。八九连轧基本机组成品机组建张机组单机架减径率机架位置八九连轧分配基本机架单机架减径率考虑的主要因素有：1.钢管的咬入条件；2.张减机的能力；3.机架轧辊的弹跳；4.轧辊的磨损；5.薄壁管在孔型中的稳定性；6.厚壁管的内多边形。φ89连轧分厂有两个减径系列：椭圆孔型系列（AO）、圆孔型系列（BR）。八九连轧椭圆孔型系列采用的是前部单机架减率为常数而后部单机架减径率递减的减径量分配方法，前部基本机架单机架减径率为6.5%。圆孔型系列采用的是前部机架单机架减径率递减面后单机架减径率相等的分配方法，最高减径率为4.5%。采用此方法主要是为了均衡各机架和电机功率。φ89连轧机组四台电机的功率分别为：1*主电机280KW，1*叠加电机180KW，2*主电机570KW，2*叠加电机570KW。八九连轧当我们采用AO孔型生产钢管时，特别是小规格厚壁钢管时，2*主电机电流特别大，而1*主电机和叠加电机电流很小，这说明前部机架和电机的能力没有得到充分发挥。根据减径系列中各部分机架的不同功能，一个减径系列可分为三个部分：建张机组，基本机组（工作机组）和成品机组。建张机组承担从机架到机架减径量递增以及为基本机架的高减径量提供轧件的任务。基本机组承担了钢管减径的主要任务，常以其平均单机架减径率来命名减径系列。成品机组传递。八九连轧逐架减少的减径量，以便最终得到所需要的成品管外径，并承担钢管“圆化”的任务。张力减径机的产品大纲是指张减机可生产的成品管直径以及与之结合的管壁的总和。一个产品大纲一般有两套减径系列，这是因为只采用一个系列生产厚壁时易产生严重的内多边形或生产薄壁管时，易产生表面缺陷。同时随钢管壁厚的增加和轧机负荷的增加导致所用的型号轧机所允许最大轧制力和轧制力距的出现。八九连轧椭圆孔型减径八九连轧圆孔型减径示意图轧辊孔型底部辊缝被减径钢管八九连轧因此生产不同壁厚的钢管时采用不同的孔型系列和采用不同的孔型设计方法。φ89机组有两套孔型：椭圆孔型系列（AO）、圆孔型系列（BR）。一般壁厚系数S/D≥0.1，时采用圆孔型系列；壁厚系数S/D≤0.1时采用椭圆孔型系列；在实际的生产中，一般S≥8mm用圆孔型生产。圆孔型系列并不说所有孔型是圆的，除成品孔型外其余孔型的椭圆度都是大于1的，只是它的椭圆度比椭圆孔型系列的椭圆度较小而已。孔型系列中孔型的尺寸关系ai-bi-1＞0时叫做椭圆孔型系列，孔型系列中孔型的八九连轧尺寸关系ai-bi-1＜0时叫做圆孔型系列。φ89连轧机组张减机孔型加工是在专用机床上进行集中加工，进行孔型加工的两个特征参数是刀具直径（Wdi）和刀具距离（Wai）。刀距离越大，孔型的椭圆度越大。其尺寸关系是：Wdi=bi-bi2/Dw-ai/Dw+0.75ai2/(bi-bi2/Dw-ai/Dw)Wai=1/2(Dw-bi)2-(Dw-Wdi)2八九连轧刀具直径刀具距离孔型加工示意图八九连轧第二部分张力减径的过程控制八九连轧张力减径是空心钢管在多机架中连续扎制获得所要求尺寸（外径*壁厚）成品管的连续扎机。张力指的是轧辊施加给轧件的纵向拉应力。钢管在张力减径过程中，通过切向变形（平均直径减少）和径向变形（壁厚变化）来达到轴向延伸的目的。张力减径工艺的特点是应用相互紧靠及串列的轧机机架将钢管进行连续加工，在加工时，通过适当的轧制系列是使钢管的外径递减，同时，利用该机架系列中轧辊速度比八九连轧三辊张力减径过程示意图八九连轧率的可变调节使钢管按预定值变化。对于所轧产品的壁厚，其调节相当简单，不需要使用内部变形工具，利用在钢管上所产生的纵向张力即可完成。钢管在张力减径中的变形过程在很大程度上是由各机架的轴向张力所决定的。钢管减径时张力的分布是不均匀的。由于钢管在第一架以前和最后之后没有外力作用，所以轴向张力必须从无张力的第一架起逐步增大到中间机架基本保持恒定，然后逐步减少到零。八九连轧在一定的总减径量下面，通过选用不同的荒管壁厚可以得到不同的的成品管规格；当用同一连轧孔型生产的荒管来生产不同直径的成品管时，由于总减径量不同，所需要的张力减径机机架数也不一样。钢管减径时的平张力（Zm）的计算：V0=S0/D0VR=SR/DRVm=1/2[(V0+VR)/2+(S0+SR)/(D0+DR)]Ψl=ln[S0(D0-S0)/SR(DR-SR)]Ψt=ln[(DR-SR)/(D0-S0)]八九连轧Ψl(2-Vm)+Ψt(1+Vm)Zm=(Ψl-Ψt)(1-Vm)荒管的规格和钢管的规格确定后，平均张力系数就确定了，张力减径机必须要与之相对应的轧辊速度。增大或减小速度比率，将获得不同的钢管壁厚。因此张力减径的传动系统成为轧制工艺的主要设备。八九连轧张力减径机的传动方式就有：单电机传动系统，集中差动调速传动系统，单独差速调速传动系统，单独电气调速传动系统，串联集中差动调速系统。集中差速传动系统是通过一个或两个传动马达来调节速度。可同时改变各机架之间的轧辊速度比，并且保持所设计的齿轮箱传动系统所特有的机组速度特性曲线，所以，该系统只能改变平均张力或平均伸长率，但不能改变在此机组中个别机架的工艺变量分布情况。φ89连轧机组张力减径机是两个集中差速传动系统串联起来共同作用。这两个传动组相互机械独立。第八九连轧一组传动1至8号机架位，第二组传动9至24号机架位。第一组采用特别高的齿轮数比，以达到获得特别显著的延伸，瞬时建立张力这个系统的基本传动在轧制过程的稳定状态期间以相同的速度运行，即第一传动组和第二传动组的主电机速度相等（G1=G2），而差动传动以精确的协调速度的运行，协调关系如下：N1=1.13G-0.65N2对于单个机架而言，它的转速是相应的主电机和叠加电机共同作用的结果。八九连轧轧辊速度八九连轧ni=K1G+K2NK1——主传动减速比K2——叠加传动减速比对于第一传动组，要增大轧件延伸，可采取的措施有增大主电机转速，减少叠加电机转速或增大主电机转速的同时降低叠加电机的转速。对于第二传动组，要增大扎件延伸，可采取的措施有增加叠加电机转速，要减小轧件延伸，降低叠加电机转速。八九连轧张力减径机是连轧机的一种，连续生产过程要求各个机架的延伸系数和轧辊的圆周速度协调一致。决定连轧机工作的基本条件是金属通过每个机架的秒流量相等。在实际生产过程中要想在所有的机架中保持秒流量相等的轧制条件是不可能的，这样相邻机架将彼此发生作用，从而使轧制过程中带有张力和推力，通过轧辊和金属的滑移来达到秒流量相等的原则。张减本身有自适应、自调整过程，当计算速度和实际速度差别较小时，张减过程还能正常运行，当差别较大时，就会造成堆钢或拉钢，或不能获得所需的尺寸。八九连轧沿轧辊孔型的圆周期上，轧辊各点的线速度是不一样的（V=πDn/60），而钢管在孔型中运行时只有一个速度，因此轧辊与钢管之间的滑移产生了。轧辊和钢管没有相对滑移处对应的轧辊直径称为轧辊的工作直径，轧辊的工作直径是可能变化的。轧辊的线圆周速度大于钢管的速度称为后滑，钢管的速度大于轧辊圆周线速度称为前滑。八九连轧钢管在孔型中的滑移示意图八九连轧当轧辊任意一点的圆周速度都大于钢管速度时称为全后滑，全后滑一般发生在出口机架；当轧辊任意一点的圆周速度小于钢管速度时称为全前滑，全前滑一般发生在入口机架。因此当张力调节大太时，钢管也不可能无止境地拉薄；张力太小时，钢管也不可能无限增厚。当张减机的速度调节不当时，钢管在孔型中的滑移发生改变，加快了孔型的磨损，同时不能得到所需要的尺寸，还有可能将钢管拉断，也有可能轧卡堆钢。八九连轧钢管在减径过程中的张力变化：钢管在建张机组逐渐建立张力，张力从无到有，逐渐增大。进入基本机组后，张力进一步逐渐增大，到达成品机组时，张力逐渐减小。所以钢管减径过程中，最大张力产生在钢管进入成品机组时。当连轧荒管没有孔洞等质量问题时，钢管头部一米至二米左右最易发生断裂。所以钢管在咬入和抛钢时，钢管上的张力是变化的；钢管在稳定轧制时，钢管在机架中的各部分的张力也是不一样的。八九连轧126×5.7→73.3×5.510.010.060.160.270.410.500.560.590.630.690.620.440.170.000.000.100.200.300.400.500.600.700.801234567891011121314机架位置张力八九连轧126×4.8→73.3×5.510.010.030.070.120.200.240.260.260.280.350.380.340.130.000.000.050.100.150.200.250.300.350.401234567891011121314机架位置张力八九连轧钢管在张力减径过程中的壁厚变化：钢管在咬入的时候，没有张力，钢管在前一两个机架的变形几乎是纯压扁变形，根据金属变形的最小阻力定律，钢管的壁厚在前面几个机架中是增厚的。钢管尾部离开时最后几个机架，张力逐渐减小，钢管壁厚也有一个增厚的过程，但最后成品机架的减径量有时很小，增厚量有时很小。所以钢管在减径过程中，不管最终结果是增壁还是减壁，钢管咬入的时候都是增壁；当钢管最终实现的是减壁时，它的壁厚变化过程是先增壁到减壁再等壁或增壁。八九连轧126×4.8→73.3×5.514.804.814.834.885.005.105.195.285.365.435.465.485.505.514.404.604.805.005.205.405.601234567891011121314机架位置壁厚八九连轧126×5.7→73.3×5.515.705.715.735.775.845.855.825.765.685.575.505.485.505.515.205.305.405.505.605.705.805.901234567891011121314机架位置壁厚八九连轧第三部分张力减径的质量控制八九连轧张力减径是变形工序的最后一道工序，对钢管的质量至关重要。钢管的质量包括钢管的尺寸精度、钢管的表面质量和机械性能等。尺寸精度包括外径精度和壁厚精度。外径精度主要取决于工艺制度和机架孔型。八九连轧工艺制度对钢管外径精度的影响主要在于张减机轧制温度和温度的稳定性。轧制温度高，轧后钢管收缩大；相反，轧制温度低，轧后钢管收缩小，一般情况下按DR约等于1.01D名计算。决定钢管的外径椭圆度及外径大小的主要关键是机架孔型尺寸，张减机的孔型加工精度