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热轧厚壁管张力减径工艺参数研究

汪海斌  
【摘要】:无缝钢管在国民经济中广泛使用,是一种重要的经济钢材。在热轧厚壁管时,容易出现内六方缺陷,这是一个世界性的难题。如何控制内六方程度是无缝钢管制造业一直在寻找突破的问题之一。针对热轧厚壁管内六方缺陷,应用非线性有限元理论,以轧辊孔型和工艺设计为研究重点,开展了一系列工作。 ①深入理解现代无缝钢管轧制工艺理论,提出了一种新的减径率分配方案,并应用到实际孔型设计中。 ②使用MATLAB软件生成张力减径机几何模型关键点文件,采用APDL参数化语言建立了张力减径机三维弹性粘塑性热力耦合有限元模型,开发了一套参数化程序。 ③应用所开发的程序对张力减径过程温度场、速度场、应力场和应变场的有限元分析,结果表明:转速差大的成品管壁厚更均匀,P值更小,内孔形状更好;同样的张力减径机组,通过调整转速差,可以生产相同外径不同壁厚的钢管;初始荒管形状对成品管壁厚影响很大,成品管对初始荒管的形状特性具有继承性;横截面温度分布影响成品管周向壁厚不均。揭示了张力减径过程金属流动规律,指导了孔型设计和轧制工艺制定。 ④针对将尺寸为Φ95×10mm的荒管轧制成Φ48.3×10mm成品管的要求,设计出22机架孔型参数和轧制工艺参数,将这些参数进行工业试验,轧制后的四支成品管P值均小于0.037,试验成功。证实了有限元模拟的可行性和可靠性。 以上研究成果、结论以及孔型和工艺参数已经成功应用于工业化批量大生产,表明孔型参数和工艺参数设计具有科学性、可靠性和可行性。工艺参数被用于批量化生产钢管,产品质量稳定,取得良好的经济效益。


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