根據(jù)循環(huán)變形參數(shù)評(píng)價(jià)140軋機(jī)上12×18H10T管坯穿孔制度

　　摘 要： 本文推薦了考慮到變形力和熱工機(jī)械過(guò)程條件的2種變形制度的對(duì)比評(píng)價(jià)方法，認(rèn)真分析了烏拉爾第一新管廠股份有限公司和南方管廠股份有限公司（140機(jī)組）使用耐蝕鋼管坯的穿孔過(guò)程。在2家工廠都存在調(diào)整參數(shù)的情況下，烏拉爾第一新管廠的軋機(jī)比較有優(yōu)勢(shì)。在頂頭嘴前人工調(diào)整壓下量時(shí)，南方管廠的軋機(jī)有優(yōu)勢(shì)。
　　關(guān)鍵詞： 140軋管機(jī)組 穿孔機(jī) 管坯穿孔制度
　　
　　在用耐蝕鋼生產(chǎn)管子時(shí)，由于組織中存在奧氏體和δ—鐵素體，這些具有降低塑性變形特點(diǎn)的因素，對(duì)管坯穿孔制度起著重要作用。
　　在烏拉爾第一新管廠和南方管廠（尼克波利市）的2套相同的140軋管機(jī)組上軋制高合金鋼管，這2套機(jī)組的穿孔機(jī)性能如下。
　　在本次工作中，對(duì)2臺(tái)軋機(jī)上所用耐蝕鋼的管坯穿孔制度進(jìn)行了對(duì)比分析。早些時(shí)候已證實(shí)，可以正確對(duì)比變形動(dòng)力過(guò)程的條件（特別是累計(jì)位移變形率A—奧德科維斯參數(shù)）；同時(shí)也證實(shí)，可以正確對(duì)比根據(jù)坯料抗變形力的熱工機(jī)械條件。
　　在被研究的2臺(tái)軋機(jī)上，采用直徑和轉(zhuǎn)速值相近的鼓度軋輥。可以把影響管坯最大直徑的入口錐不同長(zhǎng)度和影響荒管最大直徑的出口錐不同長(zhǎng)度看作是2臺(tái)軋機(jī)的區(qū)別所在。烏拉爾第一新管廠的軋機(jī)軋輥上有圓柱形肩角（凸緣），肩角細(xì)處朝向管坯入口側(cè)；在二次壓下量U咬入條件容許的情況下入口錐小1°，頂頭嘴前參數(shù)X/D，增大（雖然類似指標(biāo)很早就用于橫向軋制，但日本專家仍推薦用于不同管子上）。
　　為了作比較，選取以下循環(huán)變形參數(shù)：循環(huán)數(shù)或單一壓下量數(shù)N（荒管坯半卷內(nèi)），累計(jì)變形率A，截面B、C、F計(jì)算值（圖1）；單一壓下量；頂頭嘴前截面中的變形速度和變形阻力δ。按照工藝規(guī)程，在計(jì)算變形阻力δ時(shí)，對(duì)南方管廠軋機(jī)采用的軋輥轉(zhuǎn)速為90轉(zhuǎn)/min，對(duì)烏拉爾第一新管廠軋機(jī)采用的軋輥轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/min。采用延伸系數(shù)μ、比值X/D，頂頭嘴前壓下量u和軋輥?zhàn)兗?xì)處壓下量u作為最終變形參數(shù)。運(yùn)用莫斯科動(dòng)力學(xué)院的數(shù)學(xué)模型獲得了循環(huán)變形參數(shù)值。
　　1—管坯；2—軋輥；3—頂桿；4—荒管
　　圖1：截面B中（б）管坯縱截面（a）、橫截面和截面C中
　　 荒管（в）及其部分展開(kāi)（г）縱橫截面圖
　　在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和M哈伊杜科物理經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的基礎(chǔ)上，計(jì)算δ：
　　δ=δAe?Aε?Aε，（1）
　　式中A，A，A，m，m，m—考慮到材料性能和對(duì)熱工機(jī)械參數(shù)影響的系數(shù)：每個(gè)進(jìn)給間距的溫度T，變形率ε和變形速度；δ。當(dāng)T=1000℃，ε=0.1、=1C時(shí)，針對(duì)研究材料獲得實(shí)驗(yàn)變形阻力值。
　　用公式（2）計(jì)算了B、C兩點(diǎn)的局部壓下量ε：
　　ε=R1n（Rξ）或ε=1n（S/S），（2）
　　式中R和R—分別是頂頭嘴前截面管坯半徑和取自頂頭嘴前進(jìn)給間距間隔截面管坯半徑；ξ—取自距頂頭嘴半個(gè)間距間隔處截面的橢圓形系數(shù)；S和S分別是截面C處和距截面C處一個(gè)進(jìn)給間距的荒管壁厚。
　　與計(jì)算一個(gè)變形周期內(nèi)的平均速度一樣，計(jì)算了變形速度：
　　=ε/г（3）
　　式中，I/v—被研究截面中一個(gè)軋輥的變形長(zhǎng)度；I—按照一個(gè)軋輥的接觸面寬和子午線截面角計(jì)算的軋輥弧長(zhǎng)；v—被研究截面的軋輥圓周速度。
　　在比較穿孔制度時(shí)，使用了指標(biāo)k：
　　k=（σ/σ）（Λ/Λ）（4）
　　式中指數(shù)1和2表示對(duì)比過(guò)程或制度；2種關(guān)系具有根據(jù)熱工機(jī)械參數(shù)和位移累計(jì)變形率比較制度條件下一致的特點(diǎn)。
　　根據(jù)厚、薄壁荒管規(guī)格和實(shí)際上相同的延伸系數(shù)從2家工廠的軋制表中選取了直徑D=105mm及直徑相近的管坯穿孔制度（表1）。既然工廠說(shuō)明書(shū)推薦進(jìn)給角ɑ的部分變化范圍，那么就計(jì)算出了ɑ的2個(gè)極限值的所有范圍（見(jiàn)表1）。
　　根據(jù)壓下量u和u判斷，烏拉爾第一新管廠采用耐蝕鋼管坯穿孔制度更合理，但是就內(nèi)部缺陷出現(xiàn)概率特點(diǎn)的參數(shù)值X/D而言，實(shí)際上整個(gè)范圍意義相同，因?yàn)槟戏焦軓S的軋機(jī)軋輥入口錐角較大。最終變形參數(shù)和軋輥入口錐實(shí)際角Ф是考慮到進(jìn)給角處軋輥打開(kāi)引起的彎斜而計(jì)算出來(lái)的。
　　既然根據(jù)最終變形參數(shù)的評(píng)價(jià)得出一些矛盾的結(jié)果，那么就對(duì)考慮到根據(jù)循環(huán)變形參數(shù)計(jì)算的變形動(dòng)力和熱工機(jī)械參數(shù)過(guò)程做了評(píng)價(jià)。
　　表2的數(shù)據(jù)分析表明，當(dāng)穿孔進(jìn)給角為11°時(shí)，根據(jù)考慮到變形力工藝過(guò)程條件參數(shù)A能夠推測(cè)出在烏拉爾第一新管廠軋機(jī)上產(chǎn)生內(nèi)褶疊的概率很小。當(dāng)進(jìn)給角為12°時(shí)，在南方管廠的軋機(jī)上就連出現(xiàn)裂紋傾向的可能也會(huì)很大。
　　考慮到熱工機(jī)械條件不同，就南方管廠而言σ顯示出減小的趨勢(shì)（見(jiàn)表2σ值），所以系數(shù)k小于比值A(chǔ)。2臺(tái)對(duì)比軋機(jī)數(shù)值中的差別是以計(jì)算南方管廠軋機(jī)的循環(huán)變形參數(shù)時(shí)在相應(yīng)截面中由于入口錐角Ф值較小而得到橢圓形系數(shù)ξ值較小為條件的。這就導(dǎo)致用公式（2）計(jì)算時(shí)，單位壓下量ε減小，用公式（3）計(jì)算時(shí)，變形速度減小，用公式（1）計(jì)算時(shí)σ，值相應(yīng)減小。
　　累計(jì)變形率A關(guān)系式在所有軋機(jī)上都符合進(jìn)給角影響荒管質(zhì)量的已知表達(dá)式。用公式（4）計(jì)算出的指標(biāo)k，在南方管廠和烏拉爾第一新管廠的穿孔機(jī)上薄壁荒管穿孔制度比厚壁荒管穿孔制度更接近。
　　因?yàn)獒槍?duì)2臺(tái)140軋機(jī)而言，被研究的工廠制度在原始調(diào)整中（不同壓下量u和u）都有差別，根據(jù)推薦壓下量（u≈5%，u≈10%，比如11）曾嘗試調(diào)整給定壓下量。在這種情況下，采用了相同的荒管規(guī)格（D、S）。在這種“調(diào)整”荒管和壓下量尺寸的情況下，必須以得到沿變形源長(zhǎng)度重新分配循環(huán)變形參數(shù)為前提。
　　烏拉爾第一新管廠的頂桿工作部分長(zhǎng)l與頂桿直徑d之比要比南方管廠的大（圖2），但盡管如此，用于烏拉爾第一新管廠穿孔軋機(jī)輥上有圓柱形肩角，像建議的那樣成功地對(duì)穿孔機(jī)進(jìn)行了調(diào)整。在南方管廠的穿孔機(jī)上偏重于頂頭嘴前壓下量u的調(diào)整，因?yàn)閴合铝坑绊懼鴥?nèi)部缺陷的產(chǎn)生，而壓下量u定的有些過(guò)大。當(dāng)壓下量u接近相同時(shí)，相應(yīng)的延伸系數(shù)值μ小于參數(shù)值X/D，這說(shuō)明南方管廠穿孔機(jī)的優(yōu)勢(shì)。計(jì)算出的循環(huán)變形參數(shù)證明了這一結(jié)論（表4）。
　　 穿孔機(jī)（虛線）軋輥相互位置示意圖
　　按公式（1）計(jì)算，荒管薄皮的增加導(dǎo)致進(jìn)給間距減小，因此快速單位壓下量ε減小，變形速度下降，在同一時(shí)間內(nèi)變形阻力σ也會(huì)減小。進(jìn)給角縮小也會(huì)使進(jìn)給間距減小，可見(jiàn)在管坯橢圓化不變的情況下，也會(huì)產(chǎn)生同樣的結(jié)果。在變形動(dòng)力條件下，由于加大進(jìn)給角，南方管廠的穿孔機(jī)穿孔較好。對(duì)于厚壁荒管而言，熱工機(jī)械因素的主要貢獻(xiàn)是指標(biāo)k的差異，對(duì)于薄壁荒管而言是變形動(dòng)力因素（見(jiàn)公式（4）），但在采用建議溫度（公比值σ）時(shí)，對(duì)數(shù)值A(chǔ)的影響就不那么重要了。
　　表4：烏拉爾第一新管廠和南方管廠140穿孔機(jī)相同調(diào)整情況下1155℃穿孔時(shí)，厚壁和薄壁荒管的循環(huán)變形參數(shù)
　　*分子—σ=74，4H/MM，σ=62，78H/MM
　　**穿孔溫度1155/1215℃
　　考慮到變形動(dòng)力和熱工機(jī)械工藝過(guò)程條件，推薦用耐蝕鋼管坯穿孔制度評(píng)價(jià)方法，在不同進(jìn)給角和穿孔溫度情況下，在許多實(shí)例中獲得厚壁和薄壁荒管。按照工廠軋制表調(diào)整的情況下，對(duì)烏拉爾第一新管廠和南方管廠的140穿孔機(jī)進(jìn)行了對(duì)比。就烏拉爾第一新管廠而言，過(guò)程指標(biāo)k較小，這就可以推測(cè)出在允許的進(jìn)給角情況下產(chǎn)生褶疊的概率較小。
　　調(diào)整頂頭嘴前壓下量u，在修正調(diào)整之后在這種過(guò)程條件下南方管廠的穿孔機(jī)擁有較好的指標(biāo)。被推薦的評(píng)價(jià)方法能夠考慮到穿孔過(guò)程的各種條件。
　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請(qǐng)以PDF格式閱讀”