至德鋼業(yè)斜連軋不銹鋼無(wú)縫管工藝操作原理

   目前不銹鋼無(wú)縫管生產(chǎn)中的連軋通常是縱連軋，相對(duì)而言斜軋比縱軋復(fù)雜，那么斜軋連軋顯而易見(jiàn)更為復(fù)雜。斜連軋?jiān)硎疽馊鐖D所示。構(gòu)建合理的模型需要對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行分析，金屬斜連軋軋制過(guò)程由安裝在一個(gè)機(jī)架中的三輥穿孔段和三輥軋管段來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩者之間形成連軋關(guān)系，管坯變形時(shí)穿孔段由頂頭作用完成穿孔，然后在軋制段完成減徑、減壁或者二次擴(kuò)孔，兩者在一道工序中完成，屬于典型的非對(duì)稱(chēng)塑性流動(dòng)，斜連軋工藝可行的基本條件是要求其變形過(guò)程滿(mǎn)足塑性成形的體積不變條件，可用連軋的基本關(guān)系進(jìn)行表示。

   將斜連軋工藝過(guò)程中的三輥穿孔和三輥軋管分別獨(dú)立考慮，由于現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中的三輥穿孔和三輥軋管非常成熟，建立的數(shù)學(xué)模型必然會(huì)滿(mǎn)足體積不變條件。對(duì)三輥穿孔工藝而言，在柱面坐標(biāo)系下用應(yīng)變速率表示體積不變條件，同理，在柱面坐標(biāo)系下，三輥軋管工藝的體積不變條件，分別為三輥軋管工藝過(guò)程中的應(yīng)變速率。設(shè)想將兩者聯(lián)合實(shí)現(xiàn)斜軋連軋，不銹鋼無(wú)縫管生產(chǎn)中的半成品毛管保持在兩組軋輥構(gòu)成的相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域中，出口成品即為荒管，不再有毛管出現(xiàn)在鋼管生產(chǎn)的流程中。由于穿孔段出口速度是軋制段入口速度，兩組軋輥以相互匹配的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，必然會(huì)有合適的工藝參數(shù)使得連軋過(guò)程順利進(jìn)行，即滿(mǎn)足不銹鋼無(wú)縫管生產(chǎn)為保證斜連軋工藝的順利實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步將穿孔段軋輥設(shè)置為桶形輥，與軋制中心線形成送進(jìn)角、輾軋角，桶形輥壓下量可調(diào)；軋制段軋輥設(shè)置為帶臺(tái)肩的錐形輥，與軋制中心線形成送進(jìn)角、輾軋角，錐形輥壓下量可調(diào)；同時(shí)，兩組軋輥轉(zhuǎn)速可調(diào)。設(shè)計(jì)的可調(diào)量即為斜連軋的基本工藝參數(shù)，在斜連軋軋制過(guò)程中出現(xiàn)堆鋼、拉鋼等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)設(shè)備的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以便于工藝改進(jìn)。  

  為降低試驗(yàn)費(fèi)用，縮短開(kāi)發(fā)周期，利用有限元工具對(duì)斜連軋工藝過(guò)程進(jìn)行仿真是必要的，這里采用軟件對(duì)斜連軋工藝進(jìn)行有限元仿真。管坯材料設(shè)定為304不銹鋼管，材料模型和參數(shù)從數(shù)據(jù)庫(kù)選用，管坯溫度為1150℃，頂頭芯棒及軋輥溫度為150℃，穿孔段軋輥送進(jìn)角為7°、輾軋角為0°，軋制段送進(jìn)角為7°、輾軋角為4°，軋輥轉(zhuǎn)速為160轉(zhuǎn)/分鐘。浙江至德鋼業(yè)有限公司研究人員指出在管材軋制時(shí)接觸區(qū)發(fā)生黏著之前摩擦因數(shù)可能高達(dá)1.67，因此，軋輥與工件間的摩擦因數(shù)設(shè)定為1.67；頂頭芯棒和不銹鋼管工件間的摩擦因數(shù)設(shè)定為0.03。下圖所示為斜連軋工藝有限元仿真的溫度分布圖，由于軋輥和管坯表面的摩擦和管坯塑性變形產(chǎn)生的變形熱導(dǎo)致外表面溫度較高，另外，穿孔段金屬塑性變形大，產(chǎn)生的變形熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)境和工具帶走的熱量，從而保證軋制段的加工溫度。這對(duì)軋制加工溫度區(qū)間要求較高的材料至關(guān)重要。上圖所示為仿真獲得的軋制力數(shù)據(jù)?？梢钥吹叫纬蛇B軋關(guān)系的中間區(qū)間的軋制力分布，其中穿孔段的軋制力較大，而軋制段的軋制力較低。有限元仿真的數(shù)據(jù)與試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)有偏差，主要是由于網(wǎng)格劃分、摩擦因數(shù)以及其他參數(shù)設(shè)置造成的。