Friction Coefficient Between Rolling Tube and Mandrel of Full Floating Mandrel Mill

 In the process of steel tube production, continuous tube rolling is the foremost forming procedure and the critical step that decides the dimension precision and the surface quality. In the actual production of the 140 mm full floating mandrel mill in Steel Tube Branch in Baosteel, steel T91 was chosen to be the typical sample, self made rolling force transducer and mandrel velocity testing equipment were used, and a series of comprehensive tests on rolling parameters including the rolling force and mandrel velocity were carried out. After the experiment, the friction state between rolling tube and mandrel was analyzed. The friction coefficient was calculated and the values of 0033-0074 in each mill were obtained. The friction coefficient increases obviously along the rolling direction.     

薄壁无缝钢管顶管过程拉凹缺陷研究

摘要：为了解决CPE顶管机组轧制薄壁无缝管实际生产中出现的管壁拉凹问题，基于某钢管公司114mm CPE顶管机组的装备和工艺条件，借助于有限元分析软件Simufact，对42CrMo4钢管典型规格111mm×435mm顶管过程的辊模力、各机架轧件出口壁厚、应力应变及相对滑动速度进行了分析。结果表明，顶管过程中，减壁量较大的机架之间存在张力作用，机架减壁量越大，轧件在辊缝处壁厚减薄量越大；轧件在辊缝处所受到的轴向应力均为拉应力，在靠近轧件头部一段距离内轧件所受到的轴向拉应力较大，发生壁厚拉凹的倾向性增大。机架过大的减壁量和减壁率引起的轧件沿孔型宽度方向的严重不均匀变形、机架间大的张力及芯棒与轧件间过大的速度差引起的芯棒拽入力是顶管过程管壁拉凹缺陷产生的主要原因。     

自动轧管横向壁厚精度研究

摘要：针对自动轧管机轧制薄壁不锈钢管中出现的严重横向壁厚不均问题,借助于三维有限元分析软件Simufact,对X10CrNiTi18不锈钢管典型规格112mm×4.5mm自动轧管过程进行数值模拟。研究了不同轧辊孔型结构参数、芯棒润滑状态、轧辊孔型磨损及穿孔毛管偏心对自动轧管横向壁厚精度的影响。结果表明：随着芯棒摩擦因数的增大,所轧荒管横向壁厚精度明显恶化;偏心毛管轧制所轧荒管依旧偏心,延伸轧制对穿孔毛管偏心壁厚纠偏能力有限;磨损的孔型修模后,采用负芯补轧制较增大芯棒直径轧制所轧荒管横向壁厚不均度增大;采用三段式圆弧孔型,所轧荒管横向平均壁厚更接近目标壁厚,横向壁厚不均度由原孔型的13.55%下降到9.94%,横向壁厚精度明显改善。     

Study on spiral wall thickness unevenness of thin- walled tubes rolled by Assel rolling mill

In view of the internal thread defect of thin- walled tubes rolled by Assel 3- roll skew rolling mill, Assel cross- rolling process of X20Cr13 steel tube with typical specification of ??160mm??6. 5mm was numerically simulated by using 3D finite element analysis software Simufact. The influences of different mandrel movement modes, feeding angles and rolling strip profiles on the depth of internal thread were studied. The results show that the depth of the internal thread of steel tube rolled by the full floating mandrel is the most shallow, the second is that of the fixed mandrel and that of the pull mandrel is worst, and it will be gradually deepened when the feed angle increases; the hyperbolic rolling strip is more conducive to controlling the internal thread depth of the rolled tube. Under the condition of hyperbolic rolling strip, the amount of twist deformation of the rolled tube in the rolling process is about 35% smaller than that of the straight rolling strip.     

Study on transverse wall thickness accuracy of tube rolled by automatic plug mill

In view of serious uneven transverse wall thickness of thin walled stainless steel tube rolled by automatic plug mill，the automatic tube rolling process of X10CrNiTi18 stainless steel tubes with typical specification of 112mm×4.5mm was numerically simulated by using 3D finite element analysis software Simufact. The influence of different roll pass structure parameters, different mandrel lubrication state, roll pass wear and eccentricity of pierced shell on transverse wall thickness accuracy of automatic rolling tube was analyzed. The results show that as the friction coefficient of the mandrel increases, the accuracy of transverse wall thickness of the rolled tube deteriorates obviously. The hollow tube rolled by eccentric pierced shell is still eccentric, and it shows that the elongation rolling has a limited ability to correct the eccentric wall thickness of the pierced shell. With repaired the worn pass, the unevenness of the transverse wall thickness of the rolled tube increases using the negative mandrel compensation rolling compared with the increase of mandrel diameter. The average transverse wall thickness of the rolled tube is closer to the target wall thickness by using three section arc groove, and the transverse wall thickness unevenness decreases from 13.55% of the original groove to 9.94%, and the transverse wall thickness accuracy is obviously improved.     

钢管定径过程的有限元仿真

利用有限元软件仿真了钢管的定径过程,研究了轧辊压下量、摩擦系数和管壁厚度等与轧制力的关系.结果表明:咬入时,轧制力随摩擦系数、壁厚和缩径量的增加而提高;稳定轧制时,轧制力最大并趋于平稳.模拟了钢管定径过程中咬入和稳定轧制时钢管内应力、应变的变化规律.分析了定径过程中钢管内金属流动和弹复行为.     

芯辊直径对异形环件热轧变形影响的有限元研究

采用Simufact软件建立了大型异形截面环件辗扩过程的三维有限元模型,模拟计算并揭示了芯辊直径对环件热辗扩过程中的等效应变、轧制力、环件尺寸的影响规律。结果表明:随着芯辊直径的增大,在径向孔型中,会导致金属在环件内表面流动阻力增大,从而使环件内表面等效应变减小,而在轴向方向,上下表面等效应变并没有明显变化;芯辊与环件内表面接触面积变大,使更多金属发生塑性变形,使径向轧制力逐渐增大,而轴向轧制力的变化趋势并无明显变化;在环件尺寸方面,芯辊直径的变化对环件尺寸的影响并不明显。     

全浮动芯棒连轧管机组孔型修改效果初探

 针对全浮动芯棒连轧管机组孔型系统的修改过程,通过生产实验实时记录力能参数,并离线抽取荒管获得钢管壁厚分布曲线,随后进行对比,得到如下结论：连轧钢管壁厚分布具有螺旋形特征,纵向上最大和最小壁厚以波峰与波谷形式交替出现;孔型修改后,钢管壁厚精度降低,力能参数有所升高。分析其原因,孔型修改后,第3、5机架孔型椭圆度增大,加大了钢管压扁变形与金属横向壁厚增厚,并且机组的张力状态未能有效减弱金属横向流动趋势,最终导致壁厚不均率及力能参数升高。     

无缝钢管回退式芯棒二辊连轧特性分析

利用有限元软件MSC.Superform对回退式芯棒钢管连轧过程进行数值模拟,探究回退式芯棒二辊连轧钢管的金属变形、力能参数及运动学特点。结果表明:与全浮动芯棒相比,回退式芯棒轧制时金属横向流动较小,降低了孔型开口处金属过充倾向;钢管平均壁厚偏薄,促进了钢管减壁,但可能会造成壁厚收缩;轧制力有一定的降低。与限动式芯棒相比,芯棒轴向力较大,钢管易发生抱棒。     

冷轧奥氏体不锈钢带材宽度对板形影响的分析

针对钢厂301S和301B冷轧奥氏体不锈钢1.2 mm×(250~380)mm带钢的板形缺陷问题,通过分析大量的生产数据,得出12辊轧机轧制过程(压下率18%~26%,轧制力750~1 600 kN)带材宽度的变化对板形的影响。结果表明,当带材的宽度较大时,增大轧制力或将中间传动辊沿轴向向中间窜动,会减少中松板形缺陷;当带材的宽度较小时,减少轧制力或将中间传动辊沿轴向向两侧窜动,会减少双边浪板形缺陷。     

Φ16 mm GCr15轴承钢棒材KOCKS轧机热连轧工艺数值模拟和分析

采用DEFORM-3D三维大变形热力耦合弹塑性有限元软件对Ф21.5 mm GCr15轴承钢坯料在四架KOCKS轧机连轧成Φ16 mm棒材工艺过程进行了数值模拟。分析了棒材在KOCKS轧机孔型中轧制时的等效应力、等效应变、温度场以及轧制力等轧制工艺参数。结果表明,棒材在KOCKS机组中的变形主要发生在延伸孔型,精轧孔型的变形量较小,尤其在最后一道次;棒材在KOCKS机组中的宽展是不均匀,在靠近轧辊的区域宽展较小,在辊缝处宽展较大并产生鼓形;棒材在KOCKS机组中等效应变已达到芯部渗透,这对保证组织致密度和成品内部质量是非常有利的,现场各道次轧制力的实测值与模拟值的相对误差＜2%。     

论MPM轧管工艺的发展

简要介绍了限动芯棒连轧管机经历25年4个阶段的发展简史,对典型的机组进行了评述.PQF轧管工艺的成就标志着MPM轧管工艺的发展完善,也为长芯棒连轧管工艺近百年的历程画上了句号.文章着重提出先进的轧管工艺要与先进的自动控制软件包相配套,强调要重视国产连轧管技术的发展.     

论无缝钢管生产重组与连轧管厂的技术改造

分析了欧美、日本一些国家的无缝钢管生产重组情况,提出了以生产重组与技术改造相结合的方式重组全浮动芯棒连轧管厂的生产并发展与国际接轨的结构用管（HSS）生产的想法。     

T91钢热连轧管过程力学参数的有限元分析

应用三维有限元模拟仿真技术,对Φ169 mmx6 mm T91无缝钢管8机架浮动芯棒连轧管过程, 进行有限元模拟与仿真分析,获得各机架横断面等效应力分布以及轧制力、芯棒力和力距的变化特点。提岀 增加前3机架轧制力,降低第4机架轧制负荷,使连轧管过程轧制力参数合理分布     

张力对PQF连轧成形过程的影响机制

 基于PQF限动芯棒连轧孔型及工艺特点,建立PQF连轧全过程三维非线性有限元模型,预报了荒管的尺寸形状和力学性能参数,对比某厂现场数据,两者吻合良好。分析PQF连轧过程中张力的形成机制,研究张力对金属流变规律、中性曲线分布、钢管截面尺寸、设备力能参数等的影响规律,为PQF连轧工艺设定优化和产品质量控制提供理论指导。     

铝带闭式四斜楔卷取机胀缩力计算分析

在现代化铝带冷轧机组中,卷取机卷筒通常采用闭式四斜楔卷筒结构,本文简要分析了闭式四斜楔卷筒的结构特点,并根据其结构特点总结了一种计算卷筒胀缩力和胀缩缸直径的计算方法。     

工艺参数对热轧机振动固有特性影响分析

 某钢厂热连轧生产线F2机架在轧制薄规格产品时发生了强烈的振动现象。为了更好地识别轧机振动的类型,抑制轧机振动,需对轧机系统的固有特性进行全面分析。考虑水平、扭转和垂直系统的振动,并考虑带钢和轧机系统的耦合作用建立热轧机11自由度振动模型,分析轧机系统在无带钢下的固有特性,并分析各阶模态对惯性参数和弹性参数的灵敏度。同时分析带钢和轧机耦合作用下前后张力、入口厚度、出口厚度、摩擦因数、变形抗力等工艺参数对轧机系统固有特性的影响。研究结果表明,带钢和轧机相耦合成一种变结构系统,系统固有特性随着工艺参数的变化而变化,工艺参数主要通过改变第4阶模态和第10阶模态来影响系统固有特性。不同的工艺参数对轧机系统固有特性的影响程度不同,入口厚度影响最为显著,可以通过改变工艺参数来改善系统固有频率。可以为轧机振动类型的识别和振动的抑制提供指导。     

异步交叉轧制的轴向力研究

为阐明异步交叉轧制的轴向力特性，在自行研制的首架异步交叉轧机上进行了系统的实验研究。结果表明：在轧制过程中，支承辊和工作辊轴向皆呈非线性增长态势，且工作辊轴向力波形起伏较大，其起始时刻滞后于支承辊；交叉角和异步比等因素对工作辊轴向力Ｆａｗ的的影响规律为交叉角增大，ＦＡＷ增大，当交叉角大于临介交叉角以后，ＦＡＷ下降、ＦＡＷ随异步比增大而略有增加，在异步交叉轧制下，轧制运行无跑偏。     

基于动态轧制力的波纹辊轧机非线性振动

 金属层状复合板波纹辊轧制成形技术是一项变革性技术。为研究动态轧制力对波纹辊轧机振动特性和分岔行为的影响,考虑了波纹辊轧机动态轧制力、波纹界面间的非线性刚度和非线性阻尼,建立了基于动态轧制力的波纹辊轧机非线性振动数学模型。运用多尺度法求解了波纹辊轧机辊系在动态轧制力激励下的非线性振动幅频特性方程。分析了动态轧制力幅值、非线性刚度系数和非线性阻尼系数等参数对非线性振动的影响。通过最大Lyapunov指数、分岔混沌图、Poincaré截面和相轨迹等方法分析了轧制力的动态变化对系统稳定性的影响,设计了分岔反馈控制器对轧制力动态变化诱发的分岔行为进行控制,并且通过数值仿真验证了控制器设计的正确性和可行性。     

热轧过程中摩擦系数非对称性对轧机振动及稳定性的影响

建立了摩擦系数非对称性的轧制过程模型，并与某热轧机传动系统的垂直?水平?扭转结构模型相结合，建立了结构?过程相耦合的动力学模型。利用稳定性准则确定了摩擦系数非对称作用下轧机系统的稳定域，分析了摩擦系数的非对称性对轧机系统振动特性和稳定性的影响规律。通过仿真分析表明，摩擦系数的非对称性对系统的稳定性有显著的影响，随着非对称程度的不同，系统会出现稳定域、水平失稳域和水平扭转失稳域，不同程度的非对称性会造成不同的振动形态。通过对某热轧厂现场测试，得到了轧机系统的振动信号，验证了仿真分析的正确性，同时指出轧制集装箱板和普板（Q235）时的变形抗力不同引起稳定域的差异，从而使得在摩擦系数的非对称程度一样时，轧制集装箱板时落在了水平失稳域，系统出现了明显的水平振动；轧制普板（Q235）时落在了稳定域，系统没有明显的振动。