CN101683661A - 一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法 - Google Patents

一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法，对穿孔机采用低速咬入高速轧制的速度控制方式轧制毛管，利用PLC控制程序设定咬入速度、最高速度和最低速度。利用本发明方法轧制的毛管前端壁厚均匀，轧制效率高，有效地提高了钢管成材率和产量。

Description

一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法
技术领域
本发明涉及一种轧制方法，特别是涉及一种改善桶形机轧制毛管质量的方法。
背景技术
目前生产无缝钢管的桶形穿孔机普遍采用恒速轧制，即在毛管轧制过程中轧机转数始终保持不变。斜轧穿孔机的穿孔过程分成三个阶段，第一个不稳定阶段、稳定阶段，第二个不稳定阶段。穿孔变形区分为四个区段，穿孔准备区、穿孔区、辗轧区、归圆区。在穿孔准备区沿穿孔前进的管坯在直径上受到压缩，被压缩金属一部分横向流动，一部分纵向延伸，在管坯前端形成“喇叭状”凹陷，实心坏变成空心毛管，是第一个不稳定过程，由于轧辊转速高，存在管坯不易咬入、毛管前端壁厚不均、内折等缺陷，增加成品钢管切头量，降低了成材率。我们对穿孔机实施低速咬入高速轧制的速度控制，对斜轧穿孔的第一个不稳定阶段进行控制，即从管坯同轧辊开始接触(一次咬入)到前端金属出变形区(二次咬入)，穿孔机采用较低转速运行，在穿孔稳定过程轧辊采用高转速轧制。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法，利用该方法轧制毛管，在轧制不同阶段采取不同轧制速度控制方式，即可提高钢管成品一次合格率，又可提高轧制速度。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法，该方法在斜轧穿孔机轧制的不同阶段过程采取不同速度控制，在轧制第一个不稳定过程采用低速轧制，在轧制稳定过程采用高速轧制，使整个轧制过程金属横截面变形过程合理更加合理，得到轧制高质量毛管，对穿孔机采用低速咬入高速轧制的速度控制方式轧制毛管，利用PLC控制程序计算不同阶段所需轧制速度值，并将计算咬入速度、最高速度和最低速度送到穿孔机的直流调速装置，去调整电机转速。
据轧制钢坯材质、规格的不同，轧制钢级为45#、J55、N80时，咬入速度分别设定为轧制速度的60％、70％、80％；轧制稳定过程采用高速轧制，轧制钢级为45#、J55、N80时，高速速度分别高于恒速轧制速度20％、15％、10％，电机速度上升时间轧制钢级为N80、J55、45#时，分别为1.8秒、2.4秒、2.6秒；电机最高速度设为260r/min，电机最低速度160r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于将恒速轧制改为变速轧制，即斜轧穿孔机轧制的第一个不稳定过程采用低速轧制，在轧制稳定过程采用高速轧制，轧制过程变形更加合理，得到高质量毛管。
附图说明
图1是一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法的轧制曲线图。
具体实施方式
第一个不稳定过程采用低速轧制：
1、改善管坯咬入条件轧辊速度降低，可减少管坯滑移系数，保证一次咬入到二次咬入大于一个螺距。
2、低速轧制，保证管坯旋转，被压缩金属一部分横向流动，一部分纵向延伸，在管坯前端形成“喇叭状”凹陷，金属横截面变形过程合理，可自然定心，改善毛管前端壁厚不均的缺陷，有效的提高了成材率。
3、斜轧实心管坯，在顶头接触管坯前，金属中心在反复交变拉、压力和切应力作用下，金属塑性变形形成一种“疏松”状态，中心连片形成中心空洞即“孔腔”，在顶头前过早形成孔腔，易产生孔腔内折，采用低速咬入减少管坯同轧辊开始接触(一次咬入)到前端金属出变形区(二次咬入)旋转次数，防止过早形成孔腔，减少孔腔内折。
毛管离开轧辊一点的螺距：
T＝(π/2)×(η0/ητ)×DB×tgv
轧辊切向旋转速度
VB＝(πDBNB/60)×cosv
轧辊轴向旋转速度
UB＝(πDBNB/60)×sinv
η0＝T0/T  T0实绩穿孔时间  T＝L/UB L毛管长度
η0-切向滑移系数
ητ-轴向滑移系数
DB-讨论截面辊径，mm
V-喂入角
NB-车辊转速，r/min
通过理论计算和试验，轧制钢级为45#、J55、N80时，咬入速度分别设定为轧制速度的60％、70％、80％；轧制稳定过程采用高速轧制，轧制钢级为45#、J55、N80时，高速速度分别高于恒速轧制速度20％、15％、10％，电机速度上升时间轧制钢级为N80、J55、45#时，分别为1.8秒、2.4秒、2.6秒；效果较好。据轧制钢坯材质、规格的不同电机最高速度设为260r/min，电机最低速度160r/min。
轧制同等规格毛管每支的轧制时间减少为原来的95％，可提高钢管轧制节奏，增加产量。
见图1所示轧制曲线，低速咬入高速轧制纯轧时间于恒速轧制时间略有减少，恒速轧制轧J55长2.79米料200转轧制时间为11.5～12秒，低速咬入高速轧制J55长2.79米料220转轧制时间为11.1～11.5秒。
具体实施方式叙述如下：
一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法，该方法在斜轧穿孔机轧制的不同阶段过程采取不同速度控制，在轧制第一个不稳定过程采用低速轧制，在轧制稳定过程采用高速轧制，使整个轧制过程金属横截面变形过程合理更加合理，得到轧制高质量毛管，对穿孔机采用低速咬入高速轧制的速度控制方式轧制毛管，利用PLC控制程序计算不同阶段所需轧制速度值，并将计算咬入速度、最高速度和最低速度送到穿孔机的直流调速装置，去调整电机转速。
利用PLC控制程序设定咬入速度、最高速度和最低速度。穿孔机速度分为6个阶段进行控制：
1、根据低速咬入功能是否投入使用(生产人员选择)，判断电机应该运行状态，PLC将相应电机速度给定加到电机传动装置，电机处于运行等待轧钢阶段。
2、推料后，通过程序判断是否咬入，咬入后PLC程序计算最佳咬入速度给定，使电机处于咬入速度运行。
3、电机带载后，通过PLC计算，按给定斜率增加电机速度给定，电机处于升速阶段。
4、咬入结束电机升速到设定高速给定，电机稳定轧制阶段。
5、抛钢阶段，轧制结束，控制电机减速，返回低速运行等待阶段。
6、在轧制各个阶段，根据电机运行速度、负荷，判断系统运行是否正常，发出相应控制电机指令。
优化穿孔机AVTRON传动系统控制参数，由于在轧制时穿孔机转速上升，为减小对传动系统的冲击，对传动系统速度环PI参数优化，保证带载时电机升速平稳。
在穿孔机3#台HMI上增加速度控制画面，由生产人员调整、设定数据，低速咬入功能是否投入，并保存轧制毛管温度。
根据轧制钢坯材质、规格的不同，轧制钢级为45#、J55、N80时，咬入速度分别设定为轧制速度的60％、70％、80％；轧制稳定过程采用高速轧制，轧制钢级为45#、J55、N80时，高速速度分别高于恒速轧制速度20％、15％、10％，电机速度上升时间轧制钢级为N80、J55、45#时，分别为1.8秒、2.4秒、2.6秒；电机最高速度设为260r/min，电机最低速度160r/min。

Claims (2)

1、一种改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法，其特征在于，该方法在斜轧穿孔机轧制的不同阶段过程采取不同速度控制，在轧制第一个不稳定过程采用低速轧制，在轧制稳定过程采用高速轧制，使整个轧制过程金属横截面变形过程合理更加合理，得到轧制高质量毛管，对穿孔机采用低速咬入高速轧制的速度控制方式轧制毛管，利用PLC控制程序计算不同阶段所需轧制速度值，并将计算咬入速度、最高速度和最低速度送到穿孔机的直流调速装置，去调整电机转速。
2、根据权利要求1所述的改善桶形穿孔机轧制毛管质量的方法，其特征在于，根据轧制钢坯材质、规格的不同，轧制钢级为45#、J55、N80时，咬入速度分别设定为轧制速度的60％、70％、80％；轧制稳定过程采用高速轧制，轧制钢级为45#、J55、N80时，高速速度分别高于恒速轧制速度20％、15％、10％，电机速度上升时间轧制钢级为N80、J55、45#时，分别为1.8秒、2.4秒、2.6秒；电机最高速度设为260r/min，电机最低速度160r/min。
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