CN104209345B - 连轧机孔型设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连轧机孔型设计方法，输入孔型设定参数；确定各机架顶部孔型的平均延伸系数和顶部孔型延伸系数；根据各机架孔型的顶部孔型延伸系数确定各机架的出口壁厚；选用芯棒规格，确定穿棒间隙，分配各机架顶部孔型延伸系数；根据各机架顶部孔型延伸系数确定各机架孔型的顶部壁厚；确定各机架的孔型高度，计算各机架孔型半径Rli，获取各机架偏心距；计算脱离弧半径，确定脱离角α1、连接角α4，用CAD制图确定连接弧半径R5。利用本发明进行孔型计算，省时、省力、方便、快捷。

Description

连轧机孔型设计方法
技术领域
本发明涉及一种连轧机，具体说，涉及一种连轧机孔型设计方法。
背景技术
三辊连轧管机，简称PQF(Premium Quality Finishing)，具有各个机架变形受力更加合理、钢管壁厚公差明显得到改善、钢管表面更加光滑、可以轧制更多的钢种、轧制更薄的钢管、产量及金属收得率高、工具及芯棒消耗显著降低等优点。我厂φ460作业区连轧机组就是从德国MEER公司引进的5机架三辊限动芯棒PQF连轧管机。
随着卖方市场到买方市场的变化，用户对管子质量要求更加严格，如壁厚均匀度，内外表面质量等，增加生产难度的同时，对变形工具表面状态要求更加严格。随着轧制的不断进行，设备趋于稳定，产量也在不断提高，但是相应的一些工艺问题也逐渐暴露。PQF连轧管机延伸系数大，毛管长度长，在轧制过程中，金属流动较多，速度较快，对芯棒磨损严重，芯棒数量明显不足，特别是常用规格芯棒。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种连轧机孔型设计方法，利用本发明进行孔型计算，省时、省力、方便、快捷。
技术方案如下：
一种连轧机孔型设计方法，包括：
输入孔型设定参数；设定参数包括：机架数i、入口毛管外径D入，入口毛管壁厚S入、出口荒管外径D出、出口荒管壁厚S出、偏心系数、第一脱离比率；
确定各机架顶部孔型的平均延伸系数，平均延伸系数μ平均＝(D入-S入)*S入/(D出-S出)*S出；确定各机架的顶部孔型延伸系数，顶部孔型延伸系数μδi＝S入/S出，μδi为第i架顶部孔型延伸系数；根据各机架孔型的顶部孔型延伸系数确定各机架的出口壁厚，各机架的出口壁厚＝机架入口壁厚/顶部孔型延伸系数；
选用芯棒规格，确定穿棒间隙，芯棒直径＝D出-2*S出-穿棒间隙；分配各机架的顶部孔型延伸系数；
根据各机架的顶部孔型延伸系数确定各机架孔型的顶部壁厚δi＝δ(i－2)/μδi，当i≤2时，δ(i－2)＝δ0，其中μδi为第i架孔型顶部孔型延伸系数；确定第i架的孔型高度Di＝Dm+2δi，Dm为第i架的芯棒热态直径；
计算各机架孔型半径Rli，获取各机架偏心距ECC＝Rli-(Di/2)；R1i＝(Di/2)*偏心系数，偏心系数＝R1i/Ri，Ri表示各机架的槽底半径；
计算脱离弧半径R2i＝Rli*(R2i/Rli)，其中R2i/Rli为脱离比率；确定脱离角α1、连接角α4，用CAD制图确定连接弧半径R5。
进一步：根据顶部孔型延伸系数对数百分比和平均延伸系数对数百分比分配各机架孔型的顶部孔型延伸系数和平均延伸系数。
进一步：芯棒热态直径Dm＝芯棒直径*1.01325。
进一步：当i＝5时，1～5机架的偏心系数分别取1.031、1.022、1、1、1。
进一步：当i＝5时，1～5机架的脱离比率分别为3、3、3.5、2.5、2.5。
进一步：穿棒间隙的取值范围为10.5-12.5。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1、新芯棒费用较高，我厂自轧芯棒还在试验阶段，未达到大批量生产的条件，因此我们把目光放在连轧孔型设计上。本发明既解决了费用问题，同时能和其他作业区达到芯棒通用的目的，节约成品，提高效益。
2、利用本发明进行孔型计算，省时、省力、方便、快捷。以往用几个月完成的任务，现在几个小时就可以完成，大大节省了时间，而且保证计算的准确性，对于微调孔型特别方便。
附图说明
图1是本发明中孔型参数计算流程图；
图2是本发明中孔型参数及孔型示意图。
具体实施方式
鉴于限动芯棒连轧管机(MPM：Multi-Stand Pipe Mill的缩写)孔型设计的经验，成功设计了PQF连轧机孔型，以适应新孔型的需要。
本发明根据生产产品特点，在遵循原有轧制理论的基础上，按照槽底延伸系数分配法对孔型进行重新设计。对于新设计孔型，通过更改原数模使之适应孔型变化计算出轧制表，来轧制目标壁厚产品，只改变连轧孔型，其他区域只做调整。
本发明优选实施例中，选用5机架PQF连轧管机(i＝5)为例，下面参考附图和优选实施例，对本发明技术方案作详细说明。
如图1所示，是本发明中孔型参数计算流程图；如图2所示，是本发明中孔型参数及孔型示意图。
460PQF连轧机孔型设计方法的步骤如下：
步骤1：输入孔型设定参数；
设定参数包括：机架数i、毛管尺寸(D入、S入)，荒管尺寸(最后一架轧机之后的D出、S出)、偏心系数、第一脱离角α1、第一脱离比率、连接角α4。D入表示入口毛管外径，S入表示入口毛管壁厚，D出表示出口荒管外径，S出表示出口荒管壁厚。
步骤2：计算并确定各机架理论出口壁厚；
步骤21：确定各机架顶部孔型的平均延伸系数；
平均延伸系数μ平均＝(D入-S入)*S入/(D出-S出)*S出；D入表示入口毛管外径，S入表示入口毛管壁厚，D出表示出口荒管外径，S出表示出口荒管壁厚。
步骤22：确定各机架的顶部孔型延伸系数；
顶部孔型延伸系数μδi＝S入/S出，μδi为第i架顶部孔型延伸系数。
通过极限径壁比来确定顶部孔型延伸系数，保证了新设计孔型的各项力能参数在轧机允许范围内，并通过步骤2对顶部孔型延伸系数进行理论计算，若误差在允许范围内，说明新设计孔型壁厚分配合理。
步骤23：根据各机架孔型的顶部孔型延伸系数确定各机架的出口壁厚；
各机架出口壁厚＝机架入口壁厚/顶部孔型延伸系数。
步骤3：选用芯棒规格，确定穿棒间隙；
芯棒直径＝D出-2*S出-穿棒间隙。穿棒间隙一般为经验值(10.5-12.5)。
步骤4：顶部孔型延伸系数的分配；
根据顶部孔型延伸系数对数百分比和平均延伸系数对数百分比分配各机架孔型的顶部孔型延伸系数和平均延伸系数；顶部孔型延伸系数对数百分比和平均延伸系数对数百分比通常根据经验选取。
顶部延伸系数和各机架平均延伸系数分配如表1所示。
表1
对数百分比等于各架延伸系数的对数值比总延伸系数的对数值乘以100％。
步骤5：根据各机架顶部孔型延伸系数确定各机架孔型的顶部壁厚δi；
δi＝δ(i－2)/μδi(当i≤2时，δ(i－2)＝δ0，其中μδi为第i架孔型顶部孔型延伸系数，δ0为毛管壁厚。
步骤6：确定第i架的孔型高度Di；
Di＝Dm+2δi；式中Dm为第i架的芯棒热态直径(本优选实施例中，Dm＝芯棒直径*1.01325)。
步骤7：计算各机架孔型半径Rli，获取各机架偏心距ECC，ECC＝Rli-(Di/2)；
R1i＝(Di/2)*偏心系数，偏心系数＝R1i/Ri，Ri表示各机架的槽底半径；本优选实施例中，各架偏心系数取1.031、1.022、1、1、1。
步骤8：计算脱离弧半径R2i；
R2i＝Rli*(R2i/Rli)，其中R2i/Rli为脱离比率；本优选实施例中，脱离比率分别为3、3、3.5、2.5、2.5。
步骤9：确定钢管和轧辊脱离角α1、连接角α4，并用CAD制图确定连接弧半径R5；
步骤10：确定各机架的辊缝值。
本优选实施例中，辊缝值的范围在25mm～20mm之间。
本优选实施例中，孔型参数选用的经验参数如表2所示。
表2

Claims (6)

1.一种连轧机孔型设计方法，包括：
输入孔型设定参数；设定参数包括：机架数i、入口毛管外径D入、入口毛管壁厚S入、出口荒管外径D出、出口荒管壁厚S出、偏心系数、第一脱离比率；
确定各机架顶部孔型的平均延伸系数，平均延伸系数μ平均＝(D入-S入)*S入/(D出-S出)*S出；确定各机架的顶部孔型延伸系数，顶部孔型延伸系数μδi＝S入/S出，μδi为第i架顶部孔型延伸系数；根据各机架孔型的顶部孔型延伸系数确定各机架的出口壁厚，各机架的出口壁厚＝机架入口壁厚/顶部孔型延伸系数；
选用芯棒规格，确定穿棒间隙，芯棒直径＝D出-2*S出-穿棒间隙；分配各机架的顶部孔型延伸系数；
根据各机架的顶部孔型延伸系数确定各机架孔型的顶部壁厚δi＝δ(i－2)/μδi，当i≤2时，δ(i－2)＝δ0，其中μδi为第i架孔型的顶部孔型延伸系数，δ0为毛管壁厚；确定第i架的孔型高度Di＝Dm+2δi，Dm为第i架的芯棒热态直径；
计算各机架孔型半径Rli，获取各机架的偏心距ECC＝Rli-(Di/2)；R1i＝(Di/2)*偏心系数，偏心系数＝R1i/Ri，Ri表示各机架的槽底半径；
计算脱离弧半径R2i＝Rli*(R2i/Rli)，其中R2i/Rli为脱离比率；确定脱离角α1、连接角α4，用CAD制图确定连接弧半径R5。
2.如权利要求1所述连轧机孔型设计方法，其特征在于：根据顶部孔型延伸系数对数百分比和平均延伸系数对数百分比分配各机架孔型的顶部孔型延伸系数和平均延伸系数。
3.如权利要求1所述连轧机孔型设计方法，其特征在于：Dm＝芯棒直径*1.01325。
4.如权利要求1所述连轧机孔型设计方法，其特征在于：当i＝5时，1～5机架的偏心系数分别取1.031、1.022、1、1、1。
5.如权利要求1所述连轧机孔型设计方法，其特征在于：当i＝5时，1～5机架的脱离比率分别为3、3、3.5、2.5、2.5。
6.如权利要求1所述连轧机孔型设计方法，其特征在于：穿棒间隙的取值范围为10.5-12.5。
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