CN109376444A - 三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法 - Google Patents

三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109376444A
CN109376444A CN201811316452.5A CN201811316452A CN109376444A CN 109376444 A CN109376444 A CN 109376444A CN 201811316452 A CN201811316452 A CN 201811316452A CN 109376444 A CN109376444 A CN 109376444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rolled piece
pass
triangle
point
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811316452.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109376444B (zh
Inventor
帅美荣
刘鑫
李伟
毛飞龙
唐佳伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Science and Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Science and Technology filed Critical Taiyuan University of Science and Technology
Priority to CN201811316452.5A priority Critical patent/CN109376444B/zh
Publication of CN109376444A publication Critical patent/CN109376444A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109376444B publication Critical patent/CN109376444B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

一种三辊孔型轧制棒材工序中轧件横断面面积的计算方法，属于金属棒线材生产技术领域。其特征之一是圆轧件在平三角孔型中变形的横断面面积计算方法：确定轧件变形后在孔型辊缝区域的轮廓为一段圆弧，计算圆弧的圆心及半径，确定轧件断面形状，从而计算出轧件横断面面积。其特征之二是三角轧件在圆孔型中变形的横断面面积计算方法：确定轧件变形后在孔型辊缝区域的轮廓为一段直线段，计算出直线段的位置，确定轧件断面形状，从而计算出轧件横断面面积。本发明的优点及积极效果是：（1）避开孔型填充系数的选取，提高轧件横断面计算精度，减小设计误差；（2）有助于保证棒材连轧顺利进行；（3）不同孔型系统有不同计算模型，使用方便。

Description

三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法
技术领域：
本发明属于金属棒线材生产技术领域，具体涉及一种三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法。
背景技术：
棒线材连续轧制成型技术有二辊轧制和三辊轧制。二辊连续轧制变形速率高，生产节奏快，投资大，适合于钢铁材料大规模生产；相比较而言，三辊连续轧制中轧件三向受压，材料塑性变形好，轧制过程中产生的宽展小，引起的形变能量小，每一道次轧制造成材料升温小，设备结构紧凑，投资小，见效快，尤其适合于钛、锆、镍等有色金属及特殊材料的小批量、多品种生产。
三辊连续轧制棒线材，精确估量轧件横断面形状及计算横断面面积是保证孔型设计合理和连续轧制顺利进行的前提。传统的三辊孔型中，轧件横断面面积计算方法及三辊孔型设计步骤如下：
(1)选择孔型系统，如弧三角-圆孔型系统、平三角-圆孔型系统、异型孔型系统、非对称孔型系统等；
(2)计算总延伸系数λ∑；
(3)选择平均延伸系数确定轧制道次n；
(4)分配道次延伸系数λ，选择道次填充系数η；
(5)确定各道次的孔型形状系数K，如弧三角孔型形状系数K为0.6675，平三角孔型形状系数K为0，圆孔型形状系数K为1.732；
(6)计算各道次的孔型基本模数；
(7)确定各道次孔型尺寸F；
(8)按照填充系数，计算各道次三辊孔型中轧件横断面面积FZ；
(9)计算各道次轧辊工作直径，各道次轧制速度；
(10)绘制孔型图。
然而，在步骤(8)中，三辊轧机孔型填充系数一般在0.8～0.95之间，范围较大，选取不当直接导致轧件横断面面积计算误差较大，影响后续轧制参数的计算。
发明内容:
本发明目的是提供一种三辊孔型轧制棒材工序中轧件横断面面积的计算方法，可有效地克服现有技术存在的缺点。
本发明是这样实现的，其特征在于有两种情况分别实施步骤如下：
(1)对圆轧件在平三角孔型中变形的横断面面积计算方法是:
如图1所示，当圆轧件在平三角孔型中变形，以棒材1/3截面为例，圆轧件与轧辊的交点A沿着平三角孔型流动至A′位置，圆轧件与轧辊的交点B沿着平三角孔型流动至B′位置，圆轧件上位于点A与点B中间的点C流动至C′位置，变为 是以点E为圆心，EC/、EA/、EB/为半径的一段圆弧，该圆弧具体确定方法如下：
点E位于平三角孔型中心线上，假设点O是平三角孔型的中心点，OE的距离用变量e表示，根据函数关系公式(1)确定点E的位置。即
式中：
F0为轧制前轧件的横断面面积；
FH为轧制前轧件与三个轧辊接触的面积；
B0为轧制前轧件的半径。
根据宽展计算公式(2)以及对应平三角孔型轧制圆轧件时的α,β值，计算出圆轧件的宽展量，即确定出点C′的位置。
式中：
ΔB为轧件的宽展量，ΔB＝B1-B0；
B1为轧制后轧件的半径；
Ldm为轧件与轧辊的接触弧长，式中的参数如图2所示；
H0为三辊孔型轧制等效成二辊孔型轧制，等效矩形坯料的平均高度，
H1为三辊孔型轧制等效成二辊孔型轧制，轧制后轧件的平均高度，
Rm为等效二辊轧机的工作半径，
Bc为轧件与轧辊的接触宽度；
RRoll为三辊轧机的工作半径；
DS为平三角孔型的内切圆直径，取决于F0和FH；
α,β为待定系数，与孔型形状相关，与产品直径相关。
对于平三角孔型轧制圆轧件：α＝0.1336 β＝0.0086
对于圆孔型轧制三角轧件：α＝0.1549 β＝-0.0105
以点E为圆心，EC/为半径，做出圆弧，与平三角孔型的交点就确定出点A′和点B′的位置，为轧件变形后在平三角孔型辊缝处的形状。位于圆轧件与轧辊接触区域的金属以及圆轧件内部的金属，在平三角孔型轮廓范围内变形。如图3所示为圆轧件在平三角孔型中变形后的横断面轮廓，从而精确计算轧件横断面面积。
(2)对三角轧件在圆孔型中变形的横断面面积计算方法是:
如图4所示，当三角轧件在圆孔型中变形，以棒材1/3截面为例，三角轧件与轧辊的交点A沿着圆孔型流动至A″位置，三角轧件与轧辊的交点B沿着圆孔型流动至B″位置，三角轧件上位于点A与点B中间的点C流动至C″位置，表面直线段ACB变为表面直线段A″C″B″。表面直线段A″C″B″具体确定方法如下：
根据宽展计算公式(2)以及对应圆孔型轧制三角轧件时的α,β值，计算出三角轧件的宽展量，即确定出点C″的位置。过点C″作平行于直线段ACB的直线，与圆孔型的交点就确定出点A″和点B″的位置，线段A″C″B″为三角轧件变形后在圆孔型辊缝处的形状。位于三角轧件与轧辊接触区域的金属以及三角轧件内部的金属，在圆孔型轮廓范围内变形。如图5所示为三角轧件在圆孔型中变形后的横断面轮廓，从而精确计算轧件横断面面积。
本发明的优点及积极效果是：(1)避开了三辊孔型填充系数的选取，提高了轧件横断面计算精度，减小设计误差；(2)有助于保证棒材连续轧制的顺利进行；(3)不同的孔型系统有不同的计算模型，使用方便。
附图说明：
图1为圆轧件在平三角孔型中变形过程
图2为等效矩形断面坯料在等效二辊孔型中变形
图3为圆轧件在平三角孔型中变形后横断面图
图4为三角轧件在圆孔型中变形过程
图5为三角轧件在圆孔型中变形后横断面图
图中：1-平三角孔型；2-圆轧件；3-圆轧件在平三角孔型中变形后的横断面轮廓；4-圆孔型；5-三角轧件；6-三角轧件在圆孔型中变形后的横断面轮廓；7-等效二辊孔型；8-等效矩形断面坯料。
具体实施方式：
钛合金棒材在三辊八机架轧机上连续变形、孔型系统为平三角—圆—平三角—圆—平三角—圆—平三角—圆、坯料直径Φ25mm、产品直径Φ12mm。以第一道次平三角孔型和第二道次圆孔型为例，三辊孔型轧制棒材横断面面积确定方法如下：
(1)如图1所示，第一道次孔型为平三角孔型1，圆轧件2在平三角孔型1中变形，以棒材1/3截面为例，圆轧件2与轧辊的交点A沿着平三角孔型1流动至A′位置，圆轧件2与轧辊的交点B沿着平三角孔型1流动至B′位置，圆轧件2上位于点A与点B中间的点C流动至C′位置，变为
在第一道次平三角孔型1中，原料直径D＝25mm，轧辊直径DRoll＝300mm，孔型内切圆直径DS＝17.5mm，轧制前圆轧件2半径B0＝12.5mm，圆轧件2与轧辊接触宽度Bc＝17.85mm，轧制前圆轧件2与三个轧辊接触的面积FH与轧制前圆轧件2横断面面积F0的比值FH/F0＝0.29。
点E位于平三角孔型1中心线上，假设点O是平三角孔型1的中心点，OE的距离用变量e表示，根据公式(1)计算得到点E到点O的距离e＝8.51mm，从而确定出点E的位置。
如图2所示，三辊孔型轧制等效成二辊孔型轧制后，等效矩形断面坯料8的平均高度H0＝27.49mm，轧制后轧件的平均高度H1＝19.48mm，二辊轧机的工作直径Dm＝298.02mm,计算得到接触弧长Ldm＝34.54mm。根据宽展计算公式(2)，以及对应平三角孔型1轧制圆轧件2宽展公式中的α＝0.1336，β＝0.0086,计算获得圆轧件1宽展ΔB＝1.45mm。
如图1所示，确定出点C到点C′的距离，从而确定出点C′的位置。以点E为中心，EC/＝5.42mm为半径，做出圆弧，与平三角孔型1的交点就可以确定出点A′和点B′的位置，为圆轧件2在平三角孔型1中变形后，位于辊缝处的自由表面。位于圆轧件2与轧辊接触区域及圆轧件2内部的金属，在平三角孔型1轮廓范围内变形。如图3剖面所示为圆轧件2在平三角孔型1中变形后的横断面轮廓3，从而精确计算轧件横断面面积F1＝377mm2。
(2)如图4所示，第二道次孔型为圆孔型4，三角轧件5在圆孔型4变形，以棒材1/3截面为例，三角轧件5与轧辊的交点A沿着圆孔型4流动至A″位置，三角轧件5与轧辊的交点B沿着圆孔型4流动至B″位置，三角轧件5上位于点A与点B中间的点C流动至C″位置，自由表面直线段ACB变为自由表面直线段A″C″B″。
在第二道次圆孔型4中，圆孔型4直径D/＝21mm，三角轧件5内切圆直径DS＝17.5mm，三角轧件5与轧辊接触宽度Bc＝9.24mm，轧制前点C到点O的距离为8.75mm，轧制前三角轧件5与三个轧辊接触的面积FH与轧制前三角轧件5横断面面积F0的比值FH/F0＝0.20。
如图2所示，三辊孔型轧制等效成二辊孔型轧制后，等效矩形断面坯料8的平均高度H0＝40.80mm，轧制后轧件的平均高度H1＝32.73mm，二辊轧机的工作直径Dm＝284.78mm，计算得到接触弧长Ldm＝33.90mm。根据宽展计算公式(2)，以及圆孔型4轧制三角轧件5时α＝0.1549，β＝-0.0105，计算获得三角轧件5的宽展ΔB＝0.96mm。
如图4所示，确定出点C到点C″的距离，从而确定出点C″的位置。过点C″作平行于直线段ACB的直线，与圆孔型4的交点就可以确定出点A″和点B″的位置，直线段A″C″B″为三角轧件5在圆孔型4中变形后，位于辊缝处的自由表面。位于三角轧件5与轧辊接触区域及三角轧件5内部的金属，在圆孔型4轮廓范围内变形。如图5剖面所示为三角轧件5在圆孔型4中变形后的横断面轮廓6，从而精确计算轧件横断面面积F2＝312.55mm2。

Claims (1)

1.一种三辊孔型轧制棒材工序中轧件横断面面积的计算方法，其特征在于有两种情况分别实施步骤如下：
一、对圆轧件(2)在平三角孔型(1)中变形的横断面面积计算方法是:
当圆轧件(2)在平三角孔型(1)中变形，以棒材1/3截面为例，圆轧件(2)与轧辊的交点A沿着平三角孔型(1)流动至A′位置，圆轧件(2)与轧辊的交点B沿着平三角孔型(1)流动至B′位置，圆轧件(2)上位于点A与点B中间的点C流动至C′位置，变为是以点E为圆心，EC/、EA/、EB/为半径的一段圆弧，该圆弧具体确定方法如下：
点E位于平三角孔型(1)中心线上，假设点O是平三角孔型(1)的中心点，OE的距离用变量e表示，根据函数关系公式(1)确定点E的位置,即:
式中：
F0为轧制前轧件的横断面面积；
FH为轧制前轧件与三个轧辊接触的面积；
B0为轧制前轧件的半径,
根据宽展计算公式(2)以及对应平三角孔型(1)轧制圆轧件(2)时的α,β值，计算出圆轧件(2)的宽展量，即确定出点C′的位置:
式中：
ΔB为轧件的宽展量，ΔB＝B1-B0；
B1为轧制后轧件的半径；
Ldm为轧件与轧辊的接触弧长，
H0为三辊孔型轧制等效成二辊孔型轧制，等效矩形坯料的平均高度，
H1为三辊孔型轧制等效成二辊孔型轧制，轧制后轧件的平均高度，
Rm为等效二辊轧机的工作半径，
Bc为轧件与轧辊的接触宽度；
RRoll为三辊轧机的工作半径；
DS为平三角孔型的内切圆直径，取决于F0和FH；
α,β为待定系数，与孔型形状相关，与产品直径相关,
对于平三角孔型(1)轧制圆轧件(2)：α＝0.1336β＝0.0086
对于圆孔型(4)轧制三角轧件(5)：α＝0.1549β＝-0.0105
以点E为圆心，EC/为半径，做出圆弧，与平三角孔型(1)的交点就确定出点A′和点B′的位置，为轧件变形后在平三角孔型(1)辊缝处的形状,位于圆轧件(2)与轧辊接触区域的金属以及圆轧件(2)内部的金属，在平三角孔型(1)轮廓范围内变形,确定了圆轧件(2)在平三角孔型(1)中变形后的横断面轮廓，从而精确计算轧件横断面面积；
二、对三角轧件(5)在圆孔型(4)中变形的横断面面积计算方法是:
当三角轧件(5)在圆孔型(4)中变形，以棒材1/3截面为例，三角轧件(5)与轧辊的交点A沿着圆孔型(4)流动至A″位置，三角轧件(5)与轧辊的交点B沿着圆孔型(4)流动至B″位置，三角轧件(5)上位于点A与点B中间的点C流动至C″位置，表面直线段ACB变为表面直线段A″C″B″,表面直线段A″C″B″具体确定方法如下：
根据宽展计算公式(2)以及对应圆孔型(4)轧制三角轧件(5)时的α,β值，计算出三角轧件(5)的宽展量，即确定出点C″的位置,过点C″作平行于直线段ACB的直线，与圆孔型(4)的交点就确定出点A″和点B″的位置，线段A″C″B″为三角轧件(5)变形后在圆孔型(4)辊缝处的形状,位于三角轧件(5)与轧辊接触区域的金属以及三角轧件(5)内部的金属，在圆孔型(4)轮廓范围内变形,确定了三角轧件(5)在圆孔型(4)中变形后的横断面轮廓，从而精确计算轧件横断面面积。
CN201811316452.5A 2018-11-07 2018-11-07 三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法 Active CN109376444B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811316452.5A CN109376444B (zh) 2018-11-07 2018-11-07 三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811316452.5A CN109376444B (zh) 2018-11-07 2018-11-07 三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109376444A true CN109376444A (zh) 2019-02-22
CN109376444B CN109376444B (zh) 2022-04-19

Family

ID=65397880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811316452.5A Active CN109376444B (zh) 2018-11-07 2018-11-07 三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109376444B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101138768A (zh) * 2006-03-30 2008-03-12 Sms米尔股份有限公司 在轧制圆材时保证质量的方法
CN104504169A (zh) * 2014-10-23 2015-04-08 燕山大学 实现多向大塑性应变棒材轧制的m型新型孔型结构设计
EP2994251A1 (en) * 2013-05-11 2016-03-16 Zumbach Electronic Ag Method for determining the stamping quality of profiled bar material
CN106040743A (zh) * 2016-06-21 2016-10-26 太原科技大学 一种无缝镁合金管纵连轧工艺
CN107526854A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 中国科学院金属研究所 一种三辊行星轧机轧制力的计算方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101138768A (zh) * 2006-03-30 2008-03-12 Sms米尔股份有限公司 在轧制圆材时保证质量的方法
EP2994251A1 (en) * 2013-05-11 2016-03-16 Zumbach Electronic Ag Method for determining the stamping quality of profiled bar material
CN104504169A (zh) * 2014-10-23 2015-04-08 燕山大学 实现多向大塑性应变棒材轧制的m型新型孔型结构设计
CN106040743A (zh) * 2016-06-21 2016-10-26 太原科技大学 一种无缝镁合金管纵连轧工艺
CN107526854A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 中国科学院金属研究所 一种三辊行星轧机轧制力的计算方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANNA KOMODROMOS等: "Development of forming and product properties of copper wire in a linear coil winding process", 《2017 7TH INTERNATIONAL ELECTRIC DRIVES PRODUCTION CONFERENCE (EDPC)》 *
帅美荣: "钛合金棒材三辊热连轧过程变形机理与技术研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》 *
潘露等: "弧-圆三角孔型系统变形区参数数学模型的建立及应用", 《热加工工艺》 *
王建军等: "热轧平三角-圆三角孔型的数学模型及有限元分析", 《热加工工艺》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109376444B (zh) 2022-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110202001A (zh) 超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法
CN106475424A (zh) 一种热轧带钢轧制跑偏的控制方法
CN102236322A (zh) 一种用于提高带钢质量的轧辊磨损优化控制方法
CN104324948A (zh) 一种热连轧粗轧过程轧件宽度控制方法
CN116078831A (zh) 一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法
CN104324949B (zh) 一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法
CN103586289B (zh) 热连轧粗轧区立辊轧制的轧制压力设定方法
CN109376444A (zh) 三辊孔型轧制棒材横断面面积计算方法
CN105855297A (zh) 一种提高热轧首块无取向硅钢头部厚度精度的控制方法
CN103357661B (zh) 一种圆钢的万能法轧制工艺
CN100580296C (zh) 制造薄壁不锈钢尖角方形管的生产设备
CN109772950B (zh) 一种具有公用辊的金属焊管成型装置及其操作方法
CN112958634A (zh) 一种基于镰刀弯头部的精轧机架预调平方法
CN109365542B (zh) 一种粗轧立辊磨损的计算方法
CN108906892B (zh) 一种基于自学习的可逆粗轧机轧件尾部跟踪方法
CN110227721A (zh) 一种用于变速过程中轧机辊缝的控制方法
CN216655854U (zh) 一种用于高强h型钢的不等宽矫直辊组
CN110968831B (zh) 一种超大口径定减径机轧辊基础转速确定方法
CN104550263A (zh) 一种利用五机架连轧机生产无缝钢管的孔型设计方法
CN103801567B (zh) 消除冷轧带钢轧制肋条纹的方法
CN101349380B (zh) 一种冷弯j型钢及其制造方法
CN2936478Y (zh) 万能四辊矫直机
Groche et al. Dimensional deviation of roll formed components made of high strength steel
CN201702167U (zh) 一种具有高夹持力的热轧机轧辊辊型
CN113953478B (zh) 一种改善薄带钢边部轮廓的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant