无缝钢管轧制加工解析技术的进步

无缝钢管轧制加工解析技术的进步

      无缝钢管的轧制加工解析技术自20世纪80年代后期开始广泛采用有限要素法(FEM)，近期伴随着计算机输出的发展，解析技术已由二维向三维的高级变形解析发展。由此提高了产品的尺寸精度和质量，以下介绍具有代表性的解析技术。

1延伸轧制的解析技术

      芯棒连轧管机采用芯棒和孔型辊进行轧制，因此与板轧制不同，在轧辊圆周方向上存在着轧辊和芯棒没有接触的自由变形区。由于该自由变形区是在下个机架上被轧制，因此为正确理解芯棒连轧管机的综合特征，对包括自由变形区在内的变形进行预测是很重要的。

      这种复杂的变形预测如果采用以往的高速缓存实现算法是无法获得高的精度，因此就需要高精度的解析。考虑到轧制方向剪切变形，采用普通扩张平面变形解析进行近似三维解析。结果可知，计算值和实验值较一致。

      近期，随着计算机技术的发展，加快了完全三维有限要素法解析技术的开发，它还能用于机架间张力影响的解析和轧辊与管坯的速度差的解析。

2定径轧制的解析技术

      采用定径轧制时由于内面没有工具，因此在轧制厚壁管时轧材的内面形状不整齐。采用三辊式轧机时，轧材的内面形状呈六角形。通过采用三维有限要素法解析，明确了这种内面棱角现象的发生机理和应采取的对策。在采用接近正圆的椭圆率=0.986的孔型时能获得基本均匀的壁厚，但在采用接近正圆的椭圆率=0.960的孔型时则出现清晰的内面六棱角。采用本解析能预测用张力减径机轧制时壁厚的变化，弄清了轧辊孔型特性和机架间的张力对内面六棱角的影响。