全浮动芯棒连轧管机组轧件与芯棒速度及摩擦系数研究_上_
宝钢钢管全浮动芯棒连轧工艺的技术进步
Ｐ ｎＦ ｎ ａ ｅ ｇ
（ ｔｅ Ｔ ｂｎ ｌ ｔ ｆ ａ ｓｅｌ ｒｎ ｈ ａ ｓ ａ ｒｎ＆ Ｓｅ ｌ ｏ，Ｌｄ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ，Ｃ ｉａ） Ｓｅｌ ｕ ｉｇＰａ ｏ ｔｅ Ｂ ａ ｃ ，Ｂ ｏｈ ｎＩ ｎ ｏＢ ｏ ｔｅ ． ｔ． ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ｈｎ Ｃ １ ９
Ｋｅ ｒ ｓ Ｆｕ ｌｆｏ ｔ ｇ ｍａ ｄ ｅ ｌ ｐ ａ ｔ Ｍａ ｄ ｅ ｕ ｒ ｃ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌ—ｌ ａ ｉ ｎ ｒ ｌｍｉｌ ｌ ｎ ； ｎ ｎ ｒ ｌｌ ｂ ｉ ａ ｉ ｎ； Ｓ ｅ ｌｔ ｂ ｌ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ｕ ｉ ｒ ｔ ； ｔ ｅ ｕ ｅ ｗａ ｌ ｈ ｃ ｎ ｓ ｎ ｆ ｍｉ ｏ ｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｄ ｒ ｓ ｉ ｇ ｔ ｅｍａ ｎ ｐ ｏ ｌ ｍｓｏ ｅ ｆ ｌ ｆ ａ ｉ ｇ ｍａ ｄ ｅ ｌ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｌ ｅ ｌ ｃ ｔ ｄ ａ ｈ ａ ｉ — ｄ ｅ ｓｎ ｈ ｉ ｒ ｂ ｅ ｆ ｈ ｕ ｌｌ ｔｎ ｎ ｒ ｌｍｉｌ ｐ ｒ ｔ ｉ ｏ ａ ｅ ｔｔ ｅ ｆ ｃ ｌ ｔ —ｏ ｏ ｎ ｉ
言
轧管工艺的技术进步 。
全浮动芯棒连轧管生产工艺具有轧制节奏快 ， 宝 山钢铁股份有 限公司宝钢分公司钢管厂（ 以 下简称宝钢钢管） ４ ｍ全浮动芯棒连轧管机组 产量高的优势 ，但随着市场竞争的加剧 ，用户对钢 １０ｍ 系引进德国曼 内斯曼一 德马克公司工艺技术 ，投产 管质量的要求越来越高，与限动芯棒连轧管工艺相
中图分类号 ：Ｔ ３ ．ｌ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号：１ ０ － ３ ｌ２ ０ ） ５ ０ ３ — ４ Ｇ３ ５７ ０ １ ２ ｌ（ ０ ６ ０ — ０ ０ ０
连轧管机组限动芯棒使用寿命刍议
芯 棒 是 热 连 轧 管 生 产 中 消 耗 量 最 大 的关 键 工 具 。热 轧钢管 用 芯棒 的服 役温度 较 高 ，同时 要 承受 很高 的径 向压 应 力和轴 向拉应力 。另外 。芯 棒 在反
芯棒 工 作段 长度 、规格 品种 结构 、轧制 节 奏等情 况 不 尽相 同 ，但 总体来 说 ．芯棒 费用 占生产 成本 的 比
Ｄｉ ｃ ｓ ｉ ｓ ｒ ｎ ｄ Ｍａｎ ｅ ｒ ｉ ｅ Ｌｆ ｓ ｕ ｓ ｏｎ ｏｎ Ｒｅ ｔａｉ ｅ ｄｒ Ｉ Ｓｅ ｖ ｃ ｉ ｅ ｉ ＰＭ ａ ｄｒ ｌ … ａ Ｍ ｎ Ｍ ｎ ｅ Ｍ
Ｌ ｎ ，Ｇ ｏＲ ｉｕ ｎ ｈ ｎ ｏ ｇａ ，Ｗ ａ ｇＬａ ｆ ｉ ｎ ａ ｕｑ ａ ，Ｚ ａ ｇＹ ｎ ｌｎ Ｑ ｎ ｉｎａ （Ｔａ ｊ ｉｅ（ ｒｕ ）Ｃ ｒｏａｉｎ ｔ． ｉｎｉ ０ ３ １ ｈｎ ｉｎｉ Ｐ ｐ Ｇ ｏ ｐ ｏｐ ｒｔ ，Ｌ ｄ，Ｔａ ｊ ３ ０ ０ ，Ｃ ｉａ） ｎ ｏ ｎ
使用 寿命 对钢 管 的 内表面 质量 和机 组生 产运 行成 本
均有重要 影响 ，虽 然各 机组 的机 型 、芯棒运行 速度 、
产 品 的规格 品种 范 围 ．改 善钢管 壁厚 精度 和 内外 表 面质量 状况 的 同时 ，由于芯棒 与轧件 间 的相对 速度
李
群 （９ ８ ） １ ５ 一 ，男 ，教授 级高级工程 师 ，从事无缝
Ｓ ＴＥ ＰＥ ＥＬ ＰＩ Ｄｅ ． ０１ ，Ｖｏ ． ０，Ｎ年投产的多套三辊限 ｍ ｍ套管 ；针对二辊连轧管机 （ Ｐ ） Ｍ Ｍ 、三辊连轧管 动芯棒连轧管机的实际运行效果来看 ，芯棒的使用 机 （Ｑ — Ｃ 、Ｐ Ｆ Ｌ Ｏ ３ Ｐ Ｆ Ａ Ｏ Ｑ — Ｃ ） 种机型芯棒使用寿命 寿命并不像预期的那样高。有的三辊限动芯棒连轧 的平均统计数据 ． 来分析影响限动芯棒使用寿命的 管机组的芯棒寿命还要低于二辊限动芯棒连轧管机 原 因 。
连轧管机用芯棒的发展状况
连轧管机用芯棒的发展状况杨秀琴【摘要】重点介绍了国内外连轧管机用芯棒的基本生产工艺、芯棒制造企业的生产技术装备和芯棒的生产与需求情况,并对国内外芯棒的发展状况进行了对比.分析认为,目前连轧管机芯棒产品尚有一些国际市场发展前景.指出,我国生产连轧管机用芯棒的装备水平基本达到国际先进水平,产品质量也达到了国际水平,但在材料成分和综合性能控制方面尚有差距.建议制定芯棒制造的国家标准或行业标准,生产企业需注意对芯棒的服役条件进行系统研究.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2012(041)006【总页数】5页(P4-8)【关键词】无缝钢管;连轧管机;芯棒制造;国内外芯棒对比【作者】杨秀琴【作者单位】中国国际工程咨询公司,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TG333.8芯棒是无缝钢管连轧工艺的重要变形工具之一，对连轧管机的生产效率，轧制荒管的长度、规格范围，产品质量以及产品成本均有很大影响，也是连轧管生产成本损耗中所占比例最大的工模具。
据统计，平均年产量约100万t钢管的企业，年消耗芯棒的费用约1亿元。
如此大的芯棒成本，对钢管企业来说无疑是一个沉重的负担，因此，如何更好地使用芯棒、如何在保证产品质量和产量的同时，延长芯棒使用寿命，实现节能降耗、降低成本，是连轧管生产领域研究的重要课题之一。
根据连轧管机组生产工艺的不同，芯棒的类型也有所不同。
一般芯棒可分为3种：全浮动芯棒、半浮动芯棒和限动芯棒。
其中，全浮动芯棒与半浮动芯棒长度较长，表面一般不需要镀铬，但需表面淬火；限动芯棒长度较短，表面需要镀铬。
2010年以前，我国连轧管机组所用芯棒近50%从国外引进，直径较小的芯棒大部分从德国购买，中型与大型芯棒主要从意大利和法国引进；另50%基本由国内制造。
购买国外芯棒价格昂贵，如某厂购买了国外24支大规格（Φ300 mm左右）镀铬芯棒，花费近1 000万元人民币，若包括国内配套费用，约需花费1 200万元人民币。
《材料成型工艺学》习题
1.钢管按生产方法分类：热轧（挤压）、焊接、冷加工。
2.冷加工是获得高精度、高表面光洁度、高性能管材的重要方法，包括有冷轧、冷拔、冷张力减径和冷旋压等。
3.壁厚系数（D／S）:外径与壁厚之比。
4.热轧无缝管的加工基本工序：穿孔、轧管、定（减）径。
5.锥辊式穿孔机（菌式）优点：1）锥形辊的直径沿穿孔变形区是逐渐增加的，轧件前进和轧辊配合好，减少滑动，促进纵向延伸，减轻扭转变形和横锻效应，可穿塑性较差的高合金管坯2）主动大导盘，穿孔效率高；3）延伸系数=6；4）咬入条件好5）大送进角，提高生产能力。
缺点：更换规格不便。
6.穿孔比:空心坯长度与内径比. （毛管长度/内径）7.轧管方法四大类: 纵轧、斜轧、周期、顶管。
8.限动芯棒连轧管机结构：在轧制过程中芯棒均以设定的恒定速度进行，在轧制快结束时，钢管从脱管机拖出。
芯棒由限动机构带动而快速返回。
在轧制过程中均以低于第一架金属轧出速度的恒定速度前进，实践证明：芯棒速度应大于第一机架的咬入速度，而低于第一机架的轧出速度。
优点（与全浮动相比）①芯棒短，每组芯棒少4～5根；②不需设脱棒机；③无“竹节膨胀”；④尺寸精度高，长度长；⑤延伸系数大 =6～10；⑥力能消耗只是全浮动1/3。
缺点:回退芯棒时间长,影响生产率.9.减径机的作用：①无张力减径机：减径、延伸、扩大规格②张力减径机：减径、减壁、大大扩大规格、大延伸、且加大来料的重量、轧制更长的产品。
10.张力减径机对前部工序的影响：减少前部工序的变形量；减少前部工序规格数；减少工具储备。
11.张减管端偏厚：原因：轧件首尾轧制时都是处于过程的不稳定阶段；影响因素（ppt）克服方法①改进设备设计，尽量缩小机架间距；②改进工艺设计，尽量加长减径机轧出长度；③改进电机传动特性，增加刚性；④提拱两端壁厚较薄的轧管料；⑤“无头轧制”。
张减机在经济上使用合理的条件:进入减径机的来料长度应在18～20m以上，在经济上才是合理的。
MPM和PQF轧管工艺
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钢铁研究
第 36 卷
电能消耗比浮动芯棒连轧管机低 1/ 3 。 (4) 扩大产品规格 。由于采用了限动芯棒轧
制 ,可以减小芯棒的长度 ,允许加大芯棒的直径 , 为多规格产品的生产创造了条件 ,使生产钢管的 最大直径由 177. 8 mm 扩大到了 365 mm ,甚至更 大 。另外 ,限动芯棒连轧机还能轧制更厚或更薄 的管子 。
(5) 延伸系数大 。封闭式圆孔型的采用以及 由此而获得的均匀变形 ,使得 M PM 轧管工艺的 总延伸系数可达到 10 以上 。与浮动芯棒连续轧 管工艺相比 ,这意味着 M PM 工艺可以采用壁厚 更厚的空心坯和更高的始轧温度 。由于始轧温度 的提高 ,钢的变形抗力和摩擦力下降 ,因此单位轧 制力也就降低 。
住友钢管厂 天津钢管厂 住友金属工艺公司
作者简介 :周晓锋 (1979 - ) ,男 ,河北昌黎人 ,硕士 ,主要从事轧管工艺的研究.
第3期
周晓锋 :M PM 和 PQ F 轧管工艺
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1 MPM 工艺
1. 1 M PM 生产工艺流程
采用 M PM 工艺轧管时 ,经穿孔延伸的毛管 , 抽出顶杆后被送至硼砂站 ,由一特制的喷嘴向毛 管内部喷入硼砂 ,其作用是 :吹掉毛管内部的氧化 铁皮 ;硼砂在高温状态下生成雾状气体 ,充满管 内 ,防止在随后的运动中空气进入 ,使内表面产生 二氧化碳 。吹硼砂后毛管由回转臂送至连轧管机 芯棒预穿线 。
(1) 第一变形阶段采用锥形辊式穿孔机 ;
热轧无缝钢管用芯棒的类别与特点
热轧无缝钢管用芯棒的类别与特点李群【摘要】简述热轧无缝钢管的生产工艺方法及芯棒的形态与种类;分析不同类型轧管机芯棒运行的方式与特点,及其对机组的生产规格范围、轧制节奏和轧件的变形程度、荒管的壁厚精度等的影响;介绍芯棒的材质与成型方法.分析认为:芯棒按长度与直径之比将其分为长、中长及短芯棒3种类型,根据芯棒的运动状况分为固定、浮动、限动、半浮动4种运行方式.大部分中长、长芯棒是实心的,但Assel机组和部分连轧管机组在采用限动芯棒操作时使用空心芯棒;绝大部分中长、长芯棒都是圆柱形的,只有极少数限动芯棒连轧管机组在轧制薄壁荒管时使用锥形芯棒.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2018(047)004【总页数】5页(P56-60)【关键词】热轧;无缝钢管;轧管机;芯棒;运行方式;变形原理【作者】李群【作者单位】天津钢管集团股份有限公司,天津300301【正文语种】中文【中图分类】TG355+.4轧管减薄变形延伸工序后的管子一般被称为荒管。
轧管减壁方法的基本特点是在毛管内安上刚性芯棒，由外部工具（轧辊或模孔）对毛管壁厚进行压缩减壁［1］。
本文拟对热轧无缝钢管各种常用机型轧管机所用芯棒的类型、运行方式及其特点进行分析。
1 轧管方法轧管减壁的工艺方法见表1［1］。
一般习惯根据轧管机的形式来命名热轧管机组。
轧管机的类型较多，通常可用两种方法将其分类。
（1）按机架个数分类。
根据机架个数的多少可将轧管机分单机架和多机架。
单机架有自动轧管机、Assel轧管机、Accu-Roll等；连轧管机都是多机架的，通常4～8个机架，如MPM（Multi-stand Pipe Mill，意大利INNSE公司开发的两辊式限动芯棒连轧管机组）、PQF（Premium Ouality Finishing，MEER-INNSE公司开发的三辊式限动芯棒连轧管机组）、FQM（Fine Quality Mill，意大利DANIELI公司开发的三辊式限动芯棒连轧管机组）等。
轧管工艺技术(1)——《热轧无缝钢管实用技术》
78技术讲座轧管工艺技术(I)-《热轧无缝钢管实用技术》轧管工序的主要任务是将芯棒穿入毛管内孔，在外部工具(轧辐或银模)的作用下，压缩毛管的外径和壁厚，从而获得尺寸和质量符合要求的荒管。
按轧管机的结构和金属变形方式的不同，可将轧管机分为纵轧管机和斜轧管机。
纵轧管机主要有连轧管机、顶管机(CPE)、自动轧管机、周期轧管机、挤压管机和径向锻管机等；斜轧管机主要有阿塞尔(Assel)轧管机、狄塞尔(Diescher)轧管机、精密(Accu Roll)轧管机、斜轧扩管机和行星轧管机等。
轧管机按机架数量的多少，可分为单机架轧管机和多机架轧管机。
单机架轧管机有自动轧管机、阿塞尔轧管机、狄塞尔轧管机、精密轧管机、周期轧管机、挤压管机、径向锻管机和行星轧管机等。
多机架轧管机有连轧管机和顶管机等。
目前，使用最为广泛的是限动芯棒连轧管机和精密轧管机，其次是周期轧管机、阿塞尔轧管机、挤压管机和顶管机。
行星轧管机还处在推广应用阶段。
1连轧管工艺技术1.1连轧管机概况连轧管法是将经过润滑后的长芯棒穿入毛管内孔，芯棒和毛管一同连续通过多个呈串列布置的轧车昆孔型，将毛管轧制成符合尺寸和质量要求的荒管的一种轧管方法。
早在1843年，就有人开始研究连轧管法，历经几代人对连轧管工艺、芯棒操作方式、机架数、机架形式和传动方式等方面的研究和生产实践，连轧管技术日臻成熟，连轧管机已成为当今业界首选的无缝钢管轧机。
连轧管机的最大延伸系数可达3.5-6.0,荒管最大出口速度可达5~7m/so其主要特点是生产能力大，生产效率高；所轧制的荒管长度长，产品质量好，规格范围广等。
连轧管机按机架型式不同，可分为二辘式连轧管机和三银式连轧管机；按芯棒操作方式的不同，可分为全浮动芯棒连轧管机、限动芯棒连轧管机和半浮动(也称半限动)芯棒连轧管机。
限动芯棒连轧管机的芯棒循环可分为芯棒在线回退和线外循环两种。
二辐式连轧管机由两个轧槽组成孔型，相邻机架的轧银呈90。
浮动芯棒速度对钢管连轧力学参数影响的有限元分析
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摘 要 ： 用 Ａ ＡＱＵＳ显 式 动 力 仿 真 平 台 ， 合 生 产 实 际 ， 宝 钢 ￣ ４ ｍｍ 全 浮 动 芯棒 钢 管 连 轧 过 程 进 行 仿 真 分 析 ， 究 采 Ｂ 结 对 １０ 研 连 轧 过 程 中芯 棒 与 轧 件 的 运 动 状 态 ， 采 用 单 机 架 限 动 芯 棒 模 型研 究 芯 棒 速 度 对 轧 制 力 和 轧 制 力 矩 的 影 响 。结 果 表 明 ： 并
芯 棒 一 辊 速 比对 轧 制 力 和 轧 制 力 矩 有 很 大 的影 响 。 当 芯 棒一 辊 速 比小 于 １时 ， 制 力 随 速 比 的 增 加 而 显 著 增 加 ； 速 轧 轧 轧 当
比约 为 １时 ， 制 力 具 有 峰 值 ； 速 比大 于 １ ， 制 力 随 速 比 的增 加 而 减 小 。轧 制 力 矩 随 芯 棒 一 辊 速 比的 增 加 单 调 减 轧 当 时 轧 轧
．
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全浮动芯棒连轧管机组轧件与芯棒速度及摩擦系数研究(上）赵志毅１，董凯１，余勇２，赵佳１，潘峰２，周晓岚２（１．北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３；２．宝山钢铁股份有限公司钢管分公司，上海２０１９００）摘要：对宝山钢铁股份有限公司的全浮动芯棒连轧管机组各机架轧制压力、芯棒运动速度等一系列参数进行了综合测试，获得了轧件速度曲线，并探讨了轧件与芯棒速度之间的关系；分析了轧件与芯棒间的摩擦状态，并推算出两者间在各机架处的摩擦系数（为０．０３３～０．０７４），该系数沿轧制方向呈增大的趋势。
以上结果为清楚认识连轧管过程中金属变形规律和芯棒摩擦作用机理提供了依据。
关键词：连轧管；轧制压力；芯棒速度；摩擦系数中图分类号：ＴＧ３３文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－２３１１（２００６）０６－００１７－０５ＳｔｕｄｙｏｎＷｏｒｋｐｉｅｃｅｖｓＭａｎｄｒｅｌＶｅｌｏｃｉｔｙａｎｄＦｒｉｃｔｉｏｎＦａｃｔｏｒＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆＦｕｌｌｙ－ｆｌｏａｔｉｎｇＭａｎｄｒｅｌＭｉｌｌ（ＰａｒｔＩ）ＺｈａｏＺｈｉｙｉ１，ＤｏｎｇＫａｉ１，ＹｕＹｏｎｇ２，ＺｈａｏＪｉａ１，ＰａｎＦｅｎｇ２，ＺｈｏｕＸｉａｏｌａｎ２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＳ＆ＴＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔｅｅｌＴｕｂｅＣｏ．，ＢａｏｓｈａｎＩ＆ＳＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｒａｌｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆａｌｌｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅａｃｈｒｏｌｌｓｔａｎｄｏｆｔｈｅｆｕｌｌｙ－ｆｌｏａｔｉｎｇｍａｎ－ｄｒｅｌｐｉｐｅｍｉｌｌｌｏｃａｔｅｄａｔＢａｏｓｈａｎＩ＆ＳＣｏ．，Ｌｔｄ．，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｍａｎｄｒｅｌｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｅｔｃ．，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓｐｅｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｖｓｍａｎｄｒｅｌｖｅｌｏｃｉｔｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅａｎｄｔｈｅｍａｎｄｒｅｌｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｉｓｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆｔｈｅｔｗｏａｔｅａｃｈｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｒｏｌｌｓｔａｎｄｉｓ０．０３３￣０．０７４，ａｎｄｔｈｅｆａｃｔｏｒｇｏｅｓｕｐａｌｏｎｇｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕ－ｓｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｓｂａｓｉｓｆｏｒｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｍｅｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｌａｗａｎｄｔｈｅｍａｎｄｒｅｌｆｒｉｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍａｎｄｒｅｌｍｉｌｌｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｎｄｒｅｌｐｉｐｅｍｉｌｌ；Ｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅ；Ｍａｎｄｒｅｌｖｅｌｏｃｉｔｙ；ＦｒｉｃｔｉｏｎＦａｃｔｏｒ０前言在全浮动芯棒连轧管机组的生产过程中，连续轧管是钢管成型的关键工序，它将直接影响到钢管的尺寸精度和表面质量。
由于连轧管过程中轧件变形规律较为复杂，不但受到温度、变形、速度、张力等制度的影响，同时还受到芯棒的受力情况、运动速度以及摩擦状态等因素的影响。
目前对于以上几个方面的理论推导较多，对实际工况的测试研究较少，对该过程中芯棒运动规律和轧件变形方式缺乏足够的测试数据，导致现有的工艺制度不尽合理，连轧孔型设计不够完善。
因此对该机组进行全面测试，有助于更清楚认识连轧管过程中金属变形规律和芯棒摩擦作用机理。
１测试内容及设备本次综合测试选择较难轧制的钢种Ｔ９１为主要实验对象，采集对钢管变形影响较大的前６架轧机的轧制压力，并同时测试芯棒运动速度、电机电流、轧辊转速及轧件温度等数据。
根据宝山钢铁股份有限公司（以下简称宝钢）的连轧管机组生产线的布置，共使用了１０台由北京科技大学设计制造的赵志毅（１９６２－），男，副教授，副主任，主要从事压力加工工艺研究。
ＳＴＥＥＬＰＩＰＥＤｅｃ．２００６，Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６钢管２００６年１２月第３５卷第６期１．２芯棒测速装置自主设计制造的芯棒测速装置见图３。
主要由３部分构成：扭矩电机、绕线筒和测速电机。
扭矩电机接３８０Ｖ交流电，由控制器调节其扭矩的大小，可施加的最大力为２００Ｎ；绕线筒的直径为３１７ｍｍ（周长９９６ｍｍ）；测速电机为小型直流测速电机，其输出电压的系数为０．０３２Ｖ・ｍｉｎ／ｒ。
２测试结果所测钢种的轧制参数：轧件材质Ｔ９１，芯棒直径１３６．５ｍｍ，轧制规格Φ１５２．５ｍｍ×５．７５ｍｍ，成品规格Φ７３．０３ｍｍ×５．５１ｍｍ，入口温度１１７０℃，出口温度１１００℃。
测得该钢种各架轧机轧制压力与芯棒速度曲线见图４（为方便分析，此处将芯棒速度放大２０倍，与轧制压力曲线绘于同一图中）。
３结果分析结合本次现场测试结果，首先研究了轧件与芯棒的运动速度及其相互关系，然后对连轧管过程中轧件与芯棒间的摩擦状态进行了理论分析。
３．１轧件与芯棒速度研究３．１．１轧件速度曲线通过图４中Ｔ９１轧制压力曲线，可以得到轧件咬入和抛出时刻轧制压力曲线上升或下降部分的图１连轧管机组在线测试点布置示意图２轧制压力传感器图３芯棒测速装置示意长期在线轧制压力传感器和１台芯棒测速装置进行测试，各测试点布置见图１。
图１中Ｐｉｊ为各传感器的编号（ｉ代表轧机编号，１～８；ｊ代表各架轧机传感器的位置：１代表自由端，２代表接手端）；ｖ为芯棒速度。
１．１轧制压力传感器本次测试使用的轧制压力传感器分别被安装在各架轧机的压下螺丝下。
这些轧制压力传感器是根据现场技术条件，专门为该连轧管机组设计制作的，具体装置见图２。
ＳＴＥＥＬＰＩＰＥＤｅｃ．２００６，Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．６表１轧件咬入时刻及轧制压力峰值１１５：４０．２９００．０４８６１５：４１．３７４０．０３０轧机号咬入时刻咬入时间／ｓ咬入峰值时刻咬入峰值５０％时／ｋＮ１５：４０．３５６１６６０１５：４１．４３０４７０１５：４０．２４２１５：４１．３４４开始上升时刻咬入峰值／ｋＮ３３１１．１９４０．３５１５：４１．１８８１１１６．３１５：４１．２７４５６０１５：４１．２１４０．０２６４１５：４１．００２２０７２．０１５：４１．１０６１０４０１５：４１．０３００．０２８２１５：４０．６０８０．０４０１５：４０．６７４１５４０１５：４０．５６８３０８３．２３１５：４０．７９８１９９２．７１５：４０．９１８１０００１５：４０．８３８０．０４０表２轧件抛出时刻及轧制压力峰值１１５：４３．８５６０．０６２６１５：４４．８８４０．０３４轧机号抛出时刻抛出时间／ｓ抛出峰值时刻抛出峰值５０％时／ｋＮ１５：４３．７９４１３５０１５：４４．８５０４００１５：４３．９０８１５：４４．９４０结束下降时刻抛出峰值／ｋＮ２７０４．１８０５．２５１５：４４．７６２７６４．５１５：４４．６９２３８０１５：４４．７３００．０３８４１５：４４．６０８１６２６．７１５：４４．５１８８１０１５：４４．５５８０．０４０２１５：４４．１４４０．０６０１５：４４．０８４１２１０１５：４４．１９４２４２０．３３１５：４４．４２２１４０８．６１５：４４．３３０７００１５：４４．３７００．０４０５～６１．０２８６．４９４机架抛出阶段６．２５００．１５４０．１６０咬入阶段１．０８４４～５０．１８４０．９２４５．４３５０．１７２０．８７４５．８１４２～３０．５１４４．４２５４．３４８０．２２６０．２３００．５４８３～４０．１９２０．７４０５．２０８０．１８８０．７０２５．３１９总时间／ｓ速度／（ｍ・ｓ－１）速度／（ｍ・ｓ－１）时间／ｓ时间／ｓ总时间／ｓ１～２０．３１８０．３１８３．１４５０．２８８０．２８８３．４７２表３轧件咬入、抛出时通过各机架的时间与速度１—１号轧机２—２号轧机３—３号轧机４—４号轧机５—５号轧机６—６号轧机７—芯棒速度图４Ｔ９１总轧制力与２０倍芯棒速度（ｍ／ｓ）曲线峰值，由此可以找出轧件咬入及抛出时刻（此处规定轧制压力出现明显上升或下降趋势的时刻为咬入和抛出时刻，达到咬入峰值５０％时刻为咬入结束时刻），将峰值和各时刻总结于表１和表２［１］。
由表１和表２中咬入时刻、抛出时刻的时间差ｔ以及机架间距Ｓ（１ｍ），可以得出轧件在第１～６机架之间的运动速度（这里假设轧件在各机架间咬入或抛出后为匀速运动）。
以轧件在第１，２机架间的速度为例，计算过程如下：ｖ１＝Ｓｔ＝１０．６０８－０．２９０＝３．１４５（ｍ／ｓ）依此过程计算轧件咬入和抛出时各机架间的速度，将经过各机架的时间与速度整理于表３。
由表１和２中咬入、抛出时间及表３中机架间速度，可以得出轧件在各架轧机咬入、抛出阶段的加速度ａ（这里假设轧件在咬入阶段为恒定加速度加速的过程），计算过程如下（以第１机架咬入过程赵志毅等：全浮动芯棒连轧管机组轧件与芯棒速度及摩擦系数研究（上）钢管２００６年１２月第３５卷第６期图６轧制过程三阶段示意表４轧件咬入和抛出时的加速度１５机架号２６．４３１．３咬入时／（ｍ・ｓ－２）抛出时／（ｍ・ｓ－２）－１７．９４８．１１２．４３２１．５２２．４２３０．１１５．９为例，轧件初始速度与测得的芯棒初始速度相同，为１．８８ｍ／ｓ）：ａ１＝（ｖ１－ｖ０）／ｔ＝（３．１４５－１．８８）／０．０４８＝２６．４（ｍ／ｓ２）同理，依此方法计算轧件在咬入和抛出时刻在每一机架的加速度，整理后见表４。
通过表３和表４中轧件的速度与加速度，可绘制出轧件前端与尾端分别在咬入和抛出时的速度曲线，此曲线与芯棒速度曲线见图５。
３．１．２轧件与芯棒速度分析在图５中，３条曲线阶段的划分与连轧管３个轧制阶段相对应，即咬入阶段、稳定轧制阶段和抛出阶段，见图６。
（１）咬入阶段。
即轧件的头部从进入第１机架被咬入开始到即将离开第８机架的阶段，该段是一段非稳定轧制过程。
随着轧件逐步进入后面机架，其前端的速度成阶梯状上升，此过程中芯棒的运动由轧件带动，二者的起始速度相近。
由于芯棒为刚性体，在某一瞬间只能有一个速度值，它随着咬入过程的进行而不断上升，但总是低于轧件前端，直至到达稳定轧制状态而停止加速。
随着轧件头部进入第１架轧机，芯棒加速ΔｖＤ，各架芯棒速度的变化又反过来影响各架金属流动。
例如，与第１机架单机轧制相比，同时处于两个机架轧制时，第１机架不再是浮动芯棒轧制，而是拉力芯棒轧制，第１机架的金属速度将因此由ｖ１增至ｖ１（１￣２），增速Δｖ１；而对于第２机架来说实际上是限动芯棒轧制，由此金属在第２机架的出口速度为ｖ２（１￣２），将比单机轧制速度ｖ２低，因此金属流动速度的变化规律是：ｖ１∧ｖ１￣２∧ｖ２∧ｖ１￣３∧ｖ３……∧ｖ１￣ｎ∧ｖｎ。