160MPM附加孔型系统的开发

!"#$%$附加孔型系统的开发姜长华郭海明陈勇俞平&鞍钢集团新钢铁有限责任公司’摘要通过对鞍钢(!)*$%$连轧管机组变形工艺的分析+提出开发!"#$%$附加孔型系统+解决芯棒再利用问题的方案,实施后+解决了连轧孔型系统设计-优化数模运算等相关问题+提高了芯棒利用率,关键词附加孔型系统变形工艺芯棒利用率./0/1234/5627899:6:25;1%;<<=><6/472?!"#$%$@A B C D E F B C D F G B H G I J B A K A C D E F L CM I C D M GN A C D&85O ;5O P /QR ?25;59=6//1S 2T +U 69T ’V W X Y Z B [Y \56]/^;<:<27;5;1>_:5O9/72?4:5O6/‘]5:a b /27(!)*$%$‘256:5b 2b <?211:5O3:3/4:11<:585O ;5O +;31;572?9/0/123:5O 6]/;99:6:25;13;<<<><6/472?!"#$%$;59?/b <:5O 4;59?/1:<3b 672?Q ;?9Tc ]/?/1;6:0/3?2^1/4<<b ‘];<9/<:O 5:5O‘256:5b 2b <?211:5O3;<<<><6/4;59236:4:_:5O 4;6]/4;6:‘;1429/123/?;6:25;?/<210/9;76/?3?;‘6:‘/;59b 6:1:_;6:25?;6/276]/4;59?/1:<:5‘?/;</9Td L efI Z g X ;99:6:25;13;<<<><6/49/72?4:5O 6/‘]5:a b /4;59?/1b 6:1:_;6:25?;6/#前言限动芯棒连轧管生产工艺以其产品尺寸精度高-综合机械性能好-产量高-生产成本低-自动化程度高而为国内外钢管界所推崇,少机架限动芯棒连轧管机组更是以其投资少-见效快而成为国内大型无缝钢管生产企业的首选机型,目前我国钢管生产企业的连轧管生产关键设备和生产技术均由国外引进,鞍钢(!)*$%$连轧管机组现有!!h -!i h 两种孔型系列+分别使用i j k !#l m n 44&!l 种’和!l !m "k !"n m j 44&!n 种’芯棒+主要生产外径i n m #n k !n *m i 44的o ))-P j #钢级的油套管+并以!!h -!i h 系列几种上限规格&薄壁管’为主+这使芯棒消耗集中在!"h -!)*m j -!)"m )-!#h m n -!##44等几种规格上+这种情况是由市场所决定的+并且在相当长时间内保持稳定,在现行工艺中+芯棒改车小规格后只能使用一次+存在车削量大-芯棒利用率低等缺点+如果在!!h -!i h 系列之间适当增加一个附加孔型系列+使芯棒车削一次后还可轧制原规格钢管+形成阶梯状均匀消耗+就可降低成本+提高芯棒利用率,!芯棒使用现状及失效后处理分析鞍钢(!)*$%$连轧管机组自h ##n 年l 月投产至今+下线芯棒主要采取局部补焊-磨修的办法来修复,随着芯棒修复次数的增加+芯棒上线后所轧钢管支数越来越少+修复两次后+芯棒就不具备修复价值,通常情况下+芯棒主要以表面龟裂和机械性划伤为主要失效形式,表面龟裂是指芯棒在剧烈的冷热交替环境中+由于热应力造成的表面热裂纹p 机械划伤是由于芯棒在轧制及运输过程中非正常磨损造成表面镀铬层失效+导致芯棒体受伤出现沟槽&一般呈纵向分布’,由于轧制薄壁管需姜长华+高级工程师+硕士+!*i )年毕业于鞍山科技大学轧钢专业+现任鞍钢集团新钢铁有限责任公司无缝钢管厂厂长&!!l #h !’,qr s q h ##)年第)期总第n n )期鞍钢技术8P t 8P tc u S v P \U \t w万方数据承受更为恶劣的变形条件!因此各孔型系列中!大规格芯棒失效速度更快"目前!国内外其他类似机组在芯棒出现机械划伤或者疲劳破坏后!主要采用芯棒改车方式加以处理!即以大改小来消除芯棒体表面缺陷"但在实际操作过程中!不是按最小加工量#一般消除裂纹的直径车削量为$%&$’(()来确定芯棒所要改车的芯棒规格!而是按具有使用价值的最小车削量的芯棒规格来车削!这样就存在跨系列车削问题!芯棒车削量大!可车削次数少"如鞍钢*$’+,-,连轧管机组芯棒第一次报废后只能车削一次!直径车削量达’./0&12/.((!造成很大的金属浪费!车削工时多!芯棒使用效率低!生产成本增加"采用堆焊工艺能够恢复芯棒原有表面状态和外形尺寸!提高芯棒使用率"但由于受芯棒堆焊工艺的制约以及芯棒母体材质的特殊性和加工不稳定性等因素影响!导致堆焊后芯棒母体在使用过程中由于热裂纹而迅速失效!使芯棒的使用寿命大大缩短"0改变变形工艺!提高芯棒利用率03$改变变形工艺的思路由于报废芯棒改车与堆焊两种方法都存在问题!所以通过改变变形工艺来提高芯棒利用率已成为必然",-,连轧管机组成品管的外径4%由定径机架数确定!壁厚5%由连轧四6五机架孔型直径4孔与芯棒直径4芯确定!即5%7#4孔84芯)908 :5"若想保持芯棒车削后所轧成品规格尺寸不变!只有减小连轧孔型直径"因此!改变变形工艺!既要考虑彻底清除芯棒缺陷!又要考虑减少芯棒的直径车削量!同时要兼顾共用原料及尽可能少的改变工具"鞍钢*$’+,-,连轧管机组有$;06$$0两种孔型系列!按类似经验只能改车一次!即把$106 $’+/<6$’1/’((芯棒直接车成$%0/26$%%6 +</1((!直径车削量达’./0&12/.((!造成很大浪费"通过对其它厂和我厂报废芯棒车削情况调查!改车报废芯棒一般裂纹消失的直径车削量为$%&$’(("鞍钢*$’+,-,连轧管机组工艺优化的思路是=通过开发$1%附加孔型!使用原$;0孔型系列中$’%/26$.;/<6$../+6$.$/1((的厚壁管芯棒!即用$../+((芯棒轧$%<((>$’((#<</+((> 1/.’((接箍)6$22((>$’((#$$./2((> 1/<<((接箍)!用$.$/1((芯棒轧$’2/;((> $.((#$2+/;((>1/0((61/<<((6;/;0((接箍)等规格的钢管"在$1%附加孔型中轧制市场需求量大的薄壁管!即用$’%/26$.;/<6$../+6 $.$/1((芯棒还能轧$2+/;((>1/0((6 $2+/;((>1/<<((6$2+/;((>;/;0((6 $$./2((>’/1+((6$$./2((>1/<<((等规格的钢管!实现一棒两用"这样就可以生产$;0孔型系列的大多数产品规格!减少资金占用!使$1%附加孔型的变形工具具有共用性"主孔型与附加孔型生产壁厚范围见表$!主孔型与附加孔型外径变化范围见表0!芯棒使用顺序见图$"表$主孔型与附加孔型生产壁厚范围芯棒直径范围9(($’13’&$10$.$31&$’%32 $;0孔型生产壁厚范围9((’&+3’<3’&$1$1%孔型生产壁厚范围9((’&+3’表0主孔型与附加孔型外径变化范围变形工序原料穿孔空减连轧脱管定径$;0孔型*$<’*0%’*$++*$;0*$1.*$%0&$’+ $1%孔型*$<’*$+2*$<;*$1%*$’232.*$%0&$2+3;图$芯棒使用顺序图030,-,附加孔型系列的开发0303$,-,附加孔型的确定在开发,-,附加孔型系列之前!首先要确定穿孔最小扩径率6报废芯棒裂纹消失的直径车削?@ A ?B鞍钢技术C0%%’年第’期总第22’期万方数据量和主要产品规格范围等一系列问题!然后确定芯棒的共用区间!最后确定"#"附加孔型尺寸$ %&’最小扩径量为了不增加原料规格和穿孔工具以及便于生产协调等!决定保持原料规格不变!即主孔型系列与附加孔型采用相同的管坯直径!因此就产生了为确保将芯棒裂纹车掉!穿孔用小扩径率生产的难题$小扩径穿孔变形区金属宽展受阻!会增加顶头(导板的磨损!锥型穿孔辊可以解决这一问题$根据以往经验!对导板进行适当修改!将&)*++坯料穿孔扩径限制在&,-++$%.’芯棒直径车削量根据鞍钢无缝钢管厂&/.0-++芯棒实测数据!报废芯棒车削到裂纹消失!直径车削量在&&1 &*++之间$据了解!其它工厂一次下线报废芯棒裂纹消失直径车削量也在&/1&*++之间$ %-’主要产品规格鞍钢无缝钢管厂2&*,"#"连轧管生产线是一套限动芯棒五机架连轧机组!该机组主要生产品种为油井管(管线管!以外径为&&30-(&-,04++套管为主$主要产品集中在&-,04++5404.++( &-,04++560.++(&-,04++560,)++(&&30-++ 560-*++(&&30-++5*06,++等规格$综上所述!运用7889:数模模拟运算!按照附加壁厚偏差最小的原则!决定开发&6/"#"附加孔型系列!以提高芯棒的利用率$.;.;.&6/"#"附加孔型的开发少机架"#"连轧管机组孔型设计在连轧管工艺中占有重要地位!其孔型参数的合理与否直接影响轧制过程的建立和产品质量的好坏$在消化吸收鞍钢无缝钢管厂7889:&&.(&4.孔型和包钢&4-(.66孔型精华的基础上!编制了"#"连轧管机组孔型设计程序$按照7889:"#"孔型设计理念!以孔型系列数为自变量!其它孔型参数常量(变量以鞍钢无缝钢管厂&&.(&4.孔型为标准!用数学解析的方法线性放大!采用<=编制的"#"孔型设计程序$鞍钢无缝钢管厂.//3年*1 4月的生产实践已证明了此孔型设计程序的实用性$只要输入孔型系列数!就能得到一张"#"孔型设计及车削参数表$连轧孔型确定后!以同样的方法编制了脱管机与空减机孔型设计程序$定径孔型保持&4.系列定径孔型不变!去掉前孔第一(第二架即可>五架连轧孔型和空减机孔型采用二辊数控车床!按孔型表参数输入即可车削加工>脱管机和定径机孔型按孔型表给定的刀具直径和刀具距离!利用三辊数控车床车削$.;.;-变形分配及数模运算轧制表孔型设计出来后!必须在7889:数模上运算出轧制表!才能确定连轧的辊缝和各轧辊的转速及芯棒的限动速度等!以确保空减机(五架连轧机(脱管机的连轧秒流量相等$7889:数模是连轧工艺的基础!它的源程序被外方视为机密$在充分学习消化(研究吸收的基础上!通过修改7889:数模中多个文件参数!成功地运算出&6/孔型系列主要生产品种的"#"轧制表>运用太原重型机械厂设计研究院数模运算出了&6/孔型系列主要生产品种的定径轧制表>运用&6/"#"孔型及&4.孔型厚壁管芯棒!按成品管壁厚附加偏差小的原则!编制了2&*,"#"连轧管机组变形分配表$完成了上述工作后!即可在2&*,"#"连轧管机组进行试生产$-芯棒改车与堆焊工艺的比较%&’芯棒堆焊工艺是否稳定!决定着芯棒的质量与使用寿命$目前!保证堆焊芯棒机械性能的生产工艺还不稳定(不成熟>而芯棒改车仅对芯棒母体进行机加工!不会改变芯棒的机械性能!可保证芯棒的使用性能稳定$实践证明!芯棒在进行较大直径车削后!完全能满足生产使用要求$ %.’芯棒堆焊材质与芯棒母体材质稍有差别!就将导致焊肉和母体结合不牢!并随着轧制和冷却的交替进行!在结合处出现裂纹(剥离$芯棒堆焊会导致芯棒母体失效!缺陷由机械损伤为主转变为以热裂纹为主!热裂纹在芯棒母体上随着轧制和冷却的交替进行!向周向和径向扩展!形成网状热裂纹而加速芯棒报废$热轧轧辊的失效形式便是例证$而芯棒改车在消除芯棒机械损伤的同时!也可将芯棒形成的热裂纹去除!保证加工后的芯棒具有良好的使用状态!延长芯棒的使用寿命$%-’芯棒改车比堆焊减少了芯棒加工工序!在获得相同使用寿命的前提下!加工成本大幅降低$%下转第.,页’?@A?姜长华郭海明陈勇俞平&6/"#"附加孔型系统的开发万方数据复杂!它们可能分布在一个相中!也可能分布在几个相中!对性能的影响也并不是单一的"钢轨的性能还受到晶粒度尺寸#珠光体片层间距#残留元素#轧制工艺等多种因素的影响!所以实际应用中应从多方面加以考虑"$结语综上所述!鞍钢大型厂生产的钢轨化学成分范围窄!%#&含量低"’()*作为高强度钢轨!其抗拉强度比’(+,-钢轨高./,%0左右!延伸率低约+1"近年来!鞍钢钢轨生产工艺的改造及生产水平的提高!已经使钢轨的内在质量有了明显的提高!性能也更加稳定"但2#&3#,-#%#&这)种常规元素的微小变化!对钢轨性能仍有一定的影响!我们可以通过对化学成分的优化来进一步提高钢轨的抗拉强度和延伸率等力学性能"4编辑袁晓青5收稿日期66666666666666666666666666666666666666666666666678//)9/$988 4上接第8+页5堆焊芯棒生产工艺为7全剥皮:堆焊:热处理:粗车:精车:镀铬"芯棒改车生产工艺为7粗车:精车:镀铬"4;5堆焊工艺需要投入更多的设备及人力!同时要解决堆焊工艺与热处理方面的技术难题"而芯棒改车工艺技术成熟!无技术难点!可大幅减少设备投资";经济效益按<+).,%,连轧管机组年产+=万>!每年消耗芯棒+?/支!每支芯棒平均+?万元!+(8系列产品占?/1计算!开发+=/,%,附加孔型系列后!芯棒利用率可提高$/1"每支芯棒车削#镀铬一次费用为)万元!则每年节省费用=8;万元")结语开发+=/,%,附加孔型系列后!实行芯棒改车!提高了芯棒利用率!降低了芯棒的使用成本!减少了内表面结疤!使钢管内表面光洁#美观!增强了<+).,%,机组产品在国际市场的竞争力!减少了资金占用!提高了经济效益"4编辑袁晓青5收稿日期78//)9/;98/@AB@杨玉李晓非金纪勇张序平刘宏王柏明钢轨化学成分对力学性能影响的研究万方数据。