无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及无缝钢管轧制领域，具体涉及一种无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法及系统。减径率分配不合适，会出现轧卡，变形不均匀等问题。目前计算减径率分配的方法仍旧依赖于几十年前的经验公式，在理论上一直没有更新。本文从金属流动的角度分析了减径率的分配规律，在前人经验的基础上提出了“三点两段统合式”修正模型，采用了一套科学合理的减径率计算方法，建立了修正模型，并将修正模型得到结果与传统模型计算结果和企业数据相比，变化趋势相近，减径率和减径量变化曲线更加光滑，有利于金属流动，为减径率分配计算提供了新方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法及系统


[0001]本专利技术涉及无缝钢管轧制领域，尤其涉及一种无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法及系统。

技术介绍

[0002]张力减径机组总减径率最大范围为75%
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80%，减壁率在35%
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40%，延伸系数达到6—8。按照机架之间张力的变化可以将整个机架分成三个部分，即粗轧、中轧和精轧。粗轧就是张力升起机架也称之为初始机架或减径率升起机架，一般为2
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3架，当然现在随着张减机架数的增多，升起机架的数目也相应增多。减径率呈现逐步增加的趋势。中轧机架就是工作机架，在这部分中外径和壁厚均得到了较大的减小量，也就是说整个减径机的主要工作基本都是在这部分完成的，一般减径率相同或者呈逐步减小的趋势。精轧机架也就是张力回落机架，也叫成品机架，基本没有大的压下量，其目的是归圆。
[0003]张力减径的目的就是为了获得符合成品要求的外径和壁厚，为了减小管子横向壁厚不均和载荷不至于过大，每个机架的压下量有一个合理的范围，不可以无限制的增大。对外径较小与壁厚较薄的管子进行减径，在满足质量的前提下可选较大的减径率，而对外径较大与壁厚较厚的管子，为了避免减径时出现内多边形和过大的负荷，则应选较小的减径率。虽然在生产小口径钢管时要采用较大的机架减径率，但减径率过大会使变形剧烈，将增加钢管的壁厚不均，减径过大还会影响钢管轧制的稳定性，出现耳子、内折等现象，严重时还会造成轧卡。如果在一个机组上生产范围很宽的外径和壁厚的钢管，在对机架减径率进行分配前，必须按产品大纲的要求，根据管子的外径与壁厚，将它划分成若干孔型系列。一般可根据产品的尺寸将压下分为两个系列，A系列用于小外径和小到中等壁厚管子的生产。B系列用于大外径和厚壁管，因此要根据外径与壁厚不同，不同规格的管子都应在其所属系列的孔型内去互相搭配。
[0004]减径率的分配对后续孔型的设计，张力的分配等具有很大的影响，因此合理的分配非常重要。迄今为止，张力减径机组中减径率分配理论，大多数都是来自国外的设备引进后，在国产化过程中前人总结的经验。目前计算减径率分配的方法也是依赖于几十年前的经验公式，在理论上一直没有更新。然而，传统的计算方法来自经验的总结，主要采用试凑的方法，计算过程复杂，因为公式是基于局部数据而建立的，常常因为计算结果不符合条件需要不断的返工所有数据，给计算过程带来了难度。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法及系统，旨在克服目前减径率分配主要采用试凑方法导致计算过程复杂的缺陷，同时解决经验公式是基于局部数据而建立导致需要不断返工带来计算难度的问题。
[0006]本专利技术从金属流动的角度分析了减径率的分配规律，在前人经验的基础上提出了“三点两段统合式”修正模型，根据相应条件和实际变形情况建立了一套新的合理的机架减
径率计算方法，并将修正得到结果与之前的经验公式相比，曲线光滑，更加有利于金属流动。
[0007]为了达到上述专利技术目的，采取以下的技术方案：S1.初始条件的确定1.1获取轧制无缝管所采用的全部机架数，并据此全部机架数和成品管直径及壁厚范围来确定轧制所采用的减径系列，随即确定出张力升起机架数目和成品机架的数目；1.2根据成品机架的数目并结合成品机架减径率分配方案，确定出成品机架中每一机架的对数减径率，并计算出各个对数减径率点之间线段的最大斜率，并根据这个斜率计算出工作机架末架的对数减径率；1.3设定张力升起机架中首机架的对数减径率；S2.建立减径率方程并求解根据在张力升起阶段，减径率均匀增加，在工作机架阶段，减径率均匀递减的法则，建立张力升起机架和工作机架二段式方程组，具体如下：假设张力升起机架的单机架减径率方程为：（1）工作机架的单机架减径率方程为：（2）式中，y表示的是对数减径率，x表示的是机架的数目，a1、b1、a2、b2均代表的是一常数；通过步骤S1中获取的张力升起机架、工作机架中首末机架的对数减径率以及对应的机架数目，并结合上述方程求解出轧制中最大对数减径率；S3.求解的最大对数减径率与额定的最大对数减径率比较将解出的最大对数减径率和额定的最大对数减径率作比较，若小于额定值，则直接求出各机架对数减径率，若大于额定值，则返回重新设定张力升起机架中首机架的对数减径率，重复步骤S2
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3，以达到符合条件下的最大对数减径率。
[0008]进一步的，所述步骤S1中涉及的获取轧制无缝管所采用的全部机架数，具体包括：根据轧制机架中单机架设定的最大对数减径率求出轧制所需的最少机架数；根据荒管直径和成品管直径确定张减机轧制所需机架总的对数减径率；根据总的对数减径率以及设定的已知平均对数减径率范围并参照取得的最少机架数最终确定轧制无缝管所采用的全部机架数。
[0009]优选地，所述平均对数减径率范围选取0.04
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0.05之间。
[0010]进一步的，所述根据成品机架的数目并结合成品机架减径率分配方案，确定出成品机架中每一机架的对数减径率，具体包括：根据成品机架的数目结合成品机架总减径率选取方案确定出成品机架的总对数减径率；根据成品机架的总对数减径率结合成品机架单机架减径率分配方案，确定出成品机架中每一机架的对数减径率。
[0011]进一步的，设定张力升起机架中首机架的对数减径率，具体包括：基于咬入方面的考虑，在张力升起阶段，首机架的相对减径率ρ选取2
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3%；其中：相对减径率ρ与对数减径率γ之间的换算关系如下：公式（3）。
[0012]优选地，所述通过步骤S1中获取的张力升起机架、工作机架中首末机架的对数减径率以及对应的机架数目，并结合上述方程求解出轧制中最大对数减径率，具体包括：利用步骤S1中确定的张力升起机架中首机架的对数减径率和其对应的机架数，再结合工作机架中首机架的对数减径率和其对应的机架数，通过方程（1）求得以a1表示的；利用步骤S1中确定的工作机架中末架的对数减径率和其对应的机架数，再结合工作机架中首机架的对数减径率和其对应的机架数，通过方程（2）求得以a1表示的a2、b2；通过上述计算出的结果并结合方程（1）和方程（2），表示出工作机架与张力升起机架中每一机架的对数减径率，并将该工作机架与张力升起机架中每一机架的对数减径率进行求和，从而建立起关于a1的方程，进而求得轧制中最大对数减径率以及全部机架中每一架的对数减径率和每一架的理想直径和减径量。
[0013]优选地，将该工作机架与张力升起机架中每一机架的对数减径率进行求和，从而建立起关于a1的方程，进而求得轧制中最大对数减径率，具体包括：通过荒管的外径和成品管外径，计算出张力减径机组总的对数减径率，公式如下：公式（4）张力减径机组总的对数减径率由三部分组成，即：公式（5）那么，，其中，、为已知，且式中：
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张力升起机架总对数减径率；
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工作机架总对数减径率；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.初始条件的确定1.1获取轧制无缝管所采用的全部机架数，并据此全部机架数和成品管直径及壁厚范围来确定轧制所采用的减径系列，随即确定出张力升起机架数目和成品机架的数目；1.2根据成品机架的数目并结合成品机架减径率分配方案，确定出成品机架中每一机架的对数减径率，并计算出各个对数减径率点之间线段的最大斜率，并根据这个斜率计算出工作机架末架的对数减径率；1.3设定张力升起机架中首机架的对数减径率；S2.建立减径率方程并求解根据在张力升起阶段，减径率均匀增加，在工作机架阶段，减径率均匀递减的法则，建立张力升起机架和工作机架二段式方程组，具体如下：假设张力升起机架的单机架减径率方程为：（1）工作机架的单机架减径率方程为：（2）式中，y表示的是对数减径率，x表示的是机架的数目，a1、b1、a2、b2均代表的是一常数；通过步骤S1中获取的张力升起机架、工作机架中首末机架的对数减径率以及对应的机架数目，并结合上述方程求解出轧制中最大对数减径率；S3.求解的最大对数减径率与额定的最大对数减径率比较将解出的最大对数减径率和额定的最大对数减径率作比较，若小于额定值，则直接求出各机架对数减径率，若大于额定值，则返回重新设定张力升起机架中首机架的对数减径率，重复步骤S2
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3，以达到符合条件下的最大对数减径率。2.根据权利要求1所述的无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法，其特征在于，所述步骤S1中涉及的获取轧制无缝管所采用的全部机架数，具体包括：根据轧制机架中单机架设定的最大对数减径率求出轧制所需的最少机架数；根据荒管直径和成品管直径确定张减机轧制所需机架总的对数减径率；根据总的对数减径率以及设定的已知平均对数减径率范围并参照取得的最少机架数最终确定轧制无缝管所采用的全部机架数。3.根据权利要求2所述的无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法，其特征在于，所述平均对数减径率范围选取0.04
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0.05之间。4.根据权利要求1所述的无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法，其特征在于，所述根据成品机架的数目并结合成品机架减径率分配方案，确定出成品机架中每一机架的对数减径率，具体包括：根据成品机架的数目结合成品机架总减径率选取方案确定出成品机架的总对数减径率；根据成品机架的总对数减径率结合成品机架单机架减径率分配方案，确定出成品机架中每一机架的对数减径率。5.根据权利要求1所述的无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法，其特征在于，设定
张力升起机架中首机架的对数减径率，具体包括：基于咬入方面的考虑，在张力升起阶段，首机架的相对减径率ρ选取2
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3%；其中：相对减径率ρ与对数减径率γ之间的换算关系如下：公式（3）。6.根据权利要求4所述的无缝管张力减径工艺减径率分配修正方法，其特征在于，所述通过步骤S1中获取的张力升起机架、工作机架中首末机架的对数减径率以及对应的机架数目，并结合上述方程求解出轧制中最大对数减径率，具体包括：利用步骤S1中确定的张力升起机架中首机架的对数减径率和其对应的机架数，再结合工作机架中首机架的对数减径率和其对应的机架数，通过方程（1）求得以a1表示的；利用步骤S1中确定的工作机架中末架的对数减径率和其对应的机架数，再结合工作机架中首机架的对数减径率和其对应的机架数，通过方程（2）求得以a1表示的a2、b2；通过上述计算出的结果并结合方程（1）和方程（2），表示出工作机架与张力升起机架中每一机架的对数减径率，并将该工作机架与张力升起机架中每一机架的对数减径率进行求和，从而建立起关于a1的方程，进而求得轧制中最大对数减径率以及全部机架中每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建华，黄宇龙，赵春江，梁建国，张国庆，双远华，陈建勋，周研，周新亮，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：