一种新斜轧管材延伸机制造技术

本发明专利技术涉及一种热轧管材延伸技术，该技术可直接应用于斜轧管材延伸设备。为了克服现有斜轧管材延伸机的缺点，实现斜轧最佳化，本发明专利技术提出了新的管材延伸机的几何模型，它的基本特征是轧辊呈收敛型布置，即辗轧角ψ＜０，在坐标系ｏｘｙｚ中，偏移量ｙ↓［０］≠０，并且送进角β与偏移量ｙ↓［０］不能同号。本发明专利技术提出四个方程组，通过它们进行优化计算获得新的斜轧管材延伸机几何模型，实现减轻变形区金属“胀鼓”和提高轧制速度的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热轧管材延伸技术，该技术可直接应用于斜轧管材延伸设备。
技术介绍
现代常见的斜轧管材延伸机有1)Diescher轧管机2)Assel轧管机(三辊斜轧延伸机)3)ACCU ROLL轧管机4)三辊斜轧行星轧管机(PSW)任何的斜轧过程产生变形区金属“胀鼓”的现象是不可避免的，为了减轻这种“胀鼓”，和提高轧制速度，多年来人们作了很多探讨，但收效甚微，无奈之下开发了斜-纵轧结合的轧管机(如Diescher轧管机、ACCU ROLL轧管机)，这类轧管机不但机械结构庞大，同时由于斜—纵轧结合的轧制过程导致轧机调整复杂化。上世纪八十年代初开发的三辊斜轧行星轧管机和最近正在开发的四辊斜轧行星轧管机是一种行星差动机构，并且轧辊呈收敛型布置，所以金属“胀鼓”现象受到很大程度的扼制，但是由于机械结构的复杂化也导致一些难于接受的缺点。根据上述四种轧管机的几何模型利用本专利的技术方案进行实际计算，就可知道这四种轧管机在轧制过程变形区金属“胀鼓”严重和轧制速度不高的原因。图2中分别示出了上述四种斜轧管机的几何模型。常见的斜轧延伸机几何模型的一个共同特点是，轧辊轴线(Z轴)调整回转中心O1点都在图1所示座标系的x轴上，在y轴上没有偏移量。它们几何模型不同的是，Diescher轧管机的辗轧角ψ＝0；Assel和ACCU ROLL轧管机的辗轧角ψ＞0，轧辊呈放射型布置；PSW的辗轧角ψ＜0，轧辊呈收敛型布置。下面通过实际计算结果来说明上述几种斜轧延伸机几何模型存在的弊病。为了比较几种斜轧延伸机斜轧壮态优劣，设定如下相同的计算条件计算变形区从开始减壁又减径的断面起算，直到减壁、减径同时终了，计算变形区长度120mm，开始减壁又减径的断面上毛管外圆半径r＝82.92mm，减壁又减径终了时r＝76.68mm，减壁量6.24mm，送进角β＝8°，轧辊轴线调整回转中心点O1至过轧件轴线的基准面的距离(即轧辊轴线在x轴上的移动量)x0＝290mm，偏移量y0＝0。根据各种斜轧机不同的几何模型，不同的计算条件是Diescher轧管机，辗轧角ψ＝0，Assel轧管机，ψ＝4°，ACCU ROLL轧管机，ψ＝15°，PSW，ψ＝-55°。计算结果列于表1常见的斜轧管材延伸机的Rcosξ和Rcosε值表1 表1的计算结果表明，仅就减轻变形区金属“胀鼓”而言，最好的是PSW，具体表现在Rcosε值从变形区入口至出口是递减的，并且递减率还很大，这样，随着管材壁厚从入口至出口逐渐变薄，金属横向流动显著地减少，显然减轻了对“胀鼓”敏感的薄壁区的金属“胀鼓”现象。所以如此，是因为PSW采用了绝对值很大的负辗轧角(即ψ＜0)，致使轧件旋转方向与轧辊圆周速度矢量正向夹角ε从入口至出口逐渐变大。斜轧壮态最差的是ACCU ROLL，它的Rcosε值从变形区入口至出口是递增的，其原因是它的辗轧角ψ＞0；Assel也是ψ＞0，但ψ的绝对值要比ACCU ROLL的小，所以斜轧壮态比ACCU ROLL稍好些；Diescher的ψ＝0，它斜轧壮态也比Assel的稍好些。常见的斜轧延伸机的通病是，轧件轴向速度过小，变形区金属“胀鼓”严重(PSW除外)，不能实现纯斜轧过程，所以这样是由于它们的几何模型所决定的，不但偏移量y0＝0，并且辗轧角ψ＞0。PSW的ψ＜0，ψ的绝对值很大，因而变形区金属“胀鼓”不严重，能实现纯斜轧过程，但是轧件轴向速度太小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有斜轧管机的不足和缺点，提出一种新斜轧管材延伸机的几何模型。本专利技术提出描叙斜轧过程的四个数学模型，通过它们进行优化计算获得新斜轧管材延伸机几何模型，在新几何模型的斜轧管材延伸机上实现减轻变形区金属“胀鼓”和提高轧制速度的目的。运用前两个数学模型，还可以合理的分配变形量，设计斜轧延伸机轧辊和斜轧穿孔机、热扩管机轧辊、顶头，同时它们也是准确调整轧辊的数学模型；运用后两个数学模型，可以准确的计算轧件轴向和旋转速度。一种新斜轧管材延伸机的几何模型，通过对现有斜轧管材延伸机的几何模型的改进，提出实现斜轧最佳化的新斜轧管材延伸机的几何模型，其特征在于轧辊呈收敛型布置，即辗轧角ψ＜0，在坐标系oxyz中，偏移量y0≠0，并且送进角β与偏移量y0不能同号，即a或者b，a、移动量x0＞0，轧辊呈收敛型布置辗轧角ψ为负，送进角β为负，偏移y0量为正；b、移动量x0＞0，轧辊呈收敛型布置辗轧角ψ为负，送进角β为正，偏移量y0为负。所述的新斜轧管材延伸机的几何模型，利用下述(1)数学模型，在已知轧件曲面β、ψ、r、x0、y0、z的条件下，可求的轧辊曲面θ、X、Y、R、Z参数；取一个z值，就能求出一个对应于该点的一个轧辊半径R和在坐标系O1XYZ中X、Y、Z的坐标值，取若干个z值就得到若干个对应的R值和X、Y、Z、值，若干个R值和Z、X、Y值就构成了关于坐标系O1XYZ的轧辊曲面；(1)z=ztgθ=y0cosβ-zsinβx0cosβ+ztgΨXYZ=cosΨsinβsinΨ-cosβsinΨ0cosβsinβsinΨ-sinβcosΨcosβcosΨrcosθ-x0rsinθ-y0zR=X2+Y2]]>其中β——送进角，ψ——辗轧角，r——不同轧件横断面上轧件外圆半径，x0——轧辊轴线调整回转点沿坐标系oxyz的x轴上的移动量，y0——轧辊轴线调整回转点沿坐标系oxyz的y轴上的偏移量，z——金属与轧辊接触点在坐标系oxyz中z轴(轧件轴线)上的坐标值，θ——轧件横断面圆上轧件外圆的参数方程的参数，X——金属与轧辊接触点在坐标系O1XYZ中X轴上的坐标值，Y——金属与轧辊接触点在坐标系O1XYZ中Y轴上的坐标值，R——不同轧辊横断面上轧辊半径， Z——金属与轧辊接触点在坐标系O1XYZ中Z轴(轧辊轴线)上的坐标值；逆时针形成的送进角β和辗轧角ψ取“+”号，顺时针形成的送进角β和辗轧角ψ取“-”号。所述的新斜轧管材延伸机的几何模型，利用下述(2)数学模型，在已知轧辊曲面β、ψ、R、Z、x0、y0参数条件下，可求得轧件曲面θ′、r、X0、Y0、Z0、x、y、z参数；取一个Z值，就能求出一个对应于该点的一个轧件半径r值在坐标系oxyz中z的坐标值，对于若干个Z值就得出若干个对应的r值和z值，若干个r值和z值就构成了关于坐标系oxyz的轧件曲面。(2)Z=ZX0=-x0cosΨ-y0sinβΨsinY0=-y0cosβZ0=-x0sinΨ-y0sinβΨcosθ′=π+arc(tgY0cosβ+(Z-Z0)sinβX0cosβ-(Z-Z0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新斜轧管材延伸机的几何模型，通过对现有斜轧管材延伸机的几何模型的改进，提出实现斜轧最佳化的新斜轧管材延伸机的几何模型，其特征在于：轧辊呈收敛型布置，即辗轧角ψ＜０，在坐标系ｏｘｙｚ中，偏移量ｙ↓［０］≠０，并且送进角β与偏移量ｙ↓［０］不能同号，即：ａ或者ｂ，ａ、移动量ｘ↓［０］＞０，轧辊呈收敛型布置辗轧角ψ为负，送进角β为负，偏移ｙ↓［０］量为正；ｂ、移动量ｘ↓［０］＞０，轧辊呈收敛型布置辗轧角ψ为负，送进角β为正，偏移量ｙ↓［０］为负。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹尊舜，
申请(专利权)人：中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]