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钢管连轧中金属流动的基本方程

发布者:山东宝洲特钢有限公司 发布日期:2017/8/2 15:07:38

轧制时,芯棒与毛管内壁间有一定的间隙,无缝钢管毛管内表面在孔型顶部处与芯棒接触,侧壁处不与芯棒接触。孔型顶部的金属受轧辊和芯棒的压力作用轴向延伸,且同时产生圆周方向的宽展。孔型侧壁的金属在孔型顶部金属延伸时也被拉伸,并相应在纵向产生拉缩。若孔型顶部的金属宽展和孔型侧壁金属的拉缩数量比例不当,将产生过充满或欠充满现象。 

过充满时,会出现耳子,若过充满特别显著时将会产生飞翘,造成轧卡故障。在某一机架出现耳子以后,将使随后机架的压下量过大,再产生新的耳子,这种恶性循环一直延续到成品机架。耳子会导致折叠缺陷和尺寸超差。 

欠充满时,会使随后的机架直至成品机架欠充满,导致成品管圆度和尺寸精度达不到要求。 

为了使孔型顶部金属宽展与侧壁金属拉缩较为协调,使孔型金属正常充满,从金属塑性变形角度建立连轧金属流动的基本方程。 

(1)基本方程 

金属在孔型中的变形方式可分为两个区域:孔型顶部区和孔型侧壁开口区。 

孔型顶部区金属受径向内外压力、切向压力和轴向压力,处于三向应力状态,金属减壁延伸,并向侧壁开口方向流动(宽展)。侧壁开口区金属径向受外力、切向压力和轴向(附加)压力,处于两向压一向拉的应力状态,金属受孔型顶部金属牵拉而延伸,而切向(周向)被拉缩。要使孔型正常充满,则应满足基本方程 

σA+σ´A´=0 

式中 σ ——孔型顶部的轴向压应力; 

σ´ ——孔型侧壁金属的轴向拉应力; 

A ——孔型顶部金属的横断面积; 

A´ ——孔型正常充满时侧壁金属的横断面积。 

(2)连轧基本方程 

轧制过程中,变形金属在个机架间应遵守秒体积流量相等的连轧基本方程: 

Δ1=Δ2=Δ3…=Δi 

F1V1=F2V2=F3V3…=FiVi 

式中 Δ——各机架的秒流量体积; 

F、V—— 分别为各机架变形金属的横断面积和出口速度 

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