液化石油气钢瓶

使毛管尾端卡在轧辊辊缝中，更适合穿孔中厚壁毛管。
4.9  力能参数的核算
4.9.1  轧制力 
　　核算总轧制压力，首先要断定触摸面积。
4.9.1.1  变形区长度的断定
　　变形区的长度是进口断面到出口断面的间隔。如图4-9所示。考虑送进角时，变形区长度按4.1式核算[11]。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
                              图4-9 穿孔时的变形区图示
                           （4.1）
　　　　　　　　其间： 进口断面上的管坯直径，；
　　　　　　　　　　　出口断面上的毛管直径，；
　　　　　　　　　　　 轧辊之间的最小间隔，；
　　　　　　　　　　　——轧辊的进口錐母线倾角，度
　　　　　　　　　　　——轧辊的出口錐母线倾角，度
　　　　　　　　　　　——送进角，度。
4.9.1.2  触摸面宽度的断定
　　在斜轧穿孔时，沿变形区长度，触摸外表的宽度是改变的。任一断面的触摸宽度[12]，如图4-10所示。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
图4-10  穿孔时的触摸面积
　　　　　　　　　　                              （4.2）
　　                式中：——该断面上的轧辊直径；
　　　　　　　　　　　　　——该断面上的坯料直径；
　　　　　　　　　　　　　——径向压下量；
　　上式中的径向压下量，依据图4-1。对各个区域别离按下列公式核算。
　　关于区域Ⅰ，表明坯料在转中两相邻断面半径之差
                      ＝                                   （4.3）
　　关于区域Ⅱ，表明坯料在转中两相邻断面壁厚之差
                                                （4.4）
　　关于区域Ⅲ，
                                                （4.5）
                     式中：——顶头锥体的母线的倾斜角；
                           ——螺距。
                                         （4.6）
　　　　　　　　　　式中：——金属在出口断面上的面积；
　　                      ——金属在所研讨断面上的面积；
　　　　　　　　　　　　　——管坯在出口断面上的直径；
　　　　　　　　　　　　　——出口断面的切向滑动系数，；
　　　　　　　　　　　　　——轴向滑动系数；
                              （4.7）
　　　　　　　　　　式中：——管坯的外径，mm；
　　　　　　　　　　　　　——顶头的外径，mm；
　　　　　　　　　　　　　——冲突系数；
　　　　　　　　　　　　　——送进角；
　　　　　　　　　　　　　——顶头前坯料的径向压下量，％；
　　轧制进程中发生大的滑动是晦气的，它会使出产率下降，东西磨损加速，能量耗费添加，轧件质量恶化。因而，合理的设计应使滑动系数尽可能增大。
　　由式（4.6）可见，螺距是改变的，其值随轧件进入变形区坯料横断面面积的减小而增大。
　　触摸面积为
                                                  （4.8）
　　　　　　　　　　式中：、——在分点及上的触摸宽度；
　　　　　　　　　　　　　——分点及间的间隔。
4.9.1.3  均匀单位压力的核算
　　　　　　　　　　                                    (4.9)
　　　　　　　　　　式中：ν——中心主应力影响系数（取ν=1.15）；
　　　　　　　　　　　　　——外冲突及变形区几许参数影响系数（取）；
　　　　　　　　　　　　　——外端影响系数；
　　　　　　　　　　　　　——张力影响系数（取）；
——必定的变形温度、变形速度及变形程度金属的变形抗力，；
1  外端影响的应力状况系数的核算
　　进口錐侧变形区：
　　　　　　　　　　=1.5（1-2.72）                                 (4.10)
　　 孔喉处的相对压下率；
                                             (4.11)
　　出口錐侧变形区：
                                                  (4.12)
2  进口錐侧变形区均匀单位压力
　　　　　　　　　=1.151.5（1-2.7）                           (4.13)
式中：不一样变形温度、变形速度及变形程度时，沿进口锥长度的均匀变形抗力；
3  出口錐侧变形区均匀单位压力
                                                        (4.14)
4  均匀单位压力
                                                          (4.15)
5  变形抗力的断定
　　变形抗力的断定首先是核算穿孔时的变形温度，变形速度和变形程度数值，然后依据该钢种的实测变形抗力曲线，断定该变形条件下的变形抗力。断定进口锥的均匀变形阻力：
　　 1) 变形温度：依据已有现场实测参阅数值在1180℃～1240℃
　　 2) 变形程度：
　　在斜轧穿孔进口锥碾轧实心坯的区域，变形程度为：
                                                      (4.16)
　　在斜轧穿孔出口锥碾轧毛管的区域，变形程度为：
                                                       (4.17)
　　　　　　　　　　　　式中：——该截面的径向压下量；
　　　　　　　　　　　　　　　——该截面毛管壁厚；
　　　　　　　　　　　　　　　；
　　　　　　　　　　　　　　　——单位螺矩；
　　　　　　　　　　　　　　　——进口锥辊面锥角；
　　　　　　　　　　　　　　　——该截面轧件直径；
                                             (4.18)
　　　　　　　　　　　　　式中：——椭圆度系数；
　　　　　　　　　　　　　　　　——轴向滑动系数，查图表可得；
　　　　　　　　　　　　　　　　——切向滑动系数，近似为1；
　　　　　　　　　　　　　　　　——送进角。
　　   3) 变形速度：
　　　　在斜轧穿孔进口锥碾轧实心坯的区域，任一断面的沿触摸弧的均匀变形速度：图4-3 轧件横截面改变图
4.2  斜轧穿孔运动学
4.2.1  两辊穿孔机运动学
4.2.1.1  螺旋轧制的速度剖析
　　穿孔机轧辊是同一方向旋转,且轧辊轴相对轧制轴线歪斜,相交一个视点称作行进角。当圆管坯送入轧辊中,靠轧辊和金属之间的摩擦力效果,轧辊股动圆管坯—毛管反向旋转,因为行进角的存在,管坯—毛管在旋转的一起向轴向移动,在变形区中管坯—毛管外表上每一点都是螺旋运动,即一边旋转,一边行进。
　　体现螺旋运动的根本参数是：切向运动速度、轴向运动速度、和轧辊每半转的位移值（螺距）。
　　首先来评论轧辊上恣意一点的速度，假如轧辊圆周速度为VR，则能够分化为两个重量（切向重量和轴向重量）。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
图4-4 速度分化图
　　　　VaR=VRCOSβ=πD Nb/60×COSβ------切向旋转速度           （1）  
　　　　VtR＝VR sinβ=πD Nb/60×Sinβ-----轴向速度                 （2）      
　　　　式中D----所评论截面的轧辊直径，mm;
　　        Nb----轧辊转速， rpm;v
　　        β----咬入角。
　　在轧制进程中因为坯料靠轧辊股动，轧辊将相应的速度传递给管坯，则管坯速度为：
　　　　VB=πD Nb/60×COSβ                                     （3）                  
　　但实践上轧辊速度和金属速度并非彻底持平。通常金属运动速度小于轧辊速度，即两者之间发生滑移，可用滑移系数来表明两者速度，这样
　　　　VaR =πD Nb/60×COSβ×ητ                               (4)
　　　　VtR＝πD Nb/60×sinβ×η0                                  (5)
　　　　式中：ητ ---切向滑移系数,
　　　　　　　η0  ---轴向滑移系数,两者小于1。
　　不一样的资料有不一样的滑移系数，参阅如下：
　　碳钢          η0 = 0.8~1.0       
　　低合金钢      η0 = 0.7 ~ 0.8  
　　高合金钢      η0 = 0.5 ~ 0.7 
　　在出产中最有实践意义的是毛管脱离轧辊时的那一点速度，尽人皆知，出口速度愈大，即出产率也愈高。为了简化核算，通常假定轧辊出口速度等于VtR，实践差错包含在滑移系数中。
　　毛管脱离轧辊一点的轴向滑移系数可用公式(2)求出轴向速度,除以毛管长度得出理论的穿孔时刻,再和实测时刻相比,即η0=T理/T实.这样断定η0后,则可核算出毛管脱离轧辊的轴向速度。
　　螺距在变形中是个可变值，并且跟着管坯进入变形区程度添加而添加，这是因为管坯-毛管断面积不断减小而轴向活动速度不断添加所构成的。
　　毛管脱离轧辊一点的螺距值核算公式为:
　　      T=π/2×η0/ητ×d×tgβ
　　　　　式中：d----毛管直径
4.3  穿孔的咬入条件
　　斜轧穿孔进程存在着两次咬入，首次咬入是管坯和轧辊开始触摸刹那间，由轧辊股动管坯运动而把管坯曳入变形区中，称为一次咬入。当金属进入变形区到和顶头相遇，战胜顶头的轴向阻力持续进入变形区为二次咬入。
　　通常满意了一次咬入的条件并不见得就能满意二次咬入条件。在出产中咱们常常看到，二次咬入时因为轴向阻力效果，行进运动中止而旋转持续着即打滑。
4.3.1  一次咬入条件
　　一次咬入既要满意管坯旋转条件又要满意轴向行进条件。
　　管坯咬入的力能条件由下式断定： 
　　    Mt ≥ Mp + Mq + Mi
　　　　式中：Mt - 使管坯旋转的总力矩; 
　　　　　　　Mp—因为压力发生的阻挠坯料旋转力矩
　　          Mq—因为推料机推力而在管坯后端发生的摩擦力矩
　　　　　　　Mi—管坯旋转的惯性矩
　　假如疏忽Mq、 Mi（值很小）则通常的表达式为：
　　    n (Mt + Mp) ≥ 0   (n—轧辊数)                                 (6)
　　行进咬入条件是指管坯轴向力平衡条件，也就是，曳入管坯的轴向力应大于或等于轴向阻力，其表达式为：
　　    n (Tx-Px) + P′ ≥ 0                                              (7)
　　　　式中：Tx—每个轧辊效果在管坯上的轴向摩擦力
　　　　　　　Px--每个轧辊效果在管坯上正压力轴向重量
　　　　　　　P′—后推力 (通常为零)
　　一次咬入所需旋转条件
　　下面的公式标明在管坯咬入时力的平衡，两个重要参数，摩擦系数和角速度能够经过下面公式核算。
　　　                          (8) 
         式中：   ——轧辊进口锥角 
                 ——咬入角 
　　　　　　　　——辊喉处的直径减径值 
　　若想管坯咬入顺利些，能够将咬入角变大些、轧辊的进口锥角小些，或许经过施加管坯的推入力和加大轧辊外表的辊花深度。
4.3.2  二次咬入条件
　　二次咬入的力能条件
　　二次咬入中旋转条件比一次咬入添加了一项顶头／顶杆系统的惯性阻力矩,其值很小。因而二次咬入旋转条件,根本和一次咬入相同。二次咬入的关键是行进条件。
　　二次咬入时轴向力的平衡条件：
　　　　　n (Tx-Px) -Q′ ≥ 0                                               (9)
　　　　　式中：Q′—顶头鼻部的轴向阻力
　　二次咬入所需旋转条件 
　　二次咬入的条件在轴向管坯的推入力要大于顶头和管坯与轧辊之间的摩擦力，能实现二次咬入的条件是在管坯触摸顶头前（x=自在长度） 管坯最少要旋转一周。
　　　  
　　      式中：d B——管坯直径
4.4  孔腔构成机理
　　斜轧实心管坯时，在顶头触摸管坯前常易呈现金属中间决裂表象，当很多裂口开展成相互连接，扩展成片以后，金属连续性损坏，构成中间空泛即孔腔。见图4-5。在顶头前过早构成孔腔，会构成很多的内折缺点，恶化钢管内外表质量，乃至构成废品，因而在穿孔技术中力求避免过早构成孔腔。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
图4-5  孔腔示意图
　　影响孔腔构成的首要因素有：
　　变形的不均匀性（顶头前紧缩量）
　　不均匀变形程度首要决议于坯料每半转的紧缩量（称为单位紧缩量），出产中指顶头前紧缩量。顶头前紧缩量愈大则变形不均匀程度也愈大，致使管坯中间区的切应力和拉应力添加，然后简单推进孔腔的构成。通常用临界紧缩量来表明最大紧缩量值的约束，紧缩量小于临界紧缩量则不简单或不构成孔腔。
　　椭圆度的影响
　　穿孔进程中在管坯横断面上存在着很大的不均匀变形，椭圆度愈大，则不均匀变形也愈大。依照体积不变定律可知，横向变形愈大则纵向变形愈小，将致使管坯中间的横向拉应力、切应力以及反复应力添加，加剧了孔腔的构成趋势
　　单位紧缩次数的影响
　　在出产中首要指管坯从一次咬入到二次咬入进程中管坯的旋转次数，次数的增多就简单构成孔腔。
　　钢的天然塑性
　　钢的天然塑性由钢的化学成分、金属锻炼质量以及金属安排状况所决议，而安排状况又由管坯加热温度和时刻所影响。通常来说塑性低的金属，穿孔功能差，简单发生孔腔。
4.5  斜轧穿孔时的金属变形 
4.5.1  管坯受力状况 
　　图4-6显现管坯的受力状况，图中显现F为轧辊方向（平面）的力，为压应力，在触摸点的位置显现为最大。中间部位（导盘方向）显现为拉应力，理论上在导盘的中间部位受力为最大。因为管坯的不断旋转，同一部位的受力状况不断改变
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