年第期鞍钢技术总第期一一一二一一冲序一一讨论与建议哈心穿孔机设计傅作宝鞍钢钢铁研究所本文较系统地介绍了穿孔机的设计过程指出设计穿孔机首先要根据不同的生产方法确定选用穿孔机型式然后再确定穿孔机的大小和机架尺寸轧辊长度轧辊直径轧辊轴颈轴承和轧机的各部尺寸将所轧最大产品和最大变形抗力的品种进行轧制力和功率计算选择确定传动系统对穿孔机的力能进行了计算和理论分析结果表明理论计算与实测轧制力基本接近误差不超过肠牌坊安全系数应为矛盾仍不能解决为此今后需要建设更多前言的无缝钢管机组在今后的建设中,我们不能只靠引进,因为第一不能支付太多外自从年我国引进的第一套自动式汇,第二是为了发展我国的钢管事业,必无缝钢管机组投产以来,相继引进投产了须走消化移植研究开发自己的钢管生产技顶管机组周期式轧管机组挤压管机术的道路,所以研究自行设计制造钢管设组三辊式轧管机组和连续式轧管等无缝备,是发展国产钢管技术的首要任务笔钢管生产机组就我国无缝钢管的制造方者仅就个人的工作实践,从穿孔机设计开法而言,是比较齐全了但就无缝钢管生始,和同行们讨论研究钢管机组的设计问产的数量和品种来说还远远满足不了四题化建设的需要,也是近十年来进口盆较大,花费外汇较多的一个品种穿孔机的选目择前生产无缝钢管产量较大的企业有成都无缝钢管厂鞍钢包钢上把加热好了的管坯,穿成空心毛管海天津等单位年生产量占钢材总荒管,这个工序叫穿孔,完成这一工序量的肠苏联西德意大利占一任务的轧机叫穿孔机要设计穿孔机,首肠,日本美国占肠,仅能满足先要选择穿孔机的型式穿孔机型式的选国内消耗的一半年进口量万,择一般是根据欲生产的钢管品种尺寸和用其中油管万,高压锅炉管万,途来选择钢管的生产方法,根据不同的生电低压锅炉管万按品种分析,进产方法,再确定选用穿孔机的型式当今口中的肠国内可以生产,但生产能力世界钢管生产方法及穿孔机型式如表不足“七五”除新建宝钢天津以外,从表看出,发明最早的曼乃斯曼辊成都鞍钢包钢以及衡阳等无缝钢管厂式斜轧穿孔机,仍是现代钢管生产方法中改造以后,数量可以有较大增加,但供需采用最厂泛的穿孔机在保持斜轧原理不年第衰钢管尺寸期直径壁厚一长度钢管的生产方法穿孔机型式一匕一一一一卫巴各种钢种、、、自动轧管机组一。瑞士辊式斜轧币、乍‘旬《如也有用团盘式也有用蘑菇形轧辊斜轧穿孔机低破及碳钢、,、、皮尔格轧管机组洲欧辊式斜轧穿管机年全浮一轴承及炮简管各种钢种各种钢种有色金属合金钢一、、、、飞滋氧誉玉玩““及容器用一动连续轧管机组半浮动限动一昆车式斜轧穿孔机一一一一一一辊式斜轧穿孔机三二生,型进」辊式斜轧机毛管缩口机几顶管机组‘“王厚壁管一在水压机穿孔”‘火。、压法有色金属钢管一丢,。在水压机卜穿孔炸服复杂断面产品和双金属管等变的情况下,轧机可做成各种型式,如按,因为穿孔机轧辊直径与轧制钢管最大轧辊的型式可分为辊式从导板型式看,圆盘式菌式直径的关系是在考虑了要保证坯料咬入的条件下。,,有上下装有固定导板的斜,轧辊的强度足够并保证轧机育高的生产率提出以下关系式轧机等,也有上下是导辊的斜轧机还有带旋转的两下导盘的狄塞尔导盘式斜轧机等一般说来采用固定导板容易造成一个,。封闭式的孔型所以适于轧制薄壁荒管左右的荒管,,式中。一一轧辊少缩带的最大直径轧辊长度,,最薄可以穿出壁厚,而二导盘和导辊则适于穿轧较厚的荒管在穿孔机型饮选定之后孔机的大小和机架尺寸,就要确定穿一—一该轧机所轧最大钢锌直径而机架的大小主,要取决于所生产钢管尺寸品种及产量般说来生产产量少和尺寸小的钢管直径较小大的钢管纲昔时,各种机组穿孔机轧辊直径与辊身长度如表轧辊这时,生产强度较低的碳素钢,但是对于带有张力减径机的连续轧管穿孔机的尺寸就可小些,而生产量大尺寸,机组,其机组的名义尺寸与穿孔机所轧荒,或生产变形抗力较大的高合金管尺寸相差很大所以穿孔机的轧辊尺寸则轧机的机架尺寸相应也大必须主要根据穿孔机本身实际穿轧欣大荒机组名称…自动轧管机组…钢管最大直径一吕…穿孔机轧辊直。径穿孔机辊身长度也、自动轧管机组“。自动轧管机组。自动轧管机组、自动轧管机组、管尺寸来决定寸比表高效生产机组,其轧辊尺。旋转的轧辊可在转鼓置为了按轧制钢管种类而选择,所列尺寸有显增大趋势,最合适的轧辊倾斜角度设计了保翻「轧辊知道了轧辊的尺寸之后机的各部尺寸,基本上可以轴承和轧倾角之内调整的装置,一按比例相应地确定轧辊的轴颈这个转鼓同时带有轧辊的压卜装所以使穿孔机的工然后按所轧最大产品和最由于有转鼓装置大变形抗力的品种进行轧制力及功率计作机架具有开口式的复杂的结构制成箱形的钢质机座一般是算,用以选择计算确定传动系统或称推料装置,,斜轧穿,安装在基础底板孔机主要由四部分组成机前的受料送上机座的上边盖一个大的活动盖子盖子可用带有楔的方形连接杆与机座相联种型式的工作机架是比较普遍的,料装置动系统主电机及其传,这机后的顶文承进退与抱定顶杆带有可调倾,囚此力处于中心的装置及翻料机等能参数研究计算也主要以此种机架为主斜轧辊角度和轧辊间距离的转鼓装置工作机架及导板导盘式导辊的固定或距离调整装置的上述四部分的确定及设计也是山机组生产品种及产品所决定自功式轧管机组穿孔机的轧辊由两个辊式斜穿孔机力能计算的理论分析当圆管坯被送入两个同方向转功的轧棍之间,锥形体组成,而在周期式轧管机组中的穿,并且满足孔轧辊除由两个锥体组成外还有用于荒刀条件时,。。管定径的凸缘,因此周期式轧管机组的穿,由于摩擦力的作用使管坯随着转,孔轧辊的辊身长度的穿孔轧辊长些显然要比自动式机组动的轧辊而旋转·,其转动速度等于轧辊旋转的切向速度乘以切向滑动系数,为了生产较薄的荒管侧形则设计成与轧辊同形穿孔机的上下,一导板常常是固定在上下支持器上,而导板·喂竺一”,‘、、,使轧辊与导板管坯或荒管的轴向速度一间的间隙小而均匀型,,造成一个封闭式孔当生产薄壁所以可以轧制较薄荒管,荒管时也常用导盘式导辊代替,式中,豁‘。”。穿孔机的主传动装置,般是由直流刀〔。卜带动两个同方向电机通过减速机及连个—轧辊的倾斜角度—坯料与轧辊接触时产生的垂,轧辊入口锥角度,—台年第直轧辊表面的压力与轧辊中心所成夹角,刀”,。期式中一管坯或荒管的切向逮度,—轧辊的旋转速度—数—,,轧辊在处的直径,,—轧辊距离—欲求金属作用在轧辊上的总压力积和相应变形区段的单位压力位压力乘以该段接触面积,—荒管直径管坯直径,,,必—穿孔时轧辊与金属的摩擦系一般取,须先求出金属与轧辊在变形区各段接触面,各段的单等于该段的轧刀。—数轧制中心线方向的滑动系,制压力,各段轧制压力之和就是金属对轧福轧制压力的总和艺”切线方向的滑动系数金属与轧辊接触面积以表示轴向滑动系数沿变形区的分布是不均竺鱼土旦互△匀的大,,入口小逐渐随变形盈增大而增实际上不同的瓦特金推荐了以出口也较小,平均滑动系数一般也指,式中的是出口部分的滑动系数—度,金属与轧辊在处的焊接宽穿熟条件。滑动系数波动是很大的为了计算接触面积划分为若干个小梯形△就是梯形高度△可以马特维也夫只设定,下经验公式轧辊倾角也可以计算出轧件每半转的轴向位移以作为△之值,这两种方法都可以采用轧辐圆局速度一、计算公式,值是在假定了轧件是在两个方向二。、。一。相反运动的平板中横轧的简单情况下求出的日、冲,,。台、、一立、注粉二。一一管还直径值也随着穿孔条件的不同而有很大根据式中的波动。罗马金的试验时当一扩等幼摇犷变形区,’’,截面处轧辊直径管坯直径为而根据,刀—径变形区截面处轧件的直波里亚兹可夫的材应当指出,料,刀情况下滑动系数小手时,在后滑当滑动系数增,,—半每半转轧件在处压缩量之的大小与变形区位置和顶头参加变形前后以及在入口或出口锥都不相同大并接近减小,说明滑动现象减弱,系数说明滑动现象增大从坯料咬法在顶头前一段变形区压缩量之半的求表示二三穿孔机变形区可分为两带入到轧辊直径最大处距离以一业、叮尽户。。刀从轧辊最大直径处起到荒管离开轧辊止这段以在入口锥顶头上穿轧时压缩量之半的求法“一表示竺二全口。。于一毯票各“·“‘·…,‘’夕式中—在变形区处顶头的锥角冬唯鞍钢技术米多,在出口锥轧件每半转压缩量之半的求法但在变形区接触宽度较大的地方值这个假定就不近原意了,一晋半众,“·‘,一,‘一值另外实际上是斜轧,变形区较复杂,不是平面而是究曲面,所以其曲面宽度较同等长度的平面,将上述各值代入式在求轧,即可求出宽度要大些在斜轧的复杂变形区里值时一是假定轧件在平板中横比竟大多少许多人曾用轧卡的办法以图测荒管轧卡冷却后位比二是假定衰小得多小得的计入量如有人用位与实侧葬较出锥卿与计算的同一通…一纂霆菜测量入口锥与出口锥整个变形区各处接触…这种作法是不正确的非可用轧卡试样所能测得,第一修正量并因为在测量轧宽度值,各点计算与实测值对应如表求出的值太小,,,结论是式近实际,在实际工使之接卡试样时扁部分直径中,,,,只能测出所有被轧辊轧制或压作中要对理论计算宽度进行修正,比实际肯定大得多,我们对管坯,提出入口段修正系数为中布利亚诺夫等人所著《轧钢机荒管外径小,壁厚出口段为对于计算轧轧辊距离△,顶尖直径小情况下的接触区用上结果接触面积为主电机功率计算》一书指出述方法进行计算“,制压力时金属与轧辊的接触面积修正址为根据计算的单位压力求出轧制总压,加大倍力为与实测压力近似而对同样左侧实测图尸刀门口解才油矛刀衬了时刀月‘二侧实测图图规格和相同的轧机调整的轧件进行轧卡并测最了轧件的接触面积如图所示“,,,差整说轧制时变形区受轧机习左轧辊倾斜角度导板磨损轧件轧制如侧为,右侧为二者中心的变化等变化因素影响其值不同吞为了使轧制过程稳定,年第台下导板安装位置故,期值是变形抵抗抵抗的影响时“当考虑变形速度对变形愈比轧制线低上方转动的轧辊,上导板靠近向,根据变形温度和速度从下导板则靠近向下方转考虑了变形速度影响的变形抵抗”图表动的轧辊同的原因,这些就是造成两个接触面积不上查出人们无法最出塑性弯曲所造成,穿孔机的变形速度的求法是·的接触面积的增大值假如从笔者实侧数,值出发正,,那么自然可以得出,计算值要修应乘以系数,如果以此乘逐萧黔。一斋以单位压力则总压力可达,实际计算时入口段变形速度出口,该值较实际测量的轧制压力几乎大倍由此可以认为采用克鲁别尔公式口入口一飞或荣利可夫公式确定的受乃斯受穿孔机的该触面积基本上是可用的根据各钢种的穿孔温度出口段变形速度。,变形区的压。,出口”口出口下率和变形速度求出单位压力则总穿孔变形区压缩量的确定压力为尸对于扰拉强度为位压力。,的软钢一,单故等臀入口段压缩最入口段几个代表性值之和入口段几个代表性值相对应值之和又一可用柯利曼的经验公式求出夕了式中为轧制温度对于强度的其它软钢,维诺格拉多夫推荐的公式是,肠出口段压缩量“出口段几个出百段几个科,‘一丁式中。七生“一”〕值之和—一钢的强度极限一。钢的抗拉强度为,肠系数的确定‘,对于强度为的钢可用一‘戳,魏利沙金公式计算,卜了,,矛几而,币万因考虑的因素少,根据这些公式和图表求出单位压力上述经验公式计再由公式求出总轧制压力算结果偏低现组的讨程不准确因素考虑较全的柴车制功率的计算电机轴上所需的功率机称利可夫公式拟定的对于穿孔过程是无张力机、抓和““仙,根据系数”坏扣刁取“一和压缩量一“一刀典在柴利可夫图表上求出,、一“一一一。值式中”一—轧辊辊数,,鞍钢技刀木—一轧制力矩擦力矩传动系统效率,取伪电机一。一山轧制压力引起的叶加摩,式中—一件林。电机辊差率月一一空转力矩一尸卫方‘功自‘·,式中,一尸,今架电,—最低转数—穿孔机机架强度计算前已叙及,最高转数,多数穿孔机是开口式机所示在分析确定,似其受力情况如图受力情况时轧制时电机的输八功率图假定了上盖对机架的锁孤双娜弋弋晚沪卜图、、一尸一醚穿孔机机架受力分析一压酬卜一‘厂立少勺’,目一、一一令〔,。,〕。。一擎〔,。。‘卜。一、‘一。,、一令〕、一毛一,一。一〔,。‘一刀一〕住作用定,因而产生力但在实际计算『横梁时梁的。,也略去上盖和下座横时往往假定上盖对立柱无锁住作用,,即假两个弯矩而使横梁所受弯矩不减这样对计算既简单又不致使因卜理,去与尸详见图此而造成机架单薄计算立柱和上,机架所受力尸按式八求得下横梁时假定,十之合力正作用在上下横梁的中心处为了同样目的计,叼丫艺一一于乙声路一算立柱时又考虑了上盖对立柱完全锁住使立“受有—含”‘的弯矩同样在计算上功息马年第一期队尉哥曰氏一才卜立一一丁曰一一图穿孔机机架受力简化示意图求出计算实例,,,‘,。巳知条件,。,轧辊尺寸入口锥长辊径,也,长。,出口锥长则,,一。入口钢,,幻,锥角,出口锥角,,轧制钢种管坯直径荒管外径,,,求变形区各处轧辊距离格,,,。一‘“乙“,。壁厚叮一入一一共公式求出一刀,,。轧辊距离压缩量顶头直径顶杆位置△二,,一一。肠,,一。,,,。,。一,,,轧辊倾斜角度穿孔温度℃一刀钢一,,求变形区各处导板距离钢一按刀入口刀出口。℃汀汀。功一一一℃,,,。价导板距离求出出口角度考虑到咬入条件而设计的导板和管,导板的入口角度功“坯相接触开始点入是顶头穿入管坯后约等所以荒管与导板开始接功‘,的距离之后才开始的穿孔机的调整及变形区情况如图求变形区各处轧辊的直径。本实例穿孔的管坯触是始于第点」刀汀。。伍汀。,,长口。刀一艺乙一二二丁万尸公八汀。鞍钢技,术二力二目口,晌苦户公二么二二、二履履几了甲月‘一泣一七心一卜厂丁、犷‘巡之几了了八二舀衷‘七少全尹厂、一乙宝月一踌‘‘自刁石城巨十,、卜八乏匡一沙口】飞二二一一一一一一一一一一皿昆距轧令昆车’顶头直径呈导板距离竺。,管坯毛管壁厚汀。万按式,,求出值,,刀二。‘二,求变形区各处轧件的直径。。。女迂一二丁气艺,宁乙百幸、卜、口。二。。山按式求出,值,‘二,,。,。,。二,,。,,,,,。。。,,。按式、求出入口及出名接触山积及总出“积入一,求金属在变形区内各处的断面积按出一,」一、晋、‘一。、‘二二、一求按“一,则入,一总‘求出了号三“二一钢入刊、名,名,出口“,,‘,。己人卜出仁,。,二“,名,一“,。按式牛生求出入‘机一么口一压缩率为…。。一“一呱、,出一。日为肠据此从柴利柯夫图表求出舀了会年第,期入口,。,出口机架强度计算按式口为‘一求出钢入口变形速度为’,一机架一般由’,号铸钢铸造而成,,当选出择它的安全系数时最重要的部件的同时,,人们常常考虑到它是钢入口变形速度一常常把它的安全考虑到使在能保证正常生产为一‘,出口为’机架应有足够的刚性按式求出总轧制压力如表还要考虑到可能出现的过负荷而因此引起机架的破坏或疲劳许用应力钢号号铸钢的,,对大小型和初轧机来说,横梁一拍及底座一般认为是对立柱受力情穿孔通度℃常常选用《一入口变形速度由于斜轧穿孔机结构较复杂‘勺勺﹄吕,出口变形速度入口交形挑力出巨变形抗力入口单位压力出口单位压力入口段压力名况也比较复杂,因此作者对设计穿孔机推,,弓勺荐使用力《号铸钢时,,横梁及底座许用应对牌坊立柱许用应力应《本设计实例在假定上盖对立柱无锁住作用,这时底座与立柱交接处将受到最出口段压力大弯矩,,总压力底座中心所受弯矩,,上横梁按式求轧制功率,为此首先按口上盖所受弯矩,式求出轧制力矩爪立柱的计算,假定了上盖对立柱锁‘杯一。住这时立柱所受最大弯矩。‘。、人,因每个立柱同时受令一一一二。、,。一、“一拉按式求出由轧制力引起的附加摩擦。力,故夕‘从静强度计算指出应力矩对二。,材。。。力最大的地方是立柱与底座相接转角处但安全系数仍然高达立柱是有锁住作用的,。。况且实际上盖对这时该处受力状况按式求出空转力矩‘。。洲就有明显改变,更加有利于该处的安全,,,为了验证理论计算与实际的差别穿孔机采用了压力传感器机。对。,安装在压下螺故电机轴上所需功率为,丝之下。,测量结果与理论计算结果见农机‘。一抓。、轧制时电机输入功率电电结论。。电一,。。一理论计算与实测轧制总压力的舀了会年第,期入口,。,出口机架强度计算按式口为‘一求出钢入口变形速度为’,一机架一般由’,号铸钢铸造而成,,当选出择它的安全系数时最重要的部件的同时,,人们常常考虑到它是钢入口变形速度一常常把它的安全考虑到使在能保证正常生产为一‘,出口为’机架应有足够的刚性按式求出总轧制压力如表还要考虑到可能出现的过负荷而因此引起机架的破坏或疲劳许用应力钢号号铸钢的,,对大小型和初轧机来说,横梁一拍及底座一般认为是对立柱受力情穿孔通度℃常常选用《一入口变形速度由于斜轧穿孔机结构较复杂‘勺勺﹄吕,出口变形速度入口交形挑力出巨变形抗力入口单位压力出口单位压力入口段压力名况也比较复杂,因此作者对设计穿孔机推,,弓勺荐使用力《号铸钢时,,横梁及底座许用应对牌坊立柱许用应力应《本设计实例在假定上盖对立柱无锁住作用,这时底座与立柱交接处将受到最出口段压力大弯矩,,总压力底座中心所受弯矩,,上横梁按式求轧制功率,为此首先按口上盖所受弯矩,式求出轧制力矩爪立柱的计算,假定了上盖对立柱锁‘杯一。住这时立柱所受最大弯矩。‘。、人,因每个立柱同时受令一一一二。、,。一、“一拉按式求出由轧制力引起的附加摩擦。力,故夕‘从静强度计算指出应力矩对二。,材。。。力最大的地方是立柱与底座相接转角处但安全系数仍然高达立柱是有锁住作用的,。。况且实际上盖对这时该处受力状况按式求出空转力矩‘。。洲就有明显改变,更加有利于该处的安全,,,为了验证理论计算与实际的差别穿孔机采用了压力传感器机。对。,安装在压下螺故电机轴上所需功率为,丝之下。,测量结果与理论计算结果见农机‘。一抓。、轧制时电机输入功率电电结论。。电一,。。一理论计算与实测轧制总压力的
