专利名称：一种连轧孔型系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无缝钢管热轧生产领域，特别涉及一种无缝 钢管连轧机组的连轧孔型系统。
背景技术：
目前在无缝钢管连轧机组生产中，所轧钢种已大大拓宽， 一些高 附加值的专用管采用中、高合金钢管生产，所占比例逐渐上升，其中 一些难变形钢种往往具有热加工温度范围窄、低热胀率、低热传导系数、高变形速率敏感性等特性，由此带来了一些问题，主要表现在现 有的孔型对难变形钢种的不适应，轧制过程中易产生缺陷，特别是内 表裂紋缺陷发生的几率较高，其中厚壁管尤为突出，大大降低产品合格率从而使一些高附加值的产品如T91等高压锅炉管无法组织生产， 严重影响企业的经济效益，也阻碍了高效率的钢管连轧机组能力的正 常发挥。研究发现，内表裂紋的产生环节在连轧工序，是由于连轧机前1 2架中轧制时金属流动失稳，首先在钢管内表产生纵向凹槽雏形，在轧 辊孔型和芯棒的共同作用下，继而形成难以平复的沟槽，同时在沟槽 周围萌生微裂紋，在后续机架轧制变形时裂紋进一步扩大。现有的连轧机孔型系统采用三段弧结构，即孔型顶部圆弧、侧壁 圆弧、过渡圆弧。但是现有的连轧孔型系统的等效塑性应变值较大， 具体将在后面与本发明进行比较分析。而钢管内壁裂紋产生的直接原
因就是连轧机辊缝处等效塑性应变值较大，导致该处金属内部发生小 的"沟槽"，同时在"沟槽"萌生小的裂紋，处经反复轧制后形成内表 裂紋。因此通过改变连轧^L孔型系统来减小钢管辊缝处等效塑性应变 值，这样就可以避免"沟槽，，的产生从而避免内表裂紋的产生。发明内容为解决上述问题，本实用新型提供一种连轧孔型系统，通过改变 连轧孔型系统的圆弧结构，解决在实际生产中防止中、高合金钢管连 轧的金属变形失稳问题，避免钢管内表沟槽的形成，从而防止裂紋的 发生。为实现上述目的，本实用新型的一种连轧孔型系统，包括孔型顶 部圆弧、侧壁圓弧和过渡圓弧，还包括第二侧壁圆弧，所述第二侧壁 圓弧与侧壁圓弧相切。所述侧壁圓弧和过渡圆弧组成的圓弧包角a为30度，所述第二側 壁圆弧側壁圆弧和过渡圆弧组成的圆弧包角P为50±2度。所述第二侧壁圓弧的偏心距离e2为20mm，半径R2为77. 18,。所述过渡圓弧的半径R4为30mm。本实用新型的连轧孔型系统，按照稳定轧制时各架变形区出口钢 管横截面上等效塑性应变关系来确定，有效防止或减轻了中、高合金 钢难变形钢种连轧钢管内表裂紋缺陷，改善了连轧管内表裂紋的缺陷 发生率。
图1为本发明连轧孔型系统的结构示意图；图2为本发明的连轧孔型系统的上半部分坐标示意图；图3为现有技术的连轧孔型系统的等效塑性应变分布图；图4为本发明的连轧孔型系统的等效塑性应变分布图；图5为钢管内表节点路径上的等效塑性应变分布图。
具体实施方式
图1为本发明连轧孔型系统的结构示意图。图中，G点芯棒10与 钢管20分离点为根据孔型轧制条件，沿孔型宽度上金属的壁厚压下量 是不均匀的。沿孔型顶部圓弧部分壁厚压下量最大，沿侧壁附近渐小， 在辊缝30附近的钢管20内表面与芯棒10分离，由芯棒10作用产生 的壁厚压下量为零。如图所示，可将减壁变形区的橫截面按变形性质的不同划分为以 下四个区域，即孔型顶部圆弧I、第二側壁圓弧II,側壁圆弧IH、 和过渡圓弧IV。孔型出现过充满是因为孔型顶部圓弧区I 、侧壁圓弧 区III区压下量过大，所以采用减少孔型顶部圓弧I区包角，对侧壁圓弧in区相对现有技术增加一段第二侧壁圆弧n区，过渡圓弧iv区减少 倒角半径，减少金属横向宽展，以防止孔型的过充满。为便于分析，对本发明的连轧机孔型系统采用坐标图来分析，图2 为本发明的连轧孔型系统的上半部分坐标示意图，原点(0, 0)为图1 中芯棒10的圆心，即孔型系统的中心点。如图所示，本发明的连轧孔
型系统包括孔型顶部圆弧1、第二侧壁圓弧2、侧壁圓弧3、和过渡圓 弧4四段圆弧，本发明的孔型系统相对现有技术增加一段第二侧壁圓 弧2,其圆心坐标为(0,-20)，即偏心距离e2为20mm,半径R2为77. 18鹏， 该圆弧终止于30°方向处，即，侧壁圆弧3和过渡圓弧4组成的圓弧 包角a为30° 。图中孔型顶部圆弧1的圆心坐标为(0, -5 )，即偏心距离e;为5mm, 半径R,为63. 9mm,本发明的侧壁角(3由现有技术的45°改为本发明的 50 ±2。，即第二侧壁圆弧2、侧壁圆弧3和过渡圆弧4组成的圆弧包 角卩为50±2。。侧壁圆弧3的半径113为300mm,圆弧圓心与起点连线过第二侧壁圓 弧2的圓心即坐标点(0， -20)。即，侧壁圆弧3与第二側壁圆弧2相 切。过渡圓弧4的半径R4为30mm,现有技术的过渡圓弧的半径为50mm。针对现有技术的孔型系统和本发明的孔型系统建立相同的有限元 模型，即施加相同的边界条件，通过数值模拟可以得出新孔型等效塑 性应变与原孔型等效塑性应变图。图3为现有技术的连轧孔型系统的等效塑性应变分布图，图4为 本发明的连轧孔型系统的等效塑性应变分布图。图中颜色代表了应变 数值，从图中可以看出，现有技术孔型辊缝处的等效塑性应变较大， 这就是产生内表裂紋的直接原因，本发明的孔型系统在辊缝处等效塑 性应变明显小于现有技术的孔型系统，从现有技术的孔型的0.747减 小到本发明的孔型的0.467。这样就有效的避免了内表裂紋的产生。
本实用新型的孔型系统和现有4支术的孔型系统分别用于全浮动芯棒连轧机用0141.5 x 16.5mm的空减坯轧制051.8mm荒管，其钢管内表 节点路径上的等效塑性应变分布如图5所示，图5是对图3和图4具 体等效塑性应变的量化。其中弧长是指沿钢管内表曲线由最高(或最低) 点向右(或向左)延伸的距离，弧长为0点处对应孔型结构示意图图1 中最高点(或最低)，等效塑性应变为对应点上的应变大小。可以看出， 本发明孔型沿钢管内表路径上等效应变明显小于现有技术的孔型。
权利要求1、一种连轧孔型系统，包括孔型顶部圆弧、侧壁圆弧和过渡圆弧，其特征在于，还包括第二侧壁圆弧，所述第二侧壁圆弧与侧壁圆弧相切。
2、 如权利要求1所述的连轧孔型系统，其特征在于，所述侧壁圆 弧和过渡圆弧组成的圆弧包角a为30度，所述第二侧壁圆弧侧壁圆弧 和过渡圆弧组成的圆弧包角(3为50±2度。
3、 如权利要求1所述的连轧孔型系统，其特征在于，所述第二侧 壁圆弧的偏心距离e2为20mm,半径112为77. 18mm。
4、 如权利要求1所述的连轧孔型系统，其特征在于，所述过渡圓 弧的半径114为30mm。
专利摘要本实用新型涉及一种无缝钢管连轧机组的连轧孔型系统。连轧孔型系统包括孔型顶部圆弧、侧壁圆弧和过渡圆弧，还包括第二侧壁圆弧，所述第二侧壁圆弧与侧壁圆弧相切。本实用新型的连轧孔型系统，有效防止或减轻了中、高合金钢难变形钢种连轧钢管内表裂纹缺陷，改善了连轧管内表裂纹的缺陷发生率。
文档编号B21B27/02GK201015777SQ20072006791
公开日2008年2月6日 申请日期2007年3月16日 优先权日2007年3月16日
发明者原 冯, 尹元德, 李胜祗, 薛建国, 洁 许 申请人:宝山钢铁股份有限公司