專利名稱：小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張力減徑工藝及其設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無縫鋼管的生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體地講，涉及ー種小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝及其設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
無縫鋼管的生產(chǎn)通常包括穿孔、軋制及定減徑三個エ序。目前，穿孔エ序通常采用ニ輥斜軋エ藝將實心的坯料軋制成空心的毛坯，軋制エ序通常在包括一個空減機的五機架軋機中將穿孔后的毛坯軋制成一定外徑及壁厚的鋼管，而定減徑エ序?qū)⑽鍣C架連軋后的鋼管軋制成滿足產(chǎn)品直徑和壁厚要求的成品鋼管。
目前，為了得到較小管徑的無縫鋼管，通常在定減徑エ序采用張カ減徑的エ藝將較大直徑的鋼管減徑成較小直徑的成品鋼管，張カ減徑エ藝的生產(chǎn)示意圖如圖I所示。但由于張カ減徑的特性，在張カ減徑機組軋輥孔型確定條件下，最終產(chǎn)品質(zhì)量的好壞與工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)112密切相關(guān)。如果張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2設(shè)計不合理，有可能造成最終產(chǎn)品鋼管壁厚不均，特別是采用大減徑比生產(chǎn)的小口徑厚壁高壓鍋爐管等產(chǎn)品，由于用戶對鋼管內(nèi)外表面要求較高吋，如上述因素中任意一個因素存在較大偏差，都有可能造成小口徑厚壁無縫管由于壁厚不均勻產(chǎn)生內(nèi)多邊形、內(nèi)不圓等缺陷。同時，傳統(tǒng)的張カ減徑機組前只設(shè)計?；嘶馉t，通常不考慮荒管周向溫度分布不均對最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響，從而生產(chǎn)的產(chǎn)品壁厚均勻性較差，無法達(dá)到高精度產(chǎn)品用戶的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的ー個或多個問題。為了克服傳統(tǒng)無縫鋼管張カ減徑エ藝設(shè)計方法及荒管周向溫度分布不均對最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響，本發(fā)明的目的在于提供ー種小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝及其設(shè)計方法，以提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量和精度，滿足高精度用戶的要求。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了ー種小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝的設(shè)計方法，所述方法包括以下步驟①收集無縫鋼管張カ減徑機組的設(shè)備參數(shù)及產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)；②以張力減徑機組在張力減徑過程中的工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)ni、張カ降落機架數(shù)n2作為優(yōu)化變量，再按下述步驟優(yōu)化設(shè)計，計算工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2的最優(yōu)值i)給工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)II1、張カ降落機架數(shù)n2賦初值，定義向
里 X= (t, Il1, Tl2);
ii)計算目標(biāo)函數(shù)F(x)，其中，目標(biāo)函數(shù)F(X)定義為
權(quán)利要求
1.ー種小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝的設(shè)計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 ①收集無縫鋼管張カ減徑機組的設(shè)備參數(shù)及產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)； ②以張力減徑機組在張力減徑過程中的工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Il1、張カ降落機架數(shù)n2作為優(yōu)化變量，再按下述步驟優(yōu)化設(shè)計，計算工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2的最優(yōu)值 i)給工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2賦初值，定義向量X=(t, n1； n2)； ii)計算目標(biāo)函數(shù)F(x)，其中，目標(biāo)函數(shù)F(X)定義為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝的設(shè)計方法，其特征在于，所述設(shè)備參數(shù)包括張カ減徑機組的機架數(shù)、機架間距，所述產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)包括荒管直徑和壁厚、產(chǎn)品直徑、壁厚和屈服強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟ii)中，采用彈塑性有限元軟件模擬在給定的工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2條件下的產(chǎn)品壁厚分布，從而得出目標(biāo)函數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝的設(shè)計方法，其特征在于，在步驟iii)中，首先判斷優(yōu)化方法的目標(biāo)是否成立，若成立，則終止運算，得到所需的工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)112最優(yōu)值；若不成立，重復(fù)進(jìn)行兩個步驟，直到優(yōu)化方法的目標(biāo)成立，得到所需的工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2最優(yōu)值，計算結(jié)束。
5.ー種小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比的張カ減徑エ藝，其特征在于，所述エ藝包括以下步驟 1)根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張カ減徑エ藝的設(shè)計方法獲得張力減徑過程所需的工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2最優(yōu)值； 2)在張カ減徑機組的入口設(shè)置加熱裝置對荒管進(jìn)行加熱，將荒管圓周方向上的溫差控制在I (TC以下； 3)在鋼管的張カ減徑加工過程中采用步驟I)中所得到的工作機架張カ系數(shù)t、張カ升起機架數(shù)Ii1、張カ降落機架數(shù)n2最優(yōu)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比的張カ減徑エ藝，其特征在于，所述張カ減徑エ藝所得到的小口徑厚壁無縫鋼管的張カ減徑比在3. O以上、口徑在60. Omm以下、壁厚在10. Omm以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比的張カ減徑エ藝，其特征在于，所述加熱裝置為電磁加熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小口徑厚壁無縫鋼管大減徑比張力減徑工藝及其設(shè)計方法。本發(fā)明針對減徑比達(dá)到3.0以上、口徑在60.0mm以下、壁厚10mm以上的小口徑厚壁無縫鋼管，通過合理設(shè)計工作機架張力系數(shù)t、張力升起機架數(shù)n1、張力降落機架數(shù)n2，同時在張力減徑機組的入口設(shè)置加熱裝置對荒管進(jìn)行加熱，保證了荒管周向溫度的均勻性，從而使得所生產(chǎn)的小口徑厚壁無縫鋼管壁厚的最大偏差不超過0.5mm，內(nèi)不圓程度不超過5％，能夠滿足高精度用戶的要求。
文檔編號B21B19/10GK102773258SQ201210268820
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者于輝, 馮慶, 李俊洪, 羅許 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司