金属减径过程中的变形特点分析

通过设定相邻机架的轧辊速差，使相邻机架之间的荒管产生张力，变形区中的金属变成“一拉两压”的应力状态。拉应力的存在，可以促进金属纵向延伸，抑制横向宽展，影响管壁发生改变。管壁变化的结果主要与张力系数的大小、孔型形状、荒管尺寸和减径率等因素有关。如果相邻机架间的张力系数较小，不足以达到使管壁发生拉薄变形的程度（如微张力减径时的情况），金属在发生纵向延伸的同时，会产生管壁的不均匀增厚。并且，减径量越大，增壁量也越大。管壁的这种不均匀增厚与无张力定径时有些相似，荒管内孔也会变成“内四方”或“内六方”，只是程度轻微一些。这也是微张力定（减）径机的机架数不能太多（一般不超过14架），单机架减径量和总减径量不能太大的主要原因。随着张力系数的增加，管壁增厚的趋势减弱，并逐渐从增壁过渡到减壁。“内方”情况得到改善。在相同的变形工艺条件下，张力系数越大，“内方”的程度越轻微。但一旦拉应力超过了材料的断裂应力，管壁会被拉破。因此，人们习惯用张力系数来描述张力大小对金属流动的影响，尤其是对钢管壁厚变化的影响。

在张力减径条件下，S0/D0值（S0、D0分别为定径前的荒管壁厚和直径）和张力系数对钢管壁厚变化的试验结果表明：其一，当S0/D0值越小时（薄壁钢管），金属的横向流动越均匀，钢管壁厚沿圆周的变化相对一致，钢管几乎不出现“内方”；当S0/D0值在0.20以上时（中、厚壁钢管），钢管的“内方”比较明显。其二，当S0/D0值为0.05～0.10时，张力的大小对金属的横向不均匀流动无明显影响，但当S0/D0值较大时，金属的横向不均匀流动随张力的增大而减小，

张力减径时，钢管前、后两端都会产生增厚现象（“张力头”），这是因为钢管前端从第i机架轧出，还没被第i+1机架咬入时，处在两个机架之间的管端没有建立起张力，此段长度（一个机架间距）的管端在无张力的条件下减径，管壁会增厚（第一增厚段）；即使管端进入第i+1机架后，在第i机架和第i+1机架之间的管端也只受到第i+1机架的张力，它比其它机架之间的张力小，此段的管壁也有增厚，只是比第一增厚段的增厚量小（第二增厚段）。如果张力较大，增厚还会波及到更多机架，增厚段继续增加，出现第三增厚段，甚至第四增厚段。但毕竟张力是在不断建立、增大到稳定的过程之中，各增厚段的管壁增厚量会随之逐渐减小。另外，从入口到出口，各机架都有延伸变形，导致第i+1机架的增厚段长度要大于第i机架的增厚段长度（原则上相差第i机架的延伸量）。由此可见，张力建立是一个从无到有，从小到大，最后达到正常值的过渡过程，相应的管端壁厚随轧制的进行，也是一个从增厚较大到增厚较小，再到设定壁厚的过渡过程。成品钢管的管端壁厚会出现开始增厚较多，进而增厚较少，再到不增厚，最后直至减薄的多段“台阶”形状。钢管尾端增厚的原因和过程与前端相似。(www.xing528.com)

张力减径机的“张力头”可能长达2 000mm，如果荒管太短，切除“张力头”后，成材率会很低。因此，张力减径机一般用于连轧管机组。微张力减径机的“张力头”可控制在500mm以内，一般用于荒管长度不大的精密轧管机组，阿塞尔轧管机组和顶管机组。

当钢管头端通过某机架时，迅速提高该机架的轧辊转速，当钢管尾端通过某机架时，迅速降低该机架的轧辊转速，以此来快速增加两个机架间的张力，减少达到正常张力的机架数，能有效控制钢管端头除第一增厚段之外的其它增厚段的增厚量，缩短其管端增厚段的总长度，减小切头损失。