拉力芯棒钢管斜轧延伸机运动学分析

D0I:10.13374/i.1ssrm1001-053x.1981.02.009 北京钢铁学院学报 1981年第2期 拉力芯棒钢管斜轧延伸机运动学分析 压力加工教研室李连诗 孙中建 摘 要 本文提出了在钢管斜轧廷伸机上使用一种新芯棒操作方法一一拉力芯棒法。 实验研究表明：拉力芯棒法比传统使用的芯棒操作方法（固定、回退、半浮及全浮 芯棒)可以提高轴向滑移系数、降低能耗、改善轧制过程稳定性以及可实现大倾角 下轧制等。 本文仅对采用拉力芯棒法时钢管斜轧延伸过程运动学做一理论分析。 一、前 言 将穿孔机穿出的空心毛管轧成接近成品管壁厚的荒管由延伸机完成。斜轧延伸机具有产 品尺寸精度高，道次变形量大等优点，但生产容较低，而纵轧延伸机具有生产率高的特点， 特别是连轧管机组，但产品尺寸精度较低，因而提高斜轧延伸机的生产率和提高纵轧延伸机 的钢管尺寸精度是国内外普遍研究的课题。 斜轧延伸机目前所采用的芯棒（顶头）操作方法均为阻力芯棒，限制了轧机生产率的提 高。国内研究成功的两辊斜轧延伸工艺问题之一也是生产率较低·'。为此我们提出了拉力 芯棒的设想。试验证明，由于拉力芯棒操作下芯棒轴向运动速度大于毛管轴向前进速度，芯 棒给毛管一个轴向拉力，改变了钢管延伸过程中的应力状态，由此带来了一系列好处。除轧制 速度提高外，能耗降低、轧制过程稳定，可实现大倾角下轧制以及有可能轧制更薄壁的钢管。 A型 D型 2 330 2 90= 0-40- 60=10-60 170 170- 图1轧辊形状 ◆本文1981年2月19日收到。拉力芯棒延伸机新工艺研究成果于1980年12月25日经治金 部钢铁司组织的鉴定会通过。 79

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 拉 力芯棒钢管斜轧延伸机运动学分析 压 力加 工 教研 室 李连诗 孙 中建 摘 要 本 文提 出 了在钢 管斜 札延 伸 机上使 用 一 种 新 芯 棒 操作方法— 拉力芯棒法 。 实验 研 究表明 拉 力芯棒法 比传统 使用 的芯棒操作方 法 固定 、 回退 、 半浮及 全 浮 芯棒 可 以提 高轴 向滑 移 系数 、 降低 能耗 、 改善轧制过程德定性以及 可实现 大倾角 下 轧制等 。 本 文仅对采 用 拉力芯棒法 时铜管料 轧延伸过程运 动学做一 理论分析 。 一 、 前 、 勺口 目 目 口 将穿孔机穿 出的空 心 毛管 轧成接近 成品管 壁厚 的 荒管 由延 伸机完 成 。 斜轧延 伸机具有产 品尺 寸精度 高 ， 道次变形 量大等优 点 ， 但生 产率较低 ， 而纵轧延伸机具有生 产 率高的特 点 ， 特别是连轧管机组 ， 但产 品 尺 寸精度较低 ， 因而提 高 斜轧延伸机的生产率 和提 高纵轧延伸机 的钢管尺寸精度是 闰内外普遍研究 的课题 。 斜轧延 伸机 目前所采用 的芯棒 顶 头 操作方 法均为阻力芯棒 ， 限 制 了轧机生产率的提 高 。 国内研究 成功的两辊 斜轧延伸 工 艺问题之 一 也是生 产率较低 ’ 。 为此 我们提 出了拉力 芯棒的设 想 。 试 验证 明 ， 由于 拉力芯 棒操作下芯棒轴向运 动速度大于毛管轴 向前进 速度 ， 芯 棒给毛 管一个轴向拉力 ， 改 变 了钢 管 延伸过程 中的应力状态 ， 由此带 来 了一 系列 好处 。 除轧 制 速度提 高外 ， 能耗 降低 、 轧 制过 程 稳定 ， 可 实现大倾角 下 轧 制 以 及有可 能 轧制 更薄壁 的钢 管 。 西吸 型 ， 。 ‘ 沪 ’ ， 。 、 ，。 ， ， 弓二 呢叨 母 琴 令。书 令李州 丁 。息 一 图 轧辊形状— 木文 年 月 日 收到 。 拉 力芯棒 延伸 机 新 工 艺研 究成果 于 年 月 日 经 冶金 ’ 部钢铁 司组 织 的鉴定会 通过 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1981．02．009

试验在中10二辊斜轧延伸机上进行的。乳机导们装置有两种型式，一种是用上下导板， 另一种是上为主动回转导盘、下为导板组成封闭变形区。 轧辊棍型有两种，如图1所示。 毛管尺寸为中38~40×1.5~G毫米，轧出荒答尺寸为中31~0×？.5~1定米。试验钢种 有20、45、0Cr、1Cr13Ni9Ti等。轧制温度1100~1200℃。试验中主耍的沙化因素有：芯 棒运动逃皮、轧辊转数、前进角、轧辊形状、导向装形心年。 二、诚避结采及敦据 ！.试验中得出的芯糁轴向运动速度U8对运动学参数的影响图2,3、所示。 的 20 U=0 16 全浮式 12 g101- U%*130- 120 I30 100 101 80 全浮 80 40 0.95 0.9 “全浮 0,86 101 130 0.8 1.2 101 130x 1.1 1.0 全浮 09 0.8 芯棒速度Um四/s 0.7 0.6 0 50525A56.58606264666870727476 轧根转数 口。较/分 图2芯棒速度对运动学参数彩响 (前进角8°，A型棍，固定导板，辊距=30毫米， 导板距=40毫米，芯棒直径=25毫米) 80

试 验 在 小均 二 辊 斜 轧 延 伸 陇上进 行的 。 轧 机 导向装置 有 两种 型 式 ， 一种 是 用 上 下导板 ， 另一种 是 上为主 动 回 转 导盘 、 一 万为 导板 组 成封 闭变形 区 。 轧辊辊型 有两种 ， 如 阁 所示 。 毛 管尺 寸为小 一功 一 衰米 ， 轧 出荒管尺 寸 为小 通一 功 汉 咤米 。 试 沙钢种 有 、 、 ， 、 〔 ’ ， · 、 · 等 。 轧 制温 度 一 卫 。 宝戎忍戈之中主 耍 变 化 酥索 有 芯 捧 一 运动速 度 、 轧 辊 转数 、 前进 角 、 轧 辊 形状 、 导向装 汽 形 戊等 。 二 、 阶 怪爹六果 及 著戈 么 试验 中得 出的 芯 棒轴 向运 动速度 对运 动学 参数 的影 响如 图 、 、 」所示 。 ‘ 全俘式 ” 。 公国盆属翔皿余扮瞬 即 钓 加侧田蕊口 ，。 ， 二毖绒井窦经 薰 弱 截铸娜位之取乍三 全浮 一 一一一二 一一一一一一一‘ ，一 芯伸速度 卜 口八 奥吸侄娜喊饰片 轧辊转数 ， ， 转 分 图 芯棒速度对 运 动学参 数 影响 前进 南 “ ， 型 辊 ， 固定导 板 ， 辊 距 二 毫米 ， 导 板距 “ 毫米 ， 芯棒直径 二 毫米

=0 14 10 全浮 156 140 156 ,130 120 101 全浮 100 80 60 E0.90 101 13犯全浮 158 =0 1.2 156 1.1 -130 -101 1.0 0.9 全浮 0.8 0.7 0.6 U8=0 0.5L 5 50 55 60 65 70 轧短转数血。转/分 图3芯棒速度对运动学参数影响 (前进角10°，B型辊，固定导板，辊距=30毫米， 导板距=41毫米，芯棒直径=25毫米) 从图2、3、4中可看出： (1)随着芯棒轴向运动速度（简称芯棒速度）U.的增加，钢管出口轴向滑移系数η。和 轧件出口速度U增加，每米钢管的轧制时间减少。但增加或减少的船值越来越小。拉力芯棒 下n比凹定心捧提高约30%，比全浮芯棒提高10~20%。最大轴向滑移系数为1.185。 (2)随着轧辊转数增，轧件出口速度增加。但门。在固定芯棒下是增加的，拉力芯桦 下是减小的。每米钢管轧制时间减少。 (3)轧件出口速度随着前进角增加而较显著地增大。 (4)切向滑移系数门r在各种芯棒速度下变化不大，其值在0.8~0.95之间，大致趋势是 随芯棒速度增加而增加。影响1的因素比较复杂，有时芯棒拉速不是主耍影响因素。 2,轴向滑移系数n。与U/U的关系如图5、6、7所示。 81

一一一之泛 弓二二 之 些，七二璧二二之， 、 二 一一 翔 目，‘ 二二二， 卜一‘ 二二，， 一 一一叫卜臼 、 一 王 汁 一一 二二乏，匕落 占 ‘ 拼云聋赘履浮 一一一 ’ 事军三势杖落驾 书亩林和兴回不公、架御珍 用扣侧田东口 片卜级谈协衷谊导 口，一 一 一一 肠 自 耳 目 一 。 ‘ 「 口 。 一 二二 二，一 鸽 门 口 一一 口 一 吞 全浮 ，， 一 二 内 。 一 一 甘 一 一 翻解报磷协何口 轧辊转致 口 。 、 了 车专分 图 芯棒速 度对 运 动 学参数 影 响 前进角 ， 型 辊 ， 固定导 板 ， 辊距 毫米 ， 导 板距 毫米 ， 芯棒直 径 毫米 从 图 、 、 中可 看 出 随 着芯 棒轴 向运 动速度 简称 芯 棒速 度 的增 加 ， 钢管 出 口 轴 向滑 移 系数 。 和 轧件出 口 速度 增 加 ， 每 米钢 管 的轧 制 时 问减少 。 但增 加 或 减少 的幅 吐越 来 越小 。 拉 力芯 棒 下月 。 比固定 芯 棒提 高约胡 ， 比 全浮 芯 棒提 高 印 一 。 妓 大轴 向滑移系数为 。 随着 轧辊转数增 加 ， 轧 件 出 口 速 度增加 。 但 。 庄固定 芯 棒 下是增 加的 ， 拉力芯棒 下是减小 的 。 每 米钢 管轧制 时 间减少 。 轧件 出 口 速度随着前 进 角增 加而较显著 地增 大 。 切向滑 移 系数 ” 在 各种 芯 棒速度下 变化不大 ， 其 值在 之 间 ， 大 致 趋势是 随 芯棒速度增加而增 加 。 影响 的 因素 比较复杂 ， 有时 芯棒拉速不 是 主耍 影 响 因素 。 轴 向滑移系数 月 。 与 了， 的关系如 图 、 、 所 示

14 12 U%=0 10 101 130 一全浮 156 160 156 10 130 101 120 100 80 0.95 101 130 156 0.90 全浮 0 0.85 1.2 1,1 156 1.0 全浮 130 0.9 101 0.8 0.7 U6=0● 45 50 55 % 65 70 轧视转速口，转/分 图4芯棒速度对运动学参数的影响 (前进角12°，B型辊，单浮动导盘，辊距=30毫米，导板距=41毫米，芯棒直径=26老米) 1.3 B=8 u1=80 n,=71 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.10.20.30.40.50.60.70.80,91.01.11,21.3 芯棒轴向速度U6/钢管出口速度U 图5no与U./U的关系 (前进角8°，A型辊，固定导板) 82

﹄石︸ 卿 舀曰二，，‘豆曰八匕 留宜公藻枷解各兴珍侧公用日习，之口‘之 姗 口级喊协彼鹅片导扣 几，且八甘 ，二臼 协截坦城解挤 轧辘转速 。 转 分 图 芯棒速 度对 运 动学参数 的影响 前进角 ， 型辊 ， 单浮动导 盘 ， 辊 距 “ 毫米 ， 导 板距 毫米 芯棒 直径 二 毫米 日二 幼 二 岁钾 口 口 一 二 卜翻， 书献婿位界铮口 ’ 图 。少。 与 ， 、 的关 系 芯棒 轴向速度 前进角 “ 石犷几不几 · 。 “ ， 出口 ‘ 度 型 辊 ， 固 定 导板

1.3 B=10° n1=84转/分 1.2 nia78 n=73 1.0 09 0.8 图6)o与Ua/U的关系 0.7 (前进角10°，B型 0. 辊，固定导板) 0.5 0.2 0.4 0.60.81.0 1.2 1.41.6 芯棒轴向迷度U。/钢管出口速度U 1.3 8=12 1.2 B。s80转/分 1.1 一15 n1=70 0.8 nm=65 图7no与U,/U的关系 0.8 (前进角12°，B型 0.7 辊，单浮动导盘) 0.8 0. 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.3 艺神轴向流皮U；钢管出口速度U 1.1 130{ 156 101 0.9 0.8 图8拉力芯棒下主动 主动导盘 导盘对川。的影响 浮动好盘 0.7 (前进角12°，}型辊) 0.0 40 5 50 60 65 轧根转数口。转/分 83

口川护 ” 二 迄导或 转 分 二 二二 ‘口自 一 二 ︸口︸ ，占臼 招报肠协世解 图 一。 与 ‘， 的关 系 前进 角 。 ， 型 辊 ， 固定 导 板 。 芯禅抽向遨度 、 钾，出口 逮度 二 转 分 。 图 月。 与 。， 的关 系 前进 角 。 ， 型 辊 ， 单 浮动导 盘 。 。 。 。 级肠协衷世 。 芯仲轴向遨魔 加 ，出“ ‘ 度 “ 一震一 。 今 王之 、 入 ‘ 之 二 ，尸 】 一目 一 一 甘 主 动导盘 浮动身盘 图 拉 力芯棒 下 主 动 导 盘对 。 的影 响 前进角 “ ， 型 寿昆 ﹃，二 报铸仗解饰艇口 口 口口 二 石二 口 州 一 一 丫 一 竺 轧锐转橄 。 ， 转 分

U:/U称拉速比，是指芯棒轴向速度与轧件出口轴向速度之比值。从图中可看出，随着 U:/U增加，no增加，当U,/U达到一定值时no达到最大值，之后no基本上不再增加。相 当于最大no处的U:/U称为最佳拉速比。试验得出，最佳拉速比一般在1.05~1.20之间。 3.单主动导盘和拉力芯棒对)0的影响如图8所示。 由图中可看出，采用主动导盘也可提高袖向滑移系数，但拉力芯棒比主动导盘效果大。 三、理论分析 1.芯棒速度和导盘速度对1o的影响 芯棒速度和导盘速度对)的影响，可由轧制过程的轴向力平衡关系得到解释。 芯棒、轧辊和导板作用在轧件上的力如图9所示。 轧 辊 P b3 x :z R R Triz Trax 固定导板 图9变形区中正压力和摩擦力 后清区 前滑区 WA △Vg 图10轧件和轧辊摩擦力方向确定 84

嘴拜鲜份 从 圈 甲 川 百 出 ， 随百 。 基本 上不 再增加 。 相 在 之 间 。 棒比主动 导盘 效果大 。 三 、 理 论分 析 芯棒速度和导盘速 度对月。 的形 晌 芯 棒速度和 导盘 速度对 月。 的影 响 ， 可 由轧制过程 的轴 向力平衡关系得到解释 。 芯 棒 、 轧辊 和导板作用 在 轧件上 的力如 图 所示 。 方厂 刁 巨二 、 力瓜 ‘ 知挤‘ 广一泛二工二 鱿大蕊几在遮远获乙一红适“ 口 ， 俨了 蕉溯 厂 卜 李，，冻芬宠井 逻于兮芍飞 。 「 一 习 二 脾 ， 图 轧件 和 轧辊摩擦 力方 向 确 定

图中用虚线表示的摩擦力方向取决于工具和金属接触表面上相对运动速度方向。因此耍 建立力的平衡方程式首先耍确定各摩擦力方向。 (1)轧辊和钢管间摩擦力T。方向确定： 为了简化，假定备区域中正压力和摩擦力为集中力，如图10所示。在后滑区和前滑区中 集中力分别作用于A点及B点。 摩擦力方向为两个相对运动表面的相对速度方向，即△V和△V方向。 △A=市A-市A △。=市-市。 VBA-Va 日A=arctg UnAT-UA VBA(1-nTA) arctg UsA(1-noA) TAx TbACO80A 1 =PA·fbA广 1+[ctgB=nrA)]产 (1) (1-n0A)J TDay ToABin0A -T1+e8=e 1 (2) Tbx及TbAy均为正值，表明在后滑区T。A为轧件螺旋运动的动力。 同理可得：在前滑区，T。Bx为负值，是钢管前进运动的阻力。Tby为正值。 式中，W、U。、V。一轧辊表面园周速度及轴向和切向分量， W、U、V一轧件表面园周速度及轴向和切向分量影 1o、门r一轴向及切向滑移系数， f。一一轧件和轧辊间摩擦系数影 P一一轧辊与轧件间正压力， 0。一一T。与轧制方向的夹角（方向角）。 角标A.B.表示作用点代号， X.Y.Z.表示沿坐标轴方向。 (2)钢管和芯棒间摩擦力T方向确定： 芯棒和钢管内壁间摩擦力T:的方向由它与轧制方向之夹角0：来表示，如图11所示。 在拉力芯棒时 △V=,-市？ V-V 0,=arctg U-UA' arctg- V.'(1-nrdx） w(-) 式中，W'、U'、V'--钢管内壁A点处的园周速度和轴向及切向分量。 85

图 中用 虚线表示的摩擦力方向取决于工具和 金属接触 表面 上相 对运 动速度方 向 。 因此 耍 建立 力的平衡方程 式首 先耍 确定 各摩擦力方 向 。 轧辊和 钢 管间摩擦力 。 方向确定 为了简化 ， 假定 备区 域 中正压 力和摩擦力 为集中力 ， 如 图 所 示 。 在后 滑区 和前滑 区 中 集中力分别 作 用 于 点及 点 。 摩擦力方 向 为两 个相 对运动 表面 的相 对速度方 向 ， 即 么 和 △ 。 方 向 。 〕 叫卜 叫卜 △ 。 一 》 叫卜 △ 。 。 一 。 一 一 一 月 人 一 勺。 。 、 人 、 ‘ ” ‘ 卜 。 ， 日 票川 ‘ ’ ’ 以 ， 二 。 。 二 人 · 。 ， 二 ， 。 一 。 人 〕 ‘ ， ’ 】 ‘ 乙 尸 丁 石 — 一 又 ‘ 一 月 ，夕 、 二 及 。 人 、 均 为正 值 ， 表 明在后 滑 区 人 为轧件螺旋 运 动 的动 力 。 同理 可得 在前滑区 ， 。 ， 为负值 ， 是 钢 管前进 运 动 的 阻力 。 。 。 、 为正 值 。 式 中 ， 、 。 、 。 — 轧辊表面 园周 速度及轴 向和 切 向分 量 、 、 — 轧件表面 园周 速度及轴 向和切 向分 量 ， 。 、 ” — 轴 向及切 向滑移 系数， 。 — 轧件和 轧辊间摩擦系数， — 轧辊与轧件间正压 力， 。 — 、 与轧制方 向的夹角 方 向角 。 角标 表示作用 点代号 ， 表 示沿坐标轴方 向 。 钢 管和 芯 棒间摩擦力 ，方 向确定 芯棒和钢 管 内 壁 间摩擦力 。 的方 向由它 与轧制方 向之 夹 角 ‘ 来 表 示 ， 如 图 曰 所 示 。 在 拉 力芯 桦时 一于 一卜 叫卜 △ 一 ， ， ， 一 ，， 一 ， 二 ， 一 月 尹 式 中 ， 、 ‘ 、 ‘ 钢 管 内壁 点处的 园周 速度和 轴 向 及切 向分 量

Y 导板 ,6 T T w.△V 图11芯棒与钢管间摩擦力方向确定 a-固定芯棒，b-半浮芯棒，c-全浮芯棒，d-拉力芯棒 假定： W.'÷WA 则 tg0a=ctgB-TA (1-门rx） 门0A UA-1） U Tax=Ta.co80a PafaT 1 °V1+ctg B TA,-nra2 8-1) (3) ToA U T=T.Co80=-Pafa- √1+(tgB.n4(U/uA-D): (4) IrA(1-门TIA) 式中：P一芯棒上正压力， 一钢管与芯棒间摩擦系数， 门TA一芯棒与钢管间A点切向滑移系数。 当圈定芯彬时，=0，T:为负值，是 钢管前进运动的阻力，此时阻力T:x最大。 轧棍 当半浮芯棒时，即01,Tx为正值， 是钢管前进运动的动力。 在各种芯棒操作方式下，Ty均为负值， 导板 WA 是钢管旋转运动的阻力。 图12导板上摩擦力方向确定 86

假 定 图 芯棒与钢 管间摩擦力方 向确定 一 固定 芯棒 一 半浮芯棒 一 全 浮芯棒， 一 拉 力芯棒 人 ， 亡 人 则 ‘ “ ，， ‘ 日七贡 一 月 ‘，、 业 、 一 、， 。 二 ‘ 。 一 。 。 一 一 月丁 月工 、尹， 叭 一 讯 饥一 一 不庵百三巫 忆 月 ， 。 · ， “ 一 。，· 。 而药瓦歌唱叮箫招 〕 么 式 中 ，，— ， — 当固定 芯 棒—时 ， 芯 棒上正压 力 钢 管与芯 棒间摩擦 系数 ， 芯 棒与钢 管 间 点切 向滑移 系数 。 ， 、 ， 、 。 ‘ 亨井 ， 。 为负值 ， ’ ， 一 ， 孟 ， ， ，、 ， 是 钢 管前进运 动 的阻力 ， 此 时 阻力 、 最大 。 当半浮芯 棒时 ， 即。 ‘ ， 。 是 负 江 ， 是 阻力 ， 。 的大小 决定 于 之 比 仗 ， 但 比 护 定 芯 阵 ‘ 小 。 当全 浮芯 棒 时 ， ‘， 一， 飞 ’ ， 。 当拉力 芯棒时 ， ，， ， 为正 放 ， 是 钢 管前进 运 动 的 动力 。 在 各种 芯 棒操 作 方 式下 ， ‘ ，， 均 为负值 ， 是钢 管旋 转运 动 的 阻力 。 轧辊 介 裂 二士吮二二竺，， ，一 多钾曹 下芍套奎 卜‘ 份‘ ‘ 未 【 习嗯 性竺，色身知 二，门 曰 石画万 一 一月 ‘ 二竺生亘巴 ，卜日二 ‘ 旧，侧 胃公钾哗常一 习法 、 一一一‘ ‘ 刁‘ 料 一 儿 乙夕护仰 、 几 洲逻红 叹— ’ 叶州 、 嘴 一 拼以 ， 六 卜代 ， 权脚 门 砚生 自 归， 毛匕 ‘ 碳吧写舒白甲廷眼级仑芝理竺之三芯二贪洲

(3)钢管与导向工具间摩擦力T方向确定： 在使用导板情况下，由于导板是固定不动 的，所以T.的方向为轧件运动的相反方向，如 图12所示。 轧辊 VA Og=arctg Ua 导盘 tgoR=ctgB-nTA. 钢管 门0A TRx=TRC080R =-R.fR V1+(ctgBDT) (5) 图1)主动导盘与钢管间摩摩力方向确定 TOA TRy=T&'sin0g =-R.fR V1+(tgB.nos-) (6) 式中：R一一导板正压力， [—一钢管与导板间摩擦系数。 采用固定导板时，T.为钢管螺旋运动的阻力。 在主动导盘条件下，由于导盘的园周速度大于轧件轴向速度，此时T的方向与轧制方 向的夹角.可由下式求得，如图3 OR=arctg Ua-U tgeR=ctgB- T n(心：-) TRx=R/fR/ V1+(ctg8-)* (7) -1) oA(UA Tay!=-R/fR-T OA( -1) (8) 11TA 式中：R'一导盘上正压力， [R'一钢管与导盘间摩擦系数。 U-1 采用主动导盘时，T'为正值，是钢管前进运动的动力。如导盘浮动时，因为 则Tx'=0。此时，T'全部为钢管旋转运动的阻力。 最后来讨论轴向力的平衡关系式。 固定芯棒下轴向阻力有T:x、TRx及脊部阻力P2x等，为使轧制过程能够实现，只有轧 件对轧辊为后滑，即轧件轴向速度小于轧辊轴向分速度，门0<1，才能产生一个轴向前进动 力（即曳入摩擦力），而达到力的平衡。按图9，如假设： P4x〧P1x;R4x〧R!x,则有 Tox=Tax+TRx+P2x 87

钢管与导 向工 具间摩擦力 ， 方 向确定 在使用 导板 情 况毛 由于 导板 是 固定不 动 的 ， 所 以 的方 向 为轧件运 动 的相反 方 向 ， 如 图 所 示 。 、 ， 、 日 ‘ 月 月。 人 轧辊 肠 如 一一 夕下 匕翅卫井言心茄一 可州 一 目 ，石二二二二二二二 一一一“ 一 。 。 。 一 ， 一 · ‘ 日 一 概 么 ‘ ， ‘ ’ ， · ， 图飞 主 动导 盘 与钢 管 间摩 摩 力方 向确 定 一 · 犷卜 ‘ 日 一 召军 式 中 — 导板正 压 力， — 钢 管 与 导板 间摩擦系数 。 采用 固定导板时 ， 为钢 管螺旋运 动 的阻 力 。 在 主 动导盘 条件下 ， 由于 导盘 的园周 速 度 大于轧件轴 向速 度 ， 此 时 的方 向 与轧 制方 向的夹 角 可 由下 式求得 ， 如 图 “ ‘ 一 二 、 日 月了 。 。 · 一 ‘ ， ，， 了了石抓露二 德 一 一 ， 一 ， 月。 人 石二一 七 几 一 〕 人 厂 ︺ 十 了 一 ， ， 式 中 产 — 导盘 上正压力， 产 — 钢 管 与导盘 间摩擦系数 。 采用主 动 导盘 时 ， ‘ 、 尹 为正 值 ， 是 钢管前进运动 的动力 。 则 产 。 此 时 ， 尸 ‘ 全部为钢 管旋 转运 动 的阻力 。 最后 来讨 论轴 向力的平衡关系 式 。 ， ， 、 ， ‘ ， 、 ， 。 导益 序 动 阶 囚 刀 艾 ‘ ， 固定芯棒下轴 向 阻力有 、 、 及脊 部阻力 等 ， 为使 轧 制过 程 能够 实现 ， 只 有轧 件对轧辊为后 滑 ， 即轧 件轴 向速 度小 于轧辊轴 向分 速度 ， 。 】 ， 才 能 产生 一 个轴 向前进 动 力 即曳入摩擦力 ， 而达 到力 的平衡 。 按 图 ， 如假 设 ‘ 、 、 ， ‘ 、 之 ， ， 则 有 ， ‘

当采用主动导盘时，又产生一个前进动力，为 Tox+TRx/=Tx+TRx+P2x 此时轧件出口速度及1o有所增加。 当变换U:/U比值时（半浮芯棒到全浮芯棒），T:x逐步减小，轧件出口速度及门o增 加。 当U/U>1时（拉力芯棒），Tx变阻力为动力，导致no显著增加，门o>1,这时轧 辊与轧件间产生了前滑区。力的平衡方程式为： Tbx(后)+Tx=Tbx(前)+TRx+P2x 实际测定的不同芯棒速度下，芯棒速度、轧辊轴向速度和轧件轴向速度的关系如图14所 示。 130 120 拉力芯棒前清区 110 Uax 全浮艺烨时清区 90 0 70 U 60 50 固定芯桦 30 一一一一、拉力芯棒 一全浮芯棒 10 0 1020304050G0 708090100110120130140150 变形区长度 基米 图14芯棒、钢管、轧辊轴向速度沿变形区的分布 2.最佳拉速问题： 由公式(3)可得出，Tx和以下几个因素有关： Tax=f(Pa,fa,U/UA,nTA,nTA,B) 当轧辊倾角不变时，并假设Pa、nrA、nrdA变化不大，则Tdx为U,/UA和fd的函数。 88

当采用 主 动导盘 时 ， 又产生一个前进动 力 ， 为 尹 。 、 告 、 此 时轧件 出 口 速度及 月。 有所增加 。 当变换 汀 人 比 值时 半浮芯 棒到全 浮芯 棒 ， ， 逐 步减小 ， 轧件 出 口 速度 及 月。 增 力口 当 ， 时 拉 力芯 捧 ， ， 变阻力为动力 ， 导致 月。 显著增加 ， 月。 ， 这时轧 辊与轧件间产生 了前滑 区 。 力的平衡方程 式 为 。 后 前 、 实际 测定 的不 同芯 棒速度下 ， 芯棒速度 、 轧辊轴 向速度和轧件轴 向速度的关系如 图 所 示 止 一 一 一 一 ， 口声二口 一 一 一 一 一 一 一 下 一 全子拓捧丽蔽 可‘ 几一 ‘ 一 ’ 一 石 一一 ‘ 端二 一口一 一 口一一 ‘ 一 一 一 丫叱 二二互三不产 一 口 曰 一 一 少 名上二 洲犷一一 ’ 二 」 一 固定芯棒 乙 一 一 一 ， 拉力芯棒 一 ’ — · 一全浮芯捧 ， 、 口 ， 州 白 口 州曰 卜 侧 、 、 喇礴口 ，一 一 一 洲 艺夕 乙乙山自“ ‘ ‘ ‘ ‘ 图 芯棒 、 钢 管 、 轧辊轴 向速度沿 变形 区 的分布 最佳拉 速向厄 由公 式 可得 出 ， 。 、 和 以 下几 个因素有关 。 ， ， ， ， 。 人 ， 。 ， 日 ， 当轧辊倾角不变 时 ， 并假 设 。 、 月 、 变化不大 ， 则 、 为 ， 和 。 的函数