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計方法
技術領域：
本發明涉及無縫鋼管的生產領域，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計方法。
背景技術：
無縫鋼管的生產通常包括穿孔、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，而定減徑エ序將五機架連軋后的鋼管軋制成滿足產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，最終產品質量的好壞與工作機架張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數112密切相關。如果張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2設計不合理，有可能造成最終產品鋼管壁厚不均，特別是采用大減徑比生產的小口徑厚壁高壓鍋爐管等產品，由于用戶對鋼管內外表面要求較高吋，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生內多邊形、內不圓等缺陷。同時，傳統的張カ減徑機組前只設計常化退火爐，通常不考慮荒管周向溫度分布不均對最終產品質量的影響，從而生產的產品壁厚均勻性較差，無法達到高精度產品用戶的要求。
發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在于解決上述現有技術中存在的ー個或多個問題。為了克服傳統無縫鋼管張カ減徑エ藝設計方法及荒管周向溫度分布不均對最終產品質量的影響，本發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計方法，以提高最終產品的質量和精度，滿足高精度用戶的要求。為了實現上述目的，本發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備參數及產品規格參數；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t、張カ升起機架數ni、張カ降落機架數n2作為優化變量，再按下述步驟優化設計，計算工作機架張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2的最優值i)給工作機架張カ系數t、張カ升起機架數II1、張カ降落機架數n2賦初值，定義向
里 X= (t, Il1, Tl2);
ii)計算目標函數F(x)，其中，目標函數F(X)定義為
權利要求
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備參數及產品規格參數； 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t、張カ升起機架數Il1、張カ降落機架數n2作為優化變量，再按下述步驟優化設計，計算工作機架張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2的最優值 i)給工作機架張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2賦初值，定義向量X=(t, n1； n2)； ii)計算目標函數F(x)，其中，目標函數F(X)定義為
2.根據權利要求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計方法，其特征在于，所述設備參數包括張カ減徑機組的機架數、機架間距，所述產品規格參數包括荒管直徑和壁厚、產品直徑、壁厚和屈服強度。
3.根據權利要求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t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2條件下的產品壁厚分布，從而得出目標函數
4.根據權利要求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計方法，其特征在于，在步驟iii)中，首先判斷優化方法的目標是否成立，若成立，則終止運算，得到所需的工作機架張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數112最優值；若不成立，重復進行兩個步驟，直到優化方法的目標成立，得到所需的工作機架張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2最優值，計算結束。
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)根據權利要求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計方法獲得張力減徑過程所需的工作機架張カ系數t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2最優值； 2)在張カ減徑機組的入口設置加熱裝置對荒管進行加熱，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t、張カ升起機架數Ii1、張カ降落機架數n2最優值。
6.根據權利要求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.根據權利要求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計方法。本發明針對減徑比達到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，通過合理設計工作機架張力系數t、張力升起機架數n1、張力降落機架數n2，同時在張力減徑機組的入口設置加熱裝置對荒管進行加熱，保證了荒管周向溫度的均勻性，從而使得所生產的小口徑厚壁無縫鋼管壁厚的最大偏差不超過0.5mm，內不圓程度不超過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 優先權日2012年7月31日
發明者于輝, 馮慶, 李俊洪, 羅許 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司