现代钢管轧制与工具设计原理PDF电子书下载

绪论 1

1．工程计算法 1

2．滑移线法 1

3．有限元法 2

4．变分法 2

5．上限法 3

6．金属成形工艺的模拟试验 3

1.1　金属塑性成形时变形的不均匀性 5

1 金属塑性变形理论中若干基本问题 5

1.1.1 均匀变形 6

1.1.2 不均匀变形 6

1.1.3 应变速率 7

1.2　主应力和屈服条件 8

1.3　弹-塑性体的应力应变关系 9

1.3.1 弹性变形 9

1.3.2　塑性变形 10

1.4　等效应力与等效应变增量 11

1.5　轴对称塑性流动的微分平衡方程 12

1.6.1 概念 13

1.6　应力应变状态对应图 13

1.6.2　应力-应变状态对应图建立的理论基础 14

1.6.3 σm-ωσ图上不同区域应力的特点 15

1.6.4　σm-ωσ图上不同区域应变的特点 17

1.6.5 应力-应变状态对应图 17

1.6.6 小结 19

参考文献 21

2.1　不同斜轧工序变形区的特点 25

2.1.1　斜轧穿孔工序 25

第1篇　斜轧理论 25

2　斜轧几何学 25

2.1.2　斜轧轧管工序 28

2.1.3　斜轧延伸工序（二次穿孔） 30

2.1.4　斜轧均整工序 31

2.1.5 斜轧定径工序（回转定径机） 31

2.1.6　三辊联合穿轧机 32

2.1.7　扩管机 33

2.1.8　各种斜轧机的特点 34

2.2.1 变形区长度确定 35

2.2　变形区几何关系 35

2.2.2　接触面宽度的确定 36

2.2.3　接触面积计算 37

2.2.4 接触弧所对中心角的计算 39

2.3　斜轧空间的几何关系 40

2.3.1 斜轧空间坐标变换关系 41

2.3.2　斜轧孔型开度值计算 44

3.1　轧辊的运动速度 50

3 斜轧运动学 50

3.2　轧件的运动速度 51

3.3　变形区内金属的滑移 53

3.3.1 轧辊速度的分解 53

3.3.2　金属的切向滑动 54

3.3.3　金属的送进速度及轴向滑动 56

3.3.4　送进距离（螺距）的计算 57

3.4　送进角与辗轧角对斜轧穿孔影响的实验研究 58

3.4.1 二辊穿孔机的实验研究 58

3.3.5 纯轧时间的计算 58

3.4.2 三辊穿孔机的实验研究 60

3.4.3 小结 62

4 斜轧时的应力与变形 64

4.1　斜轧穿孔时的应力分析 64

4.1.1 二辊斜轧时的应力与曼氏效应分析 64

4.1.2　三辊斜轧时的应力与三角形效应分析 68

4.2　斜轧时的应变分析 70

4.2.1 应变类型 70

4.2.2　斜轧必要应变的计算 72

4.2.3　斜轧时多余应变的确定 74

4.2.4 多余度系数 77

4.2.5　用几何因素来表示多余度系数 78

4.3　斜轧时的应变速率 80

4.3.1 概述 80

4.3.2　切克马辽夫公式 81

4.3.3　布拉金斯基公式 82

4.3.4　应变速率的简化确定方法 84

5.1　概述 86

5.2　借用纵轧公式求解斜轧单位压力 86

5 斜轧力能参数计算 86

5.2.1　斜轧过程分析 87

5.2.2　平均单位压力一般表达式 88

5.2.3　外摩擦及变形区几何参数影响系数n？的确定 89

5.2.4　外端影响系数n？计算 92

5.2.5 小结 93

5.3　工程计算法 93

5.3.1　概述 93

5.3.2 三辊联合穿轧工序轧制力能参数的计算 94

5.3.3 力的计算分析 97

5.3.4　顶头轴向力的实验研究 101

5.3.5 斜轧轧辊上的受力分析与轧制力矩 102

5.3.6　按能耗曲线确定轧制力矩 106

6 斜轧工具设计 109

6.1　概述 109

6.2　面积减缩比不变原理 110

6.3　减壁原理 112

6.4　减少不均匀变形的CRHS设计原理 113

6.6　示例 114

6.5　平均应变速率为常数原理（CMSR） 114

6.7　斜轧机的轧辊辊形设计 116

6.7.1 坐标的选取及方程的建立 116

6.7.2　关于方程的求解 120

6.7.3　小结 121

7 斜轧实验研究 123

7.1　不同斜轧工序多余度系数的实验研究 123

7.1.1　概述 123

7.1.2 锥形辊二辊延伸与桶形辊二辊延伸工艺的实验研究 123

7.1.3　三辊穿孔工艺的实验研究 125

7.2　二辊与三辊锥形辊斜轧穿孔的宏观多余剪切与负荷效应之对比 126

7.2.1　概述 126

7.2.2　理论与实验基础知识 127

7.2.3 二辊与三辊锥形辊穿孔时的多余度效应 129

7.2.4　轧制力 132

7.2.5　轧制力矩 133

7.2.6　顶头负荷 134

7.2.7 三辊穿轧时的三角形效应 135

7.2.8 结论 136

8.1　历史回顾 137

8 三辊联合穿轧机 137

8.2　技术依据 138

8.2.1　斜轧技术的发展为联合穿轧提供了可能 138

8.2.2　有利的应力状态为实现三辊联合穿轧提供了理论依据 138

8.2.3　各种结构的斜轧机和现代技术为联合穿轧机的设计提供了保证 139

8.3　φ50mm三辊联合穿轧机组的工艺特点 139

8.3.1　工艺流程简化 139

8.3.2　快速的轴向出管 139

8.3.3 可以在轧制过程中采用轧辊快速回退或变送进角操作 140

8.3.4 组合式的工具孔型 141

8.4　φ50mm三辊联合穿轧机的结构特点 142

参考文献 145

第2篇 钢管连轧理论 149

9 钢管连轧概述 149

9.1　连轧管发展史简介 149

9.2　限动芯棒连轧管机的新技术与新工艺 151

9.2.1　少机架限动芯棒连轧管机组 151

9.2.2 PQF三辊可调式连轧管机 152

9.3　连轧管理论研究概况 153

10.1　孔型的几何参数 157

10 连轧管变形区的形式及几何参数 157

10.2　变形区的划分 158

10.3　接触弧长 159

10.4　接触面积 160

10.5　咬入条件 162

10.5.1 一次咬入条件 163

10.5.2 二次咬入条件 163

11 连轧管运动学 165

11.1　特点 165

11.2　各架钢管的出口速度 166

11.3　管子的横断面面积 167

11.3.1 出口断面处管子横断面形状模型 167

11.3.2　试验与计算条件 168

11.3.3　结果与讨论 169

11.3.4 结论 175

11.4　轧辊工作直径的确定 176

11.5　连轧管机的速度制度 177

11.5.1 全浮芯棒轧制 177

11.5.2 限动芯棒连轧机的速度制度 180

11.6.1 辊缝的调整 185

11.6　辊缝的调整与计算 185

11.6.2　辊缝的计算 186

11.7　芯棒长度的确定 187

12 钢管连轧时应力与应变的分析 188

12.1　应力与应变分布状态的实验研究 188

12.1.1 变形区内的应变状态 188

12.1.2　变形区内的应力状态 190

12.2.1 按均匀变形考虑 191

12.1.3　结论 191

12.2　应力与应变的计算 191

12.2.2 利用孔型的几何尺寸计算应变与应变速率 195

13 连轧管机力能参数计算 197

13.1　概述 197

13.2　工程计算法 198

13.2.1 减径区单位压力的确定 198

13.2.2　减壁区单位压力的确定 199

13.2.3　减径区平均单位压力公式 201

13.2.4　减壁区平均单位压力公式 202

13.3　轧制力矩计算 203

14 连轧管机的孔型设计 205

14.1　概述 205

14.2　孔型设计的基本原则 205

14.3　连轧管机孔型设计步骤 207

14.3.1 确定芯棒直径 207

14.3.2　确定总延伸率 207

14.3.3　给出每一架中钢管的壁厚 208

14.3.5　确定孔型的高度与宽度 209

14.3.4　延伸率分配 209

14.3.6　校正单机架延伸率 212

15 钢管连轧的实验研究 213

15.1　变形区内金属的压力和摩擦力的实验研究 213

15.1.1 实验设备与测试装置 213

15.1.2　试验内容 214

15.1.3 单位压力的分布 215

15.1.4　单位摩擦力分布 216

15.1.5 中性线与前后滑区 217

15.2.1　研究目的 218

15.2　连轧管各工艺参数与力能参数关系的实验研究 218

15.2.2　研究方法 219

15.2.3 轧制力与壁厚偏差 220

15.2.4　轧制力矩与工艺条件的关系 222

15.2.5　管子横断面外形 222

15.2.6 管子横断面尺寸的控制 223

15.2.7 单位切力与单位压力 224

15.2.8 结论 228

参考文献 229

16.1 发展简史 231

16.2　张力减径机技术的进展 231

第3篇 张力减径理论 231

16 概述 231

16.3　张减理论研究概况 234

16.4　国内研究概况 235

17 张力减径机传动系统 238

17.1　张力减径机传动系统的形式 238

17.1.1 电气单独传动系统 238

17.1.3 双电机集中变速传动系统 239

17.1.2　液压差动调速系统 239

17.1.4 分组传动（串列式集中变速传动系统） 242

17.1.5　混合传动 244

17.2　集中变速传动原理 246

17.2.1　基本结构 246

17.2.2　差速器的基本结构和性能 247

17.2.3 内齿式差速器三轴转速关系 248

17.2.4　传动方式 250

17.2.5　集中变速传动系统各架辊速的计算 250

18.1　轧辊孔型断面的几何关系 253

18 张力减径变形区的几何关系 253

18.2　轧辊咬入弧的几何关系 254

18.2.1　孔型底部接触弧长与接触宽度计算 255

18.2.2 沿孔型宽不同位置的接触弧长计算 255

18.3　接触面积计算 257

18.4　轧制直径 257

18.4.1　考虑张力作用时轧制直径的确定 257

18.4.2 另一种确定轧制直径的方法 259

19.1.1 张减的对数应变表达式 261

19 张力减径变形力学基础 261

19.1　张减变形力学的传统算法 261

19.1.2　径向微分平衡方程及其求解 263

19.1.3 形状变化系数 264

19.1.4 应力-应变关系 265

19.1.5 形状系数与壁厚系数的关系 266

19.1.6　张力减径塑性变形方程 267

19.1.8 应变与张力系数、壁厚系数的关系 268

19.1.9　壁厚计算 268

19.1.7 张力系数计算 268

19.2　张减变形力学的现代算法 269

19.2.1　模型第一部分——孔型内的成形过程 269

19.2.2　模型第二部分——张力减径机架间的塑性变形 273

19.3　变形抗力计算 277

19.3.1 变形抗力在强化阶段Ⅱ的确定 277

19.3.2　软化阶段Ⅰ变形抗力的确定 278

20 张减工具设计 279

20.1　张力减径机孔型设计的特点 279

20.2.2　集中加工 280

20.2.1　单独加工 280

20.2　轧辊孔型的加工方法 280

20.3　孔型参数 283

20.3.1　孔型的椭圆度 283

20.3.2　孔型宽展系数ξi 283

20.3.3　覆盖系数 284

20.3.4 总减径率ρΣ和单机架减径率ρi 285

20.3.5　校核系数 286

20.3.6　椭圆度和覆盖系数之间的关系 286

20.5.1　机架减径率的分配原则 287

20.4　机架孔型系列的划分 287

20.5　张力减径机减径率的分配 287

20.5.2　各机架减径率的确定 289

20.6　张力分布计算 292

20.7　各机架钢管壁厚的计算 295

20.8　张减孔型设计 296

20.8.1 张力减径机椭圆孔型设计方法 296

20.8.2 张力减径圆孔型设计方法 298

21.1.1　采里柯夫公式-图线法 302

21.1　轧制力计算 302

21 张减力能参数计算 302

21.1.2 求轧制力的达尼洛夫公式 304

21.1.3　Kocks公司推荐的求轧制力公式 304

21.2　轧制力矩计算 304

21.3　轧制功率计算 306

21.5　张减力能参数的现代算法 307

21.6　变形抗力计算 308

22.1　概述 310

22 计算机在张力减径生产技术中的应用 310

22.2　张减系统的计算机仿真 312

22.2.1 什么叫仿真 312

22.2.2　什么是模型 312

22.2.3　数字仿真的步骤 313

22.3　在线过程自动控制的功能 314

22.4　在线与离线系统的网络关系 316

22.5　张力减径机计算机仿真系统的研究 317

22.5.1 系统的原型与基本参数 317

22.5.3　仿真系统功能 318

22.5.2 张力减径机仿真系统的组成与结构图 318

22.5.4　仿真系统特点 321

22.5.5 仿真系统的试验 321

23 无缝管轧制的实验室模拟——钢管连轧控制轧制技术的应用 324

23.1　引言 325

23.2　无缝管轧制状态的测定 325

23.2.1 应变和应变率的计算 325

23.2.2　穿孔 326

23.2.3　连轧（MPM） 328

23.2.4　张力减径机（SRM） 329

23.3　温度-时间分布图 331

23.4　实验工艺规程 332

23.5　材料与试验步骤 333

23.6　结果与讨论 334

23.6.1 热变形时的变形抗力 334

23.6.2 热轧后的显微组织 336

23.6.3 室温时的屈服强度 338

23.7　结论 339

参考文献 340