专利名称：小口径厚壁无缝钢管大减径比张力减径工艺及其设计方法
技术领域：
本发明涉及无缝钢管的生产领域，更具体地讲，涉及ー种小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺及其设计方法。
背景技术：
无缝钢管的生产通常包括穿孔、轧制及定减径三个エ序。目前，穿孔エ序通常采用ニ辊斜轧エ艺将实心的坯料轧制成空心的毛坯，轧制エ序通常在包括一个空减机的五机架轧机中将穿孔后的毛坯轧制成一定外径及壁厚的钢管，而定减径エ序将五机架连轧后的钢管轧制成满足产品直径和壁厚要求的成品钢管。
目前，为了得到较小管径的无缝钢管，通常在定减径エ序采用张カ减径的エ艺将较大直径的钢管减径成较小直径的成品钢管，张カ减径エ艺的生产示意图如图I所示。但由于张カ减径的特性，在张カ减径机组轧辊孔型确定条件下，最終产品质量的好坏与工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数112密切相关。如果张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2设计不合理，有可能造成最終产品钢管壁厚不均，特别是采用大减径比生产的小口径厚壁高压锅炉管等产品，由于用户对钢管内外表面要求较高吋，如上述因素中任意一个因素存在较大偏差，都有可能造成小口径厚壁无缝管由于壁厚不均匀产生内多边形、内不圆等缺陷。同时，传统的张カ减径机组前只设计常化退火炉，通常不考虑荒管周向温度分布不均对最終产品质量的影响，从而生产的产品壁厚均匀性较差，无法达到高精度产品用户的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的ー个或多个问题。为了克服传统无缝钢管张カ减径エ艺设计方法及荒管周向温度分布不均对最終产品质量的影响，本发明的目的在于提供ー种小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺及其设计方法，以提高最终产品的质量和精度，满足高精度用户的要求。为了实现上述目的，本发明的一方面提供了ー种小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺的设计方法，所述方法包括以下步骤①收集无缝钢管张カ减径机组的设备參数及产品规格參数；②以张力减径机组在张力减径过程中的工作机架张カ系数t、张カ升起机架数ni、张カ降落机架数n2作为优化变量，再按下述步骤优化设计，计算工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2的最优值i)给工作机架张カ系数t、张カ升起机架数II1、张カ降落机架数n2赋初值，定义向
里 X= (t, Il1, Tl2);
ii)计算目标函数F(x)，其中，目标函数F(X)定义为
权利要求
1.ー种小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 ①收集无缝钢管张カ减径机组的设备參数及产品规格參数； ②以张力减径机组在张力减径过程中的工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Il1、张カ降落机架数n2作为优化变量，再按下述步骤优化设计，计算工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2的最优值 i)给工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2赋初值，定义向量X=(t, n1； n2)； ii)计算目标函数F(x)，其中，目标函数F(X)定义为
2.根据权利要求I所述的小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺的设计方法，其特征在于，所述设备參数包括张カ减径机组的机架数、机架间距，所述产品规格參数包括荒管直径和壁厚、产品直径、壁厚和屈服強度。
3.根据权利要求I所述的小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺的设计方法，其特征在于，在步骤ii)中，采用弹塑性有限元软件模拟在给定的工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2条件下的产品壁厚分布，从而得出目标函数
4.根据权利要求I所述的小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺的设计方法，其特征在于，在步骤iii)中，首先判断优化方法的目标是否成立，若成立，则终止运算，得到所需的工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数112最优值；若不成立，重复进行两个步骤，直到优化方法的目标成立，得到所需的工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2最优值，计算结束。
5.ー种小口径厚壁无缝钢管大减径比的张カ减径エ艺，其特征在于，所述エ艺包括以下步骤 1)根据权利要求I至4中任一项所述的小口径厚壁无缝钢管大减径比张カ减径エ艺的设计方法获得张力减径过程所需的工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2最优值； 2)在张カ减径机组的入口设置加热装置对荒管进行加热，将荒管圆周方向上的温差控制在I (TC以下； 3)在钢管的张カ减径加工过程中采用步骤I)中所得到的工作机架张カ系数t、张カ升起机架数Ii1、张カ降落机架数n2最优值。
6.根据权利要求5所述的小口径厚壁无缝钢管大减径比的张カ减径エ艺，其特征在于，所述张カ减径エ艺所得到的小口径厚壁无缝钢管的张カ减径比在3. O以上、口径在60. Omm以下、壁厚在10. Omm以上。
7.根据权利要求5所述的小口径厚壁无缝钢管大减径比的张カ减径エ艺，其特征在于，所述加热装置为电磁加热器。
全文摘要
本发明公开了一种小口径厚壁无缝钢管大减径比张力减径工艺及其设计方法。本发明针对减径比达到3.0以上、口径在60.0mm以下、壁厚10mm以上的小口径厚壁无缝钢管，通过合理设计工作机架张力系数t、张力升起机架数n1、张力降落机架数n2，同时在张力减径机组的入口设置加热装置对荒管进行加热，保证了荒管周向温度的均匀性，从而使得所生产的小口径厚壁无缝钢管壁厚的最大偏差不超过0.5mm，内不圆程度不超过5％，能够满足高精度用户的要求。
文档编号B21B19/10GK102773258SQ201210268820
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者于辉, 冯庆, 李俊洪, 罗许 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司