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在圆孔型中纵轧钢管的工序有穿孔（推轧穿孔）、延伸（自动轧管、连轧管、周期轧管、顶管）、定径、减径（张力减径、微张力减径），其中大多数为二辊和三辊，。纵轧基础理论研究主要偏重在连轧管理论与张力减径理论方面，这是由于它们的塑性变形理论与运动学，孔型设计与受力分析具有代表性。
1 轧管理论
我国早在１９７６年东北重型机械学院在他们的五机架连轧管实验轧机上进行了全浮芯棒与限动芯棒连轧管参数的多次试验研究。１９７９年对他们的前3次试验作了总结———《连续式热轧管机模拟试验总结》，详细介绍了实验装置、实验结果与分析。实验表明：中性面与压力面不重合；单位压力的值沿横向逐渐减小，近似线性分布，值在接触弧中点附近；孔型顶部前滑区长度，随横向坐标的增加前滑区缩短；轧制过程中中性线沿宽向的分布迹线近似椭圆曲线；摩擦因数在轧制方向和宽度方向都是变化的，出口侧的摩擦因数大于入口侧；在条件相同的情况下，限动芯棒的轧制力较浮动芯棒小１３%左右，而轧制扭矩大２０％左右。他们获得的变形区内全摩擦力的分布规律和金属表面的流动规律，在国内外也属首次。
20世纪80年代燕山大学，在研究连轧管变形区内金属的三维塑性流动方面，用能量小原理中的变分法、条元法求解连轧管变形区内金属的三维流动速度、应变速度、应力分布、轧制单位压力分布和摩擦力分布。其研究水平比过去的二维分析和只解决钢管的外形尺寸变形提高了一大步。
宝钢无缝钢管厂结合他们在浮动芯棒连轧管机生产中的具体技术问题，分析研究了原西德、日本许多厂家对“竹节”形成机理的分析和控制手段后，于1988年研究开发出一种新的“竹节”控制方法。这种控制方法可以基本上后“竹节”，而且可以使后“竹节”段的壁厚与中段相同，甚至比中段更薄，这对于解决张力减径机管端增厚十分有利。
20世纪90年代末天津钢管公司结合他们在限动芯棒连轧管机生产中的具体技术问题，研究了影响限动芯棒连轧管机速度制度的有关因素，定量分析了限动速度与芯棒预插行程、芯棒规格和荒管长度之间的关系，从而保证连轧过程稳定、产品有高的精度。分析了影响连轧管机速度制度的关键因素———机架孔型系数。
太原重型机械厂是包钢无缝钢管厂引进Φ180mm少机架限动芯棒连轧管机组项目的合作生产单位。他们除了对全套机组的机、电、液、控设备进行消化吸收，自行研制外，还对其工艺基础理论进行了深入探讨。探讨了在少机架连轧管机组中有关限动芯棒轧制的变形速度、速度制度和孔型设计。他们用孔型设计方法计算得到的数据十分接近外商提供的原始资料。
2 张力减径工艺基础理论
我国制造的Φ76，108mm两套张力减径试验样机于20世纪７０年代初投入试生产，为国内张力减径设计、生产工艺摸索了经验。由于设计时未能正确的进行工艺参数与力能参数计算，致使这两套机组在试生产中，经常发生钢管拉断及设备部件损坏事故。经对主要力能参数进行实验测定，详细分析了事故原因，认为，Φ７６，108mm张力减径机样机发生钢管拉断的原因是原设计总减径量、总减壁量等工艺参数过高，致使张力系数过高，个别机架张力系数已达到０.９４，而实测轧制力矩是设备设计强度的数倍，故认为今后的张力减径机设计应以冲击力矩作为计算机架与传动系统强度的依据。
早在20世纪70年代初期，就在Φ７６mm张力减径的试验机组上研究了张力、单架的减径量及其分配、孔型设计等对张力减径钢管内六方的影响。通过多年的反复试验和实践，已基本弄清了影响内六方的因素，成功地找到了一些克服方法。具体有，张力减径机机架数不能太少；S/D∧0.1的钢管，单架减径量应限制在8.2％以下；0.10≤S/D≤0.135的钢管，单架减径量应限制在7.5％以下；降落机架应适当增加，正宽展孔型可采用5架降落，零宽展和负宽展可采用4架降落；工作机架减径量升起后，即应逐渐降落，具体可按比例分配法分配；S/D∧0.10的钢管，应采用正宽展孔型设计；0.10≤S/D≤0.13的钢管，应采用零宽展孔型设计；S/D∧0.135的钢管，应采用负宽展孔型设计。
20世纪80年代通过研究张力减径管增厚段壁厚分布形态，以及各种工艺因素对其影响的规律，对壁厚分布形态进行曲线拟合，得出可较表示张力系数、减径量、传动形式、机架间距、壁厚系数、荒管壁厚等各种工艺参数，对张力减径管增厚段壁厚分布形态影响的数学模型，用此数模计算设计，能生产出中间厚两端薄的，荒管端部带有锥度的轧管机芯棒。用此芯棒便可生产出端部壁厚预减薄的钢管，将此母管送去张力减径。
宝钢无缝钢管厂通过对原西德提供的孔型参数进行分析发现，原西德并不是按他们提供的宽展公式进行椭圆孔型设计的，按其公式计算的结果与提供的图形相差较大。宝钢人突破了技术封锁，很好地解决了上述问题，在对张力减径机椭圆孔型传统设计方法和原西德所提供的设计方法分析的基础上，建立了用宽展法设计椭圆孔型的模式，并采用计算机进行孔型设计；１９９６年着手开展新型三辊张力减径孔型设计及其数控加工方法的研究，并获孔型加工与孔型设计两项发明专利，现已投入生产应用，取得了很好的效果。
近来，太原重型机械厂对他们生产的ＴＺ３５５微张力减径机组进行了厚壁管实验和用有限元分析和研究，采用三维大变形弹塑性有限元对厚壁钢管微张力减径过程中的壁厚变化作了计算分析，并与实验结果进行了对照，证明用弹塑性有限元分析微张力减径过程中的变形是可行的，所得出的一些结论对于用有限元手段开发新品种，微张力减径技术具有重要意义。
在钢管生产中，钢坯的加热过程实际上就是热源的传热过程，温度差是传热的基本条件，有温度差才会发生热的传播，根据传热过程中物体温度有无变化，传热可分为稳定态传热和不稳定态传热两种状态。
稳定态传热是指在传热过程中，物体各处的温度不随时间变化的传热现象。
不稳定态传热是指物体在加热过程中，温度在不断升高，热量不断地由物体表面传向内部，即温度随时间变化的传热现象。
热的传播有传导、对流、辐射3种方式。
1 传 导传导传热一般由同一物体的高温部分传至低温部分，也可由高温物体传至与其紧密接触的低温物体。传导传热具有以下特点。
（1）传导传热只有粒子的微观热运动，没有宏观的运动或位移。因此传导传热主要发生在金属、耐火材料等固体中。
（2）微粒之间必须碰撞接触，才能进行传导传热。因此，当固体内存在大量孔隙时，传导传热便大大削弱，加热炉常用的隔热材料就是根据这一原理制成的。
2 对 流对流热交换是由于流体（液体和气体）作宏观运动时，在接触过程中实现热能从高温到低温的转移。故这种传热方式的媒介只能是液体（包括流动的金属熔体）和气体。对流热交换可以发生在流体与固体表面之间，也可以发生在流体内部。
3 辐 射对流与传导两种传热方式必须是物体接触才能传递热能，而辐射则是物体间不必接触就可以将热能由一物体传导到另一物体的传热方式。
上述3种传热方式在工业炉内往往是同时存在的。
穿孔毛管的质量对无缝钢管的质量影响很大。穿孔不良质量主要表现在毛管壁厚不均、内拆、外折等缺陷存在及其表现程度上。为改善穿孔质量，必须对这些缺陷加以控制。
1 毛管壁厚不均造成毛管不均的主要原因有管坯加热不均、顶杆弯曲、轧制线不正、定心辊调整不当、定心孔不正及导入套选择不当等。
2 内折
穿孔机穿孔所产生的内折原因较多，主要可分为钢质内折与操作内折两大类。
（1）钢质内折。
主要是由管坯质量不良引起的，如连铸坯低倍不合（残余缩孔、内裂纹，非金属夹杂等），铸坯内部严重疏松；柱状晶过发达及难变形的合金钢穿孔时也容易产生内折。
（2）操作内折。
造成的原因主要有调整不当（如顶头前压下率过大或过小；轧辊转速过高；送进角过小；椭圆度过大等）以及管坯加热温度不均等；顶头磨损过大或破裂、粘钢等。穿尾端的破尾被芯棒插入时也会造成内折。
3 外折
造成外折的主要原因有钢质外折和操作内折。
（1）钢质外折。如管坯裂纹、连铸坯严重划痕、耳子、钢锭结疤、翻皮及皮下气泡等。
（2）操作外折。工具（轧辊、导板或导盘）粘钢划痕，严重的螺旋道、轧辊刻槽或堆焊不当等。
穿孔机孔型调整主要参数有：轧辊距离、导盘（导板、导辊）距离、椭圆度、送进角、辗轧角，顶头直径，顶头前压下率、轧辊与导盘速度等。
（1）轧辊距离是指左右或上下两个轧辊辊喉处的短距离。轧辊距离通常由坯料直径和总压下量来决定，是主要的调整参数。
（2）导盘（导板、导辊）距离是指上下2个导盘（导板、导辊）根部处的短距离。导盘（导板、导辊）对穿孔变形起到横向限制和引导作用。导盘（导板、导辊）距离直接影响椭圆度的变化。
（3）椭圆度是导盘（导板、导辊）距离与轧辊距离之比。表示孔型调整后的椭圆程度。调整椭圆度使轧件截面保持一定的椭圆形状，可改变轧件的横向变形程度，控制截面周长，实现扩径、等径轧制。过大的椭圆度加大了横向变形，对产品质量不利。
（4）辗轧角是Φ轧辊轴线与轧制线在水平面上投影的夹角。桶形辊的辗轧角一般小于5°。Φ250 mm精密轧管机组的锥形辊穿孔机的辗轧角为10°～15°。
轧辊的“锥形”程度与辗轧角的大小有关。辗轧角越大，轧辊直径从小端（咬入端）到大端（抛出端）的变化就越大，辊面圆周速度和沿轧制线方向分速度的递增亦越大。一方面，沿轧制线方向分速度的递增，对提高变形速度和加强金属的延伸变形有利；另一方面，辊面圆周速度的递增，对轧件扭转的影响也增大。这两个方面的因素要在辊型设计时综合考虑。同时，过大的辗轧角，对设备设计也会增加困难。
（5）送进角是轧辊轴线与轧制线在垂直面上投影的夹角。Φ250 mm精密轧管机组的锥形辊穿孔机的送进角为5°～12°。送进角越大，轧辊速度在前进方向的分量也越大，即钢管前进越快，但斜轧延伸的螺距也越大，穿孔机负荷也越大。
（6）顶头直径与穿孔毛管的内径有关。一般来讲，顶头直径越大，穿孔毛管的内径也越大。
（7）导盘速度指导盘工作面的纵向线速度。主动旋转导盘，其工作面的纵向线速度应大于轧件纵向前进速度，因而对轧件作用有纵向曳入摩擦力，加强了金属的纵向流动。导盘速度一般控制在轧制速度的 1.5～3.0倍。
（8）顶前压下率
指坯料在顶头前端（鼻部）处的直径压下率，用百分率来表示。
顶前压下率=（坯料直径一顶头前端横截面的轧辊距离）／坯料直径
顶前压下率愈大，则金属变形的不均匀程度也愈大，导致管坯中心区在旋转过程中交变的切应力和拉应力增加，从而容易促使孔腔形成，造成内折缺陷。顶前压下率愈小，则管坯咬入愈困难（尤其是二次咬入）。因此工艺上调整的原则是，在保证咬入的条件下，顶前压下率愈小愈好，通常采用的顶前压下率为4%~7%。
（9）理论上穿孔速度通常指毛管出口处的轧辊辊面纵向分速度，但实际穿孔速度由于受金属滑移的影响，要比理论计算的辊面纵向分速度低。但锥形穿孔机的金属滑移比桶式穿孔机要小，故其实际穿孔速度相对较高，因而穿孔效率也较高。
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