全浮动芯棒钢管连轧过程芯棒与轧件的摩擦研究

摘要

应用有限元分析研究了8机架全浮动芯棒钢管连轧过程芯棒与轧件间的摩擦作用,揭示了该摩擦作用在轧制过程中的演变规律及其对连轧运动状态与电机能量分配的影响.结果表明,在第1—4机架的咬入过程中,毛管所受芯棒的摩擦作用从完全为负摩擦演变为正负摩擦共存,中性面随咬入的进行逐渐向接触区出口侧移动,且在第1机架中性面会完全移出接触区.在第5—8机架的咬入过程中,芯棒始终滞后于毛管,因而芯棒对毛管的摩擦作用均为负.稳定轧制阶段,芯棒在轴向受到的摩擦合力为零,其速度不发生变化.该阶段8个机架可以分为3类:其中1、2机架为滞后机架,第3机架为同步机架,4-8机架为导前机架.整个机组芯棒与毛管运动的中性面位于第3机架接触区,但在第2机架和第4机架接触区也存在芯棒与毛管速度相等的位置.芯棒在各机架的摩擦状态不同使其成为导前机架向滞后机架传递能量的工具.因此,第5-6机架在轧制能耗较低的情况下,电机仍保持较高的输出功率,而1、2机架的轧制能耗虽然较大,电机输出功率反而较小.