浮动芯棒速度对钢管连轧力学参数影响的有限元分析.pdf

浮动芯棒速度对钢管连轧力学参数影响的有限元分析８１浮动芯棒速度对钢管连轧力学参数影响的有限元分析ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＦｌｏａｔｉｎｇＭａｎｄｒｅｌＶｅｌｏｃｉｔｙｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓＤｕｒｉｎｇＴｕｂｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＲｏｌｌｉｎｇ齐秀美，赵志毅，苏惠超。，任学平（１北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３２宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司钢管厂，上海２０１９００）————ＱＩＸｉｕｍｅｉ，ＺＨＡＯＺｈｉｙｉ，ＳＵＨｕｉｃｈａｏ。ＲＥＮＸｕｅｐｉｎｇ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＳｔｅｅｌＴｕｂｅＰｌａｎｔ，ＢａｏｓｔｅｅｌＢｒａｎｃｈ，ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２Ｏ１９００，Ｃｈｉｎａ）摘要：采用ＡＢＡＱＵＳ显式动力仿真平台，结合生产实际，对宝钢￣１４０ｍｍ全浮动芯棒钢管连轧过程进行仿真分析，研究连轧过程中芯棒与轧件的运动状态，并采用单机架限动芯棒模型研究芯棒速度对轧制力和轧制力矩的影响。结果表明：芯棒一轧辊速比对轧制力和轧制力矩有很大的影响。当芯棒一轧辊速比小于１时，轧制力随速比的增加而显著增加；当速比约为１时，轧制力具有峰值；当速比大于１时，轧制力随速比的增加而减小。轧制力矩随芯棒一轧辊速比的增加单调减小。当速比大于１．２５后，轧制力和轧制力矩的变化都不再明显。毛管头部咬人第５，６机架时，芯棒一轧辊速比的增加导“”致轧制力的增加，使荒管形成前竹节；毛管抛出第１～４机架时，芯棒＿车Ｌ辊速比的增加亦使５，６机架的轧制力增加，使“”荒管形成后竹节。关键词：钢管；连轧；芯棒速度；轧制力中图分类号：ＴＧ３３５．７１文献标识码：Ａ———文章编号：１００１４３８１（２０１０）０８００８１０５Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅ，ＡＢＡＱＵＳｅｘｐｌｉｃｉｔｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｕｓｅｄ—ｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｔｕｂｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｙＢａｏｓｔｅｅｌ￣１４０ｍｍｆｕｌｌｆｌｏａｔｉｎｇｍａｎｄｒｅｌｍｉｌｌａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｍｏｔｉｏｎｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｍａｎｄｒｅｌａｎｄｔｕｂｅ．Ｔｈｅｓｉｎｇｌｅｓｔａｎｄｒａｉｌｌｍｏｄｅ１ｗａｓｂｕｉｌｔｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍａｎｄｒｅｌｖｅｌｏｃｉｔｙｏｎｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｔｏｒｑｕｅ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ—ｔｈｅｍａｎｄｒｅｌｒｏｌｌｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｒａｔｉｏ（ＭＲＶＲ）ｈａｓｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｔｏｒｑｕｅ．ＷｈｅｎｔｈｅＭＲＶＲｉｓ１ｏｗｅｒｔｈａｎ１，ｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＭＲＶＲａｎｄｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｗｈｅｎＭＲＶＲｉｓａｂｏｕｔ１．ＷｈｅｎｔｈｅＭＲＶＲｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ１，ｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＭＲＶＲ．Ｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｔｏｒｑｕｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｍｏｎｏｔｏｎｉｃａｌｌｖｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ—ＭＲＶＲ．ＷｈｅｎＭＲＶＲｅｘｃｅｅｄｓ１．２５，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｔｏｒｑｕｅａｒｅｎｏｍｏｒｅｏｂｖｉＯＵＳ．Ｆｏｒｔｈｅ８一ｓｔａｎｄｓｒｏｌｌｉｎｇ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＭＲＶＲｍａｋｅｓｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｗｈｅｎｔｈｅｔｕｂｅｉＳ“”ｅｎｔｅｒｉｎｇｔｈｅ５ａｎｄ６ｓｔａｎｄｓ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｒｏｎｔｂｕｌｇｅｏｎｔｕｂｅ．ａｎｄｗｈｅｎｔｈｅ“”ｔｕｂｅｉｓｅｘｉｔｉｎｇｔｈｅ１一４ｓｔａｎｄｓ，ｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｃｋｂｕｌｇｅｏｎｔｕｂｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅ１ｔｕｂｅ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇ；ｍａｎｄｒｅ１ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅ无缝钢管的连续轧制是钢管减径、减壁以及纵向延伸的主要工序。全浮动芯棒钢管连轧实际上是金属在轧辊与芯棒共同作用下产生塑性变形的过程，由于自由浮动芯棒的参加，使轧制状态变得十分复杂。连轧过程中，芯棒的运动状态具有不确定性，其速度受到各机架轧制速度的共同制约。芯棒速度的变化使得轧制过程不稳定，从而影响到连轧过程的力能参数，最终会影响到产品的尺寸精度口］。本研究采用ＡＢＡＱＵＳ显式动力仿真平台对８机架全浮动芯棒钢管连轧过程进行了模拟轧制，研究了连轧过程中芯棒与轧件的运动状态，以及芯棒速度变化对轧制过程中轧制力和轧制力矩的影响。８２材料工程／２０１０年８期ｌ全浮动芯棒钢管连轧过程的运动状态分析１．１全轧程热力耦合有限元分析模型８机架连轧机组相邻机架成９Ｏ。交错排列，由于具有对称性，为减小计算量，采用１／４对称简化模型进行计算（见图１（ａ））。轧辊设为离散刚性壳，芯棒设为解析刚性壳，毛管（连轧坯料）为变形实体。为节省计算时间，机架间距缩短为２００ｍｍ（实际机架间距为１０００ｍｍ），毛管长度缩短为１０００ｍｍ（实际毛管长度约为８０００ｍｍ）。本研究采用＋１５２．５ｍｍ孔型系，毛管规格为＋１７９ｍｍ×１４．５ｍｍ（外径×壁厚），荒管（连轧产品）规格为１５１．５ｍｍ×５ｍｍ，芯棒直径为１３８ｍｍ。图１（ｂ）为计算网格划分。毛管采用八节点线性六面体单元，为保证计算精度，在厚度方向划分了６层网格，头部局部细化。轧辊采用四节点三维双线性刚性四边形单元。芯棒采用的是解析刚体面，因此无需划分网格。整个计算模型单元数为５３８２９，节点数为６１５４４。轧辊与毛管之间设为库伦摩擦，摩擦系数取为０．３。考虑到芯棒采取了润滑措施，且按照现场大量实验的推算，毛管与芯棒之间也采用库伦摩擦，摩擦系数取为０．０７。除了对模型分别进行，Ｙ方向的对称约束外，还对轧辊和芯棒进行平动与转动约束，仅保留轧辊在其日皇至暑轴向的转动和芯棒在其轴向的平动。考虑到对称关系，毛管及工具（轧辊，芯棒）在对称面上的热流均设定为０，即对称面上作绝热处理。毛管与空气的对流换℃热系数取ｌＯＷ・（ｍ。・）＿３］，毛管与工具的接触换热系数取２０×℃１０。Ｗ・（ｒｎ・）－Ｉ［４，５］，毛管的发射率设定为０．８。连轧模拟研究采用钢种Ｔ９１，其材料本构关系与热物理特性由实验测得，如图２，３所示。根据现场数据，毛管与芯棒的初始速度约为１．８８ｍ・Ｓ啊。，各机架轧辊转速如表１所示。参照工业生产测试结果，毛管开轧温度、工具温度、环境温度分别设定为１０６０，℃℃２５０和２５。图１钢管连轧的三维实体模型及网格划分（ａ）１／４对称简化模型；（ｂ）计算网格—Ｆｉｇ．１Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｓａｎｄｍｅｓｈｉｎｇｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｔｕｂｅｒｏｌｌｉｎｇ（ａ）１／４ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｓ；（ｂ）ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｓｈ——一９０蘸９００￣Ｃ９００￣Ｃ℃一蘸９００图２研究钢种的热变形抗力Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｓｔｅｅ１．三一耄８呈趸兰Ｏ０Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／℃Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，℃Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／℃Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／图３研究钢种的热物性参数（ａ）弹性模量；（ｂ）线膨胀系数；（ｃ）热导率；（ｄ）比热容Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｒｍａｌｐｈｙｓｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｓｔｅｅｌ（ａ）ｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓ；（ｂ）ｌｉｎｅａｒｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；（ｃ）ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；（ｄ）ｓｐｅｃｉｆｉｃｈｅａｔｃａｐａｃｉｔｙ浮动芯棒速度对钢管连轧力学参数影响的有限元分析８３表１各机架的轧辊转速７８２９７２５０１．２连轧过程的运动状态钢管连轧过程中，轧件的运动同时受到轧辊和芯棒工作状态的制约，使得轧件与芯棒运动状态的理论分析比较困难。通过仿真分析及实际测定］，图４给出了钢管连轧过程的速度图，图４中虚线所对应时刻表示毛管头部（尾部）咬入（抛出）各机架的时刻。从图４可以看出，连轧过程分为三个阶段：（Ｉ）毛管头部依次进入各机架的咬入阶段；（ＩＩ）毛管同时在８个机架连轧的稳定轧制阶段；（ＩＩＩ）毛管尾部依次抛出各机架的抛钢阶段。在咬人阶段，从第１道次到第６道次，轧辊转速的增加使得毛管头部速度呈阶跃式增加，并带动芯棒速度的增加。第７，８道次为松棒及规圆道次，其轧辊转速略有降低，相应的毛管头部速度也略为降低。当毛管头部轧出第８机架后，头部速度基本保持恒定。稳定轧制阶段，芯棒所受到的轴向摩擦合力为零，速度维持恒定。从图４中可以看出，芯棒的稳定速度模拟值大约与第３机架的轧件速度相当，且大于第１，２机架而小于第４～８机架。因此，稳轧时各机架的轧件速度与芯棒速度的关系可用图５表示。其中１，２机架为滞后机架，轧件速度小于芯棒速度，毛管对芯棒产生向后的摩擦合力；第３机架为同步机架，轧件速度与芯棒速度基本相同，毛管对芯棒的摩擦合力约为零；４～８机架为导前机架，轧件速度大于芯棒速度，毛管对芯棒产生向前的摩擦合力。抛钢阶段，毛管尾部逐一从各机架抛出，速度呈阶跃式上升，同时也带动芯棒速度上升。抛钢结束后，整个轧件与芯棒的速度趋于一致。Ｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｏｌｌｉｎｇｔｉｍｅ／ｓ图４钢管连轧过程的速度图Ｆｉｇ．４Ｓｐｅｅｄｃｈａｒｔｏｆｔｕｂｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ图５稳定轧制阶段轧件速度与芯棒速度的关系Ｆｉｇ．５Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｗｏｒｋｐｉｅｃｅｓｐｅｅｄａｎｄｍａｎｄｒｅｌｓｐｅｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｌｅｓｔａｇｅ２浮动芯棒速度对钢管连轧力学参数的影响分析２．１单机架限动芯棒轧制模型分析可知，浮动芯棒钢管连轧过程中，芯棒速度与各机架轧辊的线速度是不一致的。导前机架（第４，５，６机架）轧辊线速度及轧件速度大于芯棒速度，滞后机架（第１，２机架）轧辊线速度及轧件速度小于芯棒速度，这种变化的异步轧制状态对浮动芯棒连轧过程产生复杂的影响。以￣１４０ｍｍ连轧管机组第一机架为原型，建立单“”机架数字试验轧机模型（见图６），采用限动芯棒方法轧制Ｔ９１钢，通过改变限动芯棒的速度，研究芯棒一轧辊不同的速比情况对轧制力和轧制力矩的影响，并以此为基础，研究浮动芯棒轧制过程中芯棒速度对轧制力的影响。图６单机架限动芯棒轧制模型Ｆｉｇ．６Ｓｉｎｇｌｅｓｔａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆｒｅｔａｉｎｅｄｍａｎｄｒｅｌ８４材料工程／２０１０年８期表２为本研究芯棒速度的设定情况。轧辊转速按照工业生产实测第１机架转速设定为１１．９８３ｒａｄ・ｓ～，结合孑Ｌ顶直径２００．７ｍｍ，可以计算出孔顶线速度为２３９６ｍｍ・ｓ＿。。研究过程取不同的限动芯棒速度，以孑Ｌ顶速度为基准，可以求出芯棒－车Ｌ辊的速比Ｒ，即Ｒ一（１）式中：ＶＭ为芯棒速度；Ｖ为轧辊孔顶线速度。表２芯棒速度的设定Ｔａｂｌｅ２Ｓｅｔｔｉｎｇｏｆｍａｎｄｒｅｌｓｐｅｅｄ２．２芯棒速度对力学参数的影响分析图７显示了芯棒一轧辊速比对稳轧阶段轧制力及轧制力矩平均值的影响。从图７（ａ）可以看出，当速比小于１时，轧制力随速比的增加而显著增加；当速比约为１时，轧制力具有峰值；当速比大于１时，轧制力随速比的增加而减小；但是当速比大于１．２５以后，轧制力变化趋势不明显。从图７（ｂ）可以看出，轧制力矩随速比的增加单调减小；当速比大于１．２５后，轧制力矩变化不再明显。如果从张力的角度来看图７（ａ）的结果，则有，当芯棒一轧辊速比小于１时，芯棒对轧件施加逆于轧向的摩擦力，相当于给轧件施加了一个后张力；当速比大于１时，芯棒对轧件施加轧向的摩擦力，相当于给轧件施加了一个前张力。图７（ａ）的结果表明，当速比远离ｌ时，芯棒对轧件施加的张力越大，轧制力则越小，即对轧件施加张力减小了轧制力，且明显看出后张力对轧制力的影响大于前张力。如果从能量角度来看图７（ｂ）的结果，则有，随芯棒一轧辊速比的增加，芯棒为轧制变形提供的能量增加，从而减小了轧辊的负担，使得轧制力矩不断减小。基于以上分析，可以得出：当芯棒速度小于轧辊线速度时，随芯棒速度的增加，轧制力增加。为进一步验“”证该结论，采用上述单机架数字试验轧机对芯棒速度突变情况进行模拟轧制。图８给出了模拟结果。从图８可以看出，在芯棒速度小于轧辊孔顶线速度的情况下，芯棒速度从１０００ｒａｍ・Ｓ突然增加到２０００ｒａｍ・Ｓ，轧制力也立即响应而增加。图８的结论实际上就是对浮动芯棒钢管连轧咬人与抛钢阶段，芯棒速度突变对轧制力的影响以及荒管“”产生竹节缺陷（荒管头尾外径和壁厚的异常增加）的有力证据。根据实际生产可知，第７，８道次的轧制对荒管头尾外径及壁厚影响不大，第５，６机架是结束荒管减径和减壁的实际道次，所以此处重点研究第５，６机架的情况。Ｚ＼２皇∞量＝０言互兰宴霉兰星图７芯棒一轧辊速比对轧制力（ａ）及轧制力矩（ｂ）的影响Ｆｉｇ．７ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＭＲＶＲｏｎｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅ（ａ）ａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｔｏｒｑｕｅ（ｂ）Ｅｇｑ＆∞Ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｉｍｅ／ｓ图８芯棒一轧辊速比小于１时芯棒速度突变对轧制力的影响Ｆｉｇ．８ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍａｎｄｒｅｌｓｐｅｅｄｓｕｄｄｅｎｃｈａｎｇｅｏｎｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｗｈｅｎｔｈｅＭＲＶＲｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１图９给出了钢管连轧过程中芯棒的速度变化以及稳轧阶段第５，６机架轧辊的孔顶线速度。浮动芯棒速度对钢管连轧力学参数影响的有限元分析８５Ｔｕｂｅｈｅａｄｅｎｔｅｒｉｎｇｐａｓｓ５６Ｔｕｂｅｈｅａｄ￣ｎｔｅｎｎｇｐａｓｓ１２３４一厂‘∞Ｌｍｓｐｄｍ。ｆｇｒ０ｏｖｃ【ｏｐａｔ６ｔ，。Ｌｕｌ曲。ｇｎ１ｏｖｃｄｌｐａ５ｔ，一＿—～＼、．厂。。Ｍａｎｄｒｅｌｓｐｅｅｄ＿．Ｉ●图９咬入与抛钢阶段关注部位的速度曲线Ｆｉｇ．９Ｓｐｅｅｄｃｕｒｖｅｓｏｆｃｏｎｃｅｒｎｅｄｐａｒｔｓａｔｔｈｅｅｎｔｅｒｉｎｇａｎｄｅｘｉｔｉｎｇｓｔａｇｅｓ从图９可以发现，毛管头部咬人第５，６机架时，芯棒速度发生了两次阶跃，即芯棒一轧辊速比在小于１的情况下，芯棒速度两次增加，速比也相应增加。按照上述单机架模拟轧制的结果可以推断出，这两次速比的增加必然导致第５，６机架轧制力的增加。当然，此时的速比较小，因而第５，６机架的轧制力也相应较小。抛钢阶段，当轧件尾部抛出第１～４机架时，对于５，６机架来说，芯棒一轧辊速比连续四次阶跃增加，且速比逐步接近或略超过１。因此可以推断，这个阶段２５００Ｚ２０００菪１５００∞兰１０００５００Ｑ第５，６机架的ＳＬＮ力将显著增加。由以上分析可知，轧件头部咬入第５，６机架时，轧制力的增加所导致的辊缝增大会使荒管头部的外径和“”壁厚增加，从而形成前竹节；轧件尾部抛出第ｌ～４机架时，第５，６机架轧制力的增加所导致的辊缝增大“”会使荒管尾部的外径和壁厚增加，从而形成后竹节；且由于抛钢时的芯棒一轧辊速比大于咬入时的速比，使“”“”得后竹节比前竹节更加明显。为了验证以上分析结论，对连轧过程的轧制力变化进行分析。咬入过程中，第５，６机架轧制力的增加除了与芯棒一轧辊速比的增加有关外，还与毛管头部对轧辊的瞬时冲击相关，因此难以判断某一个因素对轧制力增加的影响。因此，本研究仅分析毛管抛出第１～４机架时，第５，６机架的轧制力变化情况。图１０列举了毛管尾部抛出前４机架过程中，第５，６机架轧制力的变化情况。可以看出，无论是实测曲线还是模拟曲线，随着轧件尾部从１－－４机架每抛出一个机架，第５，６机架的轧制力就提高一次。其中模拟轧制力曲线的变化尤为明显，原因在于，模拟轧制时轧辊为刚性辊且轧辊转动中心在垂直轧制方向被约束，因而不会像实际轧制时那样发生弹跳而使轧制力减小，因此轧制力的增加比实际轧制时更为明显。ＳｉｍｕｌａｔｅｄｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅＴｕｂｅｔａｉｌ＼、～ｅｘｉｔｉｎｇｐａｓｓ１～．一一一，，、种，、，、．／ｘ／ｘ＿．ＰａＵｓ６＂ｘ／图１０轧件尾部抛出前４机架时第５，６机架的轧制力变化Ｆｉｇ．１０Ｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｃｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅ５ａｎｄ６ｓｔａｎｄｓｗｈｅｎｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｅｘｉｔｓｔｈｅｆｉｒｓｔｆｏｕｒｓｔａｎｄｓ上述分析表明，刚性辊（不发生弹跳）模拟轧制虽“”然不能直接模拟出竹节问题，但是可以从轧制力变“”化角度间接反映出竹节产生的实质原因。图１１为文献ＦＴ］中现场实测的同一套连轧管机组所生产荒管的外径和壁厚情况，可以看出明显的前后竹节，且后竹节大于前竹节。３结论（１）当芯棒一轧辊速比小于１时，轧制力随速比的增加而显著增加；当速比约为１时，轧制力具有峰值；当速比大于１时，轧制力随速比的增加而减小。轧制图１１实测荒管外径和壁厚情况ｍｅａｓｕｒｅｄｉｎｆｉｅｌｄ（下转第９１页）炭／炭复合材料高温防氧化陶瓷涂层的研究新进展９１［２４］［２５］［２６］［２７］［２８］［２９］［３ｏ］［３１］［３２］—ＹＥＦ，ＺＨＯＵＹ，ＬＥＩＴＣ，ｅｔａ１．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉ—ｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｒｉｕｍａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈＳｉＣｗｈｉｓｋｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌ—Ｓｃｉｅｎｃｅ。２００１，３６（１０）：２５７５２５８０．ＬＥＮ１ＣＨ，Ｈ０ＮＭＨ．Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅｗｈｉｓｋｅｒｓｇｒｏｗｎｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ＿．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ——ＣｒｙｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ，２００２，２３６（１３）：１７１１７５．ＬＩＨＪ，ＦＵＱＧ，ＳＨＩＸＨ，ｅｔａ１．ＳｉＣｗｈｉｓｋｅｒｔｏｕｇｈｅｎｅｄＳｉＣｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｃｏａｔｉｎｇｆｏｒｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，２００６，４４（３）：６０２～６Ｏ５．—付前刚，李贺军，史小红，等．碳／碳复合材料高温长寿命ＳｉＳｉＣ抗氧化涂层的研究［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２００５，３４（增刊２）：２６１２６４．—ＦＵＱＧ，ＬＩＨＪ，ＬＩＫＺＨ，ｅｔａ１．ＳｉＣｗｈｉｓｋｅｒｔｏｕｇｈｅｎｅｄ—ＭｏＳｉ２一ＳｉＣＳｉｃｏａｔｉｎｇｔｏｐｒｏｔｅｃｔｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂ０ｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ—ａｇａｉｎｓｔｏｘｉｄａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，２００６，４４（９）：１８６６１８６９．ＦＵＱＧ，ＬＩＨＪ，ＬＩＫＺＨ，ｅｔａ１．ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｉＣｗｈｉｓｋｅｒｓｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅａｂｉｌｉｔｙｏｆＳｉＣＣｒＳｉ２ｃｏａｔ—ｉｎｇｆｏｒｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎ——ｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡ，２００７，４４５４４６：３８６３９１．ＳＡＶＡＧＥＧ．Ｃａｒｂｏｎｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ￣Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｃｈａｐｍａｎ—＆Ｈａｌｌ，１９９３．１９８２０９．郭海明，舒武炳，乔生儒，等．ｃ／ｃ复合材料防氧化复合涂层的制备及其性能［Ｊ］．宇航材料工艺，１９９８，２８（５）：３７４０．—ＷＡＮＧＲ，ＳＡＮｏＨ，ＣＨＩＹＡＮＭＡＹ，ｅｔａ１．Ｏｘｉｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｕｒｓｏｆｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂ０ｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈｍｕｌｔｉｃｏａｔｉｎｇｓｏｆＬａＢ６一ｓｉ／ｐｏｌｙｃａｒｂｏｓｉｌａｎｅ／ｓｉＯ２［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，１９９６，［３３］［３４３［３５］［３６］—３１（２３）：６ｌ６３６ｌ６９．ＳＭＥＡＣＥＴＴｏＦ，ＦＥＲＲＡＲＩＳＭ，ＳＡＬＶＯＭ．ｅｔａ１．Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｏａｔｉｎｇｗｉｔｈｓｅｌｆ－ｓｅａｌｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，２００３，４１（１１）：２１０５２ｌ１１．—ＬＩＨＪ，ＪＩＡＯＧＳＨ，ＬＩＫＺＨ，ｅｔａ１．ＭｕｌｔｉｌａｙｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｔｃｏａｔｉｎｇｆｏｒＳｉＣｃｏａｔｅｄｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡ，２００８，４７５（１２）：２７９２８４．候党社，李克智，李贺军，等．ｃ／ｃ复合材料ＳｉＣＴａＳｉ２／ＭｏＳｉ２抗氧化复合涂层研究［Ｊ］．金属学报，２００８，４４（３）：３３ｌ一３３５．—ＨＵＡＮＧＪＦ，ＬＩＨＪ，ＺＥＮＧＸＲ，ｅｔａ１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｏｘｉｄａ——————ｔｉｏｎｋｏｎｅｔｉｃｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｒｅｅｌａｙｅｒｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ。ｃｏａｔｉｎｇｓｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，—２００６，２００（１８１９）：５３７９５３５８．—［３７］张雨雷，李贺军，姚西媛，等．Ｃ／ＳｉＣ／ＳｉＭｏＣｒ复合涂层碳／碳复—合材料力学性能研究［Ｊ］．无机材料学报，２００８，２３（４）：７２５７２８．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８０２０７５）——收稿日期：２００９０３２２；修订日期：２０１００６０９作者简介：褚衍辉（１９８７一），男，硕士，主要研究方向：抗氧化涂层技术，——Ｅｍａｉｌ：ｃｈｕｙａｎｈｕｉ＠１６３．ｃｏｒｎ通讯作者：付前剐（１９７９一），男，博士，副教授，主要研究方向：抗氧化涂层技术，联系地址：陕西省西安市友谊西路１２７号西北工业大学５４１信—箱（７１００７２），Ｅｍａｉｌ：ｆｕｑｉａｎｇａｎｇ＠ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｅｎ∈米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米来米米米米米米米米米米米米米米米米米米爿（上接第８５页）力矩随芯棒一轧辊速比的增加单调减小。当速比大于１．２５后，轧制力和轧制力矩的变化都不再明显。（２）毛管头部咬入第５，６机架时，芯棒一轧辊速比“”的增加导致轧制力的增加，使荒管形成前竹节；毛管抛出第１～４机架时，芯棒一轧辊速比的增加亦使５，６“”机架的轧制力增加，使荒管形成后竹节。由于抛钢“”时的芯棒一轧辊速比大于咬入时的速比，使得后竹节“”比前竹节更加明显。［１］［２］［３］［４］参考文献—ＭＩＧＵＥＬＡＣ，ＭＡＲＣＥＬＡＢＧ，ＥＤＵＡＲＤｏＮＤ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅ—ｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｅｅｌｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＳｔｒｕｃ——ｔｕｒｅｓ，２００１，７９（２２２５）：２０７５２０８９．朱之超，段振勇，刘勤芳．对浮动芯棒连轧管机某些问题的分析—［Ｊ］．冶金设备，ｌ９８０，（６）：６９７３．戴锅生．传热学ＥＭ］．２版，北京：高等教育出版社，１９９８．２６．ＤＥＶＡＤＡＳＣ，ＳＡＭＡＲＡＳＥＫＥＲＡＩＶ．Ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｄｕｒｉｎｇｈｏｔ［５］［６］［７］ｒｏｌｌｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｓｔｒｉｐ［Ｊ］．ＩｒｏｎｍａｋｉｎｇａｎｄＳｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ，１９９６，２３—（６）：３１１３２１．ＦＬＥＴＣＨＥＲＪＤ，ＢＥＹＮｏＮＪＨ．Ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｒｏｌｌｇａｐｉｎｈｏｔｓｔｒｉｐｒｏｌｌｉｎｇ［Ｊ］．ＩｒｏｎｍａｋｉｎｇａｎｄＳｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ，１９９６，—２３（１）：５２５７．—ＺＨＡＯＺＹ，ＸＩＥＪＸ，ＨＥＸＭ，ｅｔａ１．Ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｒｏｌｌｉｎｇｔｕｂｅａｎｄｍａｎｄｒｅｌｏｆｆｕｌｌｆｌｏａｔｉｎｇｍａｎｄｒｅｌｍｉｌｌ＿Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００９，ｌ６（２）：—４５４９．“”张丕军，卢于逑．连轧管竹节问题的研究［Ｊ］．钢铁，１９９５，３０（２）：３７４４．——收稿日期：２００９０２２２；修订日期：２０１Ｏ－０３０５作者简介：齐秀美（１９８２），女，博士研究生，主要研究方向为无缝钢管轧制技术，联系地址：北京市海淀区学院路３Ｏ号北京科技大学２５２信——箱（１０００８３），Ｅｍａｉｌ：ｑｉｘｉｕｍｅｉｕｓｔｂ＠ｑｑ．ｃｏｒｎ通讯作者：赵志毅（１９６２），男，副教授，联系地址：北京科技大学材料—科学与工程学院（１０００８３），Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｏｚｈｉｙｉ＠２６３．ｎｅｔ