无锡方矩管定径轧制的解析技术

方矩形钢管生产线的主要工艺特点

　　冷弯方矩形钢管的传统成形工艺是在常温下先将热轧钢卷板通过多架成形机组逐步轧成圆管，随后通过整形机组再将圆管轧成方管，被称作“间接成方”工艺， 传统辊弯成型工艺采用定弯点位置变弯曲弧度法完成管坯角部成型，适用于轧制中小规格产品。

　　用这种工艺轧制 “三高一超”方矩管，会暴露出其固有缺陷。有于该工艺弯曲过程中的轧辊作用力始终集中于一点，过分的应力集中往往在厚壁（12.7mm 以上）型材弯曲过程中出现显微裂纹，严重时导致开裂。有这种缺陷的产品用于建筑钢结构后果严重。对日本阪神大地震中断裂方矩管立柱的研究表明，角部微裂纹是引发方矩管断裂的主要原因。

　　同时由于不同壁厚产品的成型弯曲弧度不同，轧辊通用性受到限制。工艺所的大规格冷弯方矩形钢管采用了先进的 “直接成方”生产工艺，即在常温下将热轧钢卷板直接轧成方矩形。

　　采用定径轧制时由于内面没有工具，因此在轧制厚壁管时轧材的内面形状不整齐。采用三辊式轧机时，轧材的内面形状呈六角形。通过采用三维有限要素法解析，明确了这种内面棱角现象的发生机理和应采取的对策。在采用接近正圆的椭圆率=0.986的孔型时能获得基本均匀的壁厚，但在采用接近正圆的椭圆率=0.960的孔型时则出现清晰的内面六棱角。采用本解析能预测用张力减径机轧制时壁厚的变化，弄清了轧辊孔型特性和机架间的张力对内面六棱角的影响。