摘要
内折叠缺陷是无缝钢管斜轧穿孔过程中最常见的缺陷问题，且无法在后续工序中被完全消除，因此会造成钢管降级使用或报废，严重影响企业的批量生产、产品质量和经济效益。 本论文针对某钢管公司2Cr13钢无缝管实际生产中出现的内折叠问题，通过对轧辊及顶头的重新设计达到优化穿孔过程的目的。在完成对典型规格的2Cr13钢管现有工艺穿孔过程的分析后，针对轧辊参数以及顶头参数的重新设计，通过数值模拟研究了不同工具参数对穿孔内折叠及穿孔轧卡形成倾向性的影响规律，得出的主要结论如下： （1）针对轧辊的结构进行重新设计，将原有的轧辊设计为两段式入口锥轧辊，并对轧辊入口锥的长度分配进行计算。分析了几种轧辊设计方案穿孔过程中轧件和顶头的温度场分布、轧件中心应力分布以及形成内折叠和轧卡倾向性的影响规律。研究表明：采用轧辊设计方案三，第一段L11=170mm，β11=1.8°；第二段L12=110mm，β12=3.2°，穿孔时轧件中心基本不发生内撕裂现象，也即轧件产生内折叠的倾向性很小。 （2）轧辊直径从800mm增大到850mm，最大轧制力增大，导板力减小，轧件轴向阻力减小，有利于管坯的咬入和穿孔过程的稳定。轧件轧至顶头前管坯中心点三向最大正应力和最大切应力变化不大。当穿孔调整参数和工艺参数一定时，轧辊辊径的增大对轧件发生内折叠的倾向性影响不明显。 （3）轧辊转速从56.4rpm增大到62rpm，最大轧制力、顶头轴向力和导板力有所下降，穿孔过程基本稳定，二次咬入情况有所改善；但轧制力矩增大，能耗增加；管坯中心点处的横向正应力和轴向正应力均有所下降，且应变速率有所提高，轧件中心处的最大损伤特征值下降，轧件发生中心内撕裂的倾向性降低，即发生内折叠的可能性降低。 （4）针对顶头进行优化设计，根据轧辊开度分析，将顶头辗轧锥角从3.2°增大到3.3°，管坯中心点处的横向正应力和轴向正应力均有所下降，轧件发生中心内撕裂的倾向性降低，发生内折叠的可能性降低；同时穿出的毛管横向壁厚精度提高。
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