钛合金用两辊轧机孔型设计

胡革全，李永林，陈胜川

（宁夏中色金航钛有限公司，宁夏 石嘴山 753000）

在钛合金无缝管材的生产中广泛采用周期式冷轧管机。本文在两辊冷轧机孔型设计理论的基础上，以TA16Φ66-Φ54mm为例，重新设计满足轧制要求的孔型模具各参数，提高管材轧制质量。

1 二辊轧机孔型设计

1.1 设备和工艺参数

设备参数：LG-60两辊轧机轧辊半径370mm，齿数分别为27、28、29，模数为12，三种节圆直径分别为324mm、336mm和348mm。

轧制的管材坯料规格为Φ66×4.5mm，管材规格为Φ54×3mm，轧制时送进量为3mm/次～5mm/次，为留有一定余量按6mm/次计算。轧制后管材延伸系数为：

1.2 孔型长度分配

1.2.1 节圆直径确定及孔型长度计算

齿轮节圆直径：

节圆直径选择最接近332.2mm的336mm。

加工段总长度为：

1.2.2 精整段长度确定

每次送进轧制出的管材长度：

精整段长度：

1.2.3 预精整段长度确定

设计时只要大于每次送进轧制出的管材长度15mm，这里取：

1.3 芯棒直径设计

预精整段结束时的芯棒的直径为管材的内径：

压下段第7段结束时芯棒直径：

压下段第6段结束时芯棒直径：

依次计算第5至第1段结束时直径分别为：50.25mm、51.22mm、52.20mm、53.18mm、54.15mm。

减径段直径分别为：

1.4 管材壁厚控制

苏联的谢瓦金提出了适合有色金属轧制过程中壁厚计算的公式：

式中：t0z—考虑空减径而引起壁厚增加的管坯厚度；n1—系数，经验得出最合适的值为0.64；x—截面序号。

将t0z代入公式得到各截面管壁厚度：

表1 各截面管材壁厚

表2 各截面孔型直径

1.5 孔型直径设计

按照公式计算孔型直径见表2。

其中减径段孔型直径：

1.6 孔型宽度设计

式中：Δku—考虑孔型块间的间隙，这里取0.2mm。

ΔBx—孔型开口宽度，其简化公式：

式中：k—系数，k=1.00～1.15。

精整段开始时孔型开口宽度ΔBz和减径段末端孔型开口宽度ΔgB为：

按公式计算孔型各截面宽度：

依次计算ΔB6～ΔB1分别为：0.62mm、0.77mm、0.92mm、1.06mm、1.21mm、

2 设计结果

孔型设计计算结果见表3和表4。

表3 孔型工作段分配(Φ66×4.5mm)

对比新旧孔型压下段各截面位置管材壁厚和减壁量变化如图1所示，其中截面号“0”同图1和表4中的“01”，即减径段和压下段连接处。

表4 孔型各截面参数(Φ66×4.5mm)

图1 新旧孔型轧制管材壁厚、减壁量对比

新设计的孔型用于原料规格Φ66×4.5mm、产品规格Φ54×3mm管材轧制，孔型曲线得到充分利用，孔型曲线与芯棒配合使管材壁厚变化按期望进行，轧制过程平稳，管材直径、壁厚较均匀，质量稳定。

3 结论

（1）根据管材规格和延伸系数等，重新分配减径段、压下段、预精整段和精整段长度，增加了主要工作段压下段的长度。

（2）考虑到TA16管材强度高、塑性差的特点，与旧孔型相比，压下段前期壁厚减小快，压下段后期壁厚减小慢，避免了压下段后期过大的压下量影响管材质量。同时通过优化孔型截面直径、宽度和开口宽度，提高管材轧制质量。