通过在碳钢中添加合金元素的方法能够提高无缝钢管的机械性能和使用性能,但添加合金元素也增加了产品的生产成本,并使钢材的循环性能变差。理论研究和实验表明采用低温、高速、大变形轧制手段能够实现金属的晶粒细化和相变强化,能充分提高金属材料的机械性能,不过这种轧制方法也会产生很大的变形抗力,相应要求增加轧制设备的驱动力,这给利用现有设备轧制超晶粒细化无缝钢管提出了新的课题。本文针对无缝钢管的特点,借助振动技术在车削、钻削、磨削、镗削、拉伸等机械加工中的成功利用经验,将振动轧制技术引入无缝钢管的轧制加工中,综合应用振动理论、弹塑性理论、金属塑性变形理论、接触力学和数值计算方法,结合解析方法和计算机仿真技术等手段,首次对无缝钢管的振动轧制进行了较为全面的研究,研究工作的主要内容及所取的成果有:1.用弹塑性理论和金属塑性变形理论解析连轧机的轧制变形区应力和应变的关系,基于接触力学获得具有材料恢复力环境下的接触刚度和接触摩擦系数,建立连轧机振动轧制的力学模型;2.在振动轧制理论分析的基础上,建立无缝钢管轧制过程中的具有轧辊和钢管周期性接触和分离状态的振动轧制模型,推导出连轧机振动轧制的微分方程式,定量描述振动轧制加工过程;3.研究振动轧制过程中的轧辊和钢管的接触面积和摩擦系数变化,建立系统振动方程中存在的弹塑性接触非线性项的表达式,探讨接触非线性系统的奇异性和稳定性,建立具有弹塑性接触构造的系统振动方程;4.求解连轧机振动轧制的稳态响应和幅频特性,优化连轧机振动轧制的最佳振动参数,解析连轧机在激振力作用下的稳态响应,确定振动轧制能够改善轧辊和毛管之间的相对摩擦和接触条件,降低金属变形抗力,为开发更高性能的无缝钢管提供条件,促使无缝钢管轧制设备的技术升级。