5.6mm高壓鍋爐管的開(kāi)發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)

安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙第80頁(yè)共80頁(yè)Ф140mm機(jī)組裝備條件下Ф54×5.6mm高壓鍋爐管的開(kāi)發(fā)摘要中國(guó)鋼管生產(chǎn)近幾年發(fā)展迅速,已經(jīng)成為最大的鋼管生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。但是中國(guó)生產(chǎn)的鋼管大部分鋼級(jí)較低，高鋼級(jí)高壓鍋爐管以及油井管還需進(jìn)口。因此開(kāi)發(fā)高鋼級(jí)高壓鍋爐管具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。T91具有優(yōu)越的使用性能，其高溫抗氧化、高溫強(qiáng)度優(yōu)良；抗應(yīng)力腐蝕、抗熱疲勞性能優(yōu)越。因此是很好的動(dòng)力鍋爐管材料，國(guó)內(nèi)對(duì)此的需求量很大，但由于T91鋼管生產(chǎn)難度較大，技術(shù)水平要求高，目前國(guó)內(nèi)仍需大量進(jìn)口。本設(shè)計(jì)是在寶鋼Ф140連軋機(jī)組裝備條件下開(kāi)發(fā)高壓鍋爐管產(chǎn)品，產(chǎn)品的規(guī)格是Ф54×5.6mm，鋼種為T(mén)91。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括生產(chǎn)工藝流程、工藝制度的確定、孔型及變形工具的設(shè)計(jì)、軋制表編制以及設(shè)備強(qiáng)度與電機(jī)能力校核。工藝制度主要包括溫度制度、變形制度及有關(guān)技術(shù)規(guī)程的制定?？仔图白冃喂ぞ叩脑O(shè)計(jì)主要包括穿孔內(nèi)外變形工具、連軋孔型及張減孔型的設(shè)計(jì)。軋制表是工藝的核心，本設(shè)計(jì)確定了坯料規(guī)格(重量和長(zhǎng)度)、各變形工序前后軋件的斷面尺寸和變形工具參數(shù)的調(diào)整。在本設(shè)計(jì)中采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪制軋制工具及孔型圖，并用VB對(duì)軋制表進(jìn)行了編制。關(guān)鍵詞：T91；Ф140連軋機(jī)組；高壓鍋爐管；軋制表；產(chǎn)品設(shè)計(jì)DesignofФ54×5.6mmhighpressureboilertubeundertheequipmentconditionsofФ140mmAbstractChinahasbecomethebiggeststeelproducerandexporterbecausesteelproductionhasarapiddevelopmentinrecentyears.However,producedsteeltubeisoflowlevel,andhigh-levelhighpressureboilertubesandoilwelltubesarestillimported.Therefore,developmentofhigh-levelhighpressureboilertubesisofimportantrealisticsignificance.ThetubesofT91gradehavesomesuperiorperformances,includingexcellenthightemperatureanti-oxidationcapacity,hightemperaturestrength,corrosionresistanceandthermalfatigueresistance.Soitisanexcellentmaterialforproducingpowerboilertube,theyhaveagreatdomesticdemandthatT91steeltubesinChina,buttheyhavetobeimportedsomuchbecausetheyrequiresadvancedtechnologyinpracticalproduction.ThisdesignistodevelophighpressureboilertubeproductsbasedonBaoSteelФ140semi-floatingmandrelmill.Theproductspecificationis54×5.6mmTheprocesssystemincludestemperaturesystem,thesystemofdeformationandrelevanttechnicalregulations.Thedesignofrollingschedulesanddeformationtoolincludeperforationanddeformationtools,rollingandzhangminusthegrooveshapedesign.Rollingprocessisthescoreoftheprocesssystem.Thisdesignhasidentifiedthedesignspecification(weightandlength),thedeformationprocessbeforetherolled-piecesectionaldimensionsanddeformationoftheparametersadjustmenttool.WiththeaidofCAD,thedrawingoftherolltoolsandrollpassiscompleted,androllingscheduleisprogrammedbyVB.KeyWords：T91;Ф140mmsemi-floatingmandrelmill;highpressureboilertube;rollingschedule;productdesign畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：隨著社會(huì)的發(fā)展和不斷進(jìn)步，鋼管的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在某些高科技術(shù)上對(duì)鋼管的性能要求也越來(lái)越高，如高壓鍋爐等方面，對(duì)鋼管的要求極為苛刻。而我國(guó)鋼管產(chǎn)量雖然已經(jīng)上去，但是在高技術(shù)鋼管生產(chǎn)中與一些國(guó)家有一定差距。因此對(duì)高技術(shù)含量鋼管的研究已經(jīng)迫在眉睫。本設(shè)計(jì)是在寶鋼Ф140mm連軋機(jī)組的裝備條件下設(shè)計(jì)一個(gè)高壓鍋爐管產(chǎn)品，產(chǎn)品的規(guī)格是Ф54×5.6mm，材料是T91。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件論證，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，軋制表編制及設(shè)備的強(qiáng)度和電機(jī)能力校核。我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)現(xiàn)狀及與國(guó)外的差距無(wú)縫鋼管被廣泛應(yīng)用于石油、電站、地質(zhì)、化工、機(jī)械、建筑、煤炭、船舶、核能、宇航等各個(gè)方面。目前我國(guó)已投產(chǎn)及2010年前投產(chǎn)的無(wú)縫鋼管機(jī)組，共57套，到2010年機(jī)組的年總生產(chǎn)能力約816.5萬(wàn)t。其中連軋管機(jī)組占生產(chǎn)能力的50%左右，三輥軋管機(jī)組占13.5%，新狄塞爾軋管機(jī)組站13%左右，為我國(guó)三大主力機(jī)組，連軋管機(jī)組遙遙領(lǐng)先。從軋機(jī)的結(jié)構(gòu)看比較先進(jìn)的有：天津大無(wú)縫的Ф250mm限動(dòng)芯棒連軋機(jī)組、Ф168mmPQF及Ф460mmPQF；寶鋼Ф140mm全浮動(dòng)芯棒連軋機(jī)組；衡陽(yáng)鋼管廠的Ф89mmMINI-MPM機(jī)組及Ф340mm限動(dòng)芯棒機(jī)組；包鋼Ф180mmMINI-MPM機(jī)組、鞍鋼Ф140mmMINI-MPM機(jī)組以及無(wú)錫錫鋼的Ф114mm機(jī)組、齊鋼的Ф114mm機(jī)組、成都無(wú)縫的Ф340mm限動(dòng)芯棒隨著我國(guó)石油工業(yè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移，在我國(guó)西部的油井開(kāi)采的難度增加，主要表現(xiàn)在井深增加，井壓加大，對(duì)油井管提出了更高的要求，高抗擠壓性、高抗腐蝕性和高的連接強(qiáng)度等。特殊扣油套管、抗腐蝕油套管、新型油套管是薄弱環(huán)節(jié)。最近，國(guó)家決定在4個(gè)方面對(duì)鋼鐵行業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)投資，其中之一就包括了石油用管和高壓鍋爐管。衡鋼目前還不能成系列生產(chǎn)油井管，如鋼級(jí)在P110以上的、特殊扣的、非API標(biāo)準(zhǔn)的油井管。另外，我國(guó)的電站使用的高壓鍋爐管大都是T91、T91、TP304H等鋼種目前國(guó)內(nèi)還不能大量生產(chǎn)，其中Φ159mm以上95%要靠進(jìn)口。機(jī)械加工與能源開(kāi)發(fā)專(zhuān)用管規(guī)格在Φ219~Φ350mmD/S≤16的中口徑的中厚壁鋼管是缺檔產(chǎn)品，大部分也需要進(jìn)口。鋼管的實(shí)物質(zhì)量如表面缺陷、尺寸精度、鋼質(zhì)純凈度、組織性能均勻性、穩(wěn)定性等與國(guó)外先進(jìn)水平相比也存在差距。我國(guó)已加入WTO，全球范圍內(nèi)的鋼管市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力越來(lái)越大，無(wú)縫鋼管市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。鋼管用戶(hù)對(duì)熱軋鋼管的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，鋼管的表面質(zhì)量及精度、鋼級(jí)實(shí)際上已成為影響競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)。高附加值的鋼材品種，包括油井管、大口徑高壓鍋爐管，將受到較大的沖擊。因此，鋼管的高精度軋制已成為各鋼管公司提高鋼管質(zhì)量，拓展產(chǎn)品規(guī)格，滿(mǎn)足用戶(hù)需求和立足市場(chǎng)的必要條件。我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)存在的問(wèn)題主要是全行業(yè)發(fā)展不平衡。一直以來(lái)外供鋼坯企業(yè)，在鋼管產(chǎn)量猛增的形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)坯料來(lái)源大有緩解，但價(jià)格仍在高位運(yùn)行，造成成本增加，給企業(yè)效益增長(zhǎng)帶來(lái)了難度。小規(guī)格無(wú)縫管因其投資少、見(jiàn)效快，一大批民營(yíng)企業(yè)像雨后春筍般建設(shè)起來(lái)，他們靠成本低廉、政策靈活之優(yōu)勢(shì)與老國(guó)企爭(zhēng)奪國(guó)內(nèi)無(wú)縫管市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)尚需進(jìn)一步改善，以提高在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前，我國(guó)熱軋無(wú)縫鋼管（坯-材）成材率85%，視其技術(shù)裝備水平不同波動(dòng)較大，技術(shù)先進(jìn)軋機(jī)一般為90%-92%，技術(shù)落后軋機(jī)僅為80%左右；熱軋無(wú)縫管?chē)嵐茈姾南冗M(jìn)軋機(jī)為100-150KWh/t，落后軋機(jī)為300KWh/t以上；軋機(jī)作業(yè)率先進(jìn)軋機(jī)為75%以上，落后軋機(jī)為70%以下。國(guó)民經(jīng)濟(jì)中需求的特殊用途、高附加值、高技術(shù)含量鋼管，短期內(nèi)還無(wú)法完全滿(mǎn)足需求，尚依賴(lài)進(jìn)口。如特殊扣套管，還有高鋼級(jí)高壓鍋爐管、油井鉆桿等仍需部分進(jìn)口。無(wú)縫鋼管同焊管在市場(chǎng)上存在著越來(lái)越激烈的競(jìng)爭(zhēng)。過(guò)去人們普遍認(rèn)為焊接鋼管在質(zhì)量上、安全性上不如無(wú)縫鋼管，加上其材質(zhì)一般為普鋼Q235，生產(chǎn)工藝又較簡(jiǎn)單，因此成本遠(yuǎn)低于無(wú)縫鋼管。因其用途僅限于一般民用建筑和低壓流體輸送管道，所以盡管其價(jià)格遠(yuǎn)低于無(wú)縫鋼管，也無(wú)法同無(wú)縫鋼管爭(zhēng)奪市場(chǎng)。但進(jìn)入21世紀(jì)后，先進(jìn)的焊管金屬裝備在我國(guó)陸續(xù)出現(xiàn)，由于焊接工藝技術(shù)的提高，焊縫質(zhì)量發(fā)生了質(zhì)的改善，一些中小規(guī)格焊管，因其質(zhì)量接近或達(dá)到無(wú)縫管水平，正向原屬無(wú)縫鋼管應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)軍，例如低中壓鍋爐用管、J55級(jí)石油套管以及X70級(jí)以下的油、氣管線管等。在過(guò)去幾年中，由于各國(guó)無(wú)縫管生產(chǎn)能力提高，因而鋼管市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，并導(dǎo)致全世界的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)歷了劇烈的重組和兼并，世界鋼管市場(chǎng)的份額被重新劃分。阿根廷得興集團(tuán)(Techint)控制的阿根廷西得爾卡(Siderca)于1993年收購(gòu)了墨西哥的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手湯姆薩(Tamsa)，1996年又收購(gòu)了意大利競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手達(dá)爾明(Dalmine)。從而，3家兼并形成了世界上最大的無(wú)縫鋼管制造集團(tuán)———DST集團(tuán)，該集團(tuán)1998年度的無(wú)縫管產(chǎn)量為211萬(wàn)t。1997年德國(guó)曼內(nèi)斯曼集團(tuán)與其法國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手瓦魯來(lái)克合并了其所屬的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)，形成年產(chǎn)無(wú)縫管能力190萬(wàn)t的“JV”集團(tuán)，成為國(guó)際無(wú)縫鋼管生產(chǎn)行業(yè)的第2大廠家。日本住友金屬工業(yè)公司(SumitomoMetals)同日本的新日鐵、日本鋼管和川畸形成聯(lián)盟，目前該集團(tuán)在無(wú)縫鋼管生產(chǎn)行業(yè)排名第3，市場(chǎng)份額25%。世界范圍內(nèi)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)合作、重組、兼并的趨勢(shì)，至今仍未降溫，統(tǒng)一價(jià)格、聯(lián)合銷(xiāo)售成為企業(yè)尋求自身發(fā)展的一條途徑。對(duì)此，應(yīng)給予高度重視?！笆濉逼陂g，中國(guó)鋼管產(chǎn)量由1153.10萬(wàn)t／A上升到2614.11萬(wàn)t／A，5年間上升1461.01萬(wàn)t，年均增產(chǎn)鋼管292.2萬(wàn)t。由于新增能力還在不斷產(chǎn)生，從“十五”初期的生產(chǎn)能力不足已轉(zhuǎn)為生產(chǎn)能力過(guò)剩。5年來(lái)，鋼管產(chǎn)量平均以22.46%，表觀消費(fèi)量平均以19.77%的幅度高速增長(zhǎng)。鋼管自給率以2003年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，2003年以后逐漸呈供大于求的局面，即自給率大于百分之百。中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)指出：管材在鋼材表觀消費(fèi)總量中的比例2000年為6.61%，2005年為6.42%，變化不大。其中，無(wú)縫鋼管由2000年的凈進(jìn)口3萬(wàn)T轉(zhuǎn)為2005年凈出口71.4萬(wàn)T；焊接鋼管由2000年的凈進(jìn)口3萬(wàn)T轉(zhuǎn)為2005年凈出口124.5萬(wàn)T。管材在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)95.5%?！笆濉逼陂g中國(guó)鋼管的發(fā)展情況表明：中國(guó)鋼管市場(chǎng)已進(jìn)入供大于求的新階段。無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)（1）鋼管規(guī)格向大直徑方向發(fā)展為提高我國(guó)石化產(chǎn)品的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，生產(chǎn)裝置的大型化和現(xiàn)代化是石化工業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)和重要特征之一，與這一趨勢(shì)相適應(yīng)的鋼管規(guī)格也趨于大型化，如近幾年所需的鋼管規(guī)格逐步由Φ159mm、Φ168mm過(guò)渡到Φ219mm和Φ273mm，同時(shí)各種相應(yīng)的工藝管線也由Φ219mm和Φ273mm向Φ325mm甚至更大直徑發(fā)展。（2）鋼管幾何尺寸向高精度方向發(fā)展鋼管幾何尺寸的精確度直接關(guān)系到壓力管線焊接質(zhì)量的高低，關(guān)系到鋼管的使用壽命。目前國(guó)外的熱交換設(shè)備使用周期長(zhǎng)于國(guó)產(chǎn)設(shè)備，其主要原因就是鋼管精度普遍較高。因此，進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)鋼管的幾何尺寸精度也是十分重要的。（3）鋼管性能向耐低溫、耐腐蝕方向發(fā)展我國(guó)目前已成為原油進(jìn)口大國(guó)，年進(jìn)口原油達(dá)8000萬(wàn)t以上，且原油來(lái)源廣泛，其成分復(fù)雜，含水、硫化物嚴(yán)重，因此，要求所使用鋼管的抗蝕性能越來(lái)越高；由于乙烯深冷分離工藝的不斷完善，其低溫溫度由-101℃發(fā)展到-170℃，由此對(duì)鋼管的耐低溫性能提出了更加嚴(yán)格的要求。由于對(duì)油品質(zhì)量要求的提高，需要建設(shè)的制氫、重整、加氫精制、加氫改制和加氫裂化等臨氫裝置增多，所以，解決鋼管耐氫腐蝕問(wèn)題尤為重要。由于上述的這些特殊性能要求，促使石化工業(yè)用管向大直徑、高精度和高純凈度鋼質(zhì)方向發(fā)展。尤其要最大限度地減小鋼中有害元素及雜質(zhì)對(duì)鋼管強(qiáng)度、韌性和耐蝕性的影響。焊接鋼管與無(wú)縫鋼管協(xié)調(diào)發(fā)展世界上焊接鋼管與無(wú)縫鋼管均以各自的優(yōu)勢(shì)占據(jù)著各自的市場(chǎng)份額。兩者在共同的適用范圍內(nèi)相互競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)在品種上又相互補(bǔ)充。競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了鋼管質(zhì)量的提高和成本的降低。目前無(wú)縫鋼管和焊接鋼管的新工藝、新技術(shù)的發(fā)展增強(qiáng)了各自的生命力，在很多領(lǐng)域無(wú)縫鋼管不能被焊接鋼管或其他管材所取代；同樣焊接鋼管也不能被無(wú)縫鋼管或其他管材所取代。在我國(guó)兩者應(yīng)該是協(xié)調(diào)發(fā)展，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。隨著天然氣管線和城市管網(wǎng)的大規(guī)模敷設(shè)，根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)劃部門(mén)的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，大中口徑的焊接鋼管需求量將大幅度增加。至2010年各類(lèi)管線，包括天然氣管線(含城市管網(wǎng))、原油及成品油輸送管線、水煤漿及其他部分管線的管材總需求量約為3100萬(wàn)t，其中大口徑直縫焊管約占28.7%。隨著石油、天然氣工業(yè)的發(fā)展，對(duì)油井管和管線管品質(zhì)要求越來(lái)越高。焊管技術(shù)的飛躍發(fā)展已為生產(chǎn)高要求焊接鋼管打下基礎(chǔ)，目前已可生產(chǎn)出壁厚精度、外形尺寸精度更高的薄壁焊接鋼管。總之，“十一五”期間，我們必須充分重視焊接鋼管的發(fā)展，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)與研究大中口徑的專(zhuān)用直縫焊接鋼管品種，加大淘汰落后工藝裝備的力度。T91鋼的介紹T91鋼種是美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）和燃燒工程公司共同研究開(kāi)發(fā)的綜合性能優(yōu)良的動(dòng)力工程鍋爐用鐵素體耐熱鋼，主要應(yīng)用于主蒸汽管道再熱蒸汽管道熱端及其它高溫承壓設(shè)備它是在9Cr1Mo的基礎(chǔ)上通過(guò)添加VNb(鈮主要用于合金中如不銹鋼中,少量的鈮可防止晶間腐蝕)N等元素進(jìn)行微合金化，從而在晶界及晶內(nèi)生成了大量形狀復(fù)雜的Nb(C,N)V(C,N),它在高溫塑性變形過(guò)程中比簡(jiǎn)單的球形析出物更能有效地阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)另外,翼狀析出物增大了捕獲位錯(cuò)的幾率,因而較大地提高了持久強(qiáng)度和抗蠕變性能[1]，同時(shí)保持了原9Cr1Mo(鉻,質(zhì)硬且脆,抗腐蝕,只以化合狀態(tài)存在;鉬，不銹鋼中加入鉬，能改善鋼的耐腐蝕性。在鑄鐵中加入鉬，能提高鐵的強(qiáng)度和耐磨性能)鋼的優(yōu)良的抗高溫腐蝕性能[2]與奧氏體鋼相比，它具有比奧氏體不銹鋼更低的熱膨脹系數(shù)和較高的導(dǎo)熱系數(shù)。目前國(guó)內(nèi)鍋爐制造企業(yè)所需T91鋼管主要由國(guó)外供貨，但是供貨期長(zhǎng)，且價(jià)格昂貴，嚴(yán)重制約了我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度因此，迫切需要T91鋼管的國(guó)產(chǎn)化目前國(guó)內(nèi)只有內(nèi)蒙古北方重工等少數(shù)廠家通過(guò)鍛造鏜孔的方法制造出了符合標(biāo)準(zhǔn)的T91，但該方法生產(chǎn)效率不高，成才率低，資源浪費(fèi)較嚴(yán)重，而通過(guò)穿孔熱軋方法生產(chǎn)中口徑T91鋼管在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有廠家能夠生產(chǎn)我公司經(jīng)過(guò)前期的精心準(zhǔn)備，從煉鋼到軋管到熱處理，一次成功，已評(píng)定的各項(xiàng)性能均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求成分CSiMnSPCr含量0.08~0.120.20~0.500.30~0.60≤0.010≤0.0208.00~9.50成分MoVNbNNiAl含量0.85~1.050.18~0.250.06~0.100.03~0.07≤0.040≤0.020T91鋼在1983年列入ASME和ASTM標(biāo)準(zhǔn)前后幾年，各國(guó)基本上處在試用階段。起初用在老電站過(guò)熱器維修更換鋼管，后來(lái)逐步在新建電廠中試用，到80年代末90年代初開(kāi)始得到廣泛采用。世界上幾個(gè)主要的鋼管商：德國(guó)曼內(nèi)斯曼、日本住友、法國(guó)瓦魯?？?、美國(guó)萬(wàn)門(mén)格登公司生產(chǎn)的T91鋼管，已在20個(gè)國(guó)家和地區(qū)數(shù)十座電站的上百臺(tái)機(jī)組的鍋爐過(guò)熱器、再熱器上采用。到目前為止，電廠中最早試用的T91鋼管已運(yùn)行20多年，可以說(shuō)是一種較成熟可靠的鋼種[23]。由于T91鋼的優(yōu)異性能，特別在高溫下有較高的蠕變和持久強(qiáng)度及許用應(yīng)力，因而可以減小管子壁厚，降低成本。我國(guó)200MW和300MW的老機(jī)組鍋爐大部分使用的是T22、12Cr1MoV和鋼102等鋼材，由于超高溫而造成的爆管現(xiàn)象較普遍，一些電廠在鍋爐改造中換成TP347H和TP304H不銹鋼管，不僅成本高(TP347H的價(jià)格是T91鋼管的2倍)，而且這類(lèi)未穩(wěn)定化的奧氏體鋼容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕而發(fā)生爆管。從性能和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，T91鋼是較理想的鍋爐替代材料。由于T91鋼有優(yōu)良的特性，但是T91鋼管生產(chǎn)難度較高，一些技術(shù)難點(diǎn)并未很好解決，因此國(guó)內(nèi)還沒(méi)有形成大批量的生產(chǎn)能力，如大冶特殊鋼股份無(wú)縫管廠進(jìn)行了多次的試制生產(chǎn)。但是，由于穿孔頂頭耗損嚴(yán)重、毛管內(nèi)折和三輥軋后荒管外表面裂紋等問(wèn)題嚴(yán)重，至今未能大規(guī)模生產(chǎn)[7]。雖然寶山鋼鐵股份公司鋼管分公司于1999年初開(kāi)始研制T91高壓鍋爐管，并先后經(jīng)歷了鋼種試制、產(chǎn)品試軋、性能評(píng)定、批量生產(chǎn)等階段，現(xiàn)已形成了批量生產(chǎn)和供貨能力[8]，一定程度上緩解了國(guó)內(nèi)的需求，但大量的T91高壓鍋爐管仍需依賴(lài)進(jìn)口。然而可以預(yù)計(jì)，隨著技術(shù)難關(guān)的突破，T91高壓鍋爐管不久將在我國(guó)形成大批量生產(chǎn)。全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)的工藝特點(diǎn)全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)由于在軋制時(shí)不控制芯棒速度，因此在整個(gè)軋制過(guò)程中，芯棒速度多次變化。例如，在一臺(tái)8機(jī)架的連軋管機(jī)上，當(dāng)金屬進(jìn)入第一機(jī)架時(shí)，芯棒在摩擦力作用下，以接近第一機(jī)架的軋制速度運(yùn)行；當(dāng)金屬進(jìn)入第二機(jī)架時(shí)，芯棒速度就要改變，以第一和第二機(jī)架軋制速度之間的某個(gè)速度運(yùn)行；當(dāng)進(jìn)入第三機(jī)架時(shí)，則芯棒速度已變?yōu)榈谝?、第二和第三機(jī)架軋制速度之間的某個(gè)速度，依次類(lèi)推，直至進(jìn)入第八機(jī)架，芯棒速度便經(jīng)過(guò)了8次變化，以1~8機(jī)架間的某個(gè)速度運(yùn)行，進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的軋制階段。在此階段，前面機(jī)架的軋制速度比芯棒速度慢（稱(chēng)為滯后機(jī)架），后面機(jī)架的軋制速度比芯棒速度快（稱(chēng)為導(dǎo)前機(jī)架），如果中間某個(gè)機(jī)架的軋制速度恰好與芯棒運(yùn)動(dòng)速度相同則稱(chēng)為同步機(jī)架。隨后當(dāng)金屬逐漸從有關(guān)機(jī)架中軋出時(shí)，芯棒速度再一次進(jìn)入變化階段。如金屬?gòu)牡谝粰C(jī)架中軋出，則芯棒速度變化為2~8機(jī)架間的某個(gè)速度；當(dāng)金屬由第二機(jī)架軋出，則芯棒速度又變?yōu)榈谌恋诎藱C(jī)架間的某個(gè)速度，如此類(lèi)推，直至金屬?gòu)牡诎思苘埑鰹橹?。由上可以看出，在鋼管的軋制過(guò)程中，芯棒的速度至少要變化15次，芯棒速度的變化將導(dǎo)致金屬流動(dòng)條件的改變。全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)由于軋制過(guò)程中芯棒速度改變而使金屬流動(dòng)條件發(fā)生變化，因金屬流動(dòng)的不規(guī)律性而引起鋼管縱向的壁厚和直徑變化，使成品管的尺寸精度始終不如限動(dòng)芯棒軋機(jī)。此外，芯棒長(zhǎng)度大（如寶鋼Φ140mm連軋管機(jī)所軋鋼管長(zhǎng)33m，芯棒長(zhǎng)達(dá)29.5m），一則制造困難，再則當(dāng)軋制直徑較大的鋼管時(shí)，如此長(zhǎng)的芯棒重量也很大（如Φ140mm、長(zhǎng)29.5m的芯棒重達(dá)3.5t），鋼管帶著過(guò)重的芯棒在輥道上運(yùn)行將會(huì)導(dǎo)致鋼管損壞。故目前全浮式芯棒連軋管機(jī)均用于小型機(jī)組，所生產(chǎn)的鋼管最大直徑為177.8mm。無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的進(jìn)展方向近年來(lái)，在世界范圍內(nèi)新建的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組數(shù)量在不斷減少，但無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)卻仍有許多新的發(fā)展。綜合來(lái)看，為適應(yīng)不斷提高的市場(chǎng)要求，無(wú)縫鋼管生產(chǎn)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)主要針對(duì)如下兩個(gè)主要目標(biāo)而做了大量的工作，即：(1)以節(jié)能為目標(biāo)而進(jìn)行的工藝改進(jìn)。如采用倍尺加熱的步進(jìn)式加熱爐、采用在線熱處理等新技術(shù)；(2)以提高產(chǎn)品質(zhì)童為目標(biāo)而開(kāi)發(fā)的新工藝及新設(shè)備。如采用錐形輥穿孔機(jī).PQF連軋管機(jī)、三輥可調(diào)式定徑機(jī)、開(kāi)發(fā)先進(jìn)的質(zhì)量自動(dòng)控制技術(shù)和先進(jìn)的檢測(cè)儀表等。無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)的新進(jìn)展主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1）采用步進(jìn)式加熱爐及旋轉(zhuǎn)式熱鋸機(jī)；2）采用錐形輥穿孔機(jī)；3）限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)得到大力發(fā)展，并開(kāi)發(fā)出QF連軋管機(jī)；4）少機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋，機(jī)組(Mini-MPM)得到發(fā)展；5）開(kāi)發(fā)出三輥可調(diào)式限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)；6）張減機(jī)定徑機(jī)的三輥可調(diào)技術(shù)及快速換輥技術(shù)的開(kāi)發(fā)；7）三輥單獨(dú)可調(diào)式定徑機(jī)組的開(kāi)發(fā)；8）三輥同步可調(diào)式張減/定徑機(jī)的開(kāi)發(fā)；9）軋輥快速拆裝技術(shù)；10）開(kāi)發(fā)節(jié)能技術(shù)；11）開(kāi)發(fā)先進(jìn)的鋼管質(zhì)量自動(dòng)控制技術(shù)。本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及方法思路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件論證，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，軋制表編制，設(shè)備的強(qiáng)度和電機(jī)能力校核及產(chǎn)品熱軋小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算等。產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件論證主要是生產(chǎn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、質(zhì)量控制系統(tǒng)。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要是確定生產(chǎn)工藝流程、工藝制度（包括變形溫度和變形制度）以及相關(guān)的變形工具的選擇，同時(shí)確定軋機(jī)調(diào)整參數(shù)。軋制表是工藝的核心，軋制表編制主要確定坯料規(guī)格（重量和長(zhǎng)度）、各變形工序前后軋件斷面尺寸、軋機(jī)的調(diào)整參數(shù)、延伸系數(shù)、工具的主要尺寸和頂桿的配置。設(shè)備的強(qiáng)度及電機(jī)能力校核，主要是對(duì)119主孔的校核和電機(jī)能力校核。本設(shè)計(jì)是在寶鋼鋼管公司140連軋機(jī)組裝備條件下的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，根據(jù)140現(xiàn)有的設(shè)備條件完成54×56mm，T91產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝流程及相關(guān)變形工具和調(diào)整參數(shù)、編制軋制表、校核設(shè)備及電機(jī)能力。環(huán)形加熱爐管坯規(guī)格：Φ178mm860-4500mm長(zhǎng)管坯基準(zhǔn)值：Φ178mm×3900mm(長(zhǎng))735公斤送料溫度：20管坯出口溫度：1280℃(對(duì)基準(zhǔn)管坯溫差：±10爐子重量：160T/h(對(duì)基準(zhǔn)管坯)爐子尺寸：爐底中徑3500mm爐底寬4500mm爐膛凈寬5000mm從爐底到吊爐頂?shù)膬舾?000mm2500mm3000mm裝爐量：?jiǎn)闻?80根爐底上料槽數(shù)：391個(gè)穿孔機(jī)(帶狄舍爾導(dǎo)盤(pán)) 傳動(dòng)方式：每一軋輥直接通過(guò)萬(wàn)向接軸及減速機(jī)傳動(dòng)的(雙傳動(dòng)裝置)傳動(dòng)馬達(dá)二只額定功率：每輥2600kw最大功率：每輥6500kw基本轉(zhuǎn)速：30rpm接電率：60%可調(diào)范圍：50-230rpm電軸范圍230-440rpm磁場(chǎng)調(diào)節(jié)范圍持續(xù)轉(zhuǎn)矩：30T-M沖擊轉(zhuǎn)矩：80T-M軋輥傾角：5-15°無(wú)級(jí)調(diào)整工作輥直徑：1000-1150mm軋輥輥面寬度：670mm減速比：i=1:1.9166傳動(dòng)轉(zhuǎn)速：30-120-208rpm額定傳動(dòng)轉(zhuǎn)速：120rpm狄舍爾導(dǎo)盤(pán)直徑：1847-1697mm導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)距：1360kg-m馬達(dá)轉(zhuǎn)速：0-55rpm導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)速：最大25rpm六機(jī)架空心坯減徑機(jī)機(jī)架數(shù)：6架(三輥式)機(jī)架間距：460mm最大第一孔直徑：196mm最小出口管直徑：Φ141.5mm理想軋輥直徑：Φ500mm最大軋制力：35000kg最大軋制力矩：6000kg·m傳動(dòng)功率：N=1600KWn=750RPM出料速度：約1.5m/s八機(jī)架連軋機(jī)機(jī)架數(shù)8架(二輥)機(jī)架間距1000mm容許軋制力300T每100T負(fù)荷機(jī)架彈跳值最大0.2m傳動(dòng)功率與轉(zhuǎn)速機(jī)架1-2每臺(tái)N=2200kwn=150rpm機(jī)架3-6每臺(tái)N=2600kwn=230rpm機(jī)架7-8每臺(tái)N=1300kwn=230rpm最大鋼管出口速度7.87m/s軋輥直徑470-600mm再加熱爐加熱爐常見(jiàn)的爐型有：斜底式、步進(jìn)式和直通式感應(yīng)爐三種，各有其特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用步進(jìn)梁式爐，其優(yōu)點(diǎn)是：①機(jī)械化程度高(與斜底爐相比)；②爐內(nèi)氣氛易控制，燒損少；管坯不產(chǎn)生有害的化學(xué)成份變化?；墓芤?guī)格：Φ119~162mm壁厚3.25~25mm長(zhǎng)10800~33000mm送料溫度：430~845出料溫度：980溫差：±10爐子產(chǎn)量：63.3~160T/h爐子尺寸(長(zhǎng)×寬)：12080mm×35000mm管根數(shù)：46根步進(jìn)梁上升：最大300mm張力減徑機(jī)機(jī)架數(shù)：24架機(jī)架間距：310mm理想軋輥直徑：330mm最大荒管直徑：162mm成品管直徑：21.3-153進(jìn)料速度：1-3.0m/sec出料速度：最大16m/sec傳動(dòng)功率：N=350kwn=800-2000rpm火焰切割機(jī)2(套)×4(燒嘴)切割距離約200mm切割管坯直徑最大180mm總切割時(shí)間約70sec快速返回時(shí)速度(燒嘴)約50mm/sec運(yùn)輸時(shí)間30sec第一段切割總節(jié)奏時(shí)間100sec分段鋸鋸片直徑(新)：Φ1800mm鋼管鋸切長(zhǎng)度：8~28m切頭0.1~3.5m鋸前分布寬度：850mm驅(qū)動(dòng)功率：N=350KWn=1500RPM鋸片圓周速度：最大約130m/s鋸片進(jìn)給速度：0~200mm/s最大返回速度：約400mm/s定尺指標(biāo)精度：±2.5切割后鋼管長(zhǎng)度誤差：±5推進(jìn)裝置移動(dòng)速度：約100mm/s定尺機(jī)擋板移動(dòng)速度：0.5m/s冷床冷床(長(zhǎng)×寬)：約20m×165m冷床輸送速度：0~5節(jié)拍/分固定活動(dòng)梁間距：約750mm鋸齒間距：約180mm移送杠桿間距：約3.3m最大管重：約79kg/m坯料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格品種規(guī)格：鋼級(jí)為T(mén)91，規(guī)格Φ178mm，長(zhǎng)4.5m，直徑公差范圍2.0mm，重量公差范圍3kg，彎曲度≤10mm/m，全長(zhǎng)彎曲度不大于1.5倍管坯直徑，橢圓度在直徑公差范圍內(nèi)。斷面應(yīng)與管坯軸線垂直，偏差值≤5mm。表面質(zhì)量：(1)管坯表面不允許有縮孔、裂紋、夾雜物及其他缺陷，但深度不大于0.4mm的表面裂紋允許存在，大于0.4mm的裂紋應(yīng)予修磨。(2)管坯表面不允許有金屬或其他夾雜物的污損，如果其沉積在管坯表面可以修磨掉，這種沉積物可允許在二分之一直徑范圍內(nèi)存在。金屬平衡管坯管坯穿孔軋管再加熱均整加熱燒損軋廢切尾減徑燒損切頭尾圖4-1金屬損耗圖取冷區(qū)收得率kf=0.96連軋管的切尾損失=Vk/GB×100%=21.7/708.7×100%=3.1%張減管的管端增厚切損=VEKG/GB×100%=13.4/708.7×100%=1.9%環(huán)形加熱爐熱燒損ADHO(2%),ANWO(1%)熱區(qū)收得率因：所以EWA=92.0%成材率=(1-管坯損失率)(EWA-軋廢)kf=(1-2%)(92.0%-0.8%)=89.4%表4-1金屬平衡表規(guī)格冷區(qū)收得率kf環(huán)形燒損ADHO(%)軋管切尾(%)步進(jìn)燒損ANWO(%)張減切尾(%)軋廢(%)成材率(%)Ф54×5.6mm0.962%3.1%1%1.9%0.8%89.4%生產(chǎn)工藝流程圖生產(chǎn)工藝總流程圖生產(chǎn)工藝總流程圖如圖4-1所示：圖5.1生產(chǎn)工藝總流程圖熱軋工藝流程圖如圖5-2所示：圖5-2熱軋工藝流程圖連軋工藝流程圖如圖5-3所示：圖5-3連軋工藝流程圖生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述管坯可由初軋廠提供（初軋坯）或煉鋼廠提供（連鑄坯），外徑為178mm，長(zhǎng)度為4~10m。用60t平板車(chē)（或其他工具）從管坯生產(chǎn)廠至管坯堆放場(chǎng)，按鋼號(hào)、爐號(hào)、規(guī)格分別堆放在坯料架上。根據(jù)合同訂貨和生產(chǎn)計(jì)劃，管坯由16t磁盤(pán)吊吊至火焰切割機(jī)組上料臺(tái)架，逐根測(cè)長(zhǎng)、稱(chēng)重，數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)已控制自動(dòng)火焰切割機(jī)的自動(dòng)裝置。定尺擋板的行程由馬達(dá)按切割數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，按米重控制長(zhǎng)度，然后將倍尺坯料切成0.84~4.5m定尺管坯長(zhǎng)度。管坯入爐前需要再次在輥道磅稱(chēng)上稱(chēng)重，將數(shù)據(jù)輸入熱區(qū)管理計(jì)算機(jī)作為批量跟蹤的初始信息，后將管坯送入提升裝置運(yùn)至+5.3m平臺(tái)上，經(jīng)裝料機(jī)把管坯逐根送入環(huán)行爐內(nèi)加熱。按不同的鋼種鋼級(jí)，將管坯加熱至1150℃~1280根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏時(shí)間，由出料機(jī)將管坯逐根取出并扔至管坯斜料臺(tái)上，震落表面氧化鐵皮。管坯沿斜臺(tái)和輥道運(yùn)至管坯熱定心前定位，繼而完成自動(dòng)定心。定心后的管坯經(jīng)斜軋穿孔的前臺(tái)，送入喂料槽，由鏈條和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的喂料器推入穿孔。穿孔后毛管直徑184mm，長(zhǎng)3.5~11m，壁厚10.75~46.50mm。穿孔過(guò)程結(jié)束后，由“頂桿裝入和拔出裝置”將頂桿與毛管從輥道上拔出，輸出輥道送料裝置將頂桿及毛管往連軋機(jī)方向移出約1.7m，被擋板擋住，此位置上，頂桿在擋板后被一個(gè)液壓裝置夾住。這時(shí)毛管由輥道向連軋機(jī)方向輸出，一個(gè)用液壓缸操縱的拋出裝置將帶頂頭的頂桿從輥道上拔出，頂桿從輥道上拔出，頂桿經(jīng)斜坡滾入冷卻裝置進(jìn)行循環(huán)冷卻。從穿孔機(jī)輸出的毛管通過(guò)16MPa的高壓水除磷裝置清除一層再生氧化鐵皮，直接進(jìn)入6機(jī)架空心坯減徑機(jī)。只需定徑的毛管，經(jīng)過(guò)2或3個(gè)機(jī)架軋出179mm的空心坯；要進(jìn)行減徑的管，經(jīng)過(guò)6機(jī)架軋出179mm空心坯，壁厚10.75~50mm，長(zhǎng)度為4.29m~14.08m?？招呐鬈埑龊螅蓧嚎s空氣將內(nèi)壁氧化鐵皮吹凈，然后進(jìn)入連軋機(jī)前臺(tái)導(dǎo)位裝置進(jìn)行芯棒定位。軋制時(shí)芯棒頭部先于空心坯頭部規(guī)定長(zhǎng)度一起喂入工作機(jī)架。當(dāng)芯棒尾部離開(kāi)連軋機(jī)最后一機(jī)架時(shí)，連軋機(jī)后臺(tái)輥道由光電盤(pán)控制制動(dòng)。停下來(lái)后斯惠頓杠桿把它從料輥道上拔出，回轉(zhuǎn)后放到調(diào)節(jié)輥道上定位，第二個(gè)斯惠頓杠桿重復(fù)此動(dòng)作，放到芯棒脫棒機(jī)上脫棒，芯棒進(jìn)入根一組的循環(huán)裝置，脫棒后荒管放入鋸切位置，已鋸切荒管同步放到螺旋運(yùn)輸機(jī)上。壁厚大于7mm時(shí)不需要切頭，軋出荒管長(zhǎng)度為8~33m，直徑為152.5mm，壁厚為3.25~25mm。螺旋運(yùn)輸機(jī)在二個(gè)周期內(nèi)把荒管送入螺旋運(yùn)輸裝置的存放，設(shè)置三路送料輥道，再把存放槽內(nèi)的荒管送入第一路軌道同時(shí)，三路輥道上的荒管繼續(xù)前移一個(gè)槽距，第三路上的荒管便進(jìn)入步進(jìn)式加熱爐中第一齒槽上，其目的是使荒管進(jìn)料速度保持底速度，約1.7m/s，以避免爐膛的內(nèi)壁的故障和損壞。若對(duì)荒管取樣，則需通過(guò)三路輥道中第一路輥道型升降裝置下降，三路輥道向取樣鋸方向反轉(zhuǎn)，進(jìn)行鋸切。采用混合煤氣加熱的部進(jìn)式再加熱爐生產(chǎn)能力160t/h，有把不同進(jìn)料溫度（430℃~850℃）的荒管加熱到約980℃出再加熱爐后通過(guò)一臺(tái)高壓水除磷裝置進(jìn)入24架三輥式外傳動(dòng)張減機(jī)，減徑管的直徑152.5mm，壁厚10.75~33.5mm，長(zhǎng)度4.5~11.9m。張減管經(jīng)輸送輥道送至部進(jìn)式冷床。張減機(jī)最后一個(gè)機(jī)架軋輥中心線與冷床端部距離為，所以當(dāng)張減機(jī)最大軋出深度時(shí)，光管部分一離開(kāi)張減機(jī)就要制動(dòng)。寬長(zhǎng)的部進(jìn)式冷床通過(guò)離合器分為二段傳動(dòng)，冷床使光管旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，起矯直作用，從冷床下來(lái)的光管，由平行布置的二組送輥道成排送往各自冷鋸機(jī)組進(jìn)行定位，成排鋸掉增厚端，按各種倍尺鋸切，最后鋸去尾部增厚端，鋸切后倍尺光管經(jīng)由輸送輥道卸到中間庫(kù)臺(tái)料筐上，自動(dòng)過(guò)磅稱(chēng)重，待標(biāo)簽掛上后。由吊車(chē)將管捆吊到中間倉(cāng)庫(kù)并有序地放在料架臺(tái)上。對(duì)于合金鋼高壓鍋爐管，用布置在中間庫(kù)一端的熱處理爐進(jìn)行正火、回火處理。一般管的精整工序是用行車(chē)將管捆吊至精整加工線上料臺(tái)架散捆，經(jīng)矯直、吸灰、組合探傷(渦流、漏磁)、測(cè)徑測(cè)厚、人工表面檢查，有缺陷的鋼管撥入廢料筐內(nèi)收集，合格的鋼管經(jīng)標(biāo)印、收集、打捆、稱(chēng)重后入庫(kù)。高壓鍋爐管及高質(zhì)量鋼管的精整工序除按一般管要求精整外，還需進(jìn)行超聲波探傷和人工復(fù)檢，合格的鋼管經(jīng)標(biāo)印、收集、打捆、稱(chēng)重后入庫(kù)。油管還需要通棒、測(cè)長(zhǎng)、稱(chēng)重、水壓試驗(yàn)，經(jīng)標(biāo)印、涂油、收集、打捆、稱(chēng)重后入庫(kù)。工藝制度入環(huán)形爐溫度室溫20出環(huán)形爐溫度1200℃~穿孔溫度鋼種毛管溫度T911180℃~連軋溫度1100入再加熱爐溫度450℃~出再加熱爐溫度930℃~張減后溫度850下冷床溫度100℃~名稱(chēng)參數(shù)名稱(chēng)單位孔型管坯直徑mm120±1.6長(zhǎng)度m4~10入爐管坯直徑mm120長(zhǎng)度m3.4空心坯直徑mm130長(zhǎng)度m6.1壁厚mm14延伸率%7.14連軋荒管直徑mm109長(zhǎng)度m19.7壁厚mm6.6延伸系數(shù)—2.05張減坯直徑mm63長(zhǎng)度m62.96壁厚mm6延伸系數(shù)—2.14半成品6~18m技術(shù)規(guī)程1)直徑：Φ178mm，直徑公差范圍2.0mm；2)長(zhǎng)度：4~10m；3)重量公差范圍：3kg；4)彎曲度：≤10mm/m，全長(zhǎng)彎曲度不大于1.5倍管坯直徑，橢圓度在直徑公差范圍內(nèi)；5)端面平直度：端面應(yīng)與管坯軸線垂直，偏差值≤5mm。1)管坯表面不允許有縮孔、裂紋、夾雜物及其它缺陷，但深度不大于0.4mm的表面裂紋允許存在，大于0.4mm的裂紋應(yīng)予修磨。2)管坯表面不允許有金屬或其它夾雜物的污損，如果其沉積在管坯表面可以修磨掉，這種沉積物可允許在二分之一直徑范圍內(nèi)存在。1)從高爐→連鋼鐵水首先進(jìn)行脫硫；2)按API標(biāo)準(zhǔn)或DIN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格控制化學(xué)成分；3)對(duì)鋼水進(jìn)行吹氬處理；4)對(duì)含Mn≥0.9%、Cr≥0.3%、Mn≥0.3%易產(chǎn)生白點(diǎn)鋼水，需采用脫氫處理，使H含量小于2ppm。5)對(duì)初軋機(jī)要求：火焰處理，深度為1.5~4mm。1)工藝目的環(huán)形爐借助于爐底的旋轉(zhuǎn)，使放置在爐底上的坯料由低溫段移動(dòng)到高溫段，管坯在穿孔前加熱而獲得軋制工藝要求的溫度，提高塑性，降低金屬的變形抗力。2)加熱條件加熱均勻、加熱過(guò)程不能有嚴(yán)重的氧化或脫碳（脫碳的過(guò)程就是鋼中碳在高溫下與氫或氧發(fā)生作用生成甲烷或一氧化碳）、避免熱裂紋、過(guò)熱、過(guò)燒（參閱過(guò)熱過(guò)燒資料）燒損。3)加熱制度溫度制度是根據(jù)鋼種、鋼的加熱特性，坯料規(guī)格等制定的，對(duì)各種不同要求的管坯加熱，須按以下加熱制度進(jìn)行。鋼種各段爐溫/℃加熱管坯溫度/℃一二三四五六T911050125013201320130012801250~12704)加熱時(shí)間式中：：管坯半徑；：系數(shù)。中低碳鋼和低合金鋼=9~12min/cm；高碳鋼=12~18min/cm。1)管坯的化學(xué)成分，內(nèi)外部質(zhì)量，幾何形狀，尺寸公差，彎曲度等應(yīng)符合相應(yīng)管坯供貨標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2)管坯加熱溫度按加熱規(guī)程執(zhí)行，保證不同鋼種合適的穿孔溫度，并滿(mǎn)足后部連軋工序的需要。穿孔機(jī)進(jìn)軋的管坯溫度在1180℃穿孔機(jī)頂頭Φ78~150mm，以直徑差4mm為一級(jí)，共19種規(guī)格。管坯定心孔尺寸見(jiàn)表5-4。管坯直徑頂頭定心孔Φ178/mm/mm孔徑/mm孔深/mm78~8620453090~118254935122~150305340定心孔直徑與孔深間的關(guān)系：定心頭圓弧段：定心孔斜線段：穿孔機(jī)軋輥和導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)速配合關(guān)系見(jiàn)表5-5、表5-6。軋棍轉(zhuǎn)速303543526170788796104114122130導(dǎo)盤(pán)速13131616181821242426262626正常軋制狀態(tài)去除導(dǎo)盤(pán)粘鋼軋輥轉(zhuǎn)速95~12540~60導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)速18~2618~26速比（）1.5~2.43.0~5.8（）最佳值2.0__管坯穿孔時(shí)低速咬入(0.97m/s)，高速軋制(1.26m/s)。穿孔后空心坯直徑184mm，長(zhǎng)度為3.5~11.4m。1)保持均勻時(shí)間軋制，避免前臺(tái)管坯和后臺(tái)毛管過(guò)多而造成不必要的降溫。應(yīng)貫徹?fù)寽剀堉啤Ｔ谇芭_(tái)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成表面溫度低于正常50℃的管坯不準(zhǔn)穿孔。毛管穿出溫度見(jiàn)表5-82)毛管前端壁厚應(yīng)均勻，不允許有明顯的穿偏、撕裂、螺旋劃傷、卡輥結(jié)疤、軋痕、外折和發(fā)紋等缺陷。3)毛管外表面氧化鐵皮由高壓水清除。定徑后毛管直徑公差±2mm穿孔后毛管的終軋溫度見(jiàn)表5-7。鋼種毛管溫度/℃T911180~1210穿孔毛管壁厚應(yīng)均勻，不允許有明顯穿偏或撕破，毛管表面應(yīng)光滑平直，不允許有螺旋，劃傷，外折，發(fā)紋、壓痕等缺陷存在。穿孔毛管的尺寸偏差應(yīng)在表5-8規(guī)定范圍內(nèi)。一般精度較高精度外徑Φ1.5mmΦ1.0mm壁厚Φ10%Φ6%長(zhǎng)度Φ4%Φ2%空心坯減徑機(jī)共6架，在不同外徑的空減坯使用的機(jī)架配置見(jiàn)表5-9所列。連軋機(jī)孔型空減機(jī)孔型機(jī)架布置123456152.5179×導(dǎo)向×√√√軋制空減坯時(shí)，總對(duì)數(shù)減徑量為0.03。同樣地，最后一架減徑量≤1%。鋼管連軋工藝如圖5-4所示：毛管毛管定位、預(yù)穿全浮動(dòng)軋制輸出定位脫棒荒管切尾步進(jìn)爐加熱冷芯棒冷芯棒預(yù)熱干燥潤(rùn)滑冷卻芯棒抱棒處理、松棒芯棒二次循環(huán)取樣1)咬入時(shí)，毛管溫度應(yīng)不低于1000~1050℃2)使用新芯棒必須進(jìn)行預(yù)熱，并要保證預(yù)熱質(zhì)量3)更換連軋機(jī)軋輥后必須空過(guò)幾根毛管，空過(guò)的毛管支數(shù)與換輥數(shù)對(duì)應(yīng)如下：更換軋輥數(shù)空過(guò)支數(shù)1~213~425~63①按已確定的輥型及毛管，荒管尺寸選定各機(jī)架軋輥轉(zhuǎn)數(shù)；②荒管外徑、壁厚、規(guī)格、芯棒規(guī)格、限動(dòng)機(jī)構(gòu)速度等依據(jù)給定的軋制表；③根據(jù)整個(gè)軋線的節(jié)奏，確定環(huán)行爐出料節(jié)奏；④不斷調(diào)整各參數(shù)，完善軋制狀態(tài)。軋制時(shí)的轉(zhuǎn)速擺動(dòng)是控制機(jī)架建張、推力的主要手段，擺動(dòng)曲線如圖5-5。第一機(jī)架最大擺動(dòng)值為設(shè)定轉(zhuǎn)速的15%第二機(jī)架至第五機(jī)架的擺動(dòng)值可由下式計(jì)算：當(dāng)?shù)谝患軘[動(dòng)到最大值時(shí)，其它各架擺動(dòng)值見(jiàn)表5-10。機(jī)架號(hào)123456擺動(dòng)值152.50.0轉(zhuǎn)速擺動(dòng)在正確的范圍內(nèi)時(shí)，荒管有合適的周長(zhǎng)，表面有四條均勻的黑線。張力過(guò)大將產(chǎn)生包棒；過(guò)小則可能產(chǎn)生軋折。應(yīng)根據(jù)軋出荒管質(zhì)量及脫棒情況進(jìn)行調(diào)整。作用：調(diào)整荒管長(zhǎng)度，保證荒管壁厚；補(bǔ)償芯棒直徑規(guī)格數(shù)不足。芯棒的直徑補(bǔ)償應(yīng)與轉(zhuǎn)速擺動(dòng)值配合運(yùn)用。荒管長(zhǎng)度控制應(yīng)遵循如下原則：與張減機(jī)相配合，軋出的成品管外徑、壁厚控制在公差范圍內(nèi)；連軋機(jī)上軋制順利脫棒順利。連軋管兩端出現(xiàn)外徑、壁厚和面積增大的現(xiàn)象稱(chēng)為竹節(jié)。其主要原因在于咬入和拋出階段(非軋制穩(wěn)定階段)，芯棒階越而造成的。竹節(jié)問(wèn)題是全浮連軋機(jī)組的固有問(wèn)題，可采用在非穩(wěn)定軋制階段改變一些機(jī)架的軋輥轉(zhuǎn)速來(lái)減輕。此外，還可通過(guò)孔型設(shè)計(jì)、改善潤(rùn)滑條件的多種方法來(lái)改善或消除竹節(jié)現(xiàn)象。加熱鋼種：碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼加熱鋼管規(guī)格：Φ109~Φ119×3.3~11×7720~26500入爐溫度：450~800最高爐膛溫度：1050最大裝爐量：39根最大產(chǎn)量：72t/h對(duì)于不同的品種、不同鋼種、不同溫度、不同規(guī)格的荒管，步進(jìn)式再加熱爐必須采用不同的加熱制度；必須采用合適的加熱曲線進(jìn)行加熱。T91高壓鍋爐管的加熱制度管種鋼種各段爐溫出爐溫度高壓鍋爐管T91950~98930~9602)加熱曲線荒管在步進(jìn)爐內(nèi)加熱不僅要保證鋼管出爐時(shí)的溫度，同時(shí)步進(jìn)爐內(nèi)各段的溫度也必須保證一個(gè)合理的分布。圖5-6給出了鋼管加熱曲線的一個(gè)參考圖：在加熱爐出來(lái)的荒管經(jīng)高壓水除鱗后方可進(jìn)入張力減徑機(jī)中進(jìn)行軋制。除鱗工作壓力為15MPa，不得低于12MPa。對(duì)不同品種、鋼種、規(guī)格的鋼管、張力減徑后的終軋溫度也不同；必須保證要求的終軋溫度，以獲得較理想的綜合機(jī)械性能。T91的終軋溫度如表5-7。品種鋼種終軋溫度高壓鍋爐管T91850~8701)穩(wěn)態(tài)張力系數(shù)調(diào)節(jié)在張力減徑機(jī)上，借助于張力擺動(dòng)可以對(duì)成品管的壁厚進(jìn)行微調(diào)。在穩(wěn)定軋制過(guò)程中，張力減徑機(jī)的兩個(gè)主傳動(dòng)電機(jī)速度相同；附加電機(jī)以精確的協(xié)調(diào)速度運(yùn)行。兩個(gè)附加電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)關(guān)系如下：式中：—主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速，r.p.m；、—附加傳動(dòng)轉(zhuǎn)速，r.p.m；；。兩個(gè)附加電機(jī)與主電機(jī)轉(zhuǎn)速的比率可以反應(yīng)軋制過(guò)程中平均張力的大小。通過(guò)調(diào)節(jié)主電機(jī)與附加電機(jī)的轉(zhuǎn)速比可以調(diào)節(jié)張力，從而得到合適的成品壁厚。2)CEC控制在軋制的瞬時(shí)狀態(tài)，通過(guò)動(dòng)態(tài)的速度改變，來(lái)補(bǔ)充鋼管在張力減徑機(jī)中頭尾軋制時(shí)張力不足，從而減輕管端增厚，降低切頭損失。采用CEC的條件為：總減徑率大于30%且平均張力系數(shù)大于0.30。(1)當(dāng)壁厚較大時(shí)，需開(kāi)風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷；(2)鋼管離開(kāi)冷床時(shí)的溫度視壁厚而定，一般為100~300℃(3)冷床末端的鋼管直度偏差范圍為±1.0~1.5mm/m；(4)冷床上鋼管的運(yùn)輸速度原則上應(yīng)與熱軋生產(chǎn)相平衡。4.4.9鋸切鋼管直徑：Φ25~89mm壁厚：2.5~12mm切斷長(zhǎng)度：6000~18000mm切頭長(zhǎng)度：100~2500mm鋼管溫度：max300軋制表計(jì)算的條件(基本參數(shù)和極限值)(1)管坯長(zhǎng)度范圍(2)空心坯長(zhǎng)度范圍(3)空減坯長(zhǎng)度范圍(4)連軋管長(zhǎng)度范圍(5)張減管長(zhǎng)度范圍減徑系列連軋管壁厚/mm平均對(duì)數(shù)減徑量AO系列AR系列BR系列孔型系統(tǒng)的確定軋管孔型系列是由新產(chǎn)品大綱規(guī)定的成品規(guī)格和張減機(jī)允許的平均減徑量決定的?？倻p徑量按下式確定：式中：——張減機(jī)總對(duì)數(shù)減徑量；——張減機(jī)入口管徑（連軋管外徑），mm；——張減機(jī)出口管徑（成品管熱態(tài)尺寸），mm。在24架張減機(jī)中，建張機(jī)架需要3架，而成品精軋機(jī)架數(shù)為4~5架，其于機(jī)架稱(chēng)為工作機(jī)架。于是，式（4-1）的總減徑量由三部分組成，即式中：所有建張機(jī)架對(duì)數(shù)減徑量之和；所有精軋機(jī)架對(duì)數(shù)減徑量之和；所有工作機(jī)架對(duì)數(shù)減徑量之和?，F(xiàn)取三架建張機(jī)架對(duì)數(shù)減徑率分別為：2%、3%、4%則有：當(dāng)成品機(jī)架為5架時(shí)，取，則工作機(jī)架的減徑量和總減徑量的關(guān)系為：式中：工作機(jī)架的平均減徑量。式中：工作機(jī)架數(shù)，對(duì)基本孔型系，。在此張減機(jī)上，為了能生產(chǎn)出最小規(guī)格（25）的成品管，按A系列取工作機(jī)架平均減徑量（﹤0.08），代入公式則有：則有：。（未乘以熱漲系數(shù)1.01是出于負(fù)偏差軋制的考慮）為了保證成品管的外徑精度和真圓度，必須滿(mǎn)足以下條件：，則152.5孔型所能軋制的最大成品管外徑（熱態(tài)）為：，經(jīng)冷卻后，mm，產(chǎn)品大綱中恰有此規(guī)格?！?52.5系列可生產(chǎn)的成品管外徑為mm。原則：eq\o\ac(○,1)考慮成品管壁厚精度（為了防止厚壁管內(nèi)六方超差，應(yīng)采用橢孔）；eq\o\ac(○,2)考慮軋輥壽命（為了減少軋輥磨損，對(duì)薄壁管張減應(yīng)采用橢孔）。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)格Φ54×5.6mm，選(O)孔，152.5AR工作機(jī)架(2)張減機(jī)架工作機(jī)架仍取，。取。則精軋機(jī)架對(duì)數(shù)減徑率入工作機(jī)架鋼管外徑出工作機(jī)架鋼管外徑出張減機(jī)的尺寸考慮熱脹系數(shù)1.01，則53.9×1.01=54.45符合要求5架精軋機(jī)架，減徑量分配系數(shù)C1=0.45,C2=0.3,C3=0.2,C4=0.05,C5=0,由，得r1=0.45×0.1514=0.068r2=0.3×0.1514=0.045r3=0.2×0.1514=0.030r4=0.05×0.1514=0.008r5=0(3)取荒管壁厚6mm，滿(mǎn)足0<<0.65的范圍。因此，荒管的尺寸為Dk×Sk=152.5×6mm(4)連軋管的芯棒直徑Dd理論直徑mm：脫棒間隙，取3.5mm。芯棒補(bǔ)償：實(shí)際外徑：(5)確定空減坯尺寸DM×SM連軋管最大延伸系數(shù)芯棒與空心坯的穿棒間隙SK=3.5mm內(nèi)徑其中Sk=3.25~25.0所以空減坯的尺寸為DM×SM=179×15.75mm(6)確定空心坯尺寸DH×SH對(duì)152.5孔型，選取DH=184，DM=179，=3%對(duì)152.5孔型，可取SH=SM=15.75其中=0故DH×SH=184×15.75(7)管坯直徑DB從軋制穩(wěn)定性出發(fā)，要求擴(kuò)徑量<10%，取DB=178mm。則(8)管坯重量計(jì)算1)標(biāo)準(zhǔn)管坯重量GB標(biāo)準(zhǔn)管坯重量指能最大程度發(fā)揮機(jī)組生產(chǎn)能力的管坯重量。受管坯長(zhǎng)度限制：受空心坯長(zhǎng)度限制：受空減坯長(zhǎng)度限制：受連軋管長(zhǎng)度限制：受張減后鋼管長(zhǎng)度限制：從GB1max~GB2max中取出下限作為GB,由此可得GB=708.7kg(9)軋件長(zhǎng)度計(jì)算EWA=92.0%實(shí)際長(zhǎng)度：有效長(zhǎng)度：(10)穿孔頂頭直徑及頂桿直徑頂頭直徑內(nèi)擴(kuò)徑量Dt=184-2×15.75-7.73=144.77mm，取145mm。Dgan的選擇原則：eq\o\ac(○,1)Dgan<0.95Dt，保證毛管穿出方便；②Dgan應(yīng)盡可能大，以提高頂桿剛度；③考慮共用性，應(yīng)結(jié)合頂桿系列選擇，參考表。頂桿直徑Dgan按配置表取118mm。頂頭直徑100~9695~9291~86頂桿直徑958585(11)穿孔調(diào)整參數(shù)輥距頂頭前伸量頂桿位置導(dǎo)盤(pán)距離取173mm穿孔工具設(shè)計(jì)穿孔工具有內(nèi)外變形工具之分。外變形工具有穿孔輥和導(dǎo)向工具，即導(dǎo)板或?qū)ПP(pán)，內(nèi)變形工具為穿孔頂頭。(1)輥徑，對(duì)Φ140機(jī)組，，取，返修車(chē)削12次后，。(2)各段錐角對(duì)大送進(jìn)角()的穿孔，為使穿孔過(guò)程穩(wěn)定，應(yīng)采用較小的入口輥面錐角()，若取，則入口最大變形區(qū)長(zhǎng)度為：取進(jìn)一步改善要入條件，用雙錐代替。由和解得：，取125mm。。出口錐現(xiàn)場(chǎng)。材質(zhì)及技術(shù)要求(輥套)穿孔軋輥的材質(zhì)選取要兼顧軋輥的耐磨性和便于管坯咬入二方面的要求，為此軋輥要具有一定的表面硬度和摩擦系數(shù)。可選CK45(相當(dāng)于中國(guó)的45#鋼)、45Mn~50Mn等鑄鋼或鍛鋼。技術(shù)要求：輥面強(qiáng)度(經(jīng)調(diào)質(zhì)處理)；硬度HB175~220。輥套內(nèi)部不允許有白點(diǎn)、裂紋；軋輥工作面不允許有肉眼可見(jiàn)的裂紋、非金屬夾雜、結(jié)疤、氣孔等缺陷。。，取。參考德國(guó)牟爾海姆廠的經(jīng)驗(yàn)：，，插值法，當(dāng)時(shí)，，取150mm。導(dǎo)盤(pán)外尺寸：邊緣寬度，槽深。曲面圓弧半徑：(1)各段尺寸取穿孔錐圓弧半徑穿孔頂頭系列參數(shù)：頂頭直徑Dt(mm)頂尖直徑D0(mm)圓弧半徑Rt(mm)穿孔錐長(zhǎng)度lt1(mm)平整段長(zhǎng)度lt2(mm)反錐長(zhǎng)度(mm)14535.6696217.592.130(2)頂頭材質(zhì)及技術(shù)要求材質(zhì)：合金鑄鋼化學(xué)成分(德方推薦)：C：0.19~0.23%Si：0.9~1.1%Mn：0.7~0.9%P：max0.025%S：max0.005%Cr：1.4~1.6%Mo：0.3~0.4%Ni：2.3~2.5%W：0.5~1.7%Al：0.04~0.07%Cu：max0.15%N：max0.015技術(shù)要求：主要指表面質(zhì)量。不允許存在溝痕、破損、損傷等缺陷，穿孔錐、輾軋錐、定位槽等部位不允許有任何的缺陷。熱處理后表面生成與基體組織粘著性良好的致密氧化層。外表面氧化層色澤應(yīng)均勻完整，不允許開(kāi)裂、起泡、剝離；氧化層顏色不允許出現(xiàn)褐紅色，頂頭內(nèi)表面氧化層厚度應(yīng)小于0.1mm。連軋輥孔型設(shè)計(jì)(1)基本參數(shù)連軋管機(jī)孔型設(shè)計(jì)的基本參數(shù)見(jiàn)表7-2。 參數(shù)主孔152.517915.753.5562.3479.180.7827.613.4673.510(2)變形量表示法減壁變形式中：、為第i架出、入口鋼管壁厚。外周長(zhǎng)變化量：式中：、第i架出、入口鋼管外周長(zhǎng)。斷面縮減量：式中：、第i架出、入口鋼管截面積。(1)減徑系列的確定原則：①為了保證壁厚的精度，第4、5架應(yīng)給以較小的減壁量，換言之連軋管的減壁量應(yīng)主要分別在前三架。②前兩架的減壁量應(yīng)盡可能大，但不能過(guò)大，一般。這主要考慮來(lái)料尺寸的波動(dòng)而給軋機(jī)留有一定的承受余地。③第二架以后，(i=3,4,5)應(yīng)單調(diào)遞減，這是因?yàn)檐埣囟戎饾u下降，塑性降低，孔型側(cè)邊易產(chǎn)生裂紋；同時(shí)，為使變形緩和，應(yīng)使相鄰機(jī)架的減壁量之差逐漸縮??；此外，第4、5架也要有一定的減壁量，否則起不到均壁的作用。④第6架不減壁，因其主要作用是使鋼管與芯棒間形成均勻間隙，以便順利脫棒。連軋管機(jī)減徑量分配：入口S0(mm)出口S1(mm)(%)(mm)115.756.7557.1%9215.756.558.7%9.2536.754.533.3%2.2546.5438.5%2.554.53.522.2%1643.512.5%0.573.53.50083.53.500連軋管機(jī)孔型周長(zhǎng)與面縮率：U(mm)F(mm)(%)d0562.380.78179152265.518.9%166.2249239.539.7%156.634863413.9%154.7451131.37.9%162.7550729.55.8%161.4650727.616.4%152.5748627.610152.5848627.610152.5根據(jù)RK2的經(jīng)驗(yàn)，連軋孔型輪廓采用圓弧對(duì)接，并不嚴(yán)格要求圓滑過(guò)渡連接，這一點(diǎn)與前蘇聯(lián)的孔型設(shè)計(jì)不同。對(duì)NO.1~6架采用二段式圓弧式結(jié)構(gòu)，對(duì)NO.7和NO.8架采用三段圓弧式結(jié)構(gòu)。(1)給定參數(shù)①偏心距當(dāng)減壁量較大時(shí)，必須有寬展余地，以防止過(guò)充滿(mǎn)出耳子或者是抱芯棒過(guò)緊。故要有一定的橢圓度，其大小與偏心距有關(guān)，規(guī)律是：大對(duì)應(yīng)大。NO.i123456781212400000②側(cè)壁角的大小與橢圓度有關(guān)。越大則越大。若過(guò)小，則產(chǎn)生抱芯棒和過(guò)充滿(mǎn)；反之產(chǎn)生欠均壁和圓整。具體的規(guī)律是：；最大；、最小；也大(考慮脫棒和歸圓)。各架孔型的值見(jiàn)7-4所列。NO.i1234567840°40°40°54°42°42°45°45°③各機(jī)架的輥縫及圓角半徑r(經(jīng)驗(yàn)值)NO.i12345678101010108885r4040406060604012④橢圓度系數(shù)NO.i123456781.2601.0721.1801.2201.2551.2551.2451.000(2)導(dǎo)出參數(shù)①孔型頂部半徑R(i)式中：、分別為第i架鋼管壁厚和孔型偏心距。計(jì)算得：NO.i12345678R87.25877772.572727375注：第7和8架孔頂圓半徑有變化。②孔型高度，NO.i12345678H150.5150146145144144144144B189.63160.8172.28176.9180.72180.72179.28144(3)孔型計(jì)算①第一架孔型參數(shù)R(mm)(mm)(mm)r(mm)(°)H/2(mm)B/2(mm)87.25121040401.26075.2594.815在三角形AOC中，，取293mm②第二架孔型參數(shù)R(mm)(mm)(mm)r(mm)(°)H/2(mm)B/2(mm)87121040401.0727580.4計(jì)算過(guò)程與第一架相同。，取86mm。③第三架孔型參數(shù)R(mm)(mm)(mm)r(mm)(°)H/2(mm)B/2(mm)7741040401.1807386.14，取187mm。④第四架孔型參數(shù)R(mm)(mm)(mm)r(mm)(°)H/2(mm)B/2(mm)72.501060541.22072.588.45，取135mm。⑤第五架孔型參數(shù)、第六架孔型參數(shù)R(mm)(mm)(mm)r(mm)(°)H/2(mm)B/2(mm)720860421.2557290.36，取379mm。⑦第七架孔型參數(shù)R(mm)(mm)(mm)r(mm)(°)H/2(mm)B/2(mm)(mm)(°)(°)730840451.2457289.64125025在三角形OFO2中余弦定理，三角形OO2A得，取77mm。⑧第八架孔型參數(shù)R(mm)(mm)(mm)r(mm)(°)H/2(mm)B/2(mm)(mm)(°)(°)750512451.0007272126025在三角形OFO2中余弦定理，三角形OO2A得98.50，取57mm?？仔蛥?shù)：NO.i孔型半徑R側(cè)壁半徑R1圓角半徑rR2側(cè)壁角包角偏心距直徑輥縫圓周長(zhǎng)187.25293404012166.21052228786404012156.61049237718740404154.710486472.513560540162.71051157237960420161.4850767237960420152.58507773774084.654525（50）012152.58486875571286.964525（60）012152.55486NO.i12345678250250400400400400400400222231379384391400400400：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速；：考慮正擺動(dòng)余量時(shí)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速。軋輥基本轉(zhuǎn)速可通過(guò)各機(jī)架工作輥徑計(jì)算出來(lái)，現(xiàn)只計(jì)算，分析如下：各架工作輥徑式中：輥身直徑，490~600mm，取550mm。輥縫孔型高度工作輥系數(shù)計(jì)算得出下表：NO.i12345678438.10431440.28432.4435.6429.84428.4444.12101010108885150.51501461451441441441440.810.860.820.880.850.890.900.77最小工作輥徑，以代入得出各機(jī)架最小工作輥徑。NO.i12345678378.10371380.28372.4375.4369.84368.4384.12允許最大線速度，計(jì)算如下：NO.i123456784.3954.4877.5467.4887.6907.7467.7168.045各架實(shí)際速度(工作速度)，當(dāng)時(shí)，稱(chēng)第七架為工作機(jī)架。由秒流量相等，得：FV=常數(shù)。計(jì)算得出下表：NO.i123456783.2535.3936.2666.8067.2227.7167.7167.716F65.539.53431.329.527.6127.6127.61軋輥基本轉(zhuǎn)速，取基本工作直徑，，實(shí)際轉(zhuǎn)速，計(jì)算得出下表：NO.i12345678113187218236251268268268142239272301317343344332軋管機(jī)力能參數(shù)計(jì)算由軋制力的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，最大軋制力處于前兩架，現(xiàn)以第一架為例說(shuō)明軋制力的計(jì)算?？仔透叨菻=150.5mm孔型寬度B=189.63mm輥身直徑Dg=550mm，Dgmin=490mm鋼管尺寸DM×SM=DK×SK=芯棒直徑Dd=137mm延伸系數(shù)軋輥轉(zhuǎn)速鋼種T91軋件溫度t1=115軋件出口速度V1=3.253m/s軋件入口速度單機(jī)軋制時(shí)，因無(wú)張力作用，軋制力最大，計(jì)算公式為：式中：、分別為減徑區(qū)和減壁區(qū)的平均單位壓力，MPa；、分別為減徑區(qū)和減壁區(qū)的接觸面積的水平投影，mm。(1)金屬與軋輥接觸面水平投影的計(jì)算①接觸面水平投影總面積F的計(jì)算按照B.阿尼西伏諾夫推薦式：式中：B孔寬，mm；D0軋輥名義直徑,；第一架減徑量，；軋輥底徑，；將數(shù)據(jù)代入上式，得出②減壁區(qū)接觸面水平投影面積減壁區(qū)F1=F-F2=16136.6-10506.6=5630mm2(2)平均單位壓力的計(jì)算①減徑區(qū)平均單位壓力(MPa)式中：減徑區(qū)鋼管平均直徑，由下式確定：外區(qū)影響系數(shù)，由下式確定：其中減壁區(qū)長(zhǎng)度：為了確定金屬流動(dòng)應(yīng)力由參考文獻(xiàn)得，所以所以：②減壁區(qū)平均單位壓力(參見(jiàn)《鋼管塑性變形原理》)其中：確定流動(dòng)應(yīng)力由參考文獻(xiàn)：式中：f金屬與軋輥間的摩擦系數(shù)，由確定，其中，軋制速度，t=1150℃所以所以由以上計(jì)算，式中：金屬與芯棒間的摩擦系數(shù)，取0.09。連軋管機(jī)各軋輥軋制力矩造成以下幾方面：減徑、減壁區(qū)軋制力造成的力矩；相鄰機(jī)架間前后張力產(chǎn)生的力矩；芯棒作用力產(chǎn)生的力矩。在第一單機(jī)架軋制時(shí)，后二部分為零，且按下式估算各輥轉(zhuǎn)矩：()軋輥強(qiáng)度校核根據(jù)以上求得的力參數(shù)，作出軋輥受力圖、彎矩圖和扭矩圖，并確定其危險(xiǎn)斷面。確定軋輥的幾個(gè)基本參數(shù)：軋輥輥身直徑：550mm；軋輥輥頸直徑：300mm；軋輥軸頭直徑：270mm；軋輥的名義直徑：560mm；軋輥輥身寬度：320mm；壓下螺絲中心距：700mm。對(duì)于軋輥輥身，只考慮其彎曲強(qiáng)度。根據(jù)軋輥受力圖，，，軋輥中部的彎矩最大，該處為危險(xiǎn)斷面：所以：對(duì)鑄鋼軋輥，安全系數(shù)取，當(dāng)時(shí)，許用應(yīng)力。，校核通過(guò)。由于輥頸受到軋制力和扭矩的作用，因此其強(qiáng)度要考慮彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力。輥頸和輥身的接觸處產(chǎn)生的應(yīng)力最大，此處為危險(xiǎn)斷面。彎曲應(yīng)力所以：②扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對(duì)于鑄鋼軋輥，據(jù)第四強(qiáng)度理論有：，校核通過(guò)。軸頭部分主要受到電機(jī)的扭矩，軋制力是很小的，也是其他的大的外力的作用，故只考慮扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的影響。軸頭扭轉(zhuǎn)力矩抗扭截面模量軸頭扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，校核通過(guò)。主電機(jī)容量校核軋輥傳動(dòng)力矩：式中：電機(jī)軸上總力矩；軋制力矩；總摩擦力矩；空轉(zhuǎn)力矩；電機(jī)軸上動(dòng)力矩。軋制力矩：摩擦力矩：，其中，，所以對(duì)油膜軸承，，輥頸直徑，，。()忽略動(dòng)力矩，則計(jì)算純軋時(shí)間對(duì)第i架而言實(shí)測(cè)得到：(軋件前端到達(dá)No.8軋輥中心面)式中：，，所以電機(jī)軸上負(fù)荷圖15s15s5.26st/s發(fā)熱校核要求均方根功率<額定功率或均方根力矩<額定力矩。<140熱校核通過(guò)。要求式中：負(fù)載最大力矩(折算到電機(jī)軸上)；電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；電機(jī)過(guò)載系數(shù)，取k考慮電源電壓波動(dòng)對(duì)額定轉(zhuǎn)矩的影響系數(shù)，一般取。取k=0.85。>223.68過(guò)載校核通過(guò)典型產(chǎn)品的軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量產(chǎn)品大綱中，除了部分規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)奏受連軋工序的制約以外，大多數(shù)規(guī)格的薄弱環(huán)節(jié)在穿孔工序。因此，在確定軋制節(jié)奏時(shí)，應(yīng)在穿孔和連軋周期中取得最大。軋件以0.97m/s的速度咬入，并持續(xù)軋制1秒鐘，其余時(shí)間的軋制速度為，變形區(qū)出口截面處金屬軸向速度，由下式確定：式中：變形區(qū)出口截面輥徑，；穿孔軋輥直徑，；軋輥送進(jìn)角，寶鋼狄舍爾穿孔機(jī)，通常；穿孔效率，當(dāng)時(shí)，實(shí)測(cè)。由上式得到：則純軋時(shí)間為：式中：空心坯（穿孔毛管）長(zhǎng)度；穿孔變形區(qū)長(zhǎng)度，；其中入、出口變形長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：其中=1062.76mm這里、、，。代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得；；穿孔間隙時(shí)間是指前一根軋件尾部離開(kāi)變形區(qū)到后一根軋件接觸軋輥的間隔時(shí)間。在內(nèi)，穿孔機(jī)要完成一系列輔助工作，的長(zhǎng)短與空心坯規(guī)格無(wú)關(guān)。取(穿孔間隙時(shí)間)∴穿孔周期為：從減徑空心坯被連軋機(jī)進(jìn)料臺(tái)的撥料器翻入連軋機(jī)進(jìn)料輥道開(kāi)始，到連軋機(jī)芯棒末端離No1架1.5m處，第二根空心坯翻入為止。這里(一般取15sec,以免小時(shí)產(chǎn)量過(guò)高)。，（根/分）=149.0（t成品/小時(shí)）式中：機(jī)組軋廢率，對(duì)全浮芯棒連軋機(jī)組；冷區(qū)收得率，對(duì)鍋爐管（t/小時(shí)）式中：軋機(jī)利用系數(shù)，這里取。能源介質(zhì)消耗指標(biāo)能源介質(zhì)名稱(chēng)單位能耗備注水生產(chǎn)用水最大7000水壓：0.3MPa平均6790生活用水最大200平均147重油kg/h3000油壓：0.05~0.3MPa蒸汽最大t/h21.06壓力：0.8MPa平均15.0電力kW87000小時(shí)計(jì)算復(fù)合：61000kW壓縮空氣N17585~19783壓力：6860Pa氧氣（）最大N552壓力：0.8MPa平均324氮?dú)猓ǎ┳畲驨830壓力：0.8MPa平均350氬氣（）最大N9壓力：0.8MPa平均8.2工具消耗指標(biāo)項(xiàng)目主要技術(shù)數(shù)據(jù)單位年耗量穿孔機(jī)導(dǎo)板材質(zhì)G-X50NiCrW4828只4穿孔機(jī)頂桿Cr5Mo根15穿孔頂頭合金鑄鋼只4650穿孔機(jī)軋輥CK45Φ650~760只126張減機(jī)軋輥特殊球墨鑄鐵Φ275只1167連軋機(jī)芯棒X38CrMoV51根76Φ99~82~21000—連軋機(jī)軋輥針狀組織球墨鑄鐵Φ450~400只194瓦格拉鋸鋸片Φ1020×8.5mm片1325本設(shè)計(jì)是在衡陽(yáng)鋼管公司Ф89連軋機(jī)組裝備條件下的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，根據(jù)Ф89機(jī)組現(xiàn)有的設(shè)備條件設(shè)計(jì)了工藝流程及相關(guān)變形工具和調(diào)整參數(shù)、編制了軋制表、并通過(guò)計(jì)算分析了連軋機(jī)組第一機(jī)架的軋制過(guò)程，得到了軋制力參數(shù)，據(jù)此進(jìn)行了設(shè)備強(qiáng)度及電機(jī)能力校核。設(shè)計(jì)的工藝及參數(shù)理論上是符合機(jī)組的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)要求。在此特別感謝尹元德老師的指導(dǎo)，在尹元德老師的指導(dǎo)下才能順利完成本設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)者的知識(shí)水平有限，參考資料的局限性，以及考慮到鋼管生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)的參數(shù)不可能在實(shí)際生產(chǎn)中完全最優(yōu)化，需要在實(shí)際的生產(chǎn)中加以調(diào)整，以期得到最優(yōu)的工藝。感謝李勝祗老師和尹元德老師，他們?cè)谖以O(shè)計(jì)和論文的寫(xiě)作過(guò)程中給予我悉心指導(dǎo)。兩位老師深厚的學(xué)術(shù)造詣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、隨和的教學(xué)風(fēng)格，使我受益菲淺，在此謹(jǐn)向他們表示深深的感謝！感謝學(xué)校給我提供了優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境，尤其是在論文寫(xiě)作期間，圖書(shū)館和教室給我提供了很多的方便。向在百忙之中抽出時(shí)間審讀我的論文的評(píng)閱專(zhuān)家和答辯委員們致以深深的敬意。[1]李長(zhǎng)穆.現(xiàn)代鋼管生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1984.[2]國(guó)外熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)新發(fā)展編寫(xiě)組.國(guó)外熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)新發(fā)展[M].太原：山西人民出版社，1981.[3]恭堯，周?chē)?guó)盈.連軋鋼管[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992.[4]武漢鋼鐵設(shè)計(jì)研究院.軋鋼車(chē)間設(shè)計(jì)參考資料之一（通用部分）內(nèi)部資料[5]武漢鋼鐵設(shè)計(jì)研究院.軋鋼車(chē)間設(shè)計(jì)資料之二（力能參數(shù)部分）內(nèi)部資料[6]王北明.國(guó)外連軋鋼管[M].北京：冶金工業(yè)出版社，出版年.[7]著者.張力減徑機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，出版年.[8]王寧.張力減徑機(jī)橢圓孔型設(shè)計(jì)方法[J].寶鋼技術(shù)，1986，卷（期）：頁(yè)碼.[9]編者.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].出版地：出版社，出版年.[10]上海冶金設(shè)計(jì)院.寶鋼140機(jī)組引進(jìn)技術(shù)資料（之一至之五）.[11]王廷溥.軋鋼工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980.[12]王廷溥.金屬塑性加工學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988.[13]李連詩(shī).鋼管塑性變形原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1985.[14]劉峰.連軋管孔型設(shè)計(jì)的新方法[J].鋼管，1982，(4):頁(yè)碼.[15]J.Kazanecki,J.Kajtoch.ElongatingtubehollowsonacylindricalmandrelinDieschers'smill.TUBEINTERNATIONAL,1998,17(5):頁(yè)碼.[16]W.A.Khudheyer,D.C.Barton,T.Z.Blazynski.Acomparisonbetweenmacroshearredundancyandloadingeffectsin2-and3-rollrotarytubeconepiercers.JournalofMaterialsProcessingTechnology,199