钢管课程设计

辽宁科技大学课程设计1辽宁科技大学课程设计说明书设计名称：管钢轧制课程设计指导教师：李继光学院：材冶学院班级：材加：2007-4姓名：000日期：011.01.06辽宁科技大学课程设计2目录前言钢管任务书一、主要设备二、工艺流程三、工艺要求四、轧制表的制定五、力能参数及强度校核结束语参考书目辽宁科技大学课程设计3前言钢管被广泛用于工业及民用等领域，是与其特性分不开的。钢管的特性有两个方面：具有封闭的中空几何形状，可以作为液、气体及固体的输送管道；在同等重量下，钢管相对于其他钢材具有更大的截面模数，也就是说它具有更大的抗弯、抗扭能力，属于经济断面钢材、高效钢材。钢管的种类繁多，性能也各不相同。按其生产的方式可分为热轧无缝管、焊接钢管（有缝管）、冷加工管三大类。按钢管的用途可分为流体管、结构管、石油用管、锅炉管，汽车半轴管、液压支柱管、化肥管，军工管等。鞍钢股份公司无缝钢管厂，是新中国第一座无缝钢管厂。于1953年12月26日正式竣工投产，是闻名全国的鞍钢“三大工程”之一，被誉为新中国无缝钢管的“摇篮”，是国内重点无缝钢管生产企业之一。鞍钢无缝钢管厂主要产品包括：石油油管、外加厚石油油管、GP石油油管、AG80隔热石油油管、石油套管、GP石油套管、石油接箍管、石油钻杆管、管线管；结构管、流体管、高中低压锅炉管、高压化肥管、石油裂化管、地质钻探管、军工用管、航天航空用管、汽车半轴管、液压支柱管、高压气瓶管、机械加工管等。鞍钢股份公司无缝钢管厂，高度重视产品质量。1997年，通过ISO9002质量管理体系认证；1998年，通过美国石油协会API认证；2001年，通过ISO14001环境体系认证；2002年，通过GB/T28001职业健康安全管理体系认证。已经形成一整套完善的职业健康、环境保护、安全管理、产品质量保证体系。1999-2004年，获得中国冶金产品实物金杯奖。2002-2005年，连续4年获辽宁省用户满意企业。生产的高端石油管系列产品大量打入国内重点油田和北美、欧洲、澳洲、东南亚等国际市场。鞍钢无缝钢管厂目前拥有φ159MPM限动芯棒五机架连轧机组、具有年产量为20万吨，φ219改进型自动轧管机、、具有年产能力为25万吨，φ100圆盘延伸机组、具有年产力能为10万吨，同时拥有石油管加工生产线和冷拔生产线，是国内重点无缝钢管生产企业之一。鞍钢无缝钢管厂本着“高起点、低投入、快产出、高效益”的技改方针，于2002年投资2.98亿元引进当今世界最先进的德国西马克米尔公司φ159MPM限动芯棒五机架连轧管机、意大利安莎尔多电控设备及奥地利MFL公司排管锯，对AG机组实施大规模技术改造。工程于2002年7月25日正式开工，2003年8月达产。改造后的φ159MPM机组创造了国内同类型引进机组“工程投资最少、建设周期最短、达产速度最快”的记录！辽宁科技大学课程设计4钢管设计任务书成品尺寸：Φ134X26坯料尺寸：Φ130材质：20#指导教师：李继光李娜辽宁科技大学课程设计5第一章、Φ140机组生产工艺概述1.1主要设备1.1000吨剪断机一台（或1600吨剪断机）2.定心机两台3.炮弹风动热定心机一台4.中径17m的环形加热炉一座5.850×500曼氏穿孔机一台6.730×1680自动轧管机一台7.850×600桶式均整机一台8.5600×11800步进梁式再加热炉一座9.430×255五架定径机10.430×255二十架减径机11.11000×168001号冷却台一个；31500×168002号冷却台一个12.Φ168mm七辊矫直机二台13.115切管机八台14.6UTHφ42.7-168mm切管机二台辽宁科技大学课程设计61.2工艺流程热轧无缝钢管以产品规格及生产方式不同，其工艺过程也不相同，以下为Φ140自动轧管机组为例来说明其工艺流程：1.3工艺要求1.3.1.原料原料尺寸为Φ130，鞍钢无缝钢管厂的原料主要是连铸连轧圆管坯。连铸连轧圆管坯具有成本低、能耗少、组织性能稳定等特点，是管坯发展的主流。也是钢管实现连铸连轧的首要条件。钢管生产对坯料的要求非常严格，加工之前一定要对坯料进行检查和清理，这样才能提高产品的质量。管坯最常见的缺陷就是氧化层，生产中常用火焰枪清理或者用砂轮清理。本次设计采用的原料材质：20#尺寸：Φ1302620#的化学成分及力学性能：BG699—65钢号化学成分（%）CSiMnCr（≤）Ni（≤）Cu（≤）20#0.17~0.230.17~0.370.35~0.650.250.300.25BG/T8162辽宁科技大学课程设计7钢号参数20#壁厚/MPa（≥）/MPa（≥）≥153902351.3.2.剪断目的是将坯料剪切成要求的长度。剪断设备：1000吨剪断机设备性能：a.公称能力1000吨b.上剪刃行程140mmc.剪切次数8次/分d.电机功率：95千瓦n=750转/分e.主减速机轴：人字齿轮轴M=10Z=250HD=250mm剪刃材质：6GrW2S要求：剪断时不允许坯料出现端部裂纹，切斜度前端不允许超过8mm,后端不允许超过10mm,压扁度不得超过管坯公称直径8%，也就是Φ134管坯压扁后不小于123mm。1.3.3.加热加热的目的是为了提高塑性、韧性，降低变形抗力，减小机械电器负荷，节省能源消耗。将坯料加热到一定的温度范围对于保证其穿孔性能是至关重要的。管坯加热时应保证加热温度在规定的范围内，特别是对加热范围较窄的合金钢和高合金钢，同时沿管坯纵向和横向加热要均匀，否则穿孔时容易造成钢管壁厚不均，穿破或引起轧卡。设备：中径17m的环形加热炉设备性能：辽宁科技大学课程设计8（1）中径D中=17000mm（2）外径D外=22386mm（3）内径D内=11614mm（4）炉膛宽4400mm（5）炉膛平均高度1250mm（6）炉墙厚度493mm（7）炉子最大生产能力45吨/小时（8）炉子平均生产能力40.34吨/小时（9）坯料出炉温度1150~13000C（10）装炉温度±250C（11）平均燃烧消耗量4000立方米/时（12）空气压力250mm（13）各段热能分配均热段25%，第一段30%，第二段45%。当0l1800mm时，采用单排布料，0l1800mm时，采用双排布料单位加热速度：碳钢：5~5.5分/cm一般合金钢：6~8分/cm不锈钢、高合金钢7~10分/cm1.3.4.热定心定心指在管坯前端断面的中心部位形成有一定尺寸的漏斗形状的孔穴，便于穿孔时顶头对准坯料断面中心，减少穿孔后毛管的壁厚不均；减少的扭过头的阻力，便于二次咬入。热定心机一般安装在加热炉与穿孔机之间，利用压缩空气或液压方式带动冲头冲孔，七结构简单，效率高应用比较广泛。热定心设备：炮弹式风动热定心机设备性能：（1）冲击速度68m/s（2）定心深度：15~25mm（3）定心直径：40~50mm（4）打眼力：2400公斤（5）炮弹重量G=4kg（6）主缸筒活塞直径d=100mml=3000mm（7）主缸风压4~6大气压1.3.5.穿孔目的是将实心的管坯穿成要求规格的空心毛管。斜轧穿孔机时目前应用最广泛的穿孔设备，包括曼氏穿孔机、狄舍尔穿孔机、菌式穿孔机以及三辊穿孔机。本次设计采用的是曼氏穿孔机。曼氏穿孔机的特点是对心性好，毛管壁厚较为均匀，延伸系数=1.25~4.5。设备性能：主电机：N=200KW,n=200~400转/分，U=750V,I额=2850A辽宁科技大学课程设计9主减速机传动比：i=2.58操作：（1）严格按轧制表及可换部件配置表调整安装工具。（2）管坯不得长时间在辊道上及料槽上停留，放冷的管坯严禁轧制。（3）用推料机要平稳咬入。（4）机械调整正确。（5）顶杆接头保持完好，磨损了要及时更换并应准确地将顶杆调整在机械中心线上，工作中定心，辊不得打开过早防止鼓顶杆。穿孔机原理如图轧辊尺寸及几何形状1.3.6.轧管目的是消除螺旋形壁厚不均，并实现穿孔后的钢管壁厚减薄起延伸作用获得外径，平均壁厚符合要求的钢管。辽宁科技大学课程设计10设备性能：压下装置：1.上压下螺丝，从原位算起向上最大行程210mm，向下最大行程60mm.2.螺丝升降速度：1.9mm/s3.减速机传动比：i=1544.电机功率：N=11KW转速：n=715转/分回送辊装置：1.电机功率：N=55KW2.减速机传动比：i=33.辊直径540—600mm辊身长1680mm主电机：功率P=880KW转速n=400~500转/分额定电流I=1270A允许最大电流Imax=2700A跳闸电流I=2000A主减速机：主动轴最大力矩M=6．64吨米飞轮力矩GD2=20吨米2传动比i=5.67模数nM=16主动轮齿数1Z=30被动轮齿数2Z=70齿轮宽度B=880mm高速轴及飞轮重G=10.65吨人字齿轮机座：传递扭力矩M齿轮转速n齿数1Z=2Z模数nM宽度B50吨米66.1~132.2转/分29201120mm操作：1按调整规程及轧制表进行调整及选择轧制工具2管应被顺利平稳咬入前端嘴圆，后端平齐3轧出的管子尺寸与轧制表要相等4电机负荷未超出规定范围5用双槽单轧跟踪轧制的方法轧制，第二道轧制前需要将管子翻转9001.3.7.均整目的是辗平管壁的局部耳子、直道，使轧管后的荒管扩径、变圆比并精整内外表面。主要设备及技术要求：主电机：功率P转速n电压U额定电流I额跳闸电流I跳闸允许电流I允许404.25KW500~750转/分750V590A1300A750A辽宁科技大学课程设计11主减速机：中心距a主动轮齿数1Z被动轮齿数2Z传动比i800mm311484.581.3.8.定（减）径机钢管定径、减径（或张力减径）过程是空心体不带芯棒的连轧。定径的任务是在较小的总减径率和小的单机架减径率条件下，将钢管轧成具有要求尺寸精度和真圆度的成品管，减径除了起定径作用外，还有较大的减径率。实现大管料生产小口径钢管的目的，主要用二辊定、减径机。目的是清除均整后的钢管的外径不圆，满足技术条件的规定。主要设备技术性能：电机功率P机架数n机架间距a产品范围外径D壁厚s55.125KW51200mm89~168mm4~25mm要求：1按轧制规程进行轧辊安装，各架孔型中心线必须调整一致，且与轧制线一致。2机器调整必须按轧制表准确进行，不准两辊倾斜及错位。3电机不超负荷。1．主电机2．复合减速机3．连续轴辽宁科技大学课程设计124．定径机定径机孔型图1.3.9.冷却目的是将定径后的热轧管均匀冷却在100~1600C以下，便于矫直。设备能力及技术性能：1.）1#、2#冷却台电动机功率N=4.5KW转速n=450~1800转/分2.)1#、2#冷却台链轮直径D=650mm链条间距a=1200mm轧道间距b=600mm3.)减速机传动比i=18.244.)链条移动速度v=0.0085~0.033m/s5.)二次冷却温度T=50~1000C6.）冷却台尺寸：宽度=16800mm长度：1#=11000mm2#=31500mm7.)冷却时间：1#5.5~21.5分钟2#16~21分钟8.）斜度：12%1.3.10.矫直目的是用来矫直冷却后的钢管并能清除部分钢管椭圆度，采用“弯曲压扁”方式矫直钢管。严禁用矫直机减小钢管外径。主要设备技术性能：1）矫直机型号：Φ168mm矫直机辽宁科技大学课程设计132）矫直速度：13~80m/分3）最大矫直力：226吨4）矫直精度≤1mm/m5）主电机：N=90KW=440VI额=221An=0~1500转/分6）减速比i=1/9.8517）主动辊尺寸：Φ380×560mm被动辊尺寸：Φ320×480mm8）轧辊角度可调范围：27°~35°9）主动辊间距=900mm主动辊与被动辊间距=820mm1.3.11.吹风目的是用高压气将钢管内灰尘吹尽，以便切管。1.3.12.切头（一）6uTH切管机作用：切断无缝管端头，并对端头倒棱.可加工管坯范围：钢质10#~45#及屈服点不超过95kg/2mm的合金钢。规格：0D=57~168mms=3.5~40mml前=16mml均后