【正文】 ............................ 49 毛管內(nèi)外表面質(zhì)量 ........................................................................................ 50 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 53 附錄 .......................................................................................................................................... 54 致謝 .......................................................................................................................................... 55 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 概述 穿孔機(jī)組的產(chǎn)生及其發(fā)展 1884 年發(fā)明用兩輥斜軋穿孔法生產(chǎn)無縫鋼管， 1892 年發(fā)明用沖孔法生產(chǎn)毛管，近來又發(fā)明了用推軋穿孔法來生產(chǎn)毛管，但至今斜軋穿孔法在無縫鋼管中仍占有最大的比重。早在 1884 年德國(guó)曼內(nèi)斯曼兩兄弟在在鍛造圓斷面鋼料實(shí)踐活動(dòng)中，常發(fā)現(xiàn)在圓形鋼料中心出現(xiàn)破裂，形成不規(guī)則的內(nèi)孔，即現(xiàn)在通稱的孔 腔，通過這一重要現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，為用斜軋法生產(chǎn)無縫鋼管奠定了基礎(chǔ)。在 1886 年正式試驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)未能成功而使生產(chǎn)的鋼管不能應(yīng)用而成為廢料，后來在不斷的實(shí)踐和摸索中，采用了加頂頭的斜軋穿孔，從而獲得了薄壁的毛管。 如今，穿孔的方法有了許多種，如推軋穿孔，壓力穿孔，斜軋穿孔等，而斜軋穿孔又分為菌式穿孔，盤式穿孔，曼式穿孔等機(jī)型。較長(zhǎng)時(shí)間以來，曼式穿孔機(jī)一直獲得了最廣泛的應(yīng)用，但是，隨著對(duì)曼式穿孔機(jī)的認(rèn)識(shí)不斷深入，為克服曼式穿孔機(jī)存在著曼內(nèi)斯曼效應(yīng)，改善毛管質(zhì)量，人們通過不斷的研究總結(jié)發(fā)明了大導(dǎo)盤（盤式）穿孔機(jī)和錐形棍 （菌式）穿孔機(jī)并且已經(jīng)在實(shí)踐中投入使用。盤式穿孔機(jī)把原來水平并列布置得穿孔機(jī)軋輥改為上下垂直布置，同時(shí)用一對(duì)水平放置的大導(dǎo)盤代替導(dǎo)板，導(dǎo)盤由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，這樣對(duì)管坯施加一個(gè)前進(jìn)力，也同樣可以減少頂頭前形成孔腔，改善毛管質(zhì)量等。而菌式穿孔機(jī)軋輥呈錐形，錐形輥的直徑沿穿孔變形區(qū)逐漸增大，從而有利于變形區(qū)中軋輥與軋件的速度能較好的匹配，減少變形區(qū)中金屬的堆積，促進(jìn)延伸，提高穿孔率和可穿性；同時(shí)減少扭轉(zhuǎn)變形和橫向剪切變形，從而減少內(nèi)外表面缺陷發(fā)生的機(jī)率。所以，這兩種穿孔機(jī)被普遍的應(yīng)用到了實(shí)踐當(dāng)中。 1758 年瑞士人 A H Calmes 提出了連軋管工藝芯棒限動(dòng)的設(shè)想，經(jīng)過計(jì)算，實(shí)驗(yàn)并且獲得了專利。限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)的工藝特點(diǎn)是在軋制時(shí)控制控制芯棒的運(yùn)行速度，在內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 整個(gè)軋制過程中，芯棒以低于第一架軋機(jī)出口速度的恒定速度前進(jìn)。由于芯棒速度限動(dòng)，恒定，從而縮短了芯棒工作段長(zhǎng)度，可以生產(chǎn)大，中口徑無縫鋼管，并由于工藝條件穩(wěn)定，避免了浮動(dòng)芯棒軋制時(shí)出現(xiàn)的軋件頭尾壁厚布均勻，由于脫棒比較容易，可采用圓孔型，減少了橫向金屬流動(dòng)，提高了壁厚尺寸精度。 為了適應(yīng)八十年代后期世界無縫鋼管市場(chǎng)需求的變化，意大利 INNSE 公司又開發(fā)了限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組第四代軋機(jī)： MINI MPM? 機(jī)組，該機(jī)組也叫做少機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，它保留了傳統(tǒng)的軋機(jī)組有點(diǎn)，還具有產(chǎn)量適中，節(jié)省占地面積和投資的特點(diǎn)，可較經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)各種規(guī)格且品種比較優(yōu)質(zhì)的無縫鋼管。 穿孔區(qū)的工藝流程 穿孔機(jī)是生產(chǎn)無縫鋼管的重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，穿孔區(qū)的工藝流程如圖 11 所示 圖 11 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 圖 11 中 1—— 環(huán)形爐 2—— 裝料機(jī) 3—— 出料機(jī) 4—— 運(yùn)輸鏈 5—— 剔除 架臺(tái) 6—— 輥道 7—— 穿孔機(jī) 8—— 穿孔機(jī)后臺(tái) 1 9—— 頂桿上線臺(tái)架 10—— 穿孔機(jī)后臺(tái) 2 11—— 頂桿下線臺(tái)架 12—— 抗氧化站 13—— 運(yùn)輸鏈 14—— 剔除架臺(tái) 15—— 穿孔機(jī)前臺(tái) 16—— 推料機(jī) 簡(jiǎn)述穿孔區(qū)的工藝流程為：由環(huán)形環(huán)形爐加熱到 1280 攝氏度的管坯經(jīng)出料機(jī)夾出，并且放在出料臺(tái)架上，通過橫移推料裝置和拔料器送到鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)，由翻料鉤將管 坯送到輥道上，在輥道的端部，管坯由擋板定位。當(dāng)軋機(jī)出現(xiàn)故障影響正常軋制時(shí)，須將管坯剔除到臺(tái)架上。正常軋制時(shí)，經(jīng)拔料器拔到緩沖接料器進(jìn)入穿孔機(jī)前臺(tái)的受料槽，由推料機(jī)推動(dòng)管坯經(jīng)入口導(dǎo)管送入穿孔機(jī)的孔型（軋輥，導(dǎo)板，頂頭構(gòu)成）進(jìn)行穿孔。 后臺(tái) 1 設(shè)有七架定心輥（包括機(jī)內(nèi)定心輥）和六組升降輥道，最末一組是惰輥，其余都為傳動(dòng)輥，而且第二組是夾送輥，用于緊急情況下抽出毛管。定心輥先用來保證頂桿中心線與軋制中心線一致，在隨后的軋制過程中為毛管導(dǎo)向（除機(jī)內(nèi)定心輥外）。 后臺(tái) 2 設(shè)有頂桿小車以及小車的鎖緊機(jī)構(gòu)，頂桿的預(yù)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和兩組升降輥道（惰輥）。依靠鎖緊機(jī)構(gòu)把小車鎖緊進(jìn)行軋制，軋制結(jié)束后將頂桿從毛管中抽出。頂桿的預(yù)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在管坯進(jìn)入入口導(dǎo)管時(shí)，開始預(yù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)軋機(jī)咬鋼后，停止旋轉(zhuǎn)，減少管坯的旋轉(zhuǎn)力矩，自動(dòng)對(duì)中管坯的中心，提高毛管的質(zhì)量。 當(dāng)毛管前端伸出穿孔機(jī)到達(dá)第二架定心輥前時(shí)，第二架定心輥打開（小打開），到達(dá)第三架定心輥前時(shí)，第三架定心輥打開，依次類推。當(dāng)軋制結(jié)束，升降輥道升起到達(dá)支持毛管位置，小車帶動(dòng)頂桿快速返回并且在升降 輥道的幫助下，依靠擋叉使毛管脫離頂桿。此時(shí)，定心輥上輥大打開，由回轉(zhuǎn)臂運(yùn)輸毛管到達(dá)抗氧化站。 從毛管中脫出的頂頭和頂桿進(jìn)行在線人工檢查，如果發(fā)現(xiàn)頂頭和頂桿有缺陷，應(yīng)剔除到下料臺(tái)架，同時(shí)，從上料臺(tái)架上線一根帶有頂頭的頂桿。而頂頭和頂桿正常的情況內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 下進(jìn)行下一根管坯的軋制。 到達(dá)抗氧化站的毛管首先進(jìn)行吹氮?dú)?，清除管?nèi)的氧化鐵皮，隨后噴吹硼砂（以氮?dú)庾鬏d體）去除管內(nèi)的氧化物，并且減少氧化物的形成，以及對(duì)下一步工序 MPM 軋制起到潤(rùn)滑作用。 然后，通過運(yùn)輸鏈毛管到達(dá)下一軋制 階段的預(yù)穿線。 穿孔區(qū)的主要設(shè)備及其功能 環(huán)形爐到穿孔機(jī)的設(shè)備及功能 . 橫移推料裝置由液壓缸驅(qū)動(dòng)，電磁閥 3DSP 控制，用于橫向推動(dòng)放在臺(tái)架上的管坯，并且拔正，然后靠在鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)的拔料器上。 拔料裝置由液壓缸驅(qū)動(dòng)，比例閥 3DSP 控制，實(shí)現(xiàn)快慢速度向前和向后運(yùn)動(dòng)，用于將管坯翻至鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)的入口處鞍座上。 鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過鏈子上的兩個(gè)鞍座將管坯運(yùn)輸?shù)椒香^。如圖12 所示 其中 主電機(jī)的功率 110KW，轉(zhuǎn)速 1000PRM，減速比 1225 1 , 74 12????，鏈?zhǔn)街睆? mm? ? 。 圖 12 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 .翻料鉤由液壓缸驅(qū)動(dòng)，電磁閥 3DSP 控制，用于將管坯從鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)出口翻到輥道上。 .輥道由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)的出口運(yùn)輸管坯到穿孔機(jī)入口側(cè)。 .擋板是用于管坯的定位的。 .剔除臺(tái)架用于后部工序出現(xiàn)故障時(shí)，剔除管坯。 穿孔機(jī) 的設(shè)備及功能 穿孔機(jī)由主傳動(dòng)，工作機(jī)座，前臺(tái)和后臺(tái)四部分組成。 .主傳動(dòng)裝置 主傳動(dòng)裝置包括電機(jī)，齒輪聯(lián)軸節(jié)，減速齒輪機(jī)座，主軸聯(lián)桿裝置，主軸支持裝置擺動(dòng)裝置。其中主傳動(dòng)裝置的作用是由電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，經(jīng)主軸聯(lián)桿裝置帶動(dòng)軋輥同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)為兩兩串聯(lián)裝配，帶動(dòng)每個(gè)主軸聯(lián)桿，每臺(tái)電機(jī)的功率是 1700KW，轉(zhuǎn)速0 500 /100rpm；齒輪聯(lián)軸節(jié)用來將電機(jī)傳來的扭轉(zhuǎn)力矩傳給減速機(jī)。減速機(jī)是由一個(gè)主動(dòng)小齒輪和一個(gè)被動(dòng)大齒輪嚙合組成，其作用是將齒輪聯(lián)軸節(jié)傳來的扭矩經(jīng)減速增大后傳給主軸 聯(lián)桿，減速比為 ： 1，聯(lián)桿的作用是是將減速機(jī)傳來的扭轉(zhuǎn)力矩傳給工作輥；主軸支持裝置由液壓缸驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)閥 3DS P? 控制，用于支持主軸聯(lián)桿；擺動(dòng)裝置由液壓缸驅(qū)動(dòng)，電磁閥 3DS P? 控制，用于換輥時(shí)，主軸聯(lián)桿和軋輥軸承箱的接手分離和嚙合。 .前臺(tái)，穿孔機(jī)前臺(tái)的主要作用是接受從環(huán)形爐來的管坯，使其順利進(jìn)入穿孔機(jī)，同時(shí)在緊急事故下剔除軋件。前臺(tái)由緩沖裝置，推料機(jī)，受料槽，入口導(dǎo)板，剔除臺(tái)架組成，其中，緩沖裝置是由兩個(gè)液壓缸驅(qū) 動(dòng)的杠桿系統(tǒng)構(gòu)成，每個(gè)液壓缸帶動(dòng)帶兩個(gè)瓜，用于管坯平穩(wěn)的翻到受料槽或者用于緊急事故下軋件的剔出。根據(jù)管坯的長(zhǎng)度來選擇 1 2 液壓缸的動(dòng)作（ 1 液壓缸靠近機(jī)架），當(dāng)管坯長(zhǎng) 1400 1800 mm時(shí)， 1 液壓缸工作，管內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 坯長(zhǎng) 1800 4500mm時(shí)， 1 2 液壓缸都參與工作。具體如圖 13 所示。 圖 13 受料槽用于支撐和導(dǎo)向管坯進(jìn)入穿孔機(jī)，由液壓缸鎖緊到底座上，入口導(dǎo)管用于導(dǎo)向管坯進(jìn)入穿孔機(jī)，由液壓缸鎖緊到機(jī)架上。推料機(jī)由液壓缸和推料頭組成，二者之間由銷軸連接，液壓缸帶動(dòng)推料頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，剔除臺(tái)架在緊急事故下，剔除軋件到臺(tái)架上。 工作機(jī)座是穿孔機(jī)的主要工作部分，管坯在機(jī)座內(nèi)進(jìn)行軋制，變成毛管。工作機(jī)架由機(jī)架，軋輥，軋輥箱，軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)鼓調(diào)整 機(jī)構(gòu)，導(dǎo)板調(diào)整機(jī)構(gòu)，三輥機(jī)內(nèi)定心輥等組成；其中機(jī)架是由鑄鋼件組成，用于存放軋輥箱，導(dǎo)板，轉(zhuǎn)鼓的調(diào)整，鎖緊機(jī)構(gòu)，軋輥箱由軋輥，帶軸承的軸承座及箱體組成，用于安裝軋輥以及軋輥的傳動(dòng)。該機(jī)組穿孔機(jī)軋輥上下布置，各有一套調(diào)整機(jī)構(gòu)，上下調(diào)整機(jī)構(gòu)各由一臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過減速機(jī)帶動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)軋輥的調(diào)整，并由液壓缸鎖緊；通過上下轉(zhuǎn)鼓角度的調(diào)整，可以得到要求的各種軋制角度（送進(jìn)角），轉(zhuǎn)鼓角度定位由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過減速機(jī)帶動(dòng)千斤頂完成，并且由液壓缸側(cè)面鎖緊，液壓缸與軋制線呈 45 度角，二者互成 90 度，通過液壓缸使轉(zhuǎn)鼓頂在千斤頂 上來消除間隙；導(dǎo)板調(diào)整機(jī)構(gòu)是將導(dǎo)板安裝在支持器上，布置于軋內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 制線的左右兩側(cè)，每一側(cè)都有兩個(gè)導(dǎo)板支持器，一個(gè)位于軋制工位上，另一個(gè)在背面，并裝好導(dǎo)板備用，更換導(dǎo)板時(shí)，由液壓缸拉出，旋轉(zhuǎn) 180 度進(jìn)入軋制工位，導(dǎo)板調(diào)整由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)千斤頂完成，并由兩個(gè)液壓缸側(cè)向鎖緊和兩個(gè)液壓缸橫向鎖緊導(dǎo)板；三輥機(jī)內(nèi)定心輥位于機(jī)架內(nèi)，毛管到達(dá)時(shí)打開，保證軋制開始時(shí)頂頭和頂桿的最大剛性。不控制毛管，僅有兩個(gè)位置，抱住頂桿和完全打開，一個(gè)液壓缸組成的連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作；定心輥在換輥時(shí)，必須傾斜到上位，由兩個(gè)液壓缸加一個(gè) 連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作；機(jī)內(nèi)定心輥由兩個(gè)液壓缸與壓塊鎖緊。 后臺(tái) 后臺(tái) 1 段 定心輥：用于支撐頂桿，毛管導(dǎo)向，限制毛管和頂桿的徑向振動(dòng)，保證穿出的毛管壁厚的均勻性。共有 6 組，分布于后臺(tái) 1 段，兩個(gè)液壓缸組成的連桿機(jī)構(gòu)使三個(gè)輥?zhàn)舆_(dá)到抱緊頂桿和控制毛管導(dǎo)向。徑向調(diào)整（開口度）由一套電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)經(jīng)過 6 個(gè)千斤頂來實(shí)現(xiàn)。 升降輥：用于輸送頂桿和毛管，共有 7 組。第 7 組輥道屬于惰輥，第 2 組輥道屬于夾送輥，而且它的上輥由 液壓缸控制升起，下降，但不傳動(dòng)，便于將毛管從軋機(jī)中抽出。傳動(dòng)裝置：由電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)經(jīng)萬向接軸完成；調(diào)整機(jī)構(gòu)：由兩套電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)（二個(gè)）經(jīng)千斤頂完成，一個(gè)動(dòng)作托頂桿，另一個(gè)動(dòng)作托毛管；升降調(diào)整：由兩個(gè)液壓缸組成連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作。 回轉(zhuǎn)臂：由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于把毛管從穿孔機(jī)出口輥道送到鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)的兩個(gè)鞍座上。 鏈?zhǔn)揭扑蜋C(jī)：輸送到鞍座上的毛管，首先進(jìn)行吹氮?dú)夂团鹕?，然后，運(yùn)輸?shù)筋A(yù)穿線，具體結(jié)構(gòu)如圖 14 所示： 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 圖 14 主電機(jī)功率 110KW ，轉(zhuǎn)速 100RPM ，減速比 1225 1 , 84 12????，鏈輪直徑 mm? ? 。 擋叉機(jī)構(gòu)：用于頂桿從毛管中抽出。由兩套碟簧裝置，二個(gè)液壓緩沖器和一個(gè)可擺動(dòng)的擋叉臂構(gòu)成。 后臺(tái) 2 段 頂頭冷卻箱，一個(gè)在線，一個(gè)離線，用于頂頭冷卻，在線冷卻箱可以左右打開，而離線冷卻箱可以前后翻轉(zhuǎn)。 頂桿支持輥：中間一個(gè)，靠近冷卻箱一個(gè)，高度調(diào)整：由電機(jī)傳動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)千斤頂來完成， 氣缸組成的連桿來實(shí)現(xiàn)中間輥的升降。為了防止頂桿小車撞擊中間支持輥而損壞設(shè)備，有一套機(jī)械保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由齒輪箱，連接長(zhǎng)軸，凸輪（動(dòng)力來源于卷筒 ）組成。 頂桿小車：小車的定位通過鎖舌的位置調(diào)整來實(shí)現(xiàn)（也就是頂桿為之調(diào)整），由電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)千斤頂來完成；間隙消除由一個(gè)液壓缸來實(shí)現(xiàn)，鎖舌通過氣缸上，下運(yùn)動(dòng)。內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 頂桿下車的軌道有 12 個(gè)行走輪和 12 個(gè)導(dǎo)向輪，通過鋼絲繩由直流電機(jī)傳動(dòng)的卷筒驅(qū)動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)縱向運(yùn)動(dòng)；頂桿鎖緊由兩套碟簧機(jī)構(gòu)組成，緊急情況或頂桿更換時(shí)，由兩個(gè)液壓缸組成的鎖緊打開機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。頂桿小車的預(yù)旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)作為動(dòng)力源，液壓缸帶動(dòng)連桿其嚙合作用，氣缸其制動(dòng)作用來完成。鋼繩張緊機(jī)構(gòu)有兩套碟簧與千斤頂組成的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 內(nèi) 蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 第二章 簡(jiǎn)