【正文】 ............................................................................. 78 包裝、標(biāo)志、質(zhì)量證明書 ........................................................................ 80 附錄 III 金屬平衡表 ...................................................................................... 81 附錄 IV生產(chǎn)工藝流程定額卡 ........................................................................ 82 附錄 V 相關(guān)外文資料翻譯 ............................................................................ 83 從規(guī)則的圓管到多角形的管狀斷面的冷拔 ..................................................... 85 1 綜述報告 前言 我國的鋼管產(chǎn)業(yè)，自從新中國成立以來有了很大的發(fā)展，建國以前我國是不 能生產(chǎn)鋼管的，建國后，作為首批重點工業(yè)建設(shè)項目，鞍鋼無縫管廠于 1953 年10 月 27 日建成投產(chǎn)，從此結(jié)束了我國不能生產(chǎn)無縫鋼管的歷史，到現(xiàn)在 我國已經(jīng)一越成為世界第一大無縫鋼管生產(chǎn)國。 1）以意大利 Dalmine、墨西哥 Tamsa 和阿根廷 Sidca 公司的連軋機(jī)組為中 心，以生產(chǎn)石油油井管為競爭目標(biāo)的集團(tuán)在 1999 內(nèi)組成。 5）美國 LTV公司，再美國境內(nèi)收購法國 Imetal公司所屬的科偉爾德公司機(jī)械結(jié)構(gòu)管廠和澳大利亞的斯莫貢公司中的焊管廠，成為美國最大的擁有 150 萬 t/a鋼管生產(chǎn)和銷售公司。其綜合生產(chǎn)能力約 372 萬 t，約占總生產(chǎn)能力的 83%（其中有 7 套新建軋機(jī)，設(shè)計能力為 萬 t，現(xiàn)只達(dá)到設(shè)計能力的 52%，即 70 萬 t）。這些軋管機(jī)多達(dá)106 臺（套），約占總數(shù)的 75%，但其綜合綜合生產(chǎn)能力只占總量的 17%。 無縫鋼管生產(chǎn)新技術(shù) 鋼管的冷斜軋技術(shù) 1） 金屬的變形狀態(tài)：在熱斜軋過程中，軋輥被認(rèn)為是鋼性體，軋件為鋼塑性體，因而接觸變形區(qū)內(nèi)的金屬均處于塑性狀態(tài)，由于處于高溫狀態(tài)的 金屬難以承受較大的軸向咬入力，所以需要較長的咬入?yún)^(qū)來提供足夠的送進(jìn)力，而在冷斜軋過程中，減徑量和減壁量比熱軋要小的多，金屬的軸向流動阻力也比較小，而處于冷軋狀態(tài)下的鋼管可以承受較大的軸向咬入力，在這種情況下，接觸變形區(qū)的咬入段可以為彈性區(qū)，該區(qū)的主要作用是為軋件提供前進(jìn)的動力，使軋件能夠順利咬入。 5） 潤滑條件的改善： 由于現(xiàn)有工藝上的限制，冷軋冷 拔工藝難以實現(xiàn)較理想的潤滑，而在斜軋工藝中，軋輥與軋件有較高的相對速度，容易在接觸表面形成油膜，因而使?jié)櫥瑮l件得到改善的同時，變形抗力降低，軋件成型質(zhì)量高?，F(xiàn)代冷軋機(jī)可實現(xiàn)大減徑量和大減壁量，軋制變形量 80%以上在冷軋機(jī)上完成。冷軋冷拔機(jī) 正向高速，長行程，環(huán)孔型，高精度方向發(fā)展。 4) 采用曲線型芯棒和最佳拋物面孔型，金屬變形合理，模具壽命長。該套機(jī)組配有錐形輥穿孔機(jī)、五機(jī)架連軋管機(jī)、 24 機(jī)架混合張力傳動減徑機(jī)，這些設(shè)備均采用了當(dāng)今最新的軋管技術(shù)。 我國周期式冷扎管機(jī)的發(fā)展 我國在周期式冷扎管機(jī)的研究始于 20 世紀(jì) 60 年代初，主要吸收消化了 XПT類型的冷扎管機(jī)，并先后制定 了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。并于1994 年投產(chǎn)了 LG60HL 型冷扎管機(jī)。與此同時新的 鋼管生產(chǎn) 工藝技術(shù) 使無縫鋼管的生產(chǎn)向高產(chǎn)量、高質(zhì)量、 高精度方向又邁出了一大步，諸如 鋼管的冷斜軋技術(shù) 冷軋－冷拔聯(lián)合工藝 等在冷加工無縫鋼管中的應(yīng)用，很大程度上改善了冷加工無縫鋼管的 現(xiàn)有 工藝技術(shù)。從國內(nèi)擁有的連軋管機(jī)組的類型和水平看 ，我國連軋管技術(shù)的發(fā)展與世界連軋管技術(shù)的發(fā)展步伐幾乎同步，從小規(guī)格到大規(guī)格，從多機(jī)架到小機(jī)架，從全浮動芯棒軋制工藝到半浮動芯棒，限動芯棒軋制工藝，幾乎覆蓋了國外所有連軋工藝和設(shè)備機(jī)型。產(chǎn)品方案是在深入實際調(diào)查統(tǒng)計后提出的方案，是進(jìn)行車間設(shè)計的主要依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品方案可以選擇設(shè)備和確定生產(chǎn)工藝。 在進(jìn)行產(chǎn)品方案編制時，以上三點要全面考慮，不可偏廢。但是，在設(shè)計中不可能有 那么多時間對所有產(chǎn)品進(jìn)行逐一計算。因此，可以從擬生產(chǎn)的所有碳素鋼和合金鋼中 選出十幾種有代表性的產(chǎn)品。在這里特別指出所選典型產(chǎn)品的產(chǎn)量之和為總產(chǎn)量。所得結(jié)果應(yīng)該與按所有產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計所得結(jié)果相一致或相接近。由于產(chǎn)品的使用條件不同，用戶對對產(chǎn)品的技術(shù)條件要求也就不同。 2） 性能標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定產(chǎn)品的化學(xué)成分、物理 機(jī)械性能、熱處理性能、 化學(xué) 性能、 工藝性能及其他特殊用途要求等。本人經(jīng)過認(rèn)真分析德國美國等一些發(fā)達(dá)國家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參照我國國家標(biāo)準(zhǔn)制定了本設(shè)計的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)。 生產(chǎn)方案選擇的依據(jù) 生產(chǎn) 方案的選擇與設(shè)備的選擇密切相關(guān)，二者應(yīng)同時加以考慮，確定生產(chǎn)方案 是主要考慮以下幾點： 1) 金屬及合金的品種、規(guī)格、 狀態(tài)及質(zhì)量要求 品種及規(guī)格不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么設(shè)計的車間就有很大的差別，例如熱軋無縫鋼管車間和冷軋無縫鋼管車間就有根本的差別。 主要考慮經(jīng)濟(jì)效果，采用那種方案合理，適合建廠原則，在設(shè)計時可以比照一個現(xiàn)有企業(yè)，特別是比較成熟的技術(shù)工藝?？梢缘玫奖溶堉品ㄖ乒芨。|(zhì)量更好的管材，也可以生產(chǎn)異型管。 綜合考慮各種因素以及本次設(shè)計的任務(wù)和技術(shù)要求，結(jié)合實際生產(chǎn)過程中各種生產(chǎn)方案的實用性和經(jīng)濟(jì)效益，本設(shè)計采用冷 軋和冷拔聯(lián)合加工的生產(chǎn)方案。制定生產(chǎn)工藝流程的主要依據(jù)有以下幾點： 1） 根據(jù)生產(chǎn)方案的要求 由于產(chǎn)品的 產(chǎn)量、品種、 規(guī)格及質(zhì)量不同，所采用的生產(chǎn)方案就不同，那么主要工序就有很大區(qū)別。 3） 根據(jù)車間生產(chǎn)率的要求 由于車間的生產(chǎn)規(guī)模不同，所要求的工藝過程復(fù)雜程度也不同。與其它坯料相比它有如下優(yōu)點： 1) 可以大量生產(chǎn)； 2) 管坯形狀和尺寸較為精確 ； 3) 表面比較光潔，內(nèi)部組織與性能也較為均勻 。局部的缺陷用火焰清理器或風(fēng)鏟進(jìn)行清理，風(fēng)鏟清理的勞動強(qiáng)度大，因此用其他有效方法代替，應(yīng)用廣泛的是火焰清理器，清理的時 候，它可以在管坯表面燒去寬 8～ 50mm 的一條，清理速度為 ～ ，局部清理可以減少金屬消耗，但不能實現(xiàn)機(jī)械自動化操作，所以當(dāng)表面缺陷較多時要用全面清理的方法，火焰清理機(jī)和剝皮車床應(yīng)用較為廣泛。不過，此時應(yīng)留下的部分足以生產(chǎn)出尺寸合乎要求的成品管。 按照軋制最長鋼管的要求將管坯切斷成不定尺的長度，有時是不可能做到的。因為管坯長度的減小意味著機(jī)組產(chǎn)量的降低。同時也要考慮設(shè)備的費用和能源條件。在切高合金鋼時容易切裂，所以一般適用產(chǎn)量高，產(chǎn)品以低合金和碳鋼為主的小型機(jī)組上，管坯直徑在 120mm 以下。 火焰切割的管坯具有平齊的端面，設(shè)備費用低，不論管坯直徑大小，切口都是 6～ 7mm，火焰切割適用于高產(chǎn)量 軋機(jī)和大直徑管坯。 按照鋼管材質(zhì)和幾何尺寸的不同，可以采用不同的酸洗方法：酸洗、堿洗及堿 — 酸復(fù)合洗。對于同一鐘鋼種在一定濃度的酸液中的酸洗時間，主要取決于溶液的循環(huán)程度。特別是成捆的管坯，如果靜止在溶液中進(jìn)行化學(xué)處理，不僅僅 處理時間長而且不均勻，降低了處理的質(zhì)量。 磷化、烘干、皂化 經(jīng)水洗后的管坯在冷拔冷軋以前，鋼管表面要涂以工藝潤滑層，以便減小摩擦、保證鋼管表面質(zhì)量，也可以防止鋼管生銹。碳鋼在鍍銅前必須經(jīng)過酸洗碳鋼鋼管鍍銅所用溶液的成分是 ～ 10%H2SO4 ， 5 ～30g/LCuSO4 鋼管在鍍銅、磷酸鹽處理或草酸鹽處理后，進(jìn)行烘干處理后還要涂以工藝潤滑劑，這可以在冷軋機(jī)上進(jìn)行，也可以在槽子里成捆鋼管進(jìn)行涂敷。變形量越大，從坯料到成品的變形過程越快，軋制 總的延續(xù)時間越短，軋機(jī)產(chǎn)量越高。軋制速度高，軋機(jī)產(chǎn)量增大。 冷軋的主要優(yōu)點是：幾乎沒有金屬損耗；當(dāng)使用錐形芯棒（周期式冷軋）時可以 得到很大的管壁壓下量（到 75— 85%）和減徑量（到65%），從而可以縮短生產(chǎn)周期；由于壓下量大，所以管壁的壁厚不均和公差可以顯著減??；用少數(shù)幾種壁厚的管坯就可以得到很多規(guī)格的成品管；可生產(chǎn)外表面質(zhì)量好的鋼管，鋼管表面不會產(chǎn)生冷拔時所出現(xiàn)的縱向裂紋。打頭的長度一般為 100－ 250mm。 中間熱處理、成品熱處理 在鋼管生產(chǎn)中廣泛使用熱處理來提高鋼管的塑性和機(jī)械性能，消除冷加工時所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 矯直 在冷軋冷拔后鋼管有一定的彎曲度，需進(jìn)行矯直。在鋼管 以倍尺長度矯直或者鋼管要求定尺交貨的情況下，需要將鋼管切斷，否則就只要切頭。 對于冷軋管一般用超 聲波、渦流、磁力等探傷方法進(jìn)行產(chǎn)品檢查，其主要特點和適用范圍見 表 3－ 1。 4) 人們可 以根據(jù)探傷后得知鋼材缺陷情況，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使鋼質(zhì) 表面涂層 為了保護(hù)用于鍋爐等工業(yè)部門所用的鋼管不受腐蝕，延長使用壽命，同時為了減小流體的壓力損失需要在鋼管表面涂敷各種涂層。 2) 無損探傷的準(zhǔn)確性高。 對于冷軋管來說可以用摩擦鋸或砂輪鋸鋸斷。多滾矯直機(jī)矯直速度快、效率高、 效果好。爐內(nèi)的氛圍是可以控制的，合金鋼用真空熱處理，以防止氧化損耗。 拉拔的優(yōu)缺點： 1) 拔制制品的尺寸精確，表面光潔 ； 2) 拉拔生產(chǎn)的工具與設(shè)備簡單，維護(hù)方便，在一臺設(shè)備上可以生產(chǎn)多種品種與規(guī)格的制品 ； 3) 拉拔道次變形量和兩次退火間的總變形量受到拉拔應(yīng)力的限制 ； 4) 最適合于連續(xù)高速生產(chǎn)斷面非常小的長制品。冷拔管在拔制前需要將管料前端加熱并鍛打至小于拔模模孔的直徑，以便拔管時打頭部分先伸過?？?，讓小車鉗口夾緊管頭以實現(xiàn)拔制。 3) 溫度規(guī)程：溫度規(guī)程規(guī)定了軋制時的溫度區(qū)間，即主要決定軋制時軋件的開軋溫度和終軋溫度。但變形量不宜過大，否則對產(chǎn)品，軋輥都有不良影響。 冷軋 從工藝設(shè)計角度看，確定軋制工藝參數(shù)主要在與正確制定變形規(guī)程、速度規(guī)程和溫度規(guī)程。在溶液溫度為 30～ 50℃ 時，鍍銅時間為 1～ 5分鐘。 對于低碳鋼可選擇鍍銅。同時，管捆中不同位置的鋼管加熱溫度也不一致。通常，隨著溶液濃度的不斷降低，需要逐漸提高溶液的溫度，就是為了保持所要求的酸洗質(zhì)量。這樣可以洗去鋼管表面上的污物并將鋼管加熱，從而減少對酸洗溶液溫度的影響，提高酸洗質(zhì)量。 本管坯切斷采用冷鋸鋸切，便于定心。但是，折斷后的端面坑坑洼洼，不整齊，軋管時鋼管端部容易裂開。各種鋼號的管坯均可采用冷鋸鋸切，但冷鋸的生產(chǎn)率較低，鋸片消耗較大，金屬損失要比剪 斷和折斷多，所以一般適用產(chǎn)量較低的機(jī)組。 管坯的切斷方法主要有：冷鋸鋸斷、摩擦鋸鋸斷、剪斷機(jī)剪斷、折斷機(jī)折斷以及火焰切斷等，各種切斷方法所適用的范 圍和條件不同，各有其優(yōu)缺點。無料頭切斷的條件由下列關(guān)系來決定： LmT≥n3L3min n3＝ L3min/（ L3max－ L3min） （ 3－ 2） 式中 LmT—— 切斷前管坯長度， m； n3—— 切斷的根數(shù)。 切斷 管坯清理完畢以后要切斷成軋制成品鋼管所要求的長度。 當(dāng)管坯存在較深缺陷時，就要報廢。 檢查合格后，由于坯料缺陷需要對其進(jìn)行修磨處理。因此，設(shè)計時生產(chǎn)率的要求是設(shè)計工藝過程的出發(fā)點。 2） 根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求 為了滿足產(chǎn)品的技術(shù)條件要求，就要有相應(yīng)的工序給以保證。確定車間生產(chǎn)工藝流程是設(shè)計工作的重要組成部分，它直接關(guān)系到這個設(shè)計能否滿足設(shè)計任務(wù)書的要求。成型與焊接是他的基本工序。 1） 熱軋 熱軋無縫鋼管生產(chǎn)過程是將 實心管坯（或鋼錠）穿孔并軋成具有要求形狀、尺寸、 性能的鋼管，熱軋無縫管的生產(chǎn)方法是以機(jī)組類型來分類的。 2) 年產(chǎn)量的大小 產(chǎn)量不僅決定工藝過程的特點，同時也對設(shè)備選擇、鑄錠尺寸、 產(chǎn)品規(guī)格有著直接的影響。 生產(chǎn)方案的選擇 所謂生 產(chǎn)方案是指為完成設(shè)計任務(wù)書中所規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)而采取的生產(chǎn)方法。 4) 交貨標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定交貨、驗收時的包裝、 標(biāo)志方法及部位 等 。因此作為設(shè)計工作，應(yīng)該考慮相應(yīng)產(chǎn)品的技術(shù)要求及交貨要求的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)本次設(shè)計任務(wù)以及設(shè)計要求，經(jīng)過本人在市場上的細(xì)心調(diào)驗，綜合考慮市場需求和我國的實際情況，現(xiàn)將所確定的產(chǎn)品方案和計算產(chǎn)品列表如下。 4) 計算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量。 2) 通過所有工序 指所選的所有計算產(chǎn)品要通過各工序，但不是說每一種計算產(chǎn)品都要通過各工序，而是對所有計算產(chǎn)品綜合來說的。 如何選擇計算產(chǎn)品： 1) 有代表性 將所有 的各類產(chǎn)品進(jìn)行分類編 組。如沒有標(biāo)準(zhǔn)，可由生產(chǎn)單位與用戶共同訂立協(xié)議。 2) 產(chǎn)品平衡 考慮全國各地生產(chǎn)的布局和配套加以平衡。這也是本次設(shè)計的目的所在。 但國家在“九 .五”期間將之列為重點攻關(guān)項目，也取得了很大的成果。該機(jī)型生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本底，特別適 合生產(chǎn)不銹鋼。 80 年代后研制了 GHL 型冷扎管機(jī)。 “九 .五”期間，原機(jī)械部將“無縫鋼管連軋成套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”課題列為國家重點科技攻關(guān)項目，旨在立足國內(nèi)開發(fā)研制連軋管機(jī)成套設(shè)備。 從國內(nèi)擁有的連軋管機(jī)