【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （鏜）孔管坯、 連鑄管坯、 離心鑄造空心管坯和電渣重熔空心管坯軋制無縫鋼管的工藝和能源、 工具和有關(guān)材料消耗的對(duì)比。2） 在設(shè)備設(shè)計(jì)和制造層面（1） 全面深層次地總結(jié)提高設(shè)計(jì)和制造整條生產(chǎn)線設(shè)備的通用技術(shù)以及設(shè)備設(shè)計(jì)制造精度與水平。 包括： ①結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑的特點(diǎn)及不足； ②設(shè)備精度和耐磨壽命的差距與不足； ③液壓系統(tǒng)、 液壓元器件和檢測(cè)、 控制器件的差距與不足； ④電器系統(tǒng)和檢測(cè)、 控制器件的差距與不足； ⑤自動(dòng)化的一、二級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 計(jì)算機(jī)、 檢測(cè)和控制儀器儀表以及元器件的差距與不足。（2） 全面深層次地總結(jié)提高立式斜軋穿孔、 延伸機(jī)（三輥、 精密）的設(shè)計(jì)制造技術(shù)以及設(shè)備設(shè)計(jì)制造的精度和水平。 包括： ①鎖緊裝置和設(shè)備穩(wěn)定可靠性的特點(diǎn)； ②軋輥同前后導(dǎo)向和前后臺(tái)中心線調(diào)整（對(duì)中）的特點(diǎn)。（3） 全面深層次地總結(jié)提高二輥、 三輥連軋管機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)以及設(shè)備設(shè)計(jì)制造精度與水平。包括： ①二輥連軋管機(jī)軋輥機(jī)架擺放形式的特點(diǎn)；②三輥連軋管機(jī)側(cè)向換輥機(jī)架機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)， 芯棒托管機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和 5 機(jī)架脫管機(jī)的配置特點(diǎn)； ③軋輥孔型自動(dòng)修正和軋制中心線的檢查與調(diào)整特點(diǎn)。（4） 全面深層次地總結(jié)提高定（減）徑機(jī)和張力減徑機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)以及設(shè)備設(shè)計(jì)制造精度與水平。 包括： ①定（減）徑機(jī)內(nèi)傳動(dòng)與外傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)對(duì)比和外傳動(dòng)的特點(diǎn)； ②張力減徑機(jī)各種傳動(dòng)方式的對(duì)比和各自的特點(diǎn)。（5） 全面深層次地研究、 分析和總結(jié)使用及維護(hù)國(guó)內(nèi)外排管鋸的經(jīng)驗(yàn)， 開發(fā)、 設(shè)計(jì)和制造具有高技術(shù)水平的排管鋸。 其核心技術(shù)是防鋸片震動(dòng)， 即無間隙軸承和鋸片導(dǎo)衛(wèi)裝置及其布置。（6） 總結(jié)提高設(shè)計(jì)、 制造、 建設(shè)、 調(diào)試和試生產(chǎn)“一條龍”的建設(shè)連軋管機(jī)組、 精密軋管機(jī)組、 三輥軋管機(jī)組等整條生產(chǎn)線的綜合自主集成能力。3） 在生產(chǎn)組織管理層面（1） 根據(jù)企業(yè)自身?xiàng)l件和環(huán)境明確自己的定位是發(fā)展壯大， 還是穩(wěn)住當(dāng)前， 尋找聯(lián)合、 參股， 或是另謀出路。 明確后應(yīng)早下決心盡快行動(dòng)。（2） 在各企業(yè)進(jìn)行上述大調(diào)整的過程中， 有條件的企業(yè)和科研單位應(yīng)積極加強(qiáng)科研力量， 盡快開發(fā)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需要、 特別是急需的高檔產(chǎn)品， 并穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。（3） 在逐步建立和建成后的大型鋼管集團(tuán)的鋼管科研技術(shù)中心， 應(yīng)加速集結(jié)科研力量， 針對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的差距和不足， 采取切實(shí)有效的措施提高競(jìng)爭(zhēng)力， 開發(fā)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需要的高檔產(chǎn)品并盡快投入生產(chǎn)， 打入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)， 參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。（4） 通過已逐步建立起來的全球營(yíng)銷、 生產(chǎn)和服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)， 擴(kuò)大視野， 面向整個(gè)國(guó)際市場(chǎng)， 規(guī)劃開發(fā)市場(chǎng)上利潤(rùn)最佳、 急需和未來需要的產(chǎn)品， 尋找最佳生產(chǎn)和最低成本的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)， 建立路線最短和運(yùn)輸成本最低的物流體系。 通過這些管理上的最佳化， 最大限度地提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力， 以適應(yīng)無縫鋼管強(qiáng)國(guó)的到來。（5） 積極組織整套生產(chǎn)無縫鋼管的自主集成成套技術(shù)和設(shè)備的出口， 或在國(guó)外建廠生產(chǎn)， 進(jìn)一步提高競(jìng)爭(zhēng)力， 占領(lǐng)更大市場(chǎng)份額。2 產(chǎn)品大綱制定及金屬平衡 產(chǎn)品大綱 產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案是設(shè)計(jì)的工廠或車間擬生產(chǎn)的品種名稱，品種規(guī)格，狀態(tài)和年計(jì)劃產(chǎn)量，軋鋼車間工藝設(shè)計(jì)首先從擬定車間產(chǎn)品方案開始，有了方案就可以進(jìn)一步選擇設(shè)備和確定車間工藝。（1）編制產(chǎn)品方案的原則1)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的要求，根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門對(duì)產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量和品種等方面的要求情況，既考慮當(dāng)前急需，又考慮將來發(fā)展的需求；2)產(chǎn)品的平衡，考慮全國(guó)各地生的布局和配套加以平衡；3)建廠地區(qū)的條件、生產(chǎn)資源、自然條件、投資等的可能性；4)根據(jù)技術(shù)可能性，逐步解決產(chǎn)品品種、規(guī)格的更新問題爭(zhēng)作到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化。（2）產(chǎn)品方案的主要內(nèi)容1）車間生產(chǎn)的鋼種和生產(chǎn)規(guī)模；2）各類產(chǎn)品的品種和規(guī)格；3）各類產(chǎn)品的數(shù)量及其在產(chǎn)品的比例。根據(jù)需求，生產(chǎn)現(xiàn)狀，技術(shù)條件，生產(chǎn)工藝等情況，現(xiàn)確定如下產(chǎn)品方案表（21）表21 產(chǎn)品方案表序號(hào)品種成品規(guī)格產(chǎn)品比例總產(chǎn)量（萬噸）備注（常用牌號(hào)）1結(jié)構(gòu)用無縫鋼管Ф6610%840Mn20Cr、40Cr、20CrMo2輸送流體用無縫鋼管Ф8630%6Q29Q3453油井管Ф60630%5J5N80 A、B、X424高壓鍋爐管Ф16824265mm%220G、20MnG、25MnG5低中壓鍋爐管Ф10530240 mm%20 6地質(zhì)鋼管225mm%33430CrMo合計(jì)100% 坯料(1) 坯料選擇生產(chǎn)無縫鋼管所用的坯料，叫做管坯。通常，采用實(shí)心圓鋼作為管坯。某些無縫鋼管生產(chǎn)方式也有采用鋼錠、連鑄坯、鍛坯、軋制方坯及離心澆注的空心坯等制作管的坯料。近幾年來，為了管坯廉價(jià)化，大力發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐鋼和連鑄坯來生產(chǎn)管坯，可降低成本15%左右。本設(shè)計(jì)是根據(jù)當(dāng)前無縫鋼管生產(chǎn)的發(fā)展防線，均采用實(shí)心圓坯。(2) 管坯的技術(shù)要求合格的管坯是熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的先決條件，由于斜軋穿孔的變形特點(diǎn)，對(duì)管坯質(zhì)量（尤其是表面質(zhì)量）提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求。根據(jù)頒布標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管坯的尺寸，表面質(zhì)量，組織等方面有一定的技術(shù)條件：1) 通常長(zhǎng)度：（400010000）mm公差177。1%；2) 彎曲度：最大彎曲度＜10，兩端面必須與軸線垂直，切褻瀆不大于5毫米3) 表面不允許有折疊，裂痕和其他缺陷，缺陷修理后的痕跡不得超過外徑公差之半；4) 圓管坯浸式樣橫斷面的低倍組織不得有白點(diǎn)縮孔、殘余氣泡、分層、翻皮、裂縫和夾雜。(3) 典型產(chǎn)品具體參數(shù)的選擇1） 鋼種的選擇：25MnC2） 斷面尺寸的選擇：φ156mm3） 長(zhǎng)度尺寸的選擇：考慮加熱能力、成品的定尺長(zhǎng)度、切頭尾損失、加熱之后產(chǎn)生氧化鐵皮的損失，軋件頭尾的溫差、軋制速度的快慢、設(shè)備間廠房長(zhǎng)度、成材率等因素來確定原料的長(zhǎng)度為6米。確定典型產(chǎn)品為φ1566mm 金屬平衡表金屬平衡就是整個(gè)生產(chǎn)過程中坯料、成品、燒損及二次氧化鐵皮、切頭和廢品的數(shù)及比例關(guān)系。通常根據(jù)有廠家的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，確定各部分所占的百分比，按產(chǎn)品大綱中的產(chǎn)品數(shù)量確定各部分的數(shù)量。產(chǎn)品占相應(yīng)坯料的百分比成成材率，其倒數(shù)稱為金屬平衡系數(shù)。燒損及二次氧化鐵皮兩占相應(yīng)的百分比稱廢品率。各指標(biāo)詳見表22：表22 金屬平衡序號(hào)品種年產(chǎn)量切損軋廢燒 損成材率金屬消耗系數(shù)坯料年需要量萬噸%萬噸%%1結(jié)構(gòu)用無縫鋼管822962輸送用無縫鋼管622963油井管522964I類鍋爐管222965II類鍋爐管222966地質(zhì)管22296總計(jì)25坯料總計(jì)綜合成材率計(jì)算A=∑aini式中：ai 各產(chǎn)品的成材率 ni 各產(chǎn)品的百分比 計(jì)算各設(shè)計(jì)的綜合成材率： A=96%20%+96%20%+96%7%+96%6%+96%7%+96%40%=96%3 工藝流程和工藝制度的制定 工藝流程（1）工藝制度的制定：制定軋鋼生產(chǎn)工藝過程是軋鋼車間設(shè)計(jì)的核心問題。（2）制定軋鋼生產(chǎn)工藝的基本要求： 優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本、安全。（3）制定工藝制度的依據(jù)： 生產(chǎn)的技術(shù)條件、鋼種的特性、設(shè)備的條件。 工藝流程的定義 所謂生產(chǎn)工藝流程就是把產(chǎn)品的生產(chǎn)次序排列起來。確定車間生產(chǎn)工藝流程是工藝設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要工作，他直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)能滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。 本設(shè)計(jì)中的工藝流程圖熱軋無縫鋼管工藝流程圖 加熱制度的確定 坯料加熱（1） 加熱的目的：為穿孔和軋管準(zhǔn)備良好的加工組織和改善金屬性能。（2） 加熱要求：1) 溫度準(zhǔn)確，盡量避免過熱過燒。2) 加熱均勻，內(nèi)外溫差不大于30—50℃，最好在15℃一下。3) 燒損少，加熱過程中不能脫碳，保證性能。（3） 環(huán)形加熱爐I：利用環(huán)形爐，分預(yù)熱段，第一加熱段，第二加熱段，均熱段。 加熱制度的確定管坯加熱制度包括加熱溫度、加熱時(shí)間及加熱速度等參數(shù)。（1） 加熱溫度的確定 隨著溫度升高，鋼的塑性提高，變形抗力降低，與此同時(shí)電耗和工具消耗降低，扎治理減小，設(shè)備磨損小。但是，溫度上海收到其他一些因素的限制。因此，確定合理的加熱溫度應(yīng)考慮一下因素：1） 當(dāng)溫度過高時(shí)可能產(chǎn)生過熱和過燒；2） 考慮在自動(dòng)軋管機(jī)上的終軋溫度。3） 溫度過高，鋼的表面層脫碳嚴(yán)重；4） 考慮金屬在加熱過程中的組織變化；5） 考慮穿孔過程中溫升情況；6） 考慮軋制成品管的規(guī)格，一般軋制厚壁管時(shí)加熱溫度可稍低一些，以為溫降??；7） 考慮金屬的燒損和鋼管的表面質(zhì)量；8） 管坯的加熱溫度和穿孔頂頭材質(zhì)有關(guān)，用鉬基合金頂穿孔時(shí)，加熱溫度要低于80℃—90℃。（2） 加熱的確定管坯的加熱時(shí)間可以按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Tjr=KjrDp式中：Tjr— 管坯加熱時(shí)間，min。 Dp — 管坯直徑，cm。 Kjr — 管坯單位加熱時(shí)間，min/cm；Kjr值與鋼種、管坯大小、爐子型式、供熱能力和操作制度有關(guān)，一些圓管坯加熱的Kjr值為：合金結(jié)構(gòu)鋼Kjr=7。本設(shè)計(jì)中管坯單位加熱時(shí)間如表（32） 表3─1 管坯單位加熱時(shí)間（軋坯）min/cm爐型Kt值鋼種步進(jìn)式爐（分）環(huán)形爐（分）碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼6─75─合金結(jié)構(gòu)鋼7─86─7中合金鋼8─9─8軸承鋼10─116─8不銹鋼10─117─10 軋制制度 軋制制度主要包括每個(gè)道次的軋制溫度、軋輥轉(zhuǎn)速以及軋機(jī)調(diào)整工藝、參數(shù)等項(xiàng)內(nèi)容，對(duì)于穿孔、軋管、定減徑等工序各軋制制度如下： 穿孔機(jī)的軋制制度 對(duì)穿孔機(jī)其送進(jìn)角和轉(zhuǎn)速的確定，在生產(chǎn)中應(yīng)以充分發(fā)揮設(shè)備潛力為原則來確定，它遵循一般規(guī)律：同一個(gè)穿孔機(jī)，大中管采用小的送進(jìn)角和低的軋制速度；同一直徑的管坯，薄壁毛管取值范圍的上限對(duì)塑性低和變形抗力高的合金鋼，最理想的是采用低速大送進(jìn)角工藝；在受到主電機(jī)能力限制和頂桿剛性條件的限制，應(yīng)用低速和盡可能大的送進(jìn)角。本設(shè)計(jì)采用曼式穿孔機(jī)，送進(jìn)角為10176。V軋===注：以上數(shù)值由后面章節(jié)給出,導(dǎo)盤的線速度取出口速度的3倍。 軋管機(jī)軋制制度對(duì)軋管機(jī)其軋制速度的確定以充分發(fā)揮其生產(chǎn)能力為準(zhǔn)，為保證其充分咬入，其圓周速度一般不得超過5m/s，本設(shè)計(jì)中軋輥速度為100轉(zhuǎn)/min。 定、減徑機(jī)定徑的任務(wù)是在較小的總減徑率和小的單機(jī)架減徑率條件小將鋼管軋成具有要求的尺寸精度的圓度成品管。減徑率除了起定徑作用外，還有較大的減徑率，實(shí)現(xiàn)大坯料生產(chǎn)小口徑鋼管的目的，主要采用五機(jī)架二輥定徑機(jī)。 冷卻制度 本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)式冷床進(jìn)行冷卻，在經(jīng)過熱定徑或減徑后的鋼管溫度一般在700900℃，在冷床上自然冷卻到100℃一以下進(jìn)行精整。鋼管的冷卻方式隨其材質(zhì)而異，大多數(shù)鋼種采用自然冷卻。4 設(shè)備選擇及其有關(guān)參數(shù) 主要設(shè)備的選擇及其有關(guān)參數(shù) 主要設(shè)備室指軋鋼設(shè)備的選擇，即軋機(jī)的選擇。軋管機(jī)的選擇是否合理對(duì)軋管生產(chǎn)具有重要影響。對(duì)于公益設(shè)計(jì)而言，軋機(jī)選擇的主要內(nèi)容是確定軋機(jī)結(jié)構(gòu)形式，主要參數(shù)和他們的布置。一般主軋機(jī)的設(shè)備選擇應(yīng)按照以下原則：（1） 軋機(jī)應(yīng)該在生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下是軋機(jī)組成合理，布置緊湊；（2） 軋機(jī)應(yīng)有較高的效率和設(shè)備利用系數(shù)，保證獲得高質(zhì)量產(chǎn)品所需要的剛度；（3） 主軋機(jī)應(yīng)盡可能機(jī)械化，以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；（4） 保證獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品；（5） 軋機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，容易制造。操作簡(jiǎn)單，維修方便；（6） 備品備件更換方便，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；（7） 良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是由于軋制產(chǎn)品的不同，對(duì)軋機(jī)的要求也不同，因此選擇軋機(jī)的同時(shí)除了遵循以上原則外，還要從產(chǎn)品的工藝要求出發(fā)，根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)的特點(diǎn)來確定軋機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)。本設(shè)計(jì)中采用鞍鋼Φ219自動(dòng)軋管機(jī)組。 穿孔機(jī) 在無縫鋼管生產(chǎn)中，穿孔工序的作用是將實(shí)心的單個(gè)管坯穿成空心的毛管。管坯穿孔的方式有三種:壓力穿孔，推輥穿孔，斜軋穿孔。尤其是斜軋穿孔被廣泛的應(yīng)用于無縫鋼管的生產(chǎn)中。本設(shè)計(jì)中也選擇曼式穿孔機(jī)，所以選擇的設(shè)備是HBW1150型斜軋穿孔機(jī)。穿孔機(jī)主要性能見表（41）表41穿孔機(jī)主機(jī)座性能項(xiàng)目單位參數(shù)軋輥直徑mmΦ950─Φ1200輥身長(zhǎng)度mm750輥形入口角（176。）入口輥面長(zhǎng)Mm290輥形出口角（176。）12軋輥額定轉(zhuǎn)速r/min115─120軋輥數(shù)量個(gè)2軋輥冷卻方式間接噴水冷卻軋制速度m/s─送進(jìn)角（176。）6─15最大軋制力kN3000最大軋制力矩kN600最大軸向力kN1200 自動(dòng)軋管機(jī) 目前應(yīng)用最廣的是自動(dòng)式軋管機(jī)，主機(jī)是二輥不可逆式縱軋機(jī)。其主要參數(shù)如表42 、表4表44所示。表42 自動(dòng)軋管機(jī)主電機(jī)性能項(xiàng)目參數(shù)功率 kw880轉(zhuǎn)數(shù) r/min400750額定電流 A1270跳閘電流 A2700最大允許工作電流 A2000 表43 工作軋輥性能項(xiàng)目參數(shù)轉(zhuǎn)數(shù) r/min70132輥身長(zhǎng)度 mm1680軋輥直徑 mm650