【文章內(nèi)容簡介】 計(jì)不合理；二是隨著設(shè)備潛力的不斷挖掘，軋機(jī)產(chǎn)量大幅度地增長，一些輔助設(shè)備變成了薄弱環(huán)節(jié)，限制了生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)揮，這種情況的常見的。各設(shè)備間的能力平衡總是相對的。它隨著產(chǎn)品的變更而變化，又隨著時間的推移而變化。由平衡到再不平衡往往生產(chǎn)客觀規(guī)律，因此應(yīng)不斷解決不平衡的問題。 無縫鋼管機(jī)組的增產(chǎn)措施。 1) 對于大多數(shù)機(jī)組而言，當(dāng)前提 高生產(chǎn)效率的重點(diǎn)應(yīng)放在提高日歷作業(yè)率的重點(diǎn)應(yīng)放在提高日歷作業(yè)率和軋機(jī)有效作業(yè)率上。日歷作業(yè)率一般應(yīng)達(dá)到 80%以上，軋機(jī)有效率作業(yè)率應(yīng)達(dá)到 85%以上。 2) 進(jìn)一步減少薄弱環(huán)節(jié)的節(jié)奏時間，使設(shè)備間達(dá)到基本平衡。同時，應(yīng)提高輔助設(shè)備的負(fù)荷率，按下式計(jì)算：奏時間薄弱環(huán)節(jié)（軋機(jī)）的節(jié) 某設(shè)備的工作節(jié)奏時間?iA% 3) 增加管坯單重（包括增加直徑或長度），軋制長度 ； 4) 降低金屬消耗，提高成材率； 5) 實(shí)現(xiàn)自動化（如微型計(jì)算機(jī)控制），減少定員， 提高勞動生產(chǎn)率。 二、降低無縫鋼管的能源消耗和節(jié)約能源 無縫鋼管生產(chǎn)中的金屬消耗分為兩類。一類是有形的 ，如中間軋廢、成品廢品、切頭尾、切除有缺陷的管段、中間或成品取樣檢查以及冷定心和剪切料頭等金屬損失。一類是無形的，如加熱爐和熱處理爐的燒損、酸洗溶解損失、修理管坯和成品表面缺陷等損失。 無縫鋼管機(jī)組在生產(chǎn)中進(jìn)一步降低金屬消耗的措施有如下幾點(diǎn)： 1) 提高產(chǎn)品尺寸精度，特別是應(yīng)減小管壁的厚度不均 ，以減少切頭尾的長內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 10 度； 2) 提高技術(shù)水平和改善設(shè)備水平，減少中間軋廢 3) 改善加熱設(shè)備和工藝，降低燒損，如用環(huán)形爐、步進(jìn)爐代替管坯斜底加熱爐和荒管室狀再加熱爐等，適當(dāng)降低開閘溫度以及采取少氧化和勿氧化熱處理工藝等； 4) 加強(qiáng)管理，減少金 屬浪費(fèi)。 節(jié)約能源具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因而能源消耗是評價(jià)無縫鋼管車間生產(chǎn)效益的重要指標(biāo)。 考核無縫鋼管車間（廠）能耗指標(biāo)有二，即工序單耗（某一車間生產(chǎn)一頓材所耗的能源） 和全工序單耗 （由錠和連鑄坯為起點(diǎn)到最終生產(chǎn)每噸軋材所耗的能源）。其計(jì)算公式如下： 車間成品材產(chǎn)量 余熱回收外銷電力等動力消耗燃料消耗工序單耗 ??? 工序單耗主要決定于本車間的燃耗和電耗 ；而全供需能耗主要決定于供坯工藝。生產(chǎn)管坯的加熱次數(shù)和軋制次數(shù)愈少 ，則全工序能耗愈低，因而為了減少全工序能耗應(yīng)大力發(fā)展連鑄坯（特別是連鑄圓坯） ，淘汰多次加熱和多次開坯的落后工 藝。 小型無縫鋼管機(jī)組的節(jié)約能耗方向 小型無縫鋼管機(jī)組的節(jié)約能耗方向有以下幾點(diǎn)： 1. 挖掘設(shè)備潛力、搞好正常生產(chǎn)是小型無縫鋼管車間節(jié)能的基礎(chǔ)，產(chǎn)量低、作業(yè)率低、質(zhì)量差、原材料消耗高必然造成能源大量浪費(fèi)。 2. 改造能耗大的設(shè)備，重點(diǎn)在于改造加熱管坯的斜底爐、水冷輥的退火爐以及冷拔打頭爐等，大幅度降低燃耗；改造陳舊的冷拔機(jī)節(jié)約電耗。 3. 改革工藝， 60～ 76 機(jī)組應(yīng)為冷拔提供薄壁的坯料，減少冷拔道次和循環(huán)周期，節(jié)約能耗。小型熱軋鋼管機(jī)組應(yīng)軋制長度大的鋼管和多軋小口徑管，充分利用軋件的潛熱。廣泛采用控制 軋制和直接淬火工藝代替熱處理，節(jié)約能源，提高鋼材性能。 4. 廣泛采用節(jié)能新工藝和技術(shù)，如滾模拔制、降低開軋溫度等。 5. 提高作業(yè)率，減少聽些時間，從而減少加熱爐空燒率和設(shè)備空轉(zhuǎn)率。 6. 提高成才率。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 11 7. 注意節(jié)約蒸汽、水、壓縮空氣、氧氣消耗。充分利用燃?xì)夂蛙埣挠酂帷? 8 做好廣義節(jié)能。以上所述的節(jié)能方向均指狹義節(jié)能，而降低其他消耗，如軋輥及工具消耗、潤滑油消耗、耐火材料消耗、備品備件消耗以及運(yùn)輸?shù)饶茉吹南臑閺V義節(jié)能 。因?yàn)樯a(chǎn)這些物質(zhì)也需要消耗大量的能源，而且這方面的 節(jié)能潛力也是很大的 。 400無縫軋管設(shè)備簡介 包鋼無縫廠于 1971 年投產(chǎn)，主體設(shè)備由列寧格勒設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，烏拉爾重型機(jī)床制造。 1996 年以后新增的設(shè)備是由德國德馬克設(shè)計(jì)，太原重工制造，具有90年代水平的機(jī)組。 進(jìn)入 90年代以來，無縫廠逐步對工藝、設(shè)備進(jìn)行改造。 1995 年精整線改造，在 2矯直機(jī)位置安裝了德國曼內(nèi)斯曼德馬克公司生產(chǎn)的 R420— 3型矯直機(jī)。 1996年進(jìn)行了φ 400 機(jī)組離線部分設(shè)備的改造，包括步進(jìn)式再加熱爐、高壓水除磷裝置，三棍定徑機(jī)組， 4冷床，輸送輥道等設(shè)備安裝了光管水壓試驗(yàn)機(jī)，型號為： GZ1143。改造后，通過 PLC 控制實(shí)現(xiàn)了新定徑區(qū)域的區(qū)域自動化控制。 1997年進(jìn)行了穿孔機(jī)、液壓站和軋管機(jī)接觸，接軸定位的改造。 1998 年進(jìn)行了軋管機(jī)、液壓站和工作輥定位的改造以及 GIS 質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的安裝調(diào)試工作。同時利用中移完成了兩臺環(huán)形電路控制系統(tǒng)的改造工作，實(shí)現(xiàn)了裝出料小車創(chuàng)動系統(tǒng)的全數(shù)字化控制以及輔助設(shè)備的無觸電控制，使環(huán)形爐設(shè)備的可靠性得到很大的提高。 1999 年進(jìn)行了軋管機(jī)回送輥道鎖緊與定位，定心機(jī)升降、軋管機(jī)方汽缸橫移、夾緊均整機(jī)換導(dǎo)板、換頂頭， 1穿孔機(jī)輥身加長的改造。 2021 年成功進(jìn)行了穿孔機(jī)區(qū) 域后臺Ⅰ \Ⅱ段及主機(jī)架部分設(shè)備的改造和 5冷床進(jìn)行了拆舊新建及均整機(jī)大蓋子鎖緊與軋機(jī)工作輥換輥小車的改造。其中穿孔區(qū)域改造包括：前臺入口嘴左近；下導(dǎo)板快速更換；下支持器鎖緊改造；穿孔機(jī)頂桿小車系統(tǒng)的改造等。采用西門子 PLC實(shí)現(xiàn)了區(qū)域自動化控制并實(shí)現(xiàn)了工藝參數(shù)自動化調(diào)整。 2021 年進(jìn)行了穿孔機(jī)自動換頂頭改造，雙向熱定心與軋管機(jī)區(qū)域改造。 φ 400 軋管機(jī)組有兩臺曼式穿孔機(jī)，每臺穿孔機(jī)設(shè)備總重 噸，電機(jī)總重 噸。軋輥水平布置，帶軸承箱的工作輥置于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓橫臥在封閉的機(jī)座內(nèi)。轉(zhuǎn)鼓外端 安裝了側(cè)壓進(jìn)裝置也液壓拉緊裝置，實(shí)現(xiàn)對工作輥徑向移動和液壓平衡。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 12 以下為無縫鋼管的生產(chǎn)工藝流程圖 ： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 13 圖 無縫鋼管生產(chǎn)工藝流程圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 14 其中，我的設(shè)計(jì)題目是包鋼的無縫鋼管廠機(jī)組中的一個均整機(jī)上的止推機(jī)構(gòu)，因此特對包鋼無縫廠進(jìn)行了參觀，其主體設(shè)備部分在七個跨間的廠房里，區(qū)域劃分為：管坯區(qū)，熱軋區(qū)，精整區(qū)，熱處理區(qū)和套管加工線五個部分。其機(jī)組工藝分布圖如圖 ： 圖 φ 400無縫鋼管機(jī)組工藝布置圖 其主體設(shè)備有： （ 1） 1500 噸管坯折斷水壓機(jī)；（ 2） 2環(huán)形爐；（ 3） 2穿孔機(jī)組；（ 4）再加熱爐；（ 5）軋管機(jī)組；（ 6）均整機(jī)組；（ 7）二輥定徑機(jī)架；（ 8）步進(jìn)式加熱爐；（ 9）冷床；（ 10）三輥定徑；（ 11）矯直機(jī)；（ 12）切管機(jī)；（ 13）水壓機(jī)；（ 14）步進(jìn)式加熱爐；（ 15）三輥定徑機(jī)；（ 16） 1 ～ 15 冷床；（ 17） 1 、 12 六軋輥矯機(jī) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 15 均整機(jī)的變形過程和延伸機(jī)的 變形過程有這本質(zhì)的區(qū)別這是因?yàn)閮烧咦饔酶鞑煌?。均整機(jī)的作用并非是要獲得大的變形（減壁和減徑）來延長鋼管，而是通過少量的變形來改善鋼管質(zhì)量，均整機(jī)的主要作用是改善管子內(nèi)外表面質(zhì)量，如消除自動軋管機(jī)帶來的內(nèi)經(jīng)道缺陷等以及改善鋼管的壁厚不均。 一、 均整機(jī)的變形理論 鋼管經(jīng)過均整后，在幾何尺寸方面直徑有些增加，管壁微量減少，管長度一般有些縮短。如圖 圖 均整機(jī)的變形區(qū) 均整機(jī)的變形區(qū)可分為四個區(qū)： A為：減徑區(qū)，在這個區(qū)一般很短。 B為：壁厚壓下區(qū)。由于均整機(jī)頂頭略大于來料的內(nèi)徑， 荒管首先和頂頭圓弧部分相接觸。隨著金屬進(jìn)入變形區(qū)，管壁受到壓縮（在圓弧部分上）。到頂頭圓柱區(qū)，雖然頂頭母線和軋輥圓柱段母線相平行，但由于軋輥軸線傾斜于軋制軸線，因此，在此區(qū)中管壁也受到一些壓力； C為：鋼管展軋區(qū)。此區(qū)中變形很小，主要起精整作用，對改善內(nèi)外表面質(zhì)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 16 量有一定的作用。 D為：鋼管轉(zhuǎn)圓區(qū)。均整機(jī)的變形過程可以從實(shí)際測定的管子在變形徑的尺寸得到證明，見圖 由圖可看出，荒管被軋輥咬入后，首先在直徑上受到壓縮 (減徑 )，圓形斷面荒管變成橢圓形，到與頂頭相遇后開始減徑，同時管子斷面橢圓度也迅速增加，到兩個軋輥軸線相交的地方 (圖中 00部面 )以后管壁不再受到壓縮，到展軋區(qū)管壁又稍微增厚，橢圓度減到出口區(qū)管子就被轉(zhuǎn)圓了。 變形長區(qū)度 圖 均整過程中軋件尺寸沿變形區(qū)長度變化 1－軋輥 。 2－頂頭； 3－壁厚變化； 4－外徑變化 （ d0平均外徑 ,d1軋輥方向外徑 ,d2導(dǎo)板方向外徑） 二、均整的鋼管管質(zhì)量 均整機(jī)可以部分地消除來料荒管的壁厚不均，根據(jù)資料介紹，由于加熱不均在穿孔機(jī)上形成的 10～ 15%的偏心性壁厚不均，加上在自動軋管機(jī)上形成的 20～40%對稱性不均的荒管，通過在頂頭 肩部均整后，管子的壁厚不均減小到 10%以下，但出頂頭肩部后壁厚有些回復(fù)，從而壁厚不均值又有些增加。 荒管壁厚不均的消除程度主要決定于減壁量（也就是擴(kuò)徑量），擴(kuò)徑量大，則改善鋼管壁厚精度效果也大。均整機(jī)的另一作用是，可以部分地消除自動軋管機(jī)的荒管內(nèi)表面上的內(nèi)直道缺陷。消除內(nèi)直道主要靠展軋管壁來實(shí)現(xiàn)，一般淺的內(nèi)直道可以消除，而深的內(nèi)直道是不能完全消除的。這是因?yàn)槭軠p壁量的限制。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 17 如圖 所示。 圖 均整過程中的壁厚變化及內(nèi)直道消除 由圖看出，減壁量和擴(kuò)徑量都是在變形區(qū)中途達(dá)到最大值，之 后壁厚有些回復(fù)，對消除內(nèi)直道不再起作用。一般深度在 毫米以下的內(nèi)直道能夠消除掉，但壁厚壓下量要在 毫米以上。深度比較大的內(nèi)直道則不易消除。 其它因素如軋制溫度，工具形狀以及軋機(jī)調(diào)整對消除內(nèi)直道也是有影響，這里不再敘述。 均整機(jī)的減壁量往往受到管子內(nèi)表面出現(xiàn)的螺紋缺陷的限制，內(nèi)螺紋是管子每半轉(zhuǎn)變形成所留下的痕跡。產(chǎn)生內(nèi)螺紋由均整變形特點(diǎn)決定的，由前述可知，均整過程中壁厚變化是由厚變薄再由薄變厚，那么壓下量大，則壁厚回復(fù)量也大，這樣變形的螺紋痕跡也越大，嚴(yán)重時則出現(xiàn)內(nèi)螺紋缺陷。當(dāng)然還有其它原因，如工具形 狀，軋機(jī)調(diào)整，工具磨損以及頂桿跳動等。 三、均整機(jī)的力能參數(shù) 在均整機(jī)上軋制中小尺寸鋼管的測壓數(shù)據(jù)，軋制壓力和軸制力是小的。軋制Φ 255～ 280 毫米大呂徑碳鋼管時軋制壓力 14～ 21噸：介紹軋制Φ 89～ 168 毫米內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 18 鋼管時，軋制壓力 ～ 噸。我們實(shí)驗(yàn)得出，均整機(jī)入口和出口側(cè)壓進(jìn)螺絲上的受力同樣是不均勻 ， P入 /P出 比值在 ～ ， 奧斯特連柯測得的數(shù)據(jù)為 ～ 。均整機(jī)上的軋管平均壓力：碳鋼為 20～ 40Mpa；合金鋼為30～ 50Mpa。 四、均整機(jī)的運(yùn)動學(xué)參數(shù) 均整機(jī)的滑移參數(shù)一般為： 0? =～ T? =～ 前進(jìn)螺距值可按下式計(jì)算 S=CxDa/xtg? xl/? x T??/0 其中， Da荒管直徑； Dp均整后管子直徑； C管子圓周長； β 前進(jìn)角； μ 延伸系數(shù) 。 無縫鋼管的生產(chǎn)流程主要包括坯料的選擇、坯料的加熱、管坯穿孔、無縫鋼管的軋制、精整等。 一、坯料的選擇 原料的選擇及軋前準(zhǔn)備對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善技術(shù)指標(biāo)、降低成本以及最大限度的發(fā)揮機(jī)組生產(chǎn)能力都有十分重要的意義。這是因?yàn)榕髁腺|(zhì)量不好，很難生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋼管；原料尺寸選擇不當(dāng)，往往會限制機(jī)組生產(chǎn)能力的發(fā)揮。 根據(jù)制管的生產(chǎn)方法、金屬的工藝性能和物理機(jī)械性能以及對成品管要求技術(shù)的不同，熱軋鋼管生產(chǎn)使用的原料可以有鋼錠、連鑄坯、軋坯 、鍛坯以及空心鑄坯等。用鋼錠和連鑄坯的成本比較低。鍛坯常是一些特殊合金鋼坯以及用軋制方法難以得到的或者經(jīng)濟(jì)上不合算的，如尺寸過大不能在軋鋼機(jī)上軋制的鋼坯。一般不大于Φ 300mm 的圓管坯多為鍛坯。常用方坯的優(yōu)點(diǎn)是比圓坯便宜。近年來，離心澆注的空心坯的使用有了發(fā)展。這種方法主要用于高合金鋼和難穿孔的金屬。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 19 工廠生產(chǎn)實(shí)踐證明，定吹（或底吹）氧轉(zhuǎn)爐鋼在工藝性能和機(jī)械性能方面同平爐鋼沒有區(qū)別，在很多情況下有時甚至超過了平爐鋼，然而氧氣轉(zhuǎn)爐鋼卻要比平爐鋼便宜得多。實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)用轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)的管坯主要是外表面質(zhì)量存在問題 。一般認(rèn)為外表面缺陷是非金屬夾雜物聚集，主要是由于冶煉因素造成的。轉(zhuǎn)爐鋼的穿孔性能是良好的，穿孔溫度一般在 1175℃～ 1275℃范圍內(nèi)，為了避免形成孔腔，相對壓縮量不超過 10～ 11%。 通過軋管發(fā)現(xiàn)有較多的外折，缺陷形式按螺旋線頒，說明主要是管坯表面存在著裂紋和折疊造成的。外折疊缺陷濃度一般不超過 。通過冷拔，管子質(zhì)量也是良好的。 用連鑄坯生產(chǎn)無縫鋼管，近年來發(fā)展很快，采用連鑄坯不但軋坯成本低，而且質(zhì)量好。有的資料指出，采用軋坯時鑄造組織的缺陷往往保持在管坯中，而軋成鋼管時常易暴露在鋼管的表面上，根 據(jù)統(tǒng)計(jì)鋼管上出現(xiàn)的外折缺陷， 70～ 80%是這種原因造成的。 管子內(nèi)外表面折疊缺陷的生成和定型及澆注也有著密切的聯(lián)系。采用連鑄坯可以改善成品鋼管的質(zhì)量，是因?yàn)檫B鑄坯有單一的（沿坯料長度和斷面）致密的低倍組織，沒有明顯的縮孔痕跡。另外