【正文】 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………… 關(guān)鍵詞： 無縫鋼管； 孔型 設(shè)計(jì)； 軋制表；軋制 力能參 數(shù) II Abstract The feasibility of The annual output 300,000 tons Ф180 MPM seamless tube plant。計(jì)算上述典型產(chǎn)品在穿孔、軋管及定、張減徑時(shí)的力能參數(shù)，并且在此基礎(chǔ)上校核各軋輥和主電機(jī)。車間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算及對如何保護(hù)環(huán)境提出一些措施。1 內(nèi)蒙古 科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 設(shè)計(jì)年產(chǎn) 30 萬噸Ф 180 無縫鋼管車間 設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 0703105114 專 業(yè)：材料成型及控制工程 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 I 摘要 本設(shè)計(jì) 進(jìn)行了建設(shè) 年產(chǎn) 30 萬噸Ф 180MPM 無縫鋼管廠的可行性分析；產(chǎn)品大綱及金屬平衡表的編制；管坯的選擇。確定車間生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品工藝制度；車間生產(chǎn)能力計(jì)算；主電機(jī)選擇；輔助設(shè)備選擇。并針對 Q345B 鋼，規(guī)格為 Φ 219mm 8mm 為典型 產(chǎn)品進(jìn)行軋制表計(jì)算，孔型設(shè)計(jì)及工具選擇。根據(jù)車間布置用 CAD軟件繪制了無縫鋼管車間工藝平面總布置圖 。products program and metal balance establishment。main electrical machinery’s choice。supporting facility’s choice were only technical economy target of workshop and protection were calculated,but also aimed at the two typical specification of Φ219mm 8mm of Q345B rolling instruments。 Keywords:Seamless steel pipe。pass schedule。 1994 年無縫管年產(chǎn)量 萬 t，居世界第一位 。鋼管的產(chǎn)量與鋼材呈同步增長的強(qiáng)勁勢頭，占鋼材的比重保持在 8%左右 [1]。這些企業(yè)包括無縫鋼管、冷拔冷軋管、不銹鋼管等廠 公司 ，也包 括國有、民營、合資企業(yè)等。 由于我國鋼管生產(chǎn)技術(shù)裝備水平的顯著提高，具有先進(jìn)技術(shù)水平的 (短流程 )鋼管生產(chǎn)工藝 (煉鋼 /精煉 — 連鑄管坯 — 連軋管 )在鋼管生產(chǎn)企業(yè)大力推廣，鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量普遍接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，產(chǎn)品覆蓋了石油、化工、鍋爐、煤炭、汽車、船舶、電站以及軍工、航空、航天、核能、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)和領(lǐng)域，同時(shí)還部分出口；還有一批具有高附加值、高技術(shù)含量的產(chǎn)品，如特殊扣套管、高鋼級(jí)鍋爐管、鉆桿等產(chǎn)品正在開發(fā)或在批量試生產(chǎn)中，不久將替代進(jìn)口產(chǎn)品 [2]。其中熱連軋無縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)、 PQF連軋 機(jī)組、鋼管擠壓生產(chǎn)技術(shù)、斜軋擴(kuò)徑機(jī)組、冷軋無縫鋼管設(shè)備和工藝技術(shù)、石油管材耐腐蝕設(shè)計(jì)都得到鋼管企業(yè)的普遍重視。所以，今后的重點(diǎn)應(yīng)放在充分發(fā)揮現(xiàn)有機(jī)組的能力，開發(fā)出高 強(qiáng)度等級(jí)、高抗擊毀、高抗腐蝕的石油管、高壓鍋爐管和氣瓶管等產(chǎn)品 ， 也是國家針對當(dāng)前我國鋼鐵市場進(jìn)行優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的內(nèi)容 ， 這也是增加在國內(nèi)外產(chǎn)品競爭力、擴(kuò)大市場份額的關(guān)鍵所在。早期建設(shè)的熱軋無縫毛、荒管生產(chǎn)設(shè)備較為簡陋，技術(shù)落后，消耗高，污染嚴(yán)重，現(xiàn)已基本停產(chǎn)，但仍有部分處在半停半開狀態(tài)。 目前我國有無縫管廠家 130 家左右，近 200 臺(tái)套機(jī)組。專用管的主要品種為油井管、高壓鍋爐管、低中壓鍋爐管、軸承管、液壓管、高壓氣瓶管和汽車半軸套管等。在術(shù)裝備上 ,主要的無縫鋼管生產(chǎn)設(shè)備仍依靠進(jìn)口一些高附加值產(chǎn)品的開發(fā)力度不夠 ,如油井管中特殊絲扣、抗腐蝕及部分高強(qiáng)鋼級(jí)產(chǎn)品還沒有完全過關(guān) ,這些產(chǎn)品仍需進(jìn)口 。 高壓鍋爐管生產(chǎn)現(xiàn)狀 眾所周知 ,火力發(fā)電設(shè)備用鋼管的特點(diǎn)是 ：規(guī)格多、 鋼種復(fù)雜、批量小、要求嚴(yán)而著稱。導(dǎo)致了高壓鍋爐管生產(chǎn)廠家 ， 生產(chǎn)安排上的困難。 近年來 ， 機(jī)械行業(yè)在引進(jìn)國外發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)的同時(shí) ， 又帶進(jìn)來一些國外新的鋼牌號(hào) ， 在冶金和機(jī)械行業(yè)技術(shù)工作者的共同努力下 ， 從仿制國外鋼號(hào)到獨(dú)立研制新的發(fā)電設(shè)備用鋼 ， 初 步形成了自己比較完整的用鋼系列 ， 同時(shí)向國內(nèi)提供了大量的發(fā)電設(shè)備專用鋼管 ， 使得電站設(shè)備的發(fā)展能夠取得巨大的成就。不僅現(xiàn)有的鋼種需要改進(jìn)和完善 ,而且需要研制性能更高、質(zhì)量更好的鋼管 ,為國內(nèi)發(fā)展超臨界、超超臨界發(fā)電機(jī)組做好材料準(zhǔn)備工作。火力發(fā)電在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位 ,決定了在電力發(fā)展 以煤電為主的格局。 目前我國已擁有世界上最先進(jìn)的各類軋管機(jī)組，能生產(chǎn)所有規(guī)格的高壓鍋爐管。 表 20222022年我國主要高壓鍋爐管 生產(chǎn)企業(yè)的高壓鍋爐管產(chǎn)量 單位：萬噸 目前，我國 高壓鍋爐管生產(chǎn)在以下幾個(gè)方面仍存在著一定的問題， 研發(fā)能力不強(qiáng)：高壓鍋爐管的研發(fā)有周期長，投資大，生產(chǎn)工序多、工藝復(fù)雜，檢測項(xiàng)目多、要求嚴(yán)的特點(diǎn)。目前，新型高壓鍋爐管的材料大多數(shù)是歐洲和日本研發(fā)的，國內(nèi)以仿造為主，國內(nèi)的研發(fā)能力無法滿足新型鍋爐制造的前沿技術(shù)要求。大口徑厚壁高壓鍋爐管供應(yīng)問題：通常大口徑厚壁高壓鍋爐管的合金含量都比高，需要從研發(fā)到冶煉直至最終熱處理整套完整的生產(chǎn)體系。 表 20222022年我國高壓鍋爐管產(chǎn)量及進(jìn)出口情 況 單位：萬噸 近幾年，我國高壓鍋爐管的產(chǎn)量逐年上升，高壓鍋爐管產(chǎn)量從 1998 年的 萬噸提高到 2022 年的 90 萬噸（ 2022年受國際金融危機(jī)影響產(chǎn)量有所下降）。到 2022 年，進(jìn)口高壓鍋爐管 18 萬噸，進(jìn)口比例降至 19%。 隨著產(chǎn)能擴(kuò)大，目前高壓鍋爐管市場總體供大于求，尤其是碳鋼管已嚴(yán)重供大于求，普通合金管也有過剩，但部分品種高合金管還不能完全滿足國內(nèi)需求，每年仍有近 20萬噸左右的高附加值的高壓鍋爐管進(jìn)口?？傮w來說，隨著火力發(fā)電向更高參數(shù)的發(fā)展，鍋爐的溫度和壓力越來越高、管道工作環(huán)境越來越苛刻、管道尺寸不斷增加，因此需要高合金高壓鍋爐管的量越來越大，對管材承壓耐溫及材質(zhì)的要求越來越高，對管材 的精度要求也更為苛刻。按照100t/萬 kW高壓鍋爐管計(jì)算，并考慮到 15%的電站安裝與維修及其他消費(fèi)，今后幾年對高壓鍋爐管的需求量仍將 在 70萬噸左右。 總結(jié) 由于我國鋼管生產(chǎn)技術(shù)裝備水平的顯著提高，具有先進(jìn)技術(shù)水平的 (短流程 )鋼管生產(chǎn)工藝 (煉鋼 /精煉 — 連鑄管坯 — 連軋管 )在鋼管生產(chǎn)企業(yè)大力推廣，鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量普遍接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，產(chǎn)品覆蓋了石油、化工、鍋爐、煤炭、汽車、船舶、電站以及軍工、航空、航天、核能、鋼 結(jié)構(gòu)等行業(yè)和領(lǐng)域，同時(shí)還部分出口；還有一批具有高附加值、高技術(shù)含量的產(chǎn)品，如特殊扣套管、高鋼級(jí)鍋爐管、鉆桿等產(chǎn)品正在開發(fā)或在批量試生產(chǎn)中，不久將替代進(jìn)口產(chǎn)品。但從品種、規(guī)格看，目前高質(zhì)量、大規(guī)格（厚壁管）的無縫鋼管仍有缺口，需要從國外進(jìn)口，尤其是油井管和高壓鍋爐管（核電用管）及高鋼級(jí)（耐腐蝕）的輸送管線內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 6 管 [4]。特別是出口退稅并未涉及出口量較大的石油天然氣輸送和鉆探用無縫鋼管，出口仍將保持快速增長。預(yù)測 2022年將消費(fèi) 25~33 億 t 標(biāo)煤， “ 十一五 ” 期間能源建設(shè)將投資 萬億元，到 2020 年，我國能源工業(yè)累計(jì)投資將達(dá)到 10 萬億元。2022 年石油產(chǎn)量將達(dá)到 億 t，年均投資 500億元 。據(jù)此預(yù)計(jì)內(nèi)市場無縫鋼管需求仍十分旺盛，特別是石油石化、電力行業(yè)的快速發(fā)展，仍將對無縫鋼管具有穩(wěn)定的 需求 [5]。在 2022 年進(jìn)口鋼管中鍋爐管占 %，進(jìn)口的品種、規(guī)格主要是大直徑、厚壁管及國內(nèi)生產(chǎn)有難度的產(chǎn)品（如 T/P2 T/P9 T/P12 T/P91 VM1 TP347HFG 等 ）。包頭境內(nèi)有陰山山脈的大青山、烏拉山（以昆都侖河為界），山峰平均海拔 2022 米，最內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 7 高峰海拔 2324 米。黃河流經(jīng)包頭市境內(nèi) 214 公里，公路、鐵路兩橋并 行飛架黃河南北。 (2) 交通、運(yùn)輸狀況 包頭是連接中國華北、西北的重要交通樞紐，現(xiàn)已基本形成了鐵路、公路、航空綜合交通網(wǎng)絡(luò)。 (3) 水、土地資源狀況 充足的水資源是包頭經(jīng)濟(jì)賴以發(fā)展的重要條件。此 外，艾不蓋河、哈德門溝、 昆都侖河 、五當(dāng)溝、水澗溝、美岱溝等河流，水流量可觀，也是可以利用的重要水資源。地下水補(bǔ)給量為 億立方米。已開發(fā)和利用的土地中，市區(qū)面積為 平方公里；耕地面積占土地面積比重 ％ ； 森林面積 千公頃，草原面積 千公頃。已發(fā)現(xiàn)礦物 74種，礦產(chǎn)類型 14個(gè)。非金屬礦有：石灰石、 白云巖 、 脈石英 、 螢石 、 蛭石 、 石棉 、 云母 、 石墨 、 石膏 、 大理石 、 花崗石 、 方解石 、 珍珠巖 、磷灰石 、 鉀長石 、珠寶石、 紫水晶 、 芙蓉石 、銅蘭、 膨潤土 、 高嶺土 、增白粘土、磚瓦粘土等 40個(gè)礦種。 內(nèi)蒙古地區(qū)預(yù)測煤炭儲(chǔ)量達(dá) 12250億噸，居全國第二位。穩(wěn)定的煤源保證了電力的正常運(yùn) 轉(zhuǎn)，蒙西電網(wǎng)覆蓋自治區(qū)中、西部地區(qū)，供電面積占自治區(qū)域的 56%。 綜上各條件， 在包頭這個(gè)西部的中心地帶建設(shè)鍋爐鋼管廠，不僅可以為當(dāng)前鍋爐管業(yè)的巨大市場需求提供服務(wù)，又可合理利用包頭本地以及周邊地區(qū)的有效物產(chǎn)資源，還可解決當(dāng)?shù)孛裆蜆I(yè)問題， 選擇包頭地區(qū)作為建廠 的 廠址 是當(dāng)前形式之所需，更合乎客觀真理 。 產(chǎn)品方案的編制 產(chǎn)品大綱的制定原則及編制 產(chǎn)品方案是設(shè)計(jì)任務(wù)書中的主要內(nèi)容之一，是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)時(shí)制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機(jī)組成和選擇各項(xiàng)設(shè)備的主要依據(jù)。 (一 ) 制定原則： ⑴ 國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對產(chǎn)品的要求 ， 根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)各部門對產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量和品種等方面的需要情況，既考慮當(dāng)前的急需，又要考慮將來發(fā)展的需要。 ⑶ 建廠地區(qū)的條件、生產(chǎn)資源、自然條件、投資等的可能性。 ⑵ 考慮各累產(chǎn)品的平衡，尤其是地區(qū)之間的平衡。有條件的要爭取軋機(jī)向?qū)I(yè)化和產(chǎn)品系列化方向發(fā)展，以利用提高軋機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平。 ⑸ 要解 決產(chǎn)品品種和規(guī)格的老化問題，要適應(yīng)當(dāng)期對外開放、對內(nèi)搞活的新的經(jīng)濟(jì)形勢的需要。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 10 產(chǎn)品大綱的編制表 表 產(chǎn)品編制表 序號(hào) 鋼管品種 鋼管規(guī)格 年成品產(chǎn)量 t 代表鋼號(hào) 或 鋼 級(jí) 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 外經(jīng)（ mm） 壁厚（ mm） 長度（ mm） 1 平端套管 ~2 ~ 9000 ～12022 15000 J55,L80,N80,P110,Q125 API Spec 5CT 2 低中壓鍋爐管 ~245 ~0 1000~12000 38500 20 GB3087199 GB531095 3 高壓 化肥 管 Ф60~245 ~ 10000~12000 18000 Q345,15CrMo GB647986 GB994888 4 低溫管道管 Ф60~245 ~25.0 9000 ～12022 31500 16MnDG 09Mn2VDG GB8163 5 高壓鍋爐管 Ф60~245 ~ 10000~12500 24000 Q345B DIN17175 CB5310 85 6 船舶用管 ~168 ~0 9000~12022 3000 C10， C20 LR GB5132 85 7 結(jié)構(gòu)管 ~245 ~25.0 10000~ 12022 21500 Q345,20Cr，42CrMo ASTMA519 GB9984 82 8 管線管 ~2 ~25.4 12500~15500 25000 X65 API SPEC 5L 9 一般管 ~245 ~25.0 9000~12500 74500 10,20,45, Q345 ASTM A5382 合計(jì) ~ ~25.0 9000~15500 30 萬噸 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 11 金屬平衡表 表 金屬平衡表 編號(hào) 產(chǎn)品 原料重量 /kg 成品重量 /kg 燒損 /% 切損 /% 軋廢 /% 金屬消耗系數(shù) /% 1 平端套管 ~ ~ 10 2 低中壓鍋爐管 ~ ~ 10