【正文】 爭(zhēng)力，必須抓住目前的大好時(shí)機(jī)，盡快縮小產(chǎn)品在品種、質(zhì)量和成本上與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，盡快使生產(chǎn)裝備和工藝技術(shù)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，使我國(guó)真正成為世界鋼管生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。 中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶動(dòng)了無縫鋼管行業(yè)的發(fā)展 從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來看：快速增長(zhǎng)并不是各個(gè)產(chǎn)業(yè)均衡增長(zhǎng)的產(chǎn)物，而是由幾個(gè)更快增長(zhǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)。從國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)來看： 80 年代的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)：輕工、紡織等； 90 年代的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)：基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施、新一代家電產(chǎn)品、房地產(chǎn)等； 1997 年以后的經(jīng)濟(jì)減速，是因 為出現(xiàn)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的“斷檔”這種局面，到 2021 年終于改變，一批新的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)浮出水面；帶頭的是住宅、汽車、電子通訊和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)這些具有一定的最終產(chǎn)品性質(zhì)的先導(dǎo)行業(yè)。以上兩個(gè)方面又拉動(dòng)了電力、煤炭、石油等能源行業(yè)和港口、鐵路、公路等運(yùn)輸行業(yè)的增長(zhǎng)。 無縫鋼管行業(yè)可持續(xù)快速發(fā)展的機(jī)遇 國(guó)內(nèi)外無縫鋼管市場(chǎng)，目前均處于消費(fèi)增長(zhǎng)期 ，國(guó)內(nèi)無縫鋼管消費(fèi)量將保持較快的增長(zhǎng)速度，為我國(guó)無縫鋼管的發(fā)展提供了有利時(shí)機(jī)。能源、交通、石油化工等設(shè)施的建設(shè)和維修所需無縫鋼管仍在鋼材市場(chǎng)需求中占有相當(dāng)重要的地位。 其次，輸送石油、天然氣、成品油、煤漿、礦漿等流體的管線管，尤其是高強(qiáng)度管線用管的需求量將會(huì)大幅上升。 第四，高技術(shù)含量的鋼管需求量增加。 二、中國(guó)無縫管行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 中國(guó)無縫鋼管行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與表觀消費(fèi)現(xiàn)狀 2021 年，我國(guó)無縫鋼管和焊接鋼管產(chǎn)量均為世界第一，無縫鋼管 2021 年已成為我國(guó)凈出口品種。 1981～ 2021 年，我國(guó)無縫鋼管產(chǎn)量及表觀消費(fèi)量總的變化趨勢(shì)是穩(wěn)定、同步增長(zhǎng)， 1999 年以前消費(fèi)量一直高于生產(chǎn)量，并有一定波動(dòng) (80 萬 t左右 )。 中國(guó)無縫鋼管行業(yè)產(chǎn)能建設(shè)現(xiàn)狀 日前我國(guó)有無縫管廠家 130 家左右，近 200 臺(tái)套機(jī)組。這類生產(chǎn)廠絕大多數(shù)為國(guó)有企業(yè)，技 術(shù)裝備先進(jìn)，單線生產(chǎn)能力高 (天管ф 250 機(jī)組、寶鋼ф 140 機(jī)組均超過 80 萬噸 )，產(chǎn)品質(zhì)量好，是無縫鋼管生產(chǎn)的主導(dǎo)企業(yè)。在這類企業(yè)中也有一批裝備水平適中，產(chǎn)品質(zhì)量較好 (可滿足相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求 )的企業(yè)，它們占據(jù)了市場(chǎng)相當(dāng)?shù)姆蓊~。但是這類企業(yè)大部分為購坯生產(chǎn)企業(yè)，其管坯的采購和質(zhì)量沒有保證，尤其是近年礦石價(jià)格大幅度上漲，使管坯價(jià)格也在上漲。另外，隨著供坯企業(yè)后繼加工線的建成，管坯的資源也會(huì)減少，未來的生產(chǎn)將會(huì)面臨嚴(yán)重的困境。 改革開放之前，無縫鋼管生產(chǎn)主要是以 E1 動(dòng)軋管機(jī)組為主和少量的其他形式軋機(jī) (如二輥軋管機(jī)、生產(chǎn)大口徑的周期式軋管機(jī)等 )。這之后，天津鋼管、衡陽鋼管、包鋼無縫、鞍鋼無縫也都相繼引進(jìn)了連軋管機(jī)組生產(chǎn)線。這些機(jī)組不僅引進(jìn)了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝， 而且還引進(jìn)了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)和在線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。這些機(jī)組的引進(jìn)使我國(guó)無縫鋼管的生產(chǎn)得到了飛速的發(fā)展，也使無縫鋼管的裝備水平達(dá)到世界領(lǐng)先水平。盡管這部分高端產(chǎn)品的量很少，但它卻代表著無縫鋼管行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的水平和未來發(fā)展的方向。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率超過了 80％，全年油井管出口 34． 4萬 t，進(jìn)口 32． 2萬 t，出口超過了進(jìn)口，已連續(xù)兩年成為凈出口產(chǎn)品。另外寶鋼、成都無縫也都開發(fā)出了自己系列產(chǎn)品。 近年來隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，極大的帶動(dòng)了高壓鍋爐管的開發(fā)和生產(chǎn)，2021 年高壓鍋爐管的年產(chǎn)量超過了 60 萬 t，占無縫鋼管 總產(chǎn)量的 6． 61％，進(jìn)口量 29． 8萬 t，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá) 67％。盡管這幾年國(guó)內(nèi)鋼管制造企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)方面取得了突破，但與電站和鍋爐行業(yè)對(duì)中國(guó)無縫鋼管行業(yè)的需求還有較大的差距，主要表現(xiàn)在品種 (鋼種 )不全，規(guī)格不齊，產(chǎn)品質(zhì)量還不夠穩(wěn)定等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 5 管線管 隨著管線鋼板技術(shù)的發(fā)展及焊管成型、焊接技術(shù)的進(jìn)步，管線用焊管的應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大，特別是在大口徑組距范圍內(nèi)焊管的優(yōu)勢(shì)更加明濕，加上成本的因素，焊管已在管線管領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位，限制了無縫管線管的發(fā)展。高鋼級(jí)管線管的生產(chǎn)目前是采用微合金化加熱處理工藝，無縫管的生產(chǎn)成本明顯高于焊管，而且隨著鋼級(jí)的提高，如 X80 以上鋼級(jí)管線管對(duì)碳當(dāng)量的限制，無縫鋼管 的常規(guī)工藝很難滿足用戶要求；目前各無縫鋼管生產(chǎn)廠都在為提高其管線管的抗腐蝕性能，低溫、高溫環(huán)境中的使用性能穩(wěn)定而開展科研工作。 氣瓶管、蓄能器管 氣瓶管、蓄能器管的開發(fā)成功，突破了傳統(tǒng)氣瓶、蓄能器頂擠生產(chǎn)工藝，使氣瓶、蓄能器的生產(chǎn)效率大大的提高，且產(chǎn)品的表面質(zhì)量及壁厚精度得到改善。隨著城市燃?xì)獬鲎廛?的興起，對(duì)氣瓶管的需求量還會(huì)不斷增加。國(guó)內(nèi)近年也在開發(fā)，目前國(guó)內(nèi)還無法生產(chǎn)這類儲(chǔ)氣瓶用管，但是隨著國(guó)內(nèi)幾條大口徑機(jī)組的建設(shè)，這類產(chǎn)品的供應(yīng)將得到改善。 目前我國(guó)不銹鋼管生產(chǎn)多采用穿孔 +冷軋、冷拔 (包括酸洗和退火 )或穿孔 +熱軋管 +冷軋、冷拔 (包括酸洗和退火 )，這一工藝應(yīng)該說是我國(guó)獨(dú)有的 (包括中國(guó)臺(tái)灣省 )，與傳統(tǒng)的擠壓 +冷軋、冷拔工藝相比。對(duì)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 6 于冷軋、冷拔機(jī)， 80 年代開始引進(jìn)先進(jìn)、快速、高效、大直徑冷軋管機(jī)，如KPW25VMR： SK75VMRCK； xnT 一 450 等。 一、 我 國(guó)鋼管行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 2021 年以來，是我國(guó)鋼管行業(yè) 50 年發(fā)展歷程中產(chǎn)量增長(zhǎng)最快的幾年，與全國(guó)成品鋼材的增長(zhǎng)幾乎同步，即成品鋼材每年平均以 %的高速增長(zhǎng)，其中鋼管更以每年平均 %的高速增長(zhǎng)，鋼管中又以焊接鋼管增長(zhǎng)速度最快，年平均增速達(dá)到了 %,大大高于無縫鋼管的年平均增長(zhǎng)率，管材比保持在 %以上。 20212021 年，鋼管的進(jìn)出口情況。 我們還看到，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的成品鋼材和鋼管的產(chǎn)量雖已居世界第一，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的強(qiáng)勁拉動(dòng)，其鋼材表觀消費(fèi)量卻大于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量，而鋼管的表觀消費(fèi)量到 2021 年已基本與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量持平。這些先進(jìn)技術(shù)裝備生產(chǎn)的鋼管產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，不但頂替了部分進(jìn)口產(chǎn)品，而且加大了產(chǎn)品的出口力度，因而在 2021 年首次出現(xiàn)了無縫管出口量大于進(jìn)口量，成為凈出口鋼材品種，而焊管的出口量比上年增長(zhǎng)一倍多。 先進(jìn)的焊管機(jī)組 包羅了世界上三大機(jī)型，即直縫雙面埋弧焊（ LSAW）、直縫高頻焊（ ERW）、埋弧螺旋焊（ SSAW）。即使這樣，國(guó)產(chǎn)焊管在我國(guó)西氣東輸工程及鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中起到了主導(dǎo)作用，頂替了大部分進(jìn)口產(chǎn)品，并已開始打入國(guó)際市場(chǎng)。 焊管由于技術(shù)裝備的升級(jí)，其產(chǎn)品在西氣東輸工程中做出重要貢獻(xiàn)。 二、存在的問題 ① ― 批鋼管加工企業(yè)依賴外供坯，在當(dāng)前鋼管產(chǎn)量猛增的形勢(shì)下，坯料來源十分緊張，價(jià)格上漲增加鋼管成本，無法參與激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；因此開工率很低，給企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成困難。 ，以提高在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力 目前，我國(guó)熱軋成品鋼材（坯 材）成材率在 93%左右，其中，熱軋無縫鋼管（坯 材）成材率，視其技術(shù)裝備水平不同波動(dòng)較大，技術(shù)先進(jìn)軋機(jī)一般為9092%；技術(shù)落后軋機(jī)僅為 80%左右；熱軋無縫管噸管電耗，先進(jìn)軋機(jī)為100150kWh／ t,落后軋機(jī)為 300kWh／ t以上；軋機(jī)作業(yè)率，先進(jìn)軋機(jī)為 75%以上，落后軋機(jī)為 70%以下。 、高技術(shù)含量鋼管，短期內(nèi)還無法完全滿足需求，尚須依賴進(jìn)口。 。因其用途僅限于一般民用建筑上用于低壓流體輸送管道，所以盡管其價(jià)格遠(yuǎn)低于無縫鋼管，也無法同無縫鋼管爭(zhēng)奪市場(chǎng)。無縫鋼管面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和沖擊，這種沖擊將隨時(shí)間的推移越來越激烈。每個(gè)設(shè)備生產(chǎn)一根鋼管所需的時(shí)間成為一個(gè)周期。 對(duì)全部過程來說，有許多工序和設(shè)備，就存在著工序間和各個(gè)設(shè)備之間的生產(chǎn)能力平衡問題。這些操作環(huán)節(jié)可分為加熱爐、穿空機(jī)、扎關(guān)機(jī)、均整機(jī)、定減徑機(jī)、再加熱爐以及矯直機(jī)等。各個(gè)環(huán)節(jié)中最 長(zhǎng)的工作周期是整個(gè)機(jī)組的薄弱環(huán)節(jié)。 實(shí)際上，車間的生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)有時(shí)在輔助設(shè)備上。各設(shè)備間的能力平衡總是相對(duì)的。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。 1) 對(duì)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。 2) 進(jìn)一步減少薄弱環(huán)節(jié)的節(jié)奏時(shí)間，使設(shè)備間達(dá)到基本平衡。 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。 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(píng)價(jià)無縫鋼管車間生產(chǎn)效益的重要指標(biāo)。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(dòng)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。 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)。 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。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。 5. 提高作業(yè)率，減少聽些時(shí)間，從而減少加熱爐空燒率和設(shè)備空轉(zhuǎn)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。 8 做好廣義節(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 。 1996 年以后新增的設(shè)備是由德國(guó)德馬克設(shè)計(jì)，太原重工制造，具有90年代水平的機(jī)組。 1995 年精整線改造，在 2矯直機(jī)位置安裝了德國(guó)曼內(nèi)斯曼德馬克公司生產(chǎn)的 R420— 3型矯直機(jī)。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(dòng)化控制。 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(cè)系統(tǒng)的安裝調(diào)試工作。 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(zhǎng)的改造。其中穿孔區(qū)域改造包括：前臺(tái)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。 2021 年進(jìn)行了穿孔機(jī)自動(dòng)換頂頭改造，雙向熱定心與軋管機(jī)區(qū)域改造。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)。 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(gè)均整機(jī)上的止推機(jī)構(gòu)，因此特對(duì)包鋼無縫廠進(jìn)行了參觀，其主體設(shè)備部分在七個(gè)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(gè)部分。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(zhǎng)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(dòng)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。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(gè)區(qū)： A為：減徑區(qū)，在這個(gè)區(qū)一般很短。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。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)。 D為：鋼管轉(zhuǎn)圓區(qū)。 變形長(zhǎng)區(qū)度 圖 均整過程中軋件尺寸沿變形區(qū)長(zhǎng)度變化 1－軋輥 。 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。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。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。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。 其它因素如軋制溫度，工具形狀以及軋機(jī)調(diào)整對(duì)消除內(nèi)直道也是有影響，這里不再敘述。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(shí)則出現(xiàn)內(nèi)螺紋缺陷。 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(cè)壓數(shù)據(jù)，軋制壓力和軸制力是小的。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(cè)得的數(shù)據(jù)為 ～ 。 四、均整機(jī)的運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)； β 前進(jìn)角； μ 延伸系數(shù) 。 一、坯料的選擇 原料的選擇及軋前準(zhǔn)備對(duì)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。 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(duì)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。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。常用方坯的優(yōu)點(diǎn)是比圓坯便宜。這種方法主