无缝钢管轧制实训

应用技术学院无缝钢管轧制实训学院系: 材料工程技术 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 2015年12月3日 目录1、前言1.1钢管分类1.2钢管规格 1.3无缝钢管.2、轧制表的制定 2.1轧制过程. 2.2轧管机2.3穿孔机2.4均整机2.5定径机3.工具设计及其参数3.1 穿孔机3.1.1穿孔机轧辊3.1.2 穿孔机顶头 3.1.3 穿孔变形区 3.2 轧管机3.2.1 轧制管孔型图3.2.2 回送辊孔型图3.2.3 轧管机顶头 前言 钢管（Steelpipe）是用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，也是一种经济钢材。钢管生产技术的发展开始于自行车制造业的兴起、19世纪初期石油的开发、两次世界大战期间舰船、锅炉、飞机的制造，第二次世界大战后火电锅炉的制造，化学工业的发展以及石油天然气的钻采和运输等，都有力地推动着钢管工业在品种、产量和质量上的发展。钢管按生产方法可分为两大类：无缝钢管和有缝钢管，有缝钢管分直缝钢管和螺旋缝焊管两种 1.1钢管分类按生产方法钢管按生产方法可分为两大类：无缝钢管和有缝钢管,有缝钢管简称为直逢钢管。1.无缝钢管按生产方法可分为：热轧无缝管、冷拔管、精密钢管、热扩管、冷旋压管和挤压管等。无缝钢管用优质碳素钢或合金钢制成，有热轧、冷轧（拔）之分。2.焊接钢管因其焊接工艺不同而分为炉焊管、电焊（电阻焊）管和自动电弧焊管，因其焊接形式的不同分为直缝焊管和螺旋焊管两种，因其端部形状又分为圆形焊管和异型（方、扁等）焊管。焊接钢管是由卷成管形的钢板以对缝或螺旋缝焊接而成，在制造方法上，又分为低压流体输送用焊接钢管、螺旋缝电焊钢管、直接卷焊钢管、电焊管等。无缝钢管可用于各种行业的液体气压管道和气体管道等。焊接管道可用于输水管道、煤气管道、暖气管道、电器管道等。按材质分类钢管按制管材质（即钢种）可分为：碳素管和合金管、不锈钢管等。碳素管又可分为普通碳素钢管和优质碳素结构管。合金管又可分为：低合金管、合金结构管、高合金管、高强度管。轴承管、耐热耐酸不锈管、精密合金（如可伐合金）管以及高温合金管等。按连接方式钢管按管端联接方式可分为：光管（管端不带螺纹）和车丝管（管端带有螺纹）。车丝管又分为：普通车丝管和管端加厚车丝管。加厚车丝管还可分为：外加厚（带外螺纹）、内加厚（带内螺纹）和内外加厚（带内外螺纹）等地车丝管。车丝管若按螺纹型式也可分为：普通圆柱或圆锥螺纹和特殊螺纹等地车丝管。另外，根据用户需要，车丝管一般均配有管接头交货。按镀涂特征钢管按表面镀涂特征可分为：黑管（不镀涂）和镀涂层管。镀层管有镀锌管、镀铝管、镀铬管、渗铝管以及其他合金层得钢管。涂层管有外涂层管、内涂层管、内外涂层管。通常采用的涂料有塑料、环氧树脂、煤焦油环氧树脂以及各种玻璃型的防腐涂层料。镀锌管又分为KBG管，JDG管，螺纹管等按用途分类1.管道用管。如：水、煤气管、蒸汽管道用无缝管、石油输送管、石油天然气干线用管。农业灌溉用水龙头带管和喷灌用管等。2.热工设备用管。如一般锅炉用的沸水管、过热蒸汽管，机车锅炉用的过热管、大烟管、小烟管、拱砖管以及高温高压锅炉管等。3.机械工业用管。如航空结构管（圆管、椭圆管、平椭圆管），汽车半轴管、车轴管、汽车拖拉机结构管、拖拉机的油冷却器用管、农机用方形管与矩形管、变压器用管以及轴承用管等。4.石油地质钻探用管。如：石油钻探管、石油钻杆（方钻杆与六角钻杆）、钻挺、石油油管、石油套管及各种管接头、地质钻探管（岩心管、套管、主动钻杆、钻挺、按箍及销接头等）。5.化学工业用管。如：石油裂化管，化工设备热交换器及管道用管、不锈耐酸管、化肥用高压管以及输送化工介质用管等。6.其他各部门用管。如：容器用管（高压气瓶用管与一般容器管），仪表仪器用管、手表壳用管、注射针头及其医疗器械用管等。按断面形状钢管产品的钢种与品种规格极为繁多，其性能要求也是各种各样的。所有这些应随着用户要求或工作条件的变化而加以区分。通常，钢管产品按断面形状、生产方法、制管材质、联接方式、镀涂特征与用途等进行分类。钢管按横断面形状可分为：圆钢管和异形钢管。异形钢管是指各种非圆环形断面的钢管。其中主要有：方形管、矩形管、椭圆管、平椭管、半圆管、六角形管、六角内圆管、不等边六角形管、等边三角形管、五角梅花管、八角形管，凸字形管、双凸形管。双凹形管、多凹形管、瓜子形管、扁形管、菱形管、星形管、平行四边形管、带肋管、滴状管、内翅片管、扭异管、B型管、D型管以及多层管等。钢管按纵断面形状又分为：等断面钢管和变断面钢管。变断面（或变截面）钢管是指沿管长方向上的断面形状、内外直径及壁厚等发生周期性或非周期性变化的钢管。其主要有：外锥形管、内锥形管、外阶梯管、内阶梯管、周期断面管、波纹管、螺旋管、带散热片的钢管以及带复线的枪管等。 1.2钢管规格（1）规格：螺旋钢管的规格要求应在进出口贸易合同中列明。一般应包括标准的牌号（种类代号 ）、钢筋的公称直径、公称重量（质量）、规定长度及上述指标的允差值等各项。我国标准推荐公称直径为8、10、12、16、20、40mm的螺旋钢管系列。供货长度分定尺和倍尺二种。我国出口螺纹钢定尺选择范围为612m，日本产螺纹钢定尺选择范围为3.510m。（2）外观质量：表面质量。有关标准中对螺纹钢的表面质量作了规定，要求端头应切得平 直，表面不得有裂缝、结疤和折迭，不得存在使用上有害的缺陷等；外形尺寸偏差允许值 。螺纹钢的弯曲度及钢筋几何形状的要求在有关标准中作了规定。如我国标准规定，直条钢筋的弯曲度不大于6mm/m，总弯曲度不大于钢筋总长度的0.6%。 1.3无缝钢管系列标准无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。无缝钢管具有中空截面，可用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。无缝钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用无缝钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。但是，圆管也有一定的局限性，如在受平面弯曲的条件下，圆管就不如方、矩形管抗弯强度大，一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。1.结构用无缝钢管（GB/T8162-2008）是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。2.流体输送用无缝钢管（GB/T8163-2008）是用于输送水、油、气等流体的一般无缝钢管。3.低中压锅炉用无缝钢管（GB/T3087-2008）是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。4.高压锅炉用无缝钢管（GB5310-2008）是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。5.化肥设备用高压无缝钢管（GB6479-2000）是适用于工作温度为-40400、工作压力为1030Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝钢管。6.石油裂化用无缝钢管（GB9948-2006）是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝钢管。7.地质钻探用钢管（YB235-70）是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。8.金刚石岩芯钻探用无缝钢管（GB/T3423-82）是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝钢管。9.石油钻探管（YB528-65）是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。10.船舶用碳钢无缝钢管（GB5312-2009）是制造船舶I级耐压管系、级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450。11.汽车半轴套管用无缝钢管（GB3088-82）是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。12.柴油机用高压油管（GB3093-2002）是制造柴油机喷射系统高压管用的冷拔无缝钢管。13.液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管（GB8713-88）是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝钢管。14.冷拔或冷轧精密无缝钢管（GB3639-2000）是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝钢管。15.结构用不锈钢无缝钢管（GB/T14975-2002）是广泛用于化工、石油、轻纺、医疗、食品、机械等工业的耐腐蚀管道和结构件及零件的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。16.流体输送用不锈钢无缝钢管（GB/T14976-2002）是用于输送流体的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。17.异型无缝钢管是除了圆管以外的其他截面形状的无缝钢管的总称。按钢管截面形状尺寸的不同又可分为等壁厚异型无缝钢管（代号为D）、不等壁厚异型无缝钢管（代号为BD）、变直径异型无缝钢管（代号为BJ）。异型无缝钢管广泛用于各种结构件、工具和机械零部件。和圆管相比，异型管一般都有较大的惯性矩和截面模数，有较大的抗弯抗扭能力，可以大大减轻结构重量，节约钢材。 二 轧制表编制这次设计的主要产品为半径为130-160乘4-6mm,20#的产品。其中自动扎管机组选择为140的。2、1轧制表的制定本次设计采用中间开花法制定轧制表： 已知条件：成品尺寸：159x5 钢 种 ： Q235 管 坯 ： 1502.2轧制过程热轧（挤压无缝钢管）：圆管坯加热穿孔三辊斜轧、连轧或挤压脱管定径（或减径）冷却坯管矫直水压试验（或探伤）标记入库。冷拔（轧）无缝钢管：圆圆管坯加热穿孔打头退火酸洗涂油（镀铜）多道次冷拔（冷轧）坯管热处理矫直水压试验（探伤）标记入库。2.2轧管机轧管机的壁厚：S成5mm时 S轧S成=5mm 外径：D轧=H轧槽高=156mm 内径：d轧=D轧-2S轧=156-25=146mm顶头反锥L3=50mm,走定径轧管顶头直径：二道次S轧2=d轧=146mm 一道次S轧1=S轧2+(13)=146-2=144mm （厚壁管取大值，薄壁管取小值）顶杆直径：D杆=d轧-（815）=144-10=134mm 轧管机外径mm壁厚mm内径mm一道次S轧1mm二道次2mm顶杆直径mm总延伸系数轧机系数轧槽高mm159514611461441347.23 156 2.3穿孔机毛管外径：D穿=(1.051.07)D轧=1.05x156=163.8mm毛管壁厚：S穿=S轧+（24）=5+4=9mm毛管内径：d穿=D穿-2Sm=164-2x9=146mm顶头直径：穿=d穿-k穿= 122-(415)=146-15=131mm（k穿：内扩径值 一般机组：415mm 大型机组：1015mm 小型机组：47mm）轧辊间距：B=D坯-h=150-24.6=125.4mm绝对压下量：h= D坯x（1015%）=150x12%=18mm导板间距：L=H+(02)=150+1=151mm椭圆度系数：1.204顶杆位置：=+= =112mm（备注：轧辊出口锥长 反锥长： 固定式 515mm 更换式 3050mm 出口锥角3.5） 顶头位置： =+ 其中：顶头鼻部长 穿孔锥长 平整锥长 = (0.11.0) =115.7=15.7mm =(0.150.25)=0.12131=15.7mm （备注：顶头鼻部直径 =（1.02.5）=131mm =131mm =（1.51.75） =（1.51.75）D坯 =1.5131= 式中：送进角10 滑动系数 =(0.40.9) =(0.50.7) 顶杆长：=+=117mm过渡圆弧： 顶头压下率：dq =穿孔机成品规格159X5mm管坯150mm毛坯外径163.8mm椭圆度系数1.204壁厚9mm顶头位置C70mm内径146mm顶杆位置112mm导板间距l151mm顶头直径131mm轧辊间距B125.4mm送进角102.4均整机外径：D均=D轧+(310)=156+8=164mm壁厚：S均=S轧=5mm内径：d均=D均-2S均=164-2x5=154mm顶头直径：均顶头=S轧2+（14）=146+3=149mm顶杆直径：均顶杆=均顶头-(215)=146-10=136mm轧辊间距：B=均顶头+2S均=149+2x5=159mm导板间距：L=2D均-B=2x164-159=169mm椭圆度系数：1.06延伸系数：1.03均整机外径mm壁厚mm内径mm顶头直径mm顶杆直径mm轧辊间距Bmm导板间距mm椭圆度系数延伸系数16451541491361591691.061.032.5定径机热状态尺寸：=（1.011.015）=1591.01=160.59mm压缩率：=2.07% =1-=2.07% =1.035% 2.07% 0各孔型平均直径： D1=164x(1-1.035%)=162.3mm D2=D1x(1-2.07%) =158.94mm D3=D2x(1-1.035%)=157.29mm D4=D3x(1-2.07%)=154.03mm D5=154.03mm椭圆系数: Q235厚壁管q取1 1=4=1.01045 2=3=1.0211 轧槽高： A1=161.46同理可得： A2=157.28 A3=156.47 A4=153.23 A5=154.03轧槽宽： =163.15同理可得：=160.60mm =159.77mm =134.35mm =134.31mm半径： R1=105.46mm同理可得： 偏心距： E1=0.08mm同理可得： =0辊缝：g=1.55mm圆角半径：r=36mm工作辊直径：=D+g-0.75 (D：辊环=430mm g：辊缝=15mm)本次设计五机架的辊缝分别为5，5，4，3，3。 =D+g-0.75=430+5-0.75*210.76=276.93mm同理可得：= D+g-0.75=319.78mm = D+g-0.75=348.58mm = D+g-0.75=334.31mm = D+g-0.75=334.27mm各机架断面：= =10mm （-) 8=2008.4mm2 （-）8=1792.1mm （-）8=1344.1mm2 （-）8=1343.1mm2 （-）8=1343.1mm2 各架时第一架的延伸系数： 同理可得： 工作辊转速： =6001500转/分 i=14.9 取n=750转/分转/分 r/min同理可得：r/min r/min r/min定径机（5架）热状态尺寸mm机架数轧槽高mm轧槽宽mm各孔型平均直径mm压缩率椭圆度系数偏心距mm工作直径mm工作辊转速转/分半径mm160.591161.46163.15162.31.035%1.000750.08276.9350.34105.462157.28160.60158.942.07%1.33324.81319.7848.87106.653156.47159.77157.291.035%1.33322.38348.5859.7579.994153.23134.35154.032.07%1.00750.05334.3162.3467.185154.03134.31154.03010334.2762.3467.16 3.工具设计及其参数3.1 穿孔机3.1.1穿孔机轧辊轧辊直径：600mm轧辊出口锥长：250mm轧辊间距：126mm3.1.2 穿孔机顶头鼻部直径：=(0.150.25)=0.16130=22.4mm顶头鼻部长： = (0.81.0) =0.821.6=17.92mm穿孔锥长: =（1.02.5）=1.0128=128mm平整锥长：=（1.51.75）D坯 =1.5140=66.44mm =66mm反锥长：l3=10mm一次穿孔直径=128mmD1=115mm穿孔锥圆孔直径：R=162.32mm3.1.3 穿孔变形区来料直径：D轧=150mm毛管外径：D穿=142mm毛管内径：d穿=134mm顶头位置： =+ 17.28+121+64-=48.42mm