钢管生产的现状及发展毕设毕业论文.doc

1钢管生产的现状与发展 钢管的应用广泛，竞争比较激烈。在2008年爆发的经济危机对钢管行业造成了很大的影响。使得出现供大于求的现象，导致许多工厂减少年产量甚至停产，导致产能过剩。其影响的范围和时间也是比较长久。 1.1 产能与需求矛盾突出当前的国际金融危机，是二次世界大战以来最为严重的一次。国际货币资金组织最新预测2009年全球增长仅为0.5%，为二次世界大战以来最低增速。目前，钢铁的最大消耗行业房地产、造船等仍开工不足，对钢材的需求保持在低位。国家的刺激计划和振兴规划，发挥作用还需要一个过程。2008年国内钢管能够保持供需基本平衡，主要得益于大幅度出口的作用，缓解了国内市场供大于需的矛盾，我国无缝钢管出口量约占无缝钢管总产量的30.2%，这充分说明无缝钢管对国外市场的依存度相当高，风险在进一步增大。在我国成为钢管净出口大国后，钢管出口迅猛增加，对钢管发展、资源分流起到重要作用，但是遭遇的贸易壁垒和贸易保护主义越来越频繁。近2年世界各国对中国反倾销最多品种是钢管，达到16项，比重达38%，特别是近期美国启动了针对中国油井管的反倾销诉讼，将会使中国油井管的出口进一步萎缩，整体形势不容乐观。另一方面我国钢管业面临高产能而需求低增长的局面，钢管行业产业集中度低，出口企业众多且良莠不齐，容易出现自相压价竞争而招致反倾销的事件。在国内市场需求增幅下降，国际市场反倾销的形势下，国内外市场的压力都在增加，日前针对国内各类钢企的调查发现，国内30%的钢企有减产行为，而70%的钢企则没有减产。一些企业随着原燃料价格的下跌，其生产成本又低于市场价格，于是开始恢复生产。而很多的中小钢厂根本没考虑减产，在这种情况下。市场总体的供应仍将长时间处于过剩状况。1.2 投资成本的降低可能会引起无缝钢管生产线新一轮的投资热潮随着国际金融危机的加深，所造成的影响正进一步扩大，全球经济增长速度的下滑将导致机械制造行业的需求继续下降，无缝钢管生产设备的制造成本大幅度下降，而投资成本的降低可能会引起无缝钢管生产线新一轮的投资热潮，使无缝钢管的产能进一步扩大，使产能与需求的矛盾更加突出。1.3 产品结构与市场需求的矛盾突出近年来，随着各企业对产品结构调整的重视，专用管比例已经提高到较高水平，五大无缝钢管国有企业专用管比例均接近或超过70%，上海宝钢更是超过了80%(见表2)，特别是近几年来油套管国产化进程的加速贡献巨大。这种趋势导致：(1)专用管特别是油套管产能的急剧提升，超过30%的产品需要依赖出口消化，随着金融危机影响的显现，油套管价格出现跳水局面，并抑制了部分产能，一些民营企业处于停产和半停产状况，我国的专用管已经没有高附加值，甚至已经进入价格比拼阶段；(2)我国的专用管还处于低水平竞争阶段，高技术含量、高附加值的专用管(如特殊钢级油套管、特殊丝扣油套管、经济型特殊丝扣油套管、超临界和超超临界电站用管)比例极低，还需耗费大量外汇储备进口；(3)我国出口无缝钢管90%以上是低等级产品，利润十分有限，而进口无缝钢管100%是高等级产品，存在较大价差；(4)低端专用管产能过剩与市场需求有限的矛盾以及高端专用管产能不足与市场需求尚有较大潜力的矛盾同样十分突出。1.4 成本压力对淘汰落后及节能减排提出新的要求受金融危机的影响，国内市场需求产生了较大萎缩，使用无缝钢管产品的几个主要行业，如石油、化工行业、机加工行业及锅炉等行业的需求明显减弱，国家的经济刺激计划对这些行业也没有直接的影响，特别是石油行业的变化导致无缝钢管最主要的一个产品油井管市场面临异常被动的局面。20072008年间，国内油井管产品的每年消费量保持在230250万t，但从2008年4季度开始，国际原油价格一路暴跌，由最高的148美元桶下跌至50美元桶左右，并持续在低价位波动，持续下跌的石油价格不仅使国外各产油国纷纷压缩产量，也使得国内许多油田失去了开采价值，并直接导致石油管产品需求量的大幅萎缩，各油田纷纷调整自己的打井数量，2009年仅延长油田就减少打井计划2000余口，石油管需求量减少1520万t，可以预测2009年国内油井管的消费量不超过200万t，而近年来随着油井管出口量的不断增加，各地管加工生产线的纷纷投产，国产石油套管的产能已达到850万ta左右，其中民营企业的产量占到国内总产量的40%以上。如果出口形势持续低迷，2009年国内管加工生产能力将过剩60%以上，这将直接导致以生产低端产品为主、缺少竞争力的一大批管加工企业面临停产倒闭的境地(目前已有一大批企业处于停产或半停产状态)。值得注意的是：2008年底到2009年又有多套现代化的无缝钢管生产线相继建成投产，产能将陆续释放，生产能力将进一步扩大；无缝钢管产能从2004年的842万t，迅速增长到2009年的2400万t(预计)，5年时间内增长了2.9倍。随着新增机组的产能释放，市场竞争将更加激烈，此外由于焊管技术的不断进步，无缝钢管行业还受到焊管的冲击。同时我们也应注意到，石油价格的低迷态势只是暂时的假象，从长远来看，随着世界经济的逐步复苏，石油仍然是短缺能源。目前无缝钢管市场价格十分混乱，从中石油能源1号网招标开始，各企业为维持生产，以成本价或低于成本价报价，一些企业甚至提出在坯料成本价基础上加600800元t为无缝钢管定价，使无缝钢管多年来形成的价格体系被破坏，可以预见随着竞争的进一步加剧，一大批没有竞争优势的企业将被市场淘汰，无缝钢管这一高效产品将在很长一段时间内面临亏损的局面。在这种形势下，成本压力急剧升高，对淘汰落后及节能减排提出新的要求：(1)作业率低、合格率低导致成本居高不下已经成为落后产能，并提出了淘汰的要求；(2)通过技术进步减少原燃料消耗、提高合格率；通过增加高附加值产品比例来降低单位GDP能耗成为无缝钢管生产企业节能减排、降低成本的目标。2市场展望： 2.1 普通用管市场已经进入成本比拼的微利时代 2008年底到2009年又有多套现代化的无缝钢管生产线相继建成投产，产能将陆续释放，生产能力将进一步扩大，无缝钢管产能从2004年的842万t，迅速增长到2009年的2400万t(预计)，5年时间内增长了2.9倍。加之金融危机致使投资成本降低可能引发的新一轮无缝钢管生产线投资热潮，将会使普通用管市场雪上加霜。普通用管市场已经进入成本比拼的微利时代。 2.2 专用管市场将是未来无缝钢管竞争的主战场 随着普通用管进入成本比拼的微利时代，专用管市场(如油井管、管线管、锅炉管、结构管等)-逐步成为未来无缝钢管竞争的主战场，专用管利润会逐步受到挤压。立足未来专用管市场的举措不外乎两条： (1)通过技术创新、管理创新、体制创新降低成本； (2)通过技术创新，开发生产高技术含量、高附加值的专用管(如特殊钢级或特殊丝扣油套管、超临界和超超临界电站用管等)，不断提升其在国内外市场的份额。 2.3 产品创新及无缝钢管应用新领域的开拓是摆脱恶性竞争的关键 在产能过剩、利润不断滑坡的现实情况下，通过产品创新(如：特殊钢级油套管、特殊丝扣油套管、经济型特殊丝扣油套管、超临界和超超临界电站用管)及无缝钢管应用新领域的开拓(如列车车轴管等)成为摆脱恶性竞争的关键。 3本车间设计的依据和目的： 通过35年激烈的市场竞争，我国无缝钢管行业将会通过“行业洗牌”形成58家创新能力强、管理水平高、经营机制活的年产能在200万t左右的无缝钢管生产企业集团统领市场的。鉴于对以后钢管行业的可持续发展，节约可利用资源。防止产能过剩情况发生，建成一些小型或者中型的生产车间是很有必要的。本车间的主要尽可能在不影响产能以及产品质量的条件下应用新技术以及节约资源，并可能的提高其产品性能。运用所学的基本知识与实践知识完成题为“年产量30万吨热连轧无缝钢管车间设计”的毕业设计。 4：本车间设计的研究的内容和思路： 本设计是建设一套140轧管机限动芯棒连轧管机组，MPM2生产方案的选择2.1产品方案2.1.1产品的规格、品种及产量（1） 产品规格： 钢管外径：60140mm 钢管壁厚：4.520mm 钢管长度：600012500mm（2） 产品品种与产量 ：本设计是可年生产30万吨各类热连轧无缝钢管的生产车间，其主要品种为油井管、套管、液压支柱用热轧无缝钢管、低中压锅炉用无缝钢管、高压锅炉用无缝钢管、输送流体用无缝钢管、结构用无缝钢管。2.1.2产品的精度要求机组生产的产品尺寸公差讲达到下面规定的精度 壁厚范围 公差值 4.5mm壁厚7.5mm 8.0% 7.5mm壁厚10mm 7.0% 10mm壁厚13mm 6.0% 13mm壁厚20mm 5.0% 外径 公差值 60mm140mm 0.75%（最小值:0.40mm）2.1.3产品大纲产品大纲指生产的产品品种及其相关的技术参数与产量见表（2.1）表2.1 热轧无缝PQF140mm产品大纲序号品种代表钢种规格范围(mm)代表规格(mm)年产量(吨)执行标准外径壁厚长度1油井管J55、K55、N8060.3114.35.9515.4960001250060.36.45115009000API 5CT73.027.8211500900088.99.521150015000101.615.41150060000114.312.71150027000小计120000402套管J55、K55、N80114.3139.75.2122.23600012500114.35.211150015000API 5CT139.76.21150015000139.76.981150030000139.77.721150030000小计90000303液压支柱用热轧无缝钢管20、35、4527SiMn95.511471560001250095.591000015000GB/T16396-19981089100001500011491000030000小计60000204低中压锅炉用无缝钢管10、20601404.515600012500604.5110001500894.5110003000GB3087-19991145110004500133811000300015910110003000小计1500055高压锅炉用无缝钢管20G、12Cr1MoVG601404.515600012500894.510000600GB5310-19951084.51000060013310100009001591410000900小计300016输送流体用无缝钢管10、20、Q295、Q345601404.520600012500894.5100001500GB/T8153-19991024.51000030001144.51000030001595.5100001500小计900037结构用无缝钢管20、45、Q345601404.52060001250089610000600GB/T8152-1999114710000600133810000900159810000900小计90001合计306000100 2.2.1坯料的选择 本机组选用原料为合格的140180mm连铸圆管坯，管坯来了为倍尺长度，在官配准备去锯切成要求的定尺长度。 2.2.2管坯技术条件 管坯要求： 尺寸： 140 180mm 外径公差： 1.4% 椭圆度：2.5% 管坯端面偏差: 3.0(自垂直,最大5mm) 冶金要求： 如果没有另外规定化学成分，在管坯的化学成分分析中，不应超过下述限度： P+S 0.045% O2 40ppm N2 100ppmH2 4ppm管坯运至轧机，不应有任何内部和表面缺陷，这些缺陷会影响无缝钢管的质量，如：管坯的表面缺陷，最大允许深度0.5mm。对于较大的缺陷，应打磨掉。边缘要避免锋利。打磨深度不应超过管坯直径的1.4%。不能焊接修理。管坯不能有飞边，不能有缩孔。对于管坯内部质量的进一步要求，要经买卖双方共同确定。圆管坯在滑道上应能够滚动，其弯度不应超过2.5mm/m。按轧管机要求，可购买的钢管可以是单一的长度或者多种长度，偏差不应超过长度的1%。2.3生产方案的选择2.3.1生产方案的选择的依据（1） .金属与合金的种类，规格级质量要求；（2） .年产量的大小；（3） .投资建设速度，机械化与自动化程度，劳动条件与发展。2.3.2 生产方案在本设计中，根据选择的依据，采用热连轧管机组生产无缝钢管。车间平面采用曲折式与横移式的组合的形式，来保证工艺流程的流畅与合理。3车间工作制度与金属平衡3.1车间的工作制度车间采用三班倒连续工作制度，节假日不停产.实行轮班换休，计划检修。大中修每年5天，中小修每年累计20天，交接班每次20分钟。本车间额定每年有效工作天数为290天。如表3-1年日历时间计划检修时间年工作时间非计划时间年额定工作时间大中修中小修交换班20min/次 换轧辊及其他设备事故处理及其他365天5天/年20天/年340天290天8760(h)120(h)480(h)8160(h)290(h)700(h)450(h)6720(h)3.2金属平衡3.2.1确定计算产品的成品率成品率是指成品重量与投料量之比的百分数。计算公式为： A= 式中：A成品率% Q投入坯料（吨） W金属损失重量（吨）影响成品率的损失因素是各工序的各种损失，本设计车间的金属损失有：烧损、集合损失、工艺损失等。3.2.2金属平衡表金属平衡是反映在某一定时期，制品金属材料的收支情况 3-2序号品种原料切削加工烧损成品金属消耗%1油井管13300012000090.22套管10000090000903液压支柱用热轧无缝钢管670006000089.54低中压锅炉用无缝钢管167001500089.85高压锅炉用无缝钢管3350300089.66输送流体用无缝钢管100009000907结构用无缝钢管10000900090合计340050306004生产工艺流程 4.1制定生产巩固已流程都额主要依据 确定车间生产工艺流程是工艺设计中的一项重要的工作，合理的生产工艺流程应在保证完成设计任务书中规定的产量和质量的前提下，具有最低的消耗，最少的设备，最小的车间面积，最低的产品成本；并具有利于产品质量的提高和将来的发展。具有较高的劳动条件。制定成产工艺流程的主要依据有以下几点。（1）根据生产方案要求。（2）根据产品的质量要求。（3）根据车间生产率的要求。 4.2设厂工艺的基本流程组成 金属压力加工产品的工艺流程有共通性，大致可归纳为一下几个主要工序：坯料的准备；加热；轧制；炸后冷却；炸后冷却；热处理；精整。 4.3见图4.1 4.4 MPM的生产工艺简述限动芯棒连轧管机是在全浮动芯棒连轧管机的基础上发展起来的。在轧制过程中，芯棒的运动受到限动力的作用，始终以一个恒定的速度前进，其速度低于或等于第一机架轧机的轧制速度，各机架均处于一个稳定的限动轧制状态。在靠近轧机的最后一架处，管子从芯棒上由脱管机脱出，芯棒快速返回从而结束轧制过程限动芯棒连轧管机代表着现代无缝钢管生产的先进技术，它集中体现了无缝钢管生产的连续性、高效率、机械化及工业自动化的发展趋势。也反映了一个国家钢铁、钢管生产的技术水平，是一个国家钢铁企业，科技水平集中体现的一个重要方面。3.1：钢管工艺流程图长管管坯管坯锯切称重管坯加热穿孔 入中间库专用管需包装管收集入库高压水除磷定径机定径喷印标记冷却改尺人工检查成排锯切无损探伤修磨矫直5设备选择 根据当今时代最近趋势发展以及产品需求，为了经济合理，优质的完成设计规定的产品大纲要求，在保证工程质量优良的前提下，节约资源，提高产品率，获得好的经济效益。 5.1主要设备选择 5.1.1 环形加热炉 环形炉在热轧生产线中的作用是将管坯锯锯切之后的合格定尺管坯由常温（20）加热到12805以供穿孔机组进行穿孔工序。环形炉是目前世界上用于加热圆管坯的最理想的工业炉炉型。此炉型的特点是炉底呈环形，在炉底驱动装置的作用下承载管坯由入料端旋转至出料端，再由出料机从出料炉门将加热好的管坯取出。在管坯随炉底运动过程中通过炉墙、炉顶等处的烧嘴加热达到合格的出料温度，并满足温度均匀性要求。布置 环形炉为高架布置，座落在+5m 平台上。炉体在A-B 跨和B-C 跨内，占据着两个跨。从纵向看在3 柱和6 柱之间。连铸管坯经冷锯切割成定尺管坯后，管坯经由运输设备送至炉子装料机夹钳下方，装料机夹钳夹起管坯装入炉内。加热好的管坯用出料机从炉内取出送至穿孔工艺工序。 环形加热炉计算：式中： G炉子最大生产能力 加热时间 X钢坯中心间距 N布料排数 g钢坯单重 装出料中心线夹角炉底宽度B按下式确定：B=nL+（n+1）*S（m）式中：n布料排数 L钢坯长度 S钢坯端头与炉墙间距离环形加热炉参数：使用温度1150-1280管坯入炉温度室温管坯出炉温度1250-1280管坯单重549.5-3070kg/根出料频率最快120根坯料长度1500MM-3600MM产量60T小时燃料可使用柴油天然气发生煤气液化气燃料消耗量烧嘴形式天然气直焰烧嘴以及平焰烧嘴装出料机夹角布料方式单排并可采用可变布料角布置控制方式全电脑自动化控制管坯规格125MM，155MM，190MM，215MM炉型中径20M，内宽4.2M，内高，1.5M预热形式带耐热钢旋转片金属管状助燃空气消耗量8000锥型辊穿孔机锥形辊穿孔机的组成1） 穿孔机前台由一竹杠型受料槽，入口导套，钢结构焊接的受料槽及支撑架，链式推坯机组成。2） 穿孔机主机机架由一整体铸造框架和四个上下横梁组成轧机的应力线较短，机架刚度高，横梁可水平移动，穿孔机轧辊是双支撑。轧机侧边的导向由两个水平布置的旋转导盘完成。为提高穿孔毛管壁厚的均匀性，在距穿孔机主机座机械中心线越2315mm处增设一三辊式顶杆抱辊装置。3） 穿孔机后台有一夹送辊装置，传送辊，三辊抱辊，拔出机构以及移动式顶杆小车组成。（2） 锥形辊穿孔机的优点1） 穿孔效率好。2） 能很好的穿轧连铸管坯及难变形的钢种。3） 可实现大延伸、大扩径量穿孔。4） 工具消耗小。（3） 穿孔机技术参数与技术性能 入口管坯： 直径220 280 330 长度4500mm1830mm 毛管 外径246 336 410 壁厚51.8mm14.4mm 长度1000060115.1.3 MPM连轧管机 140 MPM 连轧管机分为七架轧机，机架轧辊轴线与水平面成45，相邻机架互成900每个连轧机架由铸钢牌坊包括轧辊轴、支撑轴承座和轧辊，用于轴承座调整的压下和压上机构（由一个交流1-5 架或直流6-7 架电机传动），半联轴器、轴承座锁紧机构，安装在牌坊上的管线、测压头（每个机架2 个，装在压下机构两个压下丝杠上）及位置传感器（每个机架1 个）组成。四个三辊式芯棒自动对中装置芯棒支撑架，带有随芯棒规格进行调整的调整装置。毛管定位叉，在轧机入口处，带垂直升降装置，液压操作。焊接的轧机底座分为三件，用以支撑连轧机架，与水平呈450 定位。28 个装在底座上的机架锁定装置。一套斜楔系统用于机架之间的联结。14 个带齿轮联轴器的接轴，有大小两个型号，分别用于1-3 架和4-7 架，并将轧辊轴加工成扁平的，以便换辊或轧机出现故障时快速将轧辊轴与轧辊分开。另外7 个液压缸安装在底座上，当更换工具时用来推出和拉回轴承座及轧辊部件。1 连轧机：140 七机架二辊式限动芯棒连轧管机 机架类型：二辊式 机架数：7 机架配置：相邻机架轧辊中心线互成90 0 角，轧辊中心线与水平面成4 6 芯棒限动系统 芯棒最大直径 338.9 最小直径 127.8 工作段长度 15000 芯棒全长 22500 在线一组芯棒最多支数 8 支 芯棒最大重量 10.887 吨 限动速度 最大1.5m/s 回程速度 最大4.5m/s 齿条最大行程（插入和限动） 20500 脱管机第一架中心线距芯棒前端的最小距离 735 在最大插入行程时，最长毛管尾端与齿条前端的距离 11500 限动力 最大300 吨 传动马达数 8 个 每个马达功率 DC384KW 马达速度 0/4601530rpm 总装机功率 3072KW7 脱管机 轧辊名义辊径两种 550 800 机架间距 700 工作机架数 3-5 架 机架传动马达数 1 台 马达功率 DC：1400KW 速度 350/4001000rpm 机架传输速比 1 机架 3.095 2 机架 3.047 3 机架 3.047 4 机架 3.0 5 机架 3.02 定径机定减径机的目的就是讲一定的尺寸的荒管生产成不同规格的成品管。本设计采用的定减径机有设备性能参数介绍1 除磷设备： 高压水压力18Mpa2 定径机 电源：电机： 3*380 V 50Hz 控制设备： 24VCD（PLC） 或220V，50Hz 电磁阀： 24V CD 型号： SRW 550I14M 形式： 三辊 机架位数： 14 个 标准轧辊直径： 550mm 机架间距： 500mm 轧制力： 25T 轧制扭矩：2500kgm 主电机： 950kw DC(额定) 最大1190 kw 2855201300 rpm 叠加电机： 750kw (额定) 最大1125 kw 525201300 rpm3 轧辊： 名义直径：550mm， 材质：球墨铸铁 硬度：380HB 表面淬火深：R150mm4 钢管 入口管： 外径： 120 160 mm 壁厚： 4.58-39.96mm 长度： 11780-35000mm 出口管： 外径： 60114mm， 114140mm 壁厚： .5820mm 长度： 12500mm（max） 管长 ： max 37000mm 温度 ： max 14005张减机： 型号 SRM310A24 机架形式 ：三辊式 传动方式： 三组六电机差速传动 机架数： 24 机架间距： 290mm 单机减径率 ：5.7%(最大) 轧制力矩： 22knm(最大) 轧制力 ：140kN（最大） 入口速度 ：0.51.4m/s 出口速度 ：0.517m/s（最大）定径前的除鳞设备 高压水压力： 20Mpa 喷水环类型： 九嘴辅助设备的选择辅助设备在轧钢机车间全部设备中占有较大的比重，由于其服务对象不同，其结构和工作原理存在很大的差别，辅助设备可归纳为一下几类：（1）.切断设备（2）冷却设备（3）矫直设备（4）起重运输设备（5）表面加工及包装设备（6）张力设备等。5.2.1切断设备（1） 管坯锯切机 1，功能：管坯锯是用来把实心圆钢坯锯切成要求的长度。 2，技术性能： 切厚管坯长度mm 18004500 端面斜度 垂直度1 表面粗糙度 Ra259) KSA1600L 的圆盘锯机锯片直径： 1600 mm 厚：8.1 mm水平夹具开口宽： 110 1050 mm垂直夹具开口高： 110 420 mm锯片速度： max 250 m/min锯片送进速度： 101500 mm/min快速返回速度： 7000 mm/min夹具压力： max 100 bar最大管排宽度： 1000 mm5.2.2矫直设备 轧管厂精整作业区生产线上安装有两台矫直机，主要作用是对来料钢管进行矫直，消除钢管在轧制、运输、热处理和冷却过程中产生的弯曲，使钢管直度符合相关要求，同时起到对钢管归圆的作用，保证管端及钢管外表面质量。 本设计采用2台6辊（222）的上下辊全驱动的立式斜辊矫直机，矫直辊的压下以及压上，角度调节采用自动闭环调整。8.3.2 矫直机相关参数 矫直辊支点距离： 2100 mm 矫直辊调整角度： 30 5 矫直速度： 9 90 m/min 矫直辊辊身长度: 550 mm 矫直辊直径: 400 mm 矫直范围 长度： 6 至 15 m 直径: 114300mm 壁厚: 4.58 40 mm 5.2.3冷却设备 本设计采用步进式冷床。这种冷床的特点： （1） 冷却均匀； （2） 钢管表面的损伤少； （3） 管子可在同一齿内旋转，以获得最大的直线度。 步进冷床的长度为58 米，宽度34 米，床面倾斜向下，倾角为278。冷床沿宽度方向分四部分，每一部分各有一套提升和平移装置。冷床的末端设有水冷装置，以冷却厚壁管，冷却后管子的温度低于80。 冷床的技术性能： 冷床型式：步进梁式 长度：58 米 宽度：34 米 齿数：164 个 齿距：350 毫米 步进梁间距：分三段。第一段（长5 米）：500mm； 第二段（长21 米）：1000mm； 第三段（长32 米）：2000mm。 起始2 米齿条梁：用铸铁板 步进梁传动：电气机械传动 管子出料：用易降式杠杆系统步进周期：约15sec提升电机：4 台100KW1100rpm 直流平移电机：4 台22KW 1600rpm 直流5.2.4其中运输设备（1） 起重机本射箭采用吊钩，挂梁，电磁挂梁三大类桥式起重机用来起吊坯料、成品及设备。起重机主要规格参数：序号名称主要规格数量安装地点130+30t电磁挂梁=312原料跨216+16t电磁挂梁=311原料跨315/3t吊钩=311加热炉跨420+20t电磁挂梁=371热轧跨550/10t吊钩=371热轧跨610+10t电磁挂梁=371热轧跨735/5t吊钩=28.51轧辊加工跨820/5t吊钩=28.51轧辊加工跨910+10t电磁挂梁=342精整跨1012.5+12.5t电磁挂梁=313成品跨（2） 辊道包括工作辊道，延伸辊道，运输辊道，炉前辊道。（3） 上料台架在坯料区和锯切线上。用来储存管坯，通过辊道运送以满足下一工序的生产要求。（4） 链式提升机用来将管坯从管坯区提升到环形炉的入炉辊道。（5） 横移装置在生产线上用来实现管坯的横向移动。以上所有起重运输设备均由电器控制与驱动。6典型产品计算 选择的典型产品坯料尺寸：钢种为20#的140mm3000mm的连铸圆管坯。产品规格：108mm5mm10000mm的输送流体用管。6.1变形制度的确定6.1.1变形过程管坯 毛管 空减机 连轧机 脱管机 定径机 成品管由此可以得出芯棒直径为90mm。6.1.2穿孔机延伸系数 公式： 式中：,分辨为毛管长度，管坯长度，管坯断面积，毛管断面积。 计算的：6.1.3连轧延伸系数 总的延伸系数 2.84 由 ，. 且 在轧制过程中，考虑到咬入条件和成品的真圆度。第一道和最后几道应取小些，计算得= = = = = = =6.1.4定径的减径率和单机架减径率减径率 : 单机架减径率 : 分配原则：根据产品大纲划分的孔型系列，对口径大的用较小的允许最大减径率作为分配机架减径率的上限；对口径小的则相反。 分配方式： 减径率递减 ，减径率为常数，减径率递增。单机架的绝对减径率则都是递减的。在最后几道减径率必须逐步减小，来保证成品的真圆度。6.2速度制度的确定6.2.1芯棒速度制度的确定在连轧过程中，由于有限动芯棒的作用，所以，战舰速度芯棒运动影响。图：其中加速度设为1.25m/，芯棒快速返回速度4.5，插棒速度及限动速度根据生产需要而定，应使轧制节奏时间在27s左右，使荒管出口速度与脱管机相比配，保证在2.154.5m/s。6.2.2连着级昱定减径机速度制度的确定 连轧与定减径时，各机架的速度根据孔型中的金属秒流量相等关系确定。 式中： 第i架中钢管截面积 第i机架中钢管速度 第i机架轧后直径与壁厚取成品管出口速度为11.5m/s既可得到各机架速度6.3温度制度的确定采用降温公式： 求出各道温降，其中该道次的温降 该道次轧前与轧后的轧件温度 Q轧件在该道热损失 G轧件重量 T该道次散热时间由一直坯料出炉温度在12501280之间，再加热炉入炉最低温度为750，即可求出各道温度。6.4轧制力参数计算1) 连轧管轧制力计算典型产品热轧工艺规程道次参数01234567延伸系数壁厚mm0压下量mm咬入角芯棒速度轧制速度道次终了10001000980980950920900850轧制力轧制力矩7主要模具设计 7.1.1穿孔机轧辊的设计 本设计穿孔工具及设计穿孔机工具主要包括：轧辊、顶头和导板（导盘）。这些工具是直接参与金属变形的。除此之外，还包括顶杆、毛管定位叉、导管、导槽等部件。工具的尺寸和形状要求合理，这样才能保证穿出高质量的毛管，保证穿孔过程的稳定、生产率高、低能耗、工具耐磨性高、使用寿命长的要求。 7.1.2 轧辊 穿孔机轧辊形状主要有盘式辊、桶形辊和锥形辊，盘式辊很少使用，常用的是桶形辊和锥形辊。从大体的形状来看，桶形辊和锥形辊度一般是由两个锥形段组成的，即入口锥和出口锥。如果细分的话，入口锥又可以分为一段式和两段式，两段式是为了改善咬入条件和减少从车次数。根据毛管扩径量的需求，出口锥也可以分为一段式和两段式，两段式用于大扩径量的机组。 锥形辊尺寸设计标准： 轧辊堆高直径: 轧辊总长: 入口锥长度: 出口锥长度: 最小直径（入口端）: 最大直径（出口端）: 式中：分别为碾轧角，毛管直径，管坯直径轧辊入口锥角一般取1.53.5，出口锥角去23.5。轧辊材质为CK45，轧辊表面经调质处理，硬度为3040HSD。轧辊强度为700800N/ 7.1.3导盘 导盘的作用是封闭孔型。导盘设计要素主要有：接触弧半径和厚度7.1.3.1 导盘的轮廓 导盘的轮廓是由一般有两个半径入口半径 R2、出口半径R1 组成，根据经验我们可以确定其值的大小： 入口半径： R2（0.660.70）*出口半径： R1（0.80.87）* 7.1.3.2 导盘厚度 到盘厚度由最小轧辊距离和导盘与轧辊的最小间隙决定。大小为：B（0.81.0）* 注：管坯直径 求得： 7.1.4导板 导板的设计原则是：一种管坯需要设计一种导板,如果是用一种管坯生产不同尺寸的毛管,可以只设计一种导板。导板的纵剖面形状应与轧辊辊形相对应，也有入口锥、压缩带和出口锥组成。导板入口锥主要起到引导管坯的作用，使管坯中心线对准穿孔中心线。当管坯与上、下导板接触时，它起着限制管坯椭圆度的作用。限制椭圆度是为了避免过早形成孔腔，同时促进金属的纵向延伸。导板的出口锥起限制毛管横变形，并控制毛管轧后外径的作用。压缩带是过渡带，它不在导板的中间，而是向入口方向移动，移动值一般在2030mm,也有到50mm 的。移动的目的是：可以减小管坯在顶头上开始碾轧时的椭圆度和减小导板的轴向阻力，提高穿孔速度。导板的入口锥角一般等于轧辊入口锥角或比轧辊入口锥角大1020，出口锥角一般等于轧辊的出口锥角或比轧辊的出口锥角小0.5010。导板的横断面形状是个圆弧形凹槽，这是为了便于管坯和毛管旋转。凹槽的圆弧可做成单半径或双半径的。导板的长度由变形区长度决定，压缩带宽度一般为1020mm.导板的厚度根据轧辊距离来确定，以薄壁毛管为设计对象。 7.1.5 顶头 顶头的种类按冷却方式来分，有内水冷、内外水冷、不水冷顶头（穿孔过程和待轧时间内都不冷却，主要指生产合金钢用的钼基顶头）: 按顶头和顶杆的连接方式来分，有自由连接和用连接头连接顶头。 按水冷内孔来分，有阶梯形、锥形和弧形内孔顶头。内孔与外表面之间的壁厚有等壁和不等壁两种。 按顶头材质分，有碳钢、合金钢和钼基顶头。从扩径段分:有2 段式、3 段式、4 段式。扩径率小于20用2 段式顶头，大于20用3或4 段式顶头。为延长顶头的使用寿命，应通过加强冷却水的压力来提高顶头在孔型中顶头的冷却，尤其是顶头的前部。使用内水冷主要是为了降低顶头内部温度，应尽可能降到最低水平，冷却水压应保证在1015 bar。 影响顶头寿命的因素： 管坯材质，合金含量越高，变形抗力越大，顶头寿命越低； 顶头化分和热处理工艺，热处理工艺决定顶头寿命。 穿孔时间和管坯长度，穿孔时间越长，顶头温度越高，顶头越容易变形和损坏。顶头在穿孔过程中，顶头承受着交变热应力、摩擦力及机械力的作用，力的大小影响顶头的寿命。顶头过分磨损会划伤毛管内表面，粘钢后产生内折。顶头一般是轧制的、锻造的或者是铸钢的。搬运顶头时应保护表面的氧化层，避免脱落，否则影响使用寿命。 更换标准是： 顶头头部磨损，磨损带长度超过5mm，破损面积超过30cm2. 穿孔段出现裂纹；裂纹长度超过60mm,宽度在1.0mm 左右。 粘钢，有粘钢就该更换。 剔废的顶头原则上不能重复使用，若重车，需要再次热处理。 顶头尺寸参数的设计计算： 直径： 式中,K分别是毛管直径，毛管壁厚，毛管内扩径量 圆锥段长度： 式中：,F，分别是轧辊送进角和安全系数（一般取1.21.5） 7.1.6连轧管轧机轧辊连轧管机轧辊名义直径：7.1.7芯棒7.1.7.1芯棒尺寸确定长度：计算芯棒长度必须知道钢管速度和芯棒速度。且芯棒速度必须低于除第一架外的任一架的轧制速度。芯棒工作长度与芯棒速度，钢管出最后一架速度及钢管最大长度有关。 且： 式中：连轧总长 操作余量 通过计算得：L=mm直径：直径的确定要考虑到钢管的内径，插棒和脱棒间隙及品种的多样性，本设计中应使用多种直径规格的芯棒。7.1.7.2技术条件尾柄；材质为42CrMo4，硬度为280320HB，与芯棒夹持套接触表面要求硬度为5458HR