340分厂设备文档.doc

3.衡阳钢管厂340限动芯棒连轧管机组3.1工艺基本情况：本车间是一套340限动芯棒连轧管机组，设计年产直径133340、壁厚540、长度312.5 m的热轧无缝钢管50万吨。主要产品有管线管、流体管、结构管、石油套管、油井管接箍料、高压锅炉管、低中压锅炉管、液压支架管等。该车间从环形加热炉到钢管上冷床的整个热轧生产线是一条连续的生产作业线。采用“锥形辊穿孔机+5机架限动芯棒连轧管机+3机架脱管机+12机架三辊式定径机定径”的生产工艺，该工艺为当今世界上最先进的限动芯棒连轧管生产工艺。为了确保钢管质量，提高金属收的率，锥形辊穿孔机配备了CARTA工艺系统，对穿孔机进行工艺及孔型设计，工具管理，过程管理。5机架限动芯棒连轧管机配备了液压辊缝控制（HGC）系统，定径机配备了CARTA工艺系统，热轧线上配备了完整的质量保证系统(QAS)，在线测量壁厚并控制壁厚偏差，同时通过测量外径和长度，提高钢管轧制精度。该车间主厂房为全钢结构，占地55440，分6跨，最大跨长264m，最大跨距39 m。环境保护贯彻“以防为主，防治结合”的原则，对生产的全过程进行控制。以先进集中代替落后机组，降低了原料和能源消耗，提高了能源资源的利用率。选用无污染或少污染的工艺流程，最大限度地减少了污染物的发生量。达到了社会效益、经济效益和环境效益的统一。选用天然气为燃料，并充分利用厂区空地、道路两侧通道及周边场地进行厂区绿化。3.2主要工艺设备构成：管坯切断机 4台(预留1台)环行加热炉 1座锥形辊穿孔机 1台5机架限动芯棒连轧管机 1台3机架脱管机 1台步进式再加热炉 1座12机架三辊式定径机 1台冷床 1座成排切断机 4台(预留1台)精整加工线 1条包装加工线 1条3.3.工艺设计特点：对于生产直径133340的无缝钢管来说,世界各国所采用的机组有自动轧管机组,周期轧管机组,和限动芯棒连轧管机组等.本设计选用当今世界上最先进的限动芯棒连轧管生产工艺,并配置了高水平的无缝钢管精整加工线。为使车间在生产技术和装备上具有现代化水平,取得较好的经济效益,本设计采用了行之有效而又具有发展前景的新工艺,新技术和新设备,本车间的工艺设计特点如下:(1).采用当今世界上最先进的工艺生产热连轧无缝钢管热轧生产线采用锥形辊穿孔+5机架连轧管机+3机架脱管机+12机架三辊式定径机的生产工艺,工艺先进,设备运行可靠,生产效率高。(2).采用锥形辊穿孔机管坯穿孔选用锥形辊穿孔机, 锥形辊穿孔机的辊形是锥形的,其轧辊直径由入口向出口方向逐渐增大,与穿孔时的金属流动速度逐渐增加相一致,从而减少了作用在管坯上的周向剪切力,有利于减少内外表面缺陷。可穿制高合金钢及管壁较薄的毛管,为轧管机提供了高质量的毛管,同时改变穿孔、轧管两工序间的延伸分配，加大穿孔机延伸率，为配置少机架连轧管机创造条件。穿孔机还配置了CARTA工艺系统，该系统具有工艺及孔型设计，工具管理，过程管理功能。(3).采用技术先进的限动芯棒连轧管机限动芯棒连轧管机自问世以来，在操作工艺及设备结构上经过不断的改进，使其生产技术更加先进、可靠。本设计采用MiniMPM5机架限动芯棒连轧管机，除了具备MPM的所有优点外，还具有自己的独特优点：1).金属流动速度比芯棒快，减少了辊缝方向的横向金属流动。2).采用芯棒循环系统，可减少轧制辅助时间，在线外进行芯棒冷却和石墨润滑，芯棒冷却和润滑效果较好。3).可以得到较宽的荒管壁厚范围，直径与壁厚的比值可达40以上。4).在连轧管机前增设一架空心坯减径机，其作用是使毛管外径均匀，并将毛管内径与芯棒间的间隙减至最小，以提高连轧机的稳定性。5).在轧机入口处设置有高压水除鳞装置，既可改善钢管表面质量，又可防止氧化铁皮落在齿条上增加磨损。(4).采用3机架三辊式脱管机选用3机架三辊式脱管机进行在线脱管，连轧管机后两机架使用圆孔型，提高产品质量，减少机架数目，该三辊式机架可以与定径机机架互换使用，减少了备件数量。(5).采用12机架三辊式定径机生产热轧成品管根据产品大纲的产品规格范围，本设计选用配备了CARTA工艺系统的12机架三辊式定径机生产热轧无缝钢管，该系统具有工艺及孔型设计，工具管理，过程管理功能，既满足生产要求，又节省投资，产品质量和产量可得到有力的保证。(6).多层次的在线检测和无损探伤为保证钢管质量，使产品在国内外市场上具有较强的竞争力，采用各种检测和探伤设备，对钢管逐根进行测定、探伤、打印、记录。进行严格的质量控制。 在热轧线上采用完整的质量保证系统（QAS），在线测量壁厚并控制壁厚偏差，同时通过测量外径和长度，提高钢管轧制精度。在线上配置有完整的管体、管端无损探伤装置及水压试验设备，保证钢管质量要求。(7).采用高水平的钢管精整线采用高水平的钢管精整线，对各类热轧成品管进行进一步加工，可保证产品质量符合或高于API标准及满足用户要求。3.4工艺平面布置及特点：该车间的主厂房由6个跨组成，依次为成品跨（FG跨）、精整跨(EF跨)、轧辊加工跨(DE跨)、热轧跨(CD跨)、加热炉跨(BC跨)、原料跨(AB跨)。主厂房总面积为55440，主电室在加热炉跨(BC跨)内。AB跨为原料跨，跨度33m，长204m，轨面标高9.5m。原料跨用于堆放各种圆管坯。布置有管坯测长、称重装置、上料台架、管坯切断冷锯及其辅助连接、运输设备。BC跨为加热炉跨，跨度39m，长228m，轨面标高17m，跨内的环行加热炉及其装、出料设备布置在5.5 m平台上。CD跨为热轧跨，跨度39m，长264m，该跨内社有锥形辊穿孔机、限动芯棒连轧管机及芯棒循环系统、脱管机、切尾热锯、步进式再加热炉、三辊式定径机、冷床及连接运输设备。该跨采用高架平台布置，平台高度5.5 m，轨面标高17m，在该跨内完成钢管加工过程中的穿孔、轧管、脱管、再加热、定径、冷却等主要热轧工序。DE跨为轧辊加工跨，跨度36m，长264m，该跨布置有钢管冷床、轧辊加工机床、锯片加工机床及机修设备等，主要用于轧辊、工具的加工及钢管冷却过跨。轨面标高9.5m。EF跨为精整跨，跨度33m，长264m，该跨布置有4台管排锯、矫直机、无损探伤装置等，轨面标高9.5m。FG跨为成品跨，跨度30m，长264m，轨面标高9.5m。用于堆放成品钢管。3.5产品的规格、品种及产量3.5.1产品规格钢管外径： 133340钢管壁厚： 540钢管长度： 312.53.5.2产品品种与产量本设计是可年生产50万吨各类热轧无缝钢管的生产车间，其主要品种为管线管，输送流体用无缝钢管，结构用无缝钢管，石油套管管体，油井管接箍料，高压锅炉用无缝钢管，低中压锅炉用无缝钢管，液压支柱用无缝钢管，化肥设备用高压无缝钢管等。按品种分配的产品大纲如表313.5.3产品的精度要产求机组生产的产品尺寸公差将达到以下规定的精度壁厚范围 公差值5.0壁厚7.5 8.0%7.5壁厚10 7.0%10壁厚13 .06%13壁厚20 5.0%20壁厚30 4.5% 壁厚30 4.2%外径 公差值133340 0.5%(max 1.00)3.5.4产品大纲 见下页表31表31：按品种分配的产品大纲表序号钢管品种代表钢种或钢号规格范围外径壁厚长度()技术标准年产量(t)1管线管A25. A. B. X42X47141.3323.95.231.8600012000AP152000750002输送流体用无缝钢管10. 20 Q295. Q345133340540300012000GB/TB1631999 ASTMA531500003结构用无缝钢管10 4540Mn2.40Gr133340540300012000GB/TB1631999 ASTMA53900004石油套管管体L80. N80. P110. C95. V150139.7339.76.222.3487712500AP15CT2001800005油井管L80. N80. P110. C95. V150 141.3323.9123010000AP15CT2001100006高压锅炉用无缝钢管20G. 15GrMoG. 12GrMoVG133325540400012000GB53101995 ASTMA335250007低中压锅炉用无缝钢管10. 20 A. B. C.133340540400012000GB30871999 ASTMA106450008液压支柱用无缝钢管27SiMn. 45 133340540300012000GB/TI73691998 200009化肥用高压无缝钢管20G. 15MnV. 12Gr2Mo1332731740400012000GB6479200050003.6.坯料3.6.1坯料规格及年需求量本机组选用的原料为合格的连铸圆管坯，有220，280，330三种规格。管坯来料为倍尺长度，在管坯准备区锯切成要求的定尺长度。管坯规格及年需要量见下页表32表32：管坯规格及年需要量序号管坯规格管坯长度年需管坯量直径单重范围平均/mt/年%1220.0298.455409840830018652933.612280.0483.468109890860026419247.603330.0671.467609980860010427918.79合计5550001003.6.2管坯技术条件管坯外径公差： 1.4%管坯椭圆度： 2.5%管坯端面斜度： 3.0管坯弯曲度： 2.5/m连铸圆管坯不得有任何影响无缝钢管质量的内部和表面缺陷。圆管坯不得有内部夹层和收缩孔缺陷存在。圆坯的表面缺陷最大允许深度为0.5，大于此要求的缺陷应加与修磨，修磨后，管坯表面不能带有棱角。不允许通过焊接方式对管坯进行修补。各钢种的化学成分除满足相应的标准外，还需满足以下要求：P+S 0.045%O2 40ppmN2 100ppmH2 4ppm3.7生产工艺流程3.7.1 生产工艺流程的基本组成 金属压力加工产品的工艺流程有共同性，大致可归纳为以下几个主要工序：坯料的准备；加热；轧制；轧后冷却；热处理；精整。3.7.2 MPM生产工艺简述 经穿孔后的毛管经过内吹工序后，在主轧线上，芯棒尾部卡在限动机构的夹持头上，通过齿轮与齿条传动系统将芯棒前端推到连轧机内一预定位置。再由夹送辊夹持毛管进入轧机进行轧制。当毛管被第一机架咬入，芯棒被加速到限动速度，芯棒进入限动。在荒管被脱管机脱出MPM机架前，芯帮将一直保持限动速度。在脱管后经一延时，开始减速，并以一定速度返回，将芯棒退回到返回辊道，被下一根已涂过润滑剂的芯棒代替，进行下一根管子的轧制。3.7.3 热轧与一般钢管生产工艺流程图 见下页的图3.1 称重管坯加热穿孔吹氧，吹硼砂穿棒高压水除鳞连轧管在线脱管再加热高压水除鳞定径机定径冷却成排锯切矫直吹灰无损探伤人工检查喷印标记收集入库芯棒返回冷却，润滑改尺修磨改尺入中间库专用管需包装管管坯锯切长尺管坯3.8主要设备3.8.1 环形加热炉环形加热炉用于轧制前的管坯加热。具有占地少，低能耗和适应性强的特点，特别适合大型无缝钢管生产的要求。1.环形炉尺寸计算中径D按下式计算 (m)式中： G炉子最大生产能力(/h)加热时间(h) X钢坯中心间距(m)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2.环形炉技术性能见下页表33表41：环形炉技术性能序号技术性能单位内容1炉子用途管坯轧前加热2加热钢种碳素钢、低合金钢、合金钢3管坯规格直径220 280 330 长度 180045004管坯单重/根549.530705炉子尺寸炉子中径42000炉膛内高 2000 炉膛内宽 5150 炉底有效面积46086管坯入炉温度室温7管坯出炉温度125012808炉子产量t/h额定130,最大1809出料频率根/h最快12010燃料种类及发热值KJ/Nm3天然气 3550011燃料消耗量Nm3/h800012助燃空气消耗量Nm3/h7500013预热器形式带耐热钢旋转片金属管状14烧嘴形式天然气直焰烧嘴及平焰烧嘴15装、出料机夹角10.916布料方式 单排并可采用可变布料角布置3.8.2锥形辊穿孔机1.锥形辊穿孔机的组成1).穿孔机前台由一铸钢型受料槽，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，机架钢度高，横梁可水平移动，穿孔机轧辊是双支撑。轧件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2315处增设了一台三辊式顶杆抱辊装置。3).穿孔机后台由一夹送辊装置，传送辊，三辊抱辊，拔出机构及移动式顶杆小车组成。2.锥形辊穿孔机的优点1).穿孔效率高，2).能很好地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 45001830 毛管： 外径 246,336,410壁厚51.814.4 长度100006011 4.其他技术参数见表34表34：技术参数轧机型式CTP1350VD轧辊上下布置、导盘左右布置轧制速度0.61.0m/s（毛管出口速度）轧辊直径（工作带）1350轧辊长度1145轧制力7500KN轧辊送进角与轧辊辗轧角815，15轧辊传动2台直流电机单独传动电机功率与速度25000KW， 250365/500rpm导盘电机额定功率170KW导盘直径2550导盘转速20rpm推坯机型式与速度链式推坯机 ， 0.3m/s推坯机电机功率与推力50KW , 50KN输送辊道6个，液压马达驱动（速度约1.8m/s）3.8.3 MPM连轧管机本设计采用的MPM限动芯棒连轧管机组由一个空减机架。五个连轧机架，四个芯棒支撑机架组成。每个MPM机架由一铸钢机机架组成，机架45交叉布置。1.MPM限动芯棒连轧管机与浮动芯棒连轧管机相比有以下优点：1).改善了管子质量，由于MPM限动芯棒具有搓轧性能，有利于金属延伸，减少了横向变形，避免了“竹节”缺陷，使内外表面质量和尺寸精度均有提高。2).可在较宽壁厚范围内轧制钢管，扩大了品种。3).降低了工具消耗。4).取消了脱棒设备，缩短了工艺流程。2.相关的参数1).轧制参数进入空减机的毛管直径（） 246 336 430 最大长度（） 10000 10000 10000进入连轧机的毛管直径（） 238 327 420 连轧机后的荒管直径（） 210 293 383最大长度（m/s） 28000 28000 28000总延伸率 3.481.61 3.391.50 2.911.482).轧制速度入口最大速度（m/s） 1.50出口最大速度 （m/s） 4.253).轧制节奏最大轧制节奏（根/小时） 105（在线穿棒）4).轧机所在空间长度 （） 空减机架到5#连轧机架总长7685 5).轧辊参数空减机架 主动辊 从动辊名义直径（） 940 800轧辊材质 铸铁 铸铁连轧机架 13#机架 45#机架轧辊凸缘直径（） 890650 790550轧辊材质 铸铁 铸铁3.8.4脱管机脱管机与MPM安装在一条 线上，目的是保证从MPM的芯棒上连续地脱出钢管。轧辊机架设计为三辊式，三个轧辊互成120相关的参数入口荒管规格 外径（） 210 293 364壁厚（） 4.739.7长度（） 最大28.0出口荒管规格 外径（） 200 280 350长度（） 最大30.0入口荒管温度 9501120机架间距 700轧辊名义直径 670入口速度 2.154.5 m/s传动电机功率 9135Kw减速比 4.23.8.5定、减径机定、减径机的目的是将一定尺寸的荒管生产成不同规格的成品管。本设计采用的定、减径机由12个机架及36个电机和行星减速机组成，每个机架的三根轧辊轴都用独立的电机来传动，三根轧辊轴上的轧辊互成120角。定径机的技术参数及技术性能1.入口荒管规格外径 （） 200 281 350壁厚（） 4.8135.22 6.3240.22 7.7340.22长度 （） 9000300002.成品管规格外径 （） 133193.7 193.7273.1 273.1340壁厚（） 5.035.0 6.240.0 8.5440长度 （） 9000310003.电机参数电机数量 36台电机功率及转速 135Kw 400800/1600rpm过载系数 2.0减速比 304.其他性能参数荒管入口速度 0.51.0m/s 成品管出口速度 最大1.5m/s机架间距 650mm单机架最大减径率 4.0%轧辊名义直径 6703.8.6步进式再加热炉由连轧机出来的荒管脱棒，切头后到达步进炉前时，荒管温度已下降了许多，为了使荒管在减径机上顺利轧制，必须对荒管再加热，为了使钢管获得理想的综合性能，本采用步进式再加热炉。步进式再加热炉的技术性能见表35表35：步进式再加热炉的技术性能序号技术性能单位内容1炉子用途荒管定减径前再加热2加热钢种碳素钢、低合金钢、合金钢3荒管规格200、281、3505.040.01000031000 4单根最大重量/根30205炉子尺寸装、出料辊道中心距：14700，内长15300 内宽32500 炉底有效面积476.56荒管最低入炉温度7507荒管最低出炉温度950（最大1050）8炉子产量t/h平均130最大1809出料频率根/h最快12010出料辊道速度m/s与定径机入口速度相比配0.251.511燃料种类及发热值KJ/Nm3天然气 3550012烧嘴形式亚高速烧嘴13装、出料方式侧进、侧出14炉内装料根数 根35（单排）15步进机械形式液压传动的双轮斜轨式3.8.7轧机主电机根据本设计车间采用的是不可逆工作制，在连续轧制中，为适应不同规格的产品生产需要的保证轧制过程中秒流量恒定，需在变更轧材规格时调整轧速，因此，选用调整范围大、惯性力矩小、超载能力大的直流电机。连轧机主电机相关参数见表36表36：连轧机主电机相关参数主电机序号静态功率最大转矩名义转速名义电压减速比过载系数(KW)(Nm)(rmp)(v)1#22008754060100/12006909.22.52#22008754060100/12006907.62.53#2200875406