年产25万吨无缝钢管厂车间设计毕业设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第72页年产25万吨无缝钢管厂车间设计毕业设计目 录 摘 要IABSTRACTII1 综述11.1 我国无缝钢管生产和装备的发展历程11.2 主要热轧无缝钢管生产机组的发展历程21.2.1 自动轧管机组21.2.2 顶管机组31.2.3 周期轧管机组31.2.4 钢管挤压机组31.2.5 狄塞尔“圆盘”轧管机组41.2.6 三辊（阿塞尔）轧管机组41.2.7 连轧管机组51.2.8 精密轧管机组61.3应高度重视的问题61.3.1无缝钢管产能激增，增长质量大幅下滑61.3.2无缝钢管生产机组先进与落后共存71.4如何在当前形势下生存81.5 如何实现钢管强国的目标102 产品大纲制定及金属平衡132.1 产品大纲132.1.1 产品方案132.1.2 坯料142.2 金属平衡表143 工艺流程和工艺制度的制定163.1 工艺流程163.1.1 工艺流程的定义163.1.2 本设计中的工艺流程图163.2 加热制度的确定163.2.1 坯料加热163.2.2 加热制度的确定173.3 轧制制度183.3.1 穿孔机的轧制制度183.3.2 轧管机轧制制度183.3.3 定、减径机183.4 冷却制度184 设备选择及其有关参数194.1 主要设备的选择及其有关参数194.1.1 穿孔机194.1.2 自动轧管机204.1.3 均整机214.1.4 定、减径机214.1.5 矫直机224.2 辅助设备的选择及其性能参数224.2.1 加热炉的选择234.2.2 切断设备的选择244.2.3 定心机的选择254.2.4 冷床255 轧制表编写和设备参数选择265.1轧管机265.1.1 轧管机在轧制表中的参数265.1.2 轧管机工具265.2 穿孔机295.2.1 穿孔机在轧制表中的参数295.2.2 穿孔机工具设计305.3均整机325.3.1 均整机在轧制表中的参数325.3.2 均整机工具设计335.4 定径机355.4.1 定径机在轧制表中的参数355.4.2 工具设计385.5 轧制表绘制386.力能参数及强度校核406.1 计算机剪切及加热能力406.2 穿孔机能力参数计算406.3 穿孔机轧辊强度校核426.4 轧管机的能力计算446.5 轧管机咬入条件校核486.6 轧管机轧辊强度的校核486.7生产能力计算及技术经济指标506.7.1生产能力计算506.8各项技术经济指标的确定566.8.1各项技术经济指标566.8.2 经济效益估算566.8.3 年作业率577车间平面布置577.1 设备间距的确定587.1.1 加热炉到轧机的距离587.2 仓库面积计算587.3 车间厂房组成及内外运输597.3.1 产房跨度的确定597.3.2 柱距尺寸597.3.3 车间内外运输597.3.4 吊车轨面标高598 专题:连轧管机的选型60致 谢69参考文献711 综述1.1 我国无缝钢管生产和装备的发展历程我国无缝钢管的生产发展历程总体呈现出：从稳到快，从无到有，到多，到产能过剩的发展趋势。1962 年，原成都无缝钢管厂（现攀钢集团成都钢钒有限公司，简称攀成钢公司）投产，全国无缝钢管产量 16 万t，其中自动轧管机组生产 15 万t，占 92%。 1986 年，原宝钢无缝钢管厂现宝山钢铁股份有限公司无缝钢管厂）投产，全国无缝钢管产量 146 万t，其中自动轧管机组生产近 100 万t，约占 68.5%；周期轧管机组生产 24 万t，约占16.4%。1993年原天津钢管公司（现天津钢管集团股份有限公司，简称天津钢管公司）投产，全国无缝钢管产量 284 万t，其中自动轧管机组生产约20万t，约占42.2%；周期、精密和三辊轧管机组生产约 86万t， 约占 30.3%；连轧管机组生产 56.5 万t。2000年开始，新建的连轧、精密和三辊轧管机组陆续投产，产量开始急速上升，直到 2009 年才出现拐点。但从 2010 年和 2011 年 19 月来看，产量仍然在上升。1986 年，原宝钢无缝钢管厂（现宝山钢铁股份有限公司无缝钢管厂）投产，全国无缝钢管产量 146 万t，其中自动轧管机组生产近 100 万t，约占 68.5%；周期轧管机组生产24 万t，约占 16.4%。1993 年原天津钢管公司（现天津钢管集团股份有限公司，简称天津钢管公司）投产，全国无缝钢管产量 284 万t，其中自动轧管机组生产约 120 万t，约占 42.2%； 周期、 精密和三辊轧管机组生产约 86万t， 约占 30.3%； 连轧管机组生产 56.5 万t。2000年开始， 新建的连轧、 精密和三辊轧管机组陆续投产， 产量开始急速上升， 直到 2009 年才出现拐点。 但从 2010 年和 2011 年 19 月来看，产量仍然在上升。从我国无缝钢管的产量、进出口量和表观消费量的关系来看，2009年由于世界经济危机的影响，我国无缝钢管出口量下降 292万t，好在国家采取了调控政策，使国内的表观消费量增加 361 万t。2010 年，我国无缝钢管出口量虽然略有回升（63万t），但产量的上升主要还是国内表观消费量增加（250 万t）的作用结果。从我国、世界以及世界主要 8 国（美、 日、 俄、阿、 意、 德、 墨、 法）的无缝钢管产量来看，1999年和 2002 年世界和世界8国的无缝钢管产量均在下降， 而我国的产量却在上升，20032008 年世界 8 国产量略有回升和持平，而我国则在急速发展，产量超过了世界产量的 60%， 因此应该停止发展。市场竞争激烈，利润从高到低，到微薄，到亏损。从近 6 年的产量变化可以看出：5 家企业的产量从 2008 年开始下降，其中 4 家连续下降 3 年，到 2010 年都没有恢复到 2007 年的产量水平，1 家下降 2 年后才于 2010 年有所回升；另外 5 家从 2009 年开始产量下降，其中 4 家到 2010 年仍在下降，只有1家下降1年后就恢复了产量。从全国 6 家无缝钢管企业的吨管利润变化情况可以看出： 4 家企业的吨管利润从 2007 年开始下降，另 2 家分别从 2008 年和2009 年开始下降。从下降情况看，4 家无缝钢管企业吨管利润连续下降， 至今还都在亏损，只有1家2011年19月的吨管利润略有回升。1.2 主要热轧无缝钢管生产机组的发展历程1.2.1 自动轧管机组自动轧管机组是我国出现的第1种无缝钢管生产机组。1953年在原鞍钢无缝钢管厂（现鞍钢股份有限公司无缝钢管厂 ）建成投产的是前苏联制造的140 mm 小型轧管机组，该厂于 1958 年利用废旧材料和设备，自行设计制造和安装了 76 mm 穿孔机和自动轧管机各 1 台， 用于生产冷拔用毛管。后来又制造了 3 套（红旗 1， 2， 3号）分别被调往重庆、云南和山西等地，这种机组后来就被发展成了所谓的“76 mm 自动轧管机组”。1958 年后， 我国开始自行设计制造、安装和投产了一批 76 mm 自动轧管机组， 最初设计制造的设备比较简陋和粗糙，设计制造单位既有无缝钢管生产厂，也有冶金机修厂和其他设备制造厂等。后来逐步走向正规。1960年原上海第一钢铁厂（简称上钢一厂）无缝钢管车间建成投产的是我国自行设计制造的， 由穿孔机、轧管机、均整机和定（减）径机组成的第 1 套完整的 100 mm热轧自动轧管机组。上钢一厂成为了我国第 2个生产热轧无缝钢管的厂家。随后，这种 100 mm 自动轧管机组建成并投产了多套。1971 年前苏联制造（1958 年设备到货）的 400mm 自动轧管机组在原包钢无缝钢管厂（现内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂）建成投产，从此我国有了 2 套大型轧管机组。该厂于 2000 年利用德国的技术和部分设备将此机组进行了全面现代化和自动化的改造。1987 年原成都无缝钢管厂建成投产了国内设计制造的我国第1套100 mm 单槽自动轧管机组。1992 年原鞍钢无缝钢管厂为了进一步扩大产量， 自行设计制造、安装并投产了 1 套全新的140 mm 自动轧管机组。后来，由于自动轧管机组本身存在的问题以及其他先进机组的建设和发展， 自动轧管机组逐渐被改造和取代5-6。 到 1986 年自动轧管机组的产量达到近100万t，约占全国总产量（146 万t）的 68.5%，而其中我国自行设计制造的机组产量近 60 万t。1.2.2 顶管机组顶管机组是我国出现的第 2 种无缝钢管生产机组。1962 年在成都建成投产的是匈牙制造的133 mm 小型顶管机组；1988 年由我国自行设计制造的1套 102 mm 新式顶管机组（CPE）在江苏常州建成投产；1993 年原汉口轧钢厂从德国购买了 1 套 114 mm CPE（二手设备）并于 2001 年建成投产； 1996 年原武汉重型铸锻厂为了满足我国大直径厚壁高压锅炉管的需要， 建成投产了我国第1套1066mm 大型顶管机组。2001年攀成钢公司 133 mm 顶管机组停产拆除。最近几年，先后有河北宏润重工集团、渤海重工管道有限公司和浙江金盾压力容器有限公司等，分别由国内多家重型机械制造公司设计制造、 建成投产了 1 1001 500 mm 大直径厚壁顶管机组。1.2.3 周期轧管机组周期轧管机组是我国出现的第 3 种无缝钢管生产机组。1966 年在原成都无缝钢管厂建成投产了匈牙利制造的 318 mm 大型轧管机组，这也是我国第1 套大直径无缝钢管轧管机组；1969 年 216 mm周期轧管机组建成投产。1990 年原成都无缝钢管厂利用兄弟厂报废的库存设备经过改造，在 630mm 热拉拔式扩管机组前，建成投产了 1 套斜轧穿孔机+单机架 350 mm 周期轧管机，形成了一条完整的一次成材无缝钢管生产机组（周期轧管+扩管）；2005 年该厂216 mm 周期轧管机组停产， 同时利用搬迁的机会将 318 mm 机组改造为 508 mm周期轧管机组（取消了卧式冲孔机）。20082009 年通钢集团磐石无缝钢管有限公司和四川三洲特种钢管有限公司先后建成投产了我国自行设计制造（2004 年开始）的2套 720 mm周期轧管机组（喂料器从德国购买）。2010 年衡阳华菱钢管有限公司（原衡阳钢管厂）从德国购买的全套 720 mm 周期轧管机组（含立式冲孔机）建成并投产。1.2.4 钢管挤压机组钢管挤压机组是我国出现的第4种无缝钢管生产机组。1970 年原上海异型钢管厂自行设计制造、建成投产了我国第 1 台 15 MN 的四柱卧式钢管挤压机。1976 年原长城钢厂建成投产了 31.5 MN 挤压管机组（1966 年从德国引进）。在此机组建成之前，该厂还利用国产设备建成了1台 16 MN 的挤压机，但是基本上没有使用。 期间，中科院沈阳金属研究所为了研究和生产360 mm 的小直径高合金无缝钢管，也建成了1台 6 000 kN 的挤压管机组。2006 年浙江久立不锈钢管股份有限公司从德国购买的1条35 MN 挤压管生产线建成投产。接着，宝山钢铁股份有限公司和太原特钢公司先后从德国各自购买了 1 套 60 MN 钢管挤压机组；宝银特种钢管有限公司从德国购买的 30 MN 钢管挤压机组和内蒙古北方重工业集团有限公司由清华大学负责设计、自行制造的 360 MN 大型立式钢管挤压机组， 分别于最近 12 年建成投产。内蒙古北方重工业集团有限公司的 360 MN 大型钢管挤压机是目前世界最大的立式钢管挤压机。1.2.5 狄塞尔“圆盘”轧管机组 狄塞尔“圆盘”轧管机组是我国出现的第 5 种无缝钢管生产机组。1971 年原鞍钢无缝钢管厂自行设计制造的狄塞尔轧管机组建成投产， 设计年生产能力 3 万t，先后经过两次改造后， 产品规格从 76 mm 扩大到了108 mm， 1983 年生产了汽车半轴管， 1987 年产量达到 6.2 万t。 1989 年该厂在总结和提高生产、设备使用及维护经验的基础上设计制造了 100mm 新型狄塞尔轧管机， 更名为“圆盘轧管机”。 随后， 此类机组在合肥等处制造并建成投产了多套。由于精密轧管机组的发展， 大多在“圆盘轧管机”上增加了辗轧角， 使其变成了简单的精密轧管机。1.2.6 三辊（阿塞尔）轧管机组三辊（阿塞尔）轧管机组是我国出现的第 6 种无缝钢管生产机组。1978 年在原衡阳钢管厂安装试轧、1980 年通过部级鉴定并获奖、1987 年建成投产的 108 mm三辊轧管机组（三辊穿孔），是由原太原重型机械厂设计制造的小型轧管机组（此机组于 2003 年改造为219 mm 机组）。1979 年原沈阳无缝钢管厂与原东北工学院合作研制建成投产 50 mm 三辊轧管机。1987 年由原西安重型机械研究所设计制造的50 mm 三辊轧管机在河南省孟县无缝钢管厂建成投产。1985 年原湖北大冶钢厂（现湖北新冶钢有限公司）和江西洪都钢厂分别从德国西马克和英国戴维麦基公司购买了改进型三辊轧管机， 原湖北大冶钢厂用于改造 76 mm 自动轧管机； 江西洪都钢厂则用于和国产 90 mm 自动轧管机并联生产。1995 年原湖北大冶钢厂又从德国购买了整套170 mm 三辊轧管机组； 天津市无缝钢管厂从德国购买了1台114 mm 三辊轧管机取代该厂原有的 100 mm 自动轧管机。1996 年原江苏无锡钢厂（现江苏华菱锡钢特钢有限公司）从西班牙购买的 1 套二手 100 mm 三辊轧管机组建成投产。2005 年天津钢管公司从德国购买的 219 mm三辊轧管机组建成投产。2006 年浙江明贺钢管有限公司从德国购买的180 mm 三辊轧管机组建成投产。2000 年开始至今， 除上述天津钢管公司和浙江明贺钢管有限公司外， 建成投产的三辊轧管机组全部由我国自行设计制造（最大 460 mm）。据不完全统计， 截至目前建成投产和在建、 拟建的三辊轧管机组共有 29 套， 产能达 354 万t（表2）。 三辊轧管机组已是我国热轧无缝钢管生产的主力机组之一， 产能约占 16%， 仅次于精密轧管机组， 位列第三。1.2.7 连轧管机组连轧管机组是我国出现的第7种无缝钢管生产机组。1986 年在原宝钢无缝钢管厂建成投产的 140mm 8 机架浮动芯棒连轧管机组（1978 年引进），是我国第 1 套设计年产 50 万t的高产无缝钢管机组，也是世界上最后建设的一套全浮动芯棒连轧管机。1976 年国家就安排研制76 mm 连轧管机，设备设计和制造由原太原重型机械厂负责，但由于种种原因，实验研究工作整整拖后了15年，几经周折直到 1990 年才在原衡阳钢管厂进行了成功的中间工业试验。1993 年在天津钢管公司建成投产的 250 mm7 机架限动芯棒连轧管机组， 是从意大利全套引进的中型连轧管机组，也是我国引进的第 1 套限动芯棒连轧管机组。 1997 年在原衡阳钢管厂建成投产的 89 mm6 机架半浮动芯棒连轧管机组，是从德国引进的全套设备和技术， 也是我国引进的第 1 套半浮动芯棒连轧管机组。1999 年建成、 2000 年在原包钢无缝钢管厂投产的 180 mm 5 机架限动芯棒连轧管机组（Mini-MPM）是从意大利引进的全套主设备， 该连轧管机也是我国和世界最少机架的连轧管机。2003 年在天津钢管公司建成投产的 168 mm三辊连轧管机组， 是从德国引进的世界最新、 最具现代化水平的第 1 套三辊连轧管机组， 也是我国最先从 1993 年香港国际管材展览会的会议报告中发现， 并于 1994 年就与其设计制造公司意大利因西公司（后被德国收购）进行多次技术交流和谈判引进的。目前，连轧管机组是我国热轧无缝钢管生产的第一主力机组， 产能约占 51%， 20002010 年是我国连轧管机组建设的高潮。我国先后建成投产和在建、拟建的连轧管机组多达28 套，产能达1 100万t，其中18套为三辊连轧管机组（表 3）。18套三辊连轧管机组中，我国自行设计制造的有5套，另有 2 套（100 万t）尚不清楚是由国内还是国外制造。自行设计制造的5套中，1套366 mm大型三辊限动芯棒连轧管机和 1 套 159 mm 三辊限动芯棒连轧管机， 都已建成投产，生产正常，产能 180 万t.1.2.8 精密轧管机组精密轧管机组是我国出现的第 8 种无缝钢管生产机组。1990 年世界第 1 台 114 mm 精密轧管机在原烟台钢管厂西分厂（现烟台鲁宝钢管有限责任公司）建成投产， 这也是华美合资公司引进美国的技术软件， 中美联合设计制造的第 1 台轧管机（其配套的穿孔机、 定径机均由我国自行设计制造）。1992 年在原成都无缝钢管厂建成投产的 180mm 精密轧管机组， 整套设备全部是华美合资公司引进技术软件， 中美联合设计制造的， 是当时世界上技术最先进、 装备和控制水平最高的现代化无缝钢管生产机组之一。1996 年分别在原上海钢管厂和北满特殊钢有限责任公司各建成投产 1 套 114 mm 精密轧管机组， 这两套机组的穿孔机和定（减）径机全部由我国自行设计制造， 只有精密轧管机是华美合资公司引进技术软件， 中美联合设计制造的。从 2000 年开始国内一些单位陆续采用不同的辗轧角、 送进角以及不同的装备、 控制和制造水平，设计制造了几十套精密轧管机（最大 325 mm）， 并在全国各地建成投产。据不完全统计， 到目前为止全国各种精密轧管机组共有 33 套， 产能 411 万t（表 4）。 现在精密轧管机组是我国热轧无缝钢管生产的主力机组之一，产能约占 19%， 位居第二。1.3应高度重视的问题1.3.1无缝钢管产能激增，增长质量大幅下滑2011 年是我国“十二五”开局之年，我国无缝钢管行业经过近 10 年快速发展，已拥有各类无缝钢管机组近 380 台（套），总产能已超过 3000 万 t，约占世界无缝钢管产量的 80%，成为名副其实的无缝钢管生产和消费大国。“十一五”期间，我国无缝钢管产量由2006年的1508 万 t，到 2010 年上升到 2528 万 t，净增 1020 万 t，增长 67.64%。表观消费量由 2006 年 1327 万 t，增加到 2010 年的 2172 万 t，净增 846 万 t，增长 63.75%。图 2 所示为我国“十一五”期间无缝钢管生产和消费量的走势，可看出，产量和消费均呈快速增长态势，但是总体是产量增长大于消费量的增长。但值得注意的是，我国无缝钢管行业的装备水平、产能、产品质量和品种在得到提高和改善的前提下，经济效益却出现了大幅度的下滑，尤其是 2008 年全球性的金融危机以来，我国无缝钢管主要生产厂家的经济效益并没有随着产量的增加而同步增加，即没有取得应有的增长质量，笔者认为出现这种情况的主要原因有以下几点。一是产能增长过快，供大于求的供需矛盾突出，导致市场恶性竞争，企业间大打价格战，无缝钢管售价过低。二是原、燃料价格大幅上涨，企业难以消化，制造成本上升，致使企业利润空间缩小。三是国际上针对我国无缝钢管的“反倾销”，使无缝钢管出口受阻。自 2005 年我国成为钢管净出口国后，其出口量逐年递增，引起国际社会的高度关注，尤其2009 年因美国的“双反”调查和初裁，致使我国出口美国的油井管同比降低了 85.24%。四是产品结构不尽合理，品种不齐，产品质量不稳定现象依然存在。五是产业集中度低下，我国无缝钢管产量排前10 名的企业产量之和占全国无缝钢管总产量的比例不到 40%，低于我国排前 10 位的钢铁集团钢产量占全国总产量 48.6% 的水平。六是近年来，钢管行业重复投资导致的产能过剩，也影响着我国钢管行业的持续健康发展。1.3.2无缝钢管生产机组先进与落后共存 我国无缝钢管行业通过近 10 年的快速发展，生产技术装备水平既有世界顶尖的连轧管机组，又有不断增加的穿孔 + 冷拔工艺的落后机组，这些落后机组占我国无缝钢管机组总数的比例达 60% 左右，并占有我国无缝钢管总产量的 20% 比例。究其原因，一是我国部分专业用管（如汽车、摩托车、医疗、航空等行业用管）穿孔 + 冷拔（轧）工艺是目前比较经济适用的生产工艺方法 ；二是专业用管一般为小口径管，对钢管的尺寸精度，内外表面光洁度等技术条件要求较严，热轧无缝钢管的生产工艺无法达到其技术要求。我国无缝钢管今后的发展思考。1.4如何在当前形势下生存如何在目前这种“产能过剩， 市场竞争激烈， 原料、 能源紧张， 环保压力大和微利亏损”的形势下生存， 是一个既老又新的大难题， 是一个长期积累的复杂难题， 也是一个很明显、 很清楚的问题。 大家也都先后发表过很多意见和建议。如， 产能过剩、 竞争激烈问题。 早前就已提出， 新建机组过多， 过于盲目， 要杜绝重复建设。机组多了， 产量肯定上去了， 产量提高后原料和能源必定紧张， 市场竞争更加激烈。 但是， 国家只能控制几个能控制的企业， 控制不了所有的企业， 企业只顾自身， 都在加紧建设， 从而导致了产能过剩、 竞争激烈的结果。又如， 调整结构组建大集团问题。 国家早就提出， 大家也都建议， 尽快进行企业调整， 采取联合、 兼并、 重组等方式组建跨地区跨部门的钢管集团公司， 以避免企业间的无序竞争， 增强国内外竞争能力， 避免重复、 盲目建设， 统筹规划市场、 生产和物流管理， 提高生产能力、 降低消耗和成本，合理配置资源及减少污染排放， 但至今看不到有大的改观。再如， 集中科技力量， 提高创新能力问题。 已提出集中力量提高我国钢管生产、 科研的技术开发和创新能力。 我国已有多套工艺先进和配套齐全的一流轧管设备， 但生产的产品还没有完全达到国际同等设备的水平， 至今每年还要进口几十万吨钢管（2010 年进口了 25 万余吨）。 但至今各企业、 科研机构和有关大学的钢管科技研究人员， 不但没有增加， 有的反而还在减少。对这些问题， 笔者认为： 各钢管企业一定要面对全国和世界市场， 看清基础（设备、 技术、 经济和资源）、 明确方向和定位， 早下决心、 果断行动。1） 对于中小企业如果已有品牌产品， 且占有一定市场， 具有经济和资源能力， 笔者认为应下决心巩固、 发展和壮大。 首先要以质量、 服务和信誉稳定巩固已有市场， 在此基础上， 可以向扩大品种、 增加产能或向上工序（原料、 工模具、 设备）和下工序（半成品或成品）延伸发展； 还可采取兼并、 联合的办法发展和壮大。 但一定要根据自己的实际情况稳步进行，切忌急于求成的冒进。如果产品品种不多， 又无品牌， 市场不稳定，技术和装备无特长， 基本无盈利或亏损， 经济和资源能力一般， 则应尽早下决心停产、 转产（利用厂房、 场地、 运输和电、 气、 水等现有条件）或另寻出路（寻找被兼并、 联合的企业或报请批准破产）。如果处于上述两者之间， 即有的产品品种还有一些市场， 技术和装备还有某些实力， 只是由于某种原因竞争力差， 无盈利或有时亏损， 则应找准问题， 针对问题采取具体措施（管理、 技术、 设备、 工具等）予以解决。 不过长远来看， 笔者认为可同时寻找能与自己形成优势互补的合作或联合伙伴， 以共同克服困难和发展壮大； 当然也可以以较优惠的条件参加（并入）某个大集团。2） 对于大型企业根据企业的无缝钢管产品在国内外占有的市场份额， 品牌知名度的情况， 企业整个资源的配置能力以及对国家承担的社会责任等， 确定产品的定位和研发生产方向， 即是作为企业的核心、 主要、 一般产品， 还是取消该产品。（1） 如果确定把无缝钢管定位为核心品牌产品， 则应尽快全面规划， 积极发展和壮大。 在国家已经确定其为国际大型钢铁集团的企业中应有 24个企业将钢管（无缝钢管和焊管）作为其核心品牌产品发展， 将其规模发展到 500800 万t（其中无缝钢管 300500 万t）， 品种、 规格要齐全。 发展的方法可以采取联合、 参股、 兼并和笔者曾提出过的“集中营销， 统一计划生产、 运输， 统一核算、 分配利润”的方式进行。 同时要集中建立钢管科研技术中心， 专门研究开发钢管技术和品种。 如果能实现，这将是世界上最大、 最具有竞争力的钢管集团分公司， 它应在全球根据市场需要和原材料、 能源的供应条件部署营销及生产（在国外建立钢管厂）的网点， 以全面提高竞争力。 在国外建厂应以我国的资金、 技术和装备为主。（2） 如果确定把无缝钢管定位为主要品种， 则应加入那些已确定把钢管作为核心品种发展的大型钢管集团公司的联合、 参股或“集中营销分利”。 当然亦可根据自身独特品种和市场占有情况在国内外部署专门的营销及生产网点， 参与国内和国际竞争， 但要非常谨慎。（3） 如果确定把无缝钢管定位为一般品种， 则应缩减规模， 专为本地区服务； 或参加大型钢管集团公司的联合、 参股或“集中营销分利”。1.5 如何实现钢管强国的目标 我国无缝钢管生产正处于这样的情况之下： 轧管机组种类多、 规格全、 产能大、 装备现代化但产能分散， 技术和科研力量强而不集中， 资金严重不足， 试验研究设备齐全、 条件具备但分散于各企业， 难以统筹安排； 轧管机组和检测设备国内基本上都可以制造， 但个别配套设备和检测装置仍需进口； 品种开发已能满足国内的绝大部分需要， 但仍需少量进口； 高档产品品种不全， 而且质量不够稳定， 尚难打入国际高端市场； 国内产量过剩， 市场竞争激烈， 国际市场不但竞争激烈， 而且壁垒森严， 政治压力大等。 笔者认为： 这正是我们实现钢管强国目标的基础， 正说明我们的硬件条件已完全具备， 软件条件有的也已具备， 只要抓住现在这个“生产过剩”的大好机遇， 从技术工艺、 设备设计制造和组织管理层面努力， 一定能很快实现我们的目标。1） 在生产技术和工艺层面（1） 全面深层次地总结提高在斜轧穿孔方面的有关技术和生产工艺。 包括： 穿制无内表面缺陷的薄壁毛管的工艺、 技术以及其工具、 调整要求；穿制高合金钢毛管的工艺、 技术以及其工具、 调整要求； 锥形辊穿孔的毛管尾部质量和管坯后定心孔的关系， 有关工艺、 技术以及工具、 调整要求； 斜轧穿孔扩管两用机的有关工艺、 技术以及其工具、 调整要求， 扩径时的顶头参数、 位置和扩径前后壁厚关系的数字方程式， 并建立有关数学模型。（2） 全面深层次地总结提高连轧管机组的有关技术、 工艺和力能参数， 工具、 材料、 能源实际消耗的对比情况以及有关技术问题。 具体包括： 二辊和三辊轧制成品管质量的全面对比， 特别是直径180 mm 中小直径管的对比； 二辊和三辊的工艺调整、 工具更换、 事故几率和处理耗时等对比， 特别是直径180 mm 中小直径管的对比； 三辊隧道式和侧开式换辊的操作和耗时以及处理事故和耗时的对比。（3） 全面深层次地总结提高斜轧和纵轧延伸的有关技术、 工艺、 力能参数， 工具、 材料、 能源实际消耗对比情况以及有关技术问题。 包括： 斜轧中二辊、 三辊工艺（工具及调整等）， 设备维护和产品质量对比以及各种调整、 设计， 消耗数据对比；二辊斜轧延伸（扩管）机的辗轧角（扩径顶头）和扩径量、 产品质量的关系， 并建立数学模型； 纵轧中顶管（CPE）、 自动轧管和连轧管的各种调整、 设计以及消耗数据的对比， 各自的最佳产品范围； 斜轧和纵轧之间的各种有关调整、 设计以及消耗数据的对比。（4） 全面深层次地总结提高大顶管和挤压管机组的有关技术、 工艺、 力能参数， 工具、 材料、 能源实际消耗对比情况以及有关技术问题。 包括： 冲孔、 大顶管和卧、 立式挤压机的有关工艺参数和设备能力的设计、 实际调整和消耗的各种数据对比； 冲孔、 大顶管与卧、 立式挤压机工模具的开发研究和各种消耗材料的设计和实际数据的对比；冲孔、 大顶管和卧、 立式挤压机的机电液控制系统及有关设计和实际调整的有关数据的对比； 大顶管、 立式挤压机和周期轧管生产的大直径厚壁钢管的质量和各种消耗的对比。（5） 全面深层次地总结提高定径机和张力减径机的有关技术、 工艺、 力能参数， 工具材料、 能源实际消耗的对比情况以及有关问题。 包括： 微张力定（减）径机的理想架数和最佳张力， 内传动和外传动的能源消耗的对比； 张力减径机的理想架数和最佳张力， 单独传动和组合、 混合传动的能源消耗对比； 张力减径机的孔型设计、 轧辊转数计算、 张力系数和壁厚的关系以及成品管前、 后端壁厚和长度的关系， 并建立有关数学模型。（6） 深入试验研究合金钢（特别是高合金钢）连铸坯、 离心铸造空心管坯和电渣重熔空心管坯生产大直径厚壁无缝钢管的有关技术问题。 包括： 连铸管坯、 离心铸造空心管坯、 电渣重熔空心管坯和用其轧管后的组织结构对比， 变形量对组织结构的影响以及对成品管的各种性能（特别是高温蠕变性能）的影响， 找出有关关系建立数学模型； 锻造管坯和锻造钻、 镗孔管坯及成品管的组织结构与变形量对各种性能（特别是高温蠕变性能）的影响， 找出有关关系建立数学模型； 用锻造管坯、 锻造钻（镗）孔管坯、 连铸管坯、 离心铸造空心管坯和电渣重熔空心管坯轧制无缝钢管的工艺和能源、 工具和有关材料消耗的对比。2） 在设备设计和制造层面（1） 全面深层次地总结提高设计和制造整条生产线设备的通用技术以及设备设计制造精度与水平。 包括： 结构和润滑的特点及不足； 设备精度和耐磨寿命的差距与不足； 液压系统、 液压元器件和检测、 控制器件的差距与不足； 电器系统和检测、 控制器件的差距与不足； 自动化的一、二级计算机控制系统， 计算机、 检测和控制仪器仪表以及元器件的差距与不足。（2） 全面深层次地总结提高立式斜轧穿孔、 延伸机（三辊、 精密）的设计制造技术以及设备设计制造的精度和水平。 包括： 锁紧装置和设备稳定可靠性的特点； 轧辊同前后导向和前后台中心线调整（对中）的特点。（3） 全面深层次地总结提高二辊、 三辊连轧管机的设计制造技术以及设备设计制造精度与水平。包括： 二辊连轧管机轧辊机架摆放形式的特点；三辊连轧管机侧向换辊机架机构的特点， 芯棒托管机构的特点和 5 机架脱管机的配置特点； 轧辊孔型自动修正和轧制中心线的检查与调整特点。（4） 全面深层次地总结提高定（减）径机和张力减径机的设计制造技术以及设备设计制造精度与水平。 包括： 定（减）径机内传动与外传动的结构对比和外传动的特点； 张力减径机各种传动方式的对比和各自的特点。（5） 全面深层次地研究、 分析和总结使用及维护国内外排管锯的经验， 开发、 设计和制造具有高技术水平的排管锯。 其核心技术是防锯片震动， 即无间隙轴承和锯片导卫装置及其布置。（6） 总结提高设计、 制造、 建设、 调试和试生产“一条龙”的建设连轧管机组、 精密轧管机组、 三辊轧管机组等整条生产线的综合自主集成能力。3） 在生产组织管理层面（1） 根据企业自身条件和环境明确自己的定位是发展壮大， 还是稳住当前， 寻找联合、 参股， 或是另谋出路。 明确后应早下决心尽快行动。（2） 在各企业进行上述大调整的过程中， 有条件的企业和科研单位应积极加强科研力量， 尽快开发国内外市场需要、 特别是急需的高档产品， 并稳定产品质量。（3） 在逐步建立和建成后的大型钢管集团的钢管科研技术中心， 应加速集结科研力量， 针对国内外市场竞争力的差距和不足， 采取切实有效的措施提高竞争力， 开发国内外市场需要的高档产品并尽快投入生产， 打入国内外市场， 参与国际竞争。（4） 通过已逐步建立起来的全球营销、 生产和服务网点， 扩大视野， 面向整个国际市场， 规划开发市场上利润最佳、 急需和未来需要的产品， 寻找最佳生产和最低成本的生产网络， 建立路线最短和运输成本最低的物流体系。 通过这些管理上的最佳化， 最大限度地提高市场竞争力， 以适应无缝钢管强国的到来。（5） 积极组织整套生产无缝钢管的自主集成成套技术和设备的出口， 或在国外建厂生产， 进一步提高竞争力， 占领更大市场份额。2 产品大纲制定及金属平衡2.1 产品大纲2.1.1 产品方案产品方案是设计的工厂或车间拟生产的品种名称，品种规格，状态和年计划产量，轧钢车间工艺设计首先从拟定车间产品方案开始，有了方案就可以进一步选择设备和确定车间工艺。（1）编制产品方案的原则1)国民经济发展对产品的要求，根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的要求情况，既考虑当前急需，又考虑将来发展的需求；2)产品的平衡，考虑全国各地生的布局和配套加以平衡；3)建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性；4)根据技术可能性，逐步解决产品品种、规格的更新问题争作到产品结构和产品标准的现代化。（2）产品方案的主要内容1）车间生产的钢种和生产规模；2）各类产品的品种和规格；3）各类产品的数量及其在产品的比例。根据需求，生产现状，技术条件，生产工艺等情况，现确定如下产品方案表（2-1）表2-1 产品方案表序号品种成品规格产品比例总产量（万吨）备注（常用牌号）1结构用无缝钢管6-6101.5-40mm30.2%810、20、40Mn2、20Cr、40Cr、20CrMo2输送流体用无缝钢管8-6301.5-40mm22.6%610#、20#、Q295、Q3453油井管60-6301.53-40mm19.0%5J55、N80 A、B、X424高压锅炉管16-8242-65mm7.5%220G、20MnG、25MnG5低中压锅炉管10-5302-40 mm9.4%2.510#、20 #6地质钢管21.3-139.72-25mm11.3%335#、45#、30CrMo合计100%26.52.1.2 坯料(1) 坯料选择生产无缝钢管所用的坯料，叫做管坯。通常，采用实心圆钢作为管坯。某些无缝钢管生产方式也有采用钢锭、连铸坯、锻坯、轧制方坯及离心浇注的空心坯等制作管的坯料。近几年来，为了管坯廉价化，大力发展氧气转炉钢和连铸坯来生产管坯，可降低成本15%左右。本设计是根据当前无缝钢管生产的发展防线，均采用实心圆坯。(2) 管坯的技术要求合格的管坯是热轧无缝钢管生产的先决条件，由于斜轧穿孔的变形特点，对管坯质量（尤其是表面质量）提出了严格的技术要求。根据颁布标准对管坯的尺寸，表面质量，组织等方面有一定的技术条件：1) 通常长度：（4000-10000）mm公差1%；2) 弯曲度：最大弯曲度10，两端面必须与轴线垂直，切亵渎不大于5毫米3) 表面不允许有折叠，裂痕和其他缺陷，单深度小于0.4毫米的表面裂痕允许存在，缺陷修理后的痕迹不得超过外径公差之半；4) 圆管坯浸式样横断面的低倍组织不得有白点缩孔、残余气泡、分层、翻皮、裂缝和夹杂。(3) 典型产品具体参数的选择1） 钢种的选择：25MnC2） 断面尺寸的选择：156mm3） 长度尺寸的选择：考虑加热能力、成品的定尺长度、切头尾损失、加热之后产生氧化铁皮的损失，轧件头尾的温差、轧制速度的快慢、设备间厂房长度、成材率等因素来确定原料的长度为6米。确定典型产品为1566mm2.2 金属平衡表金属平衡就是整个生产过程中坯料、成品、烧损及二次氧化铁皮、切头和废品的数及比例关系。通常根据有厂家的生产统计，确定各部分所占的百分比，按产品大纲中的产品数量确定各部分的数量。产品占相应坯料的百分比成成材率，其倒数称为金属平衡系数。烧损及二次氧化铁皮两占相应的百分比称废品率。各指标详见表2-2：表2-2 金属平衡序号品种年产量切损轧废烧 损成材率金属消耗系数坯料年需要量万吨%万吨%1结构用无缝钢管80.1620.162961.048.322输送用无缝钢管60.1220.122961.046.243油井管50.1020.102961.065.24I类锅炉管20.0420.042961.162.085II类锅炉管20.0520.052961.162.16地质管20.0420.042961.042.08总计25坯料总计26.02综合成材率计算A=aini式中：ai -各产品的成材率 ni -各产品的百分比 计算各设计的综合成材率： A=96%20%+96%20%+96%7%+96%6%+96%7%+96%40%=96%3 工艺流程和工艺制度的制定3.1 工艺流程（1）工艺制度的制定：制定轧钢生产工艺过程是轧钢车间设计的核心问题。（2）制定轧钢生产工艺的基本要求： 优质、高产、低成本、安全。（3）制定工艺制度的依据： 生产的技术条件、钢种的特性、设备的条件。3.1.1 工艺流程的定义 所谓生产工艺流程就是把产品的生产次序排列起来。确定车间生产工艺流程是工艺设计中一项重要工作，他直接关系到整个设计能满足设计任务书的要求。3.1.2 本设计中的工艺流程图热轧无缝钢管工艺流程图3.2 加热制度的确定3.2.1 坯料加热（1） 加热的目的：为穿孔和轧管准备良好的加工组织和改善金属性能。（2） 加热要求：1) 温度准确，尽量避免过热过烧。2) 加热均匀，内外温差不大于3050，最好在15一下。3) 烧损少，加热过程中不能脱碳，保证性能。（3） 环形加热炉I：利用环形炉，分预热段，第一加热段，第二加热段，均热段。3.2.2 加热制度的确定管坯加热制度包括加热温度、加热时间及加热速度等参数。（1） 加热温度的确定 随着温度升高，钢的塑性提高，变形抗力降低，与此同时电耗和工具消耗降低，扎治理减小，设备磨损小。但是，温度上海收到其他一些因素的限制。因此，确定合理的加热温度应考虑一下因素：1） 当温度过高时可能产生过热和过烧；2） 考虑在自动轧管机上的终轧温度;3） 温度过高，钢的表面层脱碳严重；4） 考虑金属在加热过程中的组织变化；5） 考虑穿孔过程中温升情况；6） 考虑轧制成品管的规格，一般轧制厚壁管时加热温度可稍低一些，以为温降小；7） 考虑金属的烧损和钢管的表面质量；8） 管坯的加热温度和穿孔顶头材质有关，用钼基合金顶穿孔时，加热温度要低于8090。（2） 加热的确定管坯的加热时间可以按经验公式计算Tjr=KjrDp式中：Tjr 管坯加热时间，min; Dp 管坯直径，cm; Kjr 管坯单位加热时间，min/cm；Kjr值与钢种、管坯大小、炉子型式、供热能力和操作制度有关，一些圆管坯加热的Kjr值为：合金结构钢Kjr=7。本设计中管坯单位加热时间如表（3-2） 表31 管坯单位加热时间（轧坯）min/cm炉型Kt值钢种步进式炉（分）环形炉（分）碳素钢、低合金结构钢6756.5合金结构钢7867中合金钢896.58轴承钢101168不锈钢10117103.3 轧制制度 轧制制度主要包括每个道次的轧制温度、轧辊转速以及轧机调整工艺、参数等项内容，对于穿孔、轧管、定减径等工序各轧制制度如下：3.3.1 穿孔机的轧制制度 对穿孔机其送进角和转速的确定，在生产中应以充分发挥设备潜力为原则来确定，它遵循一般规律：同一个穿孔机，大中管采用小的送进角和低的轧制速度；同一直径的管坯，薄壁毛管取值范围的上限对塑性低和变形抗力高的合金钢，最理想的是采用低速大送进角工艺；在受到主电机能力限制和顶杆刚性条件的限制，应用低速和尽可能大的送进角。本设计采用曼式穿孔机，送进角为10。V轧=0.084m/s注：以上数值由后面章节给出带入数值得出出口速度为0.084m/s,导盘的线速度取出口速度的3倍。3.3.2 轧管机轧制制度对轧管机其轧制速度的确定以充分发挥其生产能力为准，为保证其充分咬入，其圆周速度一般不得超过5m/s，本设计中轧辊速度为100转/min。3.3.3 定、减径机定径的任务是在较小的总减径率和小的单机架减径率条件小将钢管轧成具有要求的尺寸精度的圆度成品管。减径率除了起定径作用外，还有较大的减径率，实现大坯料生产小口径钢管的目的，主要采用五机架二辊定径机。3.4 冷却制度 本设计采用步进式冷床进行冷却，在经过热定径或减径后的钢管温度一般在700-900，在冷床上自然冷