小型直焊管车间平面设计

小型直焊管车间平面设计攀枝花学院本科课程设计（论文）学生姓名杨华学生学号201311102090院（系）材料工程学院年级专业2013级材料成型及控制工程指导教师张利民二一六年十月攀枝花学院本科课程设计（论文）目录目录摘要1产品方案表111产品方案112计算产品的确定113产品标准214低碳钢性能特点22生产方案的选择421生产方案的选择422生产工艺流程423管材生产工艺流程图524工艺叙述5241坯料准备段5242成型焊接定径段63设备选择731主要设备选择732辅助设备选择84工艺计算与金属平衡941计算产品原料宽度的计算9411圆管（2015）9412减径率的选择942编制金属平衡表105车间平面布置1251车间平面布置原则1252车间平面布置图126结束语13参考文献14攀枝花学院本科课程设计（论文）目录攀枝花学院本科课程设计（论文）摘要摘要关键字直焊管车间设计攀枝花学院本科课程设计（论文）1产品方案表1产品方案表11产品方案产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年计划产量。产品方案一般是在设计任务书中加以规定的，或者由设计者深入实际调查统计提出方案，然后经主管部门批准确定，产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。因此根据以上原则设计产品方案见表11表11生产方案表序号名称规格1状态产量标准1圆管960，0430TR，R，BR，TY4000GB1591882方管16460，06275TR，R，BR，TY500GB1591883矩形管9182575，1225TR，R，BR，TY500GB15918812计算产品的确定车间拟生产方的产品品种、规格及状态组合起来可能有数十种、数百种以上。但是。在设计中不可能对每种合金的每一个品种、规格及状态都进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时又不影响整个设计质量，可以将各类产品进行分类编组，从中选择典型产品作为计算产品。如何选择计算产品如下所述。（1）有代表性。这些计算产品从全车间总体来说在合金品种规格产量和工艺特点等方面有代表性。（2）通过所有的程序。所选的所有计算产品要通过各工序但不是每一种计算产品都通过各工序而是对所有计算产品综合来看的。1攀枝花学院本科课程设计（论文）1产品方案表（3）所选的计算产品要与实际相接近（4）计算产品要留一定的调整余量。根据以上原则，计算产品确定如表12。本课程只计算Q215圆钢，其他均不计算。名称圆管圆管方管矩形管牌号Q195Q215Q235SPCC尺寸/4020301650壁厚/2151218产量/T200002000050005000标准GB159188GB159188GB159188GB15918813产品标准对产品的牌号规格表面质量以及组织性能等方面的要求统称为产品的技术要求。产品标准可分为国家标准（GB）、冶金工业部标准（YB）、企业标准（QB）等。产品标准一般包块一下内容1）规格标准规定产品的牌号、形状、尺寸及表面质量，并且附有供使用参考的有关参数等。2）性能标准规定产品的化学成分物理机械性能热处理性能晶粒度抗腐蚀性工艺性能及其他特殊性能要求等。3）试验标准规定做实验时的取样部位、试样形状和尺寸、实验条件以及试0A验方法等。4）交货标准规定产品交货验收时的包装标志方法及部位等。本次设计所使用的是国家标准GB159188。14低碳钢性能特点低碳钢（LOWCARBONSTEEL）又称软钢，含碳量从010至030低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用于制造链条，铆钉，螺栓，轴等。碳含量杜宇025的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。他包括大部分2攀枝花学院本科课程设计（论文）1产品方案表普通碳素钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有得经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，起强度和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成型。这种刚才具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，正火处理可以改善其切削加工性。低碳钢有较大的时效倾向既有淬火时效倾向还有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体刮碳，氮过饱和，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也会产生时效。低碳钢经形变产生大量位错，铁素体中自碳、氮原子与位错发生弹性交互作用，碳、氮原子聚集在位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称柯氏气团。它会使钢的强度和硬度提高而塑性和韧性降低，这种现象称为形变时效。形变时要比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的危害性，在低碳钢的拉伸曲线上有明显的上、下两个屈服点。自上屈服点出现直到屈服延伸结束，在试样表面出现由于不均匀变形而形成的表面皱褶带，称为吕德斯带。不少冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种高预形变法，预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生吕德斯带，因此预形变在钢的冲压之前放置时间不宜过长。另一种是钢中加入铝或钛，使其与氮形成稳定的化合物，防止形成柯氏气团引起的形变失效。Q215焊管是一种碳素结构钢。Q屈服，215为该牌号最小屈服点（S）值。此类钢一般由转炉或平炉冶炼，可提供110KN的最大顶力。足以满足车辆救援及一般救援。废钢，钢中硫、磷含量高于优质碳素结构钢，一般硫0050，磷0045。由原料带入钢中的其他合金元素含量，如铬、镍、铜一般不超过030，3攀枝花学院本科课程设计（论文）2生产方案的选择2生产方案的选择21生产方案的选择所谓生产方案是指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品质量及技术经济指标的要求，考虑当时当地的具体条件，找出合理的生产方案。生产方案的选择与设备的选择密切相关，二者应同时加以考虑，在确定是设计生产方案时考虑了一下几点1、金属与合金的品种，规格，状态及质量要求。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，工人与管理人员的数量以及将来的发展。主要考虑经济效果，采用哪种方案合理，适合建厂原则，在设计时可比照一个厂，特别是比较成熟的工艺。222生产工艺流程所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来，确定车间生产工艺流程是工艺设计中的一项重要工作，它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。合理的生产工艺流程应在保证完成设计的任务书中规定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、并且有利于产品质量的不断提高和将来的发展，具有较好的经济效果和较好的劳动条件，制定生产流程总的原则是节能、高效、保质、污染少和经济。那么制订产品生产工艺流程的主要依据有以下几点（1）根据生产方案的要求由于产品的产量、品种、规格及质量的不同，所采用的生产方案就不同，那么工序就有很大的差别。因此，产品生产方案是编制生产工艺流程的依据。（2）根据产品质量的要求为了满足产品技术条件要求，就要有相应地工序给以保证。因此，满足产品标准的要求是生产工艺的基础。（3）根据车间生产率的要求由于车间的生产规模不同，所要求的工艺过程复杂程度也不同。在生产同一产品情况下，生产规模越大的车间，其工艺过程也越复杂。因此，设计生产率的要求是设计工艺过程的出发点。4攀枝花学院本科课程设计（论文）2生产方案的选择同时又要充分考虑到一下几点1）充分利用合金的塑性，尽可能地是整个流程连续化，尽可能地减少中间退火及酸洗工序，使拉拔道次减少，生产周期短，劳动生产效率高。2）产品品质满足技术条件要求，产品率高，生产成本低。3）结合具体设备条件，各工序合理安排，设备负荷均衡，既保证设备安全运转，又能充分发挥设备潜力。4）劳动条件好，对人身无害、对周围环境污染少或无污染。223管材生产工艺流程图24工艺叙述241坯料准备段开卷机开卷机的型号多种多样。现大多采用双锥头式。为使钢板走中，开卷机应有钢卷对中滑台；为了适应焊接对一裁二、纵剪料的要求，开卷机还应能双向开卷。钢板矫平ERW焊管的生产原料是钢卷，带钢的曲率小，弯曲方向一致，曲率有小到大平滑渐进，板厚也不是很薄，所以ERW机组的钢板矫平机一般都将矫平辊减少到五根，并加大辊距，加粗辊径，去掉支撑辊，使整机结构简化，功能更专业。目前较流行的机型都将矫平前递送辊与矫平辊设置在一个整体机架上，递送辊液压缸开合，机械同步；五辊矫平上三下二或上二下三，压下量调整丝杠、丝母电动或手动，但应具备压下辊整体快速张合机械同步功能，以适应对头对正调整时矫平机张开、带钢处于松弛状态的要求。剪切对焊对焊工序将带钢尾、头对接焊接，与活套配合，保持焊管段连续作业。在较先进的EWR机组里，对头都采取斜接缝型式，使对接焊缝与带钢5攀枝花学院本科课程设计（论文）2生产方案的选择中心线的垂线倾斜一定角度。EWR机组对头焊的带钢头、尾剪切采用液压剪板机，剪切方式有上切剪或下切剪，上下剪刃夹角在3左右。带钢边缘加工为了使带钢沿全长方向的宽度一致并使板边符合焊接钢管外形尺寸要求，需要对钢带边缘进行剪边或铣边。全板宽超声波探伤当生产品质较高的钢管时，在生产中需对板材进行分层缺陷探伤。板材分层缺陷探伤基本都采用超声波纵波反射发。探头采用双晶聚焦探头，可大大减少脉冲回波的盲区并检测出钢板近表面15以内的分层缺陷。242成型焊接定径段5成型机成型机分为连续辊式成型机、排辊成型机和FFX柔性成型等。连续辊式成型机又分为辊式成型机和带立辊组的成型机。连续辊式成型是将管坯在具有一定轧辊孔型的多架成型机上进行连续弯曲而成管筒，是一种广泛应用的中小口径电焊管成型方法。小直径的焊管机组宜采用辊式成型机组，中等直径的焊管机组宜选用带立辊组的辊式成型机组。排辊成型机组对两者均能适宜。高频焊接高频直缝电阻（ERW）钢管是将热轧卷板经过成型机后，利用高频电流的集肤效应和领近效应，使管坯边缘迅速加热到焊接温度后在挤压辊的作用下进行压力焊接生产的。与无缝钢管相比，直缝电阻焊管具有生产效率高、尺寸精度高、力学性能好等优点。去除焊缝毛刺焊管在焊接过程中内外表面焊缝处总要残留焊瘤或毛刺，其中内毛刺高度一般为0104，由于管径的限制使得内毛刺的去除过程较为困难。焊管去除内毛刺的方式有磨削法、旋压剪切法、压平法、氧化法以及切削法，本次使用切削法。切削法是以合适形状的刀具进行刨削、铣削或拉削去除毛刺。冷却由于高频焊接会产生高温，所以需要冷却。本次设计使用水冷却。定径对于高精度焊管，定径立辊孔型半径应按大于前一架平辊孔型半径设计，通过调整辊缝达到立椭圆孔型设计效果，但为了增加立辊的使用寿命，立辊半径也取值越大。较小的立辊辊缝有利于减小焊管的椭圆度，避免辊缝处焊管表面擦伤。高精度焊管的定径立辊辊缝相对于普通焊管的定径立辊辊缝小一点，一般取23。孔型边缘圆角要适当取小一点，一般取23。6攀枝花学院本科课程设计（论文）3设备选择3设备选择31主要设备选择主要设备选择原则（1）要满足产品方案的要求，保证获得高质量的产品。（2）要满足生产方案及生产工艺流程的要求。（3）要注意设备的先进性和经济上的合理性。（4）要考虑设备之间的合理配置与平衡。表31主要设备表50高频直缝焊管机组主要技术参数型号焊管直径焊管壁厚焊接钢管材料焊管速度主电机功率高频功率HG50高频直缝焊管机组16635MM及相应方、矩形管0830MMB580MPA、S350MPA的碳素钢低合金钢、X70级等3070M/MIN90KW200KW设备组成开卷机直头机矫平机剪切对焊机卧式螺旋料仓成型、焊接、定径主机电脑锯落管辊道平头倒角打包机钢管涡流探伤设备探伤钢管直径探伤速度探伤钢管直长度信噪比稳定性18150MM100覆盖的检测线速度最高3M/S（变频无级可调）160米8DB2DB检出缺陷可声报警最小缺陷深度002003MM取决于材料表面状况所需检测的最小缺陷长度可以调节综合性能指标执行标准7GB/T51262001T，攀枝花学院本科课程设计（论文）3设备选择32辅助设备选择上卷小车小车升降由液压缸驱动，有导向柱导向。小车行走由电机驱动，有备卷筐备卷。主要技术性能如下最大卷重20T；最大升降力30T；小车行走电机功率P3KW；小车行走电机速度N1500R/MIN；小车行走速度10M/MIN；小车行走距离4700MM；小车升降缸缸径220X650；起重设备表32起重设备序号名称吊钩桥式吊车吊钩桥式吊车数量吨位（T）吊车跨度（M）重量（T）用途原料及设备调运成品调运1116/3212252120/51214电磁超声波探伤设备主要技术性能设备类型钢管直线前进，探头原地跟踪检测。检测对象高频焊管。钢管钢级碳素钢、低合金钢、合金结构钢等。钢管长度3M钢管壁厚15钢管表面状态轧制与调质状态。检测标准及能力可有效的检测出高频焊管内外表面及内部的各种纵向缺陷，包括重皮、折叠、孔洞、未焊透等自然缺陷。满足GB/159188及YBT4082标准要求，并可同时满足美国石油学会API标准的有关条款要求。检测灵敏度可精确到钢管壁厚10的人工凹槽。生产能力每分钟可检测长度为40M。8攀枝花学院本科课程设计（论文）4工艺计算与金属平衡4工艺计算与金属平衡工艺计算是在确定各种计算产品的工艺流程和初选设备的基础上，根据产品产量的要求、制品的工艺性能以及设备特点，对各主要设备或工序进行具体的科学分析和必要的理论计算，从而确定出各种产品在各工序的准确而具体的生产工艺流程、工艺参数及各种消耗定额，并确定各部分各环节之间的协作配套关系。工艺计算的内容包括主要加工工序的工艺规程的制定编制生产工艺流程额定卡。41计算产品原料宽度的计算411圆管（2015）原料宽度B（DRT）1B2B3B其中314；DR20；T15；1B155；2B1；3B125将以上数据带入式得B314（2015符号代表意义B管坯宽度，单位MM；DR成品管外径，单位MM；T管坯厚度，单位MM；1B成型余量，单位MM；2B焊接余量，单位MM；3B定径余量，单位MM；412减径率的选择为保证成品最终的精度，需要设置适当的减径量。通常4以下钢管的减径率大多在0520之间。减径率按下式计算RS（1D出/D入）100式中RS减径率D出定径机出口端钢管平均直径；9攀枝花学院本科课程设计（论文）4工艺计算与金属平衡D入定径机入口端钢管平均直径。42编制金属平衡表金属平衡，编制金属平衡的目的在于根据设计任务书的要求，参照国内外同类企业或车间所能达到的先进指标，考虑本企业或车间的具体情况确定出为完成年计划产量所需的投料量。其任务是确定各计算产品的成品率，编制金属平衡表。见表41序号1品名称圆管规格年产量T几何损失工艺损失2T4001T200烧损05T100溶损05T100成品率96201550000金属平衡表是反映在某一定期（通常是一年），制品金属材料的收支情况。它是编制工厂或车间生产预算与制定计划的重要数据。同时对于设计工厂或车间的内部运输与外部运输，以及平面布置都极为重要的依据。因此必须在确定产品率及金属损失的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。成品率是指成品重量与投料量之比的百分数。也就是一吨原料能够生产出合格产品的重量的百分数。其计算公式是A（QW）/Q100式中A成平率，Q投料量，TW金属的重量，T成品率乃是一项重要的技术经济指标，成品率的高地反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。成品率应根据国内外同类企业实际成品率的情况，结合本设计车间的技术特点及各项产品工艺的计算结果加以确定。影响成品率的因数是各工序的各种损失。金属损失有以下几种1烧损金属在高温下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度、加热时间有关。加热温度越高，时间越长，烧损越大。2溶损溶损是指酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。3几何损失10攀枝花学院本科课程设计（论文）4工艺计算与金属平衡几何损失包括切损（切头、切尾、切边）等大块残料损失。4工艺损失指各工序生产中由于设备和工具、技术操作以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。311攀枝花学院本科课程设计（论文）5车间平面布置5车间平面布置51车间平面布置原则应满足生产工艺要求，使生产流水线合理。既有利于生产，又使占地面积小，运输线最短，以求缩短周期，提高生产效率和