燕山大学毕业设计高速无缝钢管斜轧机开题报告

1、燕山大学里仁学院毕业设计（论文）开题报告课题名称:高速无缝钢管斜轧机 学院（系）： 里仁学院 年级专业： 11级机设2班 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 3三、研究步骤、方法及措施 3四、研究工作进度 4五、主要参考文献 4六、指导教师意见 8进入21世纪以来随着全球经济复苏、增长,尤其是中国的经济快速增长带动世界经济的发展,同时也带动了全球的能源需求增长。以石油(天然气)、煤炭为主要能源的需求大幅度增长,尤其是石油(天然气)的增长对钻采和输送用管的需求,极大地带动了钢管业的发展,也带动了无缝钢管的发

2、展。为了满足能源工业的需求,一大批新建的现代化无缝钢管项目陆续投入,使全球的无缝钢管产能大幅度增长,同时也推动了无缝钢管生产技术装备水平的提高。1热轧无缝钢管生产的几种主要机型 1.1热连轧钢管成为无缝钢管生产的主流机型 多机架连续轧管技术,是无缝钢管生产中一项重要的工艺技术。该技术从1887年美国的Kellogg连轧管机问世至今已有100多年的发展历史 。20 世纪50年代以来由于传动技术和电气控制技术的突破,连轧管生产技术得到了长足的发展。芯棒运行方式从浮动式芯棒轧机到限动式芯棒轧机以及半浮动式芯棒轧机,机架数从97架减少到65架,轧制工艺从2辊变为3辊,生产过程的操作方式由手动到区域自动

3、化到整条线由CPU、PLC控制的全自动化运行方式,采用了液压小仓控制技术,配套了工艺控制软件技术,连轧管机的整体装备水平有了很大的提高。与其他机型相比连轧管机以优质、高产、高效率、低消耗等特点,成为世界无缝钢管主要生产企业的首选机型。近10年来全球新建的连轧管轧机有近20套(不包括在建的),到目前为止,全球已有连轧管轧机50多套,机型的产能已经远远超过其他机型的产能,连轧管机已成为无缝钢管生产的主流机型。连轧管机进入中国是在20世纪80年代初期,宝钢建设时引进了德国Meer公司󰀁140mm浮动式芯棒连轧管轧机,这让业内人士真正看到了现代化连轧管轧机高质量、高效率的优势。90年代

4、初天津钢管公司从意大利Innse公司引进了更为先进的󰀁273mm限动芯棒连轧管轧机,随后,衡阳钢管厂又引进德国Meer公司󰀁89mm半浮式芯棒连轧管轧机。进入21世纪随着钢管需求的快速增长,包钢、鞍钢、天津钢管、衡阳钢管、攀成钢等企业先后引进了数套连轧管轧机,其中包括5套最先进3辊连轧管轧机,这些轧机的建设推动了中国钢管工业的快速发展。到目前为止,已经建成的连轧管轧机有16套(截至2009年),产能超过了800万t。1.2 3辊连轧管机开创了连轧钢管工艺的新时代2003年9月世界上第一套󰀁168mm3辊PQF(PrimeQualityFinish

5、ing)连轧管机在中国天津钢管公司顺利投产。3辊PQF连轧管工艺技术,以其在均匀变形、变形应力、轧机结构、轧机刚性、负荷分配及轧辊受力等方面的优势,使其在轧制产品规格范围、径壁比(D/S)、裂孔和拉凹缺陷、壁厚精度、成材率、工具消耗、高合金难变形材料轧制等方面具有2辊轧机无可匹敌的优势。另外,天津钢管公司󰀁168mm3辊PQF连轧管轧机还有在其他方面的创新和新技术的应用,如芯棒前行循环工艺是指当轧制结束时芯棒不返回而继续前行的循环工艺和相关的配套技术,省去了芯棒返回时间,使每根管的轧制周期缩短4s,可提高轧机的产能20%;在线激光测厚,作为新一代测厚系统,测量精度高,可带芯棒检

6、测,对人体伤害小(与射线相比);液压小仓控制技术,使轧辊压下抬起响应快,调节精度高,可带钢操作并应用于头尾削薄技术,提高钢管头尾壁厚精度。还有CARTA技术,QAS系统等。上述新技术新工艺的应用,使连轧管机的整体装备水平上升到一个崭新的平台。近年来,SMS󰀁Meer公司在3辊连轧管机的换辊方面又有了创新,将轴向换辊(PQF-ACO)改为侧向换辊(PQF󰀁󰀁LCO)。这种换辊方式既保留了原轧机结构刚性大、变形小、受力均匀的特点,又使轧辊更换简便,便于对轧机、轧辊的检查以及对设备的维护。从2003年9月至今6年多时间里,3辊连轧管机以其先进的技术指标

7、,向人们展示了新一代的热连轧无缝钢管技术优越的工艺特性。2005年以来全球已经建成和正在建设的3辊连轧管轧机已超过了20套,这些轧机的建设,开创了3辊连轧钢管工艺技术的新时代。1.3󰀁大中口径的自动轧管机通过技术改造后仍然发挥着作用自动轧管机又称Plugmill,多建于20世纪70年代前,曾称霸世界40多年。随着连轧管技术装备不断发展,新的生产线不断建设,自动轧管机的霸主地位逐渐被连轧管机所取代。21世纪前,随着一些现代轧管机的建设许多小型自动轧管机(󰀁168mm轧机以下)被淘汰,由于大口径的连轧管机全球仅3套(2辊),而且生产大口径薄壁管时易产生裂孔和拉凹缺陷

8、,所以大口径的自动轧管机在这一组距仍占有一定的优势,轧制󰀁273󰀁426mm规格的钢管,自动轧管机仍是主力军。进入21世纪后,全球又新建了数套大口径连轧管机,这使得自动轧管机在这一组距的优势被削弱了。目前全球自动轧管机有46套,成品规格小于等于󰀁168mm轧机26套,󰀁168󰀁273mm轧机有6套(不含󰀁168mm)、󰀁273󰀁355mm轧机有7套(不含󰀁273mm)、󰀁355󰀁426mm轧机有7套(不含󰀁

9、;355mm),其中大中型自动轧管机通过技术改造后仍然发挥着重要作用。像V&M有3套自动轧管机包括󰀁340mm(法国)、󰀁355mm(巴西)和󰀁406mm轧机(德国),日本NKK󰀁426mm轧机、JFE󰀁426mm轧机、包钢󰀁426mm轧机等,都成为本企业主要生产轧机。其中包钢󰀁426mm轧机2002年通过与德国MEER公司合作,对热轧线进行了系统的改造,包括环形炉:原2座、中径24m,改为1座中径36m(2008年),提高管坯加热能力和加热质量;穿孔机:辊身长度由原760m

10、m加长到1000mm,增加顶头碾轧带长度,提高毛管壁厚精度;轧管机:上工作辊平衡由原重锤改为液压平衡,辊缝压下采用AGC辊缝自动控制系统;再加热炉:改成步进式并配有在线常化设备;均整机:采用顶头自动更换,后台3辊定心由气动系统改为液压系统;引进了MEER定径机,原2辊改为3辊,采用方形机架和快速换辊以及单机架传动;热轧线实现了自动化控制。通过上述改进使热轧线的整体装备水平有了很大提高,产品质量有了很大改善。1.4 精密3辊轧管机以其各自的优势也占有一席之地精密轧管机又称Accu Roll轧管机,是在狄塞尔轧管机结构的基础上,将鼓形轧辊改成锥形轧辊,增设了碾轧角,加长了辊身长度、增大了导盘直径,

11、并将浮动芯棒轧制方式改为限动芯棒轧制方式,从而减小了金属扭转变形,增加了均壁钢管的重轧次数,提高了钢管壁厚精度4。近年来精密轧管机以其轧制工序短、设备投资少(国内可以整条线制造)、更换规格容易、品种适应的范围宽以及适合于小批量、多品种等的生产优势在中国已成为中小型钢管企业技术改造和新建轧机的首选机型。精密轧管机是美国埃特纳标准公司提出的设计思想,由中美合作设计制造,并在中国迅速推广。目前全球共有精密轧管轧机33套,全部都在中国。3辊轧管机又称Assel轧管机,也是一种高轧制精度的无缝钢管轧机。除延伸机采用3辊斜轧外,前后工序的配置基本与Accu Roll轧管机相同。3辊轧管机轧制的品种以轴承管

12、、液压支拄管、机械加工用管、中厚壁高压锅炉管和套管接箍料及钻杆、钻铤料为主。该类轧机因适应轧制中厚壁和厚壁无缝钢管且壁厚精度高等特点而被称为品种轧机。20世纪90年代以来,德国MEER公司对3辊轧管机进行了一系列技术改进,采用限动阶梯芯棒轧制方式或采用头部轧后󰀁快关󰀁方法,以解决荒管头部喇叭口问题;采用尾部󰀁快开󰀁方法以解决荒管尾部三角形问题;采用轧辊碾轧角可调整的设计,改变了过去以辊肩为中心线的调整方法,而变为以碾轧带为中心的调整方法,提高了轧制过程的稳定性和重轧系数;在轧机后台,采用了长导向辊结构以防止轧制过程中荒管扭曲和划伤

13、。这些新技术已经应用于瑞典的Ovako、中国天津钢管公司󰀁219mm3辊轧管机和最新建成的新冶钢󰀁460mm3辊轧管机上。与精密轧管机一样,3辊轧管机以其轧制工序短、设备投资少、更换规格容易、壁厚精度高等优点,在中国也成为中小型钢管企业技术改造以及新建轧机的主要机型。另外,3辊轧管轧机也适合于小批量、多品种的生产。目前全球已经建成和正在建设的3辊轧管轧机共39套,中国占26套。世界上最大的3辊轧管机󰀁󰀁󰀁新冶钢钢管厂的󰀁460mm3辊轧管机,已于2009年6月建成投产。该轧机生产的最大外径为b

14、3041;508mm、最大壁厚为100mm。虽然精密轧管轧机、3辊轧管轧机有许多优势和特点,但是这2种机型由于是斜轧轧机,必然会在钢管的内表面留下内螺旋痕迹(尽管内螺旋手感不明显),这会给客户留下不佳的印象。另外,精密轧管轧机采用导盘与轧辊组成孔型,其封闭性较导板差,当轧制薄壁管时尤其是导盘磨损严重,边部破损时,易产生头尾撕破造成轧卡。3辊轧管轧机在生产薄壁管时也易产生头部喇叭口和尾部三角形。1.5周期式轧管机通过技术改造后仍被保留并得到了发展周期式轧管机又称Pilgermill,适用于生产中、厚壁大中口径钢管,是世界上最古老的机型之一。这种轧机由于生产效率低,外表面质量差,其生产成本、产品质

15、量难以与其他轧机抗衡,中小口径的轧机大部分已被淘汰。大型周期轧管轧机由于在大口径厚壁钢管生产上仍占有优势,尤其对于生产大口径厚壁电站用管,周期式轧管机仍然是有效的方法,所以被保留下来。目前世界上生产(󰀁325󰀁711mm)󰀁(50110mm)电站用管,主要有V&M曼内斯曼、意大利Dalmine、日本Sumitomo等生产厂,其中V&M曼内斯曼、意大利Dalmine所采用的生产工艺就是周期式轧管机。到目前为止全世界共有周期式轧管机26套,其中325mm轧机及325mm以上轧机20套,包括711mm轧机5套、610mm轧机1套、508

16、mm轧机7套。周期式轧管机大部分建在东欧国家,包括捷克、波兰、克罗地亚、乌克兰、俄罗斯等国。这些轧机多建于20世纪70年代前,有些轧机甚至是20-30年代建设的,装备比较落后。在中国原成都无缝钢管厂,1966年和1969年分别建成了318mm和216mm周期式轧管机。90年代对318mm周期式轧管机进行多次改造,使产品规格从󰀁325mm扩大到󰀁457mm,并淘汰了216mm轧机。2005年该公司利用搬迁机会,对该轧机又进行了全面的改造,使产品规格扩大到508mm。20世纪中国大口径厚壁电站用管大部分依赖进口,为了满足国内电站用大口径厚壁钢管的需求,近年来国内一些

17、企业纷纷加快建设大型周期轧管机,如衡阳钢管厂的󰀁720mm周期式轧管机,已于2009年7月建成投产,南通特钢󰀁720mm周期式轧管机,也于2009年7月建成投产,还有正在建设的四川三洲󰀁660mm周期式轧管机等。1.6其他轧管机除中国外,挤压机、大口径顶管机、大口径斜轧扩管机在世界其他国家几乎没有新的发展。在中国由于无缝钢管生产的飞速发展以及对高端产品的需求,这些轧机的建设也有了新的发展。挤压机:在国外,生产不锈钢或高合金钢基本采用挤压的生产方式。目前,全球共有挤压机44套,中国有6套,其中5套是2006年以后建成的,从这个数据上也可以看出,在高

18、端产品上与国外的差距。为了生产高合金、难变形的金属,开发高端产品,国内几家特钢和不锈钢企业如宝钢特钢和太钢钢管各新建了1套6000t挤压机、浙江久立新建了1套3500t挤压机;另外,北方重工为了开发航天航空用管和电站用大口径厚壁管,完全依靠国内的设计和制造力量,2009年6月建成了世界上最大的36000t挤压机,这使中国在挤压机装备上有了很大的提高,同时也加快了中国无缝钢管在高端产品上开发的步伐。大口径顶管轧机:用于生产大口径、特大口径(最大1500mm)厚壁管,2007年前全球只有5套,其中V&M曼内斯曼1套、日本住友1套、中国武汉471厂1套,美国2套。2007年河北宏润建成了1套

19、1200mm顶管轧机,浙江格洛斯在2009年也建成了1套󰀁1200mm顶管轧机并配套800mm穿轧产线。 大口径斜轧扩管轧机:全球共有3套,意大利、美国各1套,天津钢管公司为了开发大口径的车载气瓶用管和大口径管线管,2008年3月建成了目前世界上最大的技术最先进的󰀁720mm斜轧扩管轧机,另外,攀成钢正在建设一条720mm斜轧扩管轧机。 大口径穿轧轧机:扬州诚德钢管厂建成了720、850mm大口径穿轧轧机。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题一般斜轧管机的轧制速度从小机组到大机组为0.3-0.8m/秒，而高速无缝钢管斜轧机的轧制度可达1-2m/秒以上。本课题要求

20、设计高速无缝钢管斜轧机的总载图，部件图及关键的零件图。也可进行较大的改进设计，使其达到能进行生产的目的。三、研究步骤、方法及措施（研究框架、技术路线和基本思路、方法；课题的创新及预期成果）1.研究步骤与方法: 收集相关资料，了解其发展状况及改进空间，总结并撰写开题报告和文献综述。 确定机构方案设计及实施的可行性。 结构设计，参数计算，选型校核。 进行二维图和三维图的绘制。并完成总装图、部件图、零件图等。 完成说明书，并准备答辩的ppt。四、研究工作进度周内容1完成文献检索整理文献2基本完成文献综述、开题报告3修改文献综述、开题报告4完成PPT文挡制作，准备第一次节点考核5阅读图纸，准备计算参数6完成设计计算7-8整体布局，图纸绘制9-10完成整体图纸11-12主要零件图的绘制1