钢管课程设计-模板

辽宁科技大学钢管课程设计说明书 专业班级:材控10-2班 王文言指导教师:李激光2013年01月6号-1-/382--2--二二-4--5-四、轧制表的制定....................-5--6--6-...........................-17-(一)轧管机......................................(二)穿孔机........................................(三)均整机........................................(四)定径机........................................(五)轧制表绘制................................. -17- -18- -18- -19- -20--21-5.1穿孔机的轧辊设计........................5.2穿孔机顶头设计............................5.3加热炉能力校核............................ -21- -24- -27- -34--35--37--2-/38一﹑前言无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形、方形、矩形钢材。是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拔制成。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻。作为一种经济断面钢材，无缝钢管在国民经济中具有很重要的地位，被广泛应用于石油、化工、锅炉、电站、船舶、机械制造、汽车、航空航天、能源、地质、建筑及军工等各个部门。鞍钢无缝钢管厂是新中国第一座无缝钢管厂，是新中国第一根钢管的诞生地。鞍钢无缝钢管厂自1953年12月26133圆盘延伸轧管机组﹑Ф159MPM连轧机组﹑Ф177PQF连轧机组等多条生产线的钢管厂。我们这次关于钢管的课程设计，将参照鞍钢的无缝钢管厂的Ф140自动轧管机组进行设计。钢管的生产工艺及其设计是我们材料成型及控制工程专-3-/38业的学生必须掌握的内容。希望通过这课程设计，我们能充分掌握工艺及设计，并能与具体实践联系起来，为将来的工作打下基础。通过这次设计也能提高我们的设计能力，同时也有助于短，尤其缺乏实际经验，其中错误在所难免请提出指正。-4-/38二、钢管设计任务书材质：Q195-5-/38三、Ф140机组生产工艺概述(一)主要设备2.定心机两台3.炮弹风机热定心机一台4.中径17m的环形加热炉一座8.Ф5600×11800步进梁式再加热炉一座号冷却台一个13.115切管机八台14.6UTHФ42.7—168mm切管机二台-6-/38整————定径————冷却——矫直——吹风——切头连铸连轧圆管坯具有成本低、能耗少、组织性能稳定等特点，是管坯发展的主流。也是钢管实现连铸连轧的首要条件。钢管生产对坯料的要求非常严格，加工之前一定要对坯料进行就是氧化层，生产中常用火焰枪清理或者用砂轮群清理。本次设计采用的原料材质：Q195尺寸：Ф110Q195的化学成分及力学性能：QQ195的化学成分化学成分(质量分数)(%)CMnSiS≤0.06~0.25~0.500.30.050.120牌号Q195P0.045等级----7-/38QQ195的力学性能拉力强度Mpa屈服点Mpa315~430195伸长率%33Q195：目的是将坯料剪切成要求的长度。设备性能：a.公称能力1000吨b.上剪刃行程140mmc.剪切次数8次/分d.电机功率：95千瓦n=750转/分e.主减速机轴：人字齿轮轴M=10Z=25D=250mmH剪刃材质：6GrW2S要求：剪断时不允许坯料出现端部裂纹，切斜度前端不允许超过8mm，后端不允许超过10mm,压扁度不得超过管坯公称-8-/38减小机械电器负荷，节省能穿孔性能是至关重要的。管坯加热时应保证加热温度在规定的范围内，特别是对加热范围较窄的合金匀，否则穿孔时容易造成钢管壁厚不均，穿破或引起轧卡。决定斜轧穿孔时管坯的加热温度的基本依据是：保证毛管穿出温度在该钢号的塑性最好的温度范围内。确定合理的加热温度应该考虑如下因素：1)温度过高产生过热和过烧，当金属过热时晶粒长得很大，从而降低了金属的塑性，过烧时使晶界融化，金属变脆。2)考虑在自动轧管机上的终轧温度。因为终轧温度对产品的影响很大。3)温度过高，钢的表面脱碳严重。耗，也会穿孔带来困难，氧化铁皮扎入金属中，将-9-/38降低钢管的表面质量。5)考虑金属在加热过程中的组织变化。6)考虑穿孔过程中的升温情况。般加热温度可稍低。8)管坯加热温度和穿孔顶头材质有关，用钼基顶头设计中取加热温度为：t=1250℃。4.热定心：定心指在管坯前段断面的中心部位形成有一定尺寸的漏斗形状的孔穴，便于穿孔时顶头对准坯料断面中心，减少穿孔后毛管的壁厚不均；减少的扭过头的阻力，便于二次咬入。热定心机一般安装在加热炉与穿孔机之间，利用压缩空气或液压方式带动冲头冲孔，七结构简单，效率高应用呢比较广泛。热定心设备：炮弹式风动热定心机3)定心直径：40~50mm-10-/38I额=2850A主减速机传动比：i=2.58壁厚减薄起延伸作用获得外径，平均壁厚符合要求的钢管。210mm,向下最大行程60mm.3.减速机传动比：i=1544.电机功率：N=11KW转速：n=715转/分回送辊装置：1.电机功率：N=55KW2.减速机传动比：i=3主电机；功率P=880KW转速n=400~500转/分额定电流I=1270A允许最大电流Imax=2700A主减速机：主动轴最大力矩M=6.64吨·米-11-/38模数Mn=16主动齿轮数Z1=30被动齿轮数Z=70齿轮宽度B=880mm高速轴及飞轮重G=10.65吨人字齿轮机座：模模数Mn宽度B201120mm齿轮转速n2转/分传递扭力齿数Z=Z2操作：1按调整规程及轧制表进行调整及选择轧制工具2管应被顺利平稳咬入前端嘴圆，后端平齐3轧出的管子尺寸与轧制表要相等要将管子翻转90°管扩径、变圆比并精整内外表面。主要设备及技术要求：主电机：流流流I额II允许-12-/3840404.25K500~750750V750A1300A750AW转/分主减速机：被动轮齿数被动轮齿数Z2主动轮齿数4.588.定(减)径机钢管定径、减径(或张力减径)过程是空心体不带芯棒的连轧。定径的任务是在较小的总减径率条件下，将钢管轧成具有要求尺寸精度和真圆度的成品管，减径除了起定径作用主要用二辊定、减径机。目的是清除均整后的钢管的外径不圆，满足技术条件的规。-13-/38定径机孔型图主要设备技术性能：-14-/3889~168mm电机功率P机架数n54~25mm要求：1按轧机规程进行轧辊安装，各架孔型中心线必须调整一致，且与轧制线一致。2机器调整必须按轧制表准确进行，不准两棍倾斜及错位。3电机不超负荷。9.冷却：目的是将定径后的热轧管均匀冷却在100~160ºC以下，便于矫直。设备能力及技术性能：1)1#、2#冷却台电动机功率N=4.5KW转速n=450~1800转/分2)1#、2#冷却台链轮直径D=650mm链条间距a=1200mm3)减速机传动比i=18.244)链条移动速度v=0.0085~0.033m/s5)二次冷却温度T=50~100ºC6)冷却台尺寸：宽度=16800mm长度：1#=11000mm2#=31500mm-15-/38椭圆度，采用“弯曲压扁”方式矫直钢管。严禁用矫直机减小钢管直径。主要设备技术性能：1)矫直机型号：ø168mm矫直机2)矫直速度：13~80m/min3)最大矫直力：226吨4)矫直精度≤1mm/m5)主电机：N=90KWV=440VI=221An=0~1500额额转/分6)减速比i=1/9.8510mm8)轧辊角度可调范围：27º~35º=820mm作用：切断无缝管端头，并对端头倒棱。可加工管坯范围：钢制10#~45#及屈服点不超过95kg/mm2的合金钢规格：D=57~168mms=3.5~40mml=16mm0前-16-/38l=5.5~15mm重量Q≤1500kg均后max(二)2115型切管机除钢管的两端或中间切断，并能把钢管截成定尺或倍尺长度。切管规格范围：D=38~195mms≤20mml=4~14mm外设备技术性能：主轴轴套内孔直径：ø180mm主轴中心线离地高度：1100mm刀架最大行程：75mm进退刀速度：r=3.6m/minv=3.8m/minmaxmaxv=15~150mm/mini主传动电机:P=10KWn=960转/分刀台倾斜角为10º重量：6400kg13.检查与包装：它包括横断面尺寸精度的检测，表面质量检查和无损探伤。取样进行物理—机械性能实验、水压试验、长度测量、打印、表面涂油、打捆、包装和称重。经检查不合格的钢管，视其缺陷的严重程度或报废或改尺，或重新返回精整。这是保证质量的重要措施之一。-17-/38四、轧制表的制定本次设计采用中间开花法制定轧制表：材质：Q195(一)轧管机外径：D=H=114mm轧轧槽高内径：d=D-2S=114-2×10=94mm轧轧轧轧轧一道次δ'=δ''+(1~3)=94+2=96mm轧轧(厚壁管取大值，薄壁管取小值)杆轧总延伸系数：=(D/2)2K坯=(110/2)20.98=2.85总(DS)S(11410)10轧轧轧K为烧损系数，碳钢K=0.97~0.98轧(DS)S(114-10)10轧轧轧-18-/38(二)穿孔机取D=120mmm毛管壁厚：S=S+(3~5)=10+4=14mmm轧顶头直径：δ穿=dm-(4~15)=92-6=86mmk：内扩径值一般机组：4~15mm大型机组：10~15mm穿轧辊间距：B=D-(10~15%)D=110-12%x110=97mm坯坯穿穿穿B97(三)均整机外径：D均=D轧-(3~5)=114+4=118mmd=D均-2S均=118-2x10=98mm轧辊间距：B=δ+2-19-/38导板间距：l=2D均-B=2x118-116=120mmB116均(DS)S(114-10)10成成成(四)定径机1)定径机外径D：定D=(1.01~1.015)D=1.013x114=112.54mm定成定定2)定径管壁厚S：S=S成定定3)定径管内径d定：d定=D定-2S定=112.54-2×10=92.54mm4)各机架钢管外径(详见定径机设计)5定第4架D=D+(0~2)=112.545定第4架D=D+(0~2)=112.54mm45DD)D定=115.9mm23定DDD23定DDD=122.7mm12定定5)延伸系数µ：定(DS)Sμ=均均均定(DS)S成成成-20-/38(五)轧制表绘制称穿孔机均整机参数毛外径D毛毛轧辊距离B导板距离L顶杆位置y穿外径D均内径d均顶数值设备名参数数值称外径D轧内径d轧轧管机轧管机δ=116mmⅠδ=114mmⅡ轧外径D1外径D2外径D3定径机外径D定径机4外径D5定定-21-/38均定五、穿孔机设计、力能参数及强度校核5.1穿孔机的轧辊设计一。对各种穿孔机和轧管机的工具设计和调整要求是：1.咬入条件良好，穿孔过程进行顺利；2.毛管或者钢管笔直，内外表面质量好，几何尺寸符合要求；4.工具寿命高，磨损均匀；5.机组生产率高。工具设计的主要内容是确定工具形状和主要尺寸，并选择工具材质及技术要求。(1)辊径D辊径：轧辊辊轴直径D首先从咬入条件和提高穿孔率的要求为出发点来选择，然后再复核其强度。根据对现有穿孔机分析：1ipip本设计中采用140自动式轧管机组，p本设计中采用140自动式轧管机组，D=160mm-22-/38iip故取D=1000mm(2)辊身长度L：据来确定。L=L+L+L123L=Dpmax+R；12tan11L=+R；22tan22pppck kpmaxkpmaxmckmax12121锥角β=3o~3.5o。2本设计中取：Pmax代入数据有：L=Dp.112kPmax -23-/382轧制带长度L与角β和β的大小有关，L一般为0~20mm，3123123设计L取600mm，L取210mm，L=0,β=3º,β=3.5º。12312L=L+L+l=600+210+0=810mm123辊径直径d=(0.5~0.55)D=(500~550)mm取d=500mm辊径长l=(0.8~1.0)d=(400~500)mm取450mm综上可得，穿孔机轧辊主要参数和形状如表5.2及图5.1。表5.2穿孔机轧辊主要参数名称名称辊径D辊径直径d辊径长l12参数1000mm810mm500mm450mm3o3.5o-24-/38穿孔机轧辊参数如表5.3所示：表5.3轧辊主要参数参数参数轧辊材质65Mn重量轧辊硬度HB141-184生产中倾角5o~12o5.2穿孔机顶头设计(1)各部分尺寸确定穿孔机顶头直径D：D=d-Δdk=92-(5~15)=77~87mmtmto2)鼻部直径d，过渡圆弧r，鼻部长度oD=(0.15—0.25)D坯=0.2×110=22mm0-25-/38r=d/2=11mm00l=(0.8~1.0)d=0.9×22=19.8mm00(5.37)(5.38)3)穿孔锥长度l由l／Dt=1~2.5(5.39)1t1D=D-2ltanβ1t22R=(5.40)14)均整锥长度ly5)反锥长度l本设计取10mm。6)顶头长度l0123-26-/387)材质：由于顶头在工作时要承受很大的压力和高的热负荷，造，本设计中采用25CrNi4VA。8)顶杆位置y:y=Ll(D+2SB)1(5.43)出3tmck2tan2tmcktmckL—轧辊出口锥长度β—出口锥角度出2l—顶头反锥长度，本设计中，19)顶头位置C：C=y+l－L=113+195－213=95mm(5.44)出dqdqdqdq坯综上可得，穿孔机顶头主要参数和形状见表5.4表5.4穿孔机顶头主要参数-27-/38名称名称顶头直径鼻部直径过度圆弧直径r0鼻部长度l0穿孔锥长度l1辗轧长度l2反锥长度l3总长度l材质参数25CrNi4VA5.3穿孔机能力参数计算已知条件如下：穿孔机穿孔机成品规格毛管外径Dm1顶前压下率2管坯椭圆度系数顶头位置C顶杆位置yc顶头直径送进角αØ110-28-/38x0.8x0.82数Bmml=115mm轧辊直径：D=1000mm滑动系数SS摩擦系数fz:ftan21itanz1n1y22。。D100(轧辊直径)顶头工作锥角：r1=12ºr2=3º棍颈直径：d颈=500mm辊径长：l'=500mm变形区长：2单位压下量：rDtanx(tantanr)x2mS11y2接触宽度：D(rB2r2)bxxbDB2rx接触面积：-29-/3812tanb22tanb2222tan3.5。单位轧制压力计算： ((s：入口锥角的平均单位压力：1Bs出口锥的平均单位压力：212总轧制力：2(1)轧制力矩Mzh:xbbbxbbbbbb2xppx-30-/38MMZaYazhb12zhb12b21p2p2x1p2p22xb23f—金属与轧辊间的摩擦系数;bP—轧件对导板作用力，bxxckck导ckckck导ck代入上式；-31-/382(6)功率计算N：D—轴颈直径，D=500mm;颈