安徽工业大学无缝钢管设计课程设计.docx

L3
0~5
L2
0~10
3）对钢管外形的要求
根据国标GB/T17395—2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对钢管外形尺寸的要求，包括弯曲度、椭圆度。
（1）弯曲度
钢管的弯曲度分为全长弯曲度和每米弯曲度两种。
（a）对钢管全长测得的弯曲度称为全长弯曲度，全长弯曲度分为5级，如表2-4所示。
表2-4全长弯曲度
经上述工序后的钢管除必须经过表面质量、尺寸、形状等外观检测和按国家标准及订货合同要求作化学成分、物理机械性能检查（例如，耐压、卷边、压扁、机械性能及金属组织等等），还必须经行水压检测。检测后，进行印记、测长、称重和涂油，最后打捆、入库[6]。
工艺制度
3.5温度制度
轧件在各工序的温度见表1-1[7]。
2）荒管外径、壁厚规格见后表
3）孔型配置、芯棒规格按轧制表
4）按已确定的孔型及荒管壁厚选定或计算各轧辊转速
四、连轧孔型设计
4.1孔型设计的基本参数及变形量表示法
简述
基本参数
连轧观机孔型设计的基本参数见表4-1。
表4-1连轧管孔型设计基本参数
参数
主孔
119
141.5
15
6.5
444.5
373.8
64.80
连轧荒管尺寸
毛管尺寸（连轧入口尺寸）
1、21.3×2.6
119×3.5
141.5×12
2、25×4.0
119×5.0
141.5×13.5
3、30×5.0
119×5.75
141.5×14.25
4、31.8×5.6
119×6.5
141.5×15
5、38×7.1
119×7.0
141.5×15.5
6、38×3.2
±15%
C
正偏差取决于重量要求
-10%
S4
A
±7.5%，最小±0.15mm
B
±7.5%
±10%
±12.5%
±15%
S5
±5%，最小±0.10mm
非标准化壁厚允许偏差
偏差等级
壁厚允许偏差/%
NS1
-12.5~+15
NS2
-10~+15
NS3
-10~+12.5
NS4
-7.5~+12.5
注：S是钢管公称壁厚；D是钢管Fra Baidu bibliotek称外径。
（6-1）
式中 ——钢管的理论重量，kg/m；
——钢的密度，kg/dm3；
——钢管的公称外径，mm；
——钢管的公称壁厚，mm。
（1）按照理论重量交货的钢管，单根钢管理论重量与实际重量的允许偏差分为5级，如表2-7所示。
表2-7重量允许偏差
重量允许偏差等级
单根钢管重量允许偏差/%
重量允许偏差等级
单根钢管重量允许偏差/%
2、工艺流程（包括热轧工艺流程及高压锅炉管（石油管）生产工艺流程）简介；
3、针对所设计的成品规格，进行连轧孔型设计（包括计算芯棒直径、各机架减壁量和减壁率、孔型已知参数及导出参数、第1机架力能参数计算）；
4、孔型图（用AUTOCAD画出）
题目：规格尺寸（单位：mm）
高压锅炉管（119孔型）
成品管尺寸
图3-2热轧工艺流程图
3.3高压锅炉管生产工艺流程图
高压锅炉管生产工艺流程图见图3-3
图3-3高锅炉管生产工艺流程图
3
热区生产工艺过程
管坯可由炼钢厂提供（连铸坯），外径为178 mm，长度为4~10m。用60t平板车（或其他工具）从管坯生产厂至管坯堆放场，按钢号、炉号、规格分别堆放在坯料架上。
根据合同订货和生产计划，管坯由16t磁盘吊吊至火焰切割机组上料台架，逐根测长、称重，数据输入计算机已控制自动火焰切割机的自动装置。定尺挡板的行程由马达按切割数据自动调节，按米重控制长度，然后将倍尺坯料切成0.84~4.5m定尺管坯长度。管坯入炉前需要再次在辊道磅称上称重，将数据输入热区管理计算机作为批量跟踪的初始信息，后将管坯送入提升装置运至+5.3m平台上，经装料机把管坯逐根送入环行炉内加热。按不同的钢种钢级，将管坯加热至1150℃~1280℃±10℃。
表2-1外径允许偏差
标准化外径允许偏差
非标准化外径允许偏差
偏差等级
外径允许偏差
偏差等级
外径允许偏差/%
D1
±1.5%，最小±0.75mm
ND1
-1.50~+1.25
D2
±1.0%，最小±0.50mm
ND2
±1.25
D3
±0.75%，最小±0.30mm
ND3
-1.0~+1.25
D4
±0.50%，最小±0.10mm
从穿孔机输出的毛管通过16MPa的高压水除磷装置清除一层再生氧化铁皮，直接进入6机架空心坯减径机。
只需定径的毛管，经过2或3个机架轧出184mm的空心坯；要进行减径的管，经过6机架轧出141.5mm空心坯，壁厚16.5mm，长度为13.9m。空心坯轧出后，由压缩空气将内壁氧化铁皮吹净，然后进入连轧机前台导位装置进行芯棒定位。轧制时芯棒头部先于空心坯头部规定长度一起喂入工作机架。当芯棒尾部离开连轧机最后一机架时，连轧机后台辊道由光电盘控制制动。停下来后斯惠顿杠杆把它从料辊道上拔出，回转 后放到调节辊道上定位，第二个斯惠顿杠杆重复此动作，放到芯棒脱棒机上脱棒，芯棒进入根一组的循环装置，脱棒后荒管放入锯切位置，已锯切荒管同步放到螺旋运输机上。壁厚大于7mm时不需要切头，轧出荒管长度为32.7m，直径为119，壁厚为7.9mm。
2）对钢管的长度要求
根据国标GB/T17395—2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对钢管的长度要求，可分为通常长度、定尺长度和倍尺长度。
（1）通常长度
钢管一般长度以通常长度交货。通常长度符合以下规定：
热轧管：3000~12000mm；
冷轧管：2000~10500mm；
热轧短尺管的长度不小于2m，冷轧短尺管的长度不小于1m。
2.0
F5
0.5
F3
1.5
(2)椭圆度
钢管的椭圆度分为4级，如表2-6所示。
表2-6钢管的椭圆度
椭圆度等级
椭圆度不大于外径允许偏差/%
椭圆度等级
椭圆度不大于外径允许偏差/%
NR1
80
NR3
60
NR2
70
NR4
50
4）对钢管重量的要求
根据国标GB/T17395—2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对钢管重量的要求，钢管可按实际重量交货，也可按理论重量交货。实际重量交货分为单根重量或每批重量两种。钢管每米的理论重量（kg）按下面的公式计算：
ND4
±0.8
表2-2壁厚允许偏差
标准化壁厚允许偏差
偏差等级
壁厚允许偏差
0.1<
0.05< ≤0.1
0.025< ≤0.05
≤0.025
S1
±15%，最小±0.6mm
S2
A
±12.5%，最小±0.4mm
B
正偏差取决于重量要求
-12.5%
S3
A
±10%，最小±0.2mm
B
±10%
±12.5%，最小±0.4mm
（2）定尺长度和倍尺长度
定尺长度和倍尺长度应在通常长度范围内，全长允许偏差分为三级，如表2-3所示。每个倍尺长度按以下规定留出切口余量：
外径≤159mm为5~10mm；
外径>159mm为10~15mm。
表2-3全长允许偏差
全长允许偏差等级
全长允许偏差/mm
全长允许偏差等级
全长允许偏差/mm
L1
0~20
采用混合煤气加热的部进式再加热炉生产能力160t/h，有把不同进料温度（430℃~850℃）的荒管加热到约980℃的温度，而长度方向温度允许为10℃。
出再加热炉后通过一台高压水除磷装置进入28架三辊式外传动张减机，减径管的直径（54mm），壁厚8 mm，长度78.43m。
张减管经输送辊道送至部进式冷床。张减机最后一个机架轧辊中心线与冷床端部距离为，所以当张减机最大轧出深度时，光管部分一离开张减机就要制动。宽长的部进式冷床通过离合器分为二段传动，冷床使光管旋转前进，起矫直作用，从冷床下来的光管，由平行布置的二组送辊道成排送往各自冷锯机组进行定位，成排锯掉增厚端，按各种倍尺锯切，最后锯去尾部增厚端，锯切后倍尺光管经由输送辊道卸到中间库台料筐上，自动过磅称重，待标签挂上后。由吊车将管捆吊到中间仓库并有序地放在料架台上。
179×26.25
2、139.7×6.2
152.5×6
179×15.75
3、60.3×4.24
152.5×4.75
179×14
4、60.3×4.83
152.5×5.25
179×14.75
5、73×7.82
152.5×7.75
179×17.5
6、73×9.19
152.5×9.25
179×19
7、88.9×5.49
精整车间生产工艺
高压锅炉管生产加工车间生产工艺
钢管经冷床冷却后由吊车从中间库取出放入V型上料机上，然后辊子链式输送装置将管子输送到冷圆盘锯经行切头、尾和定尺。为了使钢管的断面切口平直、光滑和无毛刺。
锯切后管子由拨料器一根一根地送入矫直机的进料槽，这是为了消除在加工、冷却和运输过程中钢管产生的弯曲，保证质量和提高成品率。此过程使用的是斜辊矫直机。矫直后，钢管经过喷丸、酸洗和磨削进入探伤阶段，高压锅炉管探伤方法包括涡流探伤、超声波探伤、磁粉探伤、漏磁探伤等。在生产中常采用多重探伤方法来克服各无损探伤的不足，消除盲区，防止缺陷漏检出厂。常用的探伤组合有：超声波+涡流探伤、超声波+漏磁探伤、超声波+磁粉、超声波+磁粉+漏磁探伤。
安徽工业大学
热轧高压锅炉管课程设计（119孔型）
成品管尺寸连轧荒管尺寸毛管尺寸
31.8*5.6 119*6.5 141.5*15
指导老师：尹元德
专 业材料成型及控制工程
班 级＿ 型133班 ＿＿＿
姓 名＿ 吴志高 ＿
学 号139024090
一、热轧无缝钢管课程设计内容要求
1、产品技术要求；（高压锅炉管和石油管不同）
152.5×5.5
179×15
8、88.9×11.4
152.5×11.25
179×21
9、127×12.7
152.5×12.5
179×21.5
10、132×15
152.5×15
179×25
二．钢管的标准及技术要求
1）对钢管尺寸偏差的要求
根据国标GB/T17395-2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对尺寸偏差的要求，可分为标准化和非标准化两种，四个等级，其具体参数要求如表2-1和表2-2所示。
弯曲度等级
全长弯曲度/%
弯曲度等级
全长弯曲度/%
不大于
不大于
E1
0.20
E4
0.08
E2
0.15
E5
0.06
E3
0.10
（b）对钢管每米长度测得的弯曲度称为每米弯曲度，每米弯曲度分为5级，如表2-5所示。
表2-5每米弯曲度
弯曲度等级
每米弯曲度/
弯曲度等级
每米弯曲度/
不大于
不大于
F1
3.0
F4
1.0
F2
27.57
2.35
3.5
9.0
变形量表示法
减壁变形： （4-2）
式中： 、 第i架出入、口钢管壁厚。
表3-5各工序温度参数表
入环形炉温度
室温20℃
出环形炉温度
1150℃~1280℃
穿孔温度
钢级
P91
毛管温度
1190℃~1220℃
空减后温度
1100℃~1150℃
连轧温度
1050℃
入再加热炉温度
430℃~850℃
出再加热炉温度
980℃±10℃
张减后温度
850℃
下冷床温度
100℃~300℃
1）咬入时，空减坯温度不低于1100℃
W1
±10
W4
-3.5~+10
W2
±7.5
W5
-3.5~+6.5
W3
-5~+10
（2）按理论重量交货的钢管，每批不小于10t钢管的理论重量与实际重量允许偏差为±7.5%或±5%。
三、生产工艺流程及工艺制度
3.1
3
总工艺流程如下
总工艺流程见图3.1
图3-1生产工艺总流程图
3.2热轧工艺总图
热轧工艺总图见图3-2
119×4.0
141.5×12.5
7、42.4×8.0
119×8.0
141.5×16.5
8、51×10.0
119×9.75
141.5×18.25
9、57×12.5
119×12.5
141.5×21
油井管（152.5孔型）
成品管尺寸
连轧荒管尺寸
毛管尺寸（连轧入口尺寸）
1、139.7×16
152.5×16
螺旋运输机在二个周期内把荒管送入螺旋运输装置的存放，设置三路送料辊道，再把存放槽内的荒管送入第一路轨道同时，三路辊道上的荒管继续前移一个槽距，第三路上的荒管便进入步进式加热炉中第一齿槽上，其目的是使荒管进料速度保持底速度，约1.7m/s，以避免炉膛的内壁的故障和损坏。
若对荒管取样，则需通过三路辊道中第一路辊道型升降装置下降，三路辊道向取样锯方向反转，进行锯切。
根据生产节奏时间，由出料机将管坯逐根取出并0.5m扔至管坯斜料台上，震落表面氧化铁皮。管坯沿斜台和辊道运至管坯热定心前定位，继而完成自动定心。
定心后的管坯经斜轧穿孔的前台，送入喂料槽，由链条和液压马达驱动的喂料器推入穿孔。穿孔后毛管直径184mm，长11m，壁厚15.5mm。
穿孔过程结束后，由“顶杆装入和拔出装置”将顶杆与毛管从辊道上拔出，输出辊道送料装置将顶杆及毛管往连轧机方向移出约1.7m，被挡板挡住，此位置上，顶杆在挡板后被一个液压装置夹住。这时毛管由辊道向连轧机方向输出，一个用液压缸操纵的抛出装置将带顶头的顶杆从辊道上拔出，顶杆从辊道上拔出，顶杆经斜坡滚入冷却装置进行循环冷却。