钢管课程设计

辽宁科技大学

钢管课程设计说明书

学院﹑系: 材料与冶金学院

专业班级: 材控10-1班

学生姓名: 聂振中

指导教师: 李激光

2013 年12 月30 号

目录

一﹑前言 (3)

二、钢管设计任务书 (5)

三、Ф140机组生产工艺概述 (6)

（一）主要设备 (6)

（二）工艺流程 (7)

（三）工艺要求 (7)

四、轧制表的制定 (18)

（一）轧管机 (18)

(二)穿孔机 (19)

(三)均整机 (21)

(四)定径机 (21)

(五)轧制表绘制 (26)

五、穿孔机设计、力能参数及强度校核 (28)

5.1穿孔机的轧辊设计 (28)

5.2穿孔机顶头设计 (31)

5.3穿孔机能力参数计算 (32)

5.3加热炉能力校核 (40)

六、结语 (41)

七、重要参考文献 (43)

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26号建成投产至今，为新中国无缝钢管厂工业做出了巨大贡献。在过去的五十多年里，鞍钢无缝厂从只有一条Ф140自动轧管机组生产线发展成为具有Ф219自动轧管机组﹑Ф133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，同时也有助于我们深入了解钢管的生产工艺及其原理。但由于时间比较短，尤其缺乏实际经验，其中错误在所难免请提出指正。

二、钢管设计任务书

成品尺寸：Ф108×10

坯料尺寸：Ф110

材质：Q215

指导教师：李激光

三、Ф140机组生产工艺概述

（一）主要设备

1.1000吨剪断机一台（或1600吨剪断机）

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

5.Ф850×500曼氏穿孔机一台

6.Ф730×1680自动轧管机一台

7.Ф850×600桶式均整机一台

8.Ф5600×11800步进梁式再加热炉一座

9.Ф430×255五架定径机

10.Ф430×255二十架减径机

11.11000×16800 1号冷却台一个；31500 16800 2号冷却台一个

12.Ф168mm七辊矫直机两台

13.115切管机八台

14.6UTHФ42.7—168mm切管机二台

（二）工艺流程

原料——剪断——加热——定心——穿孔——轧管——均整————定径————冷却——矫直——吹风——切头↓→再加热—减径↑

——取样——检查——包装——入库

（三）工艺要求

1.原料：鞍钢无缝钢管厂的原料主要是连铸连轧圆管坯。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检查和清理，这样才能提高产品的质量。管坯最常见的缺陷就是氧化层，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：Q215 尺寸：Ф110

Q215的化学成分及力学性能：

钢号化学成分（%）

C Mn Si(≤) S(≤) P(≤)

Q215 0.09-0.1

5 0.25-0.5

5

0.30 0.050（A

级）

0.045（B

级）

0.045

Q215的力学性能

牌号拉力强度MPa屈服点MPa伸长率% Q215 335～450 215 >28 注：a为钢材的直径(当a>60-150)

2.剪断：目的是将坯料剪切成要求的长度。

剪断设备:1000吨剪断机

设备性能：a.公称能力1000吨 b.上剪刃行程140mm

c.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=10 Z=25 D H=250mm

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直径8%.

3.加热:加热的目的是为了提高塑性、韧性，降低变形抗力，

减小机械电器负荷，节省能

源消耗。将坯料加热到一定的温度范围对于保证其

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

钢和高合金钢，同时沿管坯纵向和横向加热要均

匀，否则穿孔时容易造成钢管壁厚不均，穿破或引

起轧卡。

设备：中径17m的环形加热炉

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。

4）考虑金属的烧损和钢管表面质量。温度愈高，氧化铁皮愈厚，过厚的氧化铁皮不但增加了金属消

耗，也会穿孔带来困难，氧化铁皮扎入金属中，将