機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-鋼管熱連扎---減徑工藝設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：鋼管熱連扎---減徑工藝設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè) 計(jì) 人：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　班 級：機(jī)自051401班<

2、;/p><p><b>　　太原科技大學(xué)</b></p><p>　　2008年 12 月 26 日</p><p><b>　　太原科技大學(xué)</b></p><p><b>　　材料科學(xué)與工程學(xué)院</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書&l

3、t;/p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　設(shè)計(jì)人 同組人 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 鋼管熱連軋---減徑工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)

4、 </p><p>　　設(shè)計(jì)參數(shù)： 坯料尺寸： Ø 45×5 材 質(zhì)： 中碳鋼 </p><p>　　成品尺寸： Ø 30×2.5 機(jī)架數(shù)量： 8

5、 </p><p>　　設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)應(yīng)滿足生產(chǎn)的小直徑熱扎無縫鋼管產(chǎn)品的要求。產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)力求設(shè)備工具投資少、生產(chǎn)工藝流程合理。 </p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、生產(chǎn)方案的確定 2、產(chǎn)品大綱的確定 3、工藝流程的設(shè)計(jì)

6、 </p><p>　　4、孔型的設(shè)計(jì) 5、設(shè)備選擇與力能參數(shù)計(jì)算 </p><p>　　6、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算

7、 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2008 年 12 月 8 日 至 2008 年 12 月 26 日</p><p>　　設(shè)計(jì)人(簽字) </p><p>　　指導(dǎo)教師(簽字) </p><p>　　教研室主任（簽

8、字） </p><p>　　附注：本課程設(shè)計(jì)任務(wù)書由學(xué)生附入設(shè)計(jì)說明書內(nèi)。</p><p>　　鋼管熱連軋—減徑工藝參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　吳賽榮，王勝英，劉成仕</p><p>　　(太原科技大學(xué)，機(jī)自051401班)</p><p>　　摘 要：主要介紹了鋼管張力減徑機(jī)

9、孔型的具體設(shè)計(jì)過程, 給出了減徑率分配的具體計(jì)算方法并對各孔型尺寸進(jìn)行了精確計(jì)算。采用了一種較為科學(xué)的方法計(jì)算鋼管各道次壁厚，對各架減徑機(jī)的軋制速度，轉(zhuǎn)速，軋制力，軋制力矩等力能參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。同進(jìn)對這套工藝流程進(jìn)行了有關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算.</p><p>　　關(guān)健字:鋼管;張力減徑機(jī);孔型設(shè)計(jì); 力能參數(shù);經(jīng)濟(jì)指標(biāo)</p><p>　　Abstract: Pipe stretch

10、 reducing mill secundum specific design process, given the distribution of reducing the rate of the specific method of calculating the size of the hole had a precise calculation. Adopted a more scientific way of calculat

11、ing the pipe wall thickness of the pass, on the plane by the rolling mill speed, speed, rolling force, rolling moment, such as force and energy parameters of the detailed calculation. Into this process with the conduct o

12、f the relevant technical and economic </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.1前言6</b></p><p>　　1.2我國熱軋無縫鋼管技術(shù)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展7</p><p>　　1.3當(dāng)前使用的軋管機(jī)型式8&l

13、t;/p><p>　　1.3.1 軋管機(jī)型式8</p><p>　　1.3.2、不同類型軋管機(jī)應(yīng)用分析9</p><p>　　第2章 生產(chǎn)方案的確定11</p><p>　　2.1軋機(jī)輥型的確定11</p><p>　　2.2減徑生產(chǎn)方案的確定13</p><p>　　2.2.1減徑方式：

14、13</p><p>　　2.2.2張力減徑機(jī)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)14</p><p>　　第3章 產(chǎn)品大綱的確定15</p><p>　　3.1生產(chǎn)的產(chǎn)量、規(guī)格、品種15</p><p>　　3.2國內(nèi)新上（微）張力減徑機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)15</p><p>　　第4章 工藝流程設(shè)計(jì)17</p>&

15、lt;p>　　4.1 熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)工藝流程17</p><p>　　4.2 PQF 生產(chǎn)工藝18</p><p>　　4.2.2從工藝角度講，PQF與傳統(tǒng)的MPM 比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：19</p><p>　　第5章 主要工藝設(shè)備性能及控制系統(tǒng)21</p><p>　　5.1 錐形輥穿孔機(jī)21</p>&l

16、t;p>　　5.2 工藝控制系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)的先進(jìn)性22</p><p>　　5.2.1 物料跟蹤系統(tǒng)（MTS）22</p><p>　　5.2.2 在線檢測質(zhì)量保證系統(tǒng)22</p><p>　　5.2.3 PQF 軋機(jī)的自動(dòng)輥縫控制系統(tǒng)（HCCS）23</p><p>　　5.3 精整設(shè)備24</p><

17、;p>　　5.4 CARTA 系統(tǒng)：穿孔機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、定徑機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)24</p><p>　　第6章 減徑工藝參數(shù)和軋輥孔型的設(shè)計(jì)25</p><p>　　6.1基本參數(shù)的確定25</p><p>　　6.2孔型半徑的計(jì)算步驟如下：29</p><p>　　第7章 軋制壓力的計(jì)算31</p>&l

18、t;p>　　7.1計(jì)算八機(jī)架的軋制壓力31</p><p>　　7.2確定各機(jī)架的總?cè)珘毫?2</p><p>　　第八章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算34</p><p>　　8.1 PQF連軋機(jī)投產(chǎn)經(jīng)濟(jì)利潤34</p><p>　　8.2 總數(shù)8機(jī)架的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：34</p><p>　　8.2.1 錐形

19、輥穿孔機(jī)技術(shù)參數(shù)：34</p><p>　　8.2.2 五機(jī)架PQF連軋機(jī)的技術(shù)參數(shù)：35</p><p>　　8.2.3 三架張力減徑機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：35</p><p>　　第1章 熱軋無縫鋼管現(xiàn)狀概述</p><p><b>　　1.1前言</b></p><p>　　中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)

20、穩(wěn)定增長及業(yè)已啟動(dòng)的城市化和工業(yè)化，促進(jìn)了鋼鐵行業(yè)的健康、快速和穩(wěn)定發(fā)展。良好的市場環(huán)境，為鋼鐵企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展提供了良好契機(jī)。經(jīng)過近年鋼鐵快速發(fā)展，鋼材市場供需關(guān)系，由賣方市場變?yōu)橘u方市場，各企業(yè)已開始探索企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的有效途徑。 采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝裝備，是提高企業(yè)競爭力的有效手段。各鋼鐵企業(yè)為了提高自身競爭力，根據(jù)自身資金實(shí)力，大規(guī)模的改造或新建生產(chǎn)線。</p><p>　　無縫管的生產(chǎn)水平是衡量一個(gè)國家鋼

21、鐵整體生產(chǎn)水平的重要指標(biāo)，我國目前無縫管總體裝備水平還不高；按照國家《鋼鐵產(chǎn)業(yè)政策》的要求，站在優(yōu)化整體鋼鐵行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和裝備水平的高度，提高無縫管生產(chǎn)水平和企業(yè)競爭力已勢在必行。本文主要就新建熱軋無縫管張力減徑生產(chǎn)線工藝做了以下討論。</p><p>　　鋼管減徑是一種制造無縫鋼管和焊接鋼管的熱軋工藝。由于減徑過程中金屬變形受孔型形狀、張力系數(shù)、溫度分布、機(jī)架間距、材料特性等多種復(fù)雜因素的影響，容易產(chǎn)生內(nèi)多角形

22、、內(nèi)筋、外青線和頭尾端增厚等產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，由此所產(chǎn)生的廢品和頭尾端增厚切損使鋼管生產(chǎn)成本大大增加，市場競爭力下降，而由此所造成的資源消耗和浪費(fèi)是十分驚人的。</p><p>　　1.2我國熱軋無縫鋼管技術(shù)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　現(xiàn)在我國無縫鋼管技術(shù)裝備種類、規(guī)格齊全。具體來看，熱軋無縫鋼管裝備：自1953年建成投產(chǎn)ф140mm自動(dòng)軋管機(jī)組以來，陸續(xù)開發(fā)、研制、設(shè)計(jì)、制造、建成投

23、產(chǎn)一大批小型（ф50mm-ф100mm）穿孔機(jī)和自動(dòng)、三輥、連軋、圓盤等軋管機(jī)組，并先后引進(jìn)一批頂管、大型自動(dòng)、擴(kuò)管、三輥軋管機(jī)組，后期又引起一批先進(jìn)的三輥、精密和連軋機(jī)組，現(xiàn)有（含在建）的熱軋成品無縫鋼管機(jī)組約9大類38套，即連軋管、自動(dòng)軋管、周期軋管、熱擴(kuò)管、精密軋管、圓盤軋管、三輥軋管、頂管、擠壓管和行星軋管機(jī)組，產(chǎn)品外徑ф21.3mm-ф1100mm，設(shè)計(jì)能力504-514萬噸。應(yīng)該說，目前我國是世界熱軋管機(jī)組的種類和規(guī)格最齊，

24、是世界熱軋無縫鋼管最新、最先進(jìn)機(jī)組的總匯，是世界最新裝備、機(jī)組的實(shí)驗(yàn)地。</p><p>　　熱軋管機(jī)組中有代表性的典型現(xiàn)代化裝備主要有連軋機(jī)組，精密軋管機(jī)組，ф400mm自動(dòng)軋管機(jī)組，三輥軋管機(jī)組，頂管機(jī)組等，這些機(jī)組的裝備水平，有的相當(dāng)先進(jìn)，達(dá)到國際水平。如國產(chǎn)的108三輥軋管機(jī)組，是1968年開始設(shè)計(jì)的國家實(shí)驗(yàn)機(jī)組，通過1979年實(shí)驗(yàn)和試軋，1980年通過部級鑒定，1984年經(jīng)原冶金部批準(zhǔn)，進(jìn)行移地配套改造

25、，1987年建成投產(chǎn)，2002年完成更新改造，裝備水平達(dá)到當(dāng)今三輥軋管機(jī)組的最高水平。整個(gè)機(jī)組可完全由計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作，亦可人工單獨(dú)操作。再有，國產(chǎn)102頂管機(jī)組，1988年建成投產(chǎn)，該機(jī)組裝備電氣傳動(dòng)控制，儀器、儀表測量和調(diào)節(jié)，連鎖操作控制系統(tǒng)，是20世紀(jì)80年代頂管機(jī)組的較高水平。</p><p>　　在無縫鋼管技術(shù)裝備及生產(chǎn)發(fā)展前景方面,目前國還不是世界的無縫鋼管生產(chǎn)強(qiáng)國，現(xiàn)在國產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、低耗、高附加值無縫鋼

26、管的品種還很少，不能滿足國內(nèi)市場的需求。如高強(qiáng)度、特殊密封扣、耐低溫、耐腐蝕（硫化氫、一氧化碳等）、抗壓潰等特殊油井管的缺口較大，致使油井管現(xiàn)在每年還需進(jìn)口30萬噸。此外，無縫鋼管的品種、質(zhì)量、消耗等方面，還難以超過設(shè)計(jì)水平。與國外先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，尤其是在質(zhì)量、使用壽命、價(jià)格比等方面，還很難具備競爭力。在機(jī)組裝備上，也需進(jìn)一步提升。</p><p>　　1.3當(dāng)前使用的軋管機(jī)型式</p>

27、;<p>　　1.3.1 軋管機(jī)型式</p><p>　　目前，我國應(yīng)用的軋管機(jī)有皮爾格軋管機(jī)、自動(dòng)軋管機(jī)、CPE軋管機(jī)、新型三輥軋管機(jī)、Accu Roll軋管機(jī)、MPM軋管機(jī)和PQF軋管機(jī)。 </p><p>　　皮爾格軋管機(jī)可用鋼錠作原料，宜于軋制大口徑的厚壁鋼管和變斷面管，主要用于生產(chǎn)熱軋大口徑厚壁合金無縫管，產(chǎn)品規(guī)格一般為Æ140～560mm，壁厚最大可達(dá)8

28、0mm以上，生產(chǎn)能力為10～20萬噸/年。該機(jī)型還用于冷軋管機(jī)組。 </p><p>　　自動(dòng)軋管機(jī)把厚壁毛管軋成薄壁荒管，一般經(jīng)2～3道次，軋制到成品壁厚，總延伸率約為1.8～2.2；主要用于生產(chǎn)熱軋中厚壁無縫管，熱軋產(chǎn)品規(guī)格為Æ57～426mm，生產(chǎn)能力為7～40萬噸/年不等。該機(jī)型在我國的數(shù)量最多。 CPE軋管機(jī)是一種改進(jìn)的頂管機(jī)，采用比傳統(tǒng)頂管機(jī)重量更大的管坯，可生產(chǎn)較長的管子（可達(dá)24m），提

29、高了收得率，但仍比其他工藝收得率低。可生產(chǎn)薄壁鋼管，生產(chǎn)工藝獨(dú)特，生產(chǎn)能力為5～30萬噸/年。 三輥軋管機(jī)產(chǎn)品尺寸精度高，表面質(zhì)量好，軋機(jī)調(diào)整方便，工具消耗少，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；但生產(chǎn)率較低，需采用優(yōu)質(zhì)鋼坯，生產(chǎn)薄壁管比較困難。主要用于生產(chǎn)中小口徑高精度厚壁無縫管（規(guī)格一般<Æ219mm），特別適合生產(chǎn)合金鋼無縫管，生產(chǎn)能力為7～20萬噸/年。 </p><p>　　Accu Roll軋管機(jī)穿孔后帶

30、長芯棒的毛管在導(dǎo)盤軋管機(jī)上軋成薄壁管材。軋機(jī)類似二輥斜軋穿孔機(jī)，只是固定導(dǎo)板改成主動(dòng)導(dǎo)盤。由于用長芯棒生產(chǎn)，管材內(nèi)壁光滑，且無刮傷﹔但工具費(fèi)用大，延伸系數(shù)小，毛管長度短。主要用于生產(chǎn)外徑219mm以下普通用途的碳素鋼管。生產(chǎn)能力為7～20萬噸/年。 MPM軋管機(jī)為二輥連軋管機(jī)，工藝和技術(shù)成熟，機(jī)組規(guī)格型號較多，可以生產(chǎn)大部分鋼種的中薄壁無縫管，D/S（直徑/壁厚）可達(dá)45，生產(chǎn)能力達(dá)到50萬噸以上，目前在世界上已經(jīng)成為連軋管的主

31、要選擇機(jī)型。</p><p>　　PQF軋管機(jī)為三輥連軋管機(jī)，是目前理論上最為先進(jìn)的連軋管機(jī)，可軋制薄壁管和難變形鋼種，D/S（直徑/壁厚）值可達(dá)58，生產(chǎn)能力可達(dá)30萬噸以上，目前世界上只建有天津鋼管公司一條生產(chǎn)線[5]。 其它類型軋管機(jī)有CPS軋管機(jī)和三輥行星軋管機(jī)。南非Tosa鋼管廠于1989年進(jìn)行技術(shù)改造，以CPS軋管機(jī)代替頂管機(jī)，最終由于技術(shù)原因，沒有獲得成功。三輥行星軋管機(jī)于1983年在德國Eschw

32、eiler廠投產(chǎn)，目前世界上只有一套此類型軋機(jī)在生產(chǎn)。 </p><p>　　1.3.2、不同類型軋管機(jī)應(yīng)用分析 </p><p>　　皮爾格軋管機(jī)屬于周期軋管工藝，是一種非連續(xù)式的分段縱軋工藝；自動(dòng)軋管機(jī)采用的是自動(dòng)軋管工藝，屬于短頂頭縱軋工藝。這兩種軋機(jī)的發(fā)展趨勢是逐步被采用長芯棒連續(xù)縱軋工藝的連軋管機(jī)所取代。 </p><p>　　CPE軋管機(jī)、三輥軋管機(jī)和A

33、ccu Roll軋管機(jī)由于適合產(chǎn)量小和低投資的要求，在一段時(shí)間內(nèi)，還不會(huì)被連軋管機(jī)所完全取代，但生產(chǎn)規(guī)模超過50萬噸的軋管機(jī)將不得不采用連軋管機(jī)。 </p><p>　　連軋管機(jī)主要有兩種機(jī)型：MPM軋管機(jī)和PQF軋管機(jī)。MPM軋管機(jī)已經(jīng)在世界上得到廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是世界上先進(jìn)的、成熟的生產(chǎn)技術(shù)。PQF軋機(jī)由于結(jié)合了典型二輥MPM限動(dòng)芯棒技術(shù)及三輥孔型設(shè)計(jì)技術(shù)，因而比MPM限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)前進(jìn)了一大步，理論上比M

34、PM軋管機(jī)更先進(jìn)，但投資也更大 小結(jié) ：目前，我國無縫管軋機(jī)型處于多種軋管機(jī)共存的階段，各種軋管機(jī)的應(yīng)用前景，取決于企業(yè)確定的產(chǎn)品品種和生產(chǎn)規(guī)模。連軋管機(jī)由于其生產(chǎn)規(guī)模大、成材率高、噸材投資低和適合生產(chǎn)品種廣，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的軋管機(jī)。MPM軋管機(jī)和PQF軋管機(jī)的取舍，決定于企業(yè)的對產(chǎn)品質(zhì)量的要求和自身資金狀況。</p><p>　　第2章 生產(chǎn)方案的確定</p><p>　　

35、2.1軋機(jī)輥型的確定</p><p>　　按軋機(jī)結(jié)構(gòu)形式，減徑機(jī)可分為二輥式、三輥式和四輥式，如下圖所示。</p><p>　　（a）二輥式 （b）三輥式 （c）四輥式</p><p>　　圖2.1多輥式減徑機(jī)</p><p>　　一般的減徑機(jī)通常用二輥式，張力減徑機(jī)通常用三輥式。二輥式單獨(dú)傳動(dòng)的軋輥兩端受支撐

36、且軸線與地面成45·交角的減徑機(jī)較常見。但目前三輥式張力減徑機(jī)應(yīng)用更日趨廣泛，具有較多優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　減徑機(jī)的機(jī)架間距大大縮小，僅為300～370mm（約為軋輥直徑的1.05～1.1倍），因而縮短了鋼管在減徑過程中出現(xiàn)的端部增厚部分的長度，減少了金屬損耗。三輥式機(jī)架不用調(diào)整，軋輥在機(jī)架內(nèi)安裝好，同時(shí)用專用孔型車床加工，而不是單個(gè)加工。軋輥不用調(diào)整，意味著消滅了廢品和二級品。有大的減徑量（較二

37、輥式大（13％～14％），采用寬展小的孔型，既保持大范圍的圓形部分，因此在大的總減徑量和大減徑量的情況下，材料應(yīng)力最小，可以產(chǎn)生極薄壁管、極厚壁管，且內(nèi)外表面質(zhì)量良好。三輥式減徑機(jī)設(shè)備復(fù)雜，但精確度高。</p><p>　　減徑機(jī)以機(jī)架數(shù)目隨軋管機(jī)組形式和減徑機(jī)組所需達(dá)到的總直徑壓縮量而定，一般為9～24架，三輥微張力減徑機(jī)一般采用12個(gè)機(jī)架，少數(shù)采用14、10機(jī)架，個(gè)別采用8機(jī)架。為了便于軋件進(jìn)入孔型，每架裝有

38、入口導(dǎo)管，中間機(jī)架和最后機(jī)架也裝有導(dǎo)管。</p><p>　　PQF軋管機(jī)代表目前國際先進(jìn)的技術(shù)水平，現(xiàn)對三輥式限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（PQF）的特點(diǎn)進(jìn)行概述：</p><p>　?。?）三輥孔型設(shè)計(jì)使孔型槽底與軋槽側(cè)壁之間的圓周速度差異減小從而使金屬變形均勻，軋管過程也更平滑更穩(wěn)定，芯棒在孔型中的穩(wěn)定性更高。由于環(huán)孔型上各點(diǎn)金屬流動(dòng)速差減小，故減小了槽底金屬對側(cè)壁金屬的阻礙作用，從而可以消除在

39、側(cè)壁的波紋之類的缺陷， 而且這種均勻變形可以提高延伸系數(shù)，增加軋制薄壁管和高鋼級品種的軋制能力，減少了機(jī)架數(shù)量，減輕了對軋制工具的磨損和延長工具使用壽命，使得噸鋼軋制工具消耗降低。</p><p>　　（2）輥孔型設(shè)計(jì)使凸緣區(qū)（鋼管既不與軋輥也不與芯棒接觸的區(qū)域）更小，約比二輥減少30% 。這也使軋制工具磨損均勻，減小材料損失。PQF連軋機(jī)軋輥機(jī)架采用三輥式封閉式孔型設(shè)計(jì)，使鋼管在軋制過程中金屬變形時(shí)在三個(gè)方向同

40、時(shí)受力，金屬在同一截面上的變形更加均勻。三個(gè)軋輥的120º角布置保證了芯棒在孔型中的更好對中。這些均使得軋后的荒管壁厚的公差明顯改善，軋輥采用單獨(dú)傳動(dòng)和單獨(dú)的伺服液壓壓下使三個(gè)軋輥能夠同時(shí)或單獨(dú)的進(jìn)行調(diào)整，使得使用同一規(guī)格芯棒軋制多種壁厚規(guī)格時(shí)引起的壁厚偏差明顯減少，軋制過程穩(wěn)定性提高，出現(xiàn)工藝故障的機(jī)率降低</p><p>　?。?）三輥式的孔型設(shè)計(jì)可以在相同芯棒下有更大的調(diào)節(jié)范圍，且無大的公差影響，

41、這樣可以增大同規(guī)格芯棒的可軋壁厚范圍， 減少了芯棒的規(guī)格（減少50%）降低了工具更換頻率，提高了作業(yè)率，降低了成本，使生產(chǎn)組織更加自由。</p><p>　　（4）三輥的剛性軋輥設(shè)計(jì)，減小了軋制時(shí)的軋輥彎矩，也就使得軋機(jī)可以軋制超薄壁管和高鋼級品種。目前設(shè)計(jì)的連軋機(jī)最大軋制延伸系數(shù)可以達(dá)到4.385。實(shí)踐證明，在PQF連軋機(jī)組已經(jīng)可以穩(wěn)定的軋制4.00mm壁厚的荒管，沒有發(fā)生孔洞、軋折、拉凹等缺陷。</p&

42、gt;<p>　?。?）均勻變形及合理的幾何孔型設(shè)計(jì)，使得可以每個(gè)軋輥一個(gè)液壓缸控制壓下量，實(shí)現(xiàn)輥縫調(diào)整模型化。從而提高了壁厚精度，減少荒管頭尾與中部的壁厚差異，降低了鋼管切損率，與傳統(tǒng)的MPM二輥式連軋機(jī)組相比較，同樣規(guī)格的鋼管頭、尾切損率可以降低30%左右。</p><p>　　小結(jié)：三輥張力減徑機(jī)的軋輥和軋件表面相對滑動(dòng)??；變形率高，可降低變形功率；軋輥直徑小，縮短機(jī)架之間的距離；單擊減徑量大

43、，可實(shí)現(xiàn)較大的張力和減壁量。由于省去了導(dǎo)板裝置，因而摩擦阻力減小，能量消耗也隨之降低了。由于上述特點(diǎn)，三輥式軋管機(jī)適于生產(chǎn)低塑性變形金屬、高合金鋼及其它合金管材。適于生產(chǎn)高精度及機(jī)械加工的毛坯，如軸承鋼管、機(jī)械工業(yè)結(jié)構(gòu)鋼管等。</p><p>　　2.2減徑生產(chǎn)方案的確定</p><p>　　2.2.1減徑方式：</p><p>　　減徑方式通常分為：無張力減徑、張

44、力減徑和推力減徑，我們提出三種生產(chǎn)方案：</p><p>　　無張力減徑是在鋼管直徑縮小的過程中，和其他連軋機(jī)一樣，機(jī)架之間要保持秒流量相等。當(dāng)管子通過一個(gè)機(jī)架是，在軋管任何一側(cè)管子既部手拉力也不受推力的情況下被減徑，此時(shí)軋輥對管子的純壓縮作用所產(chǎn)生的管壁厚就被認(rèn)為是無張力狀態(tài)下發(fā)生的。如果適當(dāng)調(diào)整相鄰機(jī)架的速度，上述情況顯然可在多機(jī)架的減徑機(jī)上實(shí)現(xiàn)，無拉力狀態(tài)下管壁增厚的影響因素復(fù)雜，目前尚無完整的理論公式。&

45、lt;/p><p>　　張力減徑是指減徑機(jī)組內(nèi)每一機(jī)架的轉(zhuǎn)速對前一機(jī)架而言，以較無拉力狀態(tài)為高的速度旋轉(zhuǎn)，從而對管子施加了拉力。這種方式不僅減小了管子的直徑，而且減薄了管壁。</p><p>　　推力減徑是指如果將相鄰機(jī)架軋輥的速度減小到無拉力狀態(tài)所需要的相對速度之下，就會(huì)使管子上產(chǎn)生推力，造成管壁的額外加厚。如果推力過大，可能產(chǎn)生管子的彎曲。但一般來說，減徑機(jī)上處于推力的情況是很少見的。&l

46、t;/p><p>　　通過以管上分析，三輥式減徑機(jī)生產(chǎn)鋼表面質(zhì)量好，切頭少，有較大的減徑量和減壁量，能生產(chǎn)出符合規(guī)格要求的產(chǎn)品?？梢蕴岣邫C(jī)組作業(yè)率，大幅度提高軋管機(jī)組生產(chǎn)率。可以擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格，減徑率高達(dá)90%、減壁量高達(dá)44%，使張力減徑的延伸系數(shù)高達(dá)6以上。在連軋管機(jī)后配置張力減徑機(jī)能完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的具體要求，使鋼管更精確，滿足生產(chǎn)和生活的需要。張力減徑的缺點(diǎn)是所軋制鋼管沿長度上壁厚分布不均、前后端產(chǎn)生增厚，這增厚

47、部分超過公差，需切掉。切頭損失的相對損失耗量與原有管子長度有關(guān)，管子越長，損耗比例就越小。因此為張力減徑機(jī)提供足長的荒管，是使用張力減徑機(jī)的重要前提。</p><p>　　2.2.2張力減徑機(jī)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)</p><p>　　由于單獨(dú)傳動(dòng)（微）張力減徑機(jī)對工藝和電氣控制要求較高，所以單獨(dú)傳動(dòng)（微）張力減徑機(jī)以往在國內(nèi)使用較少。隨著工藝和電控技術(shù)的飛躍發(fā)展，單獨(dú)傳動(dòng)（微）張力減徑機(jī)在國內(nèi)又面

48、臨著新的發(fā)展機(jī)遇：國內(nèi)新上的鋼管連軋線均采用了單獨(dú)傳動(dòng)（微）張力減徑機(jī)。這些單獨(dú)傳動(dòng)（微）張力減徑機(jī)用于將連軋、脫管后的荒管經(jīng)再加熱除鱗后進(jìn)一步進(jìn)行軋制，主要生產(chǎn)高精度的石油油（套）管等高附加值產(chǎn)品。</p><p>　?。ㄎⅲ埩p徑機(jī)的傳動(dòng)形式及特點(diǎn)：從傳動(dòng)形式上區(qū)分，我們常見的（微）張力減徑機(jī)主要有：單獨(dú)傳動(dòng)、集中差動(dòng)傳動(dòng)、串聯(lián)集中差動(dòng)傳動(dòng)、混合傳動(dòng)、固定速比集體傳動(dòng)。它們的優(yōu)缺點(diǎn)如下：</p>

49、<p>　　小結(jié)：從表中可看出，單獨(dú)傳動(dòng)、串聯(lián)集中差動(dòng)傳動(dòng)、混合傳動(dòng)（微）張力減徑機(jī)綜合技術(shù)性能最佳，投資也較大，但后兩者為國外公司的專利技術(shù)，無法由國內(nèi)設(shè)計(jì)制造。</p><p>　　第3章 產(chǎn)品大綱的確定</p><p>　　3.1生產(chǎn)的產(chǎn)量、規(guī)格、品種</p><p>　　軋制鋼管規(guī)格：外徑Ø42.0（30.0）——Ø160.

50、0mm</p><p>　　壁厚3.5（2.5）——22.0mm</p><p>　　生 產(chǎn) 管 長：8——15m</p><p>　　生 產(chǎn) 品 種：流體輸送管、結(jié)構(gòu)管、管線管、石油套管、油井管接箍料、高壓鍋爐用管、低中壓鍋爐用管、液壓支柱管、氣瓶管及高合金的無縫鋼管等 。 </p><p>　　產(chǎn) 量：設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為40

51、萬噸。</p><p>　　鋼 種：中碳鋼，也可為合金鋼和軸承鋼。</p><p>　　3.2國內(nèi)新上（微）張力減徑機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表3.1 三臺(tái)單獨(dú)傳動(dòng)（微）張力減徑機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　第4章 工藝流程設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)工藝流程

52、</p><p>　　. 熱軋（擠壓無縫鋼管）：圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→水壓試驗(yàn)（或探傷）→標(biāo)記→入庫軋制無縫管的原料是圓管坯，圓管胚要經(jīng)過切割機(jī)的切割加工成長度約為１米的坯料，并經(jīng)傳送帶送到熔爐內(nèi)加熱。鋼坯被送入熔爐內(nèi)加熱，溫度大約為1200攝氏度。燃料為氫氣或乙炔。爐內(nèi)溫度控制是關(guān)鍵性的問題.圓管坯出爐后要經(jīng)過壓力穿孔機(jī)進(jìn)行穿空。一般較常見的穿孔機(jī)是錐形輥穿

53、孔機(jī)，這種穿孔機(jī)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，穿孔擴(kuò)徑量大，可穿多種鋼種。穿孔后，圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。擠壓后要脫管定徑。定徑機(jī)通過錐形鉆頭高速旋轉(zhuǎn)入鋼胚打孔，形成鋼管。鋼管內(nèi)徑由定徑機(jī)鉆頭的外徑長度來確定。鋼管經(jīng)定徑后，進(jìn)入冷卻塔中，通過噴水冷卻，鋼管經(jīng)冷卻后，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問題，將被探測出。鋼管質(zhì)檢后還要通過嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆

54、噴上編號、規(guī)格、生產(chǎn)批號等。并由吊車吊入倉庫中。生產(chǎn)工藝流程圖如圖4.1 </p><p>　　圖4.1 熱軋生產(chǎn)工藝流程</p><p>　　4.2 PQF 生產(chǎn)工藝</p><p>　　三個(gè)變形機(jī)組有導(dǎo)板錐形輥穿孔、5機(jī)架PQF限動(dòng)芯棒連軋、8 機(jī)架微張力定徑構(gòu)成。 PQF連軋管機(jī)組具有世界先進(jìn)的CARTA 系統(tǒng)：穿孔機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、定徑機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，

55、連軋工藝參數(shù)設(shè)定及在線工藝數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)（PSS），連軋自動(dòng)輥縫控制系統(tǒng)（HCCS），物料跟蹤系統(tǒng)（MTS）和在線檢測系統(tǒng)等工藝控制技術(shù)。</p><p>　　圖4.2 PQF 生產(chǎn)工藝流程</p><p>　　4.2.1 PQF 工藝的優(yōu)勢</p><p>　　PQF連軋機(jī)為三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，又稱PQF（Premium Quality Finishing高效

56、、優(yōu)質(zhì)、精軋管機(jī)組）機(jī)組。本機(jī)組為SMS 公司INNSE設(shè)計(jì)制造,是我公司繼168 新型鋼管廠后引進(jìn)的第二套PQF 機(jī)組，它也是世界上最大的熱連軋管機(jī)組，有多處采用新工藝、新技術(shù)。三輥連軋機(jī)有獨(dú)特的軋輥壓下、平衡方式，有先進(jìn)的自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)，連軋工藝參數(shù)設(shè)定及在線工藝數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)（PSS）、連軋自動(dòng)輥縫控制系統(tǒng)（HCCS）均處在軋管領(lǐng)域的最前沿。</p><p>　　該機(jī)組具有芯棒在線和離線預(yù)穿兩種方式；在線

57、預(yù)穿主要用于生產(chǎn)薄壁管，由于在線預(yù)穿可降低毛管與芯棒的接觸時(shí)間，減小毛管的溫降，使軋制溫度較為均勻，可有效地降低了軋制載荷和工具消耗；離線預(yù)穿主要是為了減少在線預(yù)穿時(shí)間，提高軋制節(jié)奏。</p><p>　　PQF 機(jī)架采用三輥式的孔型設(shè)計(jì)，金屬在同一截面上的變形更加均勻，軋輥采用單獨(dú)傳動(dòng)和單獨(dú)的伺服壓下，可以同時(shí)或單獨(dú)對每一個(gè)輥進(jìn)行調(diào)整，這樣就可以減小壁厚的偏差，統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，三輥的壁厚精度要比兩輥的高很多，有效

58、地降低了切頭尾。</p><p>　　4.2.2從工藝角度講，PQF與傳統(tǒng)的MPM 比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p><b>　　(1）壁厚精度更高</b></p><p>　　軋輥的三輥布置使金屬變形更加均勻；芯棒在孔型中的對中性更好；軋輥的磨損更加均勻這些使得鋼管的壁厚精度得到明顯的提高。另外采用三輥可調(diào)技術(shù)（可同時(shí)或單獨(dú)調(diào)整軋輥），使得

59、用同一規(guī)格芯棒軋制多種壁厚規(guī)格時(shí)引起的壁厚偏差有明顯降低。</p><p>　　(2）可軋制變形抗力更高、變形難度更大的金屬</p><p>　　由于采用三輥軋制的工藝和機(jī)架采用圓形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使機(jī)架的剛性更高、受力均勻、單輥受力減??；另外三輥形成的孔型封閉，軋輥身長變短，使軋制時(shí)的軋輥橫向剛度增大，彎曲力矩減小，軋制時(shí)輥縫處的金屬的縱向拉應(yīng)力降低、缺陷（拉裂、拉凹）大大減少，時(shí)軋制變形抗力

60、更高、變形難度更大的金屬的能力得到提高。</p><p>　?。?）可軋制更薄的鋼管（更大的徑壁比D/S）由于采用了三輥孔型設(shè)計(jì)，金屬變形均勻、軋制穩(wěn)定，軋制壓力特別是峰值壓力減小，使軋制過程中因不均勻變形引起的裂孔、拉凹缺陷大大減少，這時(shí)的熱軋更薄壁的鋼管成為可能，徑壁比D/S 可達(dá)50。</p><p>　　(4）具有更高的的效率及適應(yīng)能力由于三個(gè)軋輥可同時(shí)調(diào)整或單獨(dú)調(diào)整，即用一種芯棒

61、可軋制更多規(guī)格，使得PQF 軋機(jī)不但適用于少規(guī)格、大批量生產(chǎn)，也適用于多品種、多規(guī)格、小批量軋制。減少因規(guī)格更換占用的生產(chǎn)時(shí)間。同時(shí)使軋制工具保有量減少，降低流動(dòng)資金的占用。</p><p>　　(5）溫度均勻由于三輥孔型軋制及緊湊式設(shè)計(jì)，使得鋼管沿橫斷面及全長方向上溫度分布更加均勻，軋制過程溫度損失更少。</p><p>　　第5章 主要工藝設(shè)備性能及控制系統(tǒng)</p>&

62、lt;p>　　5.1 錐形輥穿孔機(jī)</p><p>　　從 SMS Meer公司引進(jìn)，該機(jī)組之所以選擇錐形輥穿孔是因?yàn)檐堓佒睆接扇肟谙虺隹诜较蛑饾u增大，與穿孔時(shí)的金屬流動(dòng)速度逐漸增加相一致，從而減少了作用在管坯上的周向作</p><p>　　用力，在軋制變形難度大的坯料時(shí)，錐形輥穿孔機(jī)的優(yōu)勢明顯。理論和實(shí)踐研究表明，錐形輥穿孔機(jī)改變了斜軋穿孔的變形，降低了變形過程中切向的剪切應(yīng)力，控

63、制旋轉(zhuǎn)橫鍛效應(yīng)，可穿制高合金鋼和壁厚較薄的毛管，既可為連軋管機(jī)提供高質(zhì)量的毛管，同時(shí)又可改變穿孔、軋管兩工序間的延伸分配，為配置少機(jī)架連軋管機(jī)創(chuàng)造條件。</p><p>　　圖5.1錐形穿孔機(jī)軋輥布置圖</p><p>　　穿孔機(jī)為新式的錐形輥穿孔機(jī)，軋輥為立式布置，軋輥?zhàn)畲笾睆?500mm，導(dǎo)衛(wèi)裝置為水平布置的導(dǎo)板。穿孔機(jī)主傳動(dòng)為后臺(tái)傳動(dòng)形式，與傳統(tǒng)的穿孔機(jī)相比，錐形輥穿孔機(jī)的延伸率更大

64、，產(chǎn)量更高，尺寸更靈活，規(guī)格范圍更廣。</p><p>　　在錐形穿孔機(jī)上將實(shí)心管坯穿軋成空心毛管。穿孔機(jī)最大出口速度可達(dá)0.8m/s，穿孔機(jī)后臺(tái)設(shè)有六組三輥定心輥裝置（其中第一組設(shè)置于穿孔機(jī)機(jī)架的出口處），軋制時(shí)用來支持頂桿并給毛管導(dǎo)向，毛管尾部出穿孔機(jī)后，頂桿小車回退將頂桿從毛管內(nèi)抽出。定心輥大打開，翻料鉤將毛管從軋線撥出，放到旋轉(zhuǎn)盤上旋轉(zhuǎn)，毛管在送往連軋機(jī)的橫移之前，向毛管內(nèi)部噴吹氮?dú)夂团鹕?，其作用一是吹?/p>

65、毛管內(nèi)部的氧化鐵皮；一是硼砂在高溫狀態(tài)下生成霧狀氣體，充滿管內(nèi)，防止隨后的運(yùn)行過程中空氣進(jìn)入，使內(nèi)表面產(chǎn)生二次氧化，經(jīng)過吹刷后的毛管由高架式橫移小車直接運(yùn)送到連軋機(jī)預(yù)穿線。</p><p>　　穿孔機(jī)后臺(tái)設(shè)有測量系統(tǒng)，主要用于測量毛管表面溫度、毛管的外徑、毛管的長度。</p><p>　　5.2 工藝控制系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)的先進(jìn)性</p><p>　　5.2.1 物

66、料跟蹤系統(tǒng)（MTS）</p><p>　　從管坯上料開始到大冷床結(jié)束，跟蹤物料通過不同工序時(shí)的流水號和工藝調(diào)整參數(shù)，冷床只跟蹤每批鋼管的實(shí)際支數(shù)和總重量數(shù)據(jù)。若各機(jī)組測量的數(shù)據(jù)與設(shè)定的數(shù)據(jù)不相符，就會(huì)有報(bào)警提示。</p><p>　　物料跟蹤系統(tǒng)主要跟蹤內(nèi)容有：對管坯進(jìn)行計(jì)數(shù)，并把數(shù)字與軋制批號、流水號、管坯重量對應(yīng)起來；跟蹤管坯通過加熱爐；管坯出爐穿孔以后，管坯的數(shù)據(jù)記錄中將增加環(huán)形爐出

67、口管坯溫度、穿孔機(jī)后毛管直徑、長度、壁厚等數(shù)據(jù)；連軋后荒管的壁厚、直徑、長度、溫度的實(shí)際值將添加到荒管的數(shù)據(jù)記錄中；從微張力定（減）徑機(jī)后的測量設(shè)備中，跟蹤系統(tǒng)取得長度、壁厚、直徑、溫度等參數(shù)。</p><p>　　5.2.2 在線檢測質(zhì)量保證系統(tǒng)</p><p>　　在線檢測的具體內(nèi)容有：管坯稱重，環(huán)形爐出口測溫，穿孔后測徑測長，芯棒潤滑前測溫，連軋入口測溫，連軋后測厚、測長、測溫；微張

68、力定徑前測溫，定徑后測長、測溫。</p><p>　　管坯稱重的目的是控制來料超重，實(shí)現(xiàn)物料按支跟蹤。管坯和鋼管測溫采用紅外測溫儀，目的是監(jiān)測來料或出料溫度是否符合工藝要求，指導(dǎo)爐子加熱優(yōu)化，確保所軋鋼管的質(zhì)量和性能。芯棒測溫采用紅外線測溫儀，目的是檢測芯棒溫度是否在規(guī)定范圍內(nèi)，保證芯棒潤滑滿足工藝要求，提高芯棒使用壽命。</p><p>　　穿孔后臺(tái)安裝兩套測長、測徑系統(tǒng)測量的毛管實(shí)際外

69、徑和長度值，工藝人員可根據(jù)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行外徑和長度的進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的調(diào)整，以便軋制出合格的毛管，實(shí)現(xiàn)適時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。</p><p>　　PQF連軋管機(jī)后安裝13通道在線檢測系統(tǒng)，能對脫管機(jī)后出口的荒管進(jìn)行最大壁厚、最小壁厚、平均壁厚以及外徑、溫度和長度進(jìn)行精度為百萬分之一的在線測量。熱管沿管的中心線通過測量系統(tǒng)，在一個(gè)“O”型框架處在水平和垂直方向上得到不斷的測量。每一根管離開“O”型框架后，管沿長度方向的壁厚范

70、圍和偏心度被顯示在顯示器上，并且以下的參數(shù)是被過程優(yōu)化計(jì)算機(jī)優(yōu)化計(jì)算后得出。</p><p><b>　　測量參數(shù):</b></p><p>　　沿管長度方向的剖面壁厚</p><p><b>　　沿管長度的壁厚偏心</b></p><p><b>　　沿管長度的平均壁厚</b>

71、;</p><p>　　沿管長度的平均偏心值 (相對的和絕對的)</p><p>　　對壁厚起作用的偏心值 (頻率和振幅)</p><p>　　通過鍵盤的功能鍵選擇可以切換到各個(gè)位置,成品管沿長度方向的壁厚剖面（最近的管）,當(dāng)管離開測量位置后，壁厚和偏心距顯示在屏幕上,與管長度相關(guān)的偏心距曲線顯示在屏幕的第二個(gè)區(qū)域。長度剖面直徑、位置、溫度及速度,長度剖面數(shù)據(jù)以不同

72、的顏色，合適的背景顯示,產(chǎn)品數(shù)據(jù)基于平均壁厚的產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及相關(guān)的最大最小壁厚、壁厚偏心距和選擇的公差被添加到第二個(gè)背景中。分布曲線表明與目標(biāo)值相關(guān)的最大最小偏心距的壁厚的頻率分布圖顯示在不同的屏幕上。分布頻率是可以選擇的。這可以通過軋制的爐批號或者產(chǎn)品參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，最大可以達(dá)到16種這樣的分布曲線能被保存。這個(gè)消息用于評價(jià)整個(gè)軋鋼過程的好壞，并認(rèn)證在穿孔和連軋中可能發(fā)生的問題。</p><p>　　微張力定徑機(jī)后

73、激光測長使用激光多普勒原理，通過的鋼管由兩束激光照亮，評估返回的散射光的頻率的變化，對測量的速度進(jìn)行積分，求鋼管的長度。</p><p>　　5.2.3 PQF 軋機(jī)的自動(dòng)輥縫控制系統(tǒng)（HCCS）</p><p>　　HCCS 是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)輥縫在軋鋼過程中的自動(dòng)調(diào)整，體現(xiàn)了帶位置傳感器的液壓缸快速而準(zhǔn)確定位的優(yōu)勢。每個(gè)機(jī)架對應(yīng)每一個(gè)輥都有一個(gè)單獨(dú)的液壓缸控制，每一個(gè)液壓缸都帶

74、有一個(gè)伺服閥。</p><p><b>　　伺服液壓缸的優(yōu)勢：</b></p><p>　　（1）能從位置傳感器反饋的數(shù)值與設(shè)定值比較，計(jì)算出差值，改變伺服閥的輸入和輸出從而達(dá)到輥縫與設(shè)定值相等。</p><p>　?。?）每一個(gè)缸上帶有一個(gè)壓力傳感器，可以計(jì)算出軋制力。</p><p>　?。?）系統(tǒng)將使用來自壓力傳感

75、器的軋制力計(jì)算補(bǔ)償伺服閥的開閉。</p><p>　?。?）液壓缸的位置在軋制過程中可以自動(dòng)地校正，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的沖擊補(bǔ)償，以便得到壁厚均勻的鋼管。</p><p>　?。?）能實(shí)現(xiàn)軋制過程的的頭尾消尖，降低頭尾的增厚，達(dá)到降低切頭尾的效果。</p><p>　?。?）當(dāng)軋制力超出過載設(shè)定值時(shí)，就會(huì)報(bào)警，設(shè)備會(huì)自動(dòng)跳停，并且液壓壓下缸的輥縫會(huì)自動(dòng)打開到安全位置；如果軋制

76、力達(dá)到最大限值，輥縫會(huì)迅速打開，將事故降低到最小程度。</p><p><b>　　5.3 精整設(shè)備</b></p><p>　　鋼管的精整包括：冷卻、矯直、內(nèi)表面風(fēng)吹鐵皮、切頭、切定尺、改尺、打毛刺、管端定徑、內(nèi)表面檢查及修磨、測量鋼管幾何尺寸、噴漆、涂油、標(biāo)記、打印、液壓試驗(yàn)等工序。</p><p>　　5.4 CARTA 系統(tǒng)：穿孔機(jī)工藝

77、輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、定徑機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)</p><p>　　穿孔機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)：主要是穿孔機(jī)的頂頭等軋制工具的的設(shè)計(jì)模塊和存儲(chǔ)工具設(shè)計(jì)參數(shù)以及工藝參數(shù)設(shè)定的數(shù)據(jù)庫，可以幫助工藝人員進(jìn)行工具設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理和優(yōu)化，便于數(shù)據(jù)的分析，為更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理提供了方便。</p><p>　　定徑機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)：是設(shè)計(jì)、優(yōu)化、管理軋輥孔型和軋制過程數(shù)據(jù)的輔助工具，其中包括軋輥孔型設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)的設(shè)

78、定。</p><p>　　第6章 減徑工藝參數(shù)和軋輥孔型的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1基本參數(shù)的確定</p><p>　　1、確定機(jī)架的數(shù)目：根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用8機(jī)架軋機(jī)。</p><p><b>　　2、確定芯棒直徑</b></p><p>　　在確定芯棒直徑時(shí)，要考慮到滿足脫棒間隙和插棒間

79、隙，我們以生產(chǎn)的鋼管長度為9米，取插棒間隙為8mm，則芯棒的尺寸：</p><p>　　直徑：D=D--=50-10-8=32mm</p><p><b>　　長度：L=10m</b></p><p><b>　　3、延伸率及其分配</b></p><p>　　總的延伸率 U= ==3.3在8機(jī)架連

80、軋管機(jī)中，延伸率的分配遵循頭兩架較大，以后逐漸遞減，到末架幾乎為零。延伸率過大會(huì)使壁厚不均和竹節(jié)嚴(yán)重。其延伸率分配見下表：</p><p><b>　　表6.1</b></p><p>　　根據(jù)每機(jī)架延伸率的分配，可以算出各個(gè)機(jī)架的減壁量，并由上表可得：</p><p><b>　　3.3</b></p>&

81、lt;p><b>　　4、減徑率及其分配</b></p><p>　　目前,張力減徑時(shí)減徑率的分配均按上述原則進(jìn)行.但研究表明,在張力減徑機(jī)上單機(jī)架減徑率按逐漸下降的分配原則是合理的.因?yàn)檫@種分配方法可使各機(jī)架軋輥孔型磨損均勻、負(fù)荷相等。</p><p>　　單機(jī)架的最大減徑率根據(jù)鋼管的品種確定.于單機(jī)架減徑率相關(guān)的因素有:壁厚變化值、壁厚系數(shù)和張力系數(shù)等.另外

82、,它還受鋼管橫斷面穩(wěn)定性的限制.鋼管失去了穩(wěn)定性會(huì)引起某處變細(xì)、彎曲和其他缺陷。單機(jī)架減徑率的最高值稱為臨界值.總減徑率須根據(jù)管料、成品管尺寸和其精度要求及機(jī)架數(shù)目來確定.與總減徑率相關(guān)的因素與單機(jī)架減徑率同.張力減徑時(shí),由于有軸向張力存在,壁厚不均的程度大為減少,從而可大大增加單機(jī)架數(shù)目.</p><p>　　減徑率的分配是把總減徑率合理地分配到各機(jī)架上.一般地說,在機(jī)架數(shù)目確定的條件下,總減徑率愈大,單機(jī)架的

83、減徑率愈大.單機(jī)架減徑率的最大值多處于中間各機(jī)架內(nèi),依此來決定開始各架升起和尾部各架降落的減徑率.一般單機(jī)架減徑率最好是均勻升降.</p><p>　　按上述分配原則,張力減徑時(shí),按機(jī)架間張力的變化將機(jī)架分為始軋、中軋和終軋三部分.一般使張力升起到最大值的始軋機(jī)架數(shù)多為1～2架,而使張力下降至零的終軋機(jī)架數(shù)多為2～3架.減徑率的分配原則是:始軋機(jī)架逐漸增加,中間機(jī)架均勻分配,終軋機(jī)架逐漸減小,至成品為零或接近于零

84、.分配方案如下表。</p><p>　　表6.2 張力減徑機(jī)減徑率的分配方案</p><p>　　張力減徑可按相對壓縮量在各機(jī)架均勻分配的方法計(jì)算。除第一機(jī)架和最后兩架外，其余各機(jī)架減徑率都相同。為保證咬入順利，第一機(jī)架取平均減徑率之半，成品前架亦取平均減徑之半，以保證精確的幾何尺寸，最后一架不給減徑量。</p><p>　　令各架減徑率分別為：、、、、、、、<

85、;/p><p>　　平均減徑率由下式計(jì)算：=6.534%</p><p>　　式中：分別為減徑前后鋼管直徑，毫米。</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　荒管直徑：=50 、壁厚=5 、總的減徑率=33.3%</p><p><b>　　用上式的條件是；</b&

86、gt;</p><p><b>　　<3% 則ｍ=1；</b></p><p><b>　　<8% 則ｍ=2；</b></p><p><b>　　>8% 則ｍ=3。</b></p><p>　　確定機(jī)組的機(jī)架數(shù)目，根據(jù)下列條件確定：</p>&

87、lt;p>　　<3% 建張機(jī)架數(shù)=0</p><p>　　<6% 建張機(jī)架數(shù)=1</p><p>　　<9% 建張機(jī)架數(shù)=2</p><p>　　>9%建張機(jī)架數(shù)=3</p><p>　　成品機(jī)組的機(jī)架樹數(shù)目，根據(jù)下列條件確定：</p><p>　　<2.5% 取=1～2；&l

88、t;/p><p>　　<5.5% 取=2～3；</p><p>　　<9% 取=3～4；</p><p>　　>9% 取=4～5。</p><p>　　確定了建張機(jī)組和成品機(jī)組的機(jī)架數(shù)目，則基本機(jī)組的機(jī)架數(shù)目 可由下式求出；</p><p>　　計(jì)算建張機(jī)組的單機(jī)架減徑量</p><p

89、>　　建張機(jī)組的單架減徑量可以如下確定：</p><p>　　=8%；=6%；=9%。</p><p>　　確定基本系列的成品機(jī)組的單架減徑量</p><p>　　成品機(jī)組的減徑量分配原則如下：</p><p><b>　　最末機(jī)架 =0</b></p><p>　　倒數(shù)第二架 =2%～

90、3%；</p><p>　　其它成品機(jī)架 =+2%～3%。</p><p>　　故可以確定建張機(jī)架數(shù) =2；</p><p>　　成品機(jī)組機(jī)架數(shù) =3；</p><p>　　基本機(jī)組機(jī)架數(shù) =8-2-3=3 。</p><p>　　5、總減壁量及其分配</p>

91、<p>　　總的減壁量 ： =-=5-2.5=2.5mm </p><p>　　確定減徑工藝參數(shù)時(shí)，除根據(jù)減徑率確定減徑前的孔型直徑外，還需考慮減徑時(shí)壁厚變化。影響壁厚的因素十分復(fù)雜，生產(chǎn)中可按下式計(jì)算：</p><p>　　式中成品管壁厚，毫米。</p><p>　　壁厚變化率和減壁率的分配與壁厚變化值相關(guān)的因素有：減徑率、壁厚系數(shù)和張力系數(shù)相等。例

92、如，張力減徑時(shí)鋼管減壁率是靠向張力得到的，而張力大小又與單機(jī)架減徑率的大小有關(guān)。較大的單機(jī)架減徑率是施加較大的張力的條件。也就是說,要實(shí)現(xiàn)預(yù)期的減壁率,必須有相應(yīng)的單機(jī)架減徑率，實(shí)踐證明，單機(jī)架減徑率小于4～5%時(shí)，不可能發(fā)生減壁。同時(shí)，要獲得一定的總減壁率也需要相應(yīng)的總減徑率.實(shí)踐還證明，當(dāng)總減徑率小于30%時(shí),不能實(shí)現(xiàn)減壁。</p><p>　　單機(jī)架的和總的壁厚變化率可按前述的理論公式計(jì)算。在實(shí)踐生產(chǎn)中為迅

93、速找出減徑率與壁厚變化率之間的關(guān)系,亦可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。</p><p>　　小結(jié)：經(jīng)過上述分析與計(jì)算得出下列參數(shù)表：</p><p><b>　　表6.3</b></p><p>　　6.2孔型半徑的計(jì)算步驟如下：</p><p>　　1、根據(jù)各機(jī)架孔型頂部延伸系數(shù)確定各機(jī)架孔型頂部壁厚Si</p>&l

94、t;p>　　2 確定第i架的孔型高度Di 3 計(jì)算各機(jī)架孔型半徑Rli。(以3步上參數(shù)可見表6.1)</p><p>　　4 第一架孔型的偏心系數(shù)一般取R11/R1=0.959，</p><p><b>　　故</b></p><p>　　R1i=Ri(i=2,3,4,5)</p><p>　　計(jì)算得

95、第一架孔型半徑R11=1.041R1=1.041D1/2，第二至第八架孔型半徑R1i=Ri=Di/2(i=2,3,4,5)。 5、各機(jī)架輥縫值的確定。各架的最小輥縫值約等于前一機(jī)架最小壁厚的2倍，一般第一、第二架的最小輥縫值相等。各機(jī)架的固定輥縫值應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格要求的輥縫調(diào)整量予以確定。</p><p>　　6、計(jì)算長半軸及短半軸</p><p><b>　　計(jì)算

96、出橢圓度</b></p><p>　　由給定的=3.56%，查出=0.982 1.058 所以：=22.23、=21.36 </p><p>　　=17.53、=16.56由給定的=4.76% ，查出=0.980 1.066 所以：=21.15、=20.01</p><p>　　由給定的=6.83%，查出=0.968 所以：=2

97、0.03、=18.23 由給定的=6.77%，查出=0.957 所以： =18.23、=17.03</p><p>　　由給定的=2.98%，查出=0.985 1.037 所以：=15.55、=15.06</p><p>　　由給定的=1.85%, 查得=0.990 1.025 所以：=15.16、=14.98</p><p>

98、　　=14.23、=14.15 </p><p>　　算出孔型寬和高b，則可確定e，R和：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　因此得出：</b></p><p>　　參數(shù)e的確定：e1=0.63、 e2=0.66、 e3=0.95、 e4=0.

99、87</p><p>　　e5=0.48、 e6=0.32、 e7=0.22 e8=0 </p><p>　　參數(shù)R的確定：R1=21.86 R2=20.37 R3=18.54</p><p>　　R4=17.55 R5=16.12 R6=15.58</p><p>

100、;　　R7=15.16 R8=15.00</p><p>　　根據(jù)以上參數(shù)可以畫出軋輥的基本圖形，見A3圖紙。</p><p>　　第7章 軋制壓力的計(jì)算</p><p>　　7.1計(jì)算八機(jī)架的軋制壓力</p><p>　　1、確定減徑區(qū)接觸弧長度</p><p><b>　　因?yàn)?=0.94

101、</b></p><p>　　式中：、——i架孔型長半軸及i-1架的孔型長半軸，mm；</p><p>　　——i架的孔型短半軸，mm；</p><p>　　——孔型頂部軋輥直徑，毫米；mm；</p><p>　　=12.57mm =18.59mm =22.68mm </p><p>　　=

102、20.52mm =15.61mm =10.52mm</p><p><b>　　=0 =0</b></p><p>　　2、確定接觸面積、、、、、、、的大小</p><p><b>　　因?yàn)?=b</b></p><p>　　=478.56 =656.36 =695.896&

103、lt;/p><p>　　=586.63 =452.15 =275.32</p><p>　　=0 =0</p><p>　　3、平均單位壓力的計(jì)算</p><p>　　由公式：= </p><p>　　式 中：K——金屬的平面變形抗力，K=1.15，MP,為金屬屈服極限；</p

104、><p>　　——i機(jī)架減徑前鋼管壁厚，mm；</p><p>　　——i機(jī)架減徑前鋼管直徑（等于i-1架孔徑平均直徑），mm；</p><p>　　——外摩擦對平均單位壓力影響的系數(shù)；</p><p>　　——外區(qū)對平均單位壓力影響的系數(shù)；=1+0.9；</p><p>　　——張力對平均單位壓力影響的系數(shù)；=1-（+）

105、；</p><p>　　——i機(jī)架減徑區(qū)長度，毫米；</p><p>　　、——i機(jī)架的前張力系數(shù)和后張力系數(shù)；</p><p><b>　　n——軋輥數(shù)目；</b></p><p>　　=10.89公斤/毫米、=27.54公斤/毫米、=28.99公斤/毫米</p><p>　　=32.48公斤/

106、毫米、=14.98公斤/毫米、=12.02公斤/毫米</p><p>　　=0、 =0 </p><p><b>　　4、軋制力計(jì)算</b></p><p><b>　　由公式：=× </b></p><p>　　=4658.62公斤、=17398.62公斤

107、、 =20165.70公斤</p><p>　　=18483.36公斤、=6305.62公斤、 =3253.81公斤</p><p>　　=0、 =0</p><p>　　7.2確定各機(jī)架的總?cè)珘毫?lt;/p><p>　　由公式：=×（1-）K</p><p>　　第一機(jī)架：=5942.65

108、公斤</p><p>　　第二機(jī)架：=18647.32公斤</p><p>　　第三機(jī)架：=20658.32公斤</p><p>　　第四機(jī)架：=9486.46公斤</p><p>　　第五機(jī)架：=1798.71公斤</p><p>　　第六機(jī)架：=585.62公斤</p><p><b&

109、gt;　　第七機(jī)架：=0</b></p><p><b>　　第八機(jī)架：=0</b></p><p>　　7.3計(jì)算每個(gè)軋輥的全壓力P</p><p><b>　　由公式：P=</b></p><p>　　第一機(jī)架： P=1992.31公斤</p><p>　　第

110、二機(jī)架： P=6198.81公斤</p><p>　　第三機(jī)架： P=6865.43公斤</p><p>　　第四機(jī)架： P=3185.20公斤</p><p>　　第五機(jī)架： P=589.65公斤</p><p>　　第六機(jī)架： P=201.32公斤</p><p><b>　　第七機(jī)架： P=0</

111、b></p><p><b>　　第八機(jī)架： P=0</b></p><p>　　第8章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算</p><p>　　8.1 PQF連軋機(jī)投產(chǎn)經(jīng)濟(jì)利潤</p><p>　　PQF連軋機(jī)生產(chǎn)線投產(chǎn)以后，2004 年實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年投產(chǎn)當(dāng)年達(dá)產(chǎn)，2005年產(chǎn)量比2004 年提高40%，2006年產(chǎn)量達(dá)到57.60

112、萬噸，市場銷售情況良好，同時(shí)開發(fā)以T91、304為代表的高合金鋼不銹鋼管和超薄壁氣瓶管，以T戶140V、G135鋼級為代表的石油用管材等新產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)市場空白。2004 年度、2005年度及2006年度合計(jì)新增利潤約12億元，新增稅收約5000萬元。</p><p>　　天津鋼管集團(tuán)股份有限公司PQF三輥連軋管機(jī)組于2003年9月試車，2004 年投產(chǎn)。該機(jī)組應(yīng)用3年以來，累計(jì)生產(chǎn)鋼管150噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原年設(shè)計(jì)

113、產(chǎn)量35萬噸，成材率逐年提高，2006年達(dá)到92.15%，超過二輥MPM機(jī)組，切頭尾損失比二輥MPM軋機(jī)減少近40%;作業(yè)率不斷提高，2006年達(dá)到75.21%;生產(chǎn)的鋼種范圍廣，除生產(chǎn)碳鋼和低級合金鋼外，還成功地軋制了T91、13Cr、超級13Cr、超級304 高合金鋼、不銹鋼等難軋品種開發(fā)的高耐磨輸送管其抗拉強(qiáng)度、表面硬度分別達(dá)到1500MPa 和HRC為52。在生產(chǎn)過程中采用了在線常化工藝，3年在線常化量累積達(dá)到32萬噸，相當(dāng)干一