φ400无缝钢管机组毕业设计.doc

内蒙古科技大学高等职业技术学院 毕业设计说明书（论文）目 录第一章：无缝钢管国内外发展概况及新建厂的必要性与可行性分析51.1钢管61.2无缝钢管市场分析与前景展望61.3包头地区建厂的必要性与可行性分析7第二章：生产大纲及工艺流程的确定92.1产品方案及金属平衡表的编制92.2轧钢生产工艺过程制定102.2.1原料准备122.2.2原料加热132.2.3工艺流程的制定182.3轧制表计算182.3.1轧制表的作用182.3.2轧制表计算192.4钢的轧制202.4.1影响钢的轧制因素202.4.2管坯穿孔232.4.3轧管机轧制262.4.4均整262.4.5定、减径272.5斜轧机力能参数计算282.5.1变形区长度的确定292.5.2接触面宽度的确定292.5.3变形速度的计算302.5.4斜轧单位压力的计算312.6顶头轴向力的确定332.6.1斜轧受力分析与力矩计算332.7低中压锅炉管用无缝钢管的技术要求及产品标准362.7.1技术要求362.7.2工艺试验372.7.3低倍检验382.7.4表面质量382.7.5无损检验392.7.6外径和壁厚39第三章：轧钢机的选择403.1选择轧钢机的原则403.2轧钢机的布置形式403.3轧机机架数目的确定403.4轧机机架型式选择413.5轧辊尺寸确定41第四章：轧钢机的选择434.1加热炉设备选择434.1.1加热炉产量的计算444.1.2炉子尺寸决定444.1.3推钢机选择444.2切断设备454.3矫直设备选择454.4冷却设备选择464.4.1冷床宽度464.2.2冷床长度46第五章：轧钢机产量计算475.1纯轧时间的计算475.2轧制节奏475.3轧机小时产量计算475.4轧钢机平均小时产量485.5年产量计算485.5.1轧钢机日历作业率49第六章：车间平面布置及仓库面积计算506.1平面布置的原则506.2金属流程线的确定506.3设备间距的确定516.3.1加热炉间距516.3.2加热炉到轧机距离516.3.3轧机机列间的距离516.4仓库面积计算526.4.1原料仓库面积计算526.4.2中间仓库面积计算526.4.3成品仓库面积计算536.5轧钢车间厂房组成及立面尺寸确定536.5.1厂房跨度布置536.5.2厂房跨度大小536.5.3立柱尺寸536.5.4吊车轨面标高54第七章 轧钢车间技术经济指标55第八章 轧钢厂的环境保护与综合利用568.1轧钢厂的环境保护568.1.1绿化568.1.2各类有害物质的控制与防治568.1.3噪音防治578.1.4水质的处理578.2轧钢厂的综合利用578.2.1加热炉的余热利用578.2.2氧化铁皮的利用57参考文献：58感谢信59 摘要：从工艺配置，设备选型，工艺控制，平面布置，设备等多方面介绍了400无缝钢管机组的情况，并提供了热轧线上主要机组的工艺技术参数。 关键词：无缝钢管，工艺，平面布置，设备。 Abstract: Focused on are the newlydeveloped processes and technologies as applied to the piercing mill, the 400 seamless tube plant proper and the slight stretch sizing(reducing) mill, and the process control technologies and quality inspection/measuring/ and control techniques adapted for the entire hotrolling line of the plant. Moreover the main technological data of the main mills of the hotrolling line are also presented. Key words: Seamless steel tube; Technology; Layout; Equipment.第一章：无缝钢管国内外发展概况及新建厂的必要性与可行性分析1.1钢管 钢管是一种用钢制作两端开口并且具有封闭的中空断面，其长度与断面周长之比较大的钢材。作为多种用途的经济断面材料，在国民经济部门中的应用愈来愈广泛。 钢管作为输送管广泛地用于输送油、汽、水等各种流体，如石油及天然气的钻探开采与输送锅炉的沸水与蒸汽管道，一般的水煤气管道，化工部门一般用管道化方式生产与运输各种化工产品。所以，钢管被称为工业的“血管”。钢管作为结构管大量的应用于机械制造业和建筑工业，如用于制作房架、塔吊、各种车轴的构架等；钢管还作为中空的零件毛坯用于制造滚动轴承、液压支柱、液压缸筒体、空心轴、花键套等等。这既节约金属又节省加工工时；钢管又是国防工业中的重要材料，如用于制造枪管，炮筒及其他武器。 钢管按生产方式可分为：热轧（挤压）、焊接和冷加工三类。按用途可分为：输送管（用于输送液体和一些固体）、结构管（用来制作各种机器零件以及构筑物架体）、石油管（钻杆、石油管等）、热交换用管（包括低中压锅炉用无缝管、高压锅炉用无缝管等）、其它用管。按横断面形状可分为圆管和异形管等等。1.2无缝钢管市场分析与前景展望 在新中国成立时，我国不能生产无缝钢管。1953年10月27日，鞍钢无缝钢管厂成功轧出我国第一根无缝钢管以来，从此结束我国不能生产无缝钢管的历史。以后产量逐年增长，2008年，全国无缝钢管产量达到2000万吨，成为世界无缝钢管生产大国。 现在我国无缝钢管技术装备种类、规格齐全。具体看来，热轧无缝钢管装备：自1953年建成投产140自动轧管机组以来，陆续开发、研制、设计、制造、建成投产一大批小型（50100）穿孔机和自动、三辊、连轧、圆盘等连轧机组，并先后引进一批顶管、大型自动、扩管、三辊轧管机组，后期又引进一批先进的三辊、连轧、圆盘等连轧机组，现有（含在建）的热轧成品无缝钢管机组约9大类38套，即连轧管、自动轧管、周期轧管、热扩管、精密轧管、圆盘轧管、顶管、挤压管和行星轧管机组，产品外径21.31100，设计能力504514万吨。应该说，目前我国时世界热轧管机组的种类和规格最齐，是世界热轧无缝钢管最新最先进机组的总汇，是世界最新装备、机组的实现地。 现代化的无缝钢管生产企业除要求无缝钢管生产实行集中化、专业化生产外，还应具有独立的炼钢精炼和连铸生产系统，以提供优质、低成本的管坯；还要有23套不同规格的连轧管机组（至少有1套产量高、质量好的连轧管机组），以及相应的加工设备，如热处理设备及管加工设备等。生产规模应在70万吨以上。目前，我国已形成了天津集团有限公司、宝山钢铁股份有限公司、攀钢集团成都钢铁有限责任公司、包钢钢联股份有限公司、衡阳华菱钢管（集团）有限公司、鞍钢新钢铁有限责任公司、湖北新冶钢有限公司等7家无缝钢管生产主体企业，他们均具备独立炼钢和连铸管坯生产体系，多套轧管机组及相应的热处理和管加工等深加工设备。这7家企业拥有的25套无缝钢管生产机组仅占全国无缝钢管机组数量的10%左右，但是生产能力已超过390万吨，占全国总生产能力的48%左右。其中天津钢管集团有限公司和宝山钢铁股份有限公司的产量超过100万吨，产品大量出口，成为在国际上有影响的无缝钢管生产企业。 从以上两方面情况可以看出：我国无缝钢管装备现状处于少数生产主体企业拥有现代化高水平装备和大量钢管企业拥有落后机组并存的局面，先进和较先进的生产能力只占总生产能力的52%左右，装备结构调整的任务还很重。其次，我国专用管的消费比例约占总消费量的40%，主要为油井管、低中压锅炉管、高压锅炉管、液压支柱管、管线管、地质管等。其中用量较大的品种为油井管、高压锅炉管和低中压锅炉管等。而这些超大直径的厚壁无缝钢管目前还主要依靠进口。所以，有必要在有条件的情况下建设大规格厚壁无缝钢管厂。1.3包头地区建厂的必要性与可行性分析 地理优势 包头位于祖国北疆，内蒙古自治区西部，北部靠近蒙古国，南临黄河，东西与沃野千里的土默特平原和河套平原接，阴山山脉横亘中部。 矿产资源 矿产资源种类繁多，蕴藏丰富。已发现各种矿物74种，有金属、非金属、非金属能源等14个矿产类型。目前已有稀土、铌、铁、煤炭、黄金等17种矿产的储量列入国家储量平衡表。金属矿产有铁、稀土、铌、钽、金、锰、铜等30个矿种，其中铁矿分布最广，储量最多，已探明储量为12143亿t。稀土资源得天独厚,储量达1亿t以上, 占全国总储量97%，是世界上少见的稀土矿。非金属矿产资源有石灰石、白云岩、脉岩、萤石、石棉、云母等40个矿种。能源矿产有煤、油页岩等。 交通条件 包头市的交通四通八达，在国家交通总体规划中处于交通枢纽地位，目前有内陆第一条高速公路呼包高速公路，对101国道实行南北绕行，对210国道进行改造和立交建设，对机场进行扩建。包头作为连接华北、西北、西南的交通枢纽，京包、包兰、包神、神延铁路，110、210国道和规划中的包头至海口、丹东至拉沙等高等级公路在此交汇。 水资源 包头市区可利用的供水水源有:地下水资源、水库水和黄河水。包头市及近郊范围内的地下水多年平均补给资源量为1126108m3/a；水库可向城市提供5104m3/d，作为城市自来水公司季节性调节水源；目前包头市在黄河昭君坟段和磴口段取黄河水量为1157108m3/a作为城市供水(包括包钢用水)。综合地下水和地表水，现包间市区可利用的水资源量为3108m3/a左右(含1108m3/a的农业用水，可作为城市供水资源量约为2108m3/a左右)。由于毗邻黄河，所以供水量比较充沛！ 政策扶持 随着西部大开发战略的逐步实施，一些重要工程及重点工程都需要大口径的无缝钢管，例如：西气东输，南水北调等等。同时，国家也给出了一系列的优惠政策。 基于以上几点在包头地区建立400无缝钢管是非常有必要同时也是可行的。第二章：生产大纲及工艺流程的确定2.1产品方案及金属平衡表的编制 产品方案是设计任务书中的主要内容之一，是进行车间设计时制订产品生产工艺过程、确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。产品方案一经确定，车间的类型及性质即已确定。 编制一个车间的产品方案一般是由下达设计任务书的领导机关负责的，由有关部门根据对拟建车间的要求在设计任务书中作出明确的规定，但在我国有时编制产品方案也由设计部门来考虑。 产品方案的主要内容包括： 车间生产的钢种和生产规模； 各类产品的品种和规格； 各类产品的数量和其在总产量中占的比例等。表11：400无缝钢管厂的产品方案顺序产品名称规格代表钢种、钢级所占比例1低中压锅炉管1944267.0040.0010；2020%2高压锅炉管2194267.0040.0020G;12Gr/MoVG;15GrMoG4%3平端套管177.8339.76.9131.75J55;K55;N8015%4液压支架管1804267.0040.0027SiMn;30MnNbRE3%5气瓶管2193257.0040.0037Mn;34Mn2V;34GrMo44%6结构管1804267.0040.0020;Q235;St5220%7流体管1804267.0040.0020;Q235;St5210%8石化用管2193257.0040.0015GrMo4%9低温管道管2193257.0040.0016MnDG;09Mn2VDG10%10管线管177.8339.76.9131.75X42;X526%11方矩形管方形：14014032032020;Q2354%矩形：180360100220 参照同类车间设计及生产资料。结合具体工艺设备特点，选定各种金属消耗比例，确定系数，即可制订金属平衡表。表12：低中压锅炉管金属平衡表钢种管坯T金属消耗废料总计成品管TK烧损轧废切头尾T%T%T%T%201.1230.02812.50.02812.50.0575.10.113510.11.011.112.2轧钢生产工艺过程制定 正确制订工艺过程是轧钢车间工艺设计的重要内容。制订轧钢生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能做到降低各种原料、材料消耗，降低产品成本。因此，正确制订产品工艺过程，对于工艺过程合理化，对于充分发挥轧机作用具有重要意义。优质、高产、低消耗是制订产品工艺过程的总要求。 按照制定权限和使用范围的不同，产品标准可以分为国家标准（GB）、部标准（YB）、企业标准（QB）等几种。但无论哪种产品标准一般都应包括下列内容：（1） 规格标准 也称品种标准。规定钢材应有的断面形状、尺寸大小及允许偏差，并且附有供使用参考的有关参数。有时也规定某些产品的性能、试验于交货验收的某些特殊要求。（2） 性能标准 规定有关金属的化学成分、物理机械性能、热处理性能、晶粒度。抗腐蚀性、工艺性能及其他特殊性能要求等。这是对成品钢材内部质量的基本要求。（3） 试验标准 规定做试验是的取样部位，试样形状和大小，试验条件以及试验方法等内容。（4） 交货标准 规定钢材交货、验收时的包装、标志（如打印、涂色等）方法及部位等有关内容。尽管由若干工序组成的产品生产工艺过程时比较复杂的，但工序的取舍不是任意的。工艺设计的任务就是要掌握制订工艺过程的原则，正确地选择工序内容和确定各个基本工序的主要参数，以达到获得产量高、质量好、消耗低的目的。制订工艺过程的主要依据是：（1） 产品的技术条件 通常在产品标准中规定了钢材品种规格、技术条件、产品性能检验等内容。但技术要求则是其主要方面，它对产品的质量要求，即它对产品的几何形状与尺寸精确度，钢的内部组织与性能以及表面质量都做出了明确的规定，显然，产品的技术要求是制订工艺过程的首要依据。它是我们组织生产的出发点。（2） 钢种的加工工艺性能 钢的加工工艺性能包括了钢的变形抗力、塑性、导热性以及形成缺陷的倾向性等内容，它反映了金属在加工过程中的难以程度，决定并影响了我们对金属采用何种加工方式和方法，决定并影响了我们选择工序内容和确定工艺参数。因此，钢的加工工艺性能是制订工艺过程的重要依据。（3） 生产规模大小 一般生产规模大小有两个含义，即企业规模的大小和品种批量的多少。企业规模的大小决定了工艺过程中是采用热装锭还是冷装锭作业的问题，是一次成才还是二个阶段生产的问题。至于批量的多少主要反映在选取设备的技术水平、产品成本的高低上，而对产品的工艺过程无显著影响。（4） 生产成本 成本是生产效果的综合反映，是各种因素影响的结果。一般钢的加工工艺性能愈差产品的技术要求愈高，其生产工艺过程就愈复杂，生产过程中金属、燃料、电力、劳动力等各种消耗也愈高，产品成本必然会相应提高。反之，则产品成本下降。成本的高低在一定程度上也是工艺过程是否合理的反映。（5） 工人的劳动条件 工艺过程中所采用的工序保证生产安全，不危及劳动者的身体健康，不造成环境污染。否则，应采取妥善的防护措施。2.2.1原料准备 原料准备的内容包括表面缺陷的清理，表面氧化铁皮的消除和原料的预先热处理等。 钢锭、钢坯或连铸坯表面会存在各种缺陷（如结巴、折叠、裂纹、气泡等），如不在轧制前后加以清理去除，会在轧制过程中延伸、扩大，严重影响成品的质量及产品的合格率。因此，有必要对原料进行表面清理。清理表面的缺陷的方法很多，对碳素钢一般常用风铲清理和火焰清理；对于合金钢，由于表面容易淬硬，一般采用砂轮清理或机床刨削清理（剥皮）等。根据情况某些高碳钢和合金钢也可以用风铲或火焰清理，但在火焰清理前往往要对钢坯进行不同温度的预热。每种清理方法都有各自的操作规程。因此，综上所述，对于400的低中压锅炉管所选用的20钢来说可选用火焰清理的方式。 氧化铁皮清除的目的在于暴露表面缺陷便于检查、光洁表面和减少下道工具的磨损。清除表面氧化铁皮的方法有机械法和化学法两种。机械清除金属材料损耗少，劳动条件好，氧化铁皮也可回收，但表面清理不够彻底。而用化学方法清除表面氧化铁皮保证的清除质量，但金属和其他材料消耗增加，劳动条件和工作环境也随之恶化，故一般只适用于合金钢生产或成品质量要求很高的情况。 对管坯质量的要求包括对管坯表面质量、内部质量、几何尺寸与外形都有一定的要求。 管坯表面质量直接影响成品管外表面质量，因此，管坯在交货前应经过认真检查，表面不得有肉眼可见的裂纹、结疤、折叠、夹杂、针孔等缺陷存在，对于上述的局部缺陷应及时清理，但清除深度不得大于公称直径的5%，宽度不得小于深度的6倍，清理处应圆滑无棱角，且同一截面最大清理处只能有1处。 管坯内部质量检验通常采用低倍组织。管坯的低倍组织中不应有肉眼可见的白点、缩孔残余、分层、裂纹、气泡、夹杂、翻毛等缺陷。对于碳素钢圆管坯，允许存在的低倍组织缺陷，如一般疏松、中心疏松、偏析应各不大于3级，皮下气泡和皮下夹杂深度不得大于2；对合金钢圆管坯，允许存在的低倍组织缺陷，如一般疏松、中心疏松、偏析应各不大于2.5级，不允许存在皮下气泡；对于一些特殊合金钢管坯还要求检验高倍组织。 对管坯的几何尺寸与外形有如下要求：（1） 管坯外径。不同规格管坯分轧坯、锻坯，按不同的外径公差交货。（2） 椭圆度。椭圆度不得大于直径公差的0.75倍。（3） 长度。分为通常长度或定尺长度。定尺长度允许偏差为50。（4） 弯曲度。管坯每米弯曲度6，总弯曲度总长度的0.6%。（5） 段部斜切度。段部斜切度不大于3。2.2.2原料加热钢在高温时大部分钢种是单相的固溶体，变形抗力小，容易实现轧制变形而且变形均匀，具有再结晶所需要的温度条件。所以热轧是轧钢生产的主要方式之一，金属加热则成了轧钢生产工艺过程的重要影响工序。2.2.2.1加热温度在轧钢之前，要将原料进行加热，其目的在于提高钢的塑性，降低变形抗力及改善金属内部组织和性能，以便于轧制加工。这就是说，一般要将钢加热到奥氏体单相固溶体组织的温度范围内，并使其具有较高的温度和尺够的时间以均化组织及溶解碳化物，从而得到塑性高、变形抗力低、加工性能好的金属组织。一般为了更好地降低变形抗力和提高塑性，加工温度应尽量高一些好。但是高温及不正确的加热制度可能引起钢的强烈氧化、脱碳、过热、过烧等缺陷，降低钢的质量，甚至导致废品。因此，钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢材质量和产量出发进行确定。加热温度的选择应依钢种不同而不同。对于碳素钢，最高加热温度应低于固相线100150；加热温度偏高，时间偏长，会使奥氏体晶粒过分长大，引起晶粒之间的结合力减弱，钢的机械性能变坏，这种缺陷称为过热。过热的钢可以用热处理的方法来消除其缺陷。加热温度过高，或在高温下时间过长，金属晶粒除长的很粗大外，还使偏析夹杂富集的晶粒边界发生氧化或熔化，在轧制时金属经受不住变形，往往发生碎裂或崩裂，有时甚至一受碰撞即行碎裂，这种缺陷称为过烧。过烧的金属无法进行补救，只能报废。过烧实质上是过热的进一步发展，因此，防止过热即可防止过烧。随着钢中含碳量及某些合金元素的增多，过烧的倾向性亦增大。高合金钢由于其晶界物质和共晶体容易熔化而特别容易过烧。过热敏感性最大的是铬合金钢，镍合金钢以及含铬和镍的合金钢。某些钢的加热及过烧温度如表21表21某些钢的加热及过烧温度钢种加热温度/过烧温度/碳素钢W（c）=1.510501140碳素钢W（c）=1.110801180碳素钢W（c）=0.911201220碳素钢W（c）=0.711801280碳素钢W（c）=0.512501350碳素钢W（c）=0.213201470碳素钢W（c）=o.113501490硅锰弹簧钢12501350镍钢W（Ni）=312501370W（Ni,Cr）=8镍铬钢12501370铬钒钢12501350高速钢12801380奥氏体镍铬钢13001420因此，根据FeFe3C相图，对于低中压锅炉管选用的20钢，其属于优质碳素结构钢，含碳量W（c）=0.170.24，确定其加热温度范围为8001250.采用热装锭装炉，其加热温度的下限为800，上限加热温度为1250。2.2.2.2加热速度确定钢的加热速度时，必须考虑到钢的导热性。这一点对于合金钢和高碳钢坯（尤其是钢锭）更加显得重要。很多合金钢和高碳钢在500600以下塑性很差。如果突然将其装入高温炉中，或者加热速度过快，则由于表层和中心温度差过大而引起的巨大热应力，加上组织应力和铸造应力，往往会使钢锭中部产生“穿孔”开裂的缺陷（常伴有巨大响声，故常称为“响裂”或“炸裂”）。因此，加热导热性和塑性都较差的钢种，例如高速钢、高锰钢、轴承钢、高硅钢、高碳钢等，应该放慢加热速度，尤其是在600650以下要特别小心。加热到700以上的温度时，钢的塑性已经很好，就可以用尽可能快的速度加热。应该指出，大的加热速度不仅可以提高生产能力，而且可防止或减轻某些缺陷，如氧化、脱碳及过热等。允许的最大加热速度，不仅取决于钢种的导热性和塑性，还取决于原料的尺寸和外部形状。显然，尺寸愈小，允许的加热速度愈大。此外，生产上的加热速度还常常受到炉子结构、供热能力及加热条件的限制。对于普碳钢之类的多数钢种，一般只要加热设备许可，就可以采用尽可能快的加热速度。但是，不管如何加热，一定要保证原料各处都能均匀加热到所需要的温度，并使组织成分较为均匀化，这也是加热的重要任务。如果加热不均匀，不仅影响产品质量，而且在生产中往往引起事故，损坏设备。因此，一般在加热过程中往往会分为三个阶段，即预热阶段（低温阶段）、加热阶段（高温阶段）及均热阶段。在低温阶段（700800以下）要放慢加热速度以防开裂；到700800以上的高温阶段，可进行快速加热。达到高温带以后，为了使钢的各处温度均匀化及组织成分均化，而需在高温带停留一定时间，这就是均热阶段。应该指出，并非所有的原料都必须经过这样的三个阶段。这要看原料的断面尺寸、钢种特性及入炉前的温度而定。例如：加热塑性较好的低碳钢，即可由室温直接快速加热到高温；加热冷钢锭往往低温阶段要长，而加热冷钢坯则可用较短的低温阶段，甚至直接到高温阶段加热。如图21所示。给出了不同钢种的加热速度的一般图示。所以，对于20钢来说，只要炉子给热能力允许，可以选用任意加热速度进行加热。由于所坯料尺寸断面较大，所以先缓慢加热，然后再快速加热的加热速度来进行加热，即采用曲线2的方式来进行加热。图21加热速度图示2.2.2.3加热时间加热时间指金属加热到加工要求温度所需要的时间。加热时间长短不仅影响炉子产量，也影响钢材质量。所以合理确定加热时间对于实现正确加热、提高炉子产量，保证加热质量和改善炉子的各种技术经济指标具有重要意义。加热时间与钢种、坯料尺寸和形状、钢料在炉子摆法、炉型结构以及装炉温度等因素有关。确定加热时间除进行理论计算外，还可根据生产实验进行估算的方法。实际上运用经验公式和实验资料是当前设计中确定加热时间常用的方法。管坯的加热时间可用下式估算：=KDp式中：管坯加热时间，min； Dp管坯直径或边长，cm; K管坯的单位加热时间，min/cm。 国外资料提供是的环形炉的K值见表22所示。K值的大小反映出加热速度的大小和对管坯内外温度均匀性的要求。加热速度慢则K值大，对管坯内外温度均匀要求高（图22），则K值也大。K值也是一个条件函数，它与钢种、管坯规格、炉型、燃料种类和炉子操作制度有关。图22计算的温度制度曲线图表22 环形炉的K值钢种Kcm/min钢种Kcm/min碳素钢、低合金结构钢56.5轴承钢68合金结构钢67不锈钢、高合金钢710中合金钢6.58所选用的管坯直径为Dp=270，所以由公式可得： =KDp=627=162min 管坯在从加热炉运往穿孔机的过程中有温降，在穿孔时会因变形热的作用而导致毛管升温。据此，管坯出炉温度应等于毛管穿出温度减去穿孔时的温升，再加上从加热炉运往穿孔机过程中的温降。通常，车间设计合理的机组，管坯从加热炉运往穿孔机过程中的温降为2030；碳素钢穿孔时的温升约为2030；而高合金钢穿孔时的温升高达50100.管坯从加热炉运往穿孔机过程中的温降是一个条件函数，它与管坯规格、运送距离、运送速度和气候条件等有关。穿孔时的升温也是一个条件函数，它与钢种、穿孔延伸系数、穿孔速度以及顶头状况等有关。2.2.3工艺流程的制定 合格管坯火焰切割/折断机折断环形加热炉加热热定心机定心1#穿孔机穿孔2#穿孔机延伸毛管内喷抗氧化剂自动轧管机轧制均整机均整再加热炉再加热高压水除鳞12架三辊定径机定、减径3#冷床冷却4#或5#冷床冷却矫直机矫直吹灰装置吹灰漏磁探伤装置探伤切管机切头、切尾、切定尺人工检查、尺寸测量水压试验测长、称重、喷标记人工打捆入成品仓库 工艺流程描述：管坯由炼钢连铸车间和轨梁厂提供。其长度是7.08.0m。管坯入厂后，按钢种、规格存放在管坯库内。根据生产计划确定管坯规格、钢种，在水压机上折成定尺，由吊车吊到环形加热炉内进行加热。当加热温度达到12501280后由出料机将管坯夹出，由传送辊送到热定心机前进行前端定心。定心后的管坯由输送辊送往穿孔机进行穿孔，在轧辊、顶头和导板的作用下轧成空心毛管。然后被后台的翻料机抛出，进入延伸机。在延伸机上。空心毛管得到进一步延伸和少量扩径。从延伸机后台抛出的毛管喷入抗氧化剂，然后由受料槽送入轧管机前进行毛管轧制，轧制两道次。轧第一道结束后，导向顶头落下，沿滑槽落在顶头更换装置下部冷却，毛管被机架内的回送辊送到前台受料槽内，将管子翻转90，换顶头，进行第二道次的轧制。从轧管机前台抛出后的荒管被送入均整机均整，经过轧辊和顶头辗轧，荒管的对称壁厚不均被消除，内外表面更光滑了。均整后的管子由辊道送往定径机，经定径后的管子已经接近成品，最后进入精整区进行冷却、矫直、包装和入库等。2.3轧制表计算2.3.1轧制表的作用 热轧钢管生产的轧制表，就是分配各道的延伸，确定各道的横剖面形状，是工具设计的依据。无缝钢管热轧生产的特点是机组的形式一经选定，道次也基本确定了，因此合理的延伸分配在于保证产品质量，协调各轧机的节奏时间和降低消耗，而不是简单地减少道次。编制轧制表是以成品管的钢种、规格为依据，从车间现有的设备、工具和坯料规格出发，合理分配各道次的变形量，计算出相应的毛管尺寸、坯料尺寸、工具的主要尺寸和轧机的主要调整参数等。轧制表编得正确与否，将影响整个机组的生产能力、钢管的质量、工具寿命、能源及其他经济指标。编制后还应验算主要设备强度，测定验算各轧机上的节奏时间。如个别机组的节奏时间过长，或设备强度、能力不足，则应重新分配变形量，消除薄弱环节。2.3.2轧制表计算 成品规格为32510，按逆轧顺序进行计算。确定钢管热状态尺寸。 外径： 壁厚：式中：、成品管相应冷尺寸外径、壁厚； 热膨胀系数，（1+t）的值与金属的终轧温度有关，一般取1.0101.013范围内。本设计中取1.012。经计算得：=328.9；=10.12张力减径。由张力减径机出来的钢管外径和壁厚是成品管的热尺寸。 钢管外径：= =328.9 轧后壁厚：= =10.12 减径量： 减径率： 减壁率： 无张力减径是管壁增厚量： 减径机的延伸系数：经计算得：=24.8； =93%; =1.1%轧后荒管外径： 轧后荒管壁厚： 轧后内径： 延伸系数： 经计算得：=353.7；=10.229(10.011)；=333.24;=4.7穿孔毛管外径：穿孔毛管内径： 一般=512，本设计取10。穿孔毛管壁厚： 穿孔顶头直径： ， =2.04.0，本设计取3.0经计算得：=257.2；=10；=123.6；=4.6管坯直径：=(1.031.05)；=264.9270.06,坯料直径=270。管坯长度：Lp=式中：生产所需的管坯长度，； 成品管长度； 每根热轧管的倍尺数；切头切尾长度，；考虑管坯加热时烧损的系数，对环形炉=0.980.99穿孔机的延伸系数：经计算得：=2.456，取=2.5m，=1.1。2.4钢的轧制2.4.1影响钢的轧制因素 轧钢工序的两大任务是精确成型及改善组织和性能，因此轧制是保证产品质量的一个中心环节。 在精确成型方面，要求产品形状正确、尺寸精确、表面光洁。对精确成型有决定性影响的因素是轧辊孔型设计（包括辊型设计及压下规程）和轧机调整。变形温度、速度规程（通过对变形抗力影响）和轧辊工具的磨损等也对精确成型产生很重要的影响。为了提高产品尺寸的精度，必须加强工艺控制，这就不仅要求孔型设计、压下规程比较合理，而且也要尽可能保持轧制变形条件稳定，主要是温度、速度及前后张力等条件的稳定。 对改善钢材性能方面有决定影响的因素是变形的热动力因素，这其中主要是变形温度、速度和变形程度。所谓变形程度主要体现在压下规程和孔型设计，因此，压下规程、孔型设计也同样对性能有重要影响。 变形规程与应力状态对产品组织性能的影响。 一般来说，变形程度愈大，三向压应力状态愈强，对热轧钢材的组织性能就愈有利，这是因为：变形程度大，应力状态强有利于破碎合金钢锭的枝晶偏析及碳化物，即有利于改变其铸态组织。在珠光体钢、铁素体钢及过共析碳素钢中，其枝晶偏析比较容易破坏；而某些马氏体、莱氏体及奥氏体等高合金钢钢锭，其柱状晶发达并有碳化物及莱氏体晶壳，甚至在高温时平衡状态就有碳化物存在，这种组织只依靠退火是无法破坏的，就是采用一般轧制过程也难以完全击碎。因此，需要采用锻造和轧制，以较大的总变形程度（愈大愈好）进行加工，才能充分破碎铸造组织，使组织细密，碳化物分布均匀。为改善机械性能，必须改造钢锭或铸坯的铸造组织，使钢材组织致密。因此，对一般钢种也要保证一定的总变形程度，即保证一定的压缩比。在总变形程度一定时，各道变形量的分配（变形分散度）对产品质量也有一定影响。从产量、质量观点出发，在塑性允许的条件下，应该尽量提高每道的压下量，并同时控制好适当的终轧压下量。在这里，主要的是考虑钢种再结晶的特性，如果是组织要求细致均匀的晶粒度，就必须避免落入使晶粒粗大的临界压下量范围内。 变形温度、速度对产品组织性能的影响。 轧制温度规程要根据有关塑性、变形抗力和钢种特性来确定，以保证产品正确成型，不出裂纹、组织性能合格及力能消耗少。轧制温度的确定主要包括开轧温度和终轧温度的确定。钢坯生产时，往往并不要求一定的终轧温度，因而开轧温度应在不影响质量的前提下尽量提高。钢材生产往往要求一定的组织性能，故要求一定的终轧温度。因而，开轧温度的确定必须以保证终轧温度为依据。一般来说，对于碳素钢的加热温度最高温度常低于固相线100200.开轧温度由于从加热炉到轧钢机的温度降，一般比加热温度还要低一些。确定加热最高温度时，必须充分考虑到过热、过烧、脱碳等加热缺陷产生的可能性。 轧制终了温度因钢种不同而不同，它主要取决于产品技术要求中规定的组织性能。如果该产品可能在热轧以后不经热处理就具有这种组织性能，那么终轧温度的选择更应以获得所需要的组织性能为目的。在轧制亚共析钢时，一般终轧温度应该高于Ar3线约50100，以便在终轧以后迅速冷却到相变温度，获得细致的晶粒组织。若终轧温度过高，则会得到粗晶组织和低的机械性能。反之，若终轧温度低于Ar3线，则有加工硬化产生，使强度提高而伸长率下降。究竟终轧温度应该比Ar3线高出多少？这在其他条件相同的情况下主要取决于钢种特性和钢材品种。对于含Nb、Ti、V等合金元素的低合金钢，由于再结晶较难，一般终轧温度可以提高（例如950）；如果采用控制轧制或进行变形热处理，其终轧温度应可以从大于Ar3到低于Ar3，甚至低于Ar1，这主要取决于钢种特性。 如果亚共析钢在热轧以后还要进行热处理，终轧温度可以低于Ar3。轧制过共析钢时热轧的温度范围较窄，即奥氏体温度范围较窄，其终轧温度应不高于SE线。否则，在晶粒边界析出的网状碳化物就不能破碎，使钢的机械性能恶化。若终轧温度过低，低于SK线，则易于析出石墨，呈现黑色断口。这因为渗碳体分解形成石墨需要两个条件：一是缓慢冷却以满足渗碳体分解所需要的时间；一是钢的内部有显微间隙或周围介质阻力小，以满足石墨形成和发展时钢的密度小和体积变化的要求。终轧温度过低，有加工硬化现象，且随变形程度的增加，显微间隙也增加，这就为随后缓冷及退火时石墨的优先析出和发展创造了条件。因此过共析钢的终轧温度应比SK线高出100150。 变形速度或轧制速度对产品组织性能的影响。 变形速度或轧制速度主要影响到轧机的产量，因此，提高轧制速度是现代轧机提高生产率的主要途径之一。但是，轧制速度的提高受到电机能力、轧机设备及强度、机械自动化水平及咬入条件和坯料规格等一系列设备和工艺因素的限制。要提高轧制速度，就必须改善这些条件。轧制速度或变形速度通过对硬化和再结晶的影响也对钢材性能质量产生一定影响。此外。轧制速度的变化通过摩擦系数的影响，还会经常影响到钢材尺寸精确度等质量指标。总的说来，提高轧制速度不仅有利于产量的大幅度提高，而且对提高质量