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1、均整止机推机构设计摘要介绍了我国无缝钢管的现状及发展趋势、无缝钢管机组设备组成、钢管的生产方法与生产工艺及钢管的生产流程。还介绍了均整机的作用变形理论、变形参数，力学性能以及包钢400无缝轧管设备。分析了总体设计方案，均整机对钢管均整时，需要对钢管进行支撑定位，因此需要一个顶杆小车机构，以防止钢管在均整过程中发生变形。根据无缝钢管的不同规格先由均整机止推机构的顶杆调整机构调整支撑架，从而调整顶杆小车在实际生产中的位置。分析了具体设计方案，选择气缸作为传动方式为最佳设计方案。还分析了均整机止推机构的工作原理，并对止推机构的零部件进行了设计和校核。关键词：无缝钢管；均整机；止推机构；工作原理；设计
2、方案Design of the reeling machine stops pushes the organizationAbstractIntroducing our cuntry seamless steel pipe present situation and the trend of develoment,the seamless steel pie set composition,the steel pipe production method and the production craft and the steel pipe production process . Also
3、introduced reeling machine function distortion theory ,the deformation coordinates, mechincs performance as well as the Baotou steel Factory 400seamless roll over the tube equipment. Has analyzed the overall project design，when reeling machine to steel pipe entire, needs to carry on the support loca
4、lization to the steel pipe,therefore needs a roof bar car organization, prevented the steel pipe has the distortion in the entire process. First according to the seamless steel pipe different specification by the reeling machine pushes the organization the roof bar adjusting mechanism adjustment car
5、riage, thus adjustment roof bar car in actual production position. Has analyzed the concrete design proposal, chooses the air cylinder to take the type of drive for the best design proposal.Also analyzed reeling machine to stop pushes in the organization the principle of work , and to stopped pushed
6、 the organization the components on the design an the exammination . Keyword:Seamless steel pipe; Reeling machine ; Stops pushes the organization ;The principle of the work; Design proposal目 录摘要IAbstractII第一章 前言11.1我国无缝钢管行业的发展现状11.2我国无缝钢管行业的发展走势61.3我国无缝钢管机组的生产效率81.4包钢400无缝轧管设备简介111.5均整机的简介141.6我国无缝钢
7、管的生产流程17第二章 方案设计242.1 总体设计简介242.2 具体方案设计24第三章 零件设计263.1电动机的选择263.2 减速器的选择273.3轴的设计与校核283.4顶杆调整机构中的链传动设计293.5气动元件中气缸的设计313.6轴套的设计和选择323.7 键的选择和校核333.8支撑架的设计和校核353.9支撑架中销轴的设计和校核373.10支撑架中挡铁的设计和校核383.11均整机中轧辊的简要设计403.12均整机中导板的简要设计41第四章 价值分析434.1价值分析的概念43致 谢44参 考 文 献45附 录46第一章 前言1.1我国无缝钢管行业的发展现状我国无缝钢管行业
8、近几年出现了有史以来最快的发展，连续6年产销两旺，产品结构调整成效显著，钢管自给率逐年提高。2004年钢管产量达到2123万t，占全球钢管产量的25以上。技术改造和投资创历史新高，技术装备大为改善，出现了两个百万吨级的无缝钢管生产企业，跨入全球大钢管集团的行列。如同中国钢铁工业发展一样，尽管近几年钢管行业取得了令人瞩目的成就，从产量上已占全球14以上，但从技术装备、产品质量和产品档次、企业的经济规模及主要技术经济指标等与国际先进水平仍有一定的差距。 通过分析无缝钢管行业相关产业的发展趋势和格局，以及我国无缝钢管行业所取得的成绩和存在的问题，使我们认识到：国内市场具有一定优势和发展空间，国际市场
9、空间越来越大，主要靠竞争去提高市场占有率。为进一步增强竞争力，必须抓住目前的大好时机，尽快缩小产品在品种、质量和成本上与国际先进水平的差距，尽快使生产装备和工艺技术，达到国际先进水平，使我国真正成为世界钢管生产强国。一、中国无缝钢管行业发展的新格局无缝钢管是国民经济建设的重要原材料之一，是一种经济型钢材品种，被广泛应用于石油、电力、化工、煤炭、机械、军工、航空航天等行业，世界各国、特别是工业发达国家都十分重视无缝钢管的生产与贸易。1、中国经济增长带动了无缝钢管行业的发展从国际经验来看：快速增长并不是各个产业均衡增长的产物，而是由几个更快增长的主导产业带动。不同时期主导产业不同，主导产业的转换推
10、动经济的持续快速增长。从国内经验来看：80年代的主导产业：轻工、纺织等；90年代的主导产业：基础产业和基础设施、新一代家电产品、房地产等；1997年以后的经济减速，是因为出现主导产业的“断档”这种局面，到2002年终于改变，一批新的主导产业浮出水面；带头的是住宅、汽车、电子通讯和城市基础设施建设这些具有一定的最终产品性质的先导行业。这些先导行业拉动了一批中间投资品性质的产业，主要是钢铁、有色金属、建材、机械、化工等材料和装备行业。以上两个方面又拉动了电力、煤炭、石油等能源行业和港口、铁路、公路等运输行业的增长。正是以上各行业的快速增长带动了整个无缝钢管市场的需求，促进了无缝钢管行业的快速发展。
11、2、无缝钢管行业可持续快速发展的机遇国内外无缝钢管市场，目前均处于消费增长期，国内无缝钢管消费量将保持较快的增长速度，为我国无缝钢管的发展提供了有利时机。首先，能源、交通、石化用管需求量不减，高性能品种增长迅速。能源、交通、石油化工等设施的建设和维修所需无缝钢管仍在钢材市场需求中占有相当重要的地位。近几年对高性能新品种的需求量增长较快，例如高性能油井管、大口径电站锅炉用管、耐腐蚀、耐低温的石化用管以及不锈钢管等等。其次，输送石油、天然气、成品油、煤浆、矿浆等流体的管线管，尤其是高强度管线用管的需求量将会大幅上升。第三，建筑业的高速增长，建筑结构用高档网架管材需求量增长迅速。 第四，高技术含量的
12、钢管需求量增加。汽车、家电、造船、设备制造等行业对无缝钢管数量需求增加、品种及质量要求提高，无缝钢管品种向高技术含量方向发展。二、中国无缝管行业发展现状1、中国无缝钢管行业生产发展与表观消费现状2004年，我国无缝钢管和焊接钢管产量均为世界第一，无缝钢管2003年已成为我国净出口品种。2000年以来，我国钢管行业连续5年高速发展，钢管产量增长与全国成品钢材增长几乎同步，即成品钢材平均每年以2164高速增长，其中钢管以208的高速增长，钢管与钢材比保持在7O左右。19812004年，我国无缝钢管产量及表观消费量总的变化趋势是稳定、同步增长，1999年以前消费量一直高于生产量，并有一定波动(80万
13、t左右)。2002年前表观消费量略大于国内生产量，2003年基本持平，2004年生产量略大于表观消费量，预计2005年生产量将开始明显超过表观消费量。2、中国无缝钢管行业产能建设现状日前我国有无缝管厂家130家左右，近200台套机组。其中能生产热轧成品管且工艺技术装备较完整的有近30家，生产总量超过了600万t，占无缝钢管总量的60以上。这类生产厂绝大多数为国有企业，技术装备先进，单线生产能力高(天管250机组、宝钢140机组均超过80万吨)，产品质量好，是无缝钢管生产的主导企业。其余企业主要是为冷轧冷拨提供毛管或荒管坯料的中小企业，这类企业的设备比较简单，一般的流程是采用穿孔+打头或穿孔+轧
14、管+打头后配备冷轧冷拨及酸洗(其中相当一部分企业的装备水平较低)，单线生产能力较低，产品以结构管、低中压锅炉管和一些多规格小批量的冷轧冷拨产品为主。在这类企业中也有一批装备水平适中，产品质量较好(可满足相应产品标准要求)的企业，它们占据了市场相当的份额。这些企业之所以能够生存发展是他们找准了市场的空间，生产那些大型企业不愿意生产或不能生产的小批量、多规格、多品种、薄壁产品，由于产品质最较好且生产成本较低，产品在市场上具有较强的竞争力，日前这类企业已成为无缝钢管生产的重要力量。但是这类企业大部分为购坯生产企业，其管坯的采购和质量没有保证，尤其是近年矿石价格大幅度上涨，使管坯价格也在上涨。钢管的利
15、润空间越来越小。另外，随着供坯企业后继加工线的建成，管坯的资源也会减少，未来的生产将会面临严重的困境。 上个世纪50年代初由前苏联援建的第一条自动轧管机组生产线在鞍钢投产以来，我国已经建成无缝钢管机组近200台套(这其中包括引进的设备和国内自己研制的设备)涵盖了当今世界上各种机组。 改革开放之前，无缝钢管生产主要是以E1动轧管机组为主和少量的其他形式轧机(如二辊轧管机、生产大口径的周期式轧管机等)。80年代中期，宝钢从德国引进了第一条先进的连轧管机组生产线，主要生产油井管和锅炉管。这之后，天津钢管、衡阳钢管、包钢无缝、鞍钢无缝也都相继引进了连轧管机组生产线。另外，烟台钢管、成都无缝、大冶特钢也
16、相继引进了ACcuROLL轧管机和ASSEL轧管机组。这些机组不仅引进了先进的生产工艺，而且还引进了先进的自动化控制系统和在线质量检测系统。如测温、测长、测径、测厚、测速(轧制速度、辊道速度)，测力(轧制力、扭距)和各种无损检测设备以及生产工艺软件等。这些机组的引进使我国无缝钢管的生产得到了飞速的发展，也使无缝钢管的装备水平达到世界领先水平。 3、中国无缝钢管行业产品品种质量现状 我国无缝钢管行业发展到今天，除少数高端、高难度产品尚需进口外，绝大部分产品可满足市场需要。尽管这部分高端产品的量很少，但它却代表着无缝钢管行业生产技术的水平和未来发展的方向。油井管 2004年我国油井管的总产量超过了
17、180万t，占无缝钢管总产量的1762。国内市场占有率超过了80，全年油井管出口344万t，进口322万t，出口超过了进口，已连续两年成为净出口产品。品种上近年来国内不少企业不仅生产出了按APl标准要求的K、N、C、P钢级套管，还根据用户需求开发出了具有自主知识产权的系列套管，如天津钢管公司开发出了TP系列的抗挤毁套管，抗腐蚀套管，抗高温热采井用套管，超深井用套管，以及特殊扣气密性套管，其中TPl30TT高抗挤毁套管的抗挤毁强度达到了167MPa以上；俐10TSS高抗挤毁抗腐蚀套管在氯化钠5、醋酸05的氧化性腐蚀溶液中，720h不断裂；TPl40V套管下井深度达到6936m(近期这一记录还将被
18、打破)；NC一3Cr抗二氧化碳腐蚀套管已经批量发往塔里木油田下井使用。另外宝钢、成都无缝也都开发出了自己系列产品。 虽然中国无缝钢管行业在油井管方面取得了一定成绩，但在一些高端产品开发方面尚没有过关，如13Cr、超级13Cr钢的夹杂物及S、P含量的控制(s高压锅炉管。近年来随着电力事业的快速发展，极大的带动了高压锅炉管的开发和生产，2004年高压锅炉管的年产量超过了60万t，占无缝钢管总产量的661，进口量298万t，国内市场占有率达67。目前0219以下的规格国内基本可满足；0219以上的规格国内仅能供少部分，尤其是大口径厚壁的规格90都需要进口。尽管这几年国内钢管制造企业在新产品开发方面取
19、得了突破，但与电站和锅炉行业对中国无缝钢管行业的需求还有较大的差距，主要表现在品种(钢种)不全，规格不齐，产品质量还不够稳定等。目前核电用管几乎99依赖进口，这主要是采购批量较小、大企业不愿意生产；准入门槛较高，中小企业的装备现状和质量保证体系难以通过认证，这两个条件的制约使核电用管的研究相对滞后，实际上核电用管中相当一些产品国内 是可以满足的。 管线管 随着管线钢板技术的发展及焊管成型、焊接技术的进步，管线用焊管的应用范围在逐步扩大，特别是在大口径组距范围内焊管的优势更加明湿，加上成本的因素，焊管已在管线管领域占有主导地位，限制了无缝管线管的发展。2004年无缝管线管产量约40万t，钢级包括
20、X4270，品种有陆上管线管和海底管线管。高钢级管线管的生产目前是采用微合金化加热处理工艺，无缝管的生产成本明显高于焊管，而且随着钢级的提高，如X80以上钢级管线管对碳当量的限制，无缝钢管的常规工艺很难满足用户要求；目前各无缝钢管生产厂都在为提高其管线管的抗腐蚀性能，低温、高温环境中的使用性能稳定而开展科研工作。在这方面，攀钢集团成都钢铁有限责任公司已着手工艺改造。气瓶管、蓄能器管气瓶管、蓄能器管的开发成功，突破了传统气瓶、蓄能器顶挤生产工艺，使气瓶、蓄能器的生产效率大大的提高，且产品的表面质量及壁厚精度得到改善。2004年气瓶管、蓄能器管的产量超过了10万t，占无缝钢管产量的l；气瓶管的发展
21、走过了艰难的路程，成材率从80年代初期的不足50，提高到目前的80以上。随着城市燃气出租车的兴起，对气瓶管的需求量还会不断增加。另外，CNG站用、拖车用储气瓶管和蓄能器管(大口径，中等壁厚)，将有明显发展。国内近年也在开发，目前国内还无法生产这类储气瓶用管，但是随着国内几条大口径机组的建设，这类产品的供应将得到改善。不锈钢无缝管 2004年产量近20万t，用于石油、化工、能源占28以上；水电占13；饮食、卫生占16；机械加工占11；交通、运输占7；其他为建筑、医疗、环保等。 目前我国不锈钢管生产多采用穿孔+冷轧、冷拔(包括酸洗和退火)或穿孔+热轧管+冷轧、冷拔(包括酸洗和退火)，这一工艺应该说
22、是我国独有的(包括中国台湾省)，与传统的挤压+冷轧、冷拔工艺相比。生产成本低、壁厚精度高，但中间工序修磨量较大，这是由于前道工序采用穿孔机，致使管坯的表面缺陷量扩展，造成穿孔后的钢管需大量修磨，由于中国人工费较低，这一加工方式在中国是比较普遍的，不仅民营企业，国有企业(包括大型企业)也多采用这种加工方式。对于冷轧、冷拔机，80年代开始引进先进、快速、高效、大直径冷轧管机，如KPW25VMR：SK75VMRCK；xnT一450等。据不完全统计，我国现有的冷轧管机近千台，其中国产二辊300余台，多辊600余台，引进40余台；冷拔管机估计有千余条链以上，也可以说种类、规格齐全。1.2我国无缝钢管行业
23、的发展走势一、我国钢管行业发展现状1.国内钢管生产情况2000年以来，是我国钢管行业50年发展历程中产量增长最快的几年，与全国成品钢材的增长几乎同步，即成品钢材每年平均以21.52%的高速增长，其中钢管更以每年平均23.75%的高速增长，钢管中又以焊接钢管增长速度最快，年平均增速达到了27.31%,大大高于无缝钢管的年平均增长率，管材比保持在7.0%以上。产量居世界第位，成为名副其实的钢管大国。2.钢管进出口情况2000-2003年，钢管的进出口情况。成品钢材进口量趋于逐年增长势头，并且增幅越来越大，而钢管进口量在2002年突增后，到2003年又大幅下降；成品钢材出口量总趋势是增长的，钢管出口
24、量也基本是逐年增长，2003年增幅最大，并出现钢管进出口量基本持平，无缝管出口量大于进口量现象，即成为净出口钢材品种。我们还看到，国内生产的成品钢材和钢管的产量虽已居世界第一，由于国民经济快速发展的强劲拉动，其钢材表观消费量却大于国内生产量，而钢管的表观消费量到2003年已基本与国内生产量持平。3.钢管生产技术装备情况改革开放以来，尤其是进入21世纪以来，一大批具有国际先进水平和接近国际先进水平的钢管生产技术装备，在钢管行业的生产中起到了主导作用。这些先进技术装备生产的钢管产品质量优良，不但顶替了部分进口产品，而且加大了产品的出口力度，因而在2003年首次出现了无缝管出口量大于进口量，成为净出
25、口钢材品种，而焊管的出口量比上年增长一倍多。先进的无缝钢管连轧机组，无论是机型和数量均已成为世界之最，其实际产能已突破300万吨，占总产能的50%左右，是我国经济建设及钢管出口的主力军。先进的焊管机组包罗了世界上三大机型，即直缝双面埋弧焊（LSAW）、直缝高频焊（ERW）、埋弧螺旋焊（SSAW）。目前实际产能远低于设计产能，即大都未能达产，这预示着其潜能是巨大的。即使这样，国产焊管在我国西气东输工程及钢结构领域中起到了主导作用，顶替了大部分进口产品，并已开始打入国际市场。4.钢管的品种质量由于技术装备发生了质的变化，具有先进技术水平的“短流程”生产工艺：炼钢（精炼）-连铸管坯-连轧管在无缝管企
26、业大量涌现，其产品质量普遍接近或达到国际先进水平，产品市场覆盖了石油、化工、锅炉、煤炭、汽车、船舶、电站以及军工、航空、航天、核能、钢结构等行业和领域，同时还部分出口；还有一批具有高附加值、高技术含量的产品，如特殊扣套管、高钢级锅炉管、钻杆等产品正在开发或在批量试生产中，不久将替代进口产品。焊管由于技术装备的升级，其产品在西气东输工程中做出重要贡献。如工程需大口径（1016mm）X70级埋弧焊管180万吨，其中100万吨为螺旋双面埋弧焊管，全部为国产管；80万吨直缝双面埋弧焊管中，13为国产JCOE钢管；广州番禹珠江钢管公司的UOE管在2002年海南岛沿海管线国际招标中战胜西方著名焊管厂商一举
27、中标，其产品为101614mm、钢级X70；锦西钢管厂ERW508机组为北京国家大剧院生产出建筑用508钢管柱，等等；一些焊管企业用焊管代替J55无缝套管、无缝低中压锅炉管、精密异型钢管、方矩形管以及开发出钢塑复合管代替镀锌管等，并大量出口。 二、存在的问题1.全行业发展不平衡批钢管加工企业依赖外供坯，在当前钢管产量猛增的形势下，坯料来源十分紧张，价格上涨增加钢管成本，无法参与激烈市场竞争；因此开工率很低，给企业生产经营造成困难。小规格无缝管和焊管因其投资少、见效快，一大批私企、民企像雨后春笋般重复建设起来，他们靠成本低廉、政策灵活之优势与老国企争夺管坯市场和钢管市场，竞争十分激烈。2.主要技
28、术经济指标尚需进一步改善，以提高在国内外市场的竞争力 目前，我国热轧成品钢材（坯-材）成材率在93%左右，其中，热轧无缝钢管（坯-材）成材率，视其技术装备水平不同波动较大，技术先进轧机一般为90-92%；技术落后轧机仅为80%左右；热轧无缝管吨管电耗，先进轧机为100-150kWht,落后轧机为300kWht以上；轧机作业率，先进轧机为75%以上，落后轧机为70%以下。总之，上述指标同国际先进水平比仍存有差距，亟待改善。3.国民经济中需求的特殊用途的高附加值、高技术含量钢管，短期内还无法完全满足需求，尚须依赖进口。如特殊扣套管、高钢级X70以上钢管（焊管），因受原料（板坯）的制约，大部分依赖进
29、口；还有高钢级高压锅炉管、油井钻杆等仍部分进口。4.无缝钢管同焊管在市场上存在着越来越激烈的竞争。以前人们普遍认为焊接钢管在质量上、安全性上不如无缝钢管，加上其材质一般为普钢Q235，生产工艺又较简单，因此成本远低于无缝钢管。因其用途仅限于一般民用建筑上用于低压流体输送管道，所以尽管其价格远低于无缝钢管，也无法同无缝钢管争夺市场。但进入21世纪后，先进的焊管技术装备在中国陆续出现，由于焊接工艺技术的提高，焊缝质量发生了质的改善，一些中小规格焊管，因其质量接近和达到无缝管的水平，所以正在向原属无缝钢管应用领域进军，例如低中压锅炉用管、低钢级J55级石油套管以及X70级以下的油、气管线管等。无缝钢
30、管面临着前所未有的挑战和冲击，这种冲击将随时间的推移越来越激烈。1.3我国无缝钢管机组的生产效率一、无缝钢管机组的产量分析生产无缝钢管的过程由一系列的工序组成，而且每个工序的设备运转（如轧机等）都有一系列的操作。每个设备生产一根钢管所需的时间成为一个周期。再简单的操作过程当中，后一个周期需在前一个周期结束后方才开始，而在复杂的好、过程中往往是后一个周期开始于前个周期结束之前，他们是在周期重叠情况下进行的。 对全部过程来说，有许多工序和设备，就存在着工序间和各个设备之间的生产能力平衡问题。如果整个工艺过程分为许多个环节，每个环节都表现为一套的工作，这些操作可能和其他环节的操作平行地进行。这些操作
31、环节可分为加热炉、穿空机、扎关机、均整机、定减径机、再加热炉以及矫直机等。这些环节都在一个连续生产线上。各个环节中最长的工作周期是整个机组的薄弱环节。薄弱环节的时间决定着整个机组的节奏，也就是在很大程度上决定着整个机组的生产率。实际上，车间的生产薄弱环节有时在辅助设备上。造成这种情况的原因，一时原设计不合理；二是随着设备潜力的不断挖掘，轧机产量大幅度地增长，一些辅助设备变成了薄弱环节，限制了生产力的进一步发挥，这种情况的常见的。各设备间的能力平衡总是相对的。它随着产品的变更而变化，又随着时间的推移而变化。由平衡到再不平衡往往生产客观规律，因此应不断解决不平衡的问题。无缝钢管机组的增产措施。1)
32、 对于大多数机组而言，当前提高生产效率的重点应放在提高日历作业率的重点应放在提高日历作业率和轧机有效作业率上。日历作业率一般应达到80%以上，轧机有效率作业率应达到85%以上。2) 进一步减少薄弱环节的节奏时间，使设备间达到基本平衡。同时，应提高辅助设备的负荷率，按下式计算：3) 增加管坯单重（包括增加直径或长度），轧制长度；4) 降低金属消耗，提高成材率；5) 实现自动化（如微型计算机控制），减少定员，提高劳动生产率。二、降低无缝钢管的能源消耗和节约能源无缝钢管生产中的金属消耗分为两类。一类是有形的，如中间轧废、成品废品、切头尾、切除有缺陷的管段、中间或成品取样检查以及冷定心和剪切料头等金属
33、损失。一类是无形的，如加热炉和热处理炉的烧损、酸洗溶解损失、修理管坯和成品表面缺陷等损失。无缝钢管机组在生产中进一步降低金属消耗的措施有如下几点：1) 提高产品尺寸精度，特别是应减小管壁的厚度不均，以减少切头尾的长度；2) 提高技术水平和改善设备水平，减少中间轧废3) 改善加热设备和工艺，降低烧损，如用环形炉、步进炉代替管坯斜底加热炉和荒管室状再加热炉等，适当降低开闸温度以及采取少氧化和勿氧化热处理工艺等；4) 加强管理，减少金属浪费。节约能源具有十分重要的战略意义，因而能源消耗是评价无缝钢管车间生产效益的重要指标。考核无缝钢管车间（厂）能耗指标有二，即工序单耗（某一车间生产一顿材所耗的能源）
34、和全工序单耗（由锭和连铸坯为起点到最终生产每吨轧材所耗的能源）。其计算公式如下：工序单耗主要决定于本车间的燃耗和电耗；而全供需能耗主要决定于供坯工艺。生产管坯的加热次数和轧制次数愈少，则全工序能耗愈低，因而为了减少全工序能耗应大力发展连铸坯（特别是连铸圆坯），淘汰多次加热和多次开坯的落后工艺。小型无缝钢管机组的节约能耗方向小型无缝钢管机组的节约能耗方向有以下几点：1. 挖掘设备潜力、搞好正常生产是小型无缝钢管车间节能的基础，产量低、作业率低、质量差、原材料消耗高必然造成能源大量浪费。2. 改造能耗大的设备，重点在于改造加热管坯的斜底炉、水冷辊的退火炉以及冷拔打头炉等，大幅度降低燃耗；改造陈旧的
35、冷拔机节约电耗。3. 改革工艺，6076机组应为冷拔提供薄壁的坯料，减少冷拔道次和循环周期，节约能耗。小型热轧钢管机组应轧制长度大的钢管和多轧小口径管，充分利用轧件的潜热。广泛采用控制轧制和直接淬火工艺代替热处理，节约能源，提高钢材性能。4. 广泛采用节能新工艺和技术，如滚模拔制、降低开轧温度等。5. 提高作业率，减少听些时间，从而减少加热炉空烧率和设备空转率。6. 提高成才率。7. 注意节约蒸汽、水、压缩空气、氧气消耗。充分利用燃气和轧件的余热。8 做好广义节能。以上所述的节能方向均指狭义节能，而降低其他消耗，如轧辊及工具消耗、润滑油消耗、耐火材料消耗、备品备件消耗以及运输等能源的消耗为广义
36、节能。因为生产这些物质也需要消耗大量的能源，而且这方面的 节能潜力也是很大的。1.4包钢400无缝轧管设备简介包钢无缝厂于1971年投产，主体设备由列宁格勒设计院设计，乌拉尔重型机床制造。1996年以后新增的设备是由德国德马克设计，太原重工制造，具有90年代水平的机组。进入90年代以来，无缝厂逐步对工艺、设备进行改造。1995年精整线改造，在2#矫直机位置安装了德国曼内斯曼德马克公司生产的R4203型矫直机。1996年进行了400机组离线部分设备的改造，包括步进式再加热炉、高压水除磷装置，三棍定径机组，3#、4#冷床，输送辊道等设备安装了光管水压试验机，型号为：GZ1143。改造后，通过PLC
37、控制实现了新定径区域的区域自动化控制。1997年进行了穿孔机、液压站和轧管机接触，接轴定位的改造。1998年进行了轧管机、液压站和工作辊定位的改造以及GIS质量监测系统的安装调试工作，。同时利用中移完成了两台环形电路控制系统的改造工作，实现了装出料小车创动系统的全数字化控制以及辅助设备的无触电控制，使环形炉设备的可靠性得到很大的提高。1999年进行了轧管机回送辊道锁紧与定位，定心机升降、轧管机方汽缸横移、夹紧均整机换导板、换顶头，1#穿孔机辊身加长的改造。2000年成功进行了穿孔机区域后台段及主机架部分设备的改造和1#、2#、5#冷床进行了拆旧新建及均整机大盖子锁紧与轧机工作辊换辊小车的改造。
38、其中穿孔区域改造包括：前台入口嘴左近；下导板快速更换；下支持器锁紧改造；穿孔机顶杆小车系统的改造等。采用西门子PLC实现了区域自动化控制并实现了工艺参数自动化调整。2001年进行了穿孔机自动换顶头改造，双向热定心与轧管机区域改造。400轧管机组有两台曼式穿孔机，每台穿孔机设备总重725.6吨，电机总重437.7吨。轧辊水平布置，带轴承箱的工作辊置于转鼓内，转鼓横卧在封闭的机座内。转鼓外端安装了侧压进装置也液压拉紧装置，实现对工作辊径向移动和液压平衡。以下为无缝钢管的生产工艺流程图1.4.1：图1.4.1 无缝钢管生产工艺流程图其中，我的设计题目是包钢的无缝钢管厂机组中的一个均整机上的止推机构，
39、因此特对包钢无缝厂进行了参观，其主体设备部分在七个跨间的厂房里，区域划分为：管坯区，热轧区，精整区，热处理区和套管加工线五个部分。其机组工艺分布图如图1.4.2：图1.4.2 400无缝钢管机组工艺布置图其主体设备有：（1）1500吨管坯折断水压机；（2）1#、2#环形炉；（3）1#、2#穿孔机组；（4）再加热炉；（5）轧管机组；（6）均整机组；（7）二辊定径机架；（8）步进式加热炉；（9）冷床；（10）三辊定径；（11）矫直机；（12）切管机；（13）水压机；（14）步进式加热炉；（15）三辊定径机；（16）冷床；（17）、六轧辊矫机1.5均整机的简介均整机的变形过程和延伸机的变形过程有这本
40、质的区别这是因为两者作用各不同。均整机的作用并非是要获得大的变形（减壁和减径）来延长钢管，而是通过少量的变形来改善钢管质量，均整机的主要作用是改善管子内外表面质量，如消除自动轧管机带来的内经道缺陷等以及改善钢管的壁厚不均。一、 均整机的变形理论钢管经过均整后，在几何尺寸方面直径有些增加，管壁微量减少，管长度一般有些缩短。如图1.5.1图1.5.1 均整机的变形区均整机的变形区可分为四个区：A为：减径区，在这个区一般很短。B为：壁厚压下区。由于均整机顶头略大于来料的内径，荒管首先和顶头圆弧部分相接触。随着金属进入变形区，管壁受到压缩（在圆弧部分上）。到顶头圆柱区，虽然顶头母线和轧辊圆柱段母线相平
41、行，但由于轧辊轴线倾斜于轧制轴线，因此，在此区中管壁也受到一些压力；C为：钢管展轧区。此区中变形很小，主要起精整作用，对改善内外表面质量有一定的作用。D为：钢管转圆区。均整机的变形过程可以从实际测定的管子在变形径的尺寸得到证明，见图1.5.2由图可看出，荒管被轧辊咬入后，首先在直径上受到压缩(减径)，圆形断面荒管变成椭圆形，到与顶头相遇后开始减径，同时管子断面椭圆度也迅速增加，到两个轧辊轴线相交的地方(图中0-0部面)以后管壁不再受到压缩，到展轧区管壁又稍微增厚，椭圆度减到出口区管子就被转圆了。变形长区度图1.5.2 均整过程中轧件尺寸沿变形区长度变化1轧辊; 2顶头； 3壁厚变化； 4外径变
42、化（d0-平均外径,d1-轧辊方向外径,d2-导板方向外径）二、均整的钢管管质量均整机可以部分地消除来料荒管的壁厚不均，根据资料介绍，由于加热不均在穿孔机上形成的1015%的偏心性壁厚不均，加上在自动轧管机上形成的2040%对称性不均的荒管，通过在顶头肩部均整后，管子的壁厚不均减小到10%以下，但出顶头肩部后壁厚有些回复，从而壁厚不均值又有些增加。荒管壁厚不均的消除程度主要决定于减壁量（也就是扩径量），扩径量大，则改善钢管壁厚精度效果也大。均整机的另一作用是，可以部分地消除自动轧管机的荒管内表面上的内直道缺陷。消除内直道主要靠展轧管壁来实现，一般浅的内直道可以消除，而深的内直道是不能完全消除的
43、。这是因为受减壁量的限制。如图1.5.3所示。图1.5.3 均整过程中的壁厚变化及内直道消除由图看出，减壁量和扩径量都是在变形区中途达到最大值，之后壁厚有些回复，对消除内直道不再起作用。一般深度在0.2毫米以下的内直道能够消除掉，但壁厚压下量要在0.4毫米以上。深度比较大的内直道则不易消除。其它因素如轧制温度，工具形状以及轧机调整对消除内直道也是有影响，这里不再叙述。均整机的减壁量往往受到管子内表面出现的螺纹缺陷的限制，内螺纹是管子每半转变形成所留下的痕迹。产生内螺纹由均整变形特点决定的，由前述可知，均整过程中壁厚变化是由厚变薄再由薄变厚，那么压下量大，则壁厚回复量也大，这样变形的螺纹痕迹也越
44、大，严重时则出现内螺纹缺陷。当然还有其它原因，如工具形状，轧机调整，工具磨损以及顶杆跳动等。三、均整机的力能参数在均整机上轧制中小尺寸钢管的测压数据，轧制压力和轴制力是小的。轧制255280毫米大吕径碳钢管时轧制压力1421吨：介绍轧制89168毫米钢管时，轧制压力8.422.2吨。我们实验得出，均整机入口和出口侧压进螺丝上的受力同样是不均匀，P/P比值在1.22.6范围内，B.R奥斯特连柯测得的数据为1.832.62。均整机上的轧管平均压力：碳钢为2040Mpa；合金钢为3050Mpa。四、均整机的运动学参数均整机的滑移参数一般为：=0.70.9 =0.50.9前进螺距值可按下式计算 S=C
45、xDa/xtg xl/x其中，Da-荒管直径； Dp-均整后管子直径； C-管子圆周长；-前进角；-延伸系数。1.6我国无缝钢管的生产流程无缝钢管的生产流程主要包括坯料的选择、坯料的加热、管坯穿孔、无缝钢管的轧制、精整等。一、坯料的选择原料的选择及轧前准备对于提高产品质量、改善技术指标、降低成本以及最大限度的发挥机组生产能力都有十分重要的意义。这是因为坯料质量不好，很难生产出高质量的钢管；原料尺寸选择不当，往往会限制机组生产能力的发挥。根据制管的生产方法、金属的工艺性能和物理机械性能以及对成品管要求技术的不同，热轧钢管生产使用的原料可以有钢锭、连铸坯、轧坯、锻坯以及空心铸坯等。用钢锭和连铸坯的
46、成本比较低。锻坯常是一些特殊合金钢坯以及用轧制方法难以得到的或者经济上不合算的，如尺寸过大不能在轧钢机上轧制的钢坯。一般不大于300mm的圆管坯多为锻坯。常用方坯的优点是比圆坯便宜。近年来，离心浇注的空心坯的使用有了发展。这种方法主要用于高合金钢和难穿孔的金属。工厂生产实践证明，定吹（或底吹）氧转炉钢在工艺性能和机械性能方面同平炉钢没有区别，在很多情况下有时甚至超过了平炉钢，然而氧气转炉钢却要比平炉钢便宜得多。实际生产中发现用转炉钢生产的管坯主要是外表面质量存在问题。一般认为外表面缺陷是非金属夹杂物聚集，主要是由于冶炼因素造成的。转炉钢的穿孔性能是良好的，穿孔温度一般在11751275范围内，
47、为了避免形成孔腔，相对压缩量不超过1011%。通过轧管发现有较多的外折，缺陷形式按螺旋线颁，说明主要是管坯表面存在着裂纹和折叠造成的。外折叠缺陷浓度一般不超过0.7mm。通过冷拔，管子质量也是良好的。用连铸坯生产无缝钢管，近年来发展很快，采用连铸坯不但轧坯成本低，而且质量好。有的资料指出，采用轧坯时铸造组织的缺陷往往保持在管坯中，而轧成钢管时常易暴露在钢管的表面上，根据统计钢管上出现的外折缺陷，7080%是这种原因造成的。管子内外表面折叠缺陷的生成和定型及浇注也有着密切的联系。采用连铸坯可以改善成品钢管的质量，是因为连铸坯有单一的（沿坯料长度和断面）致密的低倍组织，没有明显的缩孔痕迹。另外有资料指出，采用连铸法可以减少有害的氧化物、非金属夹杂物并减少化学成分的偏析。工厂生产和科学实验都证明，连铸坯的内部质量是较好的。生产中发现用连铸坯轧成的管坯也主要是外表面质量问题，管坯表面上的缺陷主要是发裂、裂纹、非金属夹杂物和夹砂。轧成钢管后表面上的缺陷有裂纹、折叠等。经分析有缺陷的地方多是非金属夹杂物聚集造成的，主要有氧化物和硫化物夹杂。把管坯剥皮2.53mm,能显著地提高钢管质量。用连铸坯轧成的钢管，管子强度和塑性性能都可以达到
