热轧无缝钢管毕业设计完版.doc

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1、第一章 建厂可行性和必要性分析1.1 热轧无缝钢管现状1.1.1 国外热轧无缝钢管现状 由于世界钢铁工业经过百余年的飞速发展，钢材的主要品种为板、管、型、丝、带等，各品种比例是相对稳定的，波动范围不是很大。其具体的比例主要依据各国的经济发展状况而定(表面消费量)，一般来看热轧无缝钢管占总体钢材的比例为2.3%3.0%，据统计全世界的热轧无缝钢管的设计能力为30003500万t，2005年实际生产能力为2700万t左右。整体热轧无缝钢管的2/3为本国自用，1/3通过国际贸易交流(进、出口)。按用途为33%石油化工等行业用,28%管线管(含一定量焊管输送用)，33%结构用管(建筑、煤炭、锅炉、机械

2、加工等)，6%冷拔扩管等。比例是平均水平，各国的经济发展不同,比例也不同。世界上几个生产消费无缝钢管的大国有前苏联600万t(原来最高产量近900万t)。德国200万t，日本250万t，意大利130万t，美国130万t(主要是进口)，英国、法国、阿根廷等，出于行业扩张的要求，意大利达尔明、阿根廷的西德尔卡组成集团，日本3家组成集团，法国、德国组成集团，形成3大集团，共同应对世界热轧无缝钢管的竞争。1.1.2 国内热轧无缝钢管现状1.1.2.1 生产总量情况 我国目前是世界热轧无缝钢管生产消费第一大国。主要从80年代起,我国引进了多套先进的机组(以连轧管机为主) ,其产量占2005年热轧无缝钢管

3、总量的近40%，自给率已超过106%。2000年2005年我国热轧无缝钢管生产及进出口状况见表1。1990年到1999年热轧无缝钢管生产处于缓慢增长期,平均年增长量为1519万t。而表1中从2000年到2005年是一个快速增长期,平均年增长量为126万t。从表1可以看出从2003年起我国已是净出口国,2005年实现净出口71144万t。由于国内钢材生产总量增长率高于无缝钢管的增长率,因此,无缝钢管占钢材产量比例逐年降低,从1995年的3.65%降至2004年的2.91%。表一 20002005年我国无缝钢管进出口量 (单位/吨)年份200020012002200320042005产量414.8

4、536.0605.1733.2808.31047.0进口35.4945.2551.7547.4669.2267.80出口32.3741.0341.3056.0875.49139.24进出口-3.21-4.22-10.458.626.2771.441.1.2.2 分品种生产情况 在无缝钢管的产量中,各种专用管的比例占40%左右,专用管多年来一直有较大缺口。专用管的主要品种为油井管、高压锅炉管、低中压锅炉管、轴承管、液压管、高压气瓶管和汽车半轴套管等。1.1.2.3 装备情况现从全国无缝钢管轧机和无缝钢管生产主体企业两方面分析我国无缝钢管的装备情况。1.1.2.3.1 轧管机总体装备水平 经过20

5、多年的发展,我国无缝钢管生产机组的装备水平有了明显的提高,但是总体装备水平还有待于提高。按不同装备水平对无缝钢管生产机组情况分析如下。（1）国内先进水平轧管机组 目前,我国还拥有属国内先进水平的轧管机组10多套,包括改造的自动轧管机组、Accu Roll轧管机组、三辊轧管机组以及顶管机组,实际生产能力可达140万t,占总生产能力的15%左右。（2）国内一般水平轧管机组 国内一般水平的轧管机组主要为引进的二手设备,如三辊轧管机组、顶管机组、周期轧管机组、热扩管机组及狄塞尔轧管机组等,约20套,生产能力达120万t左右,占总生产能力的13%左右。（3）国内落后水平轧管机组 目前,国内还有落后水平的

6、轧管机组约250套,主要为50100mm自动轧管机组等,生产能力约为300万t,占总生产能力的33%左右,其中,属于国家钢铁产业发展政策规定需淘汰的76mm及以下规格的机组约100套,生产能力为200万t左右。1.1.2.3.2 生产主体企业装备情况 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),以及相应的深加工设备,如热处理设备及管加工设备等,生产规模应在70万t以上。经过几十年的建设,目前我国已经形成了天津钢管集团有限公司、宝山钢铁

7、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t,占全国总生产能力的48%左右。 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,先进和较先进机组的生产能力只占总生产能力的52%左右。1.2 建厂的必要性分析1.2

8、.1 热轧无缝钢管市场需求分析1.2.1.1 国际钢管市场（1）美国市场美国是最大的无缝钢管进口国。根据美国咨询机构提供的报告分析,美国每年的无缝钢管进口量增长较大,例如2002年进口73.3万t,2004年进口量增加到109.2万t,年均增幅达24.5%。目前,美国对日本钢管实施反倾销政策,将导致2005 年前日本钢管无法进入美国市场,这就给我国无缝钢管进入美国市场带来新的机遇。(3) 我国周边国家、地区市场我国周边国家和地区有日本、韩国、原苏联各加盟共和国、东南亚、中国台湾等。除日本、原苏联和印度外,周边的其他国家和地区的无缝钢管基本靠进口。据了解,这些国家和地区每年无缝钢管的消费量约为1

9、00万t。目前,日本占据了该地区近40%的市场份额,我国只占有约13%。(4) 中东市场中东是世界主要的产油区,该地区除需求大量的油井管外,对管线管、结构管等的需求量也较大,每年要进口30多万t。目前,中东产油区所需的管材主要从日本、欧洲等国家和地区进口。中国还只是刚开始进入这个市场。上述情况说明,国际市场虽然空间不大,但有竞争的余地,我们必须积极开拓国际市场,努力提高产品竞争能力,争取较大的国际市场份额。1.2.1.2 国内钢管市场从国内市场的发展趋势分析,由于消费结构进一步升级,大大提高了国内无缝钢管市场的空间,高档专用管的需求量将大幅度提高。使消费结构进一步升级,创造了新的市场需求,其表

10、现在如下方面。(1) 能源、交通、石化用管需求量不减能源、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如高性能油井管、超临界与超超临界电站锅炉用管、石化用的耐腐蚀和耐低温管以及不锈钢管等的需求量增长较快。(2) 高强度管线管的需求量将会大幅上升输送石油、天然气、成品油、煤浆、矿浆等流体的管线管,以及高强度管线管的需求量将会大幅度上升。例如,“中俄管线”等大型管线主干道工程,“西气东输”等工程从主干线接入各城市的支线管道,城市管网及位于重要地段和居民稠密地区等的管线等。(3) 建筑结构用高档管材需求量增长迅速2002年城镇房屋建筑竣工面积

11、11.0217亿m2,消耗钢材7435万t；农村住宅消耗钢材475万t。仅此共消耗钢材7910万t,占全国钢材实际消费量的40.4%。预计建筑领域今后的钢材消费量还要增长5%6%。大型、高层、重型、网架等结构对钢材包括钢管提出了新的需求。例如,大型建筑钢结构用大、中直径(含异型)的高档无缝钢管和焊管需求量将会迅速增长。主要满足大型现代化基础设施的建设,例如大型候机楼,港口,车站,博物馆,展览馆,体育、音乐、戏剧的场馆,2010年世界博览会、物流仓储库等大型场馆的建设项目对钢管的需求量,今后仍会有所增加。(4) 高技术含量的钢管品种需求量增加汽车、家电、造船、设备制造等行业对无缝钢管需求增加,对

12、品种及质量要求提高, 促使无缝钢管品种向高技术含量的方向发展。上述情况分析表明:国内外无缝钢管市场目前均处于消费增长期；国际无缝钢管市场将被四大集团所垄断；国内无缝钢管消费量将保持较快的增长速度。由此,将为我国无缝钢管的发展提供机遇。1.2.2 热轧钢管发展趋势预测1.2.2.1 产品结构调整从1996年起我国已连续11年钢铁产量位居世界第一，而热轧无缝管行业无论是产量还是表面消费也是世界第一。尽管我国无缝钢管的生产能力较强，但产品结构较为落后,出口的多为低档次的普通无缝钢管，价格低廉。相反，我国高档次、高质量的无缝钢管生产能力不足，需靠进口弥补。所以,从数量上看，我国无缝钢管已面临供大于求的

13、局面；但从品种规格看,尚不能满足市场需求。1.2.2.2 小直径管装备有待提高 目前我国大中直径的无缝钢管机组总体装备水平较先进，生产能力与需求差距不大；与其相比，小直径无缝钢管机组的总体装备水平不高，约50%的生产能力为一般水平和落后机组。这反映出我国无缝钢管轧机装备水平发展不平衡,小直径管的总体装备水平还有待提高。1.2.2.3 企业产品定位逐步向专业化方向发展 随着市场供求关系的转变，企业产品定位逐步专业化。主要的专用品种如油井管和高压锅炉管等适合集中在几个装备先进、生产规模大、产品开发能力强的无缝钢管主体企业生产；可以选择市场容量较大专用管如油井管、石油套管、低中压锅炉管等产品，发挥优

14、质、低成本和规模的优势，扩大市场份额。1.2.2.4 高附加值产品将是以后发展趋势 目前国内生产的油井管和高压锅炉管在品种、规格、质量和性能方面，仍不能完全满足用户的需求，今后无缝钢管主体生产企业不仅应适当增加这些高附加值产品的生产能力，更应重视加大这些产品的开发力度。1.3 建厂可行性分析1.3.1 包头资源分析 包头市地处祖国北疆，位于内蒙古自治区西部，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。1.3.1.1 矿资源 包头市自然资源丰富，境内的大青山、乌拉山、色尔腾山、白云鄂博山，在天山阴山纬向成矿带上，地质作用强烈，变质岩和各种侵入岩广泛分布，故

15、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。1.3.1.2 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

16、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！1.3.2 包头交通分析 包头所处区域位置，属于东部的西部、西部的东部，是国家延边开放向北的前沿阵地，是环渤海经济圈、东北亚经济圈的重要腹地，是连接京津塘经济区和陕甘宁经济区一个重要的中心城市。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

17、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。1.3.3 综述-当前建厂的可行性通过对国内国外热轧无缝钢管现状、发展趋势的分析，按照新的钢铁产业发展政策，为了淘汰落后的76mm及以下规格的自动轧管机组,应在一些有良好炼钢条件的企业,通过改造或新建小直径轧管机组,有效增加小直径热轧管的生产能力,实现无缝钢管的装备结构调整。尽快建设12套高产、低耗的先进小直径连轧管机组,以替代现有的高耗、高污染环境的

18、、落后的小型机组。开发、设计、制造出一套全新的炼钢、炉后精炼、连铸、轧管和精整的短流程无缝钢管生产线,这条生产线定位于专门生产高质量多规品种的专用管线,尤其是以现在需求量最大的油井管和石油套管等专用管，用以取代现有的高耗、高污染环境的落后小型机组。产品规格范围必须窄，装备水平必须先进、稳定、可靠和自动化水平高,以达到物耗少、人力省、无污染、成本低、竞争力强的目标。而这几年由于西气东输、火力发电、石油开采量增加3个利好因素,使无缝钢管市场相对其他钢铁产品的市场要好些,再加上无缝钢管作为金属制品在出口退税政策上也比其他钢铁产品要优惠,通过对包头资源交通的分析,依靠包钢资源、能源及多年生产经验，完全

19、有能力新建一条小型无缝热轧线，这可以增加包钢无缝厂产品规格，扩大包钢钢管在市场的占有率，使包钢钢管更具竞争力！第二章 产品方案的编制2.1 产品方案的编制2.1.1 产品方案 近年来,由于汽车及世界工业化的迅速发展，石油用量不断增加，在全球范围内都加大了石油的开采力度, 相应地石油管需求大幅度提升,使石油用钢管需求量成为仅次于建筑用管的第二大钢管需求品种，石油天然气作为一种主要的能源形式在未来10 年内不会改变, 相应地石油管的需求有一个平稳增长的过程。由于建筑用管基本饱和,结合包钢原有120，159，400，460机组产品结构及产量，新建厂应以石油用管为主，再配以少量液压支柱用热轧无缝钢管、

20、高低中压锅炉用无缝钢管和结构用无缝管。根据市场需求及建厂成本投资的分析，新建厂应以石油用油井管和套管为主，钢种为大众需求的J55、K55、N80，执行标准为美国石油协会制定的 API 5CT，规格范围及不同规格年产量以市场需求为准。2.1.2 编制产品方案的原则及方法 满足国民经济发展对轧制产品的需要，特别要根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对于钢材的需要。考虑各类产品的平衡，尤其是地区之间的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。要做到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理，要防止不顾轧制特点，不顾车间具体工艺一哄而上。考虑轧机生产能力充分利用和建厂地区产品的

21、合理分工。考虑建厂地区资源及钢材的供应条件，物资材料等运送情况，逐步完善起我国自己独立的轧钢体系。要逐步解决产品品种和规格老化问题，要根据车间设备的情况，力争做到产品结构和产品标中的现代化。2.1.3 确定产品大纲根据可研报告，依据国家标准，本机组产品大纲如下：表二 热轧无缝100机组产品大纲序号品种代表钢种规格范围（mm）代表规格（mm）年产量（吨）执行标准外径壁厚长度1油井管J55、K55、N8060.3.3114.35.9515.4960001250060.36.45115003000API 5CT73.027.8211500300088.99.52115005000101.615.41

22、150020000114.312.7115009000小计40000402套管J55、K55、N80114.3139.75.2122.23600012500114.35.21115005000API 5CT139.76.2115005000139.76.981150010000139.77.721150010000小计30000303液压支柱用热轧无缝钢管20、35、4527SiMn95.511471660001250095.59100005000GB/T17396-1998108910000500011491000010000小计20000204低中压锅炉用无缝钢管10、20601594.5

23、16600012500604.511000500894.5110001000GB3087-19991145110001500133811000100015910110001000小计500055高压锅炉用无缝钢管20G、12Cr1MoVG601594.516600012500894.510000200GB5310-19951084.51000020013310100003001591410000300小计100016输送流体用无缝钢管10、20、Q295、Q345601594.530600012500894.510000500GB/T8163-19991024.51000010001144.5

24、1000010001595.510000500小计300037结构用无缝钢管20、45、Q345601594.53060001250089610000200GB/T8162-1999114710000200133810000300159810000300小计10001合计1000001002.2金属平衡表本车间年需管坯111000吨，生产热轧成品钢管100000吨，损失金属11000吨，平均金属消耗系数1.11，平均金属收得率90%。车间金属平衡表见下表：表三 金属平衡表原料钢管成品钢管消 耗成材率烧损切头、切屑、废品管合计TTT%t%T%11100010000022222.088888.01

25、100010.090.0第三章 轧钢主要设备选择3.1 轧管机轧机是生产设备中最主要的设备，是完成经书变形的主要设备是代表车间技术水平、区别与其他车间的关键。因此，轧钢机的选择是否合理对车间生产具有非常重要的意义！选择轧机的主要依据有：钢材的钢种、产品品种规格、圣餐规模大小及产品生产工艺！3.1.1 轧机结构形式选择 目前主要热轧无缝钢管机有：自动轧管机、连轧管机、周期轧管机、三管轧管机、二斜管轧管机。三管轧管机又分为Assel和特郎斯瓦尔轧机，三管轧管机的特点为：容易生产厚壁管，产品进度高，钢管表面质量好，轧机调整方便，容易改变产品规格，轧管工具少且工具消耗少，易于实现自动化等。而且灵活性很

26、高，主要表现在如下几个方面：产品规格在一定范围内可以不受管坯规格的限制, 而只受定减径机孔型的约束； 轧管机调整幅度大, 可以弥补穿孔机和定减的不足。因为该机组定位为小批量高精度生产线，按年产量和投资限制并满足产品大纲要求, 参考三管轧管机的特点，若采用Assel轧管机为核心轧机, 配套其余轧制设备, 是较为合理的工艺方案。3.1.2 轧机主要技术参数3.1.2.1轧机机架形式机架式轧钢机的主要部件，他的作用是装置轧辊及其调整装置和其他有关零件。对其不仅要求有足够的刚度、强度，还要考虑装卸方便、快速换辊等方面可能性！按其结构不同可以分为：闭口式、开口式及半开半闭式！根据建厂小规模、高精度产品的

27、要求，应该选择闭式机架！3.1.2.2轧辊尺寸轧管机的主要尺寸指辊身长度和辊身直径。在确定轧辊主要尺寸是要考虑轧制时轧辊的抗弯强度和允许挠度，以保证轧辊的安全和产品的精度。具体见轧辊机工具设计。3.2 穿孔机管坯穿孔是热轧无缝钢管生产中最重要的变形工序，它的任务是将实心管坯穿制成空心管坯（毛管），常用的穿孔机有：斜轧穿孔、压力穿孔、推轧穿孔，其中斜轧穿孔又分为菌式、盘式、辊式穿孔机，目前应用最广泛的是二辊斜扎穿孔。3.2.1 穿孔机结构形式本轧线采用最先进的机型锥型辊穿孔机, 管坯在两个垂直布置的轧辊和左右布置的导板以及顶头围成的孔腔中实现管坯穿孔、碾轧以及归圆的金属变形过程。锥型辊穿孔机有如

28、下特点: 有效地遏止了曼内斯曼效应； 由于金属流动趋于合理,减少了轧制废品和轧制缺陷； 易于穿制薄壁毛管，以配合三管轧管机， 可减轻轧管机的负荷, 明显提高整个轧制线的生产效率, 保证了轧制精度。3.2.2 穿孔机结构参数确定3.2.2.1 穿孔机机架形式选择本生项目为高精度、小产量生产线，所以，为了保证产品精度，需采用高强度、高刚度的闭式机架！3.2.2.2 穿孔机轧辊尺寸确定穿孔机轧辊具体尺寸见轧辊机工具设计。第四章 生产工艺流程的制定 不同刚才技术条件和加工特性的不同导致其生产工艺不同。所以在制定具体工艺过程时要依据钢种的加工特性和技术条件选择正确的工序数目、工序排列顺序及每个工序的具体

29、内容。4.1制定生产工艺流程的依据4.1.1产品技术要求N80属于中碳（0.25%0.6%）微合金钢，含碳量在共析点（0.77）以左，平衡及近乎平衡结晶的室温组织为铁素体加珠光体（P+F）。但在实际生产过程中，由于冷却速度的不同，常会形成贝氏体+珠光体+铁素体( B+F+P) , 但铁素体- 珠光体型N80 油井管钢的用量最大, 占到总用量的60%以上。油井管的主要技术要求为：油井管应该具有较高的硬度和强度，其轧后s=552785(Mpa)，b=689(Mpa)。尺寸精度要高，表面质量要好，不能有裂纹、结巴、麻点刮伤等缺陷。化学成分为中碳微合金钢，S、P等有害元素要尽量的低。在组织方面，显微组

30、织要均匀且晶粒度要小（晶粒度要大于5）。4.1.2钢种加工特性N80钢种特性主要为：（1） N80属于中碳微合金钢，朔性和变形抗力比较低。（2） 随着含碳量、合金元素的增高导热系数下降，故N80导热系数比较好。（3） 由于合金元素含量比较少，故其临界淬火速度较大，淬硬性较低。（4） 含碳量小于0.6%的亚共析钢易产生魏氏体缺陷，所以在铸造、轧制时加热温度不能过高、冷却速度不能太快。（5） 出现魏氏组织时常常伴随着粗大晶粒同时出现。尽量防止钢在热加工时的过热, 降低停轧温度, 控制轧后冷却的速度。（6） 再冷却时，铁素体晶粒沿珠光体晶粒形成网状铁素体，严重损害了钢的韧性，所以，在轧制时要加大终轧

31、变形量, 降低终轧度并加快轧后冷却速度, 细化钢的组织, 同时提高钢的强度和韧性。（7） 表面脱碳会造成钢材表面碳量降低，脱碳层的存在会降低钢材的表面硬度、耐磨性和抗疲劳能力, 增大开裂倾向。控制钢轧制时的加热速度、加热时间和加热温度能够预防钢的脱碳。4.2生产工艺流程制定4.2.1原料选择及准备4.2.1.1原料选择一般轧制生产所用的原料有铸锭、轧坯及连铸坯三种，采用连铸坯可以：简化生产工艺过程。使成材率提高6%12%以上。大幅降低能耗及节约成本10%。坯料成分均匀、质量好，易于自动化。采用连铸坯是无缝钢管发展趋势。原料的成分及纯净度对钢的性能有很大的影响，故要严格控制钢的成分及纯净度。结合

32、包钢实际情况，在冶炼时适当加入少量的稀土元素，使其与O、S 等有害元素反应生成化合物, 作为夹杂物从钢液中排出, 使钢内杂质(夹杂) 含量减少，起到净化钢液的作用，同时，通过元素的固溶及其固态反应, 影响微结构乃至结构、组织和组分, 从而使金属获得要求的性能，起到微合金强化的作用。管坯由包钢提供，规格为，外径：80mm、120mm、140mm，150mm；长度13003200mm，每种具体产品所需管坯长度由轧制表查得，再加热前由切管机切成所需长度。4.2.1.2原料准备由于油井管工作条件恶劣，对表面质量要求很高，所以易采用冷锭作业，以便在加热前对其进行表面清理，提高表面质量。由于N80属于中碳

33、微合金钢，不怕淬硬、开裂，故采用火焰清理。当坯料表面的氧化铁皮不被清除时，会造成表面不光洁和对下道工具的磨损，同时当这样的钢坯经过各架机轧制时，其没有被除掉的氧化铁皮被压入金属表面，轻者铁皮脱落形成麻面，重者造成废品。所以在加热前要进行氧化铁皮清理。4.2.2原料加热原料加热主要是确定原料加热制度，即加热速度、加热时间、加热温度。4.2.2.1加热速度加热速度是指在单位时间内钢的温度变化。其加热速度主要受坯料导温系数、朔性、坯料大小及炉子给热能力大小限制，由于N80属中碳微合金钢，故导温系数较大、朔性比较好，又由于是小规格机组，坯料规格比较小，所以可以采用较大的加热速度，以提高路子生产能力，并

34、减少燃料消耗及金属的氧化损失，一般采取低温快速，高温慢速加热制度 。4.2.2.2加热时间加热时间指金属加热到要求温度所需要的时间。加热时间不仅影响炉子产量，也影响坯料的质量。加热时间与钢种、坯料尺寸形状、炉型结构、装料温度有关，N80属中碳微合金钢，坯料尺寸较小，没有严重偏析现象，加热时间不能太长，以防过热和脱碳。环形加热炉可按下式经验公式估算： T=（7+0.05S)S式中：T加热时间（min)； S坯料厚度（cm)；代表规格60.3*6.45*11500、139.7*7.72*11500的外径由轧制表查的为：S1=80.01mm，S2=143.4mm，根据提供坯料规格，分别取坯料外径为：

35、Dp1=80mm，Dp2=140mm加热时间分别为： T1=(7+0.050.8)0.8=5.6（min) T2=(7+0.051.4)1.4=9.9（min) 步进式在加热炉可按下式经验公式估算： T=60NKD式中：T加热到1050时所需时间（min）； D钢料厚度(m)； K随钢种变化的系数，合金钢取=6.5； N考虑到钢在炉内加热各种因素的影响，一般取1.4；代表规格60.3*6.45*11500、139.7*7.72*11500的轧后壁厚分别为Sz16.1mm=Sz2=7.5mm,加热时间分别为： T1=602020.00610.078=1.1(min) T2=602020.0075

36、0.087=1.6(min)4.2.2.3加热温度 钢的加热温度是指钢出炉时的温度。加热目的是为了给加工过程提供好的朔性。加热温度过高，会产生过热、过烧、脱碳及氧化铁皮增多等不良现象，即加热有个上限；加热温度过低，会影响轧件内部组织性能及轧制过程的进行，即加热有个下限。N80易产生魏氏缺陷和脱碳，所以在保证终轧温度的前提下，应采用较低的加热温度。根据生产经验，一般加热温度为12501280。4.2.3钢的轧制轧制是整个工序的核心，坯料通过轧制完成变形过程，因此他对轧制产品质量起着决定作用。确定轧制工艺参数主要在于正确制定变形规程、速度规程和温度规程。4.2.3.1变形规程变形量的大小对轧机产量

37、及产品的质量起着决定作用。一般来说，变形量越大则轧机产量及产品的性能越好。N80朔性较好，变形抗力较低，由于再冷却时，铁素体晶粒沿珠光体晶粒形成网状铁素体，所以在设备强度、电机能力、咬入条件允许的条件下应采用大的道次变形量。4.2.3.2速度规程轧制速度受到轧机结构及其强度、刚度、电机能力、咬入条件及产量的限制。一般在条件允许的情况下，应该提高轧制速度，从而提高生产率。参考包钢120机组，其最大轧制速度为1.15m/s,一般轧制速度为0.6m/s,该机组取0.5m/s。4.2.3.3温度规程温度规程规定了轧制时的温度区间，即开轧温度和终轧温度,需要将其保持在单相奥氏体内。终轧温度主要考虑保证产

38、品组织性能、质量的因素。参考同类车间，一般终轧温度控制在820850 。开闸温度根据出炉温度及保证终轧温度为依据，通常比出炉温度（12501280）稍低一点，一般为1180左右。4.2.4钢材的轧后冷却与精整4.2.4.1钢材冷却一般热轧后的轧件尚有800900的温度，从此温度冷却到100以下，钢材经历着相变和再结晶过程。所以，轧后冷却的过程，也是利用余热热处理得过程。根据不同产品使用及机械性能的不同要求，采用三种冷却方法：对于轧后温度较高的轧件，可以不经在加热炉直接高压水除磷；对于温度较低的轧件经加热炉后高压水除磷；对要求性能高的轧件经常化后在加热及除磷。4.2.4.2钢材矫直 在冷却过程中

39、刚才会因运输过程中发生碰撞而产生弯曲，矫直就是使钢材平直，便于使用。为提高产品椭圆度及平直度本机组采用14架斜辊矫直机，既能满足矫直要求，又节省资金。4.2.5其他精整工序除了上述的精整工序外，钢管的精整工序还包括成品的热处理、表面精加工、管端加工及各种涂层等，考虑到成本原因，预留出空间，放在后期建设。4.2.6质量检查钢材成品质量检查对于保证成品质量具有很重要的意义。由于石油管质量要求严格，本机组采用涡流探伤装置、超声探伤装置及后续的人工检查。以确保产品质量符合产品的技术要求！4.3生产工艺过程4.3.1生产工艺过程简述 坯料用汽车运到长管坯料场存放，由吊车吊上管坯锯切辊道进行定尺切断。定尺

40、管坯可由过跨车运在炉区暂时存放，然后吊到环形炉上料台架。管坯在环形炉上料台架上靠重力滚到挡料器前，由拨料装置将管坯逐根拨出，进入辊道，由辊道定位。装料机从辊道上夹起管坯送入炉内，管坯在炉内随炉底旋转一周，温度由室温加热到最高12501280，再由出料机将其由炉内夹出在一定高度松开，摔在斜台架上，去除氧化铁皮。管坯从斜台架上进入辊道，由辊道送至穿孔机前上料斜台架，然后由斜台架滚入穿孔机前台。穿孔机为二辊锥形辊穿孔机，穿孔时推钢机将管坯推入穿孔机中，使之被转动的轧辊咬入，完成穿孔变形。穿孔结束后，机后顶杆抱心辊打开，顶杆小车回退，拨料装置将毛管拨出穿孔机后台。毛管在链式台架上被快速横移到轧管机前预

41、穿芯棒工位进行预穿芯棒操作。预穿了芯棒的毛管与芯棒一起被拨入轧管机前台，芯棒操作装置推动芯棒和毛管一起前进，进入Assel轧管机变形区。轧制结束后，由脱棒装置进行脱棒操作。脱出的芯棒进入芯棒循环系统，荒管则由辊道向前运输。根据品种和工艺的不同，荒管可有三种工艺路线：不再加热直接进定减机、再加热后进微张减机、在线常化冷却后再加热然后进定减机。荒管也可从常化冷床前辊道拨上抽检台架进行中间质量检查。本次可研设计予留再加热炉和常化台架。定减机前设置了高压水除鳞装置，定减机之后钢管被拨上链式冷床，需要中间抽检的则拨到冷床前抽检台架。该链式冷床分两段，第一段采用双链方式，第二段采用单链方式。钢管在冷床上冷

42、却到100以下，对于较厚壁钢管可采用强制冷却措施。钢管下冷床后经斜六辊矫直机矫直，再上除氧化铁皮工位进行除灰处理，然后再由两组切管机进行切头尾操作。切头尾后的钢管经辊道运输穿过超声探伤装置，报废的钢管直接拨入废料筐，其它钢管拨上横移斜台架。钢管被拨上涡流探伤前辊道后，需要修磨处理的则拨入中间料筐，进行离线修磨；不需要修磨处理的则由辊道运输穿过涡流探伤装置。涡流探伤判废的钢管直接拨入废料筐；需修磨重切的钢管拨入中间料筐，进行离线修磨。检查合格的钢管要进行标志、打捆和称重，由吊车吊到过跨运输小车上运到成品库。4.3.2生产工艺流程图芯棒管坯切断环形炉加热锥形辊穿孔Assel轧管再加热炉高压水除鳞定

43、减径冷 却标 记收集打捆矫 直切 头 尾涡流探伤人工检查称重入库脱 棒芯棒冷却除氧化铁皮超声探伤废 品待修待切品离线修磨重切在线常化冷却回矫上料矫后收集回探上料图一 生产工艺流程图第五章 轧制表的编制5.1典型产品60.3*6.45*11500轧制表计算过程轧制表是指计算轧管工艺过程变形工序主要参数的表格。它是轧管工艺的基础!其内容包括;成品尺寸、管坯尺寸、毛管尺寸、荒管尺寸、工具尺寸及轧机调整参数。计算方法有：逆轧制次序、顺轧制次序、现场实际方法。编制轧制表的基本条件为：（1）钢管在矫直后均切单倍尺； （2）环形加热炉的管坯烧损取1.5%，再加热炉的烧损取0.5%；（3）钢管切头尾长度取50

44、0mm；（4）成品冷态密度取7.85103kg/m3，管坯冷态密度取7.80103kg/m3，钢管热膨胀系数取1.01。现按逆序计算，计算过程如下：5.1.1热成品管尺寸Dc1=(1+kt)DcSc1=(1+kt)ScLc1=(1+kt)LcMco=()2(Sc1)2)3.147.8510-30.990.02Mc=()2(Sc1)2)3.147.850.9910-3McoM1=McLc110-3式中：Dc1成品管热外径(mm)； Sc1成品管热壁厚(mm)； Lc1成品管热管长(mm)； Dc成品管冷外径(mm)； Sc成品管热壁厚(mm)； Lc成品管冷管长(mm)； Mc热成品管单重(kg/m)； M1热成品管重量（kg)； k热膨胀系数,取0.010.013，(1+k*t)取1.01； 0.99，0.02分别考虑热膨胀率和烧损率； 7.85成品管的密度（g/cm3）；将产品大纲中典型产品60.3*6.45*11500有关数据带入计算得: