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1、重庆科技学院毕业设计（论文）题 目 钢管制造企业生产安全风险分析与评估 院 （系） 安全工程学院 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师_ _ 职称_ 2010年6月10日重庆科技学院毕业设计（论文）钢管制造企业生产安全风险分析与评估 2010年 6 月10日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研
2、究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日摘 要改革开放以来，我国经济和社会发展取得了辉煌成就，冶金工业实现了持续、快速、健康发展，钢产量已连续数年位居世界首位。随着我国钢铁行业的迅速发展，钢管生产技术也得到了快速发展，我国钢管生产技术与装备水平都有了较大提高。钢管企业的设备大多是笨重、庞大、粗糙；工作环境中存在高温、高噪声、有害气体；存在高速运转作业、高粉尘作业；存在高强度作业、易燃易爆气体作业，这些给作业工人的健康和生命安全带来了严重的危害。为了贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，提高钢管制造企业的本质安全程度和安全管理水平
3、，降低安全风险，预防事故发生，分析和预测钢管制造企业可能存在的主要危险、有害因素及其危险、危害程度；结合冶金生产实际情况，从了解钢管生产工艺着手，对生产过程中存在的危险、有害因素进行辨识，通过对钢管生产过程中危险、有害因素的识别和分析，找出危险、有害因素的关键控制部位，对其进行安全风险分析与评估，从安全技术和安全管理两个方面制定与之相适应的防护对策及措施，改善劳动条件，以达到降低和消除危险、有害因素，预防职业病和职业中毒、防止伤亡事故，保护劳动者健康和生命安全的目的。关键词：钢管制造 安全生产 风险评估 安全评价目 录摘 要I1 绪 论11.1 国内外钢管制造业的发展及现状11.2 风险危险分
4、析与评估的目的及意义21.3研究方法32 钢管生产的生产工艺和生产设备42.1 钢管生产工艺42.2 热轧无缝钢管生产主要技术设备及工艺要求42.3 冷拔（轧）无缝钢管生产主要技术设备及工艺要求132.4 钢管的精整工艺183 风险危害分析223.1 主要危险源分析223.2 安全技术风险分析224 钢管制造企业安全风险分析与评估294.1 钢管生产预先危险性分析法评价294.2 钢管生产安全检查表法分析325 钢管制造企业危险因素的对策措施385.1 防机械伤害事故对策措施385.2 防高处坠落、物体打击对策措施395.3 防触电对策措施405.4 防火防爆对策措施445.5 其他危害因素对
5、策措施446 结论45参考文献46致 谢471 绪 论1.1 国内外钢管制造业的发展及现状国际制管界十分重视安全,在制管作业计划及生产会上都把安全摆在十分显著的位置，安全操作规程或标准是企业立足的支柱。因此,国际上各制管企业都有一套适合于本公司的严密和完整的安全操作程。由于各制管企业的设备和技术状况、服务对象(作业者)以及操作习惯的不同，其安全操作规程也不尽一致。各安全操作规程一直在不断的修改过程中，这主要是设备和工具的不断更新、方法的不断改进所致。改进的原因大致为使用了新的设备和工具，使用前就要使操作人员熟悉和掌握正确的使用程序和一些不适用的内容。在具体工作中，往往会发现原“规程”和不适用甚
6、至是错误的内容，这就需要及时更正。许多“规程”中就规定，雇员有责任对公司安全操作规程提出建议并且管理部门或管理人员应欢迎和乐意接受疏漏处,要及时补造事故发生后，不但要调查事故，而且要对照事故检查“规程”，然后决定改进作业方法，并对“规程”进行补充和改进。上述这些改进是没有时间性的。因此,“规程”在不断改进和不断完善之中。事实上，只有这样才能与实际工作相适应、相平衡7。随着改革开放和经济的高速发展，安全生产越来越受到重视。我国安全生产管理模式创新的思路是：形成“以人为本”为中心，以法律制度为基础，以事故防范为目标，以企业自我约束为主体，以科技进步和管理方式现代化为手段，以强化宣传教育、提高职工素
7、质为保障，以遏制或减少重特大事故为重点，以不断健全和完善政府监督管理机制为关键的现代安全生产管理模式。牢固树立“生命和健康高于一切”的安全观，坚持“规范、简明、统一、可操作”的原则。严格落实安全培训教育制度，加强基层安全生产基础管理。切实加强应急管理，提高员工应急意识，修订完善应急预案，提高应急演练水平，进一步提高预防和处置突发事件的能力。钢管是强国的重要标志：具有当代国际先进水平技术装备的钢管产能占钢管总产量的2/3以上，淘汰落后技术装备已具成效。以低投入、低成本、优质、高产出为目的，实现钢管的综合生产能力，形成从冶炼到管加工全系统的先进合理的生产工艺流程。在确保钢管大国地位的同时，调整产品
8、结构见成效，提高高附加值、高技术含量的钢管产品（诸如电站用合金钢高压锅炉管、化工用合金及不钢管、特殊要求的油井管及高钢级输送管线管等）的国内市场自给率。主要钢管企业基本实现合理规模、设备大型化，提高全行业的集中度，组建若干产能超百万吨级的大型企业，并在此基础上组建1-2个大型集团，合理资源配置，其产品质量和主要技术经济指标，如原材料消耗、能源消耗、劳动生产率等达到和超过国际先进水平，参与国际市场竞争。主要大型钢管企业按循环经济要求，实现了与环境友好共存。我国钢管设备制造业应同钢管生产企业、大学和科研单位联手合作，共同研发、设计、制造现代化的先进钢管生产设备，以扭转现在我国除少数几套现代化先进机
9、组是我国自己设计制造的以外，几乎全部都是引进外国的局面，使我国的钢管生产（重大）装备尽快实现国产化。大力研发钢管生产技术和制造流程，形成自己的技术产权和理论建树，为真正意义上的世界钢管行业研发中心，开发新品种、新技术、研究新工艺，以主导国际钢管生产、市场和技术的发展。标准化要适应市场的需要和钢管生产技术发展，适时进行标准的制、修订工作，使我国钢管标准进一步满足国内外市场的需要，并体现其先进性。全行业形成规范有序的良性竞争机制，对技术含量较高的钢管产品，通过实施严格的生产许可证管理制度、产品市场准入限制条件等措施，行业的市场宏观调控管理措施得到强化。近五年来我国钢管行业与我国钢铁工业同步高速发展
10、，其产量2004年已达2123万吨，2005年预计达到2450万吨，占全球钢管产量的1/4以上，实属全球钢管大国。目前生产能力已超过市场需求量，并成为全球钢管出口大国之一，是我国钢管行业发展的重要时期。追求数量上满足市场需求为主的发展方式已经成为历史，走新型工业化发展道路，实现循环经济已经成为钢管业的重要工作日程5。1.2 风险危险分析与评估的目的及意义由于制管企业笨重、庞大、粗糙的制造设备；存在高温、高噪声、有害气体的工作环境；存在高速运转作业、高粉尘作业；存在高强度作业、易燃易爆气体作业等危害因素，给作业工人的健康和生命安全带来了严重的危害。安全风险分析与评估提高钢管制造企业的本质安全程度
11、和安全管理水平，降低安全风险，预防事故发生，分析和预测钢管制造企业可能存在的主要危险、有害因素及其危险、危害程度；结合冶金生产实际情况，从了解钢管生产工艺着手，对生产过程中存在的危险、有害因素进行辨识，通过对钢管生产过程中危险、有害因素的识别和分析，找出危险、有害因素的关键控制部位，对其进行安全风险分析与评估，从安全技术和安全管理两个方面制定与之相适应的防护对策及措施，改善劳动条件，以达到降低和消除危险、有害因素，预防职业病和职业中毒、防止伤亡事故，保护劳动者健康和生命安全的目的9。1.3研究方法根据钢管生产的工艺特点，通过对钢管制造企业进行预先危险性分析，列出钢管生产系统中基本单可能的危险性
12、和危险状态，当识别出所有的危险情况后，列出可能的原因后果以及可能的改正或防范措施。依据钢管生产的相关的标准、规范，运用安全检查表对制管企业进行分析，对钢管生产过程中已知的危险类别、设计缺陷以及一般工艺设备、操作、管理有关的潜在危险性和有害性进行判别检查。通过对现场的调查和在实验分析的基础上，深入分析制管企业发生事故的众多因素，合理的建立制管企业发生事故的事故树，分析钢管生产系统的薄弱环节，发生事故概率，定性定量评价制管企业发生事故的危害及损失程度，从而有效的对制管企业进行安全评价。2 钢管生产的生产工艺和生产设备2.1 钢管生产工艺钢管作为钢铁产品的重要组成部分，因其制造工艺及所用管坯形状不同
13、而分为无缝钢管（圆坯）和焊接钢管（板，带坯）两大类。2.1.1无缝钢管的生产工艺无缝钢管 因其制造工艺不同，又分为热轧（挤压）无缝钢管和冷拔（轧）无缝钢管两种。冷拔（轧）管又分为圆形管和异形管两种。工艺流程概述：热轧（挤压无缝钢管）无缝钢管：圆管坯加热穿孔三辊斜轧、连轧或挤压脱管定径（或减径）冷却矫直水压试验（或探伤）标记入库 冷拔（轧）无缝钢管：圆管坯加热穿孔打头退火酸洗涂油（镀铜）多道次冷拔（冷轧）坯管热处理矫直水压试验（探伤）标记入库2.1.2焊接钢管的生产工艺焊接钢管采用的坯料是钢板或带钢，因其焊接工艺不同而分为炉焊管、电焊（电阻焊）管和自动电弧焊管。因其焊接形式的不同分为直缝焊管和螺
14、旋焊管两种。因其端部形状又分为圆形焊管和异型（方、扁等）焊管。其典型的生产工艺流程应为：板带原料原料预处理冷弯成型焊接焊缝热处理焊缝（管体）探伤精整成品焊管14。2.2 热轧无缝钢管生产主要技术设备及工艺要求2.2.1管坯定心圆管坯是指管坯前端端面中心钻孔或冲孔。在轧制一些变形抗力较大的材料时，在管坯的后端或前、后两端端面上的中心钻孔，前端定心可以防止穿孔时穿偏，减小毛管壁厚不均，并改善斜轧穿孔的二次咬入条件；后端定心是为了消除穿孔时毛管尾部产生的环状飞边，以利于轧前穿芯棒及提高钢管内表面质量和芯棒使用寿命，并可以防止毛管尾部出现“耳子”等缺陷，避免出现穿孔后卡事故。管坯定心的方法有两种：热定
15、心和冷定心。热定心是在管坯加热后，用压缩空气或液压在热状态下冲孔，设备设置在穿孔机前台处，这种方法效率高，没有金属消耗，设备简单，应用比较广泛，同时由于冲头形状与顶头鼻部形状相适应，能获得良好的定心尺寸。冷定心是指在管坯加热前，在专门机床上钻孔，它的特点是定心孔尺寸精度高，但要损失一部分金属。定心孔尺寸一般要大于或等于管坯在斜轧穿孔穿孔时受复杂应力作用产生的中心疏松区的直径，此直径一般取0.150.25倍的管坯直径。定心孔深度由定心目的而定，一般孔深710mm以上即可起到减小毛管前端壁厚不均作用，孔深大于2030mm则可改善穿孔咬入条件和管坯可穿性。2.2.2管坯加热在轧件变形之前，要对管坯进
16、行加热，其目的在提高钢的塑性、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。管坯不加热或加热不当是无法正常实现斜轧穿孔过程的，因为这样无法避免斜轧穿孔时管坯中心在顶头前预先形成孔腔，以及无法建立斜轧穿孔时为实现管坯咬入所需的变形区内轴向力平衡条件。虽然加工温度尽量高些能更好地降低变形抗力和提高塑性，但是高温和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，导致废品。因此，钢管的加热温度主要根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢管质量和产量出发进行确定。对管坯加热的三个基本要求：温度准确，保证穿孔过程在该管坯的可穿性最好的温度范围内进行；加热均匀，管坯从纵
17、向和横向温差小，内外温差应不大于30；烧损少，管坯在加热过程中不产生有害的组织和化学成分变化（如过热、过烧、脱碳、增碳等），以确保生产过程正常进行和钢管成品的性能合格。我国钢管生产大多采用环形加热炉加热圆管坯，这是因为与其他炉型相比，环形炉具有下列优点：环形炉最适合于加热圆形管坯，并能适应多种不同直径和长度的复杂坯料，易于按管坯规格变化调整加热制度；管坯在炉底上间隔放置，管坯能三面受热，加热时间短，温度较均匀，加热质量好；管坯在加热过程中岁炉底一起转动，与炉底之间无相对运动和摩擦，氧化铁皮不易脱落，炉子除装、出炉门外无其他开口，炉子严密性好，冷空气吸入少，因而氧化烧损较少；炉内管坯可以出空也可
18、以留出不装料的空底段，便于更换管坯规格，操作调度灵活；装料、出料和炉内运送都能自动运行，管坯从入炉至出炉的全过程可采用计算机程序控制，操作的机械化和自动化程度高。2.2.3管坯穿孔根据穿孔机的结构和穿孔过程变形特点的不同，穿孔机可分为两大类：一类为压力挤孔机和推轧穿孔机（PPM穿孔机），另一类是斜轧穿孔机，又根据轧辊形状及导卫装置的不同而演变出多种类型，如曼乃斯曼穿孔机、狄塞尔穿孔机等。目前应用最广的是二辊斜轧穿孔机。压力穿孔压力穿孔是在压力机上穿孔，这种穿孔方式所用的原料是方坯和多边形钢锭。工作原理是首先将加热好的方坯或钢锭装入圆形模中（此圆形模带有很小的锥度），然后压力机驱动带有冲头的冲杆
19、将管坯中心冲出一个圆孔。这种穿孔方式变形量很小，一般中心被冲挤开的金属正好填满方坯和圆形模的间隙,从而得到几乎无延伸的圆形毛管,延伸系数最大不超过1.1。推轧穿孔推轧穿孔是在推轧穿孔机上穿孔,这种穿孔方式是压力穿孔的改进。把固定的圆锥形模改成带圆孔型的一对轧辊。这对轧辊由电机带动方向旋转（两个轧辊的旋转方向相反），旋转着的轧辊将管坯咬入轧辊的孔型，而固定在孔型中的冲头便将管坯中心冲出一个圆孔。为了便于实现轧制，在坯料的尾端加上一个后推力（液压缸），因此，叫做推轧穿孔。这种穿孔方式使用方坯，传出的毛管较短，变形量很小，延伸系数一般不大于1.1。斜轧穿孔斜轧穿孔方式被广泛的应用于无缝钢管生产中，一
20、般使用圆管坯，靠金属的塑性变形加工来形成内孔，因而没有金属的损耗。斜轧穿孔机按照轧辊的形状可分为桶形辊穿孔机、狄塞尔穿孔机和锥形辊穿孔机。按照轧辊的数目分又可分为二辊斜轧穿孔机和三辊斜轧穿孔机。1)桶形辊穿孔机自1885年发明二辊斜轧穿孔机以来，斜轧穿孔机至今仍是最广泛的穿孔设备。二辊斜轧穿孔机是由德国的曼乃斯曼兄弟发明，经瑞士工程师斯蒂费尔加以完善。它的工作运动情况为左右两个轧辊同向旋转，上下垂直布置的两个导板固定不动，中间一个随动顶头，轧辊轴线和轧制线相交成一个倾斜角轧辊左右布置，导板上下布置的为卧式穿孔机相反为立式穿孔机。而滚斜轧穿孔方法的优点是对心性好，毛管的壁厚较均匀；一次延伸系数较
21、大，一般在1.254.5之间，可以直接从实心圆坯穿制成较薄的毛管。主要缺点是这种加工方法变形复杂，容易在毛管内外表面产生和扩大缺陷，所以对管坯质量要求较高，一般皆采用锻、轧坯。2)狄塞尔穿孔机迪塞尔穿孔机是主动旋转导盘二辊桶形辊斜轧穿孔机，1972年开始见于联邦德国，是在二辊桶形辊穿孔基础上演变而来的。轧辊上下布置每个轧辊由单独的主电机通过万向连接轴直接驱动；左右两侧的导板被两主动旋转导盘所代替，因导盘是传动的，导盘旋转的切线速度在变形区压缩带比轧辊切线速度在轧制轴线上的分量大2025，给轧件施加一个轴向送进力，以减少轧件的轴向阻力。孔喉椭圆度可调近1.0，这样使最大延伸系数达到5.0，轴向金
22、属滑动系数增加，毛管内外表面质量大为改善，从而提高了生产率，降低了单位能耗。狄塞尔穿孔机出口速度达1.2m/s，到盘磨损小，使用寿命长，不必经常更换，有利于作业率的提高。3）锥形辊穿孔机锥形辊穿孔机的工艺是1899年由斯蒂费尔在狄塞尔穿孔机结构特点的基础上，提出的主动旋转导盘、大喂入角的两辊斜轧穿孔机，首先应用于美国。它与狄塞尔穿孔机最大的不同是轧辊的形状由桶形改为锥形，这种辊形对斜轧穿孔机的适应性来说，优于桶形辊。因为在这种穿孔机上，锥形辊的直径沿穿孔变形区是逐渐增加的，因此，在很大程度上减少管坯变形过程中的切向剪切应力，抑制旋转横锻效应，改善了毛管内外表面质量，使得许多难穿的高合金管坯都可
23、以在这种轧机上顺利轧制。锥形辊穿孔机穿10左右的喂入角外，还有一个15左右的辗轧角，这样可使该类型穿孔轴向滑动系数达到了0.9，最大延伸系数可达6.0，在变形量的分配上，可承担较大变形，从而减少了轧管机的变形，穿孔扩径量达到3040，这就不仅可提供薄壁毛管，还可以减少管坯规格范围，简化生产管理。锥形辊穿孔机既有配备导盘的，也有配备导板的，目前已建、在建新的轧管机组上两种配置均有使用。4）三辊斜轧穿孔机在曼内斯曼兄弟研究斜轧时，首先提出来的就是三辊斜轧穿孔机。但由于以后研制的二辊斜轧穿孔机的成功和广泛应用，三辊斜轧穿孔机没有得到发展。1965年为配合研究应用连铸圆管坯轧制无缝钢管，英国钢管投资公
24、司制造投产了一台三辊斜轧穿孔机。三辊斜轧穿孔机除机架外，其前后台与二辊斜轧穿孔机基本相同。三辊斜轧穿孔机没有导卫装置，轧辊直径受限，一般为350500mm。三辊斜轧机的优点是：在穿孔过程中，坯料不受交变应力的破坏作用，因此可以大大减少穿孔时引起的内表面折叠，能穿难变形钢种和连铸坯；没有导卫装置，因此没有变形金属与导卫装置的摩擦，减少轴向滑移，提高穿孔效率和降低能耗，提高毛管表面质量。其缺点是：作用在顶头上的压力较大，比二辊斜轧穿孔机大2025，顶头使用寿命短，穿轧薄而长的毛管困难；毛管外表面的折叠增多。一般而言，使用两辊布置的穿孔机时，穿孔毛管的壁厚均匀度高，工具寿命长，几何形状灵活度大。锥形
25、辊穿孔机与桶形辊穿孔机间有一定差别，此种差别就在于轧辊的设定角不同和各有独特的轧辊形式。同桶形辊穿孔机相比，锥形辊穿孔机的延伸率更大，产量更高，尺寸更灵活，规格范围更广。在轧制变形难度大的坯料时，锥形辊穿孔机的优势明显。理论与实践研究表明，锥形辊穿孔机的轧件受材料应力的影响小。当主应变(即轧件的几何形状)与桶形辊穿孑L机相同时，锥形辊穿孔机的剪切应变非常小。桶形辊穿孔机能达到的延伸率相对较低，它一般在规格范围较小或与其配套的主延伸机的延伸率设定得较高的情况下使用。桶形辊穿孔机的结构比较简单，因而其投资成本也相对较低。三辊穿孔机3个轧辊的布置使应力产生在坯料的中心，使其具有更高的压应力，因而它完
26、全不同于二辊穿孔机。在三辊穿孔机中，穿孔机顶头上的负荷较高，轧件上的应力较低，故在轧制具有临界特性的材料时优势尤为显著。2.2.4荒管轧制荒管生产是热轧无缝钢管生产流程的重要变形工序之一，其工序的主要任务是将穿孔之后的空心毛管减壁、延伸，使其壁厚接近或等于成品热尺寸，并消除纵向壁厚不均，提高荒管内外表面质量，控制荒管外径和真圆度。轧管的方法多，轧管机的种类也繁多，主要有连续轧管机、阿塞尔轧管机、Accu-Roll轧管机、顶管机、周期轧管机、热挤压机等。连续轧管生产工艺连续轧管机是在毛管内穿入长芯棒后，经过多机架顺序布置且相邻机架辊缝互错（二辊式辊互错90，三辊式互错60）的连轧机轧成钢管，它是
27、当今最为广泛使用的纵轧钢管方法。在连续轧管机轧制过程中，轧件变形实际上是受多组（48组）轧辊与芯棒的反复作用从圆到椭圆椭圆再到圆的过程。连续轧管机在三辊连续轧管机（PQF）出现以前，都是两辊式的，即由两个轧辊为一组组成孔型，二辊式的机架既有与地面呈45交错布置的，也有与地面垂直、水平交错布置的。三辊连续轧管机即由三个轧辊为一组组成孔型。连续轧管时，孔型顶部的金属由于受到轧辊外压力和芯棒内压力作用而产生轴向延伸，并向圆周横向发展，而孔型侧壁部分的金属与芯棒不接触，但它被顶部轴向延伸的金属对它附加的拉应力作用而产生轴向延伸，并同时产生轴向拉缩。不论两辊式的还是三辊式的连续轧管机，按芯棒的运行方式可
28、分为浮动芯棒连续轧管机、半浮动芯棒连续轧管机和限动芯棒连续轧管机三种形式。1）浮动芯棒连续轧管机全浮动芯棒连续轧管机简称MM，一般设有8个机架。轧制过程中对芯棒的速度不加以控制，芯棒由被辗轧金属的摩擦力带动自由跟随管子通过轧机，芯棒的运行速度是不受控制的；轧制过程中芯棒的运行速度随着各机架的咬入、抛钢有波动，从而引起管子壁厚的波动；轧制结束后，芯棒随荒管轧出至连轧机后的输出辊道。在轧制中薄壁管时芯棒的全长几乎都在荒管内，带有芯棒的荒管横移至脱棒线，由脱棒机将芯棒从荒管中抽出以便冷却、润滑后循环使用。浮动芯棒连续轧管机的特点是轧制节奏快，每分钟可轧4支甚至更多的钢管；但荒管的壁厚精度稍低，设有脱
29、棒机工艺其流程较长，芯棒的长度接近于管子的长度；适合生产较小规格的无缝钢管。比较有代表性的浮动芯棒连续轧管机有德国米尔海姆厂的RK2机组和我国宝钢的直径140mm机组。2)半浮动芯棒连续轧管机半浮动（或半限动）芯棒连续轧管机一般有78个机架。德国人设计的半浮动连续轧管机工艺在轧制过程中，前半程芯棒不是自由地随轧件前进，而是受限动机构的控制，以一恒定速度前进，芯棒与轧件的速差分布是不一致的，第一架的轧件出口速度小于芯棒速度；自第二架开始，轧件的速度快于芯棒的速度，形成稳定的差速轧制状态；当完成主要变形、管子脱离倒数第三架时，限动机构加速释放芯棒，像浮动芯棒一样由钢管将芯棒带出轧机。德国式的半浮动
30、芯棒连续轧管机代表有20世纪80年代初投产的日本八幡厂的直径194mm机组和我国衡阳的直径89mm机组。法国研制的半浮动芯棒连续轧管机工艺是在钢管由最后一个机架轧出时才松开芯棒，即在轧制过程中具有限动芯棒轧机的工艺特点，而在终轧后松开芯棒，芯棒随荒管至连轧机后的输出辊道。法国式的半浮动芯棒连续轧管机与20世纪70年代后期在法国的圣索夫钢管厂直径127mm机组投入生产。法国模式的机组至今仅有一套。不论德国工艺还是法国工艺，半浮动芯棒轧管机轧制结束后，约有13长的荒管（尾部）包住芯棒前端。带有芯棒的荒管横移至脱棒线，由脱棒机将芯棒从荒管中抽出以便冷却、润滑后循环使用。其特点是荒管壁厚的精度较高、节
31、奏较快，每分钟可轧3支甚至更多的钢管，芯棒的长度虽然比浮动式的短得多但比限动芯棒还是略长一些，设有脱棒机工艺其流程较长，适合生产较小规格（外径小于219mm）的无缝钢管生产。3)限动芯棒连续轧管机限动芯棒连续轧管机简称MPM，一般78个机架由意大利因西公司推广应用。轧管时芯棒的运动是限动的、速度是可控的，芯棒的速度应高于第一架的咬入速度而低于第一架的轧出速度。在轧制的整个过程中，芯棒速度是恒定不变的，从而确保管子壁厚的精度，轧制不同的管子时芯棒的速度可在一定范围内调节。轧制结束后，芯棒停止运动，由脱管机将荒管从芯棒中脱出，实际上，此时轧件不单是在轧管机上连轧，还要在轧管机与脱管机之间连轧。而后
32、芯棒回送离开轧机，移出轧线冷却、润滑后循环使用。其特点是荒管的壁厚的精度高，用脱管机取代了脱棒机，缩短了工艺流程，芯棒较短；但轧制节奏较慢，每分钟可轧2支或稍多一点的钢管，适合生产中等规格（外径小于460mm）的无缝钢管。代表性机组有意大利达尔明的直径356mm机组和我国天津钢管公司的直径250mm机组。阿塞尔轧管机阿塞尔轧管机是美国蒂姆肯公司工程师对伍斯特尔轧机重新进行了改造设计而得来的，其为三辊斜轧管机。阿塞尔轧管机不适宜轧制薄壁管，经改进增加轧辊快开功能后，一般产品D/S20。这种轧管机将三个轧辊在机架上呈120“品”字形对称布置在以轧制为中心的等边三角形的顶点，与长芯棒构成一个半封闭的
33、孔喉。以上辊为例，轧辊轴线相对于轧制中心线水平方向和垂直方向均倾斜于一定角度，分别叫喂入角和辗轧角。喂入角使钢管在轧制过程中获得旋转前进运动；辗轧角主要是设备结构上的需要，有正负两种辗轧角。轧辊轴线向入口倾斜为正，也称之为扩散型、发散型；向出口倾斜为负，称为收敛型，德国人称之为CAM。发散、收敛是相对于出口侧轧辊开口度而言的，收敛型的可减少扩径量，在不改变压下量的情况下，所轧制荒管的D/S值更大一些。新建的轧机都采用正辗轧角。轧辊形状呈锥形，辊身分入口锥、辊肩、平整段和出口锥四段，中间段凸起的圆滑过渡带叫做辊肩，辊肩的高度大约等于减壁量，轧制时与长芯棒共同完成集中变形，实现较大的管壁压下量，荒
34、管的延伸系数可达2左右。1）浮动式芯棒的阿塞尔轧机与上述连续轧管机的浮动芯棒形式相同，轧制过程中对芯棒速度不加以控制，芯棒由被辗轧金属的摩擦力带动自由跟随管子通过轧机，芯棒的运行速度是不受控制的；轧制结束后，芯棒随荒管轧出至连轧机后的输出滚道，在轧制薄壁管时芯棒几乎全长都在荒管内，带有芯棒的荒管横移至脱棒线，由脱棒机将芯棒从荒管中抽出以便冷却、润滑后循环使用。其特点是轧制节奏快，每分钟可轧2支甚至更多的钢管；但设有脱棒机工艺其流程较长、芯棒的长度接近于管子的长度。随着芯棒规格的加大，芯棒重量增加很多大规格的芯棒运行起来可能要遇到一些困难，适合生产较小规格（外径小于140mm）的无缝钢管。2）限
35、动式芯棒的阿塞尔轧机与上述连续轧管机的限动芯棒形式相近，轧管时芯棒的运行是限动的、速度是可控的，芯棒前进的速度比荒管的小，由专门机构控制，只是使用一支空心芯棒，芯棒在线内水冷，轧制结束后，将芯棒从荒管中回退抽出并返回原始位置，继续进行下一根管子的轧制操作。轧制的整个过程中芯棒速度是恒定不变的，轧制不同规格的管子时芯棒的速度可在一定范围内调节。其特点是不用脱棒机，缩短了工艺流程，芯棒较短；但轧制节奏较慢，每分钟可轧1支或稍多一点的钢管，适合生产中等规格（外径小于250mm）的无缝钢管。3）退回式芯棒的阿塞尔轧机将芯棒装在小车上，芯棒的运行受到小车的限制，芯棒穿过毛管并达到最前部极限位置时开始轧管
36、，轧制时开动芯棒小车使芯棒按给定的速度后退，芯棒逐渐地从钢管已轧完的部分中抽出，轧制结束时抽出工作已全部完毕。这种方式可产生D/S=2.5的特厚壁管。阿塞尔轧管机的芯棒无论采用那种方式运行，与连续轧管机最大的不同是芯棒要做螺旋运动，即除了随轧件向前运动外，还要与轧件一起绕自身轴线旋转。由于斜轧是一种分散累计变形方式，能获得较大的总变形量。轧件通过斜轧变形区时，自身最少要转4圈以上，在三个轧辊之间轧制，通过变形区后被辗轧12次以上。在一道次中多次、良好的辗轧效果，能极大的消除壁厚不均现象，使荒管的壁厚精度大大提高，也不易产生划道、耳子和青线等缺陷；生产中灵活性大，借助轧辊的离合就可改变孔型尺寸，
37、特别适应较小量多批定货，对组织生产有很大的优越性，可生产D/S=2.5的特厚壁管；工具储备数量少。不足是规格范围窄，品种受限制，不能生产不锈钢等难变形材质。缺点是产能低，成才率低，年产低于25万吨；延伸较小（一般延伸系数小于2.5）；荒管D/S一般小于35、长度小于15m。狄塞尔轧管机狄塞尔轧管机于1929年首先于美国问世，它是主动旋转导盘的二辊斜轧轧管机，主要用于生产高精度薄壁管，外径与壁厚比可达30壁厚公差可控制在35。主要缺点是：管子的延伸系数小于2.0，生产率低，轧制钢管短，在相当长时间内一直发展不大。20世纪70年代以来，由于增大导盘直径，改小辊面锥角，增大喂入角到812 ，并采用限
38、动芯棒等措施，使生产率有所提高，毛管轧制长度达到1416m，狄塞尔轧管机又重新得到人们的重视。新建机组在工艺和设备上作了一系列重大技术改进，如采用芯棒预穿和限动轧制工艺，缩短芯棒长度，对传动的大导盘配备三向导向调整装置，缩小轧辊和导盘间的间隙等，这些改进提高了机组的生产能力，改善了产品质量。Accu-Roll轧管机20世纪80年代以来，美国艾特纳-斯唐达德公司又在狄塞尔轧管机基础上开发了新的二辊斜轧管机Accu-Roll轧管机。该机采用锥形轧辊，大导盘，增加了辗轧角，使沿变形区长度方向的孔型封闭性增加，改善了变形条件，使最大延伸系数达到3.0，外径壁厚比达到35，产品的表面质量、尺寸精度均有提
39、高，也称为精密轧管机。Accu-Roll轧管机的优点包括：Accu-Roll轧管机组生产工序少，对于小规格机组可以不设再加热炉，布置紧凑，既节省了能源，又缩短了生产流程；所需设备少，投资费用低，建设周期短；其轧管消耗少，生产成本低，由于限动芯棒操作，使用芯棒长度短，工具消耗小，金属收得率高，操作人员少；由于限动芯棒操作，使用芯棒长度短，这也为轧制大直径钢管创造了条件，因此Accu-Roll轧管机组产品范围宽，可以轧制较大规格的产品；轧制产品尺寸精度高，表面质量好。其缺点包括：Accu-Roll轧管机轧制的荒管长度短，一般为1016mm；轧制薄壁管时，金属的横向流动大，易挤入孔型间隙而造成轧卡及
40、发生破头或使表面质量变坏。顶管机顶管机是由德国人Ehrhardt于1891年发明的，它将方形管坯在压力挤孔机上冲制成一端封闭的空心坯，在空心坯内插入芯棒，推过一系列环模而达到减径、减壁、延伸的目的，从而制成钢管。现代顶管机均由三辊或四辊构成的辊模，减面率比旧式环模增长了一倍以上。在压力挤孔后增设斜轧延伸机，加长管体、纠正空心杯的壁厚不均，并且可适当加大坯重，提高生产率。目前顶管后管长为1277mm，外径范围21219mm，壁厚2.511.0mm。这种轧机的主要优点是单位重量产品的设备轻、占地少、能耗低，可用方形坯，操作简单易掌握，适于生产碳钢、低合金钢薄壁管。主要缺点是坯重轻，一般在500左右
41、，生产的管径、管长都受到一定限制，杯底切头大，金属消耗系数高。20世纪70年代末，为了提高坯料重量，在欧洲出现了CPE法，此法是以斜轧穿孔代替压力挤孔的顶管生产方法。此法是将斜轧穿透的荒管，用专设的器械挤压或锻打收口，成为缩口的顶管坯。其主要优点包括：提高了产量，采用斜轧穿孔，使管坯最大重量从500增到1500，荒管的最大长度增加，可达24m，可生产的最大管径扩大到240mm，大大提高了轧机产量；提高了钢管壁厚精度，采用斜轧穿孔工艺使方管坯挤压冲孔的毛管壁厚大大改善，使成品管的壁厚精度明显得到改善，壁厚公差从（78）提高到（46）；降低了金属消耗，由于斜轧穿孔的毛管不带杯底，从而切头尾损失减少
42、，管坯重量增加，可使金属收得率提高约23；减少了加工工序并简化了生产流程，新机组建设投资费用少，工艺成熟，技术简单易掌握。周期轧管机周期轧管机又称皮尔格轧管机，1891年由曼乃斯曼兄弟发明，1900年将芯棒设计成移动式为止才达到完全机械化，成为目前状态。此轧机操作的基本特点是锻轧，轧辊旋转方向与轧件送进方向相反，轧辊孔型沿圆周为变断面，轧制时轧件反送进方向运行。送料由做往复运动的芯棒送进机构完成，这种轧制形式的延伸系数为715，可用钢锭直接生产。目前主要用于生产大直径中、厚壁管、异形管，利用锻轧的特点还可生产合金钢管。生产的规格范围外径为114665mm；壁厚2.5100mm；轧后长度可达40
43、m。该轧机的主要缺点是：效率低，辅助操作时间占整个周期的25；孔型不易加工；芯棒长，生产规格范围窄，壁厚精度低。自动轧管机自动轧管机由瑞士人斯蒂芬尔于1903年发明，1906年建立第一套机组。自动轧管机由主机、前台和后台等部分组成。主机是二辊不可逆纵轧机，在工作辊后装有一对高速反向旋转的回送辊，为实现对荒管进行23个道次轧制的目的，上工作辊和下回送辊可以快速升降，以保证荒管能迅速返回前台进行23道次的轧制。自动轧管机的轧制过程是将前台的毛管先推入主轧机，通过由轧辊孔型和顶头组成的变形区进行减径、减壁的延伸轧制，钢管轧后停留在后台，即完成一道轧制。返回的钢管在前台翻转90，再如上述过程进行下一道
44、轧制，一般要进行23道轧制。轧件在带开口的圆或椭圆孔型中，往复纵向轧制。自动轧管机组曾是生产无缝钢管的重要机组，直到20世纪70年代末，仍为全世界热轧无缝钢管生产的主导机组，目前仍占无缝钢管总生产能力的一定比例。其主要特点是：可生产的产品的品种、规格范围大，对市场的适应性强，技术成熟易掌握，加工费低等。传统的自动轧管机组也存在以下致命的缺陷：尺寸精度低，表面质量差，成品管供货长度短且齐（定）尺率很低，力学性能、工艺性能差，生产率和成材率低1。2.3 冷拔（轧）无缝钢管生产主要技术设备及工艺要求冷拔（轧）是钢管冷加工的主要方法。它主要用来生产小直径、精密、薄壁和高强度的管材。冷拔（轧）管在各国的
45、钢管生产中占有相当大的比例。生产冷拔（轧）管坯的轧管机组较多，如自动轧管机组、连轧管机组、周期轧管机组、精密轧管机组和热挤压机组。小直径（小于或等于100mm）坯料管的生产，一般设有直径100（89）140mm轧管机组的钢管厂都配备有减径机或张力减径机，冷拔（轧）用坯料管是经减径机或张力减径机减径或定径后的成品管。大中直径的管料一般都使用定径的成品钢管。2.3.1管坯表面质量控制钢管的内外表面不得有发纹、裂纹、折叠、离层和结疤等缺陷存在。这些缺陷必须完全清除，清除处的实际不得小于壁厚允许的最小值。表面检查一般采用肉眼、无损检测、磁粉探伤等方法。现在有些生产厂为了确保管坯的表面质量，以防在生产过
46、程中产生困难和损失（小直径管内表面缺陷很难进行中间磨修），对已进长的管坯，采取全面酸洗、检查、修磨，以便尽可能的将缺陷消除在冷拔（轧）之前。管坯外表面缺陷一般采用剥皮车床、无心磨床、手提式或吊挂式砂轮机等设备处理，内表面缺陷一般采用钢管内表面修磨机或钢管内表面磨床等修磨。管坯在冷拔前，要打头（冷轧料不打头）、酸洗和润滑，合金钢则要先进行热处理和矫直。2.3.2打（锤）头工艺和设备打（锤）头工艺直接影响钢管成材率，确保冷拔时不断头。生产厂内部供管坯，一般是在热轧后立即用荒管的余热打头。外购管坯，则需在加热炉内加热管端，然后按工艺要求的直径和长度打头，并在管端与打头过渡圆弧部位冲一小孔，以利酸洗、
47、润滑不留死角，带芯棒轧制时不增大拔制力。打头的长度要按照拔制力计算，并考虑拉拔机能力和是否带芯棒拔制等。打头断面要密实无孔隙，过渡段要圆滑，加热温度不能过高。一般采用空气锤，小直径采用回转锻造机打头，现在大多已改为液压挤头机和缩头机。2.3.3热处理工艺和设备热处理是钢管冷拔（轧）生产中的重要环节。生产过程中，按工艺可分为管坯热处理、中间管热处理和成品管热处理。管坯热处理管坯热处理是冷加工前对热轧管坯进行的热处理，其目的主要是消除管坯内应力，降低硬度，提高塑性，从而使冷加工性能适应冷变形的需要。管坯热处理主要是针对合金钢及中高碳钢。低碳钢管坯一般不进行管坯热处理。中间管热处理钢管冷拔（轧）时会产生加工硬化，根据工艺要求，若需进行变形加工，就应进行中间热处理，消除加工硬化，回复塑性，以利于下步冷加工。中间热处理除奥氏体和铁素体不锈钢管采用淬火工艺外，其余的碳钢和合金钢一般均采用再结晶退货，即以高于其再结晶温度150250
