北京科技大学材控专业课程设计方案.docx

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北京科技大学

专 业 课 程 设 计

题目：

年产65万吨热轧无缝钢管厂的工艺设计

（编制典型产品（45#，Φ200×18×Lmm）的轧制规程）

班 级：

学 号:

姓 名：

学 院：

材料科学与工程

专 业：

材料成型及控制工程指导教师：

宋仁伯、张朝磊

2016年1月10日

本科生专业课程设计

题目

年产65万吨热轧无缝钢管厂的工艺设计

编制典型产品（45#，Φ200×18×Lmm）的轧制规程

学院

材料科学与工程学院

专业

材料成型及控制工程专业

年级

姓名

学号

指导老师

宋仁伯、张朝磊

成绩：

项目

评分

比例

平时成绩

0.2

说明书及图纸

0.4

答辩成绩

0.4

综合成绩

-1-

北京科技大学本科生毕业设计（论文）

摘 要

无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件。

本设计主要制定年产65万吨热轧无缝钢管厂的的工艺设计，其主要产品包括：

结构管、精密管、低中压管、锅炉管、高压锅炉管、管线管、船用管、热轧汽车管、高压油管、气瓶管、一般管。

本设计主要介绍了连续轧管机组生产热轧无缝钢管的全过程。

包括产品大纲及金属平衡的制定、典型产品及轧制工艺的设计、工艺流程和工艺制度的制定、设备类型选择及其有关参数设计、轧制表的编制、车间经济技术指标分析以及车间工艺布置。

关键词：

无缝钢管、生产工艺、车间设计

Processdesignofhot-rolledseamlesssteeltubefactorywithannualoutputof

0.65milliontonsAbstract

Seamlesssteelpipeisahollowsection,noseamsaroundthestripsteel,lightweight,anditisalsoakindofeconomiccrosssectionofsteel.Itiswidelyusedinthemanufactureofstructuralpartsandmechanicalparts.Thisdesignisplantedtodesigntheprocessofhot-rolledseamlesssteeltubefactoryaboutannualoutputof0.65milliontons.Themainproductsincludestructurepipe,precisionpipe,low-mediumpressurepipe,boilerpipe,highpressureboilertube,linepipe,marinepipe,hot-rollingautomobiletube,highpressureoilpipe,gascylinderpipe,usualtube.

Thisdesignmainlyintroducesthewholeprocessofthecontinuousrollingpipeunitproductingthehot-rolledseamlesssteelpipe.Itincludesthedesignofproductoutlineandthemetalbalancesheet,thedesignofthetypicalproductsandrollingprocess,thedesignofprocessflowandprocessingsystem,equipmenttypeselectionandcompilationoftherelevantparameterdesign,rollingschedule,workshopeconomicandtechnicalindexanalysisandworkshoplayout.

KeyWords：

Seamlesssteelpipe,productivetechnology,plandesign

北京科技大学本科生毕业设计（论文）

目 录

-1-

摘 要 1

Abstract 2

1文献综述 1

1.1典型的钢管产品及用途 1

1.1.1钢管的用途 1

1.1.2钢管的分类 1

1.1.3典型的钢管产品——无缝钢管简介 1

1.2热轧无缝钢管工艺及设计 3

1.2.1管坯加热 3

1.2.2管坯穿孔 6

1.2.3轧管 7

1.2.4定（减）径 11

1.2.5钢管的精整 12

1.3我国钢管行业发展现状及前景 12

1.3.1发展现状 12

1.3.2发展前景 12

2产品大纲及金属平衡 15

2.1设计任务 15

2.2产品大纲 15

2.2.1产品方案 15

2.2.2坯料 16

2.2.3钢管的技术要求 17

2.2.4典型产品要求 18

2.3金属平衡表 18

3工艺流程和工艺制度的制定 19

3.1工艺流程 19

3.1.1工艺流程图 19

3.1.2生产工艺过程简述 19

3.2工艺制度 20

3.2.1管坯加热 20

3.2.1管坯加热制度 20

3.2.2轧制制度 22

3.2.3节能减排制度 24

4设备类型选择及其有关参数设计 24

4.1主要设备的选择及参数设定 24

4.1.1穿孔机 24

4.1.2连续轧管机 26

4.1.3均整机 27

4.1.4减径定径机 27

4.1.5矫直机 28

4.2辅助设备的选择及其性能参数 29

4.2.1加热炉 29

4.2.2切断设备 30

4.2.3定心机 31

4.2.4冷床 31

5轧制工艺参数的制定及计算 33

5.1轧制表编写原则 33

5.1.1轧制表 33

5.1.2轧制表编制原则 33

5.2轧制表编制方法及步骤 34

5.3轧制表编制 34

5.3.1成品管尺寸 34

5.3.2热成品管尺寸 34

5.3.3减径后钢管尺寸 35

5.3.4均整后钢管尺寸 35

5.3.5连轧后管子尺寸 35

5.3.6穿孔后钢管尺寸 36

5.3.7管坯尺寸 36

6力能参数、强度及咬入条件等校核 36

6.1力能参数的校核 36

6.1.1轧制压力 36

6.1.2力矩 37

6.1.3电机功率校核 38

6.1.4轧辊强度校核 38

6.2咬入条件的校核 41

6.2.1一次咬入条件 41

6.2.2二次咬入条件 42

6.3加热炉能力的校核 42

6.4年产量的校核 43

7车间经济技术指标分析 44

7.1基本经济指标 44

7.2经济效益估算 45

8车间平面布置图 45

8.1设备间距的确定 46

8.2仓库面积计算 47

8.3车间厂房组成及内外运输 48

8.3.1产房跨度的确定 48

8.3.2柱距尺寸 49

8.3.3车间内外运输 49

8.3.4吊车轨面标高 49

参考文献 51

致 谢 52

北京科技大学本科生毕业设计（论文）

1文献综述

1.1典型的钢管产品及用途

1.1.1钢管的用途

钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是一种经济钢材。

用钢管制造建筑结构网架、支柱和机械支架，可以减轻重量，节省金属

20～40%，而且可实现工厂化机械化施工。

用钢管制造公路桥梁不但可节省钢材、简化施工，而且可大大减少涂保护层的面积，节约投资和维护费用。

所以，任何其他类型的钢材都不能完全代替钢管，但钢管可以代替部分型材和棒材。

钢管对国民经济发展和人类生活品质的提高关系甚大，远胜于其他钢材。

从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。

1.1.3典型的钢管产品——无缝钢管简介

无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。

钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。

钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。

用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。

钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。

钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。

由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。

此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。

但是，圆管也有一定的局限性，如在受平面弯曲的条件下，圆管就不如方、矩形管抗弯强度大，一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。

根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。

结构用无缝钢管是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。

流体输送用无缝钢管是用于输送水、油、气等流体的一般无缝钢管。

-1-

低中压锅炉用无缝钢管是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。

高压锅炉用无缝钢管是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。

化肥设备用高压无缝钢管是适用于工作温度为-40~400℃、工作压力为

10~30Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝钢管。

石油裂化用无缝钢管是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝钢管。

地质钻探用钢管是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻

铤、岩心管、套管和沉淀管等。

金刚石岩芯钻探用无缝钢管是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝钢管。

石油钻探管是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。

钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。

船舶用碳钢无缝钢管是制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。

碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450℃，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450℃。

汽车半轴套管用无缝钢管是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。

柴油机用高压油管是制造柴油机喷射系统高压管用的冷拔无缝钢管。

液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝钢管。

冷拔或冷轧精密无缝钢管是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝钢管。

选用精密无缝钢管制造机械结构或液压设备等，可以大大节约机械加