热轧工艺课程设计.docx
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热轧工艺课程设计
热轧工艺课程设计
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1生产工艺流程及工艺制度
生产工艺
工艺流程总图总工艺流程
总工艺流程见图1-1
管坯库热轧区中间库流水精整区分库锅炉管精整区成品仓库热轧工艺总图 热轧工艺总图见图1-2
图1-1生产工艺总流程图
合格管坯测长、称重火焰切定尺环形炉加热热定心穿孔高压水除鳞空心坯减径钢管连轧
中间库收集筐冷锯分段冷床冷却张力减径机高压水除鳞再加热炉切
尾 图1-2热轧工艺流程图
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高压锅炉管生产工艺流程图 高压锅炉管生产工艺流程图见图1-3
中间仓库半检成清品理查热处理冷却矫直切断 修磨
修磨喷丸探伤酸洗磨削检测涂漆和标记光谱检测包装入库
图1-3高锅炉管生产工艺流程图
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生产工艺流程简述热区生产工艺过程
管坯可炼钢厂提供，外径为178mm，长度为4~10m。
用60t平板车从管坯生产厂至管坯堆放场，按钢号、炉号、规格分别堆放在坯料架上。
根据合同订货和生产计划，管坯16t磁盘吊吊至火焰切割机组上料台架，逐根测长、称重，数据输入计算机已控制自动火焰切割机的自动装置。
定尺挡板的行程马达按切割数据自动调节，按米重控制长度，然后将倍尺坯料切成~定尺管坯长度。
管坯入炉前需要再次在辊道磅称上称重，将数据输入热区管理计算机作为批量跟踪的初始信息，后将管坯送入提升装置运至+平台上，经装料机把管坯逐根送入环行炉内加热。
按不同的钢种钢级，将管坯加热至1150℃~1280℃±10℃。
根据生产节奏时间，出料机将管坯逐根取出并扔至管坯斜料台上，震落表面氧化铁皮。
管坯沿斜台和辊道运至管坯热定心前定位，继而完成自动定心。
定心后的管坯经斜轧穿孔的前台，送入喂料槽，链条和液压马达驱动的喂料器推入穿孔。
穿孔后毛管直径184mm，长11m，壁厚。
穿孔过程结束后，“顶杆装入和拔出装置”将顶杆与毛管从辊道上拔出，输出辊道送料装置将顶杆及毛管往连轧机方向移出约，被挡板挡住，此位置上，顶杆在挡板后被一个液压装置夹住。
这时毛管辊道向连轧机方向输出，一个用液压缸操纵的抛出装置将带顶头的顶杆从辊道上拔出，顶杆从辊道上拔出，顶杆经斜坡滚入冷却装置进行循环冷却。
从穿孔机输出的毛管通过16MPa的高压水除磷装置清除一层再生氧化铁皮，直接进入6机架空心坯减径机。
只需定径的毛管，经过2或3个机架轧出184mm的空心坯；要进行减径的管，经过6机架轧出空心坯，壁厚，长度为。
空心坯轧出后，压缩空气将内壁氧化铁皮吹净，然后进入连轧机前台导位装置进行芯棒定位。
轧制时芯棒头部先于空心坯头部规定长度一起喂入工作机架。
当芯棒尾部离开连轧机最后一机架时，连轧机后台辊道光电盘控制制动。
停下来后斯惠顿杠杆把它从料辊道上拔出，回转180后放到调节辊道上定位，第二个斯惠顿杠杆重复此动作，放到芯棒脱棒机上脱棒，芯棒进入根一组的循环装置，脱棒后荒管放入锯切位置，已锯切荒管同步放到螺旋运输机上。
壁厚大于7mm时不需要切头，轧出荒管长度为，直径为119，壁厚为。
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螺旋运输机在二个周期内把荒管送入螺旋运输装置的存放，设置三路送料辊道，再把存放槽内的荒管送入第一路轨道同时，三路辊道上的荒管继续前移一个槽距，第三路上的荒管便进入步进式加热炉中第一齿槽上，其目的是使荒管进料速度保持底速度，约/s，以避免炉膛的内壁的故障和损坏。
若对荒管取样，则需通过三路辊道中第一路辊道型升降装置下降，三路辊道向取样锯方向反转，进行锯切。
采用混合煤气加热的部进式再加热炉生产能力160t/h，有把不同进料温度的荒管加热到约980℃的温度，而长度方向温度允许为10℃。
出再加热炉后通过一台高压水除磷装置进入28架三辊式外传动张减机，减径管的直径，壁厚8mm，长度。
张减管经输送辊道送至部进式冷床。
张减机最后一个机架轧辊中心线与冷床端部距离为，所以当张减机最大轧出深度时，光管部分一离开张减机就要制动。
宽长的部进式冷床通过离合器分为二段传动，冷床使光管旋转前进，起矫直作用，从冷床下来的光管，平行布置的二组送辊道成排送往各自冷锯机组进行定位，成排锯掉增厚端，按各种倍尺锯切，最后锯去尾部增厚端，锯切后倍尺光管经输送辊道卸到中间库台料筐上，自动过磅称重，待标签挂上后。
吊车将管捆吊到中间仓库并有序地放在料架台上。
精整车间生产工艺
高压锅炉管生产加工车间生产工艺
钢管经冷床冷却后吊车从中间库取出放入V型上料机上，然后辊子链式输送装置将管子输送到冷圆盘锯经行切头、尾和定尺。
为了使钢管的断面切口平直、光滑和无毛刺。
锯切后管子拨料器一根一根地送入矫直机的进料槽，这是为了消除在加工、冷却和运输过程中钢管产生的弯曲，保证质量和提高成品率。
此过程使用的是斜辊矫直机。
矫直后，钢管经过喷丸、酸洗和磨削进入探伤阶段，高压锅炉管探伤方法包括涡流探伤、超声波探伤、磁粉探伤、漏磁探伤等。
在生产中常采用多重探伤方法来克服各无损探伤的不足，消除盲区，防止缺陷漏检出厂。
常用的探伤组合有：
超声波+涡流探伤、超声波+漏磁探伤、超声波+磁粉、超声波+磁粉+漏磁探伤。
经上述工序后的钢管除必须经过表面质量、尺寸、形状等外观检测和按国家标准及订货合同要求作化学成分、物理机械性能检查，还必须经行水压检测。
检测后，进行印记、测长、称重和涂油，最后打捆、入库[6]。
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工艺制度
温度制度
轧件在各工序的温度见表1-1[7]。
表1-1 各工序温度参数表
入环形炉温度出环形炉温度
室 温20℃1150℃~1280℃
P911190℃~1220℃1100℃~1150℃
1050℃430℃~850℃980℃±10℃850℃
100℃~300℃
穿孔温度 钢 级 毛管温度
空减后温度连轧温度入再加热炉温度出再加热炉温度张减后温度 下冷床温度
孔型系列及变形制度各孔型系统变形制度见表1-2。
表1-2 各孔型系统变形参数表
名称
参数名称直径/mm
管坯
长度/m
4～10±孔型Ⅰ178±
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入炉管坯
直径/mm长度/m直径/mm长度/m壁厚/mm延伸系数直径/mm长度m壁厚/mm延伸率/%直径/mm长度/m壁厚/mm延伸系数直径/mm长度/m壁厚/mm延伸系数
1781841115．5 119 548
空心坯空减坯连轧荒管张减坯
技术规程管坯准备
管坯尺寸
1）直径：
178mm，直径公差范围；2）长度：
4~10m;3）重量公差范围：
3kg；
4）弯曲度：
10mm/m，全长弯曲度不大于倍管坯直径，椭圆度在直径公差范围内；
5）端面平直度：
端面应与管坯轴线垂直，偏差值5mm。
管坯表面质量
1）管坯表面不允许有缩孔、裂纹、夹杂物及其它缺陷，但深度不大于的表面裂纹允许存在，大于的裂纹应予修磨。
2）管坯表面不允许有金属或其它夹杂物的污损，如果其沉积在管坯表面可以修磨掉，这种沉积物可允许在二分之一直径范围内存在。
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对管坯质量一贯制冶炼要求
1）从高炉—→连钢铁水首先进行脱硫；
2）按API标准或DIN标准规定严格控制化学成分；3）对钢水进行吹氩处理；
4）对含Mn%、Cr%、Mn%易产生白点钢水，需采用脱气处理，使H含量小于2ppm。
火焰切割机
管坯测长称重后，按规定公差和所测的管坯的实际米重，将投料管坯转换成实际切割长度，通过两条切割线进行切割。
切割机组为2*4火焰切割机组。
技术参数
切割直径：
Max 180mm烧嘴快速返回速度：
51m/s切割厚度：
200mm
烧嘴开 30s
总切割时间：
初始切割 15s 切割时间 25s
切割棒长度：
4~10m管坯长度：
~预压力：
氧气~，不低于
焦炉煤气~MPa，Q低=4400~4600Kcal/Nm2 压缩空气~MPa使用SDK-IF喷嘴压力调节 加热氧≥025MPa 切割氧~1MPa 天然气~生产数据
总切割时间 70s 运输时间 30s 切割同步时间 100s 喷嘴配置 8个
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管坯加热加热条件
加热均匀、加热过程不能有严重的氧化或脱碳、避免热裂纹、过热、过烧，烧损1~%。
设备技术参数
1）管坯尺寸：
178×840~4500mm，坯重Max859kg2）钢种：
P913）入炉温度：
20℃4）出炉温度：
1150~1280℃5）管坯出炉截面温度：
10℃6）生产能力：
160t/h
7）炉子尺寸：
中径35m，底宽，炉膛宽5m，炉膛高2~3m8）加热速度：
6min/cm加热时间
kR
式中：
R管坯半径；
k系数。
中低碳钢和低合金钢k=9~12min/cm；高碳钢k=12~18min/cm。
加热制度
加热升温曲线见图1-4所示
T1280℃Max50℃20℃τ
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图1-4加热升温曲线所示
按主孔型不同，环形加热炉各区温度分布见表1-3。
表1-3环形炉各区温度分布
区号119
一区1250
二区1250
三区1300
四区1300
五区1300
六区1290
出炉度1270
钢级P91的加热制度见表1-4所列。
表1-4生产现场环形加热制度
区号10Cr9Mo1VNb
一1100
二1250
三1300
四1300
五1280
六1280
穿孔温度1240~1260
毛管温度1230~1250
管坯穿孔管坯定心要求
管坯出炉后进行穿孔前定心，以改善管坯咬入条件并防止穿偏，改善毛管壁厚不均。
定心装置可选用液压定心机、风镐式定心机和炮弹式定心机等。
液压定心机技术参数
定心力：
450kN 夹紧力：
1150kN最大定心深度：
55mm 最大定心孔直径：
63mm管坯定心要求
穿孔机顶头78~150mm，以直径差4mm为一级，共19种规格。
管坯定心孔尺寸见表1-5。
表1-5 液压定心孔尺寸
管坯直径
顶 头
定 心 孔
Dt/mm
178
78~8690~118
D0/mm
2025
孔径d/mm
4549
孔深h/mm
3035
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122~150
30
53
40
定心孔直径d与孔深h间的关系：
定心头圆弧段：
h15225d24定心孔斜线段：
hd
（2）24穿孔速度制度
穿孔机轧辊和导盘转速配合关系见表1-6、表1-7。
表1-6 穿孔机速度制度
轧棍转速导盘转速
3013
3513
4316
5216
6118
7018
7821
8724
9624
10426
11426
12226
13026
表1-7 不同状态下的轧辊、导盘速比
轧辊转速导盘转速速比最佳值
正常轧制状态95~12518~26~
去除导盘粘钢
40~6018~26~ __
管坯穿孔时低速咬入，高速轧制穿孔后空心坯直径184mm，长度为~。
穿孔毛管技术条件
1）保持均匀时间轧制，避免前台管坯和后台毛管过多而造成不必要的降温。
应贯彻抢温轧制。
在前台停留时间过长造成表面温度低于正常50℃的管坯不准穿孔。
毛管穿出温度见表1-4。
2）毛管前端壁厚应均匀，不允许有明显的穿偏、撕裂、螺旋划伤、卡辊结疤、轧痕、外折和发纹等缺陷。
3）毛管外表面氧化铁皮高压水清除。
定径后毛管直径公差2mm。
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空心坯减径
空心坯减径机共6架，在不同外径的空减坯使用的机架配置见表1-8所列。
表1-8 空减机机架配置
机架布置
1×
2导向
3×
4√
5√
6√
连轧机孔型
119
空减机孔型
轧制空减坯时的减径量
轧制DM空减坯时，总对数减径量为。
同样地，最后一架减径量≯1%。
钢管连轧连轧工艺
钢管连轧工艺如图1-5所示。
芯棒松棒 空减坯芯棒润滑空减坯在输入辊道上定位芯棒在管内定位咬入轧机并轧制芯棒预定位芯棒冷却脱 棒芯棒准备切 头冷 却芯棒循环 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
图1-5连轧流程图咬入和轧制
1）咬入时，空减坯温度不低于1100℃2）荒管外径、壁厚规格见表1-23）孔型配置、芯棒规格按轧制表
4）按已确定的孔型及荒管壁厚选定或计算各轧辊转速
转速摆动
轧制时的转速摆动是控制机架见张、推力的主要手段，摆动曲线如图1-6。
15%n%
1 2 3 4 5 6 7 8机架号
-15%图1-6连轧机转速摆动
第一机架最大摆动值为设定转速的15%第二机架至第五机架的摆动值可下式计算：
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ni15%1F6Fi
1F6F0当第一架摆动到最大值时，其它各架摆动值见表1-9。
表1-9 连轧机各架最大转速摆动值
机架号摆动值nmax/%
115
2
3
4
5
6
转速摆动在正确的范围内时，荒管有合适的周长，表面有四条均匀的黑线。
张力过大将产生包棒；过小则可能产生轧折。
应根据轧出荒管质量及脱棒情况进行调整。
芯棒直径补偿
作用：
调整荒管长度，保证荒管壁厚；
补偿芯棒直径规格数不足。
芯棒的直径补偿应与转速摆动值配合运用。
荒管的长度控制原则
荒管长度控制应遵循如下原则：
与张减机相配合，轧出的成品管外径、壁厚控制在公差范围内；连轧机上轧制顺利脱棒顺利。
竹节控制
连轧管两端出现外径、壁厚和面积增大的现象称为竹节。
其主要原因在于咬入和抛出阶段，芯棒阶越而造成的。
竹节问题是全浮连轧机组的固有问题，可采用在非稳定轧制阶段改变一些机架的轧辊转速来减轻。
此外，还可通过孔型设计、改善润滑条件的多种方法来改善或消除竹节现象。
再加热
入炉温度：
430~850℃， 出炉温度：
980~1050℃
出料截面温度：
±10℃
出料最快速度：
270根/小时加热时间：
10分钟， 炉子能力：
160吨/小时加热制度
再加热炉内管坯升温速度见图1-7。
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T炉温
管坯升温
图1-7再加热升温曲线说明：
炉子沿长度方向分布为恒温曲线；
在炉宽方向上，根据进料具体长度调整尾端的供热量；出炉温度：
不同钢种加热时的炉温及出炉温度见表1-10。
表1-10部分钢种再加热炉温及出炉温度
钢种St35St45Ck45、St52、St55
37Mn5
炉子温度970~1070℃960~980℃900~980℃950~980℃
出炉温度940~970℃900~960℃910~960℃930~960℃
炉长方
张力减径要求
荒管从管坯炉出来后，先经高压水除磷再进入张减。
除磷水压力为16MPa,不得低于14MPa。
钢温不得低于900℃。
SRM的特点：
过程机控制头尾增厚。
终轧温度
表1-11 终轧温度表
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钢管品种
钢种St35
一般管
St45、St45-1St52St55CK45
油井管
37Mn59（T55）其它钢种
终轧温度880~930℃870~910℃800~900℃800~880℃860~890℃
张减机速度
最大进口速度：
/s最大出口速度：
16m/s
张减机为三辊外传动机架，为单传独动，即三个外辊用一个电机通过减速箱一根输入轴同时传动。
各机架传动比见表1-12所列。
表1-1228机架张减机的速比表
机架序号
12345678910
速比i6.851
机架序号11121314151617181920
速比i
机架序号2122232425262728
速比
取样
为了及时掌握轧制质量情况，需定期对张减管取样，测其外径、壁厚和检验内外表面质量。
取样要求见表1-13
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表1-13张减管取样要求一般管、中低压锅炉管油井管、新产品
取样长度取样部位
200~400mm一般在钢管中部
每轧100支取一支每轧50支取一支
取样数
钢管壁厚控制
张减的壁厚控制是通过张力摆动来控制的，借助于张力摆动对成品管壁厚进行微调，用1#~5#机架转速最大摆动幅度和摆动曲线，见图1-8。
张摆控制值如表1-14所示。
102-2 %1628机架号
图1-8张减机张力摆动曲线
表1-14张减机摆动控制值
机架公差±10%±8%±6%±4%±2%
1±10%±8%±6%±4%±2%
2±%±%±%±%±%
3±%±%±%±%±%
4±%±%±%±%±%
5±%±%±%±%±%
6±0%±0%±0%±0%±0%
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冷床
冷却要求：
当钢管米重﹥7lkg/m时，则开风机通风。
钢管离开冷床时的温度视壁厚而定，一般为100~300℃冷床末端的钢管直度偏差范围为±~/m。
当冷床后续设备出现故障时，应使冷床处于摆动状态。
锯切
切割钢管时，要求管体的不平度≤。
在锯切低合金钢和和轧制节奏时，应适当延长锯切时间。
成排锯切操作。
锯切长度或定尺计算机控制进行最佳锯切[8]。
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2连轧孔型设计
孔型设计的基本参数及变形量表示法
简述基本参数
连轧观机孔型设计的基本参数见表4-3。
表4-3连轧管孔型设计基本参数
参数主孔119
DM
SM
SKmin
UM
UKFM/cm2FK/cm2Kmax
1
2
变形量表示法
减壁变形：
si（1SiSi1）10%0 式中：
Si、Si1第i架出入、口钢管壁厚。
外周长变化量：
Ui（1UiUi1）100% 式中：
Ui、Ui1第i架出入、口钢管外周长。
断面缩减量：
Fi（1FiFi1）100% 式中：
Fi、Fi1第i架出入口钢管截面积。
变形分配减径系列的确定
1为了保证壁厚的精度，第5、6架应给以较小的减壁量，换言之连轧管的减壁○
量应主要分别在前四架。
2前两架的减壁量应尽可能大，当不能过大，一般60%。
这主要考虑来料○si尺寸的波动而给轧机留有一定的承受余地。
3第二架以后，（i2、○应单调递减，这是因为轧件温度逐渐下降，塑性3、4、5）si降低，孔型侧边易产生裂纹；同时，为使变形缓和，应使相邻机架的减壁量之差逐渐缩小；此外，第5、6架也要有一定的减壁量，否则起不到均壁的作用。
4第7、8架不减壁，因其主要作用是使钢管与芯棒间形成均匀间隙，以便○1顺利脱棒。
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表4-4连轧管机减壁量分配
119
12345678
S0（mm）
S1（mm）
S（%）
00
圆周减小系列及断面收缩率
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