材料成型课程设计.docx
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材料成型课程设计
材料成型课程设计
热轧无缝钢管油井管（152.5孔型）
成品管尺寸连轧荒管尺寸毛管尺寸
114.3*14152.5*14179*24
姓名丁超
学号129024146
班级型125
指导教师尹元德
热轧无缝钢管课程设计内容要求
1、产品技术要求；（高压锅炉管和石油管不同）
2、工艺流程（包括热轧工艺流程及高压锅炉管（石油管）生产工艺流程）简介；
3、针对所设计的成品规格，进行连轧孔型设计（包括计算芯棒直径、各机架减壁量和减壁率、孔型已知参数及导出参数、第1机架力能参数计算）；
4、孔型图（用AUTOCAD画出）
题目：
规格尺寸（单位：
mm）
高压锅炉管（119孔型）
1、26.9×4
119×5
141.5×13.5
2、30×3.2
119×4.5
141.5×13
3、31.8×7.1
119×7
141.5×15.5
4、33.7×5.6
119×6.5
141.5×15
5、35×5
119×5.75
141.5×14.25
6、38×4.5
119×5.5
141.5×14
7、42.4×6.3
119×6
141.5×14.5
8、44.5×2.6
119×3.25
141.5×11.75
9、51×5
119×5.75
141.5×14.25
10、44.5×10
119×10
141.5×18.5
11、54×12.5
119×12.5
141.5×21
12、51×5.6
119×6
141.5×14.5
13、54×8
119×8
141.5×16.5
14、54×10
119×9.75
141.5×18.25
15、57×14.2
119×15
141.5×23.5
油井管（152.5孔型）
1、139.7×20
152.5×20
179×30.25
2、139.7×22.2
152.5×22
179×32.5
3、139.7×25
152.5×25
179×35.5
4、60.3×6.45
152.5×7
179×16.25
5、88.9×9.52
152.5×9.25
179×19
6、114.3×10.92
152.5×10.75
179×20.5
7、127×7.52
152.5×7.5
179×17.25
8、132×15
152.5×15
179×25
9、114.3×14
152.5×14
179×24
10、93.2×12
152.5×11.75
179×21.5
11、127×9.19
152.5×9
179×18.75
目录
1钢管的标准及技术要求3
2生产工艺流程6
2.1工艺流程图6
2.2生产工艺流程简述7
3轧制表计算10
4连轧孔型设计11
4.1孔型设计的基本参数及变形量表示法11
4.2轧管机力能参数计算19
1.钢管的标准及技术要求
1.1对钢管尺寸偏差的要求
根据国标GB/T17395-2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对尺寸偏差的要求，可分为标准化和非标准化两种，四个等级，其具体参数要求如表1-1和表1-2所示。
表1-1外径允许偏差
标准化外径允许偏差
非标准化外径允许偏差
偏差等级
外径允许偏差
偏差等级
外径允许偏差/%
D1
±1.5%，最小±0.75mm
ND1
-1.50~+1.25
D2
±1.0%，最小±0.50mm
ND2
±1.25
D3
±0.75%，最小±0.30mm
ND3
-1.0~+1.25
D4
±0.50%，最小±0.10mm
ND4
±0.8
表1-2壁厚允许偏差
标准化壁厚允许偏差
偏差等级
壁厚允许偏差
0.1<
0.05<≤0.1
0.025<≤0.05
≤0.025
S1
±15%，最小±0.6mm
S2
A
±12.5%，最小±0.4mm
B
正偏差取决于重量要求
-12.5%
S3
A
±10%，最小±0.2mm
B
±10%
±12.5%，最小±0.4mm
±15%
C
正偏差取决于重量要求
-10%
S4
A
±7.5%，最小±0.15mm
B
±7.5%
±10%
±12.5%
±15%
S5
±5%，最小±0.10mm
非标准化壁厚允许偏差
偏差等级
壁厚允许偏差/%
NS1
-12.5~+15
NS2
-10~+15
NS3
-10~+12.5
NS4
-7.5~+12.5
注：
S是钢管公称壁厚；D是钢管公称外径。
1.2对钢管的长度要求
根据国标GB/T17395—2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对钢管的长度要求，可分为通常长度、定尺长度和倍尺长度。
1.2.1通常长度
钢管一般长度以通常长度交货。
通常长度符合以下规定：
热轧管：
3000~12000mm；
冷轧管：
2000~10500mm；
热轧短尺管的长度不小于2m，冷轧短尺管的长度不小于1m。
1.2.2定尺长度和倍尺长度
定尺长度和倍尺长度应在通常长度范围内，全长允许偏差分为三级，如表1-3所示。
每个倍尺长度按以下规定留出切口余量：
外径≤159mm为5~10mm；
外径>159mm为10~15mm。
表1-3全长允许偏差
全长允许偏差等级
全长允许偏差/mm
全长允许偏差等级
全长允许偏差/mm
L1
0~20
L3
0~5
L2
0~10
1.3对钢管外形的要求
根据国标GB/T17395—2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对钢管外形尺寸的要求，包括弯曲度、椭圆度。
1.3.1弯曲度
钢管的弯曲度分为全长弯曲度和每米弯曲度两种。
（a）对钢管全长测得的弯曲度称为全长弯曲度，全长弯曲度分为5级，如表1-4所示。
表1-4全长弯曲度
弯曲度等级
全长弯曲度/%
弯曲度等级
全长弯曲度/%
不大于
不大于
E1
0.20
E4
0.08
E2
0.15
E5
0.06
E3
0.10
（b）对钢管每米长度测得的弯曲度称为每米弯曲度，每米弯曲度分为5级，如表1-5所示。
表1-5每米弯曲度
弯曲度等级
每米弯曲度/
弯曲度等级
每米弯曲度/
不大于
不大于
F1
3.0
F4
1.0
F2
2.0
F5
0.5
F3
1.5
1.3.2椭圆度
钢管的椭圆度分为4级，如表1-6所示。
表1-6钢管的椭圆度
椭圆度等级
椭圆度不大于外径允许偏差/%
椭圆度等级
椭圆度不大于外径允许偏差/%
NR1
80
NR3
60
NR2
70
NR4
50
1.4对钢管重量的要求
根据国标GB/T17395—2003《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》对钢管重量的要求，钢管可按实际重量交货，也可按理论重量交货。
实际重量交货分为单根重量或每批重量两种。
钢管每米的理论重量（kg）按下面的公式计算：
（1-1）
式中——钢管的理论重量，kg/m；
——钢的密度，kg/dm3；
——钢管的公称外径，mm；
——钢管的公称壁厚，mm。
1.4.1按照理论重量交货的钢管，单根钢管理论重量与实际重量的允许偏差分为5级，如表1-7所示。
表1-7重量允许偏差
重量允许偏差等级
单根钢管重量允许偏差/%
重量允许偏差等级
单根钢管重量允许偏差/%
W1
±10
W4
-3.5~+10
W2
±7.5
W5
-3.5~+6.5
W3
-5~+10
1.4.2按理论重量交货的钢管，每批不小于10t钢管的理论重量与实际重量允许偏差为±7.5%或±5%。
2生产工艺流程
2.1工艺流程图
2.1.1生产工艺总流程图如图2-1所示：
图2-1生产工艺总流程图
2.1.2热轧工艺总图
热轧工艺流程图如图2-2所示：
图2-2热轧工艺流程图
2.1.3油管生产工艺流程图
油管生产工艺流程图如图2-3所示：
车丝
漏磁探伤
吹灰
矫直
硬度检验
正火+回火
加厚管加厚
锯断
中间仓库
正火+回火
保护环
入成品库
打捆
外部涂防腐层
拧保护环
测长、称重
打印、压印
水压试验
拧管接头
螺纹检查
图2-3油管生产工艺流程图
2.2生产工艺流程简述
2.2.1热区生产工艺过程
管坯由炼钢厂提供（连铸坯），外径为178mm，长度为4~10m。
用60t平板车（或其他工具）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，管坯由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。
定尺挡板的行程由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0.84~4.5m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+5.3m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，由出料机将管坯逐根取出并0.5m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，由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3.5~11m，壁厚10.75~46.50mm。
穿孔过程结束后，由“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1.7m，被挡板挡住，此位置上，顶杆在挡板后被一个液压装置夹住。
这时毛管由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179mm的空心坯；要进行减径的管，经过6机架轧出141.5mm空心坯，壁厚10.75~50mm，长度为4.29m~14.08m。
空心坯轧出后，由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，连轧机后台辊道由光电盘控制制动。
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8~33m，直径为152.5，壁厚为3.25~25mm。
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1.7m/s，以避免炉膛的内壁的故障
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