1、安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 1 页 共 80 页140mm 机组装备条件下 545.6mm 高压锅炉管的开发摘 要中国钢管生产近几年发展迅速,已经成为最大的钢管生产国和出口国。但是中国生产的钢管大部分钢级较低，高钢级高压锅炉管以及油井管还需进口。因此开发高钢级高压锅炉管具有重要的现实意义。T91具有优越的使用性能，其高温抗氧化、高温强度优良；抗应力腐蚀、抗热疲劳性能优越。因此是很好的动力锅炉管材料，国内对此的需求量很大，但由于T91 钢管生产难度较大，技术水平要求高，目前国内仍需大量进口。本设计是在宝钢140 连轧机组装备条件下开发高压锅炉管产品，产品的规格是545.6mm ，钢种
2、为 T91。本设计的主要内容包括生产工艺流程、工艺制度的确定、孔型及变形工具的设计、轧制表编制以及设备强度与电机能力校核。工艺制度主要包括温度制度、变形制度及有关技术规程的制定。孔型及变形工具的设计主要包括穿孔内外变形工具、连轧孔型及张减孔型的设计。轧制表是工艺的核心，本设计确定了坯料规格(重量和长度)、各变形工序前后轧件的断面尺寸和变形工具参数的调整。在本设计中采用计算机辅助设计绘制轧制工具及孔型图，并用VB对轧制表进行了编制。 安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 2 页 共 80 页关键词：T91；140 连轧机组；高压锅炉管；轧制表；产品设计Design of545.6mm high
3、 pressure boiler tube under the equipment conditions of 140mm Semi-Floating Mandrel MillAbstractChina has become the biggest steel producer and exporter because steel production has a rapid development in recent years. However, produced steel tube is of low level, and high-level high pressure boiler
4、 tubes and oil well tubes are still imported. Therefore, development of high-level high pressure boiler tubes is of important realistic significance. The tubes of T91grade have some superior performances, including excellent high temperature anti-oxidation capacity, high temperature strength, corros
5、ion resistance and thermal fatigue resistance. So it is an excellent material for producing power boiler tube, they have a great domestic demand that T91 steel tubes in China, but they have to be imported so much because they requires advanced technology in practical production. This design is to de
6、velop high pressure boiler tube products based on BaoSteel 140 semi-floating mandrel mill. The product specification is 545.6mm, calibrated for T91. The main contents of this design including the production process flow, the process system, and the design of rolling paeees and deformation tool type,
7、 rolling list compiled and motor ability and strength. The process system includes temperature system, the system of deformation and relevant technical regulations. The design of rolling schedules and deformation tool include perforation and deformation tools, rolling and zhang minus the groove shap
8、e design.Rolling process is the score of the process system. This design has identified the design specification (weight and length), the deformation process before the rolled-piece sectional dimensions and deformation of the parameters adjustment tool.With the aid of CAD, the drawing of the roll to
9、ols and roll pass is completed, and rolling schedule is programmed by VB.Key Words： T91; 140mm semi-floating mandrel mill; high pressure boiler tube; rolling schedule; product design安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 3 页 共 80 页毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致
10、谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 安徽工业大
11、学 毕业设计（论文）报告纸第 4 页 共 80 页1 引 言 .62 总 论 .72.1 我 国 无 缝 钢 管 生 产 现 状 及 与 国 外 的 差 距 .72.2 T91 钢 的 介 绍 .102.3 全 浮 动 芯 棒 连 轧 管 机 的 工 艺 特 点 .122.4 无 缝 钢 管 生 产 的 进 展 方 向 .132.5 本 文 设 计 的 主 要 内 容 及 方 法 思 路 .132.5.1 本 文 设 计 的 主 要 内 容 .132.5.2 设 计 的 方 法 和 思 路 .143 机 组 设 备 的 主 要 技 术 参 数 .143.1 环 形 加 热 炉 .143.2 穿
12、 孔 机 (带 狄 舍 尔 导 盘 ).143.3 六 机 架 空 心 坯 减 径 机 .153.4 八 机 架 连 轧 机 .163.5 再 加 热 炉 .163.6 张 力 减 径 机 .163.7 火 焰 切 割 机 .173.8 分 段 锯 .173.9 冷 床 .174 产 品 的 金 属 平 衡 .184.1 坯 料 的 质 量 标 准 和 规 格 .184.2 金 属 平 衡 .185 生 产 工 艺 流 程 及 工 艺 制 度 .205.1 生 产 工 艺 流 程 图 .205.2 生 产 工 艺 总 流 程 图 .205.2.1 热 轧 工 艺 流 程 图 .205.2.2
13、连 轧 工 艺 流 程 图 .215.3 生 产 工 艺 流 程 简 述 .225.3.1 热 区 生 产 工 艺 过 程 .22安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 5 页 共 80 页5.3.2 精 整 车 间 生 产 工 艺 .245.4 工 艺 制 度 .245.4.1 温 度 制 度 .245.4.2 孔 型 系 列 及 变 形 制 度 .255.5 技 术 规 程 .255.5.1 管 坯 准 备 .255.5.2 管 坯 加 热 .265.5.3 管 坯 穿 孔 .275.5.4 空 心 坯 减 径 .295.5.5 钢 管 连 轧 .295.5.6 再 加 热 .325.5.
14、7 张 力 减 径 .335.5.8 冷 床 .346 轧 制 表 计 算 .346.1 轧 制 表 计 算 的 条 件 (基 本 参 数 和 极 限 值 ) .346.1.1 轧 件 长 度 .346.1.2 张 减 机 减 径 系 列 .356.2 孔 型 系 统 的 确 定 .356.2.1 主 孔 型 连 轧 管 外 径 的 确 定 .356.2.2 张 减 孔 型 的 选 择 .366.2.3 计 算 步 骤 .367 孔 型 与 工 具 设 计 .417.1 穿 孔 工 具 设 计 .417.1.1 穿 孔 轧 辊 设 计 .417.1.2 导 盘 设 计 .427.1.3 顶 头
15、 设 计 .427.2 连 轧 辊 孔 型 设 计 .447.2.1 孔 型 设 计 的 基 本 参 数 及 变 形 量 表 示 法 .447.2.2 变 形 分 配 .447.2.3 选 择 孔 型 结 构 .467.2.4 确 定 孔 型 结 构 参 数 .46安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 6 页 共 80 页7.2.5 轧 辊 转 速 计 算 .568 设 备 强 度 与 电 机 能 力 校 核 .588.1 轧 管 机 力 能 参 数 计 算 .588.1.1 已 知 的 基 本 参 数 .588.1.2 轧 件 对 轧 辊 的 作 用 力 P .598.1.3 轧 件 对
16、芯 棒 的 轴 向 力 .618.1.4 轧 制 力 矩 计 算 .618.2 轧 辊 强 度 校 核 .618.2.1 辊 身 部 分 仅 考 虑 弯 曲 强 度 .638.2.2 辊 颈 部 分 按 弯 扭 合 成 .638.2.3 轴 头 部 分 的 强 度 校 核 .648.3 主 电 机 容 量 校 核 .648.3.1 轧 辊 传 动 所 需 要 力 矩 .648.3.2 绘 制 电 机 负 荷 图 .658.3.3 电 机 能 力 校 核 .668.3.4 过 载 校 核 .669 轧 机 生 产 能 力 计 算 .669.1 典 型 产 品 的 轧 机 小 时 产 量 .669
17、.1.1 轧 制 节 奏 的 确 定 .669.1.2 轧 机 小 时 产 量 计 算 .6910 技 术 经 济 指 标 .7010.1 能 源 介 质 消 耗 指 标 .7010.2 工 具 消 耗 指 标 .71结 论 .72致 谢 .73参 考 文 献 .74附 录 vb 程 序 代 码 .76安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 7 页 共 80 页1 引 言随着社会的发展和不断进步，钢管的应用越来越广泛，在某些高科技术上对钢管的性能要求也越来越高，如高压锅炉等方面，对钢管的要求极为苛刻。而我国钢管产量虽然已经上去，但是在高技术钢管生产中与一些国家有一定差距。因此对高技术含量钢管的
18、研究已经迫在眉睫。本设计是在宝钢 140mm 连轧机组的装备条件下设计一个高压锅炉管产品，产品的规格是 545.6mm，材料是 T91。设计主要内容包括产品生产的基础条件论证，产品的设计要点，轧制表编制及设备的强度和电机能力校核。安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 8 页 共 80 页2 总 论2.1 我国无缝钢管生产现状及与国外的差距无缝钢管被广泛应用于石油、电站、地质、化工、机械、建筑、煤炭、船舶、核能、宇航等各个方面。目前我国已投产及 2010 年前投产的无缝钢管机组，共 57 套，到 2010 年机组的年总生产能力约 816.5 万 t。其中连轧管机组占生产能力的 50%左右，三辊
19、轧管机组占 13.5%，新狄塞尔轧管机组站 13%左右，为我国三大主力机组，连轧管机组遥遥领先。从轧机的结构看比较先进的有：天津大无缝的 250mm 限动芯棒连轧机组、 168mmPQF 及 460mmPQF；宝钢140mm 全浮动芯棒连轧机组；衡阳钢管厂的 89mmMINI-MPM 机组及340mm 限动芯棒机组；包钢 180mmMINI-MPM 机组、鞍钢 140mmMINI-MPM 机组以及无锡锡钢的 114mm 机组、齐钢的 114mm 机组、成都无缝的340mm 限动芯棒机组等。但我国生产的无缝钢管无论是品种还是规格，结构性缺陷明显，长线产品供大于求，短线产品还得进口。进口管主要是油
20、井管和高压锅炉管以及特大特厚管。2006 年 16 月，进口油井管占进口无缝管量的 53%，高压锅炉管占 35%。随着我国石油工业的重点转移，在我国西部的油井开采的难度增加，主要表现在井深增加，井压加大，对油井管提出了更高的要求，高抗挤压性、高抗腐蚀性和高的连接强度等。特殊扣油套管、抗腐蚀油套管、新型油套管是薄弱环节。最近，国家决定在 4 个方面对钢铁行业进行重点投资，其中之一就包括了石油用管和高压锅炉管。衡钢目前还不能成系列生产油井管，如钢级在 P110以上的、特殊扣的、非 API 标准的油井管。另外，我国的电站使用的高压锅炉管大都是 T91、T91、TP304H 等钢种目前国内还不能大量生
21、产，其中 159mm以上 95%要靠进口。机械加工与能源开发专用管规格在 219350mmD/S16的中口径的中厚壁钢管是缺档产品，大部分也需要进口。钢管的实物质量如表面缺陷、尺寸精度、钢质纯净度、组织性能均匀性、稳定性等与国外先进水平相比也存在差距。我国已加入 WTO，全球范围内的钢管市场竞争压力越来越大，无缝钢管市场竞争日趋激烈。钢管用户对热轧钢管的质量要求也越来越高，钢管的表面质量及安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸第 9 页 共 80 页精度、钢级实际上已成为影响竞争力的重要指标。高附加值的钢材品种，包括油井管、大口径高压锅炉管，将受到较大的冲击。因此，钢管的高精度轧制已成为各钢管公
22、司提高钢管质量，拓展产品规格，满足用户需求和立足市场的必要条件。我国无缝钢管生产存在的问题主要是全行业发展不平衡。一直以来外供钢坯企业，在钢管产量猛增的形势下，国内坯料来源大有缓解，但价格仍在高位运行，造成成本增加，给企业效益增长带来了难度。小规格无缝管因其投资少、见效快，一大批民营企业像雨后春笋般建设起来，他们靠成本低廉、政策灵活之优势与老国企争夺国内无缝管市场，竞争十分激烈。主要技术经济指标尚需进一步改善，以提高在国内外市场的竞争力。目前，我国热轧无缝钢管（坯-材）成材率85% ，视其技术装备水平不同波动较大，技术先进轧机一般为90%-92%，技术落后轧机仅为80%左右；热轧无缝管吨管电耗
23、先进轧机为100-150KWh/t，落后轧机为300KWh/t以上；轧机作业率先进轧机为75%以上，落后轧机为70% 以下。国民经济中需求的特殊用途、高附加值、高技术含量钢管，短期内还无法完全满足需求，尚依赖进口。如特殊扣套管，还有高钢级高压锅炉管、油井钻杆等仍需部分进口。无缝钢管同焊管在市场上存在着越来越激烈的竞争。过去人们普遍认为焊接钢管在质量上、安全性上不如无缝钢管，加上其材质一般为普钢Q235，生产工艺又较简单，因此成本远低于无缝钢管。因其用途仅限于一般民用建筑和低压流体输送管道，所以尽管其价格远低于无缝钢管，也无法同无缝钢管争夺市场。但进入21世纪后，先进的焊管金属装备在我国陆续出现，由于焊接工艺技术的提高，焊缝质量发生了质的改善，一些中小规格焊管，因其质量接近或达到无缝管水平，正向原属无缝钢管应用领域进军，例如低中压锅炉用管、J55级石油套管以及X70级以下的油、气管线管等。在过去几年中，由于各国无缝管生产能力提高，因
