机械毕业设计（论文）钢管连轧机2#轧机主传动设计【全套图纸】.doc

摘要本文是针对轧机的主传动设计。钢管的生产是离不开连轧机的，轧机是生产无缝钢管的最重的步骤之一，最近几年来连轧技术迅速发展，不断进步，取得了很好的成绩。此文是针对连轧机组中的第二架轧辊进行的设计，包括一系列的计算和强度校核，受力的分析等一系列的问题。在设计过程中，在机器正常工作的条件下，首先要满足咬入条件，之后才是满足强度。根据无缝钢管的规格来选电动机，联轴器，减速器等等。关键词：连轧机 轧辊 无缝钢管 AbstractThis article is designed for the rolling mill drive.Steel production is inseparable from the mill, the production of seamless steel pipe mill is the most important steps in one of the most rapid development in recent years and rolling technology, continuous improvement, achieved good results. This article is for rolling mill rolls in the second frame for the design, including a series of calculations and the strength check, stress analysis and a series of problems. <br>In the design process, the machine normal working conditions, the first bite into the conditions to meet, then meet the intensity is. According to the specifications of seamless steel pipe to select motor, coupling, reducer and so on. Keywords: Mill Roll Seamless Steel Tube目录摘要2Abstract3第一章绪论51.1 发展状况51.2 生产状况71.3 生产工艺流程121.1.1管坯锯131.1.2坯加热141.1.3 穿孔机151.1.4连轧机151.1.5脱管机151.1.6定径机、张减机15第二章传动方案设计162.1第一种设计方案：162.2 第二种设计方案162.3 第三种设计方案16第三章轧制力的计算173.1已知参数173.2轧制过程的建立咬入条件173.2.1开始咬入阶段173.2.2完成咬入阶段183.3 平均单位压力的计算183.3.1 外摩擦影响系数193.3.2 变形阻力193.3.3 轧件的粘度系数193.4 计算轧制力223.4.1 接触弧长度223.4.2 接触面积223.5 轧辊传动力矩的计算223.5.1 计算轧制力臂233.5.2 计算轧辊轴颈直径233.6 芯棒与钢管之间摩擦所消耗功率的计算24第四章减速器的选择与计算264.1选定齿轮类型、材料、精度等级、齿数274.2. 按齿面接触强度设计274.3.计算284.4按齿根弯曲强度设计29第五章 联轴器的选择与计算30第六章 轧辊轴的设计计算326.1 轴的结构设计326.1.1 轴的结构设计原则326.1.2 选择轴的材料326.1.3初步确定轴的最小直径326.1.4轴的结构设计336.2强度校核39第七章轧辊轴承的选择与校核397.1概述397.2轴承的选择407.3.计算轴承的当量动载荷407.4 计算轴承寿命41第八章设备的润滑41参考文献43结束语45第一章 绪论11 发展状况1958年瑞士人Calmes提出了连轧管工艺芯棒限动的设想，经过计算，试验，在1968年获得专利。1975年Calmes 与意大利INNSE公司和Dalmine钢管，进行了芯棒限动的连轧管工艺大型工业试验，历时6个月。在获得成功基础上Dalmine钢管厂决定建设限动芯棒连轧管机组。1978年8月在意大利Dalmine钢管厂，由INNSE公司设计制造的世界上第一套限动芯棒连轧管机组投产，一种崭新的轧管工艺诞生了。最近10年，在全世界的范围内钢材年增长率约为5%，2004年达到10亿t以上，其中增长最快的是中国和印度。2004年和1990年相比，钢材的轧制量和装备的增加量都是40%左右，目前在世界范围内的长材和扁平材的比例大约是4:6，对不同的轧机，轧机的作业率为75%90%。最近15年，连轧技术有了很大的进步，在轧带钢轧机布置形式的发展方面，总结起来，主要有6种形式。(1)典型的传统带钢连轧机组，这种机组通常是2架粗轧机，7架精轧机，2台地下卷取机，年总产量350550万t，生产线的总长度400500m，有一些新建的机组装备了定宽压力机(SP)。这类轧机采用的铸坯厚度通常为200250mm，特点是产量高，自动化程度高，轧制速度高(20m/s以上)，产品性能好。(2)紧凑型的连轧机，通常机组的组成为1架粗轧机，1台中间热卷箱，56架精轧机，12台地下卷取机，生产线长度约300m，年产量200300万t。采用的铸坯厚度200mm左右，投资比较少，生产比较灵活，由于使用热卷箱温度条件较好，可以不用升速轧制(轧制速度14m/s左右)。(3)新型的炉卷轧机机组，通常采用1台粗轧机，1台炉卷轧机，12台地下卷取机，产量约100万t，其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷，主要用于不锈钢生产，投资较小，生产灵活，适合多品种。(4)轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧，按结晶器的形式不同，分别有多种形式，如SMS开发的CSP、DANIELY开发的H2FRL等，由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成，刚性连接，铸坯厚5090mm，产量120200万t，轧机的布置形式有粗轧加精轧为2+5布置，1+6布置，也有7架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品强度高、温度与性能均匀性好，但是表面质量、洁净度控制方面比传统厚板坯的难度大。(5)国外发展的无头(半无头)轧制技术，日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱，飞焊机，把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起，进入精轧机组时形成无头的带钢进行轧制，在卷取机前再由飞剪剪断，该生产线可以20m/s的速度轧制生产0.81.3mm厚的带钢。德国发展的是半无头轧制技术，他们利用薄板坯连铸连轧的生产线，铸造较长的铸坯，如200m，进人精轧，并且轧后进行剪切，在精轧机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢，减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还产品范围和应用领域的进一步报道尚未见到。现在连轧机很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面，比如广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊(HCW、CVC)和对辊交叉(PC)技术，工作辊的精细冷却、在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术，通过进一步提高铸坯的拉速，使连轧机和连铸机的速度得到匹配，实现真正的连铸连轧。(6)正在开发的生产带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的技术，钢水在2个辊中铸成56mm的带钢，经过1架或2架轧机进行小变形的轧制和平整，生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验，2004年美国NUCOR建立了工业试验厂，德国的THYSSEN2KRUPP也建立了相同的试验工厂，据介绍年产50万t的带钢厂已经试验成功，但是关于生产的稳定性、成本、产品质量、高精度的数学模型的不断改进等，都使热轧产品的质量不断提高。值得提出的新型轧机技术是日本2000年发明的在热连轧机组的最后3个机架上采用单辊驱动和不同辊径工作辊轧制技术(SRDD)，该技术是轧制中驱动大直径的下工作辊(直径620mm)，而较小直径的上工作辊从动，其优点是轧制中有剪应力产生，降低轧制力、减少边降和增大压下量。在国内称为异步轧制技术，国内的实验室实验也表明，该生产方法对降低轧制力有明显的效果。在目前的情况下用低温大变形生产超细晶粒钢和超高强度钢，这种设备是很有效的，但是关于质量、稳定性等方面尚无进一步的报道。所有新建的轧机都有完善的检测技术和手段，如厚度、宽度、速度、凸度、平直度、表面等，使带钢的精度更高，质量更好。3 温度控制技术进步加热炉更多的是采用蓄热式加热炉，燃烧器交替进行蓄热和燃烧，这种炉子在日本使用非常普遍，采用该炉子可以有效地减少燃气的消耗量和废气的排放量。热连轧的冷却控制开始采用超快速冷却(UFC)，这种冷却技术比传统的层流冷却的冷速快510倍，UFC可以放在精轧末架出口，也可以放在地下卷取机前，采用UFC可以极大的改善带钢的性能，扩大钢材性能的可控范围，并且节约宝贵的合金元素用量。国外通过已有的UFC对低合金钢进行了很多有益的实验，并且获得了成功，如细化了晶粒、获得了更高的析出硬度等。用户对表面质量的要求越来越苛刻，像汽车的覆盖件、DWI、酸洗涂油板等，为此采取一系列的措施改善成品表面质量，如辊缝润滑、精细冷却、高Cr轧辊，并且采用在线的带钢上下表面检测系统(ASIS)。焦炉煤气净化后用于发电。1.2 生产状况我国无缝钢管的生产从无到有、从小到大,已经走过了50 多年的历程。2003 年全国无缝钢管产量为700 万t, 出口56 万t, 进口5311万t, 继续保持世界上无缝钢管第一生产、消费大国和成为无缝钢管净出口国。目前,我国无缝钢管品种结构方面的矛盾已得到基本缓解,产品质量已基本上能满足国内需求,产品无特色的“以冷代热”小口径无缝钢管生产方式及落后的生产机组正在逐步淘汰。已经拥有了世界上无缝钢管生产的各种典型机组。主要机组(产能超过一半) 的装备水平、主要生产技术指标和主要品种(如油井管、轴承管和不锈钢管) 的产量居世界前列,我国的无缝钢管正在从生产大国走向强国。我国无缝钢管的生产企业呈现两大特点。其一是以天津钢管有限责任公司(简称“天津无缝”) 、宝钢钢管分公司(简称“宝钢无缝”) 、包钢无缝钢管厂和连轧钢管厂(简称“包钢无缝”) 、攀钢集团成都钢铁有限责任公司(简称“攀成钢”) 、华凌(集团) 衡阳钢管公司(简称“衡阳钢管”) 以及鞍钢新钢铁公司(简称“鞍钢无缝”) 等六大钢管生产企业为首的国有企业,主要以生产专用无缝钢管和中大口径无缝钢管为主,总产量超过了全国总产量的一半以上(2003 年达到了362 万t) ,生产水平和集中度都比较高,它们是我国无缝钢管生产的主力军。其二是近几年来民营无缝钢管生产企业异军突起,发展速度十分惊人,这些企业主要集中在江苏、浙江一带,大都以生产小口径无缝钢管和轴承钢、不锈钢无缝钢管为主,各生产厂的规模均不大,一般都在10 万t 以下,装备水平正在不断提高,机制十分灵活,生产成本较低,是我国无缝钢管生产的新生力量。这两支队伍相辅相成、并肩作战,推动了我国无缝钢管生产的快速发展。与西方国家无缝钢管的产量从1981 年的顶峰一路下滑,到1994 年下降了1/ 3 形成鲜明对比的是我国无缝钢管的产量从1981 年的92 万t 持续增长, 1994 年达到了304 万t, 跃居世界第一位(比1996 年我国粗钢产量超过1 亿t 而成为世界钢和材第一大国提前2 年),2003 年产量达到了700 万t, 为1978 年82 万t 的85 倍。特别是近3 年,每年增加产量近百万t 。由此可见,我国无缝钢管进入了新一轮快速增长时期(表1) 。预计2004 年,我国无缝钢管产量将超过750 万t, 随着天津无缝 168 mm 机组、攀成钢340 mm 机组和衡阳钢管 273 mm 机组等3 套新机组的相继投产以及部分其他机组的扩能改造,预计未来3 年,我国无缝钢管的产能将达到900 万t/ a 以上。我国约有200 套(台) 以上的轧管(或只有单独的穿孔机) 机组,设计能力约500 万t 。其中只有24 家钢管厂的工艺设备比较完整配套,可直接出热轧成品无缝钢管的轧管机组35 套,设计能力约380 万t, 其中具有世界先进水平的轧管机组设计能力约250 万t, 由此可见,我国无缝钢管的生产装备水平参差不齐,先进机组的设计能力仅占一半,在热轧成品管后,近100 万t 的生产能力只能通过冷轧(拔) 生产成机组中超过100 万t 产能的机组的装备水平比较落品管。 177 mm 精密轧管机组,大冶钢厂< 170 mm Assel 三辊轧管机组,衡阳钢89 mm 半浮动芯棒连轧管机组, 包钢无缝< 180 mm 少机架限动芯棒连轧管机组以及鞍钢无缝< 140 mm 限动芯棒连轧管机等。这些机组均代表了当今世界无缝钢管的先进水平。近两年,天津无缝又引进了< 168 mm 三辊式轧辊可调连轧管机组(半浮动芯棒的PQF) ,它是世界第一台全面改进传统的二辊式限动芯棒连轧管机组(MPM 、Mini -MPM) 的新型连轧管机组; 攀成钢引进了< 340 mm 连轧管机组,衡阳钢管引进了< 273 mm 连轧管机组。上述机组生产能力充分发挥,产量将达到500 万t 左右。经过多次改造的攀成钢周期轧管机组和包钢无缝< 400 mm 自动轧管机组的装备水平和生产能力均居世界同类机组前列。上钢五厂和长城协和钢管为生产中小口径合金钢管及不锈钢管而引进的挤压机、冷轧管机生产线也具有世界水平。不难看出,我国汇聚了全世界各种类型的轧管机组, 并且还建成和掌握了许多国外没有的最先进的无缝钢管机组和生产技术。另外,近几年,出现了上百家以生产小口径轴承钢管、不锈钢管、油井管和高压锅炉管等品种的小型民营无缝钢管厂。在这些厂中,有些生产设备达到了较高水平并具有特色。如江都诚德钢管厂的“巨龙”穿孔机(锥形轧辊中径1 8002 200 mm) 为世界之最;南通特种钢厂从俄罗斯引进的450 mm 三辊冷轧管机及自制的10 MN 液压拉拔机为全国之最,该厂还建成了国产第一套连轧管机组(177 mm Mini -MPM) 。 但也必须清楚地看到,由于我国无缝钢管生产起步晚、起点低,目前还有占25 % 左右的产量是由机组配套不完整的小无缝钢管厂生产的。这类机组大多数是76 mm 以下的小机组,不仅规模相当小,且没有稳定的原料供应渠道,热轧设备仅有穿孔机(少部分机组配有自动轧管机或二辊、三辊斜轧延伸机,但都没有定径机),只能靠冷拔(轧) 出成品管,工艺落后,设备陈旧,产品质量差。在上世纪90 年代后期, 钢材市场疲软,国家进行总量控制时,部分机组已被淘汰;部分机组虽经过改造,但装备水平仍然较低。我国无缝钢管的标准,以前基本上是参照原苏联的标准体系制订的。在钢管分标准委员会的组织下, 经过主要钢管生产企业和用户的共同努力,通过直接采用或等同、等效采用国际先进标准,制(修) 订现行标准和淘汰落后标准等方式,逐步建立起了一个包括基础标准和产品标准的较完善的标准体系。标准中涉及的产品标准基本覆盖了我国无缝钢管生产和使用的各品种。现行的无缝钢管国家标准(包括冶金、石油天然气等行业制订的) 22 项。其中,基础标准2 项,产品标准20 项。在这些标准中等同采用国际标准的有4 项,与国际先进标准有对应关系非同效标准6 项。目前,大多数标准的主要技术指标已达到国外通用标准的水平,部分指标还高于国外同类标准水平。尽管我国无缝钢管标准取得了长足进步,与世界钢管强国相比,在标准个数、涉及到的钢种(钢级) 和部分技术指标上还存在有明显差距。我国无缝钢管无论是在产量方面,还是在品种质量方面已基本上满足了国内需求,部分产品已出口到世界各地。数量上的矛盾已经解决,低附加值,技术含量低的产品供需基本平衡,少部分高端产品尚需进口(表2) 。下面就几个主要品种进行分析。在无缝钢管的品种中,石油管(包括油、气钻探用的油井管和油、气田的集输用管) 是最大的专用管材, 约占我国无缝钢管消费量的1/ 4 (全球约占1/3) ,其生产技术水平基本上代表了无缝钢管的总体水平。19491994 年,我国共进口油井管1 150 万t, 其间, 国内总生产量约120 万t, 总自给率不足10 % 。自原国家经贸委组织油井管国产化攻关以来,我国油井管的生产得到了很快发展,自给率已达到85 % 左右。能生产Q125 以下的所有钢级的产品,基本覆盖了API 标准系列,正在开发更高钢级的产品。从规格上讲,可生产从603 mm 小口径油管到3397 mm 大口径套管。根据油井的情况,可生产抗H2S、CO2 及氯离子腐蚀及特殊扣型、抗挤毁的非API 标准油井管。根据不同钢级的要求,采取了合金化、在线常化、正火及调质等方式的生产工艺。虽然我国油井管的开发取得了举世瞩目的成就,但在深井、超深井、高压气井、热采井,大曲率定向井、高腐蚀油气井等条件下使用的高强度、高抗挤、耐腐蚀、防泄漏等非API 标准油井管不能满足国内需求,尚需进口。而挠(柔) 性油井管,国外已投入使用,我国尚属空白。管线管在无缝钢管中占有相当比例。一般认为输送管线的10 % 左右(美国2001 年为125 %) 采用无缝钢管,主要用于陆上特殊地段、海底管线、加压站进出地段、城市主干线以及煤浆、矿粉输送等。目前,我国的管线管一般都采用API 5L 标准和与国际标准等同的GB/ T 97111 、GB/ T 97112 、GB/ T 97113 及与国际先进标准有对应关系的非同效标准GB 8163 -1999 组织生产,品种、钢级、性能、质量等基本上能满足要求。但在提高管端尺寸精度、大口径钢管的壁厚及外径精度、开发“经济型”抗腐蚀钢管和提高矿物输送钢管的耐磨性等方面应加大投入。锅炉和电站用管是无缝钢管的关键专用管之一, 特别是高压锅炉管和核电用管在无缝钢管品种中技术含量最高。从电站性质上又分为火电、水电用管和核电用管。据测算,2020 年以前电站用高压锅炉管年均需求量在50 万t 左右。目前,我国低、中压锅炉管无论是在规格上还是在品种质量上均能满足国内需求。159 mm 以下的高压锅炉管已基本国产化; 159 mm 以上的高压锅炉管国内仅能供一小部分, 大部分尚需进口。我国核电站发展很快,但核电用管研制滞后,核岛用管全部依赖进口,常规岛用管大部分依赖进口,只有电厂配套设施用管由国内供应。在高压锅炉管的钢种开发中, 我国可批量生产20G 、A106B 、12Cr1MoV 、钢102 、T91 、P91 、P22 等钢种, WB36 也进行了小批量生产。但由于有些厂受炼钢及轧管装备水平的限制,在高压锅炉管用钢的有害元素控制及管体几何尺寸精度控制和性能稳定性以及大口径厚壁管的供货长度等方面还存在较大差距,这也是造成高压锅炉大量进口的主要原因。石化用管随着我国石油用量的迅速扩大而得到快速发展,主要用于炼油、石化、化肥、化纤、化工等行业,其质量要求、生产水平等与高压锅炉管类似,这里不赘述。机加工用管和结构用管占无缝钢管总量的1/ 3 以上,我国这类钢管的质量水平与国际水平相当。近年来,在机加工用管方面,除传统的用于机械零部10 月9 日,唐山钢铁集团有限责任公司、达涅利公司、三菱商事株式会社在北京人民大会堂举行联合新闻发布会,宣布我国第一条采用组合先进技术在唐钢投产的超薄带钢生产线顺利达产,标志着唐钢产品结构调整实现了历史性的突破, 对优化产品结构,增强企业竞争力和产品创效能力将起到至关重要的作用。超薄热带工程是唐钢“三步走”发展战略的关键项目,列入国家第二批国债贴息贷款项目,总投资达25 亿元。本着“以薄为主、以热代冷”的基本原则,经国际招标,唐钢选择由意大利达涅利薄板坯连铸技术、美国布里克蒙辊底炉技术、日本三菱热轧技术组成的短流程生产线。该线组合了多项世界先进的单项技术,提高产能潜力大,产品质量优良,品种开发空间大。其具有的连铸动态软压下、半无头轧制和铁素体轧制等多项薄规格板带生产的前沿技术,是集当今世界最先进的薄板连铸连轧技术于一身的新组合,为我国超薄热带生产探索了一条新路。唐钢超薄热带生产工艺,属于当今世界钢铁工业发展中的一项高新技术,是一种常规热连轧无头轧制技术和薄板坯连铸连轧技术的优势结合,是当代热轧技术的标志性发展。该工程是国内第一条采用90/ 17 mm 铸坯和平均546 m/ min 的高拉速设计、优化的中间包及浸入式水口设计、长漏斗结晶器、结晶器漏钢预防和动态软压下及隧道式辊底加热炉、三点除磷、动态PC 轧机和目前国际最先进的GCT 控制系统的薄板坯连铸连轧生产线,代表着当今国际热轧薄板生产领域的最先进水平。唐钢超薄热带的产品定位与其他板材生产企业存在着明显的差异。它主要生产传统的热连轧和薄板坯连铸连轧不能批量生产的薄规格的热轧薄板,区别就在于“薄”字。在一定时间内,国内薄规格的板材还将处于短缺状态,属于成长期产品。另外,超薄热带可以部分替代冷轧薄板,直接进入目前应用冷轧薄板的某些领域,省去了吨钢500 元左右的冷轧费用, 为消费者带来经济效益,这正是产品的市场竞争力所在。所以,无论从项目本身产品定位的显著优势,还是从技术优势和成本优势看,项目的市场前景和经济效益都非常看好。唐钢超薄带钢工程一期、二期工程先后于2003 年1 月和2004 年6 月建成投产。到今年8 月,该厂月产热轧带钢22 万t, 达到250 万t设计能力,成为目前世界上达产速度最快的双流薄板坯连铸连轧生产线。1.3 生产工艺流程 我国无缝钢管的生产工艺流程如下：管坯锯 坯加热 穿孔机 连轧机 脱管机 再加热炉 定径机 张减机 冷床 管排锯 矫直机 探伤 倒棱 热处理 成品包装图2图3 图2、图3为无缝钢管生产线1.1.1管坯锯直径180机组用管坯，全部为连铸圆管坯，与轧制管相比，连铸圆管坯具有金属收得率高(可提高12-14%)，管坯表面质量好，能耗低（降低30%）和减少钢管生产成本（减少15%）等优点， 新建的直径180机组、年需连铸圆管管坯量220605吨。 管坯规格如下： 管坯直径（mm）180、270 管坯定尺长度（mm）：1500-4500 管坯最大重量：2022Kg 炼钢厂按倍尺长度供货、来料长度为4000-8000mm，管坯在管坯锯切线切成定尺，各种直径的管坯需要量如下： 直径180mm： 168672吨 直径270mm： 51933吨1.1.2坯加热钢坯在轧制成材料前进行加热的目的，就是：（1）降低金属的变形抗力，增加金属的塑性，避免在轧制时开裂；（2）改善其不均匀的金相组织。同时也可以消除钢坯中的部分缺陷。（3）在降低金属变形抗力的同时，相应地也降低了金属轧制动力的消耗。环形加热炉相对于其他形式的加热炉，有以下特点：（1）能适应不同直径和长度的复杂圆坯，易于按管坯规格的调整加热制度。（2）管坯在炉底间隔放置，坯料能三面受热，加热温度均匀，加热质量好。（3）管坯在加热过程中随炉底一起转动，与炉底之间没有相对运动，氧化铁皮不易脱落。（4）装料，出料和炉底运行都能自动运行，操作的机械化和自动化程度高。（5）由于炉子是圆形的，占用车间面积较大平面布置上比较困难，一旦成行，改扩建比较困难。（6）管坯在炉底上呈辐射状布料，陆地面积利用较差。单位炉底面积的产量较低。 1.1.3 穿孔机环形炉到穿孔机的设备包括：横移推料器、拔料器、链式移送机、翻料钩、辊道、挡板、剔除台架由环形炉加热到1280°的管坯经出料机夹出，并且放在出料台架上，通过横移推料装置和拔料器送到链式移动机，由翻料钩将管坯送到辊道上，在辊道的端部由挡板定位。当轧机出现故障影响正常轧制时，需将管坯剔除到台架上。正常轧制时，经拔料器拔到缓冲接料器进入穿孔机前台的受料槽，由推料机推动管坯经入口导管送入穿孔机的孔型进行穿孔。1.1.4连轧机MPM连轧管机主要设备：（1）MPM机架，MPM机架由5个机架组成，每个机架包括两个传动辊，五个机架轧辊依次水平和垂直交替布置.（2）芯棒支撑机架，三个芯棒支撑机架在芯棒插入和芯棒返回时支撑芯棒。（3）在MPM入口侧有一个高压水除磷系统。（4）液压缸自动控制系统（5）夹送辊是指在轧制过程中，芯棒的运动受到限制力作用，始终以一个恒定的速度前进，其速度低于或等于第一机架轧机的轧制速度，并且钢管由脱管机完成从芯棒上脱出，然后芯棒从原路返回的芯棒连续轧管机。1.1.5脱管机脱管机是将连轧管机轧出的钢管从芯棒上脱去的设备，它是MPM限动芯棒连轧管工艺中不可分割的一部分。正因为有MPM连轧管机的存在，所以必须有脱管机将钢管连续不断地从芯棒上脱去。1.1.6定径机、张减机限动芯棒连轧管机组整个生产过程是连续进行的，而定径、张减工序是热轧生产线金属热变形的最终一道工序，是连轧管机组中的精轧机组，定径、张减工序包括从脱管机出口辊道至步进式冷床结束，其中再加热炉由工业炉部分负责，其余的全部设备均属定径、张减工序范围，该区域具有世界先进水平的在线常化工艺及张力减径机的混合传动系统第二章 传动方案设计2.1第一种设计方案： 从总体来看，从理论上来讲，整个连轧机组（包括5个轧机）可以用一套动力系统，也就是用一台电动机来带动整个连轧机组工作。但是这样设计有利也有弊：有利的是可以节省资源节省占地面积和空间，可以减少维修的工作量，节约了人力资源，也就提高了经济效益，从这点来看是有利的。由于是一台电机带动整个机组正常的连续工作，这样就有一个很现实的问题出现了，也就是说理论上一台电机可以带整个机组工作，实际上能行的通吗？如果单单从理论上来讲，绝对是可以的，这样对技术和经济要求较高，也就是说需要高端技术和大量金钱，对材料的的要求也就相应的提高了。对一个企业来讲是非常不经济的。综合来看此方案是不太合理的。2.2 第二种设计方案从整个系统来看，可以用两个相同的电动机来同时带动一对轧辊来进行工作，从对设备的要求来讲，是绝对没有任何问题的，但问题是两台电动机来带动一对轧辊有点浪费资源，也相应的增加的占地面积，对厂房的要求高了，给装配和维修业带来了诸多不便。另外，设备增加了相应的设备发生故障的概率也大了，也就是说机器能正常工作的时间减少了，从这点来讲是不积极的。综合来讲此方案不太合理。2.3 第三种设计方案通过以上设计方案可以看出来，既不能浪费资源，又要经济。这就需要有一个最优点的出现。功夫不负有心人，这个点被我发现了。我查阅了大量的资料，还经过了系统的科学的计算，就是用一个电动机来带动一对轧辊工作，此方案既能满足资源的合理利用，又能给工厂带来很高的经济效益。纵观以上三种设计方案，第三种设计方案是最合理的。第三章 轧制力的计算3.1已知参数入口毛管： MPM系列：173；外径：200mm；壁厚：13.35mm; 长度：4900（最小）；10200（最大）；重量：890（最大）轧制速度： MPM系列：173：入口速度（m/sec）:1.5;出口速度（m/sec）:4.5工作机特性： MPM系列：173；最大轧辊直径：630mm；辊缝：25mm； 轧制温度：950度；3.2轧制过程的建立咬入条件只有轧件被轧辊咬入进入变形区，轧制过程才能建立。轧件咬入条件，可分为两个阶段，即开始咬入阶段和已经咬入阶段。3.2.1开始咬入阶段 当轧件与旋转着的轧辊接触时，轧辊对轧件作用有正压力N及摩擦力T，如图1a所示，并且 (3-1)式中， 摩擦系数。当轧件与轧辊接触瞬间，在力的作用下处于平衡状态时，则 (3-2)式中，G为惯性力，若忽略不计，则其平衡条件为若使轧件能被自然咬入，必须>因此，只有当. 时，才能实现其自然咬入；若时，则轧件处于平衡状态，不能自然咬入；当时，则不可能自然咬入。图1 开始咬入（a）咬入后（b）作用于轧件上的力3.2.2完成咬入阶段由图1b可知，当轧件倍咬入后，若继续咬入，则必须符合以下条件即 (3-3)由于，所以，这说明了轧件一旦被咬入，就会继续咬入，轧制过程就能建立起来。 3.3 平均单位压力的计算平均单位压力可以写成下列一般形式 (3-4)式中： 应力状态影响系数； 考虑摩擦对应力状态的影响系数；考虑外区对应力状态的影响系数；考虑张力对应力状态的影响系数；艾克隆德提出下列公式计算轧制时的平均单位压力 (3-5) 式中： m考虑外摩擦对应力状态的影响系数； k轧制材料在静压缩时变形阻力，； 轧制粘性系数，; 变形速度，；艾克隆德根据其研究，提出了k、的计算公式。3.3.1 外摩擦影响系数艾克隆德给出了下式计算系数m： (3-6) 式中： 摩擦系数。建议采用下式计算，对钢轧辊=1.05-0.0005t，对硬面铸铁轧辊=0.8（1.05-0.0005t），t为轧制温度，t=950； 、轧制前后轧件的高度，mm； R轧辊半径，mm；=（1.05-0.0005*950） =0.575将各个参数代入上式得： m= =0.0553.3.2 变形阻力利用L.甫培（Pomp）热轧方坯的数据，得到（KPm）的计算公式 (3-7) 式中： t轧制温度，； 碳的质量分数，%； 锰的质量分数，%； 铬的质量分数，%；查机械设计手册得：C=0.2；Mn=1.0；Cr=0.25将以上各个已知参数代入上式得：k=117.9675MPa3.3.3 轧件的粘度系数 (3-8) 式中：c考虑轧制速度对的影响系数； 其值如下：表3.1轧制速度的影响系数轧制进度<661010151520系数C1.00.80.650.60表3.2 轧辊的轧制速度MPM系统入口速度（m/sec）出口速度（m/sec）1731.54.5由于连轧管机各机架的速度关系应该遵守秒体积相等的原则且各机架间无推、拉力。 (3-9) 式中：第i机架孔型中的钢管横断面积。 第i机架轧制速度，m/s因为要求出二机架的轧制速度，则必须已知其轧件的断面积，然后利用秒体积相等的原则求出未知参数。由已知条件：MPM轧后外径173mm，壁厚4.00mm，可得芯棒冷态直径164.3mm。 来料外径：200mm，壁厚：13.35mm将总延伸系数合理分配在五个机架上，每个机架应小于1.6.若选择合适，连线为平滑曲线。根据 MPM五机架连轧管机的特点选择：，所以在已知延伸系数的情况下，可以计算各机架轧件的断面积： 由已求得的条件： 可得：根据 可得：由于二机架轧制出口速度小于6m/s，根据图表取系数C=1，故： 艾克隆德用下式计算变形速度： (3-10)计算钢管进入第二机架的外径以及出第二机架轧机时的外径（钢管内径不变）由 解得：=182.534；=176.470；将参数代入上式：综上可得：平均单位压力为： (3-11)解得：（1+0.092）*（162.068+0.46*0.045）=128.849N/mm23.4 计算轧制力 (3-12) 式中：平均单位轧制力 S轧件与轧辊的接触面积轧件与接触面积F的一般形式为： (3-13) 其中：、轧制前后轧件的宽度 接触弧长度的水平投影3.4.1 接触弧长度不考虑轧辊弹性压扁时，接触弧长度的水平投影为： (3-14) 式中：R轧辊最大半径 压下量 即：=43.71mm；3.4.2 接触面积=7846.03mm2 轧制力为：1010953.43N3.5 轧辊传动力矩的计算本轧机两个轧辊都驱动，并且除了轧辊给轧件的力外， 没有其他的外力，此类情况属于简单轧制。驱动一个轧辊的力矩为轧制力矩与轧辊轴承处摩擦力矩之和： (3-15) 式中： p轧制力 轧制力力臂，即合力作用线距两个轧辊中心线的垂直距离 轧辊轴承处