设计产30万吨Ф180无缝钢管车间设计毕业设计.doc
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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目:设计年产30万吨180无缝钢管车间设计学生姓名:学 号:专 业:材料成型及控制工程班 级: 指导教师: 摘要本设计进行了建设年产30万吨180MPM无缝钢管厂的可行性分析;产品大纲及金属平衡表的编制;管坯的选择。确定车间生产工艺、产品工艺制度;车间生产能力计算;主电机选择;辅助设备选择。车间技术经济指标的计算及对如何保护环境提出一些措施。并针对Q345B钢,规格为219mm8mm为典型产品进行轧制表计算,孔型设计及工具选择。计算上述典型产品在穿孔、轧管及定、张减径时的力能参数,并且在此基础上校核各轧辊和主电机。根据车间布置用CAD软件绘制了无缝钢管车间
2、工艺平面总布置图。关键词:无缝钢管;孔型设计;轧制表;轧制力能参数AbstractThe feasibility of The annual output 300,000 tons 180 MPM seamless tube plant;products program and metal balance establishment; tube round choice is analyzed.And workshop technique of production and product craft system;main electrical machinerys choice;works
3、hop annual output computation;supporting facilitys choice were designed.Not only technical economy target of workshop and protection were calculated,but also aimed at the two typical specification of 219mm 8mm of Q345B rolling instruments;roll pass design and tool design which is calculated Computed
4、 rolling force when in the perforating,steel rolling and sizing,tube stetch-reducing of the typical products,and examined rollers and the main electrical machinery According to the above computation and the workshop arrangement form I have drawn up the Seamless steel pipe workshop floor-plan and the
5、 pass chart using the AutoCAD software.。Keywords:Seamless steel pipe;groove design of the mill;pass schedule;rolling force目录摘要IAbstractII第一章 国内外钢管业发展概况及建厂可行性分析11.1国内外钢管业发展概况11.1.1我国无缝钢管发展现状11.1.2高压锅炉管生产现状21.1.3高压锅炉管供需情况41.1.4高压锅炉管发展趋势51.1.5总结51.2建厂可行性和必要性分析51.2.1国内市场调查、研究与预测51.2.2建厂选址及其可行性分析6第二章 设计任
6、务、产品品种及工艺流程的确定92.1 设计任务92.2产品方案的编制92.2.1产品大纲的制定原则及编制92.2.2 产品大纲的编制表102.3 金属平衡表112.4高压锅炉管的技术要求112.5工艺流程的确定13第三章 轧制表计算143.1轧制表编写概况143.2 2198管轧制表计算14第四章 MPM连轧机孔型设计及定减径机孔型设计174.1 2198连轧机孔型设计174.2减径机的孔型设计214.2.1总减径率214.2.2分配各机架的单机减径率及求出各机架孔型的平均直径214.2.3各机架轧辊孔型高度和宽度224.2.4确定各轧辊孔型的孔型半径R,偏心距e和其他尺寸23第五章 工具设计
7、245.1 穿孔机机的工具设计245.2 MPM连轧管机的工具设计285.3 脱管机的工具设计305.4 定径机的工具设计315.5张减机的工具设计32第六章 主辅设备选择336.1主要设备336.1.1 MPM连轧机组选择336.2辅助设备选择366.2.1加热炉的选择366.2.2穿孔设备406.2.3芯棒循环系统436.2.4脱管机466.2.6再加热炉486.2.7定径机506.2.8张力减径机516.2.9冷床526.2.10管排锯546.2.11矫直设备56第七章 穿孔机强度校核577.1 轧制力能参数计算577.2 穿孔机轧辊校核63第八章 连轧管机轧制力能参数和轧辊校核及主电机
8、选择668.1 2198力能参数和轧辊校核及主电机选择668.1.1 管材轧制力计算668.1.2连轧管每个轧辊传动力矩估算为708.1.3轧辊强度校核718.1.4主电机选择及校核73第九章 生产能力计算及轧制图表759.1 2198钢管车间生产能力计算759.1.1 加热炉小时产量759.1.2 穿孔机的小时产能769.1.3 轧管机的小时产能779.1.4 张力减径机的小时产能779.1.5 综合平均生产能力789.2 车间年产量计算789.2.1 车间平均小时产量计算789.2.2 轧机的年工作时间的确定799.2.3 车间年产量计算799.2 轧制图表确定80第十章 车间平面布置82
9、10.1 车间设计内容及平面布置原则8210.2 金属流程线确定8310.3 设备间距8310.3 仓库面积计算8410.4 其他设施面积确定8510.5 轧钢车间厂房组成及立面尺寸的确定86第十一章 车间技术指标及环境保护8811.1 各类材料消耗指标8811.2 车间的环境保护8911.2.1 绿化8911.2.2 消烟和防尘8911.2.3 噪音防治8911.2.4 水质处理8911.2.5 车间节能与综合利用8911.2.6 加热炉余热的利用9011.2.7 氧化铁皮的利用90参考文献91致谢92第一章 国内外钢管业发展概况及建厂可行性分析1.1国内外钢管业发展概况50多年来,中国钢管
10、业的发展取得了举世瞩目的辉煌成就。1994年无缝管年产量303.95万t,居世界第一位。2001年焊管年产640.36万t,超过了日本,独占鳌头。钢管的产量与钢材呈同步增长的强劲势头,占钢材的比重保持在8%左右1。全国200多家无缝管企业50多年来为国家作出了巨大贡献。这些企业包括无缝钢管、冷拔冷轧管、不锈钢管等厂公司,也包括国有、民营、合资企业等。但争雄国内的重点企业主要有7家,它们是:宝钢、天津、鞍钢、成都、包钢、衡阳、大冶等无缝钢管厂(公司)。由于我国钢管生产技术装备水平的显著提高,具有先进技术水平的(短流程)钢管生产工艺(炼钢/精炼连铸管坯连轧管)在钢管生产企业大力推广,钢管产品的质量
11、普遍接近或达到国际先进水平,产品覆盖了石油、化工、锅炉、煤炭、汽车、船舶、电站以及军工、航空、航天、核能、钢结构等行业和领域,同时还部分出口;还有一批具有高附加值、高技术含量的产品,如特殊扣套管、高钢级锅炉管、钻杆等产品正在开发或在批量试生产中,不久将替代进口产品2。我国无缝钢管生产技术的最新进展,包括新设备、新工艺、新技术。其中热连轧无缝钢管生产技术、PQF连轧机组、钢管挤压生产技术、斜轧扩径机组、冷轧无缝钢管设备和工艺技术、石油管材耐腐蚀设计都得到钢管企业的普遍重视。从国际和国内两个市场来看,无缝钢管(包括石油专用管)的现有生产能力均已大于需求。所以,今后的重点应放在充分发挥现有机组的能力
12、,开发出高强度等级、高抗击毁、高抗腐蚀的石油管、高压锅炉管和气瓶管等产品,也是国家针对当前我国钢铁市场进行优化产品结构的内容,这也是增加在国内外产品竞争力、扩大市场份额的关键所在。1.1.1我国无缝钢管发展现状目前国内现有的无缝钢管生产装备水平参差不齐,既有落后的,也有最先进的。早期建设的热轧无缝毛、荒管生产设备较为简陋,技术落后,消耗高,污染严重,现已基本停产,但仍有部分处在半停半开状态。有的设备经过调整和改造,专门用于生产单一的品种,如一般用途的轴承管、低中压锅炉管、结构管、流体输送管等,其装备按照满足其定位品种和规格的质量和要求,进行调整和改造,达到降低投资、降低消耗和降低成本的先进工艺
13、流程2。目前我国有无缝管厂家130家左右,近200台套机组。其涵盖了当今世界上各种机组,见图1.1图1.1 无缝轧管机组的构成在无缝钢管的产量中,各种专用管的比例占40%左右,专用管多年来一直有较大缺口。专用管的主要品种为油井管、高压锅炉管、低中压锅炉管、轴承管、液压管、高压气瓶管和汽车半轴套管等。无缝钢管产业仍还存在装备技术创新和产品开发力度不够等问题。在术装备上,主要的无缝钢管生产设备仍依靠进口一些高附加值产品的开发力度不够,如油井管中特殊丝扣、抗腐蚀及部分高强钢级产品还没有完全过关,这些产品仍需进口;在超临界和超超临界站锅炉用的高压锅炉管中,合金结构钢及不锈锅炉管的研发速度跟不上需求,基
14、本依靠进口。1.1.2高压锅炉管生产现状众所周知,火力发电设备用钢管的特点是:规格多、钢种复杂、批量小、要求严而著称。各锅炉厂设计选用的高压锅炉管牌号(钢级)、规格主要是依据:地域气候的差异;采用的煤质差异;采用设计的标准和牌号差异。导致了高压锅炉管生产厂家,生产安排上的困难。国内主要采用的标准为:ASME;GB;DIN;JIS内的不同牌号3。近年来,机械行业在引进国外发电设备制造技术的同时,又带进来一些国外新的钢牌号,在冶金和机械行业技术工作者的共同努力下,从仿制国外钢号到独立研制新的发电设备用钢,初步形成了自己比较完整的用钢系列,同时向国内提供了大量的发电设备专用钢管,使得电站设备的发展能
15、够取得巨大的成就。但随着电力技术的发展,要求机组向大容量、高参数、环保型的方向发展,对钢管有了更高要求。不仅现有的钢种需要改进和完善,而且需要研制性能更高、质量更好的钢管,为国内发展超临界、超超临界发电机组做好材料准备工作。目前,在国内电力生产构成中,主要有火电、水电和核电三大类,其中火电居主导地位,占我国总机组比例高达70%以上。火力发电在我国经济建设中发挥着重要作用。长期以来,国内电力建设重点发展火力发电,因为我国有丰富的煤炭资源。煤炭在一次能源结构中的主导地位,决定了在电力发展以煤电为主的格局。加上火电生产成本较低,建设的局限性小,电量较为稳定,近年来我国火力发电因此蓬勃发展。目前我国已
16、拥有世界上最先进的各类轧管机组,能生产所有规格的高压锅炉管。根据中国钢结构协会钢管分会统计,2003-2007年我国主要高压锅炉管生产企业的产量统计见表1.1。表1.1 2003-2007年我国主要高压锅炉管 生产企业的高压锅炉管产量 单位:万吨目前,我国高压锅炉管生产在以下几个方面仍存在着一定的问题,研发能力不强:高压锅炉管的研发有周期长,投资大,生产工序多、工艺复杂,检测项目多、要求严的特点。一个新产品的开发,从化学成分的设计、生产工艺及热处理规范的制定到一系列长时间的高温持久、蠕变、腐蚀、抗氧化、时效等试验,然后进行半工业性试验和电厂运行试验,性能合格后才能批量生产。目前,新型高压锅炉管
17、的材料大多数是欧洲和日本研发的,国内以仿造为主,国内的研发能力无法满足新型锅炉制造的前沿技术要求。产品质量不稳定:大多数高压锅炉管生产企业的产品只是达到标准要求,但不同批次生产的产品甚至是同批次生产的产品的各项指标虽在标准范围内,但指标的分散度都比较大,产品质量不稳定。大口径厚壁高压锅炉管供应问题:通常大口径厚壁高压锅炉管的合金含量都比高,需要从研发到冶炼直至最终热处理整套完整的生产体系。 1.1.3高压锅炉管供需情况目前国内机组的设计能力超出了国内需求,但具备有整套配置设施及相应的技术能力的企业不多,因此完全解决高技术含量的大口径特厚壁高压锅炉管的供应问题还需要努力3。表1.2 2003-2
18、008年我国高压锅炉管产量及进出口情况 单位:万吨近几年,我国高压锅炉管的产量逐年上升,高压锅炉管产量从1998年的6.3万吨提高到2007年的90万吨(2008年受国际金融危机影响产量有所下降)。1998年以前,我国高压锅炉管进口比例高达60%,主要依赖进口,尤其是高合金管和大口径管进口比例更高达85%。到2007年,进口高压锅炉管18万吨,进口比例降至19%。2003-2008年我国高压锅炉管产量及进出口情况详见表1.2。随着产能扩大,目前高压锅炉管市场总体供大于求,尤其是碳钢管已严重供大于求,普通合金管也有过剩,但部分品种高合金管还不能完全满足国内需求,每年仍有近20万吨左右的高附加值的
19、高压锅炉管进口。1.1.4高压锅炉管发展趋势火力发电机组的效率主要取决于机组的参数,参数越高,机组效率越高,而高压锅炉管是提高机组效率的关键。总体来说,随着火力发电向更高参数的发展,锅炉的温度和压力越来越高、管道工作环境越来越苛刻、管道尺寸不断增加,因此需要高合金高压锅炉管的量越来越大,对管材承压耐温及材质的要求越来越高,对管材的精度要求也更为苛刻。专家预测,我国“十一五”后期及“十二五”期间电力发展将趋于平稳,发电装机容量的增长率平均可保持在8%左右,以2008年发电装机容量为基数,按每年增加8%可计算出2009-2015年新增装机容量平均增长5500万kW/年,再考虑1.1亿kW的落后机组
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