毕业设计 年产25万吨无缝钢管厂车间设计.doc
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1、 年产25万吨无缝钢管厂车间设计摘 要本设计是参照鞍钢无缝钢管厂219mm机组而设计的年产量为25万吨的热轧无缝钢管车间,其产品的品种包括商品管、输送管、地质钢管、类锅炉管、类锅炉管、油1。本论文主要介绍了自动轧管机组生产无缝钢管的一个全过程,包括产品大纲和金属平衡表,工艺流程,加热制度的确定,轧制制度的确定,轧制表编制,工具设计,力能参数的校核。还有车间平面的设计,其中包括设备的间距,仓库面积,厂房组成及内外运输。专题介绍了连轧管机的选型。关键词:发展趋势;产品大纲;工艺流程;轧制表;工具设计;校核;连轧管机Plant Design of seamless steel pipe with a
2、nnual output of 0.25 million tonsABSTRACT This design is a reference to the Anshan Iron and Steel Tube Plant 219mm unit designed annual production capacity of 250,000 tons of hot-rolled seamless steel pipe plant, varieties of its products include commodity tubes, pipes, cold drawn tubes, class boile
3、r tubes, type boiler tubes, oil 1. This paper introduces the automatic production of seamless steel pipe mill of an entire process, including product mix and metallic balance, process, heating system identification, the system determines the rolling, rolling table preparation, tool design, force and
4、 energy parameter checking. There workshop flat design, which includes equipment, spacing, storage area, plant composition and internal and external transportation. Presentation of the rolling tube machine selection.Keywords: development trends; product mix; process; rolling table; tool design; chec
5、king; MPM目 录 摘 要IABSTRACTII1 综述11.1 我国无缝钢管生产和装备的发展历程11.2 主要热轧无缝钢管生产机组的发展历程21.2.1 自动轧管机组21.2.2 顶管机组31.2.3 周期轧管机组31.2.4 钢管挤压机组31.2.5 狄塞尔“圆盘”轧管机组41.2.6 三辊(阿塞尔)轧管机组41.2.7 连轧管机组51.2.8 精密轧管机组61.3应高度重视的问题61.3.1无缝钢管产能激增,增长质量大幅下滑61.3.2无缝钢管生产机组先进与落后共存71.4如何在当前形势下生存81.5 如何实现钢管强国的目标102 产品大纲制定及金属平衡132.1 产品大纲132.
6、1.1 产品方案132.1.2 坯料142.2 金属平衡表143 工艺流程和工艺制度的制定163.1 工艺流程163.1.1 工艺流程的定义163.1.2 本设计中的工艺流程图163.2 加热制度的确定163.2.1 坯料加热163.2.2 加热制度的确定173.3 轧制制度183.3.1 穿孔机的轧制制度183.3.2 轧管机轧制制度183.3.3 定、减径机183.4 冷却制度184 设备选择及其有关参数194.1 主要设备的选择及其有关参数194.1.1 穿孔机194.1.2 自动轧管机204.1.3 均整机214.1.4 定、减径机214.1.5 矫直机224.2 辅助设备的选择及其性
7、能参数224.2.1 加热炉的选择234.2.2 切断设备的选择244.2.3 定心机的选择254.2.4 冷床255 轧制表编写和设备参数选择265.1轧管机265.1.1 轧管机在轧制表中的参数265.1.2 轧管机工具265.2 穿孔机295.2.1 穿孔机在轧制表中的参数295.2.2 穿孔机工具设计305.3均整机325.3.1 均整机在轧制表中的参数325.3.2 均整机工具设计335.4 定径机355.4.1 定径机在轧制表中的参数355.4.2 工具设计385.5 轧制表绘制386.力能参数及强度校核406.1 计算机剪切及加热能力406.2 穿孔机能力参数计算406.3 穿孔
8、机轧辊强度校核426.4 轧管机的能力计算446.5 轧管机咬入条件校核486.6 轧管机轧辊强度的校核486.7生产能力计算及技术经济指标506.7.1生产能力计算506.8各项技术经济指标的确定566.8.1各项技术经济指标566.8.2 经济效益估算566.8.3 年作业率577车间平面布置577.1 设备间距的确定587.1.1 加热炉到轧机的距离587.2 仓库面积计算587.3 车间厂房组成及内外运输597.3.1 产房跨度的确定597.3.2 柱距尺寸597.3.3 车间内外运输597.3.4 吊车轨面标高598 专题:连轧管机的选型60致 谢69参考文献711 综述1.1 我国
9、无缝钢管生产和装备的发展历程我国无缝钢管的生产发展历程总体呈现出:从稳到快,从无到有,到多,到产能过剩的发展趋势。1962 年,原成都无缝钢管厂(现攀钢集团成都钢钒有限公司,简称攀成钢公司)投产,全国无缝钢管产量 16 万t,其中自动轧管机组生产 15 万t,占 92%。 1986 年,原宝钢无缝钢管厂现宝山钢铁股份有限公司无缝钢管厂)投产,全国无缝钢管产量 146 万t,其中自动轧管机组生产近 100 万t,约占 68.5%;周期轧管机组生产 24 万t,约占16.4%。1993年原天津钢管公司(现天津钢管集团股份有限公司,简称天津钢管公司)投产,全国无缝钢管产量 284 万t,其中自动轧管
10、机组生产约20万t,约占42.2%;周期、精密和三辊轧管机组生产约 86万t, 约占 30.3%;连轧管机组生产 56.5 万t。2000年开始,新建的连轧、精密和三辊轧管机组陆续投产,产量开始急速上升,直到 2009 年才出现拐点。但从 2010 年和 2011 年 19 月来看,产量仍然在上升。1986 年,原宝钢无缝钢管厂(现宝山钢铁股份有限公司无缝钢管厂)投产,全国无缝钢管产量 146 万t,其中自动轧管机组生产近 100 万t,约占 68.5%;周期轧管机组生产24 万t,约占 16.4%。1993 年原天津钢管公司(现天津钢管集团股份有限公司,简称天津钢管公司)投产,全国无缝钢管产
11、量 284 万t,其中自动轧管机组生产约 120 万t,约占 42.2%; 周期、 精密和三辊轧管机组生产约 86万t, 约占 30.3%; 连轧管机组生产 56.5 万t。2000年开始, 新建的连轧、 精密和三辊轧管机组陆续投产, 产量开始急速上升, 直到 2009 年才出现拐点。 但从 2010 年和 2011 年 19 月来看,产量仍然在上升。从我国无缝钢管的产量、进出口量和表观消费量的关系来看,2009年由于世界经济危机的影响,我国无缝钢管出口量下降 292万t,好在国家采取了调控政策,使国内的表观消费量增加 361 万t。2010 年,我国无缝钢管出口量虽然略有回升(63万t),但
12、产量的上升主要还是国内表观消费量增加(250 万t)的作用结果。从我国、世界以及世界主要 8 国(美、 日、 俄、阿、 意、 德、 墨、 法)的无缝钢管产量来看,1999年和 2002 年世界和世界8国的无缝钢管产量均在下降, 而我国的产量却在上升,20032008 年世界 8 国产量略有回升和持平,而我国则在急速发展,产量超过了世界产量的 60%, 因此应该停止发展。市场竞争激烈,利润从高到低,到微薄,到亏损。从近 6 年的产量变化可以看出:5 家企业的产量从 2008 年开始下降,其中 4 家连续下降 3 年,到 2010 年都没有恢复到 2007 年的产量水平,1 家下降 2 年后才于
13、2010 年有所回升;另外 5 家从 2009 年开始产量下降,其中 4 家到 2010 年仍在下降,只有1家下降1年后就恢复了产量。从全国 6 家无缝钢管企业的吨管利润变化情况可以看出: 4 家企业的吨管利润从 2007 年开始下降,另 2 家分别从 2008 年和2009 年开始下降。从下降情况看,4 家无缝钢管企业吨管利润连续下降, 至今还都在亏损,只有1家2011年19月的吨管利润略有回升。1.2 主要热轧无缝钢管生产机组的发展历程1.2.1 自动轧管机组自动轧管机组是我国出现的第1种无缝钢管生产机组。1953年在原鞍钢无缝钢管厂(现鞍钢股份有限公司无缝钢管厂 )建成投产的是前苏联制造
14、的140 mm 小型轧管机组,该厂于 1958 年利用废旧材料和设备,自行设计制造和安装了 76 mm 穿孔机和自动轧管机各 1 台, 用于生产冷拔用毛管。后来又制造了 3 套(红旗 1, 2, 3号)分别被调往重庆、云南和山西等地,这种机组后来就被发展成了所谓的“76 mm 自动轧管机组”。1958 年后, 我国开始自行设计制造、安装和投产了一批 76 mm 自动轧管机组, 最初设计制造的设备比较简陋和粗糙,设计制造单位既有无缝钢管生产厂,也有冶金机修厂和其他设备制造厂等。后来逐步走向正规。1960年原上海第一钢铁厂(简称上钢一厂)无缝钢管车间建成投产的是我国自行设计制造的, 由穿孔机、轧管
15、机、均整机和定(减)径机组成的第 1 套完整的 100 mm热轧自动轧管机组。上钢一厂成为了我国第 2个生产热轧无缝钢管的厂家。随后,这种 100 mm 自动轧管机组建成并投产了多套。1971 年前苏联制造(1958 年设备到货)的 400mm 自动轧管机组在原包钢无缝钢管厂(现内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂)建成投产,从此我国有了 2 套大型轧管机组。该厂于 2000 年利用德国的技术和部分设备将此机组进行了全面现代化和自动化的改造。1987 年原成都无缝钢管厂建成投产了国内设计制造的我国第1套100 mm 单槽自动轧管机组。1992 年原鞍钢无缝钢管厂为了进一步扩大产量, 自行设计制
16、造、安装并投产了 1 套全新的140 mm 自动轧管机组。后来,由于自动轧管机组本身存在的问题以及其他先进机组的建设和发展, 自动轧管机组逐渐被改造和取代5-6。 到 1986 年自动轧管机组的产量达到近100万t,约占全国总产量(146 万t)的 68.5%,而其中我国自行设计制造的机组产量近 60 万t。1.2.2 顶管机组顶管机组是我国出现的第 2 种无缝钢管生产机组。1962 年在成都建成投产的是匈牙制造的133 mm 小型顶管机组;1988 年由我国自行设计制造的1套 102 mm 新式顶管机组(CPE)在江苏常州建成投产;1993 年原汉口轧钢厂从德国购买了 1 套 114 mm
17、CPE(二手设备)并于 2001 年建成投产; 1996 年原武汉重型铸锻厂为了满足我国大直径厚壁高压锅炉管的需要, 建成投产了我国第1套1066mm 大型顶管机组。2001年攀成钢公司 133 mm 顶管机组停产拆除。最近几年,先后有河北宏润重工集团、渤海重工管道有限公司和浙江金盾压力容器有限公司等,分别由国内多家重型机械制造公司设计制造、 建成投产了 1 1001 500 mm 大直径厚壁顶管机组。1.2.3 周期轧管机组周期轧管机组是我国出现的第 3 种无缝钢管生产机组。1966 年在原成都无缝钢管厂建成投产了匈牙利制造的 318 mm 大型轧管机组,这也是我国第1 套大直径无缝钢管轧管
18、机组;1969 年 216 mm周期轧管机组建成投产。1990 年原成都无缝钢管厂利用兄弟厂报废的库存设备经过改造,在 630mm 热拉拔式扩管机组前,建成投产了 1 套斜轧穿孔机+单机架 350 mm 周期轧管机,形成了一条完整的一次成材无缝钢管生产机组(周期轧管+扩管);2005 年该厂216 mm 周期轧管机组停产, 同时利用搬迁的机会将 318 mm 机组改造为 508 mm周期轧管机组(取消了卧式冲孔机)。20082009 年通钢集团磐石无缝钢管有限公司和四川三洲特种钢管有限公司先后建成投产了我国自行设计制造(2004 年开始)的2套 720 mm周期轧管机组(喂料器从德国购买)。2
19、010 年衡阳华菱钢管有限公司(原衡阳钢管厂)从德国购买的全套 720 mm 周期轧管机组(含立式冲孔机)建成并投产。1.2.4 钢管挤压机组钢管挤压机组是我国出现的第4种无缝钢管生产机组。1970 年原上海异型钢管厂自行设计制造、建成投产了我国第 1 台 15 MN 的四柱卧式钢管挤压机。1976 年原长城钢厂建成投产了 31.5 MN 挤压管机组(1966 年从德国引进)。在此机组建成之前,该厂还利用国产设备建成了1台 16 MN 的挤压机,但是基本上没有使用。 期间,中科院沈阳金属研究所为了研究和生产360 mm 的小直径高合金无缝钢管,也建成了1台 6 000 kN 的挤压管机组。20
20、06 年浙江久立不锈钢管股份有限公司从德国购买的1条35 MN 挤压管生产线建成投产。接着,宝山钢铁股份有限公司和太原特钢公司先后从德国各自购买了 1 套 60 MN 钢管挤压机组;宝银特种钢管有限公司从德国购买的 30 MN 钢管挤压机组和内蒙古北方重工业集团有限公司由清华大学负责设计、自行制造的 360 MN 大型立式钢管挤压机组, 分别于最近 12 年建成投产。内蒙古北方重工业集团有限公司的 360 MN 大型钢管挤压机是目前世界最大的立式钢管挤压机。1.2.5 狄塞尔“圆盘”轧管机组 狄塞尔“圆盘”轧管机组是我国出现的第 5 种无缝钢管生产机组。1971 年原鞍钢无缝钢管厂自行设计制造
21、的狄塞尔轧管机组建成投产, 设计年生产能力 3 万t,先后经过两次改造后, 产品规格从 76 mm 扩大到了108 mm, 1983 年生产了汽车半轴管, 1987 年产量达到 6.2 万t。 1989 年该厂在总结和提高生产、设备使用及维护经验的基础上设计制造了 100mm 新型狄塞尔轧管机, 更名为“圆盘轧管机”。 随后, 此类机组在合肥等处制造并建成投产了多套。由于精密轧管机组的发展, 大多在“圆盘轧管机”上增加了辗轧角, 使其变成了简单的精密轧管机。1.2.6 三辊(阿塞尔)轧管机组三辊(阿塞尔)轧管机组是我国出现的第 6 种无缝钢管生产机组。1978 年在原衡阳钢管厂安装试轧、198
22、0 年通过部级鉴定并获奖、1987 年建成投产的 108 mm三辊轧管机组(三辊穿孔),是由原太原重型机械厂设计制造的小型轧管机组(此机组于 2003 年改造为219 mm 机组)。1979 年原沈阳无缝钢管厂与原东北工学院合作研制建成投产 50 mm 三辊轧管机。1987 年由原西安重型机械研究所设计制造的50 mm 三辊轧管机在河南省孟县无缝钢管厂建成投产。1985 年原湖北大冶钢厂(现湖北新冶钢有限公司)和江西洪都钢厂分别从德国西马克和英国戴维麦基公司购买了改进型三辊轧管机, 原湖北大冶钢厂用于改造 76 mm 自动轧管机; 江西洪都钢厂则用于和国产 90 mm 自动轧管机并联生产。19
23、95 年原湖北大冶钢厂又从德国购买了整套170 mm 三辊轧管机组; 天津市无缝钢管厂从德国购买了1台114 mm 三辊轧管机取代该厂原有的 100 mm 自动轧管机。1996 年原江苏无锡钢厂(现江苏华菱锡钢特钢有限公司)从西班牙购买的 1 套二手 100 mm 三辊轧管机组建成投产。2005 年天津钢管公司从德国购买的 219 mm三辊轧管机组建成投产。2006 年浙江明贺钢管有限公司从德国购买的180 mm 三辊轧管机组建成投产。2000 年开始至今, 除上述天津钢管公司和浙江明贺钢管有限公司外, 建成投产的三辊轧管机组全部由我国自行设计制造(最大 460 mm)。据不完全统计, 截至目
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