燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)高速無(wú)縫鋼管斜軋機(jī)開(kāi)題報(bào)告資料

1、燕山大學(xué)里仁學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱：高速無(wú)縫鋼管斜軋機(jī)學(xué)院（系）：里仁學(xué)院年級(jí)專業(yè)： 11 級(jí)機(jī)設(shè)2班學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義1、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題3、研究步驟、方法及措施3四、研究工作進(jìn)度4五、主要參考文獻(xiàn)4六、指導(dǎo)教師意見(jiàn)進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)隨著全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇、 增長(zhǎng),尤其是中國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng) 帶動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ,同時(shí)也帶動(dòng)了全球的能源需求增長(zhǎng)。 以石油 （天然氣）、 煤炭為主要能源的需求大幅度增長(zhǎng) ,尤其是石油 （天然氣）的增長(zhǎng)對(duì)鉆采和輸 送用管的需求 ,極大地帶動(dòng)了鋼管業(yè)的發(fā)展 ,也帶動(dòng)了無(wú)縫鋼管的發(fā)展。

2、 為了 滿足能源工業(yè)的需求 , 一大批新建的現(xiàn)代化無(wú)縫鋼管項(xiàng)目陸續(xù)投入, 使全球的無(wú)縫鋼管產(chǎn)能大幅度增長(zhǎng) , 同時(shí)也推動(dòng)了無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)裝備水平的提 高。1熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的幾種主要機(jī)型1.1 熱連軋鋼管成為無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的主流機(jī)型 多機(jī)架連續(xù)軋管技術(shù) , 是無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的工藝技術(shù)。該技術(shù)從 1887 年美國(guó)的 Kellogg 連軋管機(jī)問(wèn)世至今已有 100 多年的發(fā)展歷史 。20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)由于傳 動(dòng)技術(shù)和電氣控制技術(shù)的突破 , 連軋管生產(chǎn)技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。芯棒運(yùn) 行方式從浮動(dòng)式芯棒軋機(jī)到限動(dòng)式芯棒軋機(jī)以及半浮動(dòng)式芯棒軋機(jī) , 機(jī)架數(shù) 從 97架減少到 65架,軋制工藝

3、從 2輥?zhàn)優(yōu)?3輥, 生產(chǎn)過(guò)程的操作方式由手 動(dòng)到區(qū)域自動(dòng)化到整條線由CPUPLC控制的全自動(dòng)化運(yùn)行方式，采用了液壓 小倉(cāng)控制技術(shù) , 配套了工藝控制軟件技術(shù) , 連軋管機(jī)的整體裝備水平有了很 大的提高。與其他機(jī)型相比連軋管機(jī)以優(yōu)質(zhì)、 高產(chǎn)、高效率、低消耗等特點(diǎn) , 成為世界無(wú)縫鋼管主要生產(chǎn)企業(yè)的首選機(jī)型。近 10 年來(lái)全球新建的連軋管 軋機(jī)有近 20套（不包括在建的 ）, 到目前為止 , 全球已有連軋管軋機(jī) 50多套, 機(jī)型的產(chǎn)能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他機(jī)型的產(chǎn)能 , 連軋管機(jī)已成為無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的 主流機(jī)型。連軋管機(jī)進(jìn)入中國(guó)是在 20 世紀(jì) 80 年代初期 , 寶鋼建設(shè)時(shí)引進(jìn)了德國(guó) Meer公司14

4、0mn浮動(dòng)式芯棒連軋管軋機(jī),這讓業(yè)內(nèi)人士真正看到了現(xiàn)代化 連軋管軋機(jī)高質(zhì)量、 高效率的優(yōu)勢(shì)。90年代初天津鋼管公司從意大利 Innse 公司引進(jìn)了更為先進(jìn)的273mm限動(dòng)芯棒連軋管軋機(jī)，隨后，衡陽(yáng)鋼管廠又引進(jìn)德國(guó)Meer公司 89mm半浮式芯棒連軋管軋機(jī)。進(jìn)入 21世紀(jì)隨著鋼管 需求的快速增長(zhǎng) , 包鋼、鞍鋼、天津鋼管、衡陽(yáng)鋼管、攀成鋼等企業(yè)先后引 進(jìn)了數(shù)套連軋管軋機(jī) , 其中包括 5套最先進(jìn) 3輥連軋管軋機(jī) , 這些軋機(jī)的建設(shè) 推動(dòng)了中國(guó)鋼管工業(yè)的快速發(fā)展。 到目前為止 , 已經(jīng)建成的連軋管軋機(jī)有 16 套（ 截至 2009 年）, 產(chǎn)能超過(guò)了 800 萬(wàn) t 。1.2 3 輥連軋管機(jī)開(kāi)創(chuàng)了

5、連軋鋼管工藝的新時(shí)代 2003 年 9 月世界上第 一套 168mm3昆PQF（PrimeQualityFinishing） 連軋管機(jī)在中國(guó)天津鋼管公 司順利投產(chǎn)。3輥PQF連軋管工藝技術(shù)，以其在均勻變形、變形應(yīng)力、軋機(jī) 結(jié)構(gòu)、軋機(jī)剛性、負(fù)荷分配及軋輥受力等方面的優(yōu)勢(shì) , 使其在軋制產(chǎn)品規(guī)格 范圍、徑壁比 （D/S） 、裂孔和拉凹缺陷、壁厚精度、成材率、工具消耗、高 合金難變形材料軋制等方面具有 2 輥軋機(jī)無(wú)可匹敵的優(yōu)勢(shì)。另外 , 天津鋼管 公司168mm輥PQF連軋管軋機(jī)還有在其他方面的創(chuàng)新和新技術(shù)的應(yīng)用,如 芯棒前行循環(huán)工藝是指當(dāng)軋制結(jié)束時(shí)芯棒不返回而繼續(xù)前行的循環(huán)工藝和 相關(guān)的配套技術(shù)

6、, 省去了芯棒返回時(shí)間 , 使每根管的軋制周期縮短 4s, 可提 高軋機(jī)的產(chǎn)能 20%;在線激光測(cè)厚 , 作為新一代測(cè)厚系統(tǒng) , 測(cè)量精度高 , 可帶 芯棒檢測(cè) , 對(duì)人體傷害小 （與射線相比 ）; 液壓小倉(cāng)控制技術(shù) , 使軋輥壓下抬起 響應(yīng)快 , 調(diào)節(jié)精度高 , 可帶鋼操作并應(yīng)用于頭尾削薄技術(shù) , 提高鋼管頭尾壁厚 精度。還有CARTA技術(shù),QAS系統(tǒng)等。上述新技術(shù)新工藝的應(yīng)用,使連軋管機(jī) 的整體裝備水平上升到一個(gè)嶄新的平臺(tái)。近年來(lái) ,SMS Meer公司在3輥連 軋管機(jī)的換輥方面又有了創(chuàng)新,將軸向換輥（PQF-ACO改為側(cè)向換輥（PQFLCO。這種換輥方式既保留了原軋機(jī)結(jié)構(gòu)剛性大、變形小、

7、受力均勻 的特點(diǎn) , 又使軋輥更換簡(jiǎn)便 , 便于對(duì)軋機(jī)、軋輥的檢查以及對(duì)設(shè)備的維護(hù)。從 2003 年 9 月至今 6 年多時(shí)間里 ,3 輥連軋管機(jī)以其先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo) , 向人們展示了新一代的熱連軋無(wú)縫鋼管技術(shù)優(yōu)越的工藝特性。 2005 年以來(lái) 全球已經(jīng)建成和正在建設(shè)的 3輥連軋管軋機(jī)已超過(guò)了 20套, 這些軋機(jī)的建設(shè) , 開(kāi)創(chuàng)了 3 輥連軋鋼管工藝技術(shù)的新時(shí)代。1.3自動(dòng)軋管機(jī)又稱 Plugmill, 多建于 20 世紀(jì) 70年代前, 曾稱霸世界 40多 年。隨著連軋管技術(shù)裝備不斷發(fā)展 , 新的生產(chǎn)線不斷建設(shè) , 自動(dòng)軋管機(jī)的霸主 地位逐漸被連軋管機(jī)所取代。 21 世紀(jì)前 , 隨著一些現(xiàn)代軋管

8、機(jī)的建設(shè)許多小 型自動(dòng)軋管機(jī)（168mm軋機(jī)以下）被淘汰，由于大口徑的連軋管機(jī)全球僅 3 套（2 輥）, 而且生產(chǎn)大口徑薄壁管時(shí)易產(chǎn)生裂孔和拉凹缺陷, 所以大口徑的自動(dòng)軋管機(jī)在這一組距仍占有一定的優(yōu)勢(shì),軋制 273 426mm規(guī)格的鋼管,自動(dòng)軋管機(jī)仍是主力軍。 進(jìn)入 21世紀(jì)后, 全球又新建了數(shù)套大口徑連軋管機(jī) , 這使得自動(dòng)軋管機(jī)在這一組距的優(yōu)勢(shì)被削弱了。目前全球自動(dòng)軋管機(jī)有 46 套，成品規(guī)格小于等于168mn軋機(jī)26套，168 273mn軋機(jī)有6套（不含168mm） 273 355mr機(jī)有 7 套（不含 273mm、 355 426mrr軋機(jī) 有7套（不含 355mm）其中大中型自動(dòng)軋管

9、機(jī)通過(guò)技術(shù)改造后仍然發(fā)揮著 重要作用。像V&M有3套自動(dòng)軋管機(jī)包括 340mm法國(guó)）、355mm巴西） 和 406mm軋機(jī)（德國(guó)）,日本 NKK 426mm軋機(jī)、JFE 426mm軋機(jī)、包鋼426mm軋機(jī)等，都成為本企業(yè)主要生產(chǎn)軋機(jī)。其中包鋼426mmU機(jī)2002年通過(guò)與德國(guó)MEE公司合作,對(duì)熱軋線進(jìn)行了系統(tǒng)的改造，包括環(huán)形爐：原2 座、中徑24m改為1座中徑36m（2008年），提高管坯加熱能力和加熱質(zhì)量； 穿孔機(jī)：輥身長(zhǎng)度由原760mn加長(zhǎng)到1000mm增加頂頭碾軋帶長(zhǎng)度,提高毛管 壁厚精度 ； 軋管機(jī)： 上工作輥平衡由原重錘改為液壓平衡 , 輥縫壓下采用 AGC 輥縫自動(dòng)控制系統(tǒng)

10、 ； 再加熱爐 ： 改成步進(jìn)式并配有在線?；O(shè)備 ； 均整機(jī)： 采 用頂頭自動(dòng)更換,后臺(tái)3輥定心由氣動(dòng)系統(tǒng)改為液壓系統(tǒng)；引進(jìn)了 MEERt徑 機(jī), 原 2 輥改為 3 輥, 采用方形機(jī)架和快速換輥以及單機(jī)架傳動(dòng) ； 熱軋線實(shí)現(xiàn) 了自動(dòng)化控制。通過(guò)上述改進(jìn)使熱軋線的整體裝備水平有了很大提高 , 產(chǎn)品 質(zhì)量有了很大改善。1.4精密3輥軋管機(jī)以其各自的優(yōu)勢(shì)也占有一席之地精密軋管機(jī)又稱 Accu Roll 軋管機(jī), 是在狄塞爾軋管機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上 , 將鼓形軋輥改成錐形軋輥 , 增設(shè)了碾軋角 , 加長(zhǎng)了輥身長(zhǎng)度、增大了導(dǎo)盤(pán)直徑 , 并將浮動(dòng)芯棒軋制方式改為限動(dòng)芯棒軋制方式 , 從而減小了金屬扭轉(zhuǎn)變形 ,

11、 增加了均壁鋼管的重軋次數(shù) ,提高了鋼管壁厚精度 4 。近年來(lái)精密軋管機(jī)以 其軋制工序短、 設(shè)備投資少 （國(guó)內(nèi)可以整條線制造 ）、更換規(guī)格容易、 品種適 應(yīng)的范圍寬以及適合于小批量、 多品種等的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)在中國(guó)已成為中小型鋼 管企業(yè)技術(shù)改造和新建軋機(jī)的首選機(jī)型。 精密軋管機(jī)是美國(guó)埃特納標(biāo)準(zhǔn)公司 提出的設(shè)計(jì)思想 , 由中美合作設(shè)計(jì)制造 , 并在中國(guó)迅速推廣。 目前全球共有精 密軋管軋機(jī) 33套, 全部都在中國(guó)。3 輥軋管機(jī)又稱 Assel 軋管機(jī) , 也是一種高軋制精度的無(wú)縫鋼管軋機(jī)。 除延伸機(jī)采用 3 輥斜軋外, 前后工序的配置基本與 Accu Roll 軋管機(jī)相同。 3輥軋管機(jī)軋制的品種以軸承

12、管、 液壓支拄管、 機(jī)械加工用管、 中厚壁高壓鍋 爐管和套管接箍料及鉆桿、 鉆鋌料為主。 該類軋機(jī)因適應(yīng)軋制中厚壁和厚壁 無(wú)縫鋼管且壁厚精度高等特點(diǎn)而被稱為品種軋機(jī)。 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái) , 德 國(guó)MEE公司對(duì)3輥軋管機(jī)進(jìn)行了一系列技術(shù)改進(jìn),采用限動(dòng)階梯芯棒軋制方 , 以解決荒管頭部喇叭口問(wèn)題 ; 采用尾部 ; 采用軋輥碾軋角可調(diào)整的設(shè)計(jì) , 改 變了過(guò)去以輥肩為中心線的調(diào)整方法 , 而變?yōu)橐阅胲垘橹行牡恼{(diào)整方法 , 提高了軋制過(guò)程的穩(wěn)定性和重軋系數(shù) ; 在軋機(jī)后臺(tái) , 采用了長(zhǎng)導(dǎo)向輥結(jié)構(gòu)以 防止軋制過(guò)程中荒管扭曲和劃傷。這些新技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于瑞典的Ovako中國(guó)天津鋼管公司219mm

13、3昆軋管機(jī)和最新建成的新冶鋼460mm3昆軋管機(jī)上。與精密軋管機(jī)一樣 ,3 輥軋管機(jī)以其軋制工序短、設(shè)備投資少、更換規(guī) 格容易、壁厚精度高等優(yōu)點(diǎn) , 在中國(guó)也成為中小型鋼管企業(yè)技術(shù)改造以及新 建軋機(jī)的主要機(jī)型。另外 ,3 輥軋管軋機(jī)也適合于小批量、多品種的生產(chǎn)。 目前全球已經(jīng)建成和正在建設(shè)的 3 輥軋管軋機(jī)共 39 套, 中國(guó)占 26 套。世界 上最大的3460mm3輥軋管機(jī),已于2009年6月建成投產(chǎn)。該軋機(jī)生產(chǎn)的最大外徑為508mm最大壁厚為100mm雖然精密軋管軋機(jī)、 3 輥軋管軋機(jī)有許多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn) , 但是這 2 種機(jī)型 由于是斜軋軋機(jī) , 必然會(huì)在鋼管的內(nèi)表面留下內(nèi)螺旋痕跡 ( 盡管

14、內(nèi)螺旋手感 不明顯 ), 這會(huì)給客戶留下不佳的印象。另外 , 精密軋管軋機(jī)采用導(dǎo)盤(pán)與軋輥 組成孔型 , 其封閉性較導(dǎo)板差 , 當(dāng)軋制薄壁管時(shí)尤其是導(dǎo)盤(pán)磨損嚴(yán)重 , 邊部破 損時(shí) , 易產(chǎn)生頭尾撕破造成軋卡。 3 輥軋管軋機(jī)在生產(chǎn)薄壁管時(shí)也易產(chǎn)生頭 部喇叭口和尾部三角形。1.5 周期式軋管機(jī)通過(guò)技術(shù)改造后仍被保留并得到了發(fā)展周期式軋管機(jī)又稱 Pilgermill, 適用于生產(chǎn)中、厚壁大中口徑鋼管 , 是 世界上最古老的機(jī)型之一。 這種軋機(jī)由于生產(chǎn)效率低 , 外表面質(zhì)量差 , 其生產(chǎn) 成本、產(chǎn)品質(zhì)量難以與其他軋機(jī)抗衡 , 中小口徑的軋機(jī)大部分已被淘汰。大 型周期軋管軋機(jī)由于在大口徑厚壁鋼管生產(chǎn)上仍

15、占有優(yōu)勢(shì) , 尤其對(duì)于生產(chǎn)大 口徑厚壁電站用管 , 周期式軋管機(jī)仍然是有效的方法 , 所以被保留下來(lái)。 目前 世界上生產(chǎn)(325 711mm) (50110mm電站用管，主要有V&M曼內(nèi)斯曼、意大利 Dalmine、日本Sumitomo等生產(chǎn)廠,其中V&M曼內(nèi)斯曼、意大利Dalmine 所采用的生產(chǎn)工藝就是周期式軋管機(jī)。 到目前為止全世界共有周期 式軋管機(jī)26套,其中325mm軋機(jī)及325mm以上軋機(jī)20套,包括711mn軋機(jī)5套、610mn軋機(jī)1套、508mn軋機(jī)7套。 周期式軋管機(jī)大部分建在東歐國(guó)家 , 包括捷克、波蘭、克羅地亞、烏克蘭、 俄羅斯等國(guó)。這些軋機(jī)多建于 20

16、世紀(jì) 70 年代前 , 有些軋機(jī)甚至是 20-30 年 代建設(shè)的, 裝備比較落后。 在中國(guó)原成都無(wú)縫鋼管廠 ,1966 年和 1969年分別 建成了 318mm和216mn周期式軋管機(jī)。90年代對(duì)318mnj周期式軋管機(jī)進(jìn)行 多次改造,使產(chǎn)品規(guī)格從 325mr擴(kuò)大到 457mm并淘汰了 216mn軋機(jī)。2005 年該公司利用搬遷機(jī)會(huì) , 對(duì)該軋機(jī)又進(jìn)行了全面的改造 , 使產(chǎn)品規(guī)格擴(kuò)大到 508mm。 20 世紀(jì)中國(guó)大口徑厚壁電站用管大部分依賴進(jìn)口,為了滿足國(guó)內(nèi)電站用大口徑厚壁鋼管的需求 , 近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些企業(yè)紛紛加快建設(shè)大型周期軋 管機(jī)，如衡陽(yáng)鋼管廠的720mm周期式軋管機(jī),已于2009年7月

17、建成投產(chǎn),南通特鋼 720mm周期式軋管機(jī)，也于2009年7月建成投產(chǎn)，還有正在建設(shè)的 四川三洲 660mm周期式軋管機(jī)等。1.6 其他軋管機(jī) 除中國(guó)外,擠壓機(jī)、大口徑頂管機(jī)、大口徑斜軋擴(kuò)管機(jī)在世界其他國(guó)家 幾乎沒(méi)有新的發(fā)展。 在中國(guó)由于無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的飛速發(fā)展以及對(duì)高端產(chǎn)品的 需求, 這些軋機(jī)的建設(shè)也有了新的發(fā)展。擠壓機(jī):在國(guó)外, 生產(chǎn)不銹鋼或高合金鋼基本采用擠壓的生產(chǎn)方式。 目前, 全球共有擠壓機(jī) 44 套, 中國(guó)有 6套,其中 5 套是 2006年以后建成的 , 從這個(gè) 數(shù)據(jù)上也可以看出 , 在高端產(chǎn)品上與國(guó)外的差距。為了生產(chǎn)高合金、難變形 的金屬, 開(kāi)發(fā)高端產(chǎn)品 , 國(guó)內(nèi)幾家特鋼和不銹鋼

18、企業(yè)如寶鋼特鋼和太鋼鋼管 各新建了 1 套 6000t 擠壓機(jī)、浙江久立新建了 1 套 3500t 擠壓機(jī) ; 另外 , 北方 重工為了開(kāi)發(fā)航天航空用管和電站用大口徑厚壁管 , 完全依靠國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)和 制造力量,2009 年 6月建成了世界上最大的 36000t 擠壓機(jī), 這使中國(guó)在擠壓 機(jī)裝備上有了很大的提高 , 同時(shí)也加快了中國(guó)無(wú)縫鋼管在高端產(chǎn)品上開(kāi)發(fā)的 步伐。大口徑頂管軋機(jī)：用于生產(chǎn)大口徑、特大口徑（最大1500mm厚壁 管,2007年前全球只有5套,其中V&M曼內(nèi)斯曼1套、日本住友1套、中國(guó) 武漢471廠1套,美國(guó)2套。2007年河北宏潤(rùn)建成了 1套1200mn頂管軋機(jī), 浙江格

19、洛斯在2009年也建成了 1套1200mn頂管軋機(jī)并配套800mn穿軋產(chǎn) 線。大口徑斜軋擴(kuò)管軋機(jī)：全球共有3套，意大利、美國(guó)各1套，天津鋼管公 司為了開(kāi)發(fā)大口徑的車載氣瓶用管和大口徑管線管 ，2008年3月建成了目前 世界上最大的技術(shù)最先進(jìn)的 720mm斜軋擴(kuò)管軋機(jī)，另外，攀成鋼正在建設(shè) 一條720mn斜軋擴(kuò)管軋機(jī)。 大口徑穿軋軋機(jī)：揚(yáng)州誠(chéng)德鋼管廠建成了 720、 850mn大口徑穿軋軋機(jī)。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題一般斜軋管機(jī)的軋制速度從小機(jī)組到大機(jī)組為 秒，而高速無(wú) 縫鋼管斜軋機(jī)的軋制度可達(dá)1-2m/秒以上。本課題要求設(shè)計(jì)高速無(wú)縫鋼管斜 軋機(jī)的總載圖，部件圖及關(guān)鍵的零件圖。也可進(jìn)

20、行較大的改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其達(dá) 到能進(jìn)行生產(chǎn)的目的。三、研究步驟、方法及措施（研究框架、技術(shù)路線和基本思路、方法；課題 的創(chuàng)新及預(yù)期成果）1. 研究步驟與方法：收集相關(guān)資料，了解其發(fā)展?fàn)顩r及改進(jìn)空間，總結(jié)并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 和文獻(xiàn)綜述。 確定機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及實(shí)施的可行性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算，選型校核。 進(jìn)行二維圖和三維圖的繪制。并完成總裝圖、部件圖、零件圖等。 完成說(shuō)明書(shū)，并準(zhǔn)備答辯的ppt。四、研究工作進(jìn)度周內(nèi)容1完成文獻(xiàn)檢索整理文獻(xiàn)2基本完成文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)口3修改文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告4完成PPT文擋制作，準(zhǔn)備第一次節(jié)點(diǎn)考核5閱讀圖紙，準(zhǔn)備計(jì)算參數(shù)6完成設(shè)計(jì)計(jì)算7-8整體布局，圖紙繪制9-10完成整體圖紙11-12主要零件