寶鋼鋼管畢業(yè)設(shè)計(jì)-侯立恒

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙高壓鍋爐管根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的要求，基于寶鋼140mm全浮動(dòng)芯棒連軋機(jī)組裝備條件，對(duì)一個(gè)典型規(guī)格高壓鍋爐管的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行演算，并就其產(chǎn)品做了相應(yīng)的分析。設(shè)計(jì)包括了產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程及工藝制度的介紹,軋制表計(jì)算,孔型的選擇確定及設(shè)計(jì)，軋機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算，設(shè)備的強(qiáng)度及電機(jī)的能力校核和產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定。其重點(diǎn)是產(chǎn)品軋制表計(jì)算和設(shè)備強(qiáng)度及電機(jī)能力的校核。High-pressureBoilerTubeThedesignusestorollingpassplan，andusesVBtohigh-pressureboilertubeprocesstechnology;rollingschedule;toolsdesign;┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙高壓鍋爐管主要用于制造火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐、汽輪機(jī)、電機(jī)和電站的建設(shè)、安裝、電站維修以及石油化工設(shè)備的高溫高壓管線高壓鍋爐管是一種高附加值的深加工產(chǎn)品,這類鋼管不僅要求具有良好的室溫機(jī)械性能,而且還須具有良好的高溫性能、彎管和焊接等工藝性能?！笆晃濉逼陂g我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍處于快速增長(zhǎng)時(shí)期，因此電力將保持一定的速度增長(zhǎng)。作為高壓鍋爐管的消耗大戶,國(guó)內(nèi)高壓鍋爐管需求量也將在整個(gè)“十二五”期間保持快速增長(zhǎng)。但目前我國(guó)的高壓鍋爐管的生產(chǎn)能力和質(zhì)量還尚不能滿足其需求.mm519.0mm電力是日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的必需品，電力行業(yè)發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)。在電力生產(chǎn)構(gòu)成中，主要有火電、水電、核電和風(fēng)電四類，積極發(fā)展水力發(fā)電、核能發(fā)電和新能源發(fā)電是未來(lái)電力工業(yè)的發(fā)展方向。截至2008年底,我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到7。93億kW，其中火電6.01億kW、占75.79％，水電1.72億kW、占21.69%，核電902萬(wàn)kW、占1.14％,風(fēng)電894萬(wàn)kW、占1。13%.2008年我國(guó)發(fā)電量34334億kWh,其中火電27793億kWh、占80。95％，水電5633億kWh、占16.41%，核電684億kWh、占1。99％,風(fēng)電128億kWh、占0。37%。我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量和全年發(fā)電量均居世界第二位,是名副其實(shí)的電力大國(guó)目前我國(guó)發(fā)電行業(yè)進(jìn)入了電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一個(gè)新時(shí)期，但由于受技術(shù)、環(huán)保等多方面條件的限制，在當(dāng)前及未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，更環(huán)保的火力發(fā)電仍將是我國(guó)電力發(fā)展的主要方向，并仍將占據(jù)我國(guó)發(fā)電量70%以上的份額.火力發(fā)電要提高發(fā)電效率和發(fā)電機(jī)組的參數(shù),擴(kuò)大單機(jī)容量，最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響，就必須向超臨界、超超臨界和更新的技術(shù)方向發(fā)展.電力裝備產(chǎn)業(yè)對(duì)鋼材的需求量大且要求嚴(yán)格，僅就無(wú)縫鋼管而言，電站鍋爐鋼管質(zhì)量要求就比普通無(wú)縫鋼管要求更為苛刻，特別是隨著超臨界、超超臨界火電機(jī)組的發(fā)展，對(duì)鋼管材料和鋼管制造技術(shù)都提出了更高的要求。高壓鍋爐管主要用于電站鍋爐、汽輪機(jī)、電機(jī)等發(fā)電設(shè)備的制造和電站的建設(shè)、維修，由于需要長(zhǎng)期在高溫高壓并有腐蝕介質(zhì)的條件下運(yùn)行，對(duì)性能有其特殊的要求。如:高溫強(qiáng)度和高溫塑性；優(yōu)良的抗高溫氧化性能；良好的多種抗腐蝕性;良好的冷熱加工性能和焊接性能；且要具有足夠的組織穩(wěn)定性及較高的外徑及壁厚精度和光潔的表面[3]。由于金融危機(jī)的影響,國(guó)際環(huán)境變的撲朔迷離，美歐等國(guó)對(duì)我國(guó)的鋼管進(jìn)行了不公正的待遇，鋼管行業(yè)不容樂(lè)觀。雖然隨著國(guó)家各項(xiàng)刺激經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)措施的逐步落實(shí)，國(guó)內(nèi)鋼鐵需求有所增長(zhǎng),鋼管價(jià)格漸顯止跌企穩(wěn)態(tài)勢(shì).但由于國(guó)際市場(chǎng)321不銹鋼管需求持續(xù)萎縮、出口難度加大以及國(guó)內(nèi)產(chǎn)能過(guò)剩等不確定因素的影響，預(yù)計(jì)后期管材市場(chǎng)仍將維持低位運(yùn)行、小幅波動(dòng)態(tài)勢(shì)。2009以來(lái)，我國(guó)管材出口量明顯下降。1-4月管材累計(jì)出口量為655萬(wàn)噸,同比下降59.5%。尤其是在4月當(dāng)月，管材與鋼坯一樣淪為凈進(jìn)口，表明我國(guó)鋼管出口壓力巨大?？墒?，與此同時(shí)，管材價(jià)格卻呈現(xiàn)出單邊上揚(yáng)的態(tài)勢(shì)。從4月中下旬開始，管材價(jià)格重拾升勢(shì),近三周內(nèi)國(guó)內(nèi)管材綜合價(jià)格指數(shù)從95.01點(diǎn)單邊上升至95.94點(diǎn)。管坯測(cè)長(zhǎng)稱重后，按規(guī)定公差和所測(cè)的管坯的實(shí)際米重,將投料管坯轉(zhuǎn)換成實(shí)際切割長(zhǎng)度，通過(guò)兩條切割線進(jìn)行切割.切割機(jī)組為24火管坯出爐后進(jìn)行穿孔前定心，以改善管坯咬入條件并防止穿偏，改善毛管壁厚不均。定心裝置可選用液壓定心機(jī)、風(fēng)鎬式定心機(jī)和炮彈式定心機(jī)等。定心力：450kN夾緊力：1150kN最大定心深度:55mm最大定心孔直徑：63mm穿孔機(jī)頂頭78~150mm，以直徑差4mm為一級(jí)，共19種規(guī)格。管坯定心孔尺寸見表2—1?？招呐鳒p徑機(jī)共6架，在不同外徑的空減坯使用的機(jī)架配置見表2-2所列.（2）軋制空減坯時(shí)的減徑量軋制空減坯時(shí),總對(duì)數(shù)減徑量為0.03。同樣地，最后一架減徑量≯1%.管坯由煉鋼廠提供（連鑄坯），外徑為178mm，長(zhǎng)度為4~10m。用60t平板車（或其他工具）從管坯生產(chǎn)廠至管坯堆放場(chǎng),按鋼號(hào)、爐號(hào)、規(guī)格分別堆放在坯料架上.根據(jù)合同訂貨和生產(chǎn)計(jì)劃，管坯由16t磁盤吊吊至火焰切割機(jī)組上料臺(tái)架，逐根測(cè)長(zhǎng)、稱重,數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)已控制自動(dòng)火焰切割機(jī)的自動(dòng)裝置。定尺擋板的行程由馬達(dá)按切割數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié),按米重控制長(zhǎng)度,然后將倍尺坯料切成0.84～4。5m定尺管坯長(zhǎng)度.管坯入爐前需要再次在輥道磅稱上稱重，將數(shù)據(jù)輸入熱區(qū)管理計(jì)算機(jī)作為批量跟蹤的初始信息，后將管坯送入提升裝置運(yùn)至+5.3m平臺(tái)上，經(jīng)裝料機(jī)把管坯逐根送入環(huán)行爐內(nèi)加熱。按不同的鋼種鋼級(jí)，將管坯加熱至1150℃~1280℃±10根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏時(shí)間,由出料機(jī)將管坯逐根取出并0.5m扔至管坯斜料臺(tái)上，震落表面氧化鐵皮。管坯沿斜臺(tái)和輥道運(yùn)至管坯熱定心前定位，繼而完成自動(dòng)定心。定心后的管坯經(jīng)斜軋穿孔的前臺(tái)，送入喂料槽，由鏈條和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的喂料器推入穿孔。穿孔后毛管直徑184mm，長(zhǎng)9.6m，壁厚22。25mm。穿孔過(guò)程結(jié)束后,由“頂桿裝入和拔出裝置”將頂桿與毛管從輥道上拔出,輸出輥道送料裝置將頂桿及毛管往連軋機(jī)方向移出約1.7m,被擋板擋住，此位置上，頂桿在擋板后被一個(gè)液壓裝置夾住。這時(shí)毛管由輥道向連軋機(jī)方向輸出，一個(gè)用液壓缸操縱的拋出裝置將帶頂頭的頂桿從輥道上拔出,頂桿從輥道上拔出,頂桿經(jīng)斜坡滾入冷卻裝置進(jìn)行循環(huán)冷卻。從穿孔機(jī)輸出的毛管通過(guò)16MPa的高壓水除磷裝置清除一層再生氧化鐵皮,直接進(jìn)入6機(jī)架空心坯減徑機(jī).只需定徑的毛管，經(jīng)過(guò)2或3個(gè)機(jī)架軋出184mm的空心坯；要進(jìn)行減徑的管，經(jīng)過(guò)6機(jī)架軋出141。5mm空心坯，壁厚16。7mm，長(zhǎng)度為13.9m?？招呐鬈埑龊?，由壓縮空氣將內(nèi)壁氧化鐵皮吹凈，然后進(jìn)入連軋機(jī)前臺(tái)導(dǎo)位裝置進(jìn)行芯棒定位。軋制時(shí)芯棒頭部先于空心坯頭部規(guī)定長(zhǎng)度一起喂入工作機(jī)架。當(dāng)芯棒尾部離開連軋機(jī)最后一機(jī)架時(shí)，連軋機(jī)后臺(tái)輥道由光電盤控制制動(dòng).停下來(lái)后斯惠頓杠桿把它從料輥道上拔出，回轉(zhuǎn)后放到調(diào)節(jié)輥道上定位，第二個(gè)斯惠頓杠桿重復(fù)此動(dòng)作，放到芯棒脫棒機(jī)上脫棒,芯棒進(jìn)入根一組的循環(huán)裝置，脫棒后荒管放入鋸切位置，已鋸切荒管同步放到螺旋運(yùn)輸機(jī)上。壁厚大于7mm時(shí)不需要切頭，軋出荒管長(zhǎng)度為32。3m,直徑為119mm，壁厚為8。2mm.螺旋運(yùn)輸機(jī)在二個(gè)周期內(nèi)把荒管送入螺旋運(yùn)輸裝置的存放，設(shè)置三路送料輥道，再把存放槽內(nèi)的荒管送入第一路軌道同時(shí),三路輥道上的荒管繼續(xù)前移一個(gè)槽距，第三路上的荒管便進(jìn)入步進(jìn)式加熱爐中第一齒槽上,其目的是使荒管進(jìn)料速度保持底速度，約1.7m/s,以避免爐膛的內(nèi)壁的故障和損壞.若對(duì)荒管取樣，則需通過(guò)三路輥道中第一路輥道型升降裝置下降，三路輥道向取樣鋸方向反轉(zhuǎn)，進(jìn)行鋸切。采用混合煤氣加熱的部進(jìn)式再加熱爐生產(chǎn)能力160t/h，有把不同進(jìn)料溫度(430℃～850℃)的荒管加熱到約980℃出再加熱爐后通過(guò)一臺(tái)高壓水除磷裝置進(jìn)入28架三輥式外傳動(dòng)張減機(jī)，減徑管的直徑（51mm)，壁厚9.0mm,長(zhǎng)度73.4m。張減管經(jīng)輸送輥道送至部進(jìn)式冷床。張減機(jī)最后一個(gè)機(jī)架軋輥中心線與冷床端部距離為，所以當(dāng)張減機(jī)最大軋出深度時(shí)，光管部分一離開張減機(jī)就要制動(dòng)。寬長(zhǎng)的步進(jìn)式冷床通過(guò)離合器分為二段傳動(dòng),冷床使光管旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，起矯直作用，從冷床下來(lái)的光管，由平行布置的二組送輥道成排送往各自冷鋸機(jī)組進(jìn)行定位,成排鋸掉增厚端,按各種倍尺鋸切,最后鋸去尾部增厚端，鋸切后倍尺光管經(jīng)由輸送輥道卸到中間庫(kù)臺(tái)料筐上，自動(dòng)過(guò)磅稱重，待標(biāo)簽掛上后。由吊車將管捆吊到中間倉(cāng)庫(kù)并有序地放在料架臺(tái)上。鋼管經(jīng)冷床冷卻后由吊車從中間庫(kù)取出放入V型上料機(jī)上,然后輥?zhàn)渔準(zhǔn)捷斔脱b置將管子輸送到冷圓盤鋸經(jīng)行切頭、尾和定尺。為了使鋼管的斷面切口平直、光滑和無(wú)毛刺。鋸切后管子由撥料器一根一根地送入矯直機(jī)的進(jìn)料槽，這是為了消除在加工、冷卻和運(yùn)輸過(guò)程中鋼管產(chǎn)生的彎曲,保證質(zhì)量和提高成品率。此過(guò)程使用的是斜輥矯直機(jī)。矯直后,鋼管經(jīng)過(guò)噴丸、酸洗和磨削進(jìn)入探傷階段，高壓鍋爐管探傷方法包括渦流探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、漏磁探傷等.在生產(chǎn)中常采用多重探傷方法來(lái)克服各無(wú)損探傷的不足,消除盲區(qū)，防止缺陷漏檢出廠。常用的探傷組合有：超聲波+渦流探傷、超聲波+漏磁探傷、超聲波+磁粉、超聲波+磁粉+漏磁探傷。經(jīng)上述工序后的鋼管除必須經(jīng)過(guò)表面質(zhì)量、尺寸、形狀等外觀檢測(cè)和按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及訂貨合同要求作化學(xué)成分、物理機(jī)械性能檢查（例如，耐壓、卷邊、壓扁、機(jī)械性能及金屬組織等等),還必須經(jīng)行水壓檢測(cè)。檢測(cè)后，進(jìn)行印記、測(cè)長(zhǎng)、稱重和涂油，最后打捆、入庫(kù)。直徑：178mm，直徑公差范圍2.0mm；長(zhǎng)度：4～10m;重量公差范圍：3kg;彎曲度：10mm/m,全長(zhǎng)彎曲度不大于1.5倍管坯直徑，橢圓度在直徑公差范圍內(nèi)；端面平直度：端面應(yīng)與管坯軸線垂直，偏差值5mm。1)管坯表面不允許有縮孔、裂紋、夾雜物及其它缺陷，但深度不大于0.4mm的表面裂紋允許存在,大于0.4mm的裂紋應(yīng)予修磨。2）管坯表面不允許有金屬或其它夾雜物的污損，如果其沉積在管坯表面可以修磨掉，這種沉積物可允許在二分之一直徑范圍內(nèi)存在。1）從高爐—→連鋼鐵水首先進(jìn)行脫硫；2）按API標(biāo)準(zhǔn)或DIN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格控制化學(xué)成分；3）對(duì)鋼水進(jìn)行吹氬處理；4)對(duì)含Mn0。9%、Cr0。3%、Mn0。3％易產(chǎn)生白點(diǎn)鋼水,需采用脫氣處理，使H含量小于2ppm。按主孔型不同，環(huán)形加熱爐各區(qū)溫度分布見表4—3.環(huán)形10Cr9Mo1VNb管坯穿孔時(shí)低速咬入（0。97m/s)，高速軋制（1。26m/s）穿孔后空心坯直徑184mm，長(zhǎng)度為3。5~11.4m.1）保持均勻時(shí)間軋制，避免前臺(tái)管坯和后臺(tái)毛管過(guò)多而造成不必要的降溫.應(yīng)貫徹?fù)寽剀堉?。在前臺(tái)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成表面溫度低于正常50℃的管坯不準(zhǔn)穿孔。毛管穿出溫度見表4—1。2)毛管前端壁厚應(yīng)均勻，不允許有明顯的穿偏、撕裂、螺旋劃傷、卡輥結(jié)疤、軋痕、外折和發(fā)紋等缺陷。3）毛管外表面氧化鐵皮由高壓水清除。定徑后毛管直徑公差mm。當(dāng)?shù)谝患軘[動(dòng)到最大值時(shí)，其它各架擺動(dòng)值見表4-7。機(jī)架號(hào)123456擺動(dòng)值/％155。424。233。913。050。0轉(zhuǎn)速擺動(dòng)在正確的范圍內(nèi)時(shí)，荒管有合適的周長(zhǎng)，表面有四條均勻的黑線。張力過(guò)大將產(chǎn)生包棒;過(guò)小則可能產(chǎn)生軋折。應(yīng)根據(jù)軋出荒管質(zhì)量及脫棒情況進(jìn)行調(diào)整.作用：調(diào)整荒管長(zhǎng)度,保證荒管壁厚；補(bǔ)償芯棒直徑規(guī)格數(shù)不足。芯棒的直徑補(bǔ)償應(yīng)與轉(zhuǎn)速擺動(dòng)值配合運(yùn)用?；墓荛L(zhǎng)度控制應(yīng)遵循如下原則：與張減機(jī)相配合，軋出的成品管外徑、壁厚控制在公差范圍內(nèi)；連軋機(jī)上軋制順利脫棒順利。連軋管兩端出現(xiàn)外徑、壁厚和面積增大的現(xiàn)象稱為竹節(jié)。其主要原因在于咬入和拋出階段（非軋制穩(wěn)定階段）,芯棒階躍而造成的。竹節(jié)問(wèn)題是全浮連軋機(jī)組的固有問(wèn)題,可采用在非穩(wěn)定軋制階段改變一些機(jī)架的軋輥轉(zhuǎn)速來(lái)減輕?；墓軓墓芘鳡t出來(lái)后,先經(jīng)高壓水除磷再進(jìn)入張減.除磷水壓力為16MPa,不得低于14MPa。鋼溫不得低于900℃。SRM的特點(diǎn):過(guò)程機(jī)控制頭尾增厚。最大進(jìn)口速度：2.75m/s;最大出口速度：16m/s各機(jī)架傳動(dòng)比見表4-9所列。現(xiàn)取三架建長(zhǎng)機(jī)架對(duì)數(shù)減徑率分別為:2%、3％、4％則有:=當(dāng)成品機(jī)架為5架時(shí),取，則工作機(jī)架的減徑量和總減徑量的關(guān)系為：(5—3）式中：工作機(jī)架的平均減徑量。(5—4)式中：工作機(jī)架數(shù)，對(duì)基本孔型系,=20。在此張減機(jī)上，為了能生產(chǎn)出最小規(guī)格的成品管，按A系列取工作機(jī)架平均減徑量=0.077（﹤0。08）,代入公式（5—3）則有：=0.18+=0.18+20×0。077=1.72由式（5—1）則有:。(未乘以熱漲系數(shù)1。01是出于負(fù)偏差軋制的考慮）為了保證成品管的外徑精度和真圓度，必須滿足以下條件:，則119A孔型所能軋制的最大成品管外徑（熱態(tài)）為:，經(jīng)冷卻后，=108mm，產(chǎn)品大綱中恰有此規(guī)格.∴119A系列可生產(chǎn)的成品管外徑為。若按B系列計(jì)算，可得到119B系列的生產(chǎn)范圍為44.5～108mm。同理，為了生產(chǎn)最大外徑（139.7)的成品管，則可得出另一連軋管外徑為：=152.5mm，并得出:152。5A系列可生產(chǎn)的外徑范圍：33。7～139。7mm152.5B系列可生產(chǎn)的外徑范圍：42.4~139.7mm。121231）先確定所用的精軋機(jī)架數(shù)，然后計(jì)算。上訴集合中，按從小到大順序選，計(jì)算,若因此選擇4架精軋。2)按精軋機(jī)架減徑量分配計(jì)算各架直徑：（5-8）式中：第架精軋機(jī)減徑量分配系數(shù)，5機(jī)架時(shí)：、、、、；4機(jī)架時(shí)：、、、。據(jù)（5—8)式可得：，，，，由上述諸式得下表5-3。j101112130。0430。4250。0380.03578.975.466.859。8（5—9）芯棒的理論直徑=119-2×8.2—3。25=99.35mm芯棒補(bǔ)償（=99mm）=0.5×(99-99。35）=—0。175mm實(shí)際外徑=99+2×8。2+3.25=118.65mm1eq\o\ac(○，ii)芯棒與空心坯的間隙見。2212123150～126122～110106～9894~8482~781181028880731234穿孔工具有內(nèi)外變形工具之分。外變形工具有穿孔軋輥和導(dǎo)向工具，即導(dǎo)板或?qū)ПP，內(nèi)變形工具為穿孔頂頭。這里=151。3mm為最小軋輥間距（即高點(diǎn)HP間距),故取mm完全滿足變形要求.為了進(jìn)一步改善咬入條件，并避免變形區(qū)過(guò)長(zhǎng),設(shè)計(jì)中可以采用雙錐來(lái)代替上述，如圖6—1所示。可取=138mm，則=162mm。軋輥前端附加一段導(dǎo)入錐，以提高管坯推入時(shí)的可靠性。123狄舍爾穿孔頂頭屬于平頭頂頭,由三段構(gòu)成，即穿孔錐、平整段和反錐,如圖6-3所示。按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，考慮到改善空心坯壁厚輾軋效果，任意點(diǎn)的金屬受到二次以上的加工,頂頭平整段的長(zhǎng)度可適當(dāng)加長(zhǎng).反錐段的長(zhǎng)度：mm，只需滿足與頂桿間的連接強(qiáng)度，統(tǒng)一取mm。穿孔錐圓弧半徑:=323。3mm（6—1）平整段錐角應(yīng)根據(jù)軋輥出口錐角來(lái)確定,以獲得最佳的均壁效果。取=，適合的送進(jìn)教范圍為。材質(zhì)：合金鑄鋼，其主要成分如表6-3.表6-3頂頭材質(zhì)主要成分CMnSiCrNiMoWP、S0.18~0.230。5～0。80。8～1.051。5~1。82.3～2。80.1~0。2硬度HB技術(shù)要求：主要指表面質(zhì)量不允許存在溝痕、破損、損傷等缺陷，穿孔錐、輾軋錐、定位槽等部位不允許有任何的缺陷。熱處理后表面生成與基體組織粘著性良好的氧化層.外表面氧化層色澤應(yīng)均勻完整，不允許開裂、起泡、剝裂，不允許有紅褐色。6.2孔型設(shè)計(jì)的基本參數(shù)及變形量