高速無縫鋼管斜軋機開題報告

1、<p>　　一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據和意義</p><p>　　…………………………………………………………………………………………1</p><p>　　二、研究的基本內容，擬解決的主要問題 </p><p>　　…………………………………………………………………………………………3</p><p>　　三、研

2、究步驟、方法及措施 </p><p>　　…………………………………………………………………………………………3</p><p><b>　　四、研究工作進度 </b></p><p>　　…………………………………………………………………………………………4</p><p><b>　　五、主要參考文獻 &l

3、t;/b></p><p>　　…………………………………………………………………………………………4</p><p><b>　　六、指導教師意見 </b></p><p>　　…………………………………………………………………………………………8</p><p>　　進入21世紀以來隨著全球經濟復蘇、增長,尤其

4、是中國的經濟快速增長帶動世界經濟的發(fā)展,同時也帶動了全球的能源需求增長。以石油(天然氣)、煤炭為主要能源的需求大幅度增長,尤其是石油(天然氣)的增長對鉆采和輸送用管的需求,極大地帶動了鋼管業(yè)的發(fā)展,也帶動了無縫鋼管的發(fā)展。為了滿足能源工業(yè)的需求,一大批新建的現代化無縫鋼管項目陸續(xù)投入,使全球的無縫鋼管產能大幅度增長,同時也推動了無縫鋼管生產技術裝備水平的提高。</p><p>　　1熱軋無縫鋼管生產的幾種主要機型

5、 </p><p>　　1.1熱連軋鋼管成為無縫鋼管生產的主流機型 多機架連續(xù)軋管技術,是無縫鋼管生產中一項重要的工藝技術。該技術從1887年美國的Kellogg連軋管機問世至今已有100多年的發(fā)展歷史 。20 世紀50年代以來由于傳動技術和電氣控制技術的突破,連軋管生產技術得到了長足的發(fā)展。芯棒運行方式從浮動式芯棒軋機到限動式芯棒軋機以及半浮動式芯棒軋機,機架數從9~7架減少到6~5架,軋制工藝從2輥變?yōu)?輥,

6、生產過程的操作方式由手動到區(qū)域自動化到整條線由CPU、PLC控制的全自動化運行方式,采用了液壓小倉控制技術,配套了工藝控制軟件技術,連軋管機的整體裝備水平有了很大的提高。與其他機型相比連軋管機以優(yōu)質、高產、高效率、低消耗等特點,成為世界無縫鋼管主要生產企業(yè)的首選機型。近10年來全球新建的連軋管軋機有近20套(不包括在建的),到目前為止,全球已有連軋管軋機50多套,機型的產能已經遠遠超過其他機型的產能,連軋管機已成為無縫鋼管生產的主流機型

7、。</p><p>　　連軋管機進入中國是在20世紀80年代初期,寶鋼建設時引進了德國Meer公司󰀁140mm浮動式芯棒連軋管軋機,這讓業(yè)內人士真正看到了現代化連軋管軋機高質量、高效率的優(yōu)勢。90年代初天津鋼管公司從意大利Innse公司引進了更為先進的󰀁273mm限動芯棒連軋管軋機,隨后,衡陽鋼管廠又引進德國Meer公司󰀁89mm半浮式芯棒連軋管軋機。進入21世紀隨

8、著鋼管需求的快速增長,包鋼、鞍鋼、天津鋼管、衡陽鋼管、攀成鋼等企業(yè)先后引進了數套連軋管軋機,其中包括5套最先進3輥連軋管軋機,這些軋機的建設推動了中國鋼管工業(yè)的快速發(fā)展。到目前為止,已經建成的連軋管軋機有16套(截至2009年),產能超過了800萬t。</p><p>　　1.2 3輥連軋管機開創(chuàng)了連軋鋼管工藝的新時代2003年9月世界上第一套󰀁168mm3輥PQF(PrimeQualityFin

9、ishing)連軋管機在中國天津鋼管公司順利投產。3輥PQF連軋管工藝技術,以其在均勻變形、變形應力、軋機結構、軋機剛性、負荷分配及軋輥受力等方面的優(yōu)勢,使其在軋制產品規(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輥軋機無可匹敵的優(yōu)勢。另外,天津鋼管公司󰀁168mm3輥PQF連軋管軋機還有在其他方面的創(chuàng)新和新技術的應用,如芯棒前行循環(huán)工藝是指當軋制結束時芯棒不返回

10、而繼續(xù)前行的循環(huán)工藝和相關的配套技術,省去了芯棒返回時間,使每根管的軋制周期縮短4s,可提高軋機的產能20%;在線激光測厚,作為新一代測厚系統(tǒng),測量精度高,可帶芯棒檢測,對人體傷害小(與射線相比);液壓小倉控制技術,使軋輥壓下抬起響應快,調節(jié)精度高,可帶鋼操作并應用于頭尾削薄技術,提高鋼管頭尾壁厚精度。還有CARTA技術,QAS系統(tǒng)等。上述新技術新工藝的應用,使連軋管機的整體裝備水平上升到一個嶄新的平臺。近年來,SMS󰀁

11、Meer公司在3輥連</p><p>　　󰀁LCO)。這種換輥方式既保留了原軋機結構剛性大、變形小、受力均勻的特點,又使軋輥更換簡便,便于對軋機、軋輥的檢查以及對設備的維護。</p><p>　　從2003年9月至今6年多時間里,3輥連軋管機以其先進的技術指標,向人們展示了新一代的熱連軋無縫鋼管技術優(yōu)越的工藝特性。2005年以來全球已經建成和正在建設的3輥連軋管軋機已超過了

12、20套,這些軋機的建設,開創(chuàng)了3輥連軋鋼管工藝技術的新時代。</p><p>　　1.3󰀁大中口徑的自動軋管機通過技術改造后仍然發(fā)揮著作用</p><p>　　自動軋管機又稱Plugmill,多建于20世紀70年代前,曾稱霸世界40多年。隨著連軋管技術裝備不斷發(fā)展,新的生產線不斷建設,自動軋管機的霸主地位逐漸被連軋管機所取代。21世紀前,隨著一些現代軋管機的建設許多小型自動

13、軋管機(󰀁168mm軋機以下)被淘汰,由于大口徑的連軋管機全球僅3套(2輥),而且生產大口徑薄壁管時易產生裂孔和拉凹缺陷,所以大口徑的自動軋管機在這一組距仍占有一定的優(yōu)勢,軋制󰀁273~󰀁426mm規(guī)格的鋼管,自動軋管機仍是主力軍。進入21世紀后,全球又新建了數套大口徑連軋管機,這使得自動軋管機在這一組距的優(yōu)勢被削弱了。目前全球自動軋管機有46套,成品規(guī)格小于等于󰀁168m

14、m軋機26套,󰀁168~󰀁273mm軋機有6套(不含󰀁168mm)、󰀁273~󰀁355mm軋機有7套(不含󰀁273mm)、󰀁355~󰀁426mm軋機有7套(不含󰀁355mm),其中大中型自動軋管機通過技術改造后仍然發(fā)揮著重要作用。像V&M有3套自動軋管機包括󰀁340mm(

15、法國)、󰀁355mm(巴西)和󰀁406mm軋機(德國),日本NKK󰀁426mm軋機、JFE󰀁426m</p><p>　　1.4 精密3輥軋管機以其各自的優(yōu)勢也占有一席之地</p><p>　　精密軋管機又稱Accu Roll軋管機,是在狄塞爾軋管機結構的基礎上,將鼓形軋輥改成錐形軋輥,增設了碾軋角,加長了輥身長度、增大了導盤

16、直徑,并將浮動芯棒軋制方式改為限動芯棒軋制方式,從而減小了金屬扭轉變形,增加了均壁鋼管的重軋次數,提高了鋼管壁厚精度[4]。近年來精密軋管機以其軋制工序短、設備投資少(國內可以整條線制造)、更換規(guī)格容易、品種適應的范圍寬以及適合于小批量、多品種等的生產優(yōu)勢在中國已成為中小型鋼管企業(yè)技術改造和新建軋機的首選機型。精密軋管機是美國埃特納標準公司提出的設計思想,由中美合作設計制造,并在中國迅速推廣。目前全球共有精密軋管軋機33套,全部都在中國

17、。</p><p>　　3輥軋管機又稱Assel軋管機,也是一種高軋制精度的無縫鋼管軋機。除延伸機采用3輥斜軋外,前后工序的配置基本與Accu Roll軋管機相同。3輥軋管機軋制的品種以軸承管、液壓支拄管、機械加工用管、中厚壁高壓鍋爐管和套管接箍料及鉆桿、鉆鋌料為主。該類軋機因適應軋制中厚壁和厚壁無縫鋼管且壁厚精度高等特點而被稱為品種軋機。20世紀90年代以來,德國MEER公司對3輥軋管機進行了一系列技術改進,采

18、用限動階梯芯棒軋制方式或采用頭部軋后󰀁快關󰀁方法,以解決荒管頭部喇叭口問題;采用尾部󰀁快開󰀁方法以解決荒管尾部三角形問題;采用軋輥碾軋角可調整的設計,改變了過去以輥肩為中心線的調整方法,而變?yōu)橐阅胲垘橹行牡恼{整方法,提高了軋制過程的穩(wěn)定性和重軋系數;在軋機后臺,采用了長導向輥結構以防止軋制過程中荒管扭曲和劃傷。這些新技術已經應用于瑞典的Ovako、中國天津鋼管公司b

19、3041;219mm3輥軋管機和最新建成的新冶鋼󰀁460mm3輥軋管機上。與精密軋管機一樣,3輥軋管機以其軋制工序短、設備投資少、更換規(guī)格容易、壁厚精度高等優(yōu)點,在中國也成為中小型鋼管企業(yè)技術改造以及新建軋機的主要機型。另外,3輥軋管軋</p><p>　　雖然精密軋管軋機、3輥軋管軋機有許多優(yōu)勢和特點,但是這2種機型由于是斜軋軋機,必然會在鋼管的內表面留下內螺旋痕跡(盡管內螺旋手感不明顯),這會

20、給客戶留下不佳的印象。另外,精密軋管軋機采用導盤與軋輥組成孔型,其封閉性較導板差,當軋制薄壁管時尤其是導盤磨損嚴重,邊部破損時,易產生頭尾撕破造成軋卡。3輥軋管軋機在生產薄壁管時也易產生頭部喇叭口和尾部三角形。</p><p>　　1.5周期式軋管機通過技術改造后仍被保留并得到了發(fā)展</p><p>　　周期式軋管機又稱Pilgermill,適用于生產中、厚壁大中口徑鋼管,是世界上最古老的

21、機型之一。這種軋機由于生產效率低,外表面質量差,其生產成本、產品質量難以與其他軋機抗衡,中小口徑的軋機大部分已被淘汰。大型周期軋管軋機由于在大口徑厚壁鋼管生產上仍占有優(yōu)勢,尤其對于生產大口徑厚壁電站用管,周期式軋管機仍然是有效的方法,所以被保留下來。目前世界上生產(󰀁325~󰀁711mm)󰀁(50~110mm)電站用管,主要有V&M曼內斯曼、意大利Dalmine、日本Sumitom

22、o等生產廠,其中V&M曼內斯曼、意大利Dalmine所采用的生產工藝就是周期式軋管機。到目前為止全世界共有周期式軋管機26套,其中325mm軋機及325mm以</p><p>　　上軋機20套,包括711mm軋機5套、610mm軋機1套、508mm軋機7套。周期式軋管機大部分建在東歐國家,包括捷克、波蘭、克羅地亞、烏克蘭、俄羅斯等國。這些軋機多建于20世紀70年代前,有些軋機甚至是20-30年代建設的,裝

23、備比較落后。在中國原成都無縫鋼管廠,1966年和1969年分別建成了318mm和216mm周期式軋管機。90年代對318mm周期式軋管機進行多次改造,使產品規(guī)格從󰀁325mm擴大到󰀁457mm,并淘汰了216mm軋機。2005年該公司利用搬遷機會,對該軋機又進行了全面的改造,使產品規(guī)格擴大到508mm。20世紀中國大口徑厚壁電站用管大部分依賴進口,為了滿足國內電站用大口徑厚壁鋼管的需求,近年來國內一些企業(yè)

24、紛紛加快建設大型周期軋管機,如衡陽鋼管廠的󰀁720mm周期式軋管機,已于2009年7月建成投產,南通特鋼󰀁720mm周期式軋管機,也于2009年7月建成投產,還有正在建設的四川三洲󰀁660mm周期式軋管機等。</p><p><b>　　1.6其他軋管機</b></p><p>　　除中國外,擠壓機、大口徑頂管機、大口徑

25、斜軋擴管機在世界其他國家?guī)缀鯖]有新的發(fā)展。在中國由于無縫鋼管生產的飛速發(fā)展以及對高端產品的需求,這些軋機的建設也有了新的發(fā)展。</p><p>　　擠壓機:在國外,生產不銹鋼或高合金鋼基本采用擠壓的生產方式。目前,全球共有擠壓機44套,中國有6套,其中5套是2006年以后建成的,從這個數據上也可以看出,在高端產品上與國外的差距。為了生產高合金、難變形的金屬,開發(fā)高端產品,國內幾家特鋼和不銹鋼企業(yè)如寶鋼特鋼和太鋼鋼

26、管各新建了1套6000t擠壓機、浙江久立新建了1套3500t擠壓機;另外,北方重工為了開發(fā)航天航空用管和電站用大口徑厚壁管,完全依靠國內的設計和制造力量,2009年6月建成了世界上最大的36000t擠壓機,這使中國在擠壓機裝備上有了很大的提高,同時也加快了中國無縫鋼管在高端產品上開發(fā)的步伐。</p><p>　　大口徑頂管軋機:用于生產大口徑、特大口徑(最大1500mm)厚壁管,2007年前全球只有5套,其中V&

27、amp;M曼內斯曼1套、日本住友1套、中國武漢471廠1套,美國2套。2007年河北宏潤建成了1套1200mm頂管軋機,浙江格洛斯在2009年也建成了1套󰀁1200mm頂管軋機并配套800mm穿軋產線。 大口徑斜軋擴管軋機:全球共有3套,意大利、美國各1套,天津鋼管公司為了開發(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最先進的󰀁720mm斜軋擴管軋機,另外,攀成鋼正在建設

28、一條720mm斜軋擴管軋機。 大口徑穿軋軋機:揚州誠德鋼管廠建成了720、850mm大口徑穿軋軋機。</p><p>　　二、研究的基本內容，擬解決的主要問題</p><p>　　一般斜軋管機的軋制速度從小機組到大機組為0.3-0.8m/秒，而高速無縫鋼管斜軋機的軋制度可達1-2m/秒以上。本課題要求設計高速無縫鋼管斜軋機的總載圖，部件圖及關鍵的零件圖。也可進行較大的改進設計，使其達到能進

29、行生產的目的。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施（研究框架、技術路線和基本思路、方法；課題的創(chuàng)新及預期成果）</p><p>　　1.研究步驟與方法:</p><p>　?、?收集相關資料，了解其發(fā)展狀況及改進空間，總結并撰寫開題報告和文獻綜述。</p><p>　?、?確定機構方案設計及實施的可行性。</p>&l

30、t;p>　?、?結構設計，參數計算，選型校核。</p><p>　?、?進行二維圖和三維圖的繪制。并完成總裝圖、部件圖、零件圖等。</p><p>　?、?完成說明書，并準備答辯的ppt。</p><p><b>　　四、研究工作進度</b></p><p><b>　　五、主要參考文獻</b>

31、;</p><p>　　[1] 肖鐵英.機械系統(tǒng)動力學.燕山大學，2003</p><p>　　[2]許立中 龔景安.機械設計.機械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[3] 李連詩 韓觀昌。小型無縫鋼管生產。冶金工業(yè)出版社，1990</p><p>　　[4]雙遠華 李國楨.鋼管斜軋理論及生產</p><p>

32、　　[5] 林美珍,卞慰萱. YAG激光雕刻機系列. 2003</p><p>　　[6] DIGRA系統(tǒng)與數字式電子雕刻機.2003</p><p>　　[7] 張策, 黃琪. 電子雕刻機雕刻頭研究現狀與發(fā)展.Vol.26 No2 2005:45-46.</p><p>　　[8] 徐萍. CIMT2009數控雕刻機展品簡評. 2009.</p>&

33、lt;p>　　[9] 安振國.吳善旺:探尋雕刻的快捷方式(J). 中國發(fā)明與專利.2011</p><p>　　[10]吳天強,李軍.基于數控雕刻機的綜合實訓平臺設計.2010</p><p>　　[11]龔志遠.小型雕刻機的設計. 2011</p><p>　　[12]李士弘,寧生科,馬保吉等. 一種小型數控雕刻機機械結構優(yōu)化設計..2010</p&g

34、t;<p>　　[13]阮鴻雁, 陳建利, 陳俊強等. 基于SimMechaniics?的液壓挖掘機機構建模.2009 </p><p>　　[14]孫奎, 謝宗武, 劉宏. 一種新的機器人動力學仿真分析方法.2008</p><p><b>　　指導教師簽字： </b></p><p><b>　　年 月 日<

35、;/b></p><p>　　六、系級教學單位審核意見：</p><p>　　審查結果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 </p><p><b>　　負責人簽字：</b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><

36、;b>　　說明：</b></p><p>　　1.開題報告版面設置為：B5紙，上下頁邊距分別為2.5cm和2cm，左右頁邊距分別為2.4cm和2cm。</p><p>　　2.開題報告正文標題及內容，宋體，小四號，行間距為固定值20磅。</p><p>　　3.畢業(yè)設計（論文）開題報告一般不少于1000字。</p><p>