大学毕业论文宝钢φ140mm机组装备条件下φ603645mm油井管的开发说明书.docx
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大学毕业论文宝钢φ140mm机组装备条件下φ603645mm油井管的开发说明书
宝钢140mm机组装备条件下60.36.45mm油井管的开发
摘 要
石油在航空航天、军事、工业、农业和人们的生产生活中扮演着重要的角色,是促进国民经济和工业现代化的重要物质基础。
油井套管的开发设计是为了更好的利用石油资源,具有战略意义。
2004年我国油井管总产量超过180万吨,占无缝钢管总产量的17.62%。
国内市场占有率超过80%,全年油井管出口344万吨,进口322万吨,出口超过进口,已连续2年成为净出口产品。
为满足使用要求,除了对油井管用钢的化学成分、力学性能、冶金质量有严格的要求外,对制成品的外径、内径、壁厚、圆度、直径及螺纹参数、密封性能和结构完整性等也有严格的要求。
根据设计说明书的要求,本论文基于宝钢钢管厂140全浮动芯棒连轧机组装备条件,对一个典型规格60.36.45mm油井套管产品进行设计。
本设计包括机组设备的主要参数,产品的金属平衡,产品生产工艺的介绍,产品的轧制表及调整参数的计算,工具设计及孔型的确定,轧机的生产能力计算,设备的强度及电机的能力校核及产品的经济技术指标。
其重点是产品的轧制表的编写及调整参数的计算、孔型及工具设计、设备强度以及电机能力的校核。
关键词:
全浮动芯棒连轧机组;油井管;轧制工艺;轧制表;工具设计
Designof60.3×6.45mmpetroleumcastingtubeundertheequipmentconditionsofthe140mmmandrelmillinBaosteel
Abstract
Oilintheairspace、military、industrial、agricultural、productionandpeople’sdailylifeplayanimportantrole,andit’stheimportantmattertopromotetheindustrialmodernization.thecasingofdevelopmentisdesignedtobetteruseofoilresourcesandstrategically.Inourcountry'stotaloutputofoilwellsismorethan180Wtons,thetotalofsteeltubeto17.62%.Domesticmarketsharethan80%oftotalexports344Wtonsofoilwells,theimportandexportexceedimport322Wtons,fortwoyearstobecomeanetexports.Totheneedsof,exceptwiththehelpofsteelchemicalconstituentsandmechanicalproperties,metallurgyhavestrictrequirements,manufacturedtotheoutsidediameterandborediameter,athickandthreadsargument,sealingandstructuralintegrityandastrictdemand.
Accordingtothedesignrequirements,thispaperisadesignofpetroleumtubebasedontheequipmentconditionsofthe140mmmandrelmillinBaoSteelCo.Ltd.Theproductdesignedisof60.3mminO.D.and6.45mminwallthickness.
Thedesignoftheproductionprocessincludesmainparameterofmachineryequipment;product’sbalanceofmetal;productpresentations;productrollingschedule;parametersadjusting;toolsdesign;identificationpassing;millcpacity;theequipmentstrengthandmotorabilitycheckingandecono-technicalnormsoftheproduct.Theemphasisoftheseproductsismakingrollingschedule;adjustingthecalculationparameters;toolsdesign;equipmentstrengthandmotorabilitychecking.
KeyWords:
mandrelmill;oilwelltube;rollingtechnology;rollingschedule;toolsdesign
目 录
引言1
1概述2
2140全浮动机组连轧机主要技术参数4
2.1八机架连轧机4
2.2其它设备的主要技术参数4
2.2.1火焰切割机4
2.2.2穿孔机(带狄舍尔导盘)5
2.2.3六机架空心坯减径机6
2.2.4张力减径机6
2.2.5管坯加热炉6
2.2.6冷床8
2.2.7分段锯8
3生产工艺流程及工艺制度10
3.1生产工艺流程图10
31.1生产工艺总流程图10
3.1.2热轧工艺流程图10
3.1.3油管生产工艺流程图11
3.1.4连轧工艺流程图13
3.2生产工艺流程简述13
3.2.1热区生产工艺过程13
3.2.2精整车间生产工艺15
3.3工艺制度16
3.3.1温度制度16
3.3.2孔型系列及变形制度17
3.4技术规程18
3.4.1管坯准备18
3.4.2管坯加热20
3.4.3管坯穿孔21
3.4.4空心坯减径23
3.4.5钢管连轧23
3.4.6再加热25
3.4.7张力减径26
3.4.8冷床28
3.4.9锯切28
4轧制表计算29
4.1轧制表计算的条件(基本参数和极限值)29
4.1.1轧件长度29
4.1.2张减机减径系列29
4.2孔型系统的确定29
4.2.1主孔型——连轧管外径的确定29
4.2.2不同系列组合分工30
4.2.3圆孔与椭孔的选择31
4.2.4孔型配置31
4.3轧制表计算31
4.3.1计算步骤31
4.4管坯直径35
4.5管坯质量计算35
4.5.1标准管坯重量能最大程度发挥机组生产能力35
4.5.2最小坯料重量36
4.6金属平衡表计算37
4.6.1计算热区有效收得率EWA37
4.6.2计算实际长度37
4.6.3金属平衡表38
4.7穿孔顶头直径及顶杆直径38
4.7.1顶头直径38
4.7.2的选择39
4.7.3穿孔调整参数39
4.7.4辊距Bck[11]39
4.7.5顶头前伸量39
4.7.6顶杆位置:
39
4.7.7导盘辊距40
5孔型与工具设计41
5.1穿孔工具设计41
4.1.1穿孔轧辊设计41
5.2材质及技术要求(辊套)42
4.2.1导盘设计42
5.3顶头设计44
5.3.1顶头形状类型44
5.3.2各段尺寸45
5.3.3顶头材质及技术要求45
5.4孔型设计的基本参数及变形量表示法46
5.4.1简述46
5.4.2变形分配46
5.4.3确定孔型结构参数52
5.5轧辊转速计算54
5.5.1轧辊转速的限制条件55
5.5.2计算步骤55
5.6张减机孔型的重要参数57
6轧机生产能力计算59
6.1典型产品的轧机小时产量59
6.1.1轧制节奏R的确定59
6.1.2轧机小时产量计算61
7设备强度与电机能力校核62
7.1轧管机力能参数计算62
7.1.1已知的基本参数62
7.1.2轧件对轧辊的作用力P62
7.1.3金属与轧辊接触面水平投影的计算62
7.1.4平均单位压力计算63
7.2轧制力矩计算66
7.3轧辊强度校核66
7.3.1辊身部分——仅考虑弯曲强度67
7.3.2辊径部分——按弯扭合成68
7.3.3轴头部分的强度校核69
7.4主电机容量校核69
7.4.1轧辊传动所需要力矩69
7.4.2电机空转力矩70
7.4.3传动系统动力矩70
7.5.绘制电机负荷图70
7.5.2电机轴上负荷图70
7.6电机能力校核71
7.6.1发热校核71
7.6.2过载校核71
8产品主要技术经济指标73
8.1能源介质消耗指标73
8.2工具消耗指标74
结 论75
致 谢76
参考文献77
附录77
附A(轧制表源程序)78
附B(外文翻译)92
附表C外文原文92
引言
在钻采石油、天然气时,除需要钻探机械设备外,还需要专用管材,即钻柱、套管、油管等,统称为“油井管”。
在钻柱中,还包括钻铤和方钻杆[1]。
我国内陆原油产量仅占世界总产量的5%左右,而且单口井产量低,井数多,耗管量高。
随着我国石油钻采由东部向西部及沿海大陆架的战略转移,油层的深度也由浅入深,井内油气压力和温度亦不断提高。
有些油井压力达到或超过100MPa,井底温度超过200℃;有些油田是硫化氢、二氧化碳、负离子等共存的重腐蚀油气。
这样的钻采条件对油井管的要求很苛刻,一旦油井管选择不当,造成脱扣、压溃和漏气,将会使油井报废(南疆、川西等地区的油气井,一口井投资约3000万-4000万元,个别的高达1亿元)。
因此,对油井管质量要求越来越高,特殊油井管的用量也越来越大。
目前国内特殊油井管生产基本上是空白。
因此,在我国大力开发高钢级、特殊油井管势在必行[2]。
为满足使用要求,除了对油井管用钢的化学成分、力学性能、冶金质量有严格的要求外,对制成品的外径、内径、壁厚、圆度、直径及螺纹参数、密封性能和结构完整性等也有严格的要求。
本设计是在宝钢140连轧机组的装备条件下设计一个石油油管产品,产品的规格是60.36.45mm。
本设计主要内容包括产品生产的基本概况,产品的设计规程,轧制表编制及设备的强度和电机能力校核。
1概述
钢管作为工业血管已被广泛的应用于石油、化工、地质、锅炉、机械加工、军工、汽车及建筑等行业。
无缝钢管作为技术密集型和资金密集型行业及重要的基础原料工业得到世界各国的广泛重视。
钢管的增长速度往往超过了粗钢的增长速度。
各国的钢管产量一般均占钢材产量的10%左右。
国外钢管生产发展的主要特点是采用新工艺和新设备来提高产量,扩大品种,采用自动控制和无损探伤以改善和保证产品质量。
因此,近年来在新建和改建的无缝钢管车间,出现了很多卓有成效的新工艺和高效率的新设备。
在无缝钢管生产者中,围绕着使用廉价原料—连铸坯,各国进行了大量的研究和创新。
目前,用连铸方法生产的管坯在规格和钢种方面都已经空前扩大,连铸坯的用量在
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