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宝钢?140mm机组装备条件下?60.3?6.45mm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?60.3?6.45mm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
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Design of ?60.3×6.45mm petroleum casting tube under the equipment conditions of the ?140mm mandrel mill in Bao steel
Abstract
Oil in the air space 、 military 、 industrial 、 agricultural 、production and people’s daily life play an important role ,and it’s the important matter to promote the industrial modernization. the casing of development is designed to better use of oil resources and strategically. In our country's total output of oil wells is more than 180W tons, the total of steel tube to 17.62%. Domestic market share than 80% of total exports 344W tons of oil wells, the import and export exceed import 322W tons, for two years to become a net exports. To the needs of, except with the help of steel chemical constituents and mechanical properties, metallurgy have strict requirements, manufactured to the outside diameter and bore diameter, a thick and threads argument, sealing and structural integrity and a strict demand.
According to the design requirements, this paper is a design of petroleum tube based on the equipment conditions of the ?140mm mandrel mill in BaoSteel Co. Ltd. The product designed is of 60.3mm in O.D. and 6.45mm in wall thickness.
The design of the production process includes main parameter of machinery
equipment;product’s balance of metal;product presentations; product rolling schedule; parameters adjusting; tools design;identification passing; mill cpacity; the equipment strength and motor ability checking and econo-technical norms of the product.The emphasis of these products is making rolling schedule;adjusting the calculation parameters;tools design;equipment strength and motor ability checking.
Key Words：mandrel mill ; oil well tube ; rolling technology ; rolling schedule ; tools design
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目 录
引 言 ......................................................................................................................................... 1 1概 述.................................................................................................................................... 2 2 ?140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
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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GB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EWA .......................................................................... 37 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
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4.7.2Dgan的选择 ...................................................................................................... 38 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b .................................................................................................. 39 4.7.6顶杆位置： ...................................................................................................... 39 4.7.7导盘辊距Lck ................................................................................................... 39
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
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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P .................................................................................. 62 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
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附 B(外文翻译) ....................................................................................................................... 92 附表C外文原文 ..................................................................................................................... 92
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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?60.3?6.45mm。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。
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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，连铸坯的用量在迅速增加。
为了适应用连铸管坯生产无缝钢管的要求，各国采用了多种新型的穿孔机，其中包括推轧穿孔机（PPM）、三辊穿孔机、大导盘穿孔机以及双支撑菌式穿孔机等。这样不仅为使用连铸管坯创造了条件，而且在提高穿孔机效率和改善荒管质量方面也有很大的好处。目前世界上不仅连轧管机、挤压机、顶管机和自动轧管机使用连铸管坯，就是一贯以钢锭为原料的周期轧管机也开始使用连铸坯来生产钢管。
为了得到高的单机产量，近十几年来已有十几个国家新建了连轧管机组。除了浮动芯棒连轧管机外，又出现了限动芯棒连轧管机，把连轧管工艺用于中等直径钢管的生产中。限动芯棒连轧管机有比较显著的优点，今后将会得到迅速发展。
我国无缝钢管的生产从无到有、从小到大,已经走过了50 多年的历程。2003 年全国无缝钢管产量为700 万t ,出口56 万t ,进口5311 万t ,继续保持世界上无缝钢管第一生产、消费大国和成为无缝钢管净出口国。目前,我国无缝钢管品种结构方面的矛盾已得到基本缓解,产品质量已基本上能满足国内需求,产品无特色的“以冷代热”小口径无缝钢管生产方式及落后的生产机组正在逐步淘汰。已经拥有了世界上无缝钢管生产的各种典型机组。主要机组(产能超过一半) 的装备水平、主要生产技术指标和主要品种(如油井管、轴承管和不锈钢管) 的产量居世界前列,我国的无缝钢管正在从生产大国走向强国。
我国无缝钢管的生产企业呈现两大特点。其一是以天津钢管有限责任公司(简称“天津无缝”) 、宝钢钢管分公司(简称“宝钢无缝”) 、包钢无缝钢管厂和连轧钢管厂(简称“包钢无缝”) 、攀钢集团成都钢铁有限责任公司(简称“攀成钢”) 、华凌(集团) 衡阳钢管公司(简称“衡阳钢管”) 以及鞍钢新钢铁公司(简称“鞍钢无缝”)
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等六大钢管生产企业为首的国有企业,主要以生产专用无缝钢管和中大口径无缝钢管为主,总产量超过了全国总产量的一半以上(2003 年达到了362万t) ,生产水平和集中度都比较高,它们是我国无缝钢管生产的主力军。其二是近几年来民营无缝钢管生产企业异军突起,发展速度十分惊人,这些企业主要集中在江苏、浙江一带,大都以生产小口径无缝钢管和轴承钢、不锈钢无缝钢管为主,各生产厂的规模均不大,一般都在10 万t 以下,装备水平正在不断提高,机制十分灵活,生产成本较低,是我国无缝钢管生产的新生力量。这两支队伍相辅相成、并肩作战,推动了我国无缝钢管生产的快速发展。
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。品种上国内不少企业勇于创新，不仅生产出了按API标准要求的K、N、C、P钢级套管，还根据用户需求开发出了具有自主知识产权的系列套管，如天津钢管公司开发出了TP系列的抗挤毁套管、抗腐蚀套管、抗高温热采井用套管、超深井用套管以及特殊扣气密性套管，其中TPl30TT高抗挤毁套管其抗挤毁强度达到167MPa以上；TPll0TSS高抗挤毁抗腐蚀套管在氯化钠5%、醋酸05%的氧化性腐蚀溶液中，720小时不断裂；TP140V套管下井深度达到6936米(近期这一纪录还将被打破)；NC一3Cr抗二氧化碳腐蚀套管已经批量发往塔里木油田下井使用。另外宝钢、成都无缝也都开发出了自己的系列产品。
虽然中国无缝钢管行业在油井管方面取得了举世瞩目的成绩，但在一些高端产品开发方面尚没有过关，如13Cr、超级13Cr钢的夹杂物及S、P含量的控制(S<10ppm，P<15ppm)，热处理的性能控制以及丝扣加工中的质量控制等还存在一系列问题，柔性油管、膨胀套管的开发尚属空白[6]。
进入21世纪，我国已建设了多条高水平、国际一流装备的石油专用钢管生产线。但从国际和国内两个市场来看，无缝钢管（包括石油专用管）的现有生产能力均已大于需求。所以，今后的重点应放在充分发挥现有机组的能力，开发出高强度等级、高抗击毁、高抗腐蚀的石油管、高压锅炉管和气瓶管等产品。
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2 ?140全浮动机组连轧机主要技术参数
2.1八机架连轧机
连轧管机是高效生产无缝钢管的轧机，是将穿孔后的毛管套在长芯棒上，通过5~9个互成90o的连续布置的二辊式机架对钢管进行轧制，从而实现高度的机械化和自动化。与其他无缝钢管轧机相比，其产量高、质量好、劳动生产率高。本设计中宝钢钢管厂设备为全浮动芯棒式八机架连轧机。
其主要的技术参数如下： 机架数 8架(二辊) 机架间距 1000mm 容许轧制力 300T
每100T负荷机架弹跳值 最大0.2m 传动功率与转速
机架1-2 每台N=2200kw n=150rpm 机架3-6 每台N=2600kw n=230rpm 机架7-8 每台N=1300kw n=230rpm 最大钢管出口速度 7.87m/s 轧辊直径 470-600mm
2.2其它设备的主要技术参数
2.2.1火焰切割机
常用的管坯切断方法有四种，即锯断、剪断、折断和火焰切割。
经火焰切割的管坯具有平齐的端面，设备费用低，适合于高产轧机和大直径管坯，且适合于大部分钢号的管坯切断
参数如下 2(套)×4(烧嘴) 切割距离 约200mm 切割管坯直径 最大180mm
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总切割时间 约70sec
快速返回时速度(烧嘴) 约50mm/sec 运输时间 30sec
第一段切割总节奏时间 100sec 2.2.2穿孔机(带狄舍尔导盘)
传动方式：每一轧辊直接通过万象接轴及减速机传动的（双传动装置）传动马达二只。
额定功率：每辊2600kw 最大功率：每辊6500kw 基本转速：30rpm 接电率：60%
可调范围：50 -230rpm电轴范围
230-440rpm 磁场调节范围
持续转矩：30T-M 冲击转矩：80T-M
轧辊倾角：5-15° 无级调整 工作辊直径： ?1000-1150mm 轧辊辊面宽度：670mm 减速比：i=1:1.9166 传动转速：30-120-208rpm 额定传动转速：120rpm 狄舍尔导盘
直径： ?1847-1697mm 导盘转距：1360kg-m 马达转速：0-55rpm
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导盘转速：最大25rpm 2.2.3六机架空心坯减径机
机架数：6架（三辊式） 机架间距：460mm 最大第一孔直径：196mm 最小出口管直径：141.5mm 理想轧辊直径：500mm 最大轧制力：3500kg 最大轧制力矩：6000kg-m 传动功率： N=1600kw
n=750rpm
进料速度： 约1.5m/s 2.2.4张力减径机
机架数：28架 机架间距：310mm 理想轧辊直径：330mm 最大荒管直径 ：162mm 成品管直径 ：21.3-153.7mm 进料速度：1-3.0m/sec 出料速度：最大16m/sec 传动功率： N=350kw
n=800-2000rpm
2.2.5管坯加热炉 2.2.5.1加热炉炉型
设计中为环形炉加热管坯，优点：
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(1)可根据需要改变坯料在炉内的分布，从而改变加热制度，生产上有较大的灵活性；
(2)坯料在整个加热过程中随炉底转动，不需要拨钢和翻钢操作，与炉底无摩擦和振动，管坯氧化烧损少；除装出料门以外，无其它开口，冷空气不易进入炉内，燃耗低；
(3)坯料间隔较均匀，三面受热，加热时间较短，温度较均匀，并且无水冷“黑印”，加热质量好；
(4)炉子易排空，可避免管坯在炉内长期停留； (5)机械化、自动化程度高。 2.2.5.2加热炉技术参数
管坯规格：直径178mm 长 860—4500mm 长 管坯基准值：?178mm×4.5m（长） 878公斤/每根 入炉温度： 20℃ 出炉温度：1280℃ 温差：±10℃ 炉子尺寸
炉底中径：35000mm 炉底宽 ：45mm 炉膛净宽：5000mm 炉子产量 ：160t/h 2.2.5.3再加热炉
再加热炉常见的炉型有：斜底式、步进式和直通式感应炉三种，各有其特点，设计采用步进梁式炉，其优点是：
①机械化程度高（与斜底炉相比）；
②炉内气氛易控制，烧损少；管坯不产生有害的化学成份变化。 再加热炉技术参数
荒管规格 DK?119~210mm SK?3.25~25.0mm LK?10800~330mm 0进料温度：430~845℃ 出炉温度：980±10℃
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炉子尺寸：L?B?12080?35000mm 在炉支数：46支
步进梁升程：最大 300mm 2.2.6冷床
采用步进齿条式。 冷床主要技术参数： 冷床宽度：约165m 冷床长度：约20m 冷床输送速度：0~5节拍/分 固定活动梁间距：约750mm 槽数：108个 剧齿间距：180mm 移动杠杆间距：约3300mm 最大管重：79kg/m 2.2.7分段锯
锯片直径(新) ：?1800mm
钢管锯切长度：8—28m 切头：0.1—3.5m 锯前分布宽度 ：850mm
驱动功率：N=350kw n=1500rpm 锯片圆周速度：最大约 130 m/sec 锯片送给速度：0—200mm/sec 最大返回速度：约 400mm/sec 定尺指标精度：?2.5mm
切割后钢管长度误差 ：约100mm/sec 推进装置移动速度：约100mm/sec 定尺及挡板移动速度：0.5m/sec
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3生产工艺流程及工艺制度
3.1生产工艺流程图
3.1.1生产工艺总流程图
生产工艺总流程图如图3-1所示：
图3.1 生产工艺总流程图
3.1.2热轧工艺流程图
热轧工艺流程图如图3-2所示：
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图3-2 热轧工艺流程图
3.1.3油管生产工艺流程图
油管生产工艺流程图如图3-3所示
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中间仓库锯断加厚管加厚正火回火硬度检验矫吹直灰漏磁探伤车丝 + 正火+回火 保护环 入成品库打捆外部涂防腐层拧保护环打印、压印测长、称重水压试验拧管接头螺纹检查 图3-3 油管生产工艺流程图
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3.1.4连轧工艺流程图
连轧工艺流程图如图3-4所示：
图3-4 连轧工艺流程图
3.2生产工艺流程简述
3.2.1 热区生产工艺过程
管坯可由初轧厂提供（初轧坯）或炼钢厂提供（连铸坯），外径为?178 mm，长度为4~10m。用60t平板车（或其他工具）从管坯生产厂至管坯堆放场，按钢号、炉号、规格分别堆放在坯料架上。
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根据合同订货和生产计划，管坯由16t磁盘吊吊至火焰切割机组上料台架，逐根测长、称重，数据输入计算机已控制自动火焰切割机的自动装置。定尺挡板的行程由马达按切割数据自动调节，按米重控制长度，然后将倍尺坯料切成0.84~4.5m定尺管坯长度。管坯入炉前需要再次在辊道磅称上称重，将数据输入热区管理计算机作为批量跟踪的初始信息，后将管坯送入提升装置运至+5.3m平台上，经装料机把管坯逐根送入环行炉内加热。按不同的钢种钢级，将管坯加热至1150℃~1280℃。
根据生产节奏时间，由出料机将管坯逐根取出并扔至管坯斜料台上，震落表面氧化铁皮。管坯沿斜台和辊道运至管坯热定心前定位，继而完成自动定心。
定心后的管坯经斜轧穿孔的前台，送入喂料槽，由链条和液压马达驱动的喂料器推入穿孔。穿孔后毛管直径?184mm，长3.5~11m，壁厚10.75~46.50mm。
穿孔过程结束后，由“顶杆装入和拔出装置”将顶杆与毛管从辊道上拔出，输出辊道送料装置将顶杆及毛管往连轧机方向移出约1.7m，被挡板挡住，此位置上，顶杆在挡板后被一个液压装置夹住。这时毛管由辊道向连轧机方向输出，一个用液压缸操纵的抛出装置将带顶头的顶杆从辊道上拔出，顶杆从辊道上拔出，顶杆经斜坡滚入冷却装置进行循环冷却。
从穿孔机输出的毛管通过16MPa的高压水除磷装置清除一层再生氧化铁皮，直接进入6机架空心坯减径机。
只需定径的毛管，经过2或3个机架轧出?179mm的空心坯；要进行减径的管，经过6机架轧出?141.5mm空心坯，壁厚10.75~50mm，长度为4.29m~14.08m。空心坯轧出后，由压缩空气将内壁氧化铁皮吹净，然后进入连轧机前台导位装置进行芯棒定位。轧制时芯棒头部先于空心坯头部规定长度一起喂入工作机架。当芯棒尾部离开连轧机最后一机架时，连轧机后台辊道由光电盘控制制动。停下来后斯惠顿杠杆把它从料辊道上拔出，回转180?后放到调节辊道上定位，第二个斯惠顿杠杆重复此动作，放到芯棒脱棒机上脱棒，芯棒进入根一组的循环装置，脱棒后荒管放入锯切位置，已锯切荒管同步放到螺旋运输机上。壁厚大于7mm时不需要切头，轧出荒管长度为8~33m，直径为?152.5，壁厚为3.25~25mm。
螺旋运输机在二个周期内把荒管送入螺旋运输装置的存放，设置三路送料辊道，再把存放槽内的荒管送入第一路轨道同时，三路辊道上的荒管继续前移一个槽距，第三路上的荒管便进入步进式加热炉中第一齿槽上，其目的是使荒管进料速度保持底速度，约1.7m/s，以避免炉膛的内壁的故障和损坏。
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表4-7 导盘距与毛管壁厚的对应关系
SH Lck
取Lck=172mm。
24.5~48.5 171
16.25~24.0 172
10.75~15.75
173
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5孔型与工具设计
5.1穿孔工具设计
穿孔工具有内外变形工具之分。外变形工具有穿孔轧辊和导向工具，即导板或导盘，内变形工具为穿孔顶头。 5.1.1穿孔轧辊设计 5.1.1.1概述
11轧辊Dg??DP，对小型机组，?6~7.5，Dg=1150~1000mm。
ii对新辊Dgmax?1150mm，返修车削30次后Dgmax?1000mm。 5.1.1.2各段锥角
对大送进角（??12?）穿孔，为了使穿孔过程稳定，应采用较小的入口辊面锥角（?2.5?），若取?1=2.5?，则入口最大变形区长度为
l1??DBmax(2tan2.5?)?(DB?Bckmi)?1 n2tan? =(178-153.5)(2tan2.5)?282mm
这里Bckmin=153.5 mm为最小轧辊间距（即高点HP间距），故取l1?265mm完 全满足变形要求。
为了进一步改善咬入条件，并避免变形区过长，设计中可以采用双锥来代替上述l1，如图5-1所示。
图5-1 轧辊外形尺寸示意图
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取?11?1.2?、?12?4?、?2?2.75? 5.1.1.3各段长度
入口锥： L1?L11?L12
L1tan?1?L11tan?11?L12tan?12 ∴L12?tan?1?tan?11?L1=123mm
tan?12?tan?11可取L12=125mm，则L11=140mm。轧辊前端附加一段导入锥，以提高管坯推入时的可靠性。
出口锥：l2?(DH?Bck)?R2，（可依据L出max来确定）
2tan?2又现场L2=335mm，L0?70mm。
5.2材质及技术要求（辊套）
穿孔轧辊的材质选取要兼顾轧辊的耐磨性和便于管坯咬入二方面的要求，为此轧辊要具有一定的表面硬度和摩擦系数。可选CK45（相当于中国的45钢）、45Mn ~ 50Mn等铸钢或煅钢。
技术要求：辊面强度?b?500~750MPa（经调质处理）； 硬度HB175~220。
辊套内部不允许有白点、裂纹；轧辊工作面不允许有肉眼可见的裂纹、非金属夹杂、结疤、气孔等缺陷。 5.2.1导盘设计 5.2.1.1导盘直径：
原则是Dpan?1.5Dg=1770mm
由于导盘的作用之一是轧件导向，故要求一定的有效长度，那么要求导盘的直径 足够大，这里可取Dpan=1700~1850mm。 5.2.1.2导盘厚度Hpan
选择导盘时应考虑到以下几方面：
1最小辊距B ○ckmin； 2最大辊径D ○gmax；
3狄舍尔导盘与轧辊辊面间的最小间隙。 ○
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DB?145时，Hpan?118mm， DB?180时，Hpan?150mm。 用插值法，当DB=178时，
Hpan?118?150?118?(178?145)?148.2mm
180?145取Hpan=149mm。
5.2.1.3导盘外环尺寸（与导板同）
边缘宽度：一般t?6~15mm， 取t1?7mm，t2?14mm。 槽深：一般s?5~30mm(大机组取大值)，取s1?21mm，s2?24mm。 曲面圆弧半径： R1?(Hpan?2t1)2?4s18s12?118 mm
2R2?作出导盘外环示意图： 5.2.1.4材质
56NiCrMoV7 化学成分见表5-1
(Hpan?2t2)2?4s28s2?88 mm
表5-1 导盘材质化学成分
元素 C Mn Si Cr
含量（％） 0.5~0.6 0.65~0.95 0.1~0.4 1.0~1.3
元素 Ni Mo V S、P
含量（％） 1.5~1.8 0.45~0.55 0.07~0.12 ≤0.03
穿孔机导盘剖面图如图5-2
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图5-2穿孔机导盘剖面图
5.3顶头设计
5.3.1顶头形状类型
狄舍尔穿孔顶头属于平头顶头，由三段构成，即穿孔锥、平整段和反锥，如图5-3所示。
图5-3 平头型穿孔顶头
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