北京科技大学本科生毕业设计（论文）
1文献综述
1.1典型的钢管产品及用途 1.1.1钢管的用途
钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是一种经济钢材。用钢管制造建筑结构网架、支柱和机械支架，可以减 轻重量，节省金属20～40%，而且可实现工厂化机械化施工。用钢管制造公路桥梁不但可节省钢材、简化施工，而且可大大减少涂保护层的面积，节约投资和维护费用。所以，任何其他类型的钢材都不能完全代替钢管，但钢管可以代替部分型材和棒材。钢管对国民经济发展和人类生活品质的提高关系甚大，远胜于其他钢材。从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。 1.1.3典型的钢管产品——无缝钢管简介
无缝钢管是 一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。但是，圆管也有一定的局限性，如在受平面弯曲的条件下，圆管就不如方、矩形管抗弯强度大，一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。
结构用无缝钢管是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。
流体输送用无缝钢管是用于输送水、油、气等流体的一般无缝钢管。
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低中压锅炉用无缝钢管是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。
高压锅炉用无缝钢管是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。
化肥设备用高压无缝钢管是适用于工作温度为 -40~ 400 ℃ 、工作压力为 10~30Ma 的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝钢管。
石油裂化用无缝钢管是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝钢管。 地质钻探用钢管是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
金刚石岩芯钻探用无缝钢管是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝钢管。
石油钻探管是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。
船舶用碳钢无缝钢管是制造船舶 I 级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过 450 ℃ ，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过 450 ℃ 。
汽车半轴套管用无缝钢管是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。
柴油机用高压油管是制造柴油机喷射系统高压管用的冷拔无缝钢管。
液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝钢管。
冷拔或冷轧精密无缝钢管是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝钢管。选用精密无缝钢管制造机械结构或液压设备等，可以大大节约机械加工工时，提高材料利用率，同时有利于提高产品质量。
结构用不锈钢无缝钢管是广泛用于化工、石油、轻纺、医疗、食品、机械等。
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工业的耐腐蚀管道和结构件及零件的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。
流体输送用不锈钢无缝钢管是用于输送流体的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。
异型无缝钢管 是除了圆管以外的其他截面形状的无缝钢管的总称。按钢管截面形状尺寸的不同又可分为等壁厚异型无缝钢管、不等壁厚异型无缝钢管、变直径异型无缝钢管。异型无缝钢管广泛用于各种结构件、工具和机械零部件。和圆管相比，异型管一般都有较大的惯性矩和截面模数，有较大的抗弯抗扭能力，可以大大减轻结构重量，节约钢材。 1.1.2钢管的分类
按生产方法分为：无缝管——热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管；焊管——电弧焊管、电阻焊管（高频、低频）、气焊管、炉焊管。
按断面形状分为：简单断面钢管——圆形钢管、方形钢管、椭圆形钢管、三角形钢管、六角形钢管、菱形钢管、八角形钢管、半圆形钢圆、其他；复杂断面钢管——不等边六角形钢管、五瓣梅花形钢管、双凸形钢管、双凹形钢管、瓜子形钢管、圆锥形钢管、波纹形钢管、表壳钢管、其他。
按壁厚分为：薄壁钢管、厚壁钢管。
按用途分为：管道用钢管、热工设备用钢管、机械工业用钢管、石油、地质钻探用钢管、容器钢管、化学工业用钢管、特殊用途钢管、其他。 1.2热轧无缝钢管工艺及设计
热轧无缝钢管生产根据穿孔以及轧制方法及制管的材质不同，可选用圆形、方形或多边形断面的轧坯，锻坯、钢锭或圆铸坯为原料。有时还采用离心铸或旋转铸造的空心管坯。轧前准备包括管坯的检查、清理、切断、定心等工序。 1.2.1管坯加热
钢坯热炉是无缝钢管热轧生产线上的重要热工设备，其加热质量直接影响钢管的质量，能耗和氧化烧损直接影响钢管的成本，设备状况和操作水平直接影响钢管的产量。管坯加热炉作为一种续加热炉，需要满足多种加热制度的要求。
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连续生产线的管坯加热主要采用连续加热炉，管坯不断由炉温较低的一端(炉尾)装入，以一定的速度向炉温较高的一端(炉头)移动，在炉内与炉气反向而行，当被加热管坯达到所要求温度时，便不断从炉内移出。在炉子稳定工作的条件下，一般炉气沿着炉膛长度方向由炉头向炉尾流动，沿流动方向炉膛温度和炉气温度逐渐降低，但炉内各点的温度基本上不随时间而变化。
应用于管坯加热的连续式加热炉，主要包括：斜底式加热炉、推钢式加热炉、步进式加热炉和环形加热炉等。
斜底式加热炉最早应用于钢管生产中管坯的加热。其炉底为一斜面，圆柱形管坯在斜形耐热滑轨上受热并滚动前进，一般采用端进侧出，燃料可为油或煤气、天然气等，斜底式加热炉的基本结构示意图如图1.1所示。
图1.1 斜底式加热炉示意图
斜底式加热炉管坯由装料口进入加热炉，在重力的作用下经炉底或者炉底滑轨运动到出料端，然后由出料口出炉，一般采用端进端出的装出炉方式。斜底式加热炉的烧嘴一般布置在炉顶，炉气经炉体由上部排烟口排出。
推钢式加热炉是轧钢车间使用历史较长的一种炉型，其主要的特点是结构简单，投资省，建造快，。推钢式加热炉按照炉型主要可以分为二段式加热炉、三段式加热炉和多段式加热炉。三段式推钢加热炉的结构简图如图1.2所示。
图1.2 推钢式加热炉示意图
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