國外鋼管生產(chǎn)技術的發(fā)展及給我們的啟示
1 發(fā)展概況
近10余年來，鋼管生產(chǎn)技術迅猛發(fā)展，特別是無縫鋼管生產(chǎn)技術日新月異，為了提高產(chǎn)品尺寸精度，擴大品種，改善產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，降低能耗和成本，研制出許多新工藝、新設備，并應用于生產(chǎn)。
1,1 新工藝
①以連鑄圓(方)坯為原料，直接生產(chǎn)無縫鋼管。
德國、日本、美國、法國各主要無縫鋼管生產(chǎn)廠家?guī)缀?00% 以連鑄鋼坯為原料。據(jù)1983~1984年資料介紹，日本住友以連鑄坯為原料，鋼管成本每噸可降低4000日元; 美鋼聯(lián)認為成本每噸可降低50~60美元，廢品率可減少2/3。
②穿孔后毛管均壁工藝。
在PPM (推軋穿孔機)之后采用二輻斜軋延伸機，在斜軋穿孔機后采用三輯延伸機。前者可糾正毛管壁厚偏差的70%，后者可糾正50%。由于在生產(chǎn)中采用均壁工藝，因此,可使成品鋼管的壁厚偏差≤±5% 。
③毛管定(減)徑工藝。
將穿孔后的長毛管予以定徑可消除毛管前后端的直徑差異，從而改善軋管機的操作。可以用1種直徑的管坯生產(chǎn)2~3種直徑的毛管，這樣可減少坯料規(guī)格，有利于連鑄坯的生產(chǎn)。
④直接熱處理。
在無縫鋼管定徑之后采用在線直接淬火，已成功地生產(chǎn)出N80和P110油井管。與一般熱處理方法相比，成本約可降低25%. 川崎知多廣的Φ400mm 自動軋管廠和日本鋼管京泯廠的Φ244.5mm連軋管廠, 都采用了這種技術。
⑤以寬板為原料生產(chǎn)大直徑螺旋焊管的Stel-form工藝。
先將寬板在成型作業(yè)線外進行無損探傷并對四邊進行加工，保證鋼板兩邊與兩端垂直并沒有鐮刀彎，刨出坡口。將幾塊鋼板對焊成長約40~50 m 的帶鋼，然后長帶鋼被橫移到成型線上并與前一條帶鋼焊接，以保證連續(xù)生產(chǎn)。成型機上設有螺旋焊縫間隙自動控制裝置，以保證焊縫質(zhì)量。鋼板通過控制軋制和熱處理可獲得高強度和低溫韌性，從而提高了焊管的機械性能。
⑥大直徑直縫焊管冷擴徑工藝。
為了消除大直徑直縫焊管在成型過程中殘留的應力，改善鋼管尺寸精度，在大直徑焊管生產(chǎn)中采用了冷擴徑工藝，可將鋼管直徑擴大1% ，使機械性能提高。過去采用的液壓擴徑機已由操作方便的機械擴徑機所取代。
⑦電焊管內(nèi)毛刺清除。
在美國標準中要求去除焊縫內(nèi)毛刺; 原蘇聯(lián)的標準中也規(guī)定，用戶有權要求注Φ33mm 的電焊管應去除或壓平內(nèi)毛刺。因為去除內(nèi)毛剌可提高鋼管的使用效率。
⑧自動檢測與無損探傷技術。
鋼管生產(chǎn)中在線檢測和無損探傷已達到完全實用的階段。現(xiàn)代化的連軋管車間采用計算機控制，根據(jù)檢測到的軋件直徑、長度、厚度、溫度及工具情況等數(shù)據(jù)進行計算，然后對每臺軋機進行再設定，并進行動態(tài)調(diào)整，軋管機上采用了AGC 。
鋼管無損探傷設備已由多種探傷技術組成高精度和高效率探傷系統(tǒng)。高精度系統(tǒng)由超聲波、復合磁場、內(nèi)表面渦流和管端電磁4 種技術組成。高效率系統(tǒng)由復合磁場、超聲波探傷和超聲波測厚3 種技術組成。
⑨油井管螺紋自動檢測技術。
日本鋼管公司京泯廠Φ244.5mm連軋管車間，把油井管加工線和熱軋生產(chǎn)線直接聯(lián)接，并實行自動控制。油井管螺紋用光學黑皮檢查儀和螺紋尺寸檢查機械于聯(lián)合進行檢查。
⑩ DOM鋼管生產(chǎn)工藝。
DOM鋼管是一種用作機械零件原料的冷撥電焊鋼管。由于電焊鋼管壁厚偏差很小，冷拔后可減少機械切削加工，并提高其同心度。美國的DOM鋼管最大直徑已達Φ406 mm，最長18.3m ，最重達2318kg ，拉撥機拉力最大已達4.55MN 。
1.2 新裝備與新設備
①推軋穿孔機(PPM)。
1977年，PPM首先應用于日本新日鐵八幡廠的Φ400mm 自動軋管車間; 1978 年又在意大利達爾明公司的連軋管車間得到應用P 此后美國、蘇聯(lián)等國也應用了PPM 。這種穿孔機用于將方鋼坯一次穿軋成中空圓坯，可穿孔各種碳鋼、低合金鋼及13%Cr鋼和9%CrMo鋼。中空坯壁厚偏差可＜±15% ，平均為±8% ，所制的鋼管成品壁厚偏差可≤±5% 。中空坯長度與內(nèi)徑之比可達35~40 。小時產(chǎn)量為100~180根，最大坯重已達4.8T。
②錐形輯斜軋穿孔機。
這種穿孔機已在蘇聯(lián)、德國、日本、南非投入生產(chǎn)，我國也正在建設這種設備。這種穿孔機的軋輻為錐形，除配置有喂入角外，還配置輾軋角(Toe angle) 。己投入生產(chǎn)的穿孔機輾軋角有10°、15° 、17° 和27.6° 等幾種。由于有輾軋角，穿孔時曼內(nèi)斯曼效應受到限制，金屬的周向剪切應變和表面扭曲造成的應變可降至最小，從而可穿制各種鋼并有良好的內(nèi)外表面質(zhì)量。這種穿孔機的延伸系數(shù)可達6 ，擴徑量可達40% ，毛管的D/S值可達30 。如采用大導盤作導衛(wèi)，穿孔效率可達110% ，穿孔速度可達1.5m/s 。
③限動連軋管機(MPM) 。
它是70 年代開發(fā)的新型連軋管機， 80年代建成9套。軋管時芯棒運動受限以恒定速度前進，避免了全浮芯棒連軋仔時鋼管出現(xiàn)的"鼓肚"缺陷。可生產(chǎn)中、大口徑的無縫鋼管，壁厚偏差＜±8%。1989 年蘇聯(lián)建成最大規(guī)格的MPM軋機，產(chǎn)品最大直徑為425.4mm 。日本、法國還有半浮動芯棒連軋管機投入生產(chǎn)。當限動芯棒軋制接近終了時，芯棒與限動裝置脫離，隨同鋼管軋出，這樣可提高生產(chǎn)率。這種操作法適用于小規(guī)格連軋管機。
④步進式管坯加熱爐。
步進式加熱爐的加熱質(zhì)量優(yōu)于環(huán)形爐，在材料和機拍可解決的情況下，己被應用于無縫鋼管生產(chǎn)。步進爐加熱均勻，有利于改善壁厚不均F 而且它比環(huán)形爐更易操作。美國、日本、蘇聯(lián)等國的新建無輯鋼管車間已有幾家采用了這種爐子。
⑤電焊管排輻戚型機。
排輻成型是電焊管生產(chǎn)較好的成型方法，具有成型后帶鋼邊部平整、因元變形而使對縫可靠、可保證焊接質(zhì)量、預成型輯通用性大、排輯不必因產(chǎn)品規(guī)格變動而更換、作業(yè)率高等優(yōu)點，適用于大、中口徑電焊管車間。在一些小規(guī)格的車間里已部分地采用了這種技術。
⑥電焊管焊接溫度自動控制和擠壓輻擠壓力自動控制。
溫度自動控制是根據(jù)檢測到的焊縫溫度調(diào)節(jié)焊接機的輸出功率。溫度控制和擠壓輯擠壓力控制相配合，使焊縫質(zhì)量和鋼管外徑偏差達到最佳效果。
⑦帶鋼螺旋活套。
活套型式有多種，但唯有螺旋式活套較好，其結構緊湊、存儲量大、運行可靠且不會刮傷帶鋼，因此得到推廣。中小規(guī)格的焊管機可用立式，大規(guī)格的焊管機可用臥式。
⑧在線快速鋼管切斷設備。
它是采用計算扎、直流電機控制系統(tǒng)與相應的液壓、氣功隨動系統(tǒng)相結合的控制系統(tǒng)，可使切斷偏差≤±8mm 。可切取試樣、切除帶鋼對焊區(qū)、動態(tài)調(diào)整鋼管切斷長度及實現(xiàn)最佳定尺切斷等。
⑨ UOE大直徑直縫焊管設備。
70年代國外建了9套，最大壓力機能力為600MN ，最大鋼管直徑為1628 mm ，最大壁厚為38.1mm 。這種制管設備應伴隨寬板軋機而存在，以便獲得優(yōu)質(zhì)高機械性能的原料。
⑩少機架限功連軋管機(Mini-MPM) 。
最近國外提出的限動連軋管機機型，由4~5個機架組成，采用錐形輯穿孔機可達到較大的延伸系數(shù)，以減少連軋管機的變形量。它與80年代初法國瓦盧勒克公司提出的Neuvall R有相似之處，這種機型雖未付諸實踐，但不會有什么技術風險。
?混合傳動的張力減徑機。
1臺張力減徑機的傳動系統(tǒng)由2種獨立的傳動系統(tǒng)組成。處于入口側(cè)的一些機架由雙電機差動詞速傳動p 處于出口側(cè)的一些機架由直流電機單獨傳動，這樣可兼有2 種傳功系統(tǒng)的優(yōu)點，目前尚未有樣機投產(chǎn)。
2 對發(fā)展我國鋼管生產(chǎn)技術的建議
近幾年國外發(fā)展的鋼管生產(chǎn)技術，有的我國已引進;有的在開發(fā)。為使我國的鋼管產(chǎn)品在品種、質(zhì)量上滿足各行業(yè)技術進步的需要，在市場上有競爭力，很有必要把我國裝備水平提高一步，用新工藝、新設備改造舊軋機和建設國際上第1流的新軋機。
①國外中小型自動軋管機組有逐漸淘汰的動向，對大型軋機則予以改造。
鑒于我國的特殊情況，大型軋機可在原有的基礎上進行改造，用單孔型軋管機取代多孔型軋管機，強化均整機的能力，增加必要的檢測手段。對Φ140mm 自動軋管機必須采用合適的機型于以改造，使其產(chǎn)品質(zhì)量達到國際先進水平。對于眾多的Φ76mm和Φ100mm 機組，由于其工藝、設備落后，除個別有原料條件的車間可改造成以生產(chǎn)小直徑普通鋼管為主的車間并適當擴大其規(guī)模外，也可將個別車間轉(zhuǎn)產(chǎn)高、精、尖、細的高檔次冷拔管，不再生產(chǎn)冷拔普通品種。需要量大的重要品種應放在現(xiàn)代化的車間生產(chǎn)。
②中型皮爾格軋管機可用少機架限動連軋管機予以改造，規(guī)模約 30×104 t左右，以生產(chǎn)小直徑熱軋無縫鋼管，既可使成都鋼管廠的產(chǎn)品在規(guī)格上配套，也可填補減產(chǎn)冷拔普通管后出現(xiàn)的空白。大型皮爾格軋管機可考慮把軋管機產(chǎn)品規(guī)格增大，補充一些在線熱處理和檢測設備，以生產(chǎn)大、中直徑中厚壁鋼管。
③Φ140 mm連軋管機建設于元縫鋼管生產(chǎn)技術急劇變化的80年代初期，裝備和工藝水平高于其它無縫鋼管軋機，但與國際先進水平相比，仍有差距，而且以軋坯為原料。應研究將全浮芯棒改為限動芯棒的可能性，如可行，則予以改造，以提高產(chǎn)品質(zhì)量檔次; 如不可行，則完善或改造軋管機和張減機的速度控制系統(tǒng)，按原設計產(chǎn)品方案生產(chǎn)，使產(chǎn)品尺寸精度和成材率有所提高。
④在≥Φ101.60 mm的電阻焊管機中，裝備水平較高的應增設熱處理設備和探傷設備，由國家供應符合品種要求的帶鋼，推動其生產(chǎn)高檔次產(chǎn)品。大多數(shù)小機組仍以生產(chǎn)水煤氣管為主，但應配備一定的熱鍍伴設備，并要保證熱鍍錚鋼管的質(zhì)量。
⑤要使鋼管的質(zhì)量在市場上有競爭力，達到國外主要鋼管生產(chǎn)廠家的實物質(zhì)量水平，除有先進的工藝和優(yōu)良的裝備外，還必須有優(yōu)質(zhì)原料及優(yōu)等的操作水平和管理水平。要研制符合各種品種需要的鋼種。鋼管軋機應有自己固定的原料基地。調(diào)坯軋材無益于品種、質(zhì)量與效益。鋼管生產(chǎn)應專業(yè)化、集中化、小型化、分散化的結構難以實現(xiàn)品種的開發(fā)、質(zhì)量的提高、效益的增長和技術的進步。
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