無縫鋼管生產(chǎn)工藝

1、無縫鋼管生產(chǎn) 范傳鈺 78號(hào) 無縫鋼管的歷史 n無縫鋼管生產(chǎn)有近 100年的歷史。德國人曼尼斯曼兄弟于 1885年首先發(fā)明二輥斜軋穿孔機(jī)，1891年又發(fā)明周期軋管 機(jī),1903年瑞士人施蒂費(fèi)爾（R.C.Stiefel）發(fā)明自動(dòng)軋管機(jī) （也稱頂頭式軋管機(jī)），以后又出現(xiàn)了連續(xù)式軋管機(jī)和頂管 機(jī)等各種延伸機(jī)，開始形成近代無縫鋼管工業(yè)。20世紀(jì)30年 代由于采用了三輥軋管機(jī)、擠壓機(jī)、周期式冷軋管機(jī)，改善 了鋼管的品種質(zhì)量。60年代由于連軋管機(jī)的改進(jìn)，三輥穿孔 機(jī)的出現(xiàn)，特別是應(yīng)用張力減徑機(jī)和連鑄坯的成功，提高了 生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了無縫管與焊管競(jìng)爭的能力。70年代無縫管 與焊管正并駕齊驅(qū)，世界鋼管產(chǎn)量以每

2、年 5以上的速度遞增。 中國1953年后重視發(fā)展無縫鋼管工業(yè)，已初步形成軋制各種 大、中、小型管材的生產(chǎn)體系。銅管一般也采用錠坯斜軋穿 孔、軋管機(jī)軋制、盤管拉伸工藝。 無縫鋼管 n無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有 接縫的圓形，方形，矩形鋼材。無縫鋼管 是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然 后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管具 有中空截面，大量用作輸送流體的管道， 鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭 強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面 鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件， 如石油鉆的鋼腳手架等。 無縫鋼管 無縫鋼管的用途及分類 n用途：無縫鋼管是一種經(jīng)濟(jì)斷面鋼材，在國民經(jīng) 濟(jì)中具有很重要

3、的地位，廣泛應(yīng)用于石油、化工、 鍋爐、電站、船舶、機(jī)械制造、汽車、航空、航 天、能源、地質(zhì)、建筑及軍工等各個(gè)部門。 n分類 按斷面形狀分：圓形斷面管、異形斷面管 按材質(zhì)分：碳素鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、 復(fù)合管 按連接方式分：螺紋連接管、焊接管 按生產(chǎn)方式：熱軋（擠、頂、擴(kuò)）管、冷軋 （拔）管按用途分：鍋爐管、油井管、管線管、 結(jié)構(gòu)管、化肥管 生產(chǎn)工藝 n熱軋無縫鋼管主要生產(chǎn)工序（主要檢驗(yàn)工 序）： 管坯準(zhǔn)備及檢查管坯加熱穿 孔軋管荒管再加熱定（減）徑熱處理 成品管矯直精整檢驗(yàn)(無損、理化、臺(tái) 檢) 入庫 n 冷軋（拔）無縫鋼管主要生產(chǎn)工序：坯料 準(zhǔn)備酸洗潤滑冷軋（拔）熱處理矯直 精整檢驗(yàn) 無

4、縫管用熱軋(約占8090)或冷軋、冷 拔（約占1020）方法生產(chǎn)。熱軋管用 的坯料有圓形、方形或多邊形的錠、軋坯 或連鑄管坯，管坯質(zhì)量對(duì)管材質(zhì)量有直接 的影響。熱軋管有三個(gè)基本工序：在穿 孔機(jī)上將錠或坯穿成空心厚壁毛管；在 延伸機(jī)上將毛管軋薄，延伸成為接近成壁 厚的荒管；在精軋機(jī)上軋制成所要求的 成品管。軋管機(jī)組系列以生產(chǎn)鋼管的最大 外徑來表示 無縫鋼管生產(chǎn)方法（括號(hào)中數(shù)字為創(chuàng)制年代 ） 生產(chǎn)無縫管的方式 n一、自動(dòng)軋管生產(chǎn) 生產(chǎn)設(shè)備由穿孔機(jī)、自動(dòng)軋管機(jī)、均整機(jī)、定徑 機(jī)和減徑機(jī)等組成。 其生產(chǎn)流程圖如圖一所示： n穿孔機(jī) 常用的二輥斜軋穿孔過程見圖2。圓管 坯穿軋成空心的厚壁管（毛管），兩個(gè)

5、軋輥的 軸線與軋制線構(gòu)成一個(gè)傾斜角。近年來傾斜角 已由612增至1317,使穿孔速度加 快。生產(chǎn)直徑250mm以上鋼管，采用二次穿 孔,以減少毛管的壁厚。帶主動(dòng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)盤穿孔、 帶后推力穿孔、軸向出料和循環(huán)頂焊等新工藝 也取得一定的發(fā)展,從而強(qiáng)化了穿孔過程,改進(jìn) 了毛管質(zhì)量。 n自動(dòng)軋管機(jī) 把厚壁毛管軋成薄壁荒管。一般經(jīng)23道次，軋制到 成品壁厚,總延伸率約為1.82.2。70年代以來，用單孔槽軋輥、 雙機(jī)架串列軋機(jī)、雙槽跟蹤軋制和球形頂頭等技術(shù)，都提高了生 產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了軋管機(jī)械化。 均整機(jī) 結(jié)構(gòu)與穿孔機(jī)相似。均整的目的在于消除內(nèi)外表面缺 陷和荒管的橢圓度，減少橫向壁厚不均勻。近年采用三輥均整

6、機(jī)， 提高了均整機(jī)變形量和均整效率。 定徑機(jī) 由312架組成，減徑機(jī)由 1224架組成，減徑率約 達(dá)328。50年代出現(xiàn)的張力減徑機(jī),在調(diào)整輥速和減徑的同時(shí)， 以適當(dāng)?shù)膹埩刂票诤?。新型張力減徑機(jī)一般用三輥式，有18 28架，最大減徑率達(dá)80，減壁率達(dá)44，出口速度達(dá)每秒 18mm。張力減徑機(jī)有兩端增厚的缺點(diǎn)，可用“頭尾端部突加電氣 控制”或微張力減徑消除。 自動(dòng)軋管機(jī)組 常用系列有外徑為100mm、140mm、250mm 和400mm四種,生產(chǎn)外徑17426mm鋼管。機(jī)組的特點(diǎn)是在穿孔 機(jī)上實(shí)現(xiàn)主要變形，規(guī)格變化較靈活，生產(chǎn)品種范圍較廣。由于 連續(xù)軋管技術(shù)的發(fā)展，已不再建造140mm以下的機(jī)

7、組。 二、連續(xù)軋管生產(chǎn) n連續(xù)軋管生產(chǎn) 生產(chǎn)設(shè)備由穿孔機(jī)、連續(xù)軋管機(jī)、張力 減徑機(jī)組成。工藝流程見圖1。圓坯穿成毛管后插入 芯棒，通過79架軋輥軸線互呈90配置的二輥式軋 機(jī)連軋。軋后抽芯棒，經(jīng)再加熱后進(jìn)行張力減徑,可軋 成長達(dá)165m的鋼管。140mm連續(xù)軋管機(jī)組年產(chǎn)40 60萬噸，為自動(dòng)軋管機(jī)組的24倍。這種機(jī)組的特點(diǎn) 是適于生產(chǎn)外徑168mm以下鋼管,設(shè)備投資大,裝機(jī)容 量大,芯棒長達(dá)30m,加工制造復(fù)雜。70年代后期出現(xiàn) 的限動(dòng)芯棒連續(xù)軋管機(jī)（MPM）,軋制時(shí)外力強(qiáng)制芯 棒以小于鋼管速度運(yùn)動(dòng)，可改善金屬流動(dòng)條件，用短 芯棒軋制長管和大口徑鋼管。 三、三輥軋管生產(chǎn) n三輥軋管生產(chǎn) 主要用

8、于生產(chǎn)尺寸精度高的厚 壁管。這種方法生產(chǎn)的管材，壁厚精度達(dá)到 5，比用其他方法生產(chǎn)的管材精度高一倍 左右。工藝流程見圖4。60年代由于新型三輥 斜軋機(jī)的發(fā)明，這種方法得到迅速發(fā)展。新軋 機(jī)特點(diǎn)是軋到尾部時(shí)迅速轉(zhuǎn)動(dòng)入口回轉(zhuǎn)機(jī)架來 改變輾軋角，從而防止尾部產(chǎn)生三角形，使生 產(chǎn)品種的外徑與壁厚之比，從12擴(kuò)大到35， 不僅可生產(chǎn)薄壁管，還提高了生產(chǎn)能力。 三輥軋管生產(chǎn)流程 四、頂管生產(chǎn) n頂管生產(chǎn) 傳統(tǒng)的方法是方坯經(jīng)水壓穿孔和斜 軋延伸成杯形毛管，由推桿將長芯棒插入毛管 杯底，順序通過一系列孔槽逐漸減小的輥式模 架，頂軋成管。這種生產(chǎn)方法設(shè)備投資少，可 用連鑄坯，能生產(chǎn)直徑達(dá)1070mm、壁厚到 2

9、00mm的特大特厚的管，但生產(chǎn)效率低,壁厚 比較厚，管長比效短。出現(xiàn)CPE法的新工藝后, 管坯經(jīng)斜軋穿孔成荒管，收口后頂軋延伸成管， 克服了傳統(tǒng)方法的一些缺點(diǎn)，已成為無縫管生 產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)效益較好的方法。 五、擠壓管生產(chǎn) n擠壓管生產(chǎn) 首先將剝皮圓坯進(jìn)行穿孔或擴(kuò)孔， 再經(jīng)感應(yīng)加熱或鹽浴加熱，并在內(nèi)表面涂敷潤 滑劑送入擠壓機(jī),金屬通過?？缀托景糁g環(huán) 狀間隙被擠成管材(圖5)。主要用于生產(chǎn)低塑 性的高溫合金管、異型管及復(fù)合管、有色金屬 管等。這種方法生產(chǎn)范圍廣，但產(chǎn)量低。近年 來，由于模具材料、潤滑劑、擠壓速度等得到 改進(jìn)，擠壓管生產(chǎn)也有所發(fā)展。 擠壓管生產(chǎn)流程 六、冷拔、冷軋管生產(chǎn) n冷軋、冷拔管生產(chǎn) 用于生產(chǎn)小口徑薄壁、精 密和異形管材。生產(chǎn)特點(diǎn)是多工序循環(huán)工藝。 用周期式冷軋管機(jī)冷軋,其延伸