焊接鋼管在先進(jìn)的張力減徑中獲得經(jīng)濟(jì)地軋制

1、.850518焊接鋼管在先進(jìn)的張力減徑中獲得經(jīng)濟(jì)地軋制 德國(guó)弗瑞德瑞?？伎扑构綱O005797E 2284/96 簡(jiǎn)介. 生產(chǎn)小型中等口徑管材的焊管廠經(jīng)常要面對(duì)兩難境地，要么實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和增加產(chǎn)量，要么失去市場(chǎng)份額。在合理的成本下，為了獲得高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，就應(yīng)該考慮在ERW機(jī)組上接入張力減徑機(jī)組（如圖一所示）。從焊接線直接出來(lái)的產(chǎn)品，通過(guò)這種組合能夠使不同型號(hào)的鋼帶靈活地生產(chǎn)出多種直徑和壁厚組合的產(chǎn)品。Figure 1 在ERW機(jī)組后，引進(jìn)先進(jìn)的三電機(jī)驅(qū)動(dòng)張力減徑機(jī)，可以完成從焊接軋制到成品管的一整套流程。我們最重要的目標(biāo)就是通過(guò)軋制車間和非人工調(diào)節(jié)的自動(dòng)化生產(chǎn)線來(lái)為達(dá)到成品管的尺寸做好準(zhǔn)備

2、。在尺寸發(fā)生改變后的第一次軋制必須要獲得管子的理想尺寸。1 鋼卷存放裝置13 不合格產(chǎn)品臺(tái)架2 開卷機(jī)14 無(wú)縫進(jìn)料臺(tái)架 3 矯平機(jī)15 感應(yīng)加熱器4 剪切和對(duì)焊16 除磷機(jī)5 螺旋活套17 外徑，溫度，壁厚測(cè)量6 銑邊機(jī) 18 張減機(jī)7 高頻感應(yīng)焊機(jī)19 壁厚測(cè)量單元8 超聲波探傷20 圓盤鋸 9 定徑機(jī) 21 高速翻管器10 切斷單元22 步進(jìn)梁冷床11 中間臺(tái)架23 成批運(yùn)走12 吹灰系統(tǒng)24 矯直機(jī)Figure 2 布局參數(shù)這臺(tái)設(shè)備的選擇應(yīng)該是整條生產(chǎn)線上所有設(shè)備中質(zhì)量和設(shè)計(jì)最好的。由于高質(zhì)量的產(chǎn)品必須要經(jīng)過(guò)最大速度和載荷的軋制，所以我們的要求是能在極惡劣條件下工作的設(shè)備。 在許多情況

3、下，由于要在現(xiàn)有的空間中安裝機(jī)器，所有設(shè)備的緊密度也要進(jìn)行考慮。. 這種ERW機(jī)組和熱張減機(jī)組的組合，每年能夠生產(chǎn)1520萬(wàn)噸的商業(yè)管，機(jī)械管，壓力管和冷拔制品。 by D. Pfeiffer - General Manager Sales Division - FRIEDRICH KOCKS GMBH & CO, Hilden, Germany presented at TUBE 2000 in Toronto, Canada, 11.-14.06.1996 Welded Tubes Economically Rolled in State-of-the-Art Stretch Reduci

4、ng Mills Page : - 2 焊接鋼管外徑將在4.750英寸和5.000英寸，其成品范圍是外徑從0.840英寸到4.500英寸，壁厚從0.090英寸到0.500英寸（或者甚至0.750英寸）。 設(shè)備 圖2所示 從焊機(jī)出來(lái)的鋼管被切成200250英尺長(zhǎng)的管子，并被送入中間輥道進(jìn)行內(nèi)毛刺清洗和焊縫修補(bǔ)，對(duì)于有問(wèn)題的管子，將被剔除出來(lái)。為了提高生產(chǎn)率，從外面來(lái)的無(wú)縫管也可以從中間輥道插入到生產(chǎn)過(guò)程中。 管子通過(guò)電感應(yīng)加熱到17500 F(954)的軋制溫度后，被送入熱張力減徑機(jī)。在熱張力減徑機(jī)中，管子通過(guò)一些列密排軋輥后，其外徑得到了減小（圖3）。 整個(gè)成型過(guò)程沒(méi)有用到一個(gè)內(nèi)部工具。 在減

5、徑過(guò)程中，管子壁厚的改變?nèi)Q于施加在管子上的縱向張緊力。Figure 3 張力是通過(guò)棍子之間的作用力產(chǎn)生的。管子在不受張力的情況下進(jìn)行軋制時(shí)，其壁厚的增加源于管徑的減小。管子在承受張力的情況下進(jìn)行軋制時(shí)，其壁厚會(huì)變小，管子的延伸率會(huì)增加。 Figure 4 當(dāng)張力達(dá)到熱管的屈服強(qiáng)度時(shí)，伸長(zhǎng)率將會(huì)增大到某種水平，在這種水平中隨著直徑的減小壁厚甚至?xí)黾印Ｍㄟ^(guò)增加軋管機(jī)架的軋管速度可以獲得更高的延伸率，反之則不然。為了獲得可變的延伸率，軋制速度是可調(diào)節(jié)的。為了達(dá)到這些要求，最簡(jiǎn)單最可靠的方式是采用三電機(jī)組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖4。 重型端部控制功能大大降低了其他型式典型張減材耗量，這些材耗是由于管端變厚造成

6、的。張減機(jī)有一個(gè)專門的自動(dòng)壁厚控制系統(tǒng)，通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)可以增加產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。 其目的是通過(guò)從張減機(jī)出來(lái)的所需要的恒定壁厚的反饋來(lái)調(diào)節(jié)張減機(jī)的張減速度，盡管進(jìn)入張減機(jī)前的壁厚是不同的。這是通過(guò)使用疊加電機(jī)速度從而控制張減延伸率的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)張減速度的調(diào)節(jié)。 在以前發(fā)表的論文中已經(jīng)很詳細(xì)地說(shuō)明了帶有三電機(jī)組驅(qū)動(dòng)的張減機(jī)對(duì)加厚端和壁厚的控制原理，因此，沒(méi)有必要進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。 為了得到外徑范圍從0.840到4.500的成品管，所需要的張減機(jī)為28機(jī)架，非調(diào)節(jié)3軋輥。 在操作臺(tái)上可以控制管子的壁厚變化，而改變成品管外徑尺寸只需要幾分鐘的時(shí)間。 為了方便快速更換軋輥，在張減機(jī)上裝了一個(gè)快速更換系統(tǒng)，這

7、個(gè)快速更換系統(tǒng)通過(guò)兩個(gè)更換小車來(lái)完成方便快速換輥如圖5。Figure 5 熱管以1600英尺（487.68米）每分鐘的最大速度從張減機(jī)出來(lái)，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)熱據(jù)將其切成定尺，接著傳送到運(yùn)動(dòng)著的冷床上，將其溫度降到200度左右。 Welded Tubes Economically Rolled in State-of-the-Art Stretch Reducing Mills Page : - 3 當(dāng)通過(guò)冷床時(shí)，管子在冷床上保持旋轉(zhuǎn)。在高生產(chǎn)率的情況下，由于張減機(jī)的高出口速度，以及在冷床上的短停留時(shí)間，如果要進(jìn)行在線冷卻，就必須要將管子分到兩個(gè)冷床上進(jìn)行冷卻。 Figure 6 代表產(chǎn)品范圍 Fi

8、g. 6 材料等級(jí)： 1008; 1010; 1015; 1020; 1026; 1030; 1035; 1040; 1524; 4130; 4140; 10B21; 10B30 and others 說(shuō)明： API 5L; API 5CT; ASTM: A53, A106, A178, A179, A192, A210, A214, A226, A513, A519 市場(chǎng)：焊接和無(wú)縫的商業(yè)管，機(jī)械管，冷拔管，壓力管，用于汽車工業(yè)的小直徑厚壁管。 電阻焊或熱張減的組合與僅僅只電阻焊 減少庫(kù)存一套ERW機(jī)組生產(chǎn)同樣的產(chǎn)品范圍如表所示，它需要一份清單，這份清單包括150200種不同鋼帶寬度，厚度，

9、化學(xué)成分的原材料種類。 電阻焊和熱張減的組合僅僅需要從ERW機(jī)組出來(lái)一種母管外徑尺寸。 因此，可以減少3040種庫(kù)存量。正如熱張減機(jī)組可以減小或者增大母管的壁厚從而生產(chǎn)出各種不同規(guī)格的成品管。 不同帶鋼厚度 一旦ERW機(jī)組上裝上了一種新規(guī)格的帶鋼，這種帶鋼就會(huì)生產(chǎn)出特定的管子產(chǎn)品，那么，當(dāng)帶鋼規(guī)格發(fā)生改變時(shí)就很難快速精確地做到相應(yīng)的改變。 當(dāng)新的規(guī)格的母管進(jìn)入張減機(jī)前時(shí)，安裝在連續(xù)機(jī)架上的射線檢測(cè)裝置就會(huì)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)比原來(lái)設(shè)定的值有偏差時(shí)，壁厚測(cè)量裝置就會(huì)自動(dòng)向張減機(jī)發(fā)出信號(hào)，告訴張減機(jī)去增加或者減小張力，從而在張減后獲得所需要的產(chǎn)品壁厚。這些都使得我們能夠保證產(chǎn)品在所要求的范圍內(nèi)。

10、 ERW機(jī)組所節(jié)約的部分當(dāng)軋制出來(lái)的母管只有一種規(guī)格時(shí)，ERW機(jī)組就能獲得更高的生產(chǎn)率，這是由于規(guī)格變動(dòng)大大降低的原因。 Welded Tubes Economically Rolled in State-of-the-Art Stretch Reducing Mills Page : - 4 當(dāng)然，整個(gè)加工也就節(jié)約了很多。 從表面嵌接來(lái)看，大的母管要比單個(gè)焊接型號(hào)的母管和更小規(guī)格的母管更容易完成。 公差范圍 如圖7 O.D. Tolerances of Hot Stretch Reduced Product Figure 7 公差范圍在6標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。根據(jù)美國(guó)材料協(xié)會(huì)和美國(guó)石油協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于

11、2英寸及2英寸多的管子，其外徑公差為正負(fù)1 。 壁厚公差 一般而言，張減完成的壁厚范圍是原來(lái)壁厚的2.2 % 到10 %,但是可以被控制在總量的1.5 %以內(nèi)。這是由于有自動(dòng)壁厚控制。經(jīng)過(guò)張減機(jī)組出來(lái)的管子，壁厚至少要減少10 %。 長(zhǎng)度公差 質(zhì)量為了保證送到客戶手中的產(chǎn)品是最高質(zhì)量的，整個(gè)工藝過(guò)程應(yīng)該包括最現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)，例如： Specified Size Tolerance O.D. (inch) (inch + and -) up to 1.000 0.006 1.001 to 1.500 0.006 1.501 to 2.000 0.008 2.001 to 2.500 0.010

12、 2.501 to 3.000 0.012 3.001 to 3.500 0.015 3.501 to 4.000 0.015 over 4.000 0.020 加厚端控制是通過(guò)對(duì)管端施加更高的張力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 自動(dòng)壁厚控制包括對(duì)從張減機(jī)出來(lái)的焊接管進(jìn)行在線管徑，溫度以及壁厚測(cè)量。在張減機(jī)出口處安裝有射線壁厚檢測(cè)裝置，它用來(lái)對(duì)壁厚進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和記錄。加厚端的長(zhǎng)度也能夠測(cè)量出來(lái)，熱據(jù)的切割點(diǎn)也就可以設(shè)定下來(lái)。張減機(jī)的模型和離線準(zhǔn)備系統(tǒng)能夠保證工具，軋輥，以及輥縫設(shè)計(jì)的管理。安裝在機(jī)架上的軋輥是在CNC軋輥機(jī)床上加工出來(lái)的，這樣可以保證獲得精確的尺寸和質(zhì)量。這樣就能夠確保在不需要試驗(yàn)管，不需要調(diào)整和

13、再調(diào)整的前提下獲得精確尺寸和高質(zhì)量表面的管子。為了避免張減處的溫度損失，出張減機(jī)的速度應(yīng)該盡可能最大。張減完的管子進(jìn)入冷床后就會(huì)在冷床上旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。 水壓試驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)是最后的工序。旋轉(zhuǎn)鋸能夠以最大1600英尺每分鐘的速度來(lái)將管子切成公差在正負(fù)0.250英寸的16英尺（4.88米）到48英尺（14.63米）的定尺管子。 對(duì)每一個(gè)工藝部分的所有加工參數(shù)的控制。高生產(chǎn)率的焊機(jī)在合適的焊接速度下，對(duì)其焊接溫度的控制。 在ERW線上對(duì)焊接區(qū)域和焊縫處進(jìn)行在線超聲波探傷。在中間工序?qū)附庸苓M(jìn)行內(nèi)部清洗。在進(jìn)入張減機(jī)前對(duì)焊接管進(jìn)行外表面除銹。經(jīng)濟(jì)效益 引進(jìn)ERW-SRM線可以取代三條獨(dú)立的ERW線。 只需要以前帶鋼規(guī)格的一部分。（同樣減少至少80 %）。 根據(jù)產(chǎn)品大綱，張減的成材率接近95 %。 摘要為了盡可能的占有市場(chǎng)，要有對(duì)未來(lái)產(chǎn)品種類包括型號(hào)，原料，等級(jí)變化的適應(yīng)能力。這樣就能保證生產(chǎn)出最經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量鋼管。 一個(gè)工廠的經(jīng)濟(jì)效益必須能夠適應(yīng)小批量生產(chǎn)。這就需要在改變管子外徑和壁厚時(shí)盡可能得快速，并且不需要大量的試驗(yàn)或樣管。加工成本也必須要保持在最低水平上。 ERW和SRW的組合，將會(huì)在當(dāng)今和以后的市場(chǎng)中以最高的經(jīng)濟(jì)效益占居市場(chǎng)。 Welded Tubes