8種主要軋管工藝(鋼管軋制工藝)

8種主要軋管工藝(鋼管軋制工藝)

繼周期軋管工藝之后,世界上又先后出現(xiàn)了多種軋管工藝。其中包括艾哈德軋管、自動(dòng)軋管、狄塞爾軋管、三輥軋管、熱擠壓管、連續(xù)軋管、冷拔(軋)管、熱擴(kuò)管等8種軋管工藝。現(xiàn)分別予以介紹。

1 艾哈德(Ehrhardt)軋管工藝

艾哈德于1891年發(fā)明水壓沖孔工藝以生產(chǎn)沖孔杯狀坯,并于1899年完成用芯棒將沖孔坯頂推通過(guò)一系列直徑逐漸縮小的圓環(huán)以生產(chǎn)無(wú)縫鋼管的方法。通常又稱為頂管工藝。

現(xiàn)今特大口徑無(wú)縫鋼管仍采用頂管法生產(chǎn),最大直徑可達(dá)1 066 mm,20世紀(jì)80年代,曼內(nèi)斯曼公司將此工藝發(fā)展為CPE工藝,主要生產(chǎn)中小直徑無(wú)縫鋼管。

2 自動(dòng)軋管工藝

斯蒂弗爾(Stiefel)1895年獲得盤式穿孔機(jī)的專利后,第一臺(tái)自動(dòng)軋管機(jī)于1903年在美國(guó)投產(chǎn),1905年采用均整機(jī)的自動(dòng)軋管機(jī)組誕生。自動(dòng)軋管機(jī)又稱為斯蒂弗爾軋管機(jī)。之后,自動(dòng)軋管機(jī)一度成為生產(chǎn)無(wú)縫鋼管的主要機(jī)組。

3 狄塞爾軋管工藝和Accu Roll軋管工藝

Sam Diescher首先構(gòu)思將旋轉(zhuǎn)導(dǎo)盤引入二輥斜軋機(jī)代替原先的導(dǎo)板,以進(jìn)行延伸軋管,并于1932年誕生第一臺(tái)狄塞爾(Diescher)軋管機(jī)。半個(gè)世紀(jì)之后,美國(guó)AS公司首先將錐形輥引入斜軋管機(jī)并獲得專利,1989年世界上第一臺(tái)Accu Roll軋管機(jī)在我國(guó)煙臺(tái)投入生產(chǎn)。

4 三輥軋管工藝

這是一種三輥斜軋管工藝,毛管在芯棒與3個(gè)輥之間被輾軋延伸,三輥軋管機(jī)又稱阿塞爾(Assel)軋管機(jī)。

5 熱擠壓管工藝

早在曼內(nèi)斯曼兄弟發(fā)明斜軋穿孔前,就已經(jīng)有了采用熱擠壓鋁材的工藝來(lái)生產(chǎn)無(wú)縫鋼管的專利。但只是在20世紀(jì)50年代成功采用玻璃潤(rùn)滑劑之后,鋼管的熱擠壓工藝才獲得真正的應(yīng)用和快速發(fā)展。現(xiàn)代熱擠壓鋼管工藝主要用于高合金難變形管材及異型管材的生產(chǎn)。

6 連續(xù)軋管工藝

早在1891年美國(guó)凱洛格(Kellogg)鋼管廠就已獲得連續(xù)軋管機(jī)的專利。但由于眾多的技術(shù)原因,這一工藝并未獲得真正成功。直到20世紀(jì)50年代這種工藝才獲得巨大發(fā)展,并以其高產(chǎn)能、高效率、高質(zhì)量逐漸成為生產(chǎn)無(wú)縫鋼管的主導(dǎo)軋機(jī)。

縱觀上述多種軋管工藝,它們誕生在不同時(shí)期,經(jīng)不斷改進(jìn)并發(fā)展自身的特點(diǎn),以滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的規(guī)格、品種、質(zhì)量和不同批量的要求。并在不同時(shí)期,陸續(xù)形成各種無(wú)縫鋼管生產(chǎn)方式。目前三輥行星軋管機(jī)(PSW)及穿孔機(jī)軋管工藝(CPS)的研制與開發(fā),表明世界上仍在繼續(xù)探索新的軋管工藝。

7 冷拔(軋)管工藝

為了擴(kuò)大、補(bǔ)充及提高熱軋無(wú)縫鋼管的品種和質(zhì)量,所采用的管材二次加工技術(shù)——冷拔(軋)及熱擴(kuò)管工藝亦得到相應(yīng)發(fā)展。

早在熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)方法采用之前,冷拔工藝就已經(jīng)用于焊管的二次加工。冷軋工藝是由美國(guó)Tabl Reduing公司于1931年獲得專利,采用類同周期軋管機(jī)的變形工藝(機(jī)架往復(fù)運(yùn)動(dòng),多道次變形),因此又稱為冷皮爾格軋管機(jī)。

采用冷拔(軋)方法不僅可以生產(chǎn)熱軋方法難以生產(chǎn)(或不經(jīng)濟(jì))或無(wú)法生產(chǎn)的規(guī)格品種及高質(zhì)量要求的產(chǎn)品,而且也可采用穿軋毛坯代替熱軋生產(chǎn)小規(guī)格鋼管及高質(zhì)量的特殊品種(如軸承管、不銹鋼管等)。目前我國(guó)冷拔(軋)產(chǎn)品占無(wú)縫鋼管總產(chǎn)量的20%左右,遠(yuǎn)高于美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)的產(chǎn)量。

8 熱擴(kuò)管工藝

熱擴(kuò)管工藝是生產(chǎn)大口徑無(wú)縫鋼管的主要方法,分輥式(斜軋)、拉擴(kuò)式和推制式3種形式。輥式擴(kuò)管擴(kuò)徑最大可達(dá)1 500mm,適合于規(guī)模生產(chǎn);而推制式擴(kuò)管設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少,產(chǎn)量低,僅適合于小批量生產(chǎn)。

我國(guó)現(xiàn)有無(wú)縫鋼管熱軋成品機(jī)組36套,另有多套冷軋(拔)管機(jī)組。

其中熱軋管機(jī)組包括連軋管機(jī)組、自動(dòng)軋管機(jī)組、周期軋管機(jī)組、精密軋管機(jī)組(Accu Roll)、圓盤軋管機(jī)組(Diescher)、三輥軋管機(jī)組、擴(kuò)管機(jī)組、頂管機(jī)組及擠壓管機(jī)組等九大類。也進(jìn)行過(guò)三輥行星軋管機(jī)的工業(yè)性試驗(yàn)。還有100多臺(tái)(套)生產(chǎn)無(wú)縫毛管的設(shè)備(主要是穿孔機(jī)),較之世界上任何一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)機(jī)組都多,可謂世界上無(wú)縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組的博物館。

現(xiàn)今熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的基本工藝是:坯料準(zhǔn)備→加熱→穿(沖)孔→ 再加熱軋管→定徑→精整、檢查、測(cè)試(冷卻、矯正、切(鋸)頭、取樣、探傷、水壓、測(cè)重稱重、防腐等)→包裝入庫(kù)。

其中主要熱變形工序是穿(沖)孔、軋管及定(減)徑。穿(沖)孔主要是將實(shí)心管坯變成中空的荒管;軋管主要是減壁及控制壁厚,亦是縱向延伸變形的主要工序;定(減)徑主要是減徑及控制外徑,同時(shí)也可調(diào)整壁厚(張力減徑)。

由于軋管工序不僅是軋管縱向變形的主要工序,而且對(duì)壁厚控制,表面質(zhì)量,以至整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)效率都起著至關(guān)重要的作用。因而人們已習(xí)慣于將軋管工序的名稱稱為該機(jī)組的型式,如連軋管機(jī)組、自動(dòng)軋管機(jī)組、精密軋管機(jī)組等。

將經(jīng)過(guò)加熱的實(shí)體錠坯軋制成周邊無(wú)接縫的空心管體的管材生產(chǎn)工藝。用熱軋方法可以生產(chǎn)碳鋼、合金管、高合金鋼和部分有色金屬無(wú)縫管,外徑范圍為16～1600mm,壁厚為2～200mm。

除圓斷面管外還有各種異形斷面管和變斷面管。熱軋無(wú)縫管除作為成品管外還可作為冷拔、冷軋管的管料(見管材冷軋冷拔)。用熱軋法生產(chǎn)的無(wú)縫管占無(wú)縫管產(chǎn)量的80%～90%。

現(xiàn)代熱軋管的工藝流程是:

熱軋管用的管坯有鑄錠、連鑄坯、軋坯、鍛坯和空心鑄坯。

熱軋管的基本工序是:

• (1)在穿孔機(jī)上將錠或坯穿成空心厚壁毛管。管坯穿孔的方法又分二輥斜軋穿孔、壓力穿孔、推軋穿孔、三輥斜軋穿孔等。
• (2)在延伸機(jī)上將毛管軋薄,延伸成為接近成品管壁厚的荒管。毛管延伸即毛管軋制的方法有:自動(dòng)軋管機(jī)軋管,連續(xù)軋管機(jī)軋管,三輥和二輥軋管機(jī)斜軋(見管材料軋延伸),周期式軋管機(jī)軋管,頂管機(jī)頂管。
• (3)荒管在精軋機(jī)上精軋成成品管。荒管精軋包括以改善質(zhì)量為目的的管材均整和管材定徑以及以擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格為目的的管材減徑和管材熱擴(kuò)徑。

生產(chǎn)熱軋無(wú)縫管的機(jī)組,根據(jù)穿孔、延伸和精軋3個(gè)基本工序中使用的生產(chǎn)方法和設(shè)備的不同,可以有各種不同。不同的機(jī)組均以將毛管展軋延伸成荒管的軋機(jī)來(lái)命名。

例如,有自動(dòng)軋管機(jī)的稱自動(dòng)軋管機(jī)組,有連續(xù)軋管機(jī)的稱連續(xù)軋管機(jī)組,在三輥(或二輥)斜軋延伸機(jī)上展軋毛管的稱三輥(或二輥)軋管機(jī)組,用周期式軋管機(jī)軋管的稱周期式軋管機(jī)組,用CPE頂管機(jī)頂管的稱CPE頂管機(jī)組。

在這些機(jī)組上熱軋無(wú)縫管的工藝流程分別如圖1～圖5所示。

由于對(duì)無(wú)縫鋼管質(zhì)量的高要求及熱軋鋼管機(jī)組高效、快速發(fā)展,促使鋼管精整工藝和設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展及現(xiàn)代化。步進(jìn)式冷床、多輥式鋼管矯直機(jī)、高效切管機(jī)及排管鋸、快速銑頭倒棱機(jī)、自動(dòng)測(cè)長(zhǎng)、稱重、噴印及機(jī)械化捆扎裝置等相繼出現(xiàn)并廣泛應(yīng)用。

而相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,特別是連鑄圓坯工藝的日趨成熟以及在線檢測(cè)、自動(dòng)控制技術(shù)的運(yùn)用更加推動(dòng)了無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。

對(duì)產(chǎn)品的更高質(zhì)量要求及專用管材還需進(jìn)一步進(jìn)行熱處理(正火、退火、調(diào)質(zhì)等)和機(jī)加工(車絲扣、扒皮、磨光、端部加厚等)。

原文出處：http://gang.josen.net/index.php/xinwendongtai/995.html