我國不銹鋼無縫管裝備水平的技術(shù)現(xiàn)狀

 早期我國部分冷拔用的熱軋不銹鋼無縫管設(shè)備　其裝備簡陋(只有斜底加熱爐和穿孔機(jī))、技術(shù)落后、消耗高、污染嚴(yán)重,現(xiàn)在基本已停產(chǎn)或被拆除,但仍有部分處在半停半開狀態(tài)。部分冷拔、冷軋用的熱軋不銹鋼無縫管設(shè)備，其裝備比較陳舊落后的設(shè)備,有的已停產(chǎn),裝備比較正規(guī)完整的設(shè)備,有的還在生產(chǎn),有的己經(jīng)過調(diào)整和改造找到了自己的恰當(dāng)定位，專門生產(chǎn)某些單一品種(如一般用途的軸承管、低中壓鍋爐管、結(jié)構(gòu)管、流體輸送管等),即將其裝備按照滿足其定位品種和規(guī)格的質(zhì)量要求,簡化工藝和批量生產(chǎn),以達(dá)到低投資、低消耗和低成本的、較先進(jìn)的工藝流程。

 20世紀(jì)80年代以前建設(shè)的較落后的不銹鋼無縫管熱軋機(jī)組　其現(xiàn)已停產(chǎn)、改建和改造,如成都的Φ133mm頂管機(jī)組和“本鋼”的Φ100mm自動軋管機(jī)組早已停產(chǎn);西寧和磐石的Φ100mm自動軋管機(jī)組分別已改建為三輥和圓盤軋管機(jī)組;衡陽鋼管廠的Φ108mm三輥軋管機(jī)組、包鋼無縫鋼管廠的Φ400mm自動軋管機(jī)組,已經(jīng)過了自動化和現(xiàn)代化的全面技術(shù)改造。20世紀(jì)80年代開始建設(shè)的成品管熱軋機(jī)組　其絕大多數(shù)都是當(dāng)時的自動化和現(xiàn)代化較高的裝備,如“寶鋼”的Φ140mm浮動芯棒連軋管機(jī)組、天津的Φ250mm限動芯棒連軋管機(jī)組和成都的Φ180mm精密軋管機(jī)組等,但隨著技術(shù)的發(fā)展和市場的需要,先后都進(jìn)行了不同的技術(shù)改造。20世紀(jì)90年代開始建設(shè)的更先進(jìn)少機(jī)架三輥連軋管機(jī)組　其如“包鋼”的Φ180mm少機(jī)架連軋管機(jī)組,天津的Φ168mm三輥連軋管機(jī)組(PQF)和成都、衡陽的Φ340mm,Φ273mm少機(jī)架連軋管機(jī)組。中國熱軋管機(jī)組中有代表性的典型現(xiàn)代化裝備的簡況見表,與其配套的工藝軟件和自動化設(shè)備的引進(jìn)或自行開發(fā)的情況如下。

 一、連軋管機(jī)組　

  1. 從20世紀(jì)80年代引進(jìn)的自動化控制硬件(檢測、執(zhí)行元器件,儀器、儀表和可編程序控制器2PLC以及過程計算機(jī))和相應(yīng)的軟件(穿孔機(jī)2SWW、連軋管機(jī)2KWW和張力減徑機(jī)2SRW軋制程序的管理),其檢測和控制內(nèi)容見表(以“寶鋼”140機(jī)組為代表)。

  2. 20世紀(jì)90年代引進(jìn)的自動化控制硬件中的可編程序控制器已由模擬控制改用全數(shù)字控制,并增加了環(huán)形加熱爐區(qū)的可編程序控制器2PLC和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行加熱和操作的最優(yōu)化控制(“寶鋼”后來亦增加了),以及在張力減徑機(jī)上增加了工藝管理控制系統(tǒng)(CARTA2SRM)軟件,檢測項(xiàng)目增加了穿孔后測毛管外徑和測連軋管芯棒溫度等(以衡陽89機(jī)組為代表)。

  3. 20世紀(jì)引進(jìn)的自動化控制硬件增加了激光誘發(fā)超聲波檢測裝置,軟件增加了穿孔機(jī)計算機(jī)輔助的軋制技術(shù)應(yīng)用、連軋管機(jī)的工藝控制，液壓輥縫控制和工藝監(jiān)控系統(tǒng)以及定徑機(jī)工藝管理控制系統(tǒng),檢測項(xiàng)目增加了穿孔后測毛管壁厚、長度,測脫管后的荒管溫度、長度,測脫管機(jī)軋制力、力矩和軋制速度等,由于先后增加這么多的自動化控制硬件及其相應(yīng)的軟件技術(shù),使得整個熱連軋管機(jī)組的自動化控制水平已達(dá)到相當(dāng)高的水平,但還沒有達(dá)到完全(不需要人工干預(yù)的閉環(huán)控制)自動化的水平(以天津168機(jī)組和成都340機(jī)組為代表)。

二、精密軋管機(jī)組　

  這是中國和意大利皮昂蒂公司、美國公司利用其專利聯(lián)合設(shè)計和制造的軋管機(jī)組,1989年開始設(shè)計,1992年建成投產(chǎn)。該機(jī)組的裝備水平是20世紀(jì)90年代的無縫鋼管熱軋機(jī)組最高水平,采用分布式計算機(jī)控制系統(tǒng),將計算機(jī)、電控、儀表三大部分獨(dú)立控制的自動化系統(tǒng)結(jié)合在一起,組成生產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)計算、電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調(diào)節(jié),三電一體化的計算機(jī)自動化控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)采用美國DEC公司VAX系列硬件和系統(tǒng)軟件,美國西屋公司的WDPF系列硬件和標(biāo)準(zhǔn)軟件,以及自行開發(fā)鋼管軋機(jī)管理和控制應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)軋管機(jī)組全線的生產(chǎn)管理和自動控制。整個控制系統(tǒng)分為3級:第1級和第2級合稱為基礎(chǔ)自動化級?；A(chǔ)自動化的功能是根據(jù)第3級的監(jiān)控計算機(jī)下達(dá)的指令和數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)全線的自動調(diào)整和自動生產(chǎn),以保證必需的生產(chǎn)節(jié)奏,提高生產(chǎn)效率;監(jiān)視生產(chǎn)情況和設(shè)備工作狀態(tài),提高生產(chǎn)運(yùn)行的安全性和可靠性,通過在線診斷及時處理故障以提高作業(yè)率;實(shí)現(xiàn)穿孔機(jī)和軋管機(jī)的梯形軋制、定徑機(jī)的微張力控制、自動位置調(diào)整控制、三聯(lián)輸送裝置和冷床的速度控制等,以提高鋼管質(zhì)量和成材率。該機(jī)組的計算機(jī)1994年同該廠的生產(chǎn)和質(zhì)量管理計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)后,在全國第1個實(shí)現(xiàn)了用計算機(jī)直接打印收款發(fā)票(經(jīng)國家稅務(wù)局特批)和質(zhì)量保證書。該機(jī)組還在1994年實(shí)現(xiàn)了同超高功率電爐、爐后精練、弧形圓管坯連鑄機(jī)直接輥道連接,連鑄的圓管坯可直接通過輥道運(yùn)送到該機(jī)組的環(huán)形加熱爐。這是世界上唯一一條已實(shí)現(xiàn)了的從電爐煉鋼到出成品不銹鋼無縫管的短流程。

三、Φ400mm自動軋管機(jī)組　

  該機(jī)組是1953年同蘇聯(lián)簽定援建合同,1971年建成投產(chǎn),1994年同德國米爾公司簽定改造合同,2000年完成一期改造。改造后的該機(jī)組的裝備是20世紀(jì)90年代自動軋管機(jī)組的最高水平,整個機(jī)組安裝了測溫、測長、測厚、測徑的在線檢測設(shè)備,在穿孔機(jī)、自動軋管機(jī)和均整機(jī)(二期)上可實(shí)現(xiàn)區(qū)域順序自動控制和自動更換頂頭,在12架三輥微張力定徑機(jī)上安裝了CARTA工藝軟件(二期改造,包括高強(qiáng)石油套管部分)。

四、三輥軋管機(jī)組　

  該機(jī)組中全套引進(jìn)的170機(jī)組是1989年同德國德馬克公司簽定合同,1993年建成投產(chǎn)的,該機(jī)組的裝備是20世紀(jì)90年代三輥軋管機(jī)組的最高水平,整個機(jī)組的生產(chǎn)過程實(shí)行三級計算機(jī)控制,Ι級為基礎(chǔ)自動化傳動控制,為過程協(xié)調(diào)控制,為生產(chǎn)管理。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從訂貨到出廠整個生產(chǎn)過程的自動控制。國產(chǎn)的108機(jī)組是1968年開始設(shè)計的國家實(shí)驗(yàn)機(jī)組,通過1979年實(shí)驗(yàn)和試軋,1980年通過部級鑒定,1984年經(jīng)原冶金部批準(zhǔn)進(jìn)行移地配套改造,1987年移地建成投產(chǎn),2002年完成更新改造。改造后的該機(jī)組裝備水平達(dá)到了當(dāng)今的三輥軋管機(jī)組的最高水平,整個機(jī)組可完全由計算機(jī)自動操作,亦可人工單獨(dú)操作。

五、頂管機(jī)組　

  該機(jī)組中國產(chǎn)的102機(jī)組是1982年開始設(shè)計、1988年建成投產(chǎn)的,其裝備是20世紀(jì)80年代頂管機(jī)組的較高水平,裝備有電氣傳動控制,儀器、儀表測量和調(diào)節(jié),連鎖操作控制系統(tǒng)。該機(jī)組中引進(jìn)的114機(jī)組是1992年從德國購買的二手設(shè)備(是1985年改造成為CPE),其裝備也是20世紀(jì)80年代頂管機(jī)組的較高水平,裝備有電氣傳動控制,儀器、儀表測量和調(diào)節(jié),連鎖操作控制系統(tǒng)。