周期軋管工藝與大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)

 德國 Oberem 先生在“論無縫不銹鋼管生產(chǎn)”一文中稱：“周期軋管機組適用于產(chǎn)能要求較低，年產(chǎn)量僅為10萬～20萬噸；產(chǎn)品直徑范圍7~26英寸，且偏于其中較大直徑者；高合金鋼管生產(chǎn)”。

  意大利 Dalmine 鋼管公司 Cumino 先生在“金屬壓力加工學術(shù)年會”（1998)上發(fā)表“Dalmine 不銹鋼管廠在大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)工藝方面取得的新經(jīng)驗”一文，介紹了這項新經(jīng)驗如下：“過去Dalmine 公司采用周期軋管機組生產(chǎn)大直徑無縫鋼管，該機組采用水壓沖孔機穿鋼錠，然后用斜軋機進行延伸·······而現(xiàn)今采用在中口直徑軋管機上生產(chǎn)的管材作為母體管在斜軋擴徑機上生產(chǎn)”。

  2004年，SMS-Meer公司在《無縫鋼管軋機》中稱：“隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是根據(jù)鋼管應用范圍、材質(zhì)和尺寸的不同，其他的軋管技術(shù)在很大程度上取代了周期軋管工藝”?！艾F(xiàn)今周期軋管機組僅用來軋制厚壁大型無縫鋼管。應該指出：這里講的厚壁管的壁厚為80~100mm,大口徑不銹鋼無縫管的直徑范圍為ф700~1000mm”。

  但通常大口徑不銹鋼無縫管乃指外徑為φ406~1500mm的無縫不銹鋼管而言，主要用作一般流體輸送管、石油天然氣管線管、結(jié)構(gòu)管（包括海洋石油平臺用管）、壓力容器管、高壓鍋爐管、電站建設(shè)用管以及軍工用管等，鋼種主要為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼及特種合金等。

 上述7類管材直徑的上限尺寸尚可進一步劃分為三個等級：O.Dmax=406~711mm;O.Dmax=711~1066mm;O.Dmax=1066~1500mm.也就是說在ф406~1500mm這一尺寸范圍內(nèi)700和1000mm 為兩個界限尺寸。這些管材的壁厚一般偏厚，最大壁厚為100~270mm。

大口徑不銹鋼無縫管有多種生產(chǎn)工藝，而可用“軋、擴、頂”三個字來加以概括：

  1.“軋”是指采用限動芯棒連軋管工藝和周期軋管工藝直接軋制生產(chǎn)ф406~720mm的管子；

  2.“擴”是指以上述軋機生產(chǎn)的管子為母體管采用拉拔式擴徑工藝或斜軋擴徑工藝生產(chǎn)Φ710~1006mm的熱擴管；

  3. “頂”（拔）是指采用艾哈德工藝生產(chǎn)Φ1000~1500mm的大口徑不銹鋼無縫管（筒體管）。

因此要按照大直徑無縫管的直徑、壁厚以及性能要求，從多種生產(chǎn)工藝中挑選一種最合適的生產(chǎn)工藝進行生產(chǎn)。

一、德國的大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)

 1. 采用周期軋管工藝生產(chǎn)

  在20世紀上半葉（1923~1953年）德國Demag公司向世界各國提供了42套周期軋管機。聯(lián)邦德國曾經(jīng)擁有過16套周期軋管機，其中1923年在Rath廠所建的周期軋管機是世界上最大的軋管機之一，可以生產(chǎn)ф300~650mm的不銹鋼無縫管。接著，在1933年又在Rath廠安裝了斜軋擴徑機可將鋼管直徑由600mm擴徑至1500mm.建于Bous 鋼管廠的周期軋管機生產(chǎn)Φ168~351mm的鋼管，年產(chǎn)量為11.5萬噸。

  80年代初德國曼內(nèi)斯曼鋼管公司決定將其他的周期軋管機拆除，只留下Rath廠和Bous廠的周期軋管機，而由Rath廠生產(chǎn)ф377(406)mm以上的大口徑不銹鋼無縫管。

2. 采用沖孔－拔制工藝（大頂管生產(chǎn)工藝）生產(chǎn)

  Vollrath 在一篇文章中稱：“沖孔－拔制工藝最適用于生產(chǎn)厚壁大口徑不銹鋼無縫管，這些大直徑管不僅用于發(fā)電廠、石油鉆探，而且還用作機械制造的基礎(chǔ)部件”。

德國 Reisholz 不銹鋼管廠生產(chǎn)大直徑厚壁管的主體設(shè)備為：

 1. 能力為4000噸的立式水壓沖孔機；

 2. 設(shè)有拔模（頂管模）的臥式壓力機，將經(jīng)過沖孔的管坯延伸為筒狀。

 這種工藝實質(zhì)上就是艾哈德頂管工藝，所生產(chǎn)的筒狀體，內(nèi)徑為220~1220mm,外徑1500mm,壁厚為18~270mm。所采用的原料是“巨型鋼錠”（Massive Ingot)27噸重，比周期軋管機組所采用的最大錠重還要重7噸。

 這種工藝還有一個優(yōu)點：即所生產(chǎn)的管材其化學成分的范圍非常寬，其鋼種包括非合金鋼、中等含量的合金鋼和高合金鋼，雙相鋼和奧氏體不銹鋼，還可用于鎳基、鈦基和銅合金管的生產(chǎn)，適合組織小批量、多品種的生產(chǎn)，但以生產(chǎn)高壓鍋爐管、壓力容器管、機械管等附加值較高的產(chǎn)品為主。

 這種工藝的最大優(yōu)點是產(chǎn)品規(guī)格范圍寬，基本上可以覆蓋全部大直徑管的規(guī)格范圍，這個優(yōu)勢是其他機型所無法替代的。

二、意大利 Dalmine 鋼管廠的大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)

  意大利 Dalmine 不銹鋼管廠的26英寸周期軋管機組建于1934年，生產(chǎn)直徑為529~630mm的不銹鋼無縫管。1960年在其后安裝了拉拔式擴管機，以5種尺寸的周期軋管機軋出的管子為母體管，經(jīng)熱擴后，生產(chǎn)φ470~925mm等12種尺寸的熱擴管。Dalmine 鋼管廠于1993年進行技術(shù)改造，采用MPM 軋管機生產(chǎn)的335.6~406.4mm的管子作為原料管，經(jīng)斜軋擴徑機生產(chǎn)ф610mm、ф711mm的管子，年產(chǎn)量為18萬噸。

  Palma 在國際鋼管學會香港鋼管會議（1993年）上發(fā)表論文，論述大直徑無縫鋼管生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展時，指出：“斜軋擴徑機最適合用于Φ16 3/4~30英寸鋼管的生產(chǎn)·····而艾哈德工藝（大頂管工藝）僅適用于小批量生產(chǎn)特殊用途厚壁管”。

  由此可見意大利 Dalmine 不銹鋼管廠經(jīng)歷了近60年的發(fā)展歷程，完善了大直徑無縫鋼管生產(chǎn)體系，形成了以兩套軋管機組（周期軋管機組和MPM軋管機組）和兩種擴徑機組（拉拔式擴徑機和斜軋擴徑機）為主力設(shè)備的大直徑無縫鋼管的生產(chǎn)格局。

  Dalmine 不銹鋼管廠的生產(chǎn)實踐證明在大直徑鋼管生產(chǎn)中兩種軋管機即周期軋管機和MPM軋管機可以起到互補作用。周期軋管機所生產(chǎn)的管子經(jīng)熱擴后直徑可達1m,最大壁厚為100mm,這種直徑、壁厚的管子的生產(chǎn)非MPM軋管機之所能，但MPM軋機具有生產(chǎn)率高的優(yōu)點。

  據(jù)稱該廠為提高周期軋管機的產(chǎn)品質(zhì)量，采用液壓馬達對軋機喂料器的螺桿回轉(zhuǎn)系統(tǒng)進行了改造，這臺已使用了70多年的周期軋管機，迄今為止仍在軋管，主要是生產(chǎn)Φ711~1066mm的鋼管，每個月大約要生產(chǎn)一周時間。

三、攀成鋼的周期軋管機組

 20世紀60年代有7套周期軋管機（采用Calmes工藝）投產(chǎn)，其主要設(shè)備狀況如表26-5所列。

 成都無縫318軋管車間（即大型軋管車間）于1965年12月建成投產(chǎn)，其后于1969年6月又配置了拉拔式熱擴管機，這臺ф650熱擴管機于1969年6月建成投產(chǎn)。

 攀鋼集團成都鋼鐵公司ф508mm 周期軋管機組是在對原Φ318mm周期軋管機組異地搬遷改造的基礎(chǔ)上建成的。與原Φ318mm周期軋管機組相比，由于采用了斜軋穿孔機穿孔，擴大所軋鋼管的直徑范圍，該機組軋制的鋼管外徑規(guī)格為Φ219~508mm.通過二次穿孔可以生產(chǎn)外徑為530~711mm(S=8~80mm)的管子，設(shè)計年產(chǎn)量為12萬噸。

 周期軋管機已有100多年的歷史，在連軋管機大量使用以前，它同自動軋管機一樣一直作為生產(chǎn)大直徑無縫鋼管的主力機型。雖然這種機型較老，但是至今在大直徑厚壁管生產(chǎn)領(lǐng)域仍保有一席之地，特別是鍋爐制造主要使用的直徑小于711mm(Φ≤711mm)的厚壁管更是其他軋管工藝所不能替代的。

四、結(jié)語

就大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)工藝而言，周期軋管機組具有兩個突出的優(yōu)點即：

  1. 產(chǎn)品的品種規(guī)格范圍較寬；

  2. 可以生產(chǎn)特厚的鋼管（壁厚可達80~100mm).

 表26-6示出各種類型大直徑無縫鋼管軋機產(chǎn)品的直徑和壁厚的覆蓋率。

  周期軋管機組產(chǎn)品規(guī)格覆蓋率排在第3,雖然不是最高，但其所生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格屬于市場容量較大的范圍。

《國內(nèi)大直徑無縫鋼管生產(chǎn)發(fā)展的裝備選擇》一文，在論述大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)存在的問題時，指出：“從我國鋼管供需現(xiàn)狀可以看出，與中小直徑無縫不銹鋼管生產(chǎn)裝備發(fā)展較快的局面相比，我國大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)發(fā)展較慢，到目前為止，除了攀成鋼在“十五＇期間新建了1套φ340(426)mm連軋管機組外，國內(nèi)能夠生產(chǎn)大口徑不銹鋼無縫管的主要裝備仍為原有的4套機組，即包鋼Φ400mm 自動軋管機組，攀成鋼Φ318mm周期式軋管機組和Φ650mm熱擴機組，武漢471廠ф1066mm大頂管機組，這些機組還兼顧生產(chǎn)ф406mm以下規(guī)格的產(chǎn)品，影響大直徑管的產(chǎn)量”。

“大口徑不銹鋼無縫管鋼種復雜（包括優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼、特種合金等）、規(guī)格組距范圍寬（薄壁、中厚壁及厚壁管），用一種機型無法全部生產(chǎn)”。

 就本文所論及的大口徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)的4種工藝而言，周期軋管工藝處于“中堅”位置，它一方面可以替代MPM軋管機生產(chǎn)大直徑管，包括以MPM軋管機所生產(chǎn)的連軋管為母體管經(jīng)熱擴管機生產(chǎn)的那部分，也就是說可以生產(chǎn)φ406~711mm這一直徑范圍內(nèi)的管子；另一方面，在適當考慮水壓沖孔機能力的基礎(chǔ)上，還可以設(shè)法做到“軋頂兼容”（當然還要配置設(shè)有頂管模的臥式壓力機），進一步擴大機組產(chǎn)品的直徑覆蓋率。