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不銹鋼管工藝技術與裝備的發展

來源:網絡時間:2018-11-25瀏覽人數:317

1 工藝技術與裝備的發展

1.1 無縫管工藝技術與裝備的現狀和發展

20世紀80年代以來,國家改革開放政策的實施,促進了經濟快速發展,帶動了無縫鋼管行業的進步。無縫不銹鋼管的生產也得了快速地成長,引進了先進的工藝技術和裝備,如久立率先引進了3500t擠壓機,不僅使久立工業用不銹鋼無縫管的生產工藝和裝備跨入世界先進行列,而且作為擠壓生產工藝的探路者推動了我國不銹鋼無縫管工藝的變革,被列為當年度中國不銹鋼行業10件大事之一。對一些重要用途的不銹鋼管,如核電站用管(特殊規格)等,用戶多采用擠壓工藝生產供料為主,高端不銹鋼管的生產逐步實現常態化;冷軋、冷拔管生產裝備引進或國產化更是舉不勝舉,這些無縫管機組的引進投產,使我國無縫不銹鋼管工藝技術及裝備水平提高到了當代國際水平。

目前,我國不銹鋼管應用領域“以冷軋、冷拔代熱軋”產品為主,熱軋管機組生產的不銹管主要還是為冷加工提供管坯料。國內久立特材、寶鋼鋼管、太鋼鋼管、武進鋼管、中興能源、常熟華新、長城特鋼(成都無縫)、青山不銹、華迪鋼管等是高端無縫不銹鋼管生產的主力軍。

在工藝技術方面,我國裝備先進的無縫鋼管生產線,大部分是1990年以后建成的。生產過程計算機控制、錐形穿孔機、軋輥全液壓壓下技術、集中變輥設計、軋輥單傳動、限動芯棒軋制、階梯芯棒軋制等先進技術得到普遍應用。隨著我國無縫鋼管行業工藝技術與裝備水平的不斷進步,不銹鋼管(含大直徑、厚壁)生產方式也呈多樣化發展,主要有擠壓機組、周期軋管機組、頂管機組、穿軋(穿孔+冷軋、冷拔)、熱軋+冷軋、冷拔方式等多種生產方法。另外,也有少量采用其他方式生產,如鍛造鏜孔等生產方式。

1.1.1 熱擠壓工藝

熱擠壓工藝是國外熱加工無縫不銹鋼管的生產工藝之一。與軋制生產方法相比,擠壓法的特點是金屬在變形過程中受到三向壓應力,在這種最佳狀態下,對于變形抗力大、熱塑性差的高端不銹鋼管可以獲得較好的內外表面質量和金相組織,適合生產小批量、多規格不銹鋼管,特別適合生產斜軋穿孔機難以加工的高合金管材。

雖然我國不銹鋼管生產采用“穿孔+冷拔、冷軋”的工藝較多,但采用擠壓法生產不銹鋼管的優勢是可以直接使用連鑄坯作原料,產品質量比較穩定,更換品種靈活,可以直接生產熱擠壓成品管,也可以生產各種異型斷面不銹鋼管。生產大直徑(厚壁)不銹鋼管除少量采用“穿孔+皮爾格軋制”工藝外(含頂管機組),基本上采用熱擠壓工藝。

隨著高速化、自動化、大噸位擠壓機的應用,高強度、高韌性熱作模具等相關技術的發展,用擠壓法生產不銹鋼管或為冷加工提供荒管,是目前熱加工不銹鋼管的一種較好的和經濟的方法。特別是生產難變形的不銹鋼管、高合金鋼管、厚壁管得到了迅速發展。

圖1是某企業不銹鋼擠壓管生產主要工藝流程。

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1.1.2 熱軋工藝

在國內,不銹鋼管坯采用斜軋穿孔較多,不僅常用的奧氏體不銹鋼,而且難變形的雙相不銹鋼也可在斜軋穿孔機上生產,經過各種軋管機(縱軋或斜軋)可將管壁軋得較薄,在為冷軋冷拔提供原料時,減少冷拔(軋)道次,可提高生產率和成材率,降成本增效益。

較為常見的裝置包括Ф50、Ф90、Ф250系列熱軋穿孔機組。另一種TZC200錐形輥穿孔機組,采用組合式機架、錐形輥穿孔、全液壓快速換輥和數顯數控送進角調整技術,處于領先水平,達到當代國際水平,在國內一些大型不銹鋼廠都有應用。

1.1.3 冷軋、冷拔工藝

在制管成型過程中,冷拔和冷軋在實際生產中效果異曲同工,所生產出的無縫管各有優勢。目前,在我國不銹鋼制管裝備中,YLB100t、YLB150t、YLB250t、YLB550t等系列高精度冷拔機組較為常見,且口碑良好;而在冷軋管機組當中,LG30-H、LG60-H、LG110-H、LG250-H等系列機組是應用較多的機型。

不銹鋼管有65%以上是通過冷加工制造的,冷加工工藝基本上有3種:即冷拔工藝、冷軋工藝、冷軋+冷拔工藝。冷加工不銹鋼管大多采用冷軋+冷拔生產工藝,并以冷軋為主、冷拔為輔。

目前,世界上冷軋和冷拔工藝技術和裝備水平有了很大的發展。冷軋機、冷拔機正向高速、高精度、長行程、多線方向發展,可實現大減徑量和大減壁量,軋制變形量的80%左右在冷軋機上完成。采用冷軋定壁、輔以冷拔改變規格和控制外徑,滿足不同品種和規格的要求。這種軋機的工藝特點是:

1)采用了慣性力和慣性扭矩垂直平衡機構,軋機往返次數提高;

2)采用環孔型,長度比短行程軋機長70%,軋制變形的均勻性提高、送進量增加;

3)采用長管坯,增加荒管長度,可生產超長鋼管,提高軋機生產率,提高軋制有效利用系數;

圖2是某企業不銹鋼無縫管穿孔+(冷軋、冷拔)生產工藝流程。

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1.2 焊管工藝技術與裝備的現狀和發展

近30年來,我國不銹鋼焊管引進了一批工藝技術先進的生產裝備,不銹鋼管工藝技術和裝備水平得到了明顯提高,生產能力有了較大幅度的增長。在品種、質量、產量、規格等方面達到了較高水平。

1986年,太鋼不銹鋼管廠從瑞典引進連續成型直縫不銹焊管機組和Ф820 UOE成型不銹鋼焊管機組;2009年,久立特材引進日本FFX成型的中大口徑不銹鋼連續焊管生產線(630機組),結束了長度超過9m的大口徑不銹鋼焊管依賴進口的歷史,填補了國內空白;此外,久立還從意大利引進壁厚可達80mm的大口徑不銹鋼厚壁管生產線,滿足了LNG在儲存、運輸等方面的需求;順德華豐不銹鋼焊管公司引進德國Ф426mm不銹鋼直縫氬弧焊管機組等。

此外,還有一批企業先后引進(或國產)不銹鋼焊管生產裝備,如武進不銹鋼管、中興能源、常熟華新、青山不銹、華迪鋼業等企業,均擁有當代水平的裝備。其產品范圍包括中小直徑不銹鋼管、不銹鋼復合管、油井管以及大直徑不銹鋼焊管、厚壁焊管等,為我國不銹鋼焊管發展奠定了基礎。

主要的焊接設備是直縫高頻焊接設備、直縫雙面焊接工藝和螺旋埋弧焊接工藝。而MU-25M、MU-57M、MU-76M、MU-159M、MU-325M系列自動焊管機組是焊管生產企業里常見的設備。成型方法一般采用輥式連續成型;焊接方式采用氬弧焊或高頻焊,中小口徑的不銹鋼焊管一般采用連續輥式成型,在這些生產線中,中小規格機組居多,產品主要為裝飾管和工業用管。

下面以ERW不銹鋼焊管為例描述主要生產工藝流程:

板帶卷→開卷→矯平→切頭尾對焊→活套→成形→焊接→去外焊刺(去內焊刺) →冷卻→定徑→渦流探傷→飛鋸切斷。

切斷后的不銹鋼焊管,根據產品用途可分為以下3種情況:

1)不需要熱處理和拉拔的焊管經矯直→平頭→水壓→檢查→包裝→入庫;

2)需要熱處理的焊管經脫脂→光亮熱處理→矯直→超聲波探傷→平頭→水壓→ 檢查→包裝→入庫;

3)需要拉拔的焊管經脫脂→打尖→退火→矯直→酸洗→潤滑→拉拔→切頭→脫脂→光亮退火→精整→檢查→包裝→入庫。

2 工藝技術和裝備的國產化

我國不銹鋼管生產工藝、技術和裝備的發展道路是:全套引進-關鍵部分引進-消化吸收-自主創新。

目前,我國擁有國際水平的各種無縫管機組,其中包括:Ф159-Ф508mm三輥連軋管機組、最大直徑Ф720mm周期軋管機組、最大直徑Ф1500mm頂管機組、1600噸-6.8萬噸熱擠壓管機組等。無論是引進還是國內制造,裝備水平均達到了國際水平。值得一提的是2009年內蒙古“包二機”國產3.6萬噸垂直擠壓機,擠出第一根大口徑厚壁無縫鋼管,打破我國不能生產大口徑(厚壁)擠壓鋼管的歷史;2012年河北宏潤5萬噸垂直擠壓機誕生;2015年青??堤┳畲髩毫?.8萬噸的擠壓和模鍛雙功能重型擠壓機組投產。這些都是我國自主創新的結果,使我國自主生產高合金、難變形、大口徑厚壁無縫鋼管成為現實,在替代進口的同時,也躋身國際市場。我國擠壓機組的發展為我國不銹鋼管(厚壁)國產化做出了貢獻。

20世紀90年代以后,我國焊管工業進入了發展高峰,先后引進了各類先進機型的焊管機組,通過消化吸收,自主創新,開發了類似引進機型的焊管機組,極大促進了我國焊管工藝技術和裝備制造技術的提升,部分焊管企業技術裝備已處于國際先進水平,尤其是不銹鋼焊管機組,無論在新建機組數量上還是生產能力上都大于無縫不銹鋼管。目前,我國不銹鋼管生產能力主要集中在民營企業。

雖然近期我國不會再大量新建各種鋼管機組,但針對現有裝備升級改造、設備維修,需要在現有基礎上,對薄弱環節進行研發改進、積累知識和經驗,完成從“量到質”的轉變,進一步提高鋼管裝備制造水平。中國鋼管工藝技術與裝備正在從“取經向傳經”轉變,中國鋼管裝備制造業正在由制造走向創造。

3 重大工藝技術和裝備的創新

我國不銹鋼管在近30年內發展較快,生產和技術有了較大突破,引進了一批工藝技術先進的工藝裝備,生產能力得到了提高,另外,熱軋(穿孔)生產無縫不銹鋼管已采用連鑄圓坯生產,這也是近30年內取得的成績之一。

從1986年起,開始引進國外裝備和技術生產不銹鋼管,到目前為止,不銹鋼管生產線眾多,但就鋼管機組大小而言,80%以上是中小規格機組,這是市場需求所致。

值得驕傲的是,30年來我國在熱擠壓管領域取得驕人的成績,表1示出了我國主要的不銹鋼管擠壓機裝備。

表1 國內主要不銹鋼管擠壓機裝備image.png

總之,我國不銹鋼管在工藝技術、裝備創新方面雖然取得了一定的成績,但與國外先進水平相比,在設備自動化、技術創新能力、產品質量保證以及生產效率等方面還存在差距。我國不銹鋼管的生產技術和生產裝備表現為先進與落后并存,目前國內一些重要領域使用的不銹鋼管,如不銹鋼高壓鍋爐管、航空航天用管、核電站用管等高端鋼管仍有部分需要進口,應盡快改變這種狀況,促進我國不銹鋼管生產的進步。


聯系人:周先生手機:13929911072座機:0757-83075605

工廠地址:廣東省佛山市順德區陳村力源金屬物流城F區6座3號


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