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无缝钢管是怎样生产的?
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无缝钢管是怎样生产的?

时间: 2023-11-19 15:52:12 |   作者: 乐鱼体育直播在线

产品详情

  无缝钢管是用钢锭轧制成圆钢,经过热穿孔得到管坯(毛管),然后经热轧、冷轧或冷拨制成无缝管。

  无缝钢管被誉为工业的“血管”,是国家工业建设和国防建设的重要原材料,无论制造飞机、轮船、火车、汽车、锅炉、电站,还是输油、输汽、输水,或者是开发矿藏进行地质钻探,哪儿都需要它,哪里也离不开它。可以说,如果离开了无缝钢管的话,很多如石油、化工、钢铁、机械、军工、航空航天等工业发展都将无从谈起。

  1949年建国初期,我国还不能生产无缝钢管。当时只有上海,有一点钢管改制设备,但因缺乏热穿孔机械,不能用圆钢生产无缝钢管,又无法从国外进口毛管,只能采用进口或用过的旧无缝钢管改制为其它规格的无缝钢管。(注:虽然在新中国成立前,日本侵略者曾在东北的鞍山于1935年建了一套生产直径为70-150mm的热轧无缝钢管机组,但是在1945年日本投降后,其设备全部都被苏联拆运到了原苏联现乌克兰的乌拉尔第一钢管厂。所以在新中国成立时,我国是不能生产无缝钢管的)

  新中国成立后,随着三年恢复经济和国民经济第一个五年计划开始实施,我们国家的经济将迈上了走向工业化的道路。由于西方敌对国家对新中国实行经济封锁和禁运,靠从国外进口无缝钢管来源中断,而当时国内还不能生产,这对经济的恢复和国防工业都产生了严重的影响。

  1953年12月26日,在我国的北方鞍山-鞍钢无缝钢管厂,几乎所有的工人都提前来到了工厂,紧张又兴奋。这一天,中国冶金史将掀开新的一页。下午2点半,操作台上的工人们各就各位。一锭通红的钢坯,从高温加热炉里滚出,钻过穿孔机。当火红的钢管头缓缓露出,在场的人无不欢呼雀跃,新中国第一根无缝钢管诞生了。

  鞍钢无缝钢管厂原设计生产规格为 Φ57-140mm,壁厚4-20mm,长4-12m;设计产量 6.19万吨/年,投产后三年(1956年生产了6.6万吨)超设计7%达产。

  鞍钢无缝钢管厂的投产,结束了我国不能生产无缝钢管的历史。从工厂破土动工,到第一根无缝钢管问世,仅仅用了1年零3个月。投产后的第二年(1954年)就先后试轧出了,锅炉管、地质管、油管和不锈钢管。在二辊斜轧穿孔机上穿轧不锈钢管成功,是我国无缝钢管生产史上一大盛事,这为我国以后的不锈钢管生产起了先导作用。

  1958年3月8日在我国的南方-上海,永鑫五金制作厂(1958年7月改为上海永鑫无缝钢管厂,后来改为上海异型钢管厂)的技术人员和工人师傅们一起,在总结生产无缝铜管经验的基础上,研制出了我国第一台 Φ76mm穿孔机,结束了上海冷拔无缝钢管长期不能自供坯料毛管的历史。从而成为中国能生产热轧毛管(冷拔管料管)的第二家无缝钢管厂。后来发展成为中国品种最全、规格最多的异型钢管厂。

  后来,上海冷拔钢管厂(上钢五厂)还在总结提高的基础上创造出了“二辊斜轧穿孔加牛油石灰冷拔”生产不锈钢管的新工艺。我国对于用二辊斜轧穿孔工艺生产不锈钢管的研究和实践堪称世界一流。

  随着这种穿孔机在设备和工艺上的发展和完善,特别是在毛管的壁厚减薄、壁厚不均减小、内外表面上的质量的提高和穿孔后在线打头的实现等等,形成了用穿孔机穿制毛管后立即打头,然后直接进行冷拔,生产冷拔无缝钢管,即穿孔-冷拔无缝钢管生产线。

  这种简易生产线,在我国当时非常缺少小直径无缝钢管的条件下,很快就成为较普遍的无缝钢管生产的基本工艺之一。当然,这也是一种在我国特定的条件下“少投入,快产出,浪费资源” 的生产工艺。

  少投入:比建设能生产相同规格热轧成品管的整套机组的投资;快产出:比建设能生产相同规格热轧成品管的整套机组,设备简单、数量少、重量轻和操作容易、达产快;浪费资源:比生产相同规格热轧成品管所需用的资源(原、辅材料,能源和人力)。这种工艺,后来在上海和另外的地方的一些无坯料管自给的冷拔钢管厂或根本就没有无缝钢管厂的地方,先后建成投产了一批Φ50、60、76mm穿孔机或穿孔机-冷拔管生产线。

  后来由于技术的发展和在市场的推动下又进一步向较大直径无缝钢管生产发展,先后建成投产了衡阳钢管厂、上海钢管厂、昆明市无缝钢管厂、广钢无缝钢管厂、长治钢铁公司、洪都钢厂、常州钢铁厂、天津市无缝钢管厂、大冶钢厂、大连钢厂、安阳钢厂、重庆市无缝钢管厂、成都金属加工总厂、首钢特钢厂、合肥钢铁厂等(Φ76mm);重钢三厂(Φ90mm),长城特钢、抚顺钢厂、西宁钢厂、上海第一钢铁厂(Φ100mm),苏州钢厂(Φ120mm)和南通市特殊钢厂(Φ200mm) 穿孔机和相应的冷拔、冷轧管生产线。及包钢无缝钢管厂(Φ400mm)自动轧管机组。

  1958年国家决定,在我国的西南地区,利用匈亚利的三套(Φ133mm顶管机组和Φ216、318mm周期轧管机组)主轧管设备,我国自主设计、制造建设一个从管坯生产到无缝钢管成品(包括地质、油井管等)出厂的配套齐全的独立的专业化大型无缝钢管厂-成都无缝钢管厂。

  1959年上海冷拔钢管厂建成投产了一台Φ76mm穿孔机和与其相配套的冷拔管生产线,投产不久,即被并入上钢五厂,成为特钢企业,向生产合金、不锈无缝钢管发展。1960年该厂在Φ76mm的穿孔机上成功地生产了18-8(304)不锈钢毛管,并通过冷拔方式生产出了我国第一批航空导管用不锈钢管。是我国第一个特殊钢厂里的无缝钢管厂,是我国军工用冷拔管的主要生产厂之一。

  上海钢铁研究所在1961年建成投产了我国自己研制的第一台SG32-1三辊冷轧管机和小型冷拔管机,形成了完全国产化的“冷轧-冷拔管”生产不锈、精密、薄壁和超薄壁无缝钢管的生产线。

  我国无缝钢管的发展历史是:从1953年的3000吨发展到1982年的101万吨,共用了29年,赶上了意大利(101万吨)、超过了英国(43万吨)和法国(66万吨)。在这29年当中,我国经历了58年的、三年自然灾害和10年的天灾和人患。

  在南方,特别是在江浙两省,建成了一大批的“无缝钢管厂”,可能称为“作坊”更为确切,有的只设有一台简陋的穿孔机和1-2台简陋拉拔机;有的则只有1-2台简陋的拉拔机。当然,这些厂经过市场的筛选和淘汰,其中已有部分工厂,真正建成了名符其实的无缝钢管厂或不锈钢管厂等大规模的公司集团。

  70年代,建成了山东省北墅生建钢管厂和无锡通达不锈钢管厂等建成投产Φ76mm自动轧管机组,河南孟县无缝钢管厂建成投产Φ50mm穿孔机。

  80年代,常熟市远东钢管厂、宁波不锈钢管厂等建成投产Φ76mm自动轧管机组;湖州久立不锈钢管厂、江苏通州市钢管厂、靖江不锈钢管厂、张家港市不锈钢管厂和福建三明铁厂等建成投产Φ76mm穿孔机及冷拔钢管生产线年代,黄石宝陆钢厂建成投产了Φ100mm自动轧管机组,山东青州市钢无缝管厂建成投产了国产Φ140mm狄塞尔轧管机组。

  温州:丰业集团 、青山特钢、华迪钢管、永上不锈钢等建成投产Φ100mm冷拔钢管生产线;巨星特钢、天宝特钢、江南钢管、华东钢管、丰源钢管等建成投产Φ76mm冷拔钢管生产线。

  随着全国各地无缝钢管厂相继建成,我国无缝钢管生产的发展进入了黄金时期;从1982年开始连续15年平均以每年递增8.9%,到1997年生产了361万吨,达到了第一个高峰。在1992年生产了265万吨,超过日本(233万吨);在1994年达到304万吨,超过俄罗斯(281万吨)变成全球第一生产大国,并从始至终保持止今。

  本文介绍了无缝钢管厂的生产的基本工艺流程及设备无缝钢管为用穿孔等方法生产周边无接缝的钢管或其他金属管和合金管。无缝管的外径范围为 0.1~1425mm,壁厚为0.01~200mm。除圆形管外,还有各种异形断面管和交断面管。

  无缝管的生产方法很多。无缝钢管根据交货要求,可用热轧(约占80~90%)或冷轧、冷拔(约占10~20%)方法生产。热轧管用的坯料有圆形、方形或多边形的锭、轧坯或连铸管坯,管坯质量对管材质量有直接的影响。热轧管有三个基本工序:

  ③在精轧机上轧制成所要求的成品管。轧管机组系列以生产钢管的最大外径来表示(见轧机)。

  生产无缝钢管的方式之一。生产设备由穿孔机、自动轧管机、均整机、定径机和减径机等组成。其生产工艺流程见图。

  生产设备由穿孔机、连续轧管机、张力减径机组成。圆坯穿成毛管后插入芯棒,通过7~9架轧辊轴线°配置的二辊式轧机连轧。轧后抽芯棒,经再加热后进行张力减径,可轧成长达165m的钢管。140mm连续轧管机组年产40~60万吨,为自动轧管机组的2~4倍。这种机组的特点是适于生产外径168mm以下钢管,设备投资大,装机容量大,芯棒长达30m,加工制造复杂。70年代后期出现的限动芯棒连续轧管机(MPM),轧制时外力强制芯棒以小于钢管速度运动,可改善金属流动条件,用短芯棒轧制长管和大口径钢管

  以多边形和圆形钢锭或连铸坯作原料,加热后经水压穿孔成杯形毛坯,再经二辊斜轧延伸机轧成毛管,然后在带有变直径孔槽的周期轧管机上,轧辊转一圈轧出一段钢管。周期轧管机又称皮尔格尔(Pilger)轧管机。周期轧管生产是用钢锭作原料,宜于轧制大直径的厚壁钢管和变断面管。

  主要用来生产尺寸精度高的厚壁管。这种方法生产的管材,壁厚精度达到 ±5%,比用其他方法生产的管材精度高一倍左右。工艺流程见图4。60年代由于新型三辊斜轧机(称Transval轧机)的发明,这种方法得到迅速发展。新轧机特点是轧到尾部时迅速转动入口回转机架来改变辗轧角,从而防止尾部产生三角形,使生产品种的外径与壁厚之比,从12扩大到35,不仅可生产薄壁管,还提高了生产能力>

  传统的方法是方坯经水压穿孔和斜轧延伸成杯形毛管,由推杆将长芯棒插入毛管杯底,顺序通过一系列孔槽逐渐减小的辊式模架,顶轧成管。这种生产方法设备投资少,可用连铸坯,能生产直径达1070mm、壁厚到200mm的特大特厚的管,但生产效率低,壁厚比较厚,管长比效短。出现CPE法的新工艺后,管坯经斜轧穿孔成荒管,收口后顶轧延伸成管,克服了传统方法的一些缺点,已成为无缝管生产中经济效益较好的方法。

  首先将剥皮圆坯进行穿孔或扩孔,再经感应加热或盐浴加热,并在内表面涂敷润滑剂送入挤压机,金属通过模孔和芯棒之间环状间隙被挤成管材(图5)。大多数都用在生产低塑性的高温合金管、异型管及复合管、有色金属管等。这种方法生产范围广,但产量低。近年来,由于模具材料、润滑剂、挤压速度等得到改进,挤压管生产也有所发展。>

  又称狄塞耳(Diessel)法。穿孔后带长芯棒的毛管在导盘轧管机上轧成薄壁管材。轧机类似二辊斜轧穿孔机,只是固定导板改成主动导盘。由于用长芯棒生产,管材内壁光滑,且无刮伤;但工具费用大,调整复杂。主要用来生产外径 150mm以下普通用途的碳素钢管。目前使用较少,也无很大的发展前景。

  将平板或空心毛坯在旋压机上经一次或多次旋压加工成薄壁管材。管子精度高,机械性能好,尺寸范围广,但生产效率低。大多数都用在生产有色金属管材,但也越来越多地用来生产钢管。旋压管材除用于生产生活器具、化工容器和机器零件外,多用于军事工业。70年代,采用强力旋压法已能生产管径达6000mm、直径与壁厚之比达 10000以上的大直径极薄圆管和异形管件。

  用于生产小口径薄壁、精密和异形管材。生产特点是多工序循环工艺。用周期式冷轧管机冷轧,其延伸率可达6~8(图6)。60年代开始向高速、多线、长行程、长管坯方向发展。此外,小辊式冷轧管机也得到发展。大多数都用在生产壁厚小于1mm极薄精密管材,冷轧设备复杂,工具加工困难,品种规格变换不灵活;一般会用冷轧、冷拔联合工艺,即先以冷轧减壁,获得大变形量,然后以冷拔获得多种规格。

  常用的二辊斜轧穿孔过程见图。圆管坯穿轧成空心的厚壁管(毛管),两个轧辊的轴线与轧制线构成一个倾斜角。近年来倾斜角已由6°~12°增至13°~17°,使穿孔速度加快。生产直径250mm以上钢管,采用二次穿孔,以减少毛管的壁厚。带主动旋转导盘穿孔、带后推力穿孔、轴向出料和循环顶焊等新工艺也取得一定的发展,从而强化了穿孔过程,改进了毛管质量。>

  把厚壁毛管轧成薄壁荒管。一般经2~3道次,轧制到成品壁厚,总延伸率约为1.8~2.2。70年代以来,用单孔槽轧辊、双机架串列轧机、双槽跟踪轧制和球形顶头等技术,都提高了生产效率,实现了轧管机械化。

  结构与穿孔机相似。均整的目的是消除内外表面缺陷和荒管的椭圆度,减少横向壁厚不均匀。近年采用三辊均整机,提高了均整机变形量和均整效率。

  由3~12架组成,减径机由 12~24架组成,减径率约达3~28%。50年代出现的张力减径机,在调整辊速和减径的同时,以适当的张力控制壁厚。新型张力减径机一般用三辊式,有18~28架,最大减径率达80%,减壁率达44%,出口速度达每秒18mm。张力减径机有两端增厚的缺点,可用“头尾端部突加电气控制”或微张力减径消除。

  常用系列有外径为100mm、140mm、250mm和400mm四种,生产外径17~426mm钢管。机组的特点是在穿孔机上实现主要变形,规格变化较灵活,生产品种范围较广。由于连续轧管技术的发展,已不再建造140mm以下的机组。

  无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管在我国钢管业中具备极其重大的地位。据不完全统计,我国现有无缝管生产企业约240多家,无缝钢管机组约250多套,年产能力约450多万吨。从口径看,<φ76的,占35%,<φ159-650的,占25%。从品种看,一般用途管190万吨,占54%;石油管76万吨,占5.7%;液压支柱、精密管15万吨,占4.3%;不锈管、轴承管、汽车管共5万吨,占1.4%。

  轧制无缝管的原料是圆管坯,圆管胚要经过切割机的切割加工成长度约为1米的坯料,并经传送带送到熔炉内加热。钢坯被送入熔炉内加热,温度大约为1200摄氏度。燃料为氢气或乙炔。炉内温度控制是关键性的问题.圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿空。一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机,这种穿孔机生产效率高,产品质量好,穿孔扩径量大,可穿多种钢种。穿孔后,圆管坯就先后被三辊斜轧、连轧或挤压。挤压后要脱管定径。定径机通过锥形钻头非常快速地旋转入钢胚打孔,形成钢管。钢管内径由定径机钻头的外径长度来确定。钢管经定径后,进入冷却塔中,通过喷水冷却,钢管经冷却后,就要被矫直。钢管经矫直后由传送带送至金属探伤机(或水压实验)进行内部探伤。若钢管内部有裂纹,气泡等问题,将被探测出。钢管质检后还要通过严格的手工挑选。钢管质检后,用油漆喷上编号、规格、生产批号等。并由吊车吊入仓库中。


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