不锈钢无缝管生产工艺发展过程的历史回顾

发布时间：2022-06-09 09:18:05 丨 浏览次数：

对这一百多年不锈钢无缝管生产工艺发展的历史回顾，有助于弄清楚各种生产工艺的兴衰，这种“兴”与“衰”，除了有其历史的背景条件的影响外，最根本的是工艺本身所固有的长处和短处在技术发展长河中的显露。这种回顾对于立足当前，展望未来，不无裨益。现从以下4方面进一步对上述发展过程加以追述。

一、周期轧管机、自动轧管机和顶管工艺的发展

 曼内斯曼兄弟发明斜轧穿孔机后，原想通过实心坯穿孔一次成管，经过多次试验失败之后，就设法在两重式轧机上将空心坯套在芯棒上加以延伸，这样生产的钢管长度不大于4~4.5m,而且质量很差。由此导致曼氏兄弟于1892年发明周期轧管机，这种周期轧管机采用人工喂料，由于芯棒很重，喂料很费力气，生产呈间断性，效率很低。当早期在曼内斯曼公司工作，并参加过早期钢管生产的斯蒂弗尔工程师（瑞士人）移居美国时，美国钢管界正在探索发展空心坯快速延伸的工艺。由于他的努力，第一台自动轧管机于1903年11月在美国 Greenville 诞生，所生产管子的外径最大为4~5 1/2英寸。与美国发展自动轧管机的同时，德国又从完全不同的途径研究发展了另一种轧管工艺，即在原已存在的艾哈德水压冲孔工艺的基础上，采用环式孔型对冲孔杯状体进行延伸，这就是顶管工艺。因此，从1886年发明斜轧穿孔机后，在将近20年的时间内出现了3种可用于工业生产的轧管工艺。

二、连续轧管机的发展

  连续轧管机的发展道路比较曲折，早期的几次试验，由于受传动技术的限制均告失败。有一些轧机经短期运行后被迫停产，这包括：1891年的5机架Kellogg连轧机、1901年的12机架Alois连轧机、1917年的7机架Fassel连轧机和1932年的21机架Foran轧机。Foran所设计的连轧管机，据称在技术上是成功的，失败是由于Globe钢管公司经济上的原因。但是总的来说长芯棒连轧管技术在20世纪前半叶没有多大的发展，直到1949年、1950年两套设有张力减径机的单独传动的全浮动芯棒连轧管机组在美国Lorain 厂和Gary厂投产后，才算是有了长足的进展。这种轧机发展至1972年德国牟尔海母2号连轧管机组投产时，轧制工艺日趋完善，所轧钢管质量优越，轧机能力大大提高，在小口径不锈钢无缝管生产领域内占有很大的优势。到1978年达尔明贝尔加莫厂的MPM轧机投产后，连轧管工艺在较大口径不锈钢无缝管的生产领域内也占了优势。

 1983年日本八幡厂的半浮动芯棒连轧管厂的投产，开始了3种连轧管工艺并存的时期。采用连轧管工艺的钢管厂竞争能力强，经济效益好，其突出优点是：产量高（年产量50万吨以上）、产品质量好，所生产管子的品种规格多，毛管长度大，收得率高，这些优点决非其他轧管工艺所能比拟的。

三、各种古老轧管工艺全面翻新

 连轧管工艺获得巨大发展的同时，各种古老的轧管工艺也进入了一个全面翻新的时期。

1.单槽自动轧管机和串列布置的自动轧管机

  日本四大钢铁公司在1977~1978年两年时间内共有4套新型的单槽自动轧管机投产，所生产钢管的最大直径为381mm、406mm.在小口径钢管生产领域内采用串列式布置的自动轧管机是苏联的做法，所生产钢管的最大外径为140~250mm.但经过不到20年的发展，证明这两种做法不能克服自动轧管工艺所固有的缺点。“短顶头轧管”终究不如“长芯棒轧管”，于是这两种改进了的自动轧管工艺未获发展。

2. CPE工艺

   顶管工艺的缺点在1974年的顶管工艺学术讨论会上进行了比较全面的论证。为了改善采用这种工艺生产的毛管短、壁厚薄、收得率低等缺点，在古老的顶管工艺中采用斜轧穿孔法代替水压冲孔法，将管坯穿透，然后用专门设备收底，形成一个可以承受顶推力的“底”。这样，可以采用重量较大的管坯，生产较长的管子（可达24m).至于收得率虽有所提高，但和其他工艺相比较仍较低。

3.  新型狄赛尔轧管机（Accu-roll轧机）

   狄赛尔轧管机是在狄赛尔穿孔机（指老式的、导盘呈时钟“6时－12时”布置的狄赛尔穿孔机）的基础上发展起来的。最原始的工艺是在狄赛尔穿孔机上，穿孔后的空心坯穿人芯棒后在另一台狄赛尔轧管机上轧制成管。从构造上讲两者基本相同，异点仅在于前后台的不同。

   第一台狄赛尔轧管机1932年在美国 Beaver Falls 厂投产，由于生产率较低，在40年代末停产。40多年后在美国Aetna Stand-ard公司采用了一些改进措施，并称 Accu-roll轧机为“下一代的轧管机”，实际上这种工艺的固有缺点如延伸系数小、毛管长度短以及可能出现的内部质量问题依然存在。

4.  新型三辊轧管机

  从工艺上讲，新型三辊轧管机并无实质性变化，由于采用了NEL控制系统，可以达到轧薄壁不锈管的目的。德国MDM公司将这种新型三辊轧管机称之为 High Performance Assel mill,所轧管子最大外径可达356mm,最小壁厚为2.5mm,D/S比可达40(实际上这是指外径为324~356mm而言，当外径为139.7~219mm时，D/S=35~37).但不管怎样，对三辊轧管机来说，确实是一大进步。

  这种轧机的核心技术是采用管端自动控制系统（NEL系统），即轧辊液压快速打开装置和轧制过程结束之前的预压法；尚存在的问题是轧薄壁不锈管时壁厚公差劣化。

四、 连铸圆坯的使用和穿孔、张减技术的发展

  圆坯连铸技术的成功一方面促进了斜轧穿孔工艺的发展，使得狄赛尔穿孔机在新的条件下复活，另一方面终结了压力穿孔机（PPM)在新建轧管厂中的进一步应用。这样在不锈钢无缝管生产领域，以连铸圆坯为原料进行斜轧穿孔几乎已成定局，不这样，就会失去竞争力。

  20世纪50年代张减技术的成功，提高了小口径钢管生产的经济性，但为了减少与张力减径联用的轧管机组的切头损失率要求进人张减机的毛管尽可能长，因此，凡是轧制毛管较短的组不宜与张减机联用，这样的轧管组的竞争能力也就减弱了。兰前张减技术的发展趋势主要是采用CEC控制、发展混合传动方式以及工艺过程自动控制。轧管前后变形阶段及原料（管坯）生产方面的进展，所有这些基本勾画了不锈钢无缝管生产工艺近100年的发展概况。