周期軋管工藝與大口徑不銹鋼無縫管生產

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

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

  2004年，SMS-Meer公司在《無縫鋼管軋機》中稱：“隨著技術的發展，特別是根據鋼管應用范圍、材質和尺寸的不同，其他的軋管技術在很大程度上取代了周期軋管工藝”?！艾F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、結構管（包括海洋石油平臺用管）、壓力容器管、高壓鍋爐管、電站建設用管以及軍工用管等，鋼種主要為優質碳素結構鋼、合金結構鋼、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ф406~720mm的管子；

  2.“擴”是指以上述軋機生產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Φ710~1006mm的熱擴管；

  3. “頂”（拔）是指采用艾哈德工藝生產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，從多種生產工藝中挑選一種最合適的生產工藝進行生產。

一、德國的大口徑不銹鋼無縫管生產

 1. 采用周期軋管工藝生產

  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。聯邦德國曾經擁有過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Φ168~351mm的鋼管，年產量為11.5萬噸。

  80年代初德國曼內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（大頂管生產工藝）生產

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

德國 Reisholz 不銹鋼管廠生產大直徑厚壁管的主體設備為：

 1. 能力為4000噸的立式水壓沖孔機；

 2. 設有拔模（頂管模）的臥式壓力機，將經過沖孔的管坯延伸為筒狀。

 這種工藝實質上就是艾哈德頂管工藝，所生產的筒狀體，內徑為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點：即所生產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，適合組織小批量、多品種的生產，但以生產高壓鍋爐管、壓力容器管、機械管等附加值較高的產品為主。

 這種工藝的最大優點是產品規格范圍寬，基本上可以覆蓋全部大直徑管的規格范圍，這個優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

  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，經熱擴后，生產φ470~925mm等12種尺寸的熱擴管。Dalmine 鋼管廠于1993年進行技術改造，采用MPM 軋管機生產的335.6~406.4mm的管子作為原料管，經斜軋擴徑機生產ф610mm、ф711mm的管子，年產量為18萬噸。

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

  由此可見意大利 Dalmine 不銹鋼管廠經歷了近60年的發展歷程，完善了大直徑無縫鋼管生產體系，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）為主力設備的大直徑無縫鋼管的生產格局。

  Dalmine 不銹鋼管廠的生產實踐證明在大直徑鋼管生產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。周期軋管機所生產的管子經熱擴后直徑可達1m,最大壁厚為100mm,這種直徑、壁厚的管子的生產非MPM軋管機之所能，但MPM軋機具有生產率高的優點。

  據稱該廠為提高周期軋管機的產品質量，采用液壓馬達對軋機喂料器的螺桿回轉系統進行了改造，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Φ711~1066mm的鋼管，每個月大約要生產一周時間。

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，其主要設備狀況如表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，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。

 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格為Φ219~508mm.通過二次穿孔可以生產外徑為530~711mm(S=8~80mm)的管子，設計年產量為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領域仍保有一席之地，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、結語

就大口徑不銹鋼無縫管生產工藝而言，周期軋管機組具有兩個突出的優點即：

  1. 產品的品種規格范圍較寬；

  2. 可以生產特厚的鋼管（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品的直徑和壁厚的覆蓋率。

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

《國內大直徑無縫鋼管生產發展的裝備選擇》一文，在論述大口徑不銹鋼無縫管生產存在的問題時，指出：“從我國鋼管供需現狀可以看出，與中小直徑無縫不銹鋼管生產裝備發展較快的局面相比，我國大口徑不銹鋼無縫管生產發展較慢，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，國內能夠生產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ф406mm以下規格的產品，影響大直徑管的產量”。

“大口徑不銹鋼無縫管鋼種復雜（包括優質碳素結構鋼、合金結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼、特種合金等）、規格組距范圍寬（薄壁、中厚壁及厚壁管），用一種機型無法全部生產”。

 就本文所論及的大口徑不銹鋼無縫管生產的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軋管機生產大直徑管，包括以MPM軋管機所生產的連軋管為母體管經熱擴管機生產的那部分，也就是說可以生產φ406~711mm這一直徑范圍內的管子；另一方面，在適當考慮水壓沖孔機能力的基礎上，還可以設法做到“軋頂兼容”（當然還要配置設有頂管模的臥式壓力機），進一步擴大機組產品的直徑覆蓋率。