不銹鋼無縫管生產工藝發展過程的歷史回顧

  對這一百多年不銹鋼無縫管生產工藝發展的歷史回顧，有助于弄清楚各種生產工藝的興衰，這種“興”與“衰”，除了有其歷史的背景條件的影響外，最根本的是工藝本身所固有的長處和短處在技術發展長河中的顯露。這種回顧對于立足當前，展望未來，不無裨益?，F從以下4方面進一步對上述發展過程加以追述。

一、周期軋管機、自動軋管機和頂管工藝的發展

 曼內斯曼兄弟發明斜軋穿孔機后，原想通過實心坯穿孔一次成管，經過多次試驗失敗之后，就設法在兩重式軋機上將空心坯套在芯棒上加以延伸，這樣生產的鋼管長度不大于4~4.5m,而且質量很差。由此導致曼氏兄弟于1892年發明周期軋管機，這種周期軋管機采用人工喂料，由于芯棒很重，喂料很費力氣，生產呈間斷性，效率很低。當早期在曼內斯曼公司工作，并參加過早期鋼管生產的斯蒂弗爾工程師（瑞士人）移居美國時，美國鋼管界正在探索發展空心坯快速延伸的工藝。由于他的努力，第一臺自動軋管機于1903年11月在美國 Greenville 誕生，所生產管子的外徑最大為4~5 1/2英寸。與美國發展自動軋管機的同時，德國又從完全不同的途徑研究發展了另一種軋管工藝，即在原已存在的艾哈德水壓沖孔工藝的基礎上，采用環式孔型對沖孔杯狀體進行延伸，這就是頂管工藝。因此，從1886年發明斜軋穿孔機后，在將近20年的時間內出現了3種可用于工業生產的軋管工藝。

二、連續軋管機的發展

  連續軋管機的發展道路比較曲折，早期的幾次試驗，由于受傳動技術的限制均告失敗。有一些軋機經短期運行后被迫停產，這包括：1891年的5機架Kellogg連軋機、1901年的12機架Alois連軋機、1917年的7機架Fassel連軋機和1932年的21機架Foran軋機。Foran所設計的連軋管機，據稱在技術上是成功的，失敗是由于Globe鋼管公司經濟上的原因。但是總的來說長芯棒連軋管技術在20世紀前半葉沒有多大的發展，直到1949年、1950年兩套設有張力減徑機的單獨傳動的全浮動芯棒連軋管機組在美國Lorain 廠和Gary廠投產后，才算是有了長足的進展。這種軋機發展至1972年德國牟爾海母2號連軋管機組投產時，軋制工藝日趨完善，所軋鋼管質量優越，軋機能力大大提高，在小口徑不銹鋼無縫管生產領域內占有很大的優勢。到1978年達爾明貝爾加莫廠的MPM軋機投產后，連軋管工藝在較大口徑不銹鋼無縫管的生產領域內也占了優勢。

 1983年日本八幡廠的半浮動芯棒連軋管廠的投產，開始了3種連軋管工藝并存的時期。采用連軋管工藝的鋼管廠競爭能力強，經濟效益好，其突出優點是：產量高（年產量50萬噸以上）、產品質量好，所生產管子的品種規格多，毛管長度大，收得率高，這些優點決非其他軋管工藝所能比擬的。

三、各種古老軋管工藝全面翻新

 連軋管工藝獲得巨大發展的同時，各種古老的軋管工藝也進入了一個全面翻新的時期。

1.單槽自動軋管機和串列布置的自動軋管機

  日本四大鋼鐵公司在1977~1978年兩年時間內共有4套新型的單槽自動軋管機投產，所生產鋼管的最大直徑為381mm、406mm.在小口徑鋼管生產領域內采用串列式布置的自動軋管機是蘇聯的做法，所生產鋼管的最大外徑為140~250mm.但經過不到20年的發展，證明這兩種做法不能克服自動軋管工藝所固有的缺點?！岸添旑^軋管”終究不如“長芯棒軋管”，于是這兩種改進了的自動軋管工藝未獲發展。

2. CPE工藝

   頂管工藝的缺點在1974年的頂管工藝學術討論會上進行了比較全面的論證。為了改善采用這種工藝生產的毛管短、壁厚薄、收得率低等缺點，在古老的頂管工藝中采用斜軋穿孔法代替水壓沖孔法，將管坯穿透，然后用專門設備收底，形成一個可以承受頂推力的“底”。這樣，可以采用重量較大的管坯，生產較長的管子（可達24m).至于收得率雖有所提高，但和其他工藝相比較仍較低。

3.  新型狄賽爾軋管機（Accu-roll軋機）

   狄賽爾軋管機是在狄賽爾穿孔機（指老式的、導盤呈時鐘“6時－12時”布置的狄賽爾穿孔機）的基礎上發展起來的。最原始的工藝是在狄賽爾穿孔機上，穿孔后的空心坯穿人芯棒后在另一臺狄賽爾軋管機上軋制成管。從構造上講兩者基本相同，異點僅在于前后臺的不同。

   第一臺狄賽爾軋管機1932年在美國 Beaver Falls 廠投產，由于生產率較低，在40年代末停產。40多年后在美國Aetna Stand-ard公司采用了一些改進措施，并稱 Accu-roll軋機為“下一代的軋管機”，實際上這種工藝的固有缺點如延伸系數小、毛管長度短以及可能出現的內部質量問題依然存在。

4.  新型三輥軋管機

  從工藝上講，新型三輥軋管機并無實質性變化，由于采用了NEL控制系統，可以達到軋薄壁不銹管的目的。德國MDM公司將這種新型三輥軋管機稱之為 High Performance Assel mill,所軋管子最大外徑可達356mm,最小壁厚為2.5mm,D/S比可達40(實際上這是指外徑為324~356mm而言，當外徑為139.7~219mm時，D/S=35~37).但不管怎樣，對三輥軋管機來說，確實是一大進步。

  這種軋機的核心技術是采用管端自動控制系統（NEL系統），即軋輥液壓快速打開裝置和軋制過程結束之前的預壓法；尚存在的問題是軋薄壁不銹管時壁厚公差劣化。

四、 連鑄圓坯的使用和穿孔、張減技術的發展

  圓坯連鑄技術的成功一方面促進了斜軋穿孔工藝的發展，使得狄賽爾穿孔機在新的條件下復活，另一方面終結了壓力穿孔機（PPM)在新建軋管廠中的進一步應用。這樣在不銹鋼無縫管生產領域，以連鑄圓坯為原料進行斜軋穿孔幾乎已成定局，不這樣，就會失去競爭力。

  20世紀50年代張減技術的成功，提高了小口徑鋼管生產的經濟性，但為了減少與張力減徑聯用的軋管機組的切頭損失率要求進人張減機的毛管盡可能長，因此，凡是軋制毛管較短的組不宜與張減機聯用，這樣的軋管組的競爭能力也就減弱了。蘭前張減技術的發展趨勢主要是采用CEC控制、發展混合傳動方式以及工藝過程自動控制。軋管前后變形階段及原料（管坯）生產方面的進展，所有這些基本勾畫了不銹鋼無縫管生產工藝近100年的發展概況。