各種小直徑熱軋不銹鋼無縫管機型介紹及分析

來源：至德鋼業(yè)　日期：2020-09-04 15:41:34　人氣：1378

我國不銹鋼無縫管機型種類繁多，各有特點。為了促進我國熱軋小直徑不銹鋼無縫管裝備水平提升，重點圍繞是否可以作為大批量生產Φ76 mm以下小直徑不銹鋼無縫管為主要目的，選取以下各類機型：①5種連軋管機型，即二輥全浮動芯棒連軋管機組、二輥半浮動芯棒連軋管機組、三輥高效連軋管機組、國產緊湊型二輥CPS連軋管機組、新設計的國產三輥全浮動芯棒連軋管機組；②CPE小直徑頂管機組；③3種斜軋管機型，即精密（Accu Roll）軋管機組、三輥斜軋管（也稱Assel）機組、SP軋管機組。從原料、產品規(guī)格、生產規(guī)模、質量、裝備、能源消耗等方面進行綜合分析，使我國今后小直徑不銹鋼無縫管生產機組的建設更加合理。

1. 二輥全浮動芯棒連軋管機組

二輥全浮動芯棒連軋管機組是20世紀80年代以前國際上小直徑連軋管生產的主力機型，國外主要的不銹鋼無縫管生產國家共有10套左右這類軋機。寶鋼在20世紀80年代建有1套Φ140 mm二輥全浮動芯棒連軋管機組，設計產品規(guī)格為Φ21.3~139.7 mm，設計能力為50萬t。該機組經過改造，生產規(guī)格整體上移，最大規(guī)格超過Φ159mm，最高年產量達到80萬噸以上。其生產工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ175 mm單一規(guī)格連鑄坯。

（2）產品規(guī)格：全部為小直徑管，最小規(guī)格Φ21.3 mm。

（3）主要工藝流程：連鑄坯→鋸切→加熱→穿孔→空心減徑→（全浮動芯棒）軋管→再加熱→減徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設備：管坯冷鋸、環(huán)形加熱爐、錐形輥穿孔機、6機架空心減徑機、8機架二輥全浮動芯棒連軋管機、步進式再加熱爐、28機架張力減徑機。

（5）工藝特點：單一連鑄坯生產所有規(guī)格的產品，連鑄坯一火成材；環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術有一定難度；縱軋工藝；軋制節(jié)奏最快，每分鐘軋管4支，最適合生產Φ21.3~60.0 mm超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產規(guī)模：50~70萬噸。

（7）適合品種：適合大批量生產流體管、管線管、結構管、鍋爐管、油井管等品種，以及一些合金鋼管。

（8）能耗指標：較低。

（9）不足：全浮動芯棒導致頭尾精度不高，出現(xiàn)“竹節(jié)”現(xiàn)象，芯棒消耗較高；整套設備重量大，裝機容量大，投資高。

綜合分析：由于二輥全浮動芯棒連軋管機組存在以上不足，目前已經被二輥限動芯棒、二輥半浮動芯棒和三輥連軋管機組替代。故此，寶鋼股份Φ140 mm二輥全浮動芯棒連軋管機組成為世界上最后一套全浮動芯棒連軋管機組。但是該機組具有軋制節(jié)奏快等特點，使其還有一定的競爭力，寶鋼股份通過改善芯棒冷卻和潤滑系統(tǒng)改造，提高了產品的精度，使其仍有一定的生存空間，但是不會成為今后小直徑不銹鋼無縫管的主力機型。

2. 二輥半浮動芯棒連軋管機組

二輥半浮動芯棒連軋管機組是20世紀80年代以后，國際上對二輥全浮動芯棒連軋管機組進行改進推出的機型，我國衡陽鋼管在20世紀90年代建有1套Φ89 mm二輥半浮動芯棒連軋管機組，設計產品規(guī)格為Φ25~89 mm，設計能力為15萬噸。該機組經過改造，生產規(guī)格整體上移，最大規(guī)格超過Φ127 mm，最高年產量達到28萬t以上。其生產工藝、裝備特點如下。

（1）原料：Φ120~150 mm多規(guī)格連鑄坯。

（2）產品規(guī)格：全部為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ25 mm。

（3）主要工藝流程：連鑄坯→鋸切→加熱→穿孔→（半浮動芯棒）軋管→再加熱→減徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設備：管坯冷鋸、環(huán)形加熱爐、錐形輥穿孔機、6機架二輥半浮動芯棒連軋管機、步進式再加熱爐、24機架張力減徑機。

（5）工藝特點：連鑄坯一火成材；環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術有一定難度；縱軋工藝；軋制時芯棒限動，脫棒后芯棒浮動，在軋管機后臺循環(huán)，軋制節(jié)奏較快，每分鐘軋管數(shù)量約3支，最適合生產Φ25~60 mm超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產規(guī)模：20~30萬t。

（7）適合品種：適合批量生產流體管、管線管、結構管、鍋爐管、油井管等品種，以及一些合金鋼管。

（8）能耗指標：較高。

（9）不足：部分連鑄坯規(guī)格小，只能采用水平連鑄，或者用棒材二火成材；生產能力比全浮動芯棒連軋管機組降低很多，產量偏低；整套設備重量較大，裝機容量較高，投資較大。

綜合分析：該機組具有浮動芯棒軋管機組軋制節(jié)奏快的特點，且不存在“竹節(jié)”現(xiàn)象，產品精度高，這使其具有一定的競爭力，但是因三輥機組產品精度更高，二輥機組已經很少建設。衡陽鋼管主要用其生產高壓鍋爐管、油井管等高附加值產品，以彌補產量較低的不足。因此，該機型可以成為今后小直徑不銹鋼無縫管發(fā)展選擇的機型之一。

3. 三輥高效連軋管機組

三輥高效連軋管機組是21世紀初誕生的新型連軋管機型，我國天津鋼管建設的Φ168 mm三輥高效連軋管機組是世界上第一套三輥連軋管機組，目前這類機型已經成為國際上新建不銹鋼無縫管生產機組的主力機型。

天津鋼管Φ168 mm三輥高效連軋管機組設計產品規(guī)格為Φ32.0~168.3 mm，設計能力為35萬噸。該機組實際生產產品的最小規(guī)格上移，為Φ60 mm，最高年產量達到64萬t以上。其生產工藝、裝備特點如下。

（1）原料：Φ200 mm規(guī)格連鑄坯（設計還有Φ150 mm連鑄坯）。

（2）產品規(guī)格：大部分為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ60 mm。

（3）主要工藝流程：連鑄坯→鋸切→加熱→穿孔→空心減徑+（基本半浮動芯棒）軋管→再加熱→減徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設備：管坯冷鋸、環(huán)形加熱爐、錐形輥穿孔機、1架空心減徑機+5機架三輥連軋管機、步進式再加熱爐、24機架張力減徑機。

（5）工藝特點：連鑄坯一火成材；環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術有一定難度；縱軋工藝；產品精度高、軋制節(jié)奏較快，每分鐘軋管2.5支，較適合生產Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產規(guī)模：40~60萬噸。

（7）適合品種：適合大批量生產流體管、管線管、結構管、鍋爐管、油井管等品種，以及一些合金鋼、高合金鋼管。

（8）能耗指標：低。

（9）不足：軋制節(jié)奏不如全浮動芯棒機組，整套設備重量大，裝機容量高，投資大。綜合分析：三輥軋管機產品精度高，產量較高，可以成為今后小直徑不銹鋼無縫管的主力機型之一。但是投資大，對于有實力的企業(yè)，可以選擇建設這類機型。

4. 國產緊湊型二輥CPS連軋管機組

CPS連軋管機組是我國不銹鋼無縫管裝備制造企業(yè)自主開發(fā)的緊湊型二輥連軋管機組，已經建成1套Φ159 mm機組，該CPS連軋管機組設計產品規(guī)格為Φ48~159 mm，設計能力為25萬t。其生產工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ130~180 mm多規(guī)格坯料。

（2）產品規(guī)格：全部為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ48 mm。

（3）主要工藝流程：連鑄坯→鋸切→加熱→穿孔→（限動芯棒）軋管→脫棒+減徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設備：管坯帶鋸、環(huán)形加熱爐、錐形輥穿孔機、6機架二輥限動芯棒連軋管機、20機架脫棒減徑機。

（5）工藝特點：連鑄坯一火成材；環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術有一定難度；縱軋工藝，產品精度較高；軋制節(jié)奏中等，每分鐘軋管2支左右；緊湊式布置，取消了再加熱爐，但是大批量生產Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管有一定難度。

（6）年生產規(guī)模：25~30萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產流體管、管線管、結構管、鍋爐管、油井管等品種。

（8）能耗指標：較低。

（9）不足：部分原料規(guī)格較小，只能采用水平連鑄坯，或者用棒材二火成材；軋制節(jié)奏不如半浮動芯棒連軋管機組，產量偏低。

綜合分析：國產緊湊型二輥CPS連軋管機，產量適中、投資較低，可以成為今后小直徑不銹鋼無縫管的主要選擇機型之一。

5. 新設計的國產三輥全浮動芯棒連軋管機組針對我國小直徑不銹鋼無縫管落后產能巨大，缺少高產并有綜合競爭力的小直徑連軋管機組的現(xiàn)狀，中冶東方工程技術有限公司的技術人員經過多年潛心研發(fā)，設計出世界上首套具有創(chuàng)新工藝和流程的新型小直徑連軋管機組———三輥全浮動芯棒連軋管機組。其生產工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ150 mm、Φ180 mm兩種規(guī)格連鑄坯。

（2）產品規(guī)格：全部為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ32 mm。

（3）主要工藝流程：連鑄坯熱送熱裝→在線鋸切→均熱爐加熱→穿孔→（全浮動芯棒）軋管→再加熱→減徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設備：管坯熱鋸、步進式均熱爐、錐形輥穿孔機、8機架三輥全浮動芯棒連軋管機、直通式感應再加熱爐、24機架張力減徑機。

（5）工藝特點：連鑄坯2種規(guī)格，一火成材；坯料熱送；在線熱鋸切倍尺并配有保溫裝置，然后坯料熱裝；步進式均熱爐可以采用成熟的蓄熱式燃燒技術，有效降低能耗；縱軋工藝，通過改善“竹節(jié)”控制減少頭尾損失，三輥全浮動芯棒連軋管機組既可充分發(fā)揮三輥軋管機優(yōu)良的孔型封閉性和芯棒生產成本低的優(yōu)點，又具有“全浮動”軋管工藝產能高、軋制節(jié)奏最快的優(yōu)勢，每分鐘軋管4支，最適合生產Φ21.3~60.0 mm超小直徑不銹鋼無縫管；直通式電感應再加熱爐，緊湊式布置，節(jié)能效果明顯。

（6）年生產規(guī)模：70萬噸。

（7）適合品種：適合大批量生產流體管、管線管、結構管、鍋爐管、油井管等品種，以及一些合金鋼管。

（8）能耗指標：很低。

（9）不足：整套設備重量仍較大、裝機容量較高、投資較大。

綜合分析：三輥全浮動芯棒連軋管機組基本消除了全浮動芯棒軋制的“竹節(jié)”現(xiàn)象，保留了全浮動芯棒軋管機型產能高、軋制節(jié)奏快的特點，生產成本相對較低，是今后小直徑不銹鋼無縫管生產的主力機型之一。

6. CPE頂管機組

CPE頂管機組是我國最早開發(fā)的小直徑熱軋不銹鋼無縫管機組，目前這樣的機組只有2套，其中代表機組是江蘇常寶的Φ114 mm CPE頂管機組，產品規(guī)格為Φ25~102 mm，生產能力為18萬t。其生產工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ140 mm單一規(guī)格連鑄坯。

（2）產品規(guī)格：全部為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ25 mm。

（3）主要工藝流程：連鑄坯→鋸切→加熱→穿孔→縮口→頂管→再加熱→減徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設備：管坯鋸、環(huán)形加熱爐、三輥穿孔機、縮口機、頂管機、步進式再加熱爐、22機架脫棒減徑機。

（5）工藝特點：連鑄坯一火成材；環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術有一定難度；縱軋工藝，產品精度較高；軋制節(jié)奏較快，每分鐘軋管2.5支左右；適合大批量生產Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產規(guī)模：18萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產流體管、管線管、結構管、鍋爐管、油井管等品種。

（8）能耗指標：較低。

（9）不足：軋制節(jié)奏不如半浮動芯棒連軋管機組快，產量偏低。

綜合分析：CPE頂管機組產量偏低，但是投資也較低，可以成為今后小直徑不銹鋼無縫管的主要選擇機型之一。

7. 精密（Accu Roll）軋管機組精密（Accu Roll）軋管機組是我國近20年發(fā)展最快的不銹鋼無縫管生產機組，目前已經有幾十套，其中包括一些只生產小直徑不銹鋼無縫管的機組，代表機組是原北滿特殊鋼有限責任公司建設的Φ114 mm Accu Roll軋管機組，產品規(guī)格為Φ30~127 mm，設計能力為7萬t。其生產工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ100 mm、Φ130 mm兩種規(guī)格坯料。

（2）產品規(guī)格：全部為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ30 mm。

（3）主要工藝流程：坯料→鋸切→加熱→穿孔→軋管→再加熱→減徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設備：管坯鋸、環(huán)形加熱爐、桶形輥穿孔機、精密（Accu Roll）軋管機、步進式再加熱爐、20機架張力減徑機。

（5）工藝特點：環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術有一定難度；斜軋工藝，產品精度不高；軋制節(jié)奏較慢，每分鐘軋管1.5支左右；采用張力減徑機，可以批量生產Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產規(guī)模：7萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產流體管、管線管、結構管、鍋爐管、油井管等品種。

（8）能耗指標：高（考慮熱軋棒材的能耗）。

（9）不足：坯料規(guī)格小，只能用熱軋棒材，二火成材；斜軋工藝質量不高，產量低，能耗高；坯料短還需配套張力減徑機，成材率低。

綜合分析：該機組二火成材，綜合能耗高；采用斜軋管機組，產量偏低，能耗高，成材率低，綜合生產成本高。國內一般精密軋管機組均不配備張力減徑機，可以提高產量，但是產品的規(guī)格下限明顯增大。因此，各種配置的精密軋管機組均不適合作為小直徑不銹鋼無縫管的選擇機型。

8. Assel軋管機組

Assel軋管機組是我國近10年發(fā)展最快的不銹鋼無縫管機組之一，目前已經有幾十套，其中包括一些只生產小直徑不銹鋼無縫管的機組。本文以某廠Φ108 mm Assel軋管機組作為分析典型，該Assel軋管機組產品規(guī)格為Φ54~108 mm，設計能力為9萬t，其生產工藝及裝備特點如下。