不銹鋼無縫管生產(chǎn)的工藝之斜連軋管技術(shù)特點

  斜連軋工藝是一種新型的不銹鋼無縫管生產(chǎn)工藝，能夠在1臺設備上實現(xiàn)穿孔一軋管工藝。浙江至德鋼業(yè)有限公司介紹了斜連軋設備的結(jié)構(gòu)，斜連軋工藝的特征、流程以及與傳統(tǒng)軋管工藝的區(qū)別，同時介紹了利用斜連軋試驗機組展開試驗研究的情況。該工藝的優(yōu)勢在于：只需１臺設備就可完成無縫鋼管的穿孔和軋管，工藝流程短，生產(chǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保，投資少，成本低。經(jīng)試驗證明：該工藝切實可行，在生產(chǎn)難變形金屬時具有一定的競爭優(yōu)勢。

  節(jié)能、環(huán)保、短流程是目前不銹鋼無縫管生產(chǎn)探索的方向之一，但是新工藝、新方法、新理論的探索難度較大，近10多年以來未能有大的發(fā)現(xiàn)和突破。金屬斜連軋工藝是在太原科技大學的三輥聯(lián)合穿軋工藝和德國公司的3RCM型三輥聯(lián)合穿軋工藝理論研究的基礎上提出的。三輥聯(lián)合穿軋和3RCM型三輥聯(lián)合穿軋工藝名稱相近，但工作原理大相徑庭。太原科技大學的三輥聯(lián)合穿軋工藝是在1組軋輥上實現(xiàn)穿孔和軋管等多道工序，即將穿孔、軋管、均整３道工序在１個工藝過程中連續(xù)完成；軋輥變形區(qū)分為５段，即咬入、穿孔、擴徑、軋管與均整，芯棒由錐形頂頭和圓柱芯棒組合而成。德國公司的聯(lián)合穿軋工藝同樣是在1臺主機、1組軋輥上完成穿軋，不過是先正向穿孔，穿孔后毛管反向返回主機進行軋管。顯然，前者實現(xiàn)了在1組軋輥上斜軋連軋的關(guān)系，但又不屬于真正的斜軋連軋，因為其穿孔與軋管只能在同一組壓下裝置下進行，互相產(chǎn)生干擾；后者減少了傳統(tǒng)的設備，但仍屬傳統(tǒng)三步軋管工藝，并非穿軋一體化，且運動復雜，不具備工藝的先進性。

  斜連軋工藝是在2組（或2組以上）斜軋軋輥上進行軋制，金屬在2組（或2組以上）軋輥之間實現(xiàn)連軋關(guān)系。斜連軋工藝是不銹鋼無縫管生產(chǎn)中的一種嶄新的工藝，也是對二步軋管工藝新的探索。

  目前，全球采用斜軋方法生產(chǎn)不銹鋼無縫管基本是傳統(tǒng)的三步成型（穿孔一軋管一定/減徑）軋管工藝模式。自1886年6月曼氏兄弟在德國建立不銹鋼管廠成功軋出第1根穿孔坯，120多年來，在這一模式下延伸出各種工藝達30余種，圖是所示為目前典型的無縫鋼管生產(chǎn)工藝之一；而CPS（斜軋穿孔＋張力減徑）軋管工藝，則是典型的二步軋管工藝，即只有斜軋錐形穿孔和張力減徑兩個變形工序，而沒有軋管工序的生產(chǎn)方法，是20世紀90年代由德國曼內(nèi)斯曼一德馬克公司提出，隨后由先生在南非不銹鋼管廠進行CPS工藝的工業(yè)性試驗，后因在生產(chǎn)壁厚8ｍｍ以下的鋼管時螺旋印難以消除而未獲成功，而后由意大利公司在穿孔機與張力減徑機之間安裝了1臺3機架MPM軋管機以解決薄壁管生產(chǎn)問題。圖所示為斜連軋工藝生產(chǎn)不銹鋼無縫管流程，由圖可見斜連軋工藝將穿孔一軋管道次合二為一，屬于典型的二步軋管工藝。

  斜軋理論研究取得的成果往往是建立在新工藝、新材料的發(fā)明與進步基礎上。工藝和設備的創(chuàng)新直接帶來后續(xù)的理論研究、材料研究、過程模擬分析等進一步的研究發(fā)展。從國內(nèi)外研究的重點和方向來看，主要集中在采用不同方法和手段對現(xiàn)有斜軋工藝變形機理、成型理論以及對新材料在軋制中的組織演變和材料性能的研究。這些研究方法和思路為新工藝的發(fā)展和研究提供了明確的指向。從目前的信息資料看，浙江至德鋼業(yè)有限公司提出的一種不銹鋼無縫管生產(chǎn)方法，屬于斜連軋工藝，但沒有考慮穿孔問題。而這種工藝未能進一步地展開研究和分析，也未能見到相關(guān)的設備或試驗裝置的報道，只是一種設想。瑞典SKF集團廠于1986年設計并試驗完成的裝置是一種不完整的斜連軋型式，其軋輥是從動的，目前常作為軋管機上的一個附加裝置存在；作為一種預軋裝置，它的變形量相對較小，甚至可以認為是荒管人口的抱芯輥裝置。經(jīng)實踐檢驗，目前國內(nèi)軋管機組雖然在設計時有NEL裝置，但現(xiàn)在大多不再使用，主要是不便于換輥和軸向調(diào)整；當生產(chǎn)規(guī)格較多時，小軋輥的調(diào)整時間長，預軋效果不佳。另外，關(guān)于矯直和定徑的研究，以前在技術(shù)交流中有學者和技術(shù)人員認為它具有斜連軋的特征，可以認為是冷斜連軋，但是由于變形較小，它又不是一種有效形式的金屬斜連軋，僅僅是金屬小變形量或局部塑性加工的材料成型過程?？傊?，目前來看國內(nèi)外對于金屬斜連軋尚缺乏相關(guān)的研究。

   系統(tǒng)地分析不銹鋼無縫管發(fā)展歷史，深入開展斜軋理論和試驗研究，是提出新型斜連軋工藝的基礎。具有穿孔和軋管過程連續(xù)加工的新型斜連軋工藝的提出前期也僅僅是一種設想，由于同行間的交流使得這種思想在小范圍內(nèi)獲得認可，文獻在關(guān)于消除斜軋鋼管內(nèi)表面螺旋道的探索中曾經(jīng)提出斜軋連軋的設想。這種設想和本研究是相互獨立展開的，而國內(nèi)外就斜連軋的其他研究目前鮮見報道。