各種小直徑熱軋不銹鋼無縫管機型介紹及分析

  我國不銹鋼無縫管機型種類繁多，各有特點。為了促進(jìn)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(chǎn)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(chǎn)緊湊型二輥CPS連軋管機組、新設(shè)計的國產(chǎn)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(chǎn)品規(guī)格、生產(chǎn)規(guī)模、質(zhì)量、裝備、能源消耗等方面進(jìn)行綜合分析，使我國今后小直徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)機組的建設(shè)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(jì)80年代以前國際上小直徑連軋管生產(chǎn)的主力機型，國外主要的不銹鋼無縫管生產(chǎn)國家共有10套左右這類軋機。寶鋼在20世紀(jì)80年代建有1套Φ140 mm二輥全浮動芯棒連軋管機組，設(shè)計產(chǎn)品規(guī)格為Φ21.3~139.7 mm，設(shè)計能力為50萬t。該機組經(jīng)過改造，生產(chǎn)規(guī)格整體上移，最大規(guī)格超過Φ159mm，最高年產(chǎn)量達(dá)到80萬噸以上。其生產(chǎn)工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ175 mm單一規(guī)格連鑄坯。

（2）產(chǎn)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(shè)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(jìn)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(chǎn)所有規(guī)格的產(chǎn)品，連鑄坯一火成材；環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術(shù)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(chǎn)Φ21.3~60.0 mm超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：50~70萬噸。

（7）適合品種：適合大批量生產(chǎn)流體管、管線管、結(jié)構(gòu)管、鍋爐管、油井管等品種，以及一些合金鋼管。

（8）能耗指標(biāo)：較低。

（9）不足：全浮動芯棒導(dǎo)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(shè)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(jīng)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(chǎn)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(jì)80年代以后，國際上對二輥全浮動芯棒連軋管機組進(jìn)行改進(jìn)推出的機型，我國衡陽鋼管在20世紀(jì)90年代建有1套Φ89 mm二輥半浮動芯棒連軋管機組，設(shè)計產(chǎn)品規(guī)格為Φ25~89 mm，設(shè)計能力為15萬噸。該機組經(jīng)過改造，生產(chǎn)規(guī)格整體上移，最大規(guī)格超過Φ127 mm，最高年產(chǎn)量達(dá)到28萬t以上。其生產(chǎn)工藝、裝備特點如下。

（1）原料：Φ120~150 mm多規(guī)格連鑄坯。

（2）產(chǎn)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(shè)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(jìn)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(shù)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(chǎn)Φ25~60 mm超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：20~30萬t。

（7）適合品種：適合批量生產(chǎn)流體管、管線管、結(jié)構(gòu)管、鍋爐管、油井管等品種，以及一些合金鋼管。

（8）能耗指標(biāo)：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(chǎn)能力比全浮動芯棒連軋管機組降低很多，產(chǎn)量偏低；整套設(shè)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(chǎn)品精度高，這使其具有一定的競爭力，但是因三輥機組產(chǎn)品精度更高，二輥機組已經(jīng)很少建設(shè)。衡陽鋼管主要用其生產(chǎn)高壓鍋爐管、油井管等高附加值產(chǎn)品，以彌補產(chǎn)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(jì)初誕生的新型連軋管機型，我國天津鋼管建設(shè)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(jīng)成為國際上新建不銹鋼無縫管生產(chǎn)機組的主力機型。

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

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

（2）產(chǎn)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(shè)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(jìn)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(shù)有一定難度；縱軋工藝；產(chǎn)品精度高、軋制節(jié)奏較快，每分鐘軋管2.5支，較適合生產(chǎn)Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：40~60萬噸。

（7）適合品種：適合大批量生產(chǎn)流體管、管線管、結(jié)構(gòu)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(biāo)：低。

（9）不足：軋制節(jié)奏不如全浮動芯棒機組，整套設(shè)備重量大，裝機容量高，投資大。綜合分析：三輥軋管機產(chǎn)品精度高，產(chǎn)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(shè)這類機型。

  4. 國產(chǎn)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(jīng)建成1套Φ159 mm機組，該CPS連軋管機組設(shè)計產(chǎn)品規(guī)格為Φ48~159 mm，設(shè)計能力為25萬t。其生產(chǎn)工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ130~180 mm多規(guī)格坯料。

（2）產(chǎn)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(shè)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(shù)有一定難度；縱軋工藝，產(chǎn)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(chǎn)Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管有一定難度。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：25~30萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產(chǎn)流體管、管線管、結(jié)構(gòu)管、鍋爐管、油井管等品種。

（8）能耗指標(biāo)：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(chǎn)量偏低。

 綜合分析：國產(chǎn)緊湊型二輥CPS連軋管機，產(chǎn)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(shè)計的國產(chǎn)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(chǎn)能巨大，缺少高產(chǎn)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(shù)有限公司的技術(shù)人員經(jīng)過多年潛心研發(fā)，設(shè)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(chǎn)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(chǎn)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(shè)備：管坯熱鋸、步進(jìn)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(yīng)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(jìn)式均熱爐可以采用成熟的蓄熱式燃燒技術(shù)，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(chǎn)成本低的優(yōu)點，又具有“全浮動”軋管工藝產(chǎn)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(chǎn)Φ21.3~60.0 mm超小直徑不銹鋼無縫管；直通式電感應(yīng)再加熱爐，緊湊式布置，節(jié)能效果明顯。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：70萬噸。

（7）適合品種：適合大批量生產(chǎn)流體管、管線管、結(jié)構(gòu)管、鍋爐管、油井管等品種，以及一些合金鋼管。

（8）能耗指標(biāo)：很低。

（9）不足：整套設(shè)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(chǎn)能高、軋制節(jié)奏快的特點，生產(chǎn)成本相對較低，是今后小直徑不銹鋼無縫管生產(chǎn)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(chǎn)品規(guī)格為Φ25~102 mm，生產(chǎn)能力為18萬t。其生產(chǎn)工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ140 mm單一規(guī)格連鑄坯。

（2）產(chǎn)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(shè)備：管坯鋸、環(huán)形加熱爐、三輥穿孔機、縮口機、頂管機、步進(jìn)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(shù)有一定難度；縱軋工藝，產(chǎn)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(chǎn)Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：18萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產(chǎn)流體管、管線管、結(jié)構(gòu)管、鍋爐管、油井管等品種。

（8）能耗指標(biāo)：較低。

（9）不足：軋制節(jié)奏不如半浮動芯棒連軋管機組快，產(chǎn)量偏低。

綜合分析：CPE頂管機組產(chǎn)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(chǎn)機組，目前已經(jīng)有幾十套，其中包括一些只生產(chǎn)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(zé)任公司建設(shè)的Φ114 mm Accu Roll軋管機組，產(chǎn)品規(guī)格為Φ30~127 mm，設(shè)計能力為7萬t。其生產(chǎn)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(chǎn)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(shè)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(jìn)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(shù)有一定難度；斜軋工藝，產(chǎn)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(chǎn)Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：7萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產(chǎn)流體管、管線管、結(jié)構(gòu)管、鍋爐管、油井管等品種。

（8）能耗指標(biāo)：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(zhì)量不高，產(chǎn)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(chǎn)量偏低，能耗高，成材率低，綜合生產(chǎn)成本高。國內(nèi)一般精密軋管機組均不配備張力減徑機，可以提高產(chǎn)量，但是產(chǎn)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(jīng)有幾十套，其中包括一些只生產(chǎn)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(chǎn)品規(guī)格為Φ54~108 mm，設(shè)計能力為9萬t，其生產(chǎn)工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ110~150 mm多種規(guī)格坯料。

（2）產(chǎn)品規(guī)格：全部為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ54 mm。

（3）主要工藝流程：坯料→鋸切→加熱→穿孔→軋管→再加熱→微張力定（減）徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設(shè)備：管坯鋸、環(huán)形加熱爐、三輥穿孔機、Assel軋管機、步進(jìn)式再加熱爐、12機架微張力定（減）徑機。

（5）工藝特點：環(huán)形爐采用蓄熱式燃燒技術(shù)有一定難度；斜軋工藝，產(chǎn)品精度不高；軋制節(jié)奏較慢，每分鐘軋管1.5支左右；不適合大批量生產(chǎn)Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：9萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產(chǎn)液壓支柱管、半軸套管等中厚壁品種。

（8）能耗指標(biāo)：高（考慮熱軋棒材的能耗）。

（9）不足：坯料規(guī)格小，只能用水平連鑄坯或熱軋棒材，基本屬于二火成材；斜軋工藝質(zhì)量不高，產(chǎn)量低，能耗高；坯料短還需配套微張力定（減）徑機，成材率較低。

 綜合分析：該機組大部分為二火成材，采用斜軋工藝，產(chǎn)量偏低，能耗高，成材率較低，綜合生產(chǎn)成本高，不適合作為小直徑不銹鋼無縫管的選擇機型。

 9. SP軋管機組

 SP軋管機組是我國近年發(fā)展起來的斜軋管機組，目前已經(jīng)有10套左右，其中包括一些只生產(chǎn)小直徑不銹鋼無縫管的機組。本文以某廠Φ114 mm SP軋管機組作為分析典型，該SP軋管機組產(chǎn)品規(guī)格為Φ42~114 mm，設(shè)計能力為4~5萬t。其生產(chǎn)工藝及裝備特點如下。

（1）原料：Φ90~120 mm多種規(guī)格坯料。

（2）產(chǎn)品規(guī)格：全部為小直徑鋼管，最小規(guī)格Φ42 mm。

（3）主要工藝流程：連鑄坯→鋸切→加熱→穿孔→軋管→定徑→冷卻→鋸切→精整→成品。

（4）主要配備的設(shè)備：管坯鋸、斜底式加熱爐、錐形輥穿孔機、SP軋管機、7機架定徑機。

（5）工藝特點：斜軋工藝，產(chǎn)品精度不高；軋管機改為1臺電機，降低了裝機容量和電耗；軋制節(jié)奏較慢，每分鐘軋管1.5支左右；變形有特點，成材率稍高；不適合大批量生產(chǎn)Φ60 mm以下超小直徑不銹鋼無縫管。

（6）年生產(chǎn)規(guī)模：4~5萬噸。

（7）適合品種：適合批量生產(chǎn)流體管、結(jié)構(gòu)管等一般品種。

（8）能耗指標(biāo)：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(zhì)量不高，產(chǎn)量很低，能耗高，成材率較低。

 綜合分析：該機組為二火成材，采用斜軋工藝，產(chǎn)量很低，能耗高，成材率較低，綜合生產(chǎn)成本高，不適合作為小直徑不銹鋼無縫管的選擇機型。