有关无缝管生产工艺的探讨

张娟

摘要： 本文介绍了无缝钢管的生产工艺流程及设备，结合Ф180mm连轧管机组说明了连续轧管法的生产工艺过程。

关键字：生产工艺、设备、轧管

中图分类号： TU511 文献标识码： A 文章编号：

无缝钢管是一种具有中空截面、周边无接缝的钢管或其它金属管和合金管。无缝管的外径范围为0.1~1425mm，壁厚为0.01~200mm。

无缝管的生产方法有很多。根据成品要求，无缝钢管可以用热挤压、冷挤压、热轧、冷轧、旋压、冷拉拔等方法来进行生产。本文主要介绍用热轧的方法生产无缝钢管。

一. 概述

1885年德国人曼尼斯曼兄弟发明二辊斜轧穿孔机，1891年又发明周期轧管机，1903年瑞士人施蒂费尔发明自动轧管机，以后又出现了连续式轧管机和顶管机等各种延伸机，开始形成近代无缝钢管工业。20世纪30年代由于采用了三辊轧管机、周期式冷轧管机，使得钢管的品种质量得到了很大的改善。60年代由于连轧管机的改进以及三辊穿孔机的出现，特别是应用张力减径机和连铸坯的成功，生产效率大大提高了。

二. 热轧无缝钢管生产方法

整个过程主要有三个变形工序。

1 穿孔

常见的穿孔方法有斜轧穿孔和压力穿孔。此外还有直接采用离心浇注、连铸与电渣重溶等方法获得空心管坯，从而省去穿孔工序。

2轧制

在延伸机上将毛管轧薄，延伸成为接近成壁厚的荒管。常见的轧管方法有连续轧管、周期轧管、自动轧管、顶管、三辊轧管、二辊轧管等。

3 精整

在精轧机上轧制成所要求的成品管，主要工序为定径或减径。其目的是实现改善壁厚精度、提高表面质量、提高正圆度和扩大产品规格范围。

三. 无缝钢管生产工艺过程

热轧法是生产无缝钢管的主要方法，按轧件的轴线与轧辊的轴线的方向分为纵轧和斜轧。

1 纵轧

（1）自动轧管生产：生产设备由穿孔机、自动轧管机、均整机、定径机和减径机等组成。机组的特点是在穿孔机上实现主要变形，规格变化较灵活，生产品种范围较广。

（2）连续轧管生产：生产设备由穿孔机、连续轧管机、张力减径机组成。圆坯穿成毛管后插入芯棒，通过 7～9 架轧辊轴线互呈 90°配置的二辊式轧机连轧。轧后抽芯棒，经再加热后进行张力减径,可轧成长达 165m 的钢管。PQF轧管机的开发使得无缝钢管连轧工艺迈上了一个新台阶。

（3）周期轧管生产：以多边形和圆形钢锭或连铸坯作原料，加热后经水压穿孔成杯形毛坯，再经二辊斜轧延伸机轧成毛管，然后在带有变直径孔槽的周期轧管机上,轧辊转一圈轧出一段钢管。周期轧管机又称皮尔格（Pilger）轧管机。

2 斜轧

二辊轧管法：ACCU-ROLL；三辊轧管法：ASSEL-ROLL法是由狄塞尔（Diessel）法发展而来的二棍轧辊生产法，又称导盘轧管生产。穿孔后的毛管在导盘轧管机上轧成薄壁管材。轧机类似二辊斜轧穿孔机，只是固定导板改成主动导盘。采用了限动芯棒、大直径的传动导盘和大型的锥形工作辊。生产的管子公差尺寸好，内、外表面质量好。

四. 不同轧管方法的应用范围

周期轧管方法可生产碳素钢、合金钢，在生产含镍的高合金钢、不锈钢和耐热钢方面有一定困难。轧管直径规格范围Ф168-635mm，成品钢管直径规格范围Ф60-609.6mm。由于这种方法的产量小，所以只有当产品规格范围很大或者生产Ф250以上钢管的时候才合适。

自动轧管法可生产碳素钢、合金钢。轧管直径规格范围Ф168-406.4mm，成品钢管直径规格范围Ф89-406.4mm。适于生产油田用钢。

连续轧管法可生产碳素钢、合金钢。轧管直径规格范围Ф140-455mm，成品钢管直径规格范围Ф25.4-425.4mm。适用于大产量。

阿塞尔轧管法适于生产厚壁的特种钢，如轴承钢。直径与壁厚的最小比例10:1。轧管直径规格范围Ф101.6-254mm，成品钢管直径规格范围Ф12.7-244.5mm。

ACCUROLL轧管法可生产碳素钢、合金钢。轧管直径规格范围Ф114.3-355.6mm。

轧管方法中，直径小于Ф60mm的钢管，很难由轧管机直接轧制而成，而需要减径工序。减径除具有与定径相同的作用外，还有求有较大的减径率，以实现用大管料生产小口径钢管的目的，也可以用来生产异型管。

五. Ф180mm连轧无缝管机组工艺介绍

Ф180mm三辊连轧管机成套设备是由太重集团历时两年自主研发的国内首台（套）三辊连轧管机组，是拥有完全自主知识产权的高端无缝钢管轧制设备，主要用于生产高性能油井管、大口径电站锅炉用管等高附加值专用管。

1 工艺流程图如下：

管坯储存→管坯切定尺→环形加热炉加热→锥形穿孔机穿孔→毛管内表面清理→在线穿棒→高压水除鳞→轧制→脱管→高压水除鳞→再加热炉→张减机→冷床钢管冷却→钢管切定尺→矫直→吹吸灰→NDT→人工检查→侧长、称重、喷标→收集入库

2 生产工艺说明

用于热轧生产线的原料外径为φ150、φ200mm的圆管坯，由圆盘锯切成定尺。由管坯运输装置送到环形加热炉，将实心圆柱管坯加热到穿孔机的轧制温度（1250℃～1280℃），以满足金属在穿孔机及连轧机上的变形组织状态要求，利于穿孔机及连轧机的轧制。

穿孔机为2辊锥形辊立式，出口侧单独传动，左右导板水平布置。

在连轧管机上轧制前，空心毛管采用氮气将抗氧化粉吹入毛管内孔的方式进行毛管内表面除鳞。空中毛管运输装置将毛管直接送入连轧管机轧制线上，空心毛管的外表面采用安装在连轧管机前的高压水除鳞机进行除鳞。空心毛管在连轧管机上轧制到要求的壁厚和外径，其后由脱管机将荒管从芯棒上脱出。

连轧管机的轧制工艺依据于连轧原理，钢管在芯棒上通过一系列的孔型被轧制。在整个轧制过程中，芯棒都以稳定的速度运行。轧制完后，芯棒回到轧制起始位置，卸出轧制线并输送到芯棒循环系统进行冷却和润滑。

在减径机进行终轧前，荒管通过温度均匀的再加热炉进行加热。在减径机入口，配有高压水系统对钢管外表面进行除鳞。减径机为24机架，其作用是把连轧机上轧出的荒管减径成成品尺寸。

冷床为步进梁式，分三段驱动，钢管温度被冷却到120℃以下，步进梁运动的目的是避免管子表面被划伤，之后由管排锯将钢管切成定尺。

从管排锯输出的钢管经由矫直机矫直、无损探伤机探伤、人工检查，合格钢管经测长称重标记后收集入库，不合格钢管经人工修磨/改尺后收集。

结语

由于连轧管机组具有生产的钢管表面质量好、金属收得率高和适于大批量生产专用管材等特点，已成为各类无缝钢管生产机组中的主力军。