我国连轧管机组的发展历程及分布状况

2015-12-28张旦天高瑞全孙世忠钟锡弟

钢管 2015年2期

张旦天，高瑞全，孙世忠，钟锡弟

（1.渤海钢铁集团有限公司，天津 300202；2.天津钢管集团股份有限公司，天津 300301；3.中国钢结构协会钢管分会，天津 300301）

自宝山钢铁股份有限公司于1985年11月建成投产Ф140 mm二辊全浮动芯棒连轧管机组至今，经过近30年的发展，我国已建成投产了30套连轧管机组，主要分布在我国13个省、市、自治区，21个冶金企业，连轧管机组年产能约1 500万t，在我国无缝钢管约4 300万t的年总产能（其中热轧无缝钢管约3 550万t、冷拔冷轧无缝钢管约750万t）中占比为34.88%；在热轧无缝钢管年总产能（3 550万t）中的占比为42.25%。连轧管机组因其高效率、高产量、优质的产品质量等优势，目前已成为我国无缝钢管生产的主力机型［1-11］。

1 连轧管机组发展简况

1964年世界上第一套Ф102 mm二辊全浮动芯棒连轧管机组（Mandrel Mill，简称MM）在意大利塞斯特里累旺特厂建成投产［12-13］，其连轧管机机架数为9架，并配有20机架的张力减径机，采用Ф100 mm和Ф130 mm两种规格的管坯，80 mm和90 mm两种孔型系列，产品规格为Ф27～102 mm×2.3～14.0 mm，年产能为15万t。连轧管工艺就此问世。

1977年世界上第一套Ф127 mm二辊半浮动芯棒连轧管机组（德国称Mannesmann bohr-Kontimill Stripper，简称MRK-S；法国称Neuval-R）在法国瓦卢瑞克公司圣索夫厂建成投产［12-13］，其连轧管机机架数为7架，并配有24机架的张力减径机，采用Ф120 mm和Ф160 mm两种规格的管坯，100 mm和137 mm两种孔型系列，产品规格为Ф27～127 mm×2.3～16.0 mm，年产能为35万t。二辊半浮动芯棒连轧管工艺也于当年正式推向市场。

1978年世界第一套 Ф355.6 mm（Ф426 mm）二辊限动芯棒连轧管机组（Multi-Stand Pipe Mill，简称MPM）在意大利达尔明钢管厂建成投产［12-13］，连轧管机机架数为8架，并配有7机架的微张力减径机，采用Ф240、280、320、360 mm等4种规格的管坯，162 mm、191 mm、235 mm、292 mm和372 mm共5种孔型系列，产品规格为Ф114～426 mm×4.5～40.0 mm，年产能为45万t。二辊限动芯棒连轧管工艺于当年正式推向市场。

2004年，Ф168 mm三辊限动芯棒连轧管机（Premium Quality Finishing，简称PQF）在我国建成投产，这是我国首套，也是世界首套三辊限动芯棒连轧管机组，代表着当今世界无缝钢管生产的最新技术水平。

2 我国连轧管机组的发展历程

2.1 二辊全浮动芯棒连轧管机

宝山钢铁股份有限公司于1985年11月建成投产从德国曼内斯曼-德马克公司引进的Ф140 mm二辊全浮动芯棒连轧管机组，这也是世界上最后一套二辊全浮动芯棒连轧管机组。其管坯主要为Ф178 mm连铸坯，有少量Ф175 mm的轧制坯，采用152 mm和119 mm两种孔型系列，产品规格为Ф21.3～139.7 mm×2.0～25.0 mm，主要品种有油井管、锅炉管和专用管。该机组的设计年产能为50万t，目前实际年产量达80万t。热区主要生产装备包括：中径35 m环形炉，狄塞尔穿孔机（1998年完成深度技术改造，改为锥形辊穿孔机），三辊6机架空心坯减径机，二辊8机架全浮动芯棒连轧管机（1998年对芯棒循环系统进行了改造，完善了连轧“竹节”速度控制系统），30 m宽步进式再加热炉，三辊28机架张力减径机（将原有模拟量控制系统全部改为数字直流传动控制系统）和165 m步进式冷床。

全浮动芯棒连轧管工艺具有以下特点：①适用于Ф140 mm及以下规格产品的生产，轧制节奏快，每分钟可轧制3.5支荒管，年产量最高可达到80万t；②芯棒加工成本及消耗较低，并可采用空心芯棒，具有一定的优势；③可生产较高钢级（P110、G105、S135）的油井管和高压锅炉管；④连轧“竹节”速度控制系统新技术，克服了管体纵向“竹节”缺陷，提高了壁厚精度。

Ф140 mm二辊全浮动芯棒连轧管机组的建成投产，迅速提高了我国无缝钢管生产工艺技术与装备水平，缩小了我国与世界无缝钢管先进生产水平的差距。

2.2 二辊半浮动芯棒连轧管机

我国首套二辊半浮动芯棒连轧管机组于1992年立项，1997年建成投产，由衡阳华菱钢管有限公司从德国米尔公司引进，德国称为MRK-S，法国称为Neuval-R。Ф89 mm二辊半浮动芯棒连轧管机组采用的管坯主要为Ф120 mm、Ф140 mm的连铸坯或轧制坯，产品规格为Ф25～114 mm×2.5～12.0 mm，主要品种有油井管、锅炉管和专用管，年生产能力为30万t。热区主要生产装备有：环形炉，锥形辊穿孔机，二辊5机架半浮动芯棒连轧管机，步进式再加热炉，三辊24机架张力减径机。

二辊半浮动芯棒连轧管工艺具有以下特点：①轧管过程芯棒处于限动的工艺特征，只是荒管尾端在接近连轧管机最后两个机架时，限动装置释放芯棒，此时显现出芯棒全浮动工艺特征，芯棒从连轧管机后台冷却循环，故被称之为半浮动芯棒连轧管工艺；②采用芯棒预穿，每分钟可轧制3.5支荒管，生产效率较高。

2.3 二辊限动芯棒连轧管机

1992年建成投产的Ф250 mm二辊限动芯棒连轧管机组，由天津钢管集团股份有限公司从意大利因西公司引进。该机组采用Ф210 mm、Ф270 mm和Ф310 mm共3种规格的连铸管坯，孔型系列包括181 mm、235 mm、247 mm、291 mm和356 mm共5种，产品规格为Ф114～273 mm×5～40 mm，主要品种有油井管、锅炉管和专用管。该机组设计年生产能力为50万t，目前实际年产量达到100万t。热区主要生产装备包括：中径45 m环形炉，狄塞尔穿孔机，二辊7机架限动芯棒连轧管机，步进式再加热炉，三辊14机架微张力减径机和34 m步进式冷床。

该机组是我国建成投产的第一套限动芯棒连轧管机组，拉近了我国与世界无缝钢管生产先进水平的差距，使天津钢管集团股份有限公司成为世界著名的石油管材生产基地和供应商。

二辊限动芯棒连轧管工艺具有以下特点：①芯棒前行速度受控，解决了荒管在连轧过程中易产生“竹节”缺陷的问题；②缩短了芯棒长度，采用限动工艺所需的芯棒长度比全浮动工艺所需芯棒长度缩短了30%～40%；③芯棒长度的缩短，降低了芯棒由于过长而带来的制造难度和芯棒消耗，使制造大规格的连轧管机成为可能；④采用限动工艺，可降低连轧管机的尖峰负荷。

2006年，我国首套国产Ф250 mm二辊限动芯棒连轧管机组在江苏省无锡市建成投产。该机组采用Ф150 mm和Ф210 mm两种连铸管坯，孔型系列包括173 mm、192 mm、235 mm、266 mm和291 mm，产品规格为 Ф32.0～177.8 mm×3.5～25.0 mm，主要品种有油井管、锅炉管和专用管。该机组年产能为50万t，是我国建成投产的第一套国产化二辊限动芯棒连轧管机组，为我国无缝钢管生产装备自主创新发展奠定了基础。热区主要生产装备包括：中径33 m环形炉，锥形辊穿孔机，二辊5机架限动芯棒连轧管机，步进式再加热炉，三辊14机架微张力减径机和三辊20机架张力减径机。

2.4 三辊限动动芯棒连轧管机

2003年8月建成投产的Ф168 mm三辊限动芯棒连轧管机组由天津钢管集团股份有限公司从德国米尔公司引进。该机组采用Ф150 mm和Ф210 mm两种连铸管坯，孔型系列有142 mm和185 mm两种，产品规格为 Ф48.0～168.3 mm×4.2～22.2 mm，主要品种包括油井管、锅炉管和专用管。该机组设计年生产能力为35万t，目前实际年产量达到60万t。热区主要生产装备有：中径35 m环形炉，锥形辊穿孔机，三辊6机架限动芯棒连轧管机，步进式再加热炉，三辊24机架张力减径机和85 m步进式冷床。该机组是我国建成投产的第一套，也是世界第一套三辊限动芯棒连轧管机组，其建成投产使天津钢管集团股份有限公司成为引领世界无缝钢管生产技术的具有国际影响力的知名企业。

三辊限动芯棒连轧管工艺具有以下特点：①轧制的荒管径壁比可达45以上；②能够避免或大大减少管端折叠和飞翅缺陷；③由于三辊孔型的半径差小于二辊，因此轧件变形更加均匀、平稳，使产品的壁厚精度和表面质量高于MPM机组，且轧制的荒管直径越大，优势越明显；④具有更高的效率和适应能力，可轧制高钢级（P110、T91/P91等以上）油井管、高压锅炉管以及13Cr、304L等马氏体不锈钢等难轧品种；⑤由于采用芯棒在主轧线内预穿的方法，有效地降低了轧制载荷以及工具消耗。

3 我国连轧管机组数量及产能分布情况

我国自1985年建成首套Ф140 mm全浮动芯棒连轧管机组以来，截至2013年，已有连轧管机组30套，其中引进机组21套，占比为70%；国产9套，占比为30%。我国现有连轧管机组的生产能力及分布情况见表1。

2000年后我国掀起连轧管机组的建设热潮，尤其是全球金融危机发生后的几年是我国连轧管机组投资建设最集中的时期。2000年以后，我国建成投产的连轧管机组有27套，占总数的90%；2008年全球金融危机后建成投产的连轧管机组有18套，占总数的60%。

华北和华东地区是我国连轧管机组比较集中的两大区域。其中，华北地区有连轧管机组8套（引进7套，国产1套），在全国连轧管机组总数中的占比为26.67%；年产能总数约500万t，在全国连轧管机组总产能中的占比为33.83%。华东地区有连轧管机组11套（引进6套，国产5套），在全国连轧管机组总数中的占比为36.67%；年产能总数约508万t，在全国连轧管机组总产能中的占比为34.37%。华中地区有连轧管机组4套（引进3套，国产1套），在全国连轧管机组总数中的占比为13.33%；年产能总数约175万t，在全国连轧管机组总产能中的占比为11.84%。东北地区有连轧管机组4套（引进3套，国产1套），在全国连轧管机组总数中的占比为13.33%；年产能总数约115万t，在全国连轧管机组总产能中的占比为7.78%。西南地区有连轧管机组2套（全部引进），在全国连轧管机组总数中的占比为6.67%；年产能总数约120万t，在全国连轧管机组总产能中的占比为8.12%。西北地区有国产化连轧管机组1套，在全国连轧管机组总数中的占比为3.33%；年产能总数约60万t，在全国连轧管机组总产能中的占比为4.06%。

表1 我国现有连轧管机组的生产能力及分布情况

4 连轧管机组规格组距组成、厂家及分布

Ф114 mm以下规格连轧管机组现有4套，约占全国连轧管机组总数的13.33%，其中引进1套，国产3套，国产化率为75%。分布在湖南、辽宁、江苏和江西4省。

Ф140~180 mm规格连轧管机组现有14套，约占全国连轧管机组总数的46.67%，其中引进10套，国产4套，国产化率为28.57%，分布在上海、天津、四川、内蒙古、黑龙江、河南、江苏和山东8个省（市、自治区）。

Ф250~273 mm规格连轧管机组现有5套，约占全国连轧管机组总数的16.67%，其中引进4套，国产1套，国产化率为20.0%，分布在天津、江苏和安徽3个省（市）。

Ф340~460 mm规格连轧管机组现有6套，约占全国连轧管机组总数的20.0%，其中引进5套，国产1套，国产化率为16.67%，分布在天津、四川、内蒙古、山东、湖南和新疆6个省（市、自治区）。

Ф508 mm规格连轧管机组现有1套，约占全国连轧管机组总数的3.33%，在江苏省淮安市。

5 结论

（1）近10多年来，我国引进和自建了一批连轧管机组，在连轧管机组的工艺技术和装备国产化方面均取得了重大进展，极大地促进了无缝钢管品种的开发和产品质量提高。

（2）从地区分布来看，我国现有各类连轧管机组的分布不太均衡，主要集中在华东和华北地区，华东地区有11套，产能约520万t，华北地区有8套，产能约500万t；其次是华中地区有4套，产能约180万t；东北地区有4套，产能约120万t；最少的是西北地区，只有新疆1套，产能60万t。

（3）从目前市场需求来看，各地区Ф180 mm以下规格连轧管机组开工率最好，说明市场对小直径热轧无缝钢管的需求旺盛，尤其是合金高压锅炉管、API油管、钻杆管、管线管及各类流体管的需求；Ф460 mm以上规格连轧管机组开工率不足，说明市场对大直径热轧无缝钢管的需求偏弱。

（4）为避免装备结构的雷同化，各地无缝钢管生产企业的新建项目要根据本地区市场需求，设计合理的产品大纲及主导产品，并依据主导产品进行工艺设备的选型，不要盲目攀比，一味追求所谓的“先进、卓越”。能采用二辊连轧的就不采用三辊连轧，实践证明，三辊连轧管机组在建设投资费用、生产维护费用以及主要轧制工具消耗（连轧管机用芯棒）方面均比二辊连轧管机组的高。

（5）我国已呈现无缝钢管消费总量峰值平台区的明显信号，说明无缝钢管市场需求环境出现了新变化。在市场需求偏弱的压力下，连轧管机组的产能同时出现过剩趋势，同质化竞争惨烈，盈利水平大幅下降；因此，企业要面对“新常态”，适应“新常态”，找准自身定位，努力提高企业的发展质量和效益。

［1］金如崧.采用工艺自动控制提高无缝钢管壁厚精度［J］.钢管，2008，37（4）：45-47.

［2］严泽生，孙强，庄钢.PQF生产工艺［J］.钢管，2006，35（1）：37-42.

［3］殷国茂.中国钢管50年［M］.成都：四川科学技术出版社，2009.

［4］常建设，庄钢，钟锡弟.我国小直径无缝钢管生产机组的发展［J］.钢管，2012，41（5）：15-21.

［5］陈碧楠.三辊连轧管机的发展及分析对比［J］.钢管，2010，39（3）：6-9.

［6］李元德，李国栋，田颖峰.对连轧管机机型选择的探讨［J］.钢管，2011，40（2）：20-24.

［7］王三云，杨旭宁.关于我国小型无缝钢管生产机组改造的探讨［J］.钢管，2012，41（2）：9-14.

［8］李群，杨帆，丁德元，等.从MPM到PQF——限动芯棒连轧管机回顾及展望［J］.钢管，2007，36（6）：19-24.

［9］金如崧.PQF 的 17 年［J］.钢管，2009，38（1）：36-40.

［10］严泽生，庄钢，孙强.世界热轧无缝钢管轧机的发展［J］.中国冶金，2011，21（1）：7-11.

［11］冯志坚.我国连轧管机组的建设与思考［J］.钢管，2013，42（3）：16-21.