對這一百多年不銹鋼管生產工藝發展的歷史回顧,有助于弄清楚各種生產工藝的興衰,這種“興”與“衰”,除了有其歷史的背景條件的影響外,最根本的是工藝本身所固有的長處和短處在技術發展長河中的顯露。這種回顧對于立足當前,展望未來,不無裨益。現從以下4方面進一步對上述發展過程加以追述。




一、周期軋管機、自動軋管機和(he)頂(ding)管工藝的(de)發展(zhan)


  曼(man)(man)內(nei)斯曼(man)(man)兄(xiong)弟發(fa)明(ming)斜軋(ya)(ya)(ya)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)后,原想通過(guo)實心(xin)坯穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)一(yi)次成管(guan)(guan),經過(guo)多(duo)次試驗失敗之后,就設(she)法在(zai)兩重(zhong)式(shi)軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang)(shang)將空心(xin)坯套在(zai)芯棒上(shang)(shang)加以延(yan)(yan)伸(shen),這(zhe)樣生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)長度不(bu)大(da)于(yu)(yu)(yu)4~4.5m,而(er)且(qie)質量很(hen)差。由(you)此(ci)導致曼(man)(man)氏(shi)兄(xiong)弟于(yu)(yu)(yu)1892年(nian)(nian)發(fa)明(ming)周期軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji),這(zhe)種周期軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)采(cai)用(yong)人(ren)工(gong)喂料,由(you)于(yu)(yu)(yu)芯棒很(hen)重(zhong),喂料很(hen)費(fei)力(li)氣,生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)呈(cheng)間(jian)斷性(xing),效率(lv)很(hen)低。當早(zao)期在(zai)曼(man)(man)內(nei)斯曼(man)(man)公司工(gong)作,并參加過(guo)早(zao)期不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)斯蒂(di)弗爾工(gong)程(cheng)師(瑞(rui)士人(ren))移(yi)居美(mei)(mei)(mei)國(guo)時(shi),美(mei)(mei)(mei)國(guo)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)界正在(zai)探索發(fa)展空心(xin)坯快速延(yan)(yan)伸(shen)的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。由(you)于(yu)(yu)(yu)他的(de)(de)(de)努力(li),第一(yi)臺(tai)自動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)于(yu)(yu)(yu)1903年(nian)(nian)11月在(zai)美(mei)(mei)(mei)國(guo) Greenville 誕(dan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng),所生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)管(guan)(guan)子的(de)(de)(de)外徑最大(da)為4~5 1/2英寸。與美(mei)(mei)(mei)國(guo)發(fa)展自動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)同(tong)時(shi),德(de)國(guo)又從完(wan)全不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)途徑研究(jiu)發(fa)展了(le)(le)另一(yi)種軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi),即在(zai)原已存在(zai)的(de)(de)(de)艾哈德(de)水壓沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)(shang),采(cai)用(yong)環式(shi)孔(kong)(kong)(kong)型對沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)杯狀(zhuang)體進行延(yan)(yan)伸(shen),這(zhe)就是頂管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。因此(ci),從1886年(nian)(nian)發(fa)明(ming)斜軋(ya)(ya)(ya)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)后,在(zai)將近20年(nian)(nian)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)內(nei)出現(xian)了(le)(le)3種可(ke)用(yong)于(yu)(yu)(yu)工(gong)業生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。



二、連續軋管機的發展(zhan)


 連續軋管機的發展道路比較曲折,早期的幾次試驗,由于受傳動技術的限制均告失敗。有一些軋機經短期運行后被迫停產,這包括:1891年的5機架Kellogg連軋機、1901年的12機架Alois連軋機、1917年的7機架Fassel連軋機和1932年的21機架Foran軋機。Foran所設計的連軋管機,據稱在技術上是成功的,失敗是由于Globe鋼管公司經濟上的原因。但是總的來說長芯棒連軋管技術在20世紀前半葉沒有多大的發展,直到1949年、1950年兩套設有張力減徑機的單獨傳動的全浮動芯棒連軋管機組在美國Lorain 廠和Gary廠投產后,才算是有了長足的進展。這種軋機發展至1972年德國牟爾海母2號連軋管機組投產時,軋制工藝日趨完善,所軋不銹鋼管質量優越,軋機能力大大提高,在小口徑不銹鋼管生產領域內占有很大的優勢。到1978年達爾明貝爾加莫廠的MPM軋機投產后,連軋管工藝在較大口徑不(bu)銹鋼管的生產領域內也占了優勢。


1983年日(ri)本八幡(fan)廠(chang)的(de)(de)半浮(fu)動(dong)芯棒(bang)連(lian)軋管(guan)(guan)(guan)廠(chang)的(de)(de)投產(chan),開(kai)始了(le)3種連(lian)軋管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝并存的(de)(de)時期。采用連(lian)軋管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝的(de)(de)鋼管(guan)(guan)(guan)廠(chang)競爭能(neng)力強(qiang),經(jing)濟(ji)效益好,其突出優點是:產(chan)量高(年產(chan)量50萬噸以(yi)上)、產(chan)品質量好,所生(sheng)產(chan)管(guan)(guan)(guan)子的(de)(de)品種規格多,毛管(guan)(guan)(guan)長度(du)大,收得率高,這些優點決(jue)非其他軋管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝所能(neng)比擬的(de)(de)。




三、各(ge)種古老軋管工藝全面翻新


 連軋管工藝(yi)獲(huo)得巨大發展(zhan)的(de)同時(shi),各(ge)種古(gu)老的(de)軋管工藝(yi)也進入了一個全面(mian)翻(fan)新的(de)時(shi)期。


1. 單槽自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)和串列布置的(de)自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)


   日(ri)本四大鋼(gang)鐵(tie)公司(si)在1977~1978年兩年時間內共有(you)4套(tao)新型(xing)的單槽(cao)自動軋(ya)管機(ji)投產,所(suo)生產鋼(gang)管的最(zui)大直徑為381mm、406mm.在小口徑鋼(gang)管生產領域內采用串列式布置的自動軋(ya)管機(ji)是(shi)蘇(su)聯的做(zuo)(zuo)法(fa),所(suo)生產鋼(gang)管的最(zui)大外徑為140~250mm。但經過不到20年的發(fa)(fa)展(zhan),證(zheng)明這兩種(zhong)(zhong)做(zuo)(zuo)法(fa)不能克服自動軋(ya)管工(gong)藝(yi)所(suo)固有(you)的缺(que)點。“短(duan)頂(ding)頭(tou)軋(ya)管”終究不如“長芯棒(bang)軋(ya)管”,于是(shi)這兩種(zhong)(zhong)改進了(le)的自動軋(ya)管工(gong)藝(yi)未獲發(fa)(fa)展(zhan)。


2. CPE工藝


  頂管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)的(de)缺點(dian)在1974年(nian)的(de)頂管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)學(xue)術討論會上進(jin)行了(le)比(bi)較全面的(de)論證。為了(le)改善采(cai)用(yong)這種工(gong)藝(yi)生產(chan)的(de)毛(mao)管(guan)(guan)短、壁厚薄、收得率低等缺點(dian),在古老的(de)頂管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)中采(cai)用(yong)斜(xie)軋穿孔(kong)法(fa)代(dai)替水壓沖(chong)孔(kong)法(fa),將管(guan)(guan)坯穿透,然后用(yong)專門設備收底(di),形(xing)成(cheng)一個可(ke)以(yi)(yi)承受頂推力的(de)“底(di)”。這樣,可(ke)以(yi)(yi)采(cai)用(yong)重(zhong)量較大的(de)管(guan)(guan)坯,生產(chan)較長的(de)管(guan)(guan)子(可(ke)達24m).至于收得率雖有所(suo)提高,但和其(qi)他工(gong)藝(yi)相比(bi)較仍較低。


3. 新型(xing)狄(di)賽爾軋管機(ji)(Accu-roll軋機(ji))


  狄賽爾軋管機(ji)是(shi)在狄賽爾穿(chuan)孔(kong)機(ji)(指(zhi)老式的、導(dao)盤呈時(shi)鐘“6時(shi)(shi)-12時(shi)(shi)”布置的(de)狄賽(sai)爾穿(chuan)孔(kong)機)的(de)基礎上發展起來的(de)。最原始的(de)工(gong)藝是在(zai)狄賽(sai)爾穿(chuan)孔(kong)機上,穿(chuan)孔(kong)后的(de)空(kong)心坯(pi)穿(chuan)人(ren)芯棒后在(zai)另一(yi)臺狄賽(sai)爾軋管(guan)機上軋制成管(guan)。從構(gou)造(zao)上講(jiang)兩者基本相同,異點(dian)僅在(zai)于前(qian)后臺的(de)不同。


  第一(yi)臺(tai)狄賽爾(er)軋管機1932年在美國 Beaver Falls 廠投產,由于生(sheng)產率較低(di),在40年代末停產。40多年后在美國Aetna Stand-ard公司采用了一(yi)些改(gai)進措施,并稱(cheng) Accu-roll軋機為“下(xia)一(yi)代的軋管機”,實際上這(zhe)種工藝的固有缺點如(ru)延伸(shen)系數小、毛管長(chang)度短以及(ji)可能(neng)出現的內部質(zhi)量問題依(yi)然(ran)存在。


4. 新(xin)型三輥軋管機


  從工藝上講,新(xin)型三(san)輥軋(ya)管(guan)機并(bing)無實質(zhi)性變化,由于采用(yong)了NEL控制(zhi)系統,可(ke)以達(da)到(dao)軋(ya)薄壁管(guan)的目的。德(de)國MDM公司將這種新(xin)型三(san)輥軋(ya)管(guan)機稱之為 High Performance Assel mill,所軋(ya)管(guan)子最大(da)外(wai)徑(jing)可(ke)達(da)356mm,最小壁厚為2.5mm,D/S比(bi)可(ke)達(da)40(實際上這是(shi)指(zhi)外(wai)徑(jing)為324~356mm而言,當外(wai)徑(jing)為139.7~219mm時,D/S=35~37)。但不管(guan)怎樣,對三(san)輥軋(ya)管(guan)機來說,確實是(shi)一大(da)進步(bu)。


  這種軋機的核心技術是采用管端自動控制系統(NEL系統),即軋輥液壓快速打開裝置和軋制過程結束之前的預壓法;尚存在的問題是軋薄壁不銹(xiu)鋼管時壁厚公差劣化。



四、連鑄(zhu)圓坯的使用和穿(chuan)孔、張減(jian)技術的發展


  圓(yuan)坯連(lian)鑄技(ji)術的(de)成功(gong)一(yi)(yi)方面促進了(le)斜軋穿(chuan)(chuan)孔(kong)工藝的(de)發展,使得狄賽爾(er)穿(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)在新的(de)條(tiao)件下(xia)復活,另一(yi)(yi)方面終結了(le)壓力(li)穿(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)(PPM)在新建(jian)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)廠中的(de)進一(yi)(yi)步應用。這(zhe)樣在無縫鋼管(guan)生產(chan)領(ling)域(yu),以(yi)連(lian)鑄圓(yuan)坯為原料進行斜軋穿(chuan)(chuan)孔(kong)幾(ji)乎已成定(ding)局,不(bu)這(zhe)樣,就會失去競爭力(li)。


  20世紀50年代張(zhang)減技術的(de)(de)成功,提(ti)高了(le)小口徑(jing)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)生(sheng)產(chan)的(de)(de)經(jing)濟性,但為了(le)減少與(yu)張(zhang)力減徑(jing)聯(lian)(lian)用(yong)(yong)的(de)(de)軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機組(zu)(zu)的(de)(de)切(qie)頭損失率要求進人張(zhang)減機的(de)(de)毛管(guan)(guan)(guan)盡可能(neng)長,因此(ci),凡是軋(ya)制(zhi)毛管(guan)(guan)(guan)較(jiao)短的(de)(de)組(zu)(zu)不宜與(yu)張(zhang)減機聯(lian)(lian)用(yong)(yong),這樣(yang)的(de)(de)軋(ya)管(guan)(guan)(guan)組(zu)(zu)的(de)(de)競爭能(neng)力也就減弱了(le)。蘭前張(zhang)減技術的(de)(de)發(fa)展趨勢主要是采用(yong)(yong)CEC控制(zhi)、發(fa)展混合傳動方(fang)式(shi)以及工(gong)藝(yi)過(guo)程自動控制(zhi)。軋管前后(hou)變形階段及原料(管坯(pi))生產方面的進展,所有這些基本(ben)勾畫(hua)了(le)無縫不銹鋼管生產工(gong)藝(yi)近(jin)100年的發展概況。