SCM新型熱軋無縫鋼管斜軋管機

羅 濤

（成都誠悟鋼管技術(shù)有限公司，四川 成都 610041）

自1885年德國曼內(nèi)斯曼兄弟發(fā)明二輥斜軋穿孔機后，熱軋無縫鋼管生產(chǎn)進入了工業(yè)化生產(chǎn)時代。近30年來，隨著高質(zhì)量圓管連鑄坯的應(yīng)用，以及機械、電控技術(shù)全面發(fā)展，形成以連軋管機為代表的、高效連續(xù)生產(chǎn)的熱軋機組規(guī)?；a(chǎn)工藝，在世界范圍內(nèi)實現(xiàn)了無縫鋼管供需平衡，近年來已經(jīng)全面產(chǎn)能過剩。

現(xiàn)有熱變形生產(chǎn)無縫鋼管的工藝方法，除少數(shù)熱擠壓工藝外，絕大部分采用軋制工藝。從變形方式來看有縱軋與斜軋工藝，采用縱軋工藝的有連軋管機（MPM、PQF）、頂管機（CPE）；采用斜軋工藝的有三輥斜軋管機（Assel）、精密軋管機（Accu Roll）、旋轉(zhuǎn)擴管機；另外，少量周期軋管機組則屬于鍛軋工藝［1-6］。

文獻［7］已經(jīng)詳細比較和分析了熱軋無縫鋼管縱軋與斜軋工藝的變形原理和工藝特點，著重分析了斜軋工藝的獨特優(yōu)勢，在此不再贅述。縱軋與斜軋由于變形原理與變形孔型結(jié)構(gòu)不同，各有優(yōu)勢與不足。在不同產(chǎn)品市場環(huán)境條件下，兩者優(yōu)勢有不同側(cè)重點，不應(yīng)簡單得出一方具絕對優(yōu)勢的結(jié)論。針對目前斜軋生產(chǎn)工藝在變形量不足，難以軋制薄壁管及斜軋后鋼管內(nèi)表面存在螺旋道兩大主要問題，從原理及生產(chǎn)實踐上進行了詳細分析，對斜軋工藝及設(shè)備全面提升，推薦一種SCM新型斜軋管機來實現(xiàn)斜軋工藝提升。SCM新型斜軋管機是在改進現(xiàn)有斜軋管工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實踐進行的設(shè)計研發(fā)，本文進一步具體介紹斜軋管機的類型和特點，并在此基礎(chǔ)上重點論述SCM新型斜軋管機的設(shè)備結(jié)構(gòu)及其特點，比較SCM新型斜軋管機與PQF連軋管機的投資收益情況，總結(jié)SCM新型斜軋管機的優(yōu)點。

1 主要斜軋管機組

1.1 三輥斜軋管機組

三輥斜軋管機（Assel軋管機）由3個斜軋軋輥構(gòu)成主變形孔型，輥間沒有導(dǎo)向裝置?，F(xiàn)有三輥軋管機由于沒有或輾軋角很小，故軋輥輥形基本是同于最早斜軋穿孔機類的曼式輥形（桶形輥）［7］。三輥軋管機孔型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 三輥軋管機孔型結(jié)構(gòu)

在三輥斜軋管機中，3個軋輥構(gòu)成的內(nèi)接圓直徑大小與軋輥直徑是相互約束的，軋輥直徑大小確定了最小來料軋件尺寸，即軋制入口毛管外徑尺寸上的變形受軋輥直徑大小限制，大軋輥不能軋制小規(guī)格鋼管，變形區(qū)變形條件受限制；因此，從軋制變形原理上就限制了軋制變形優(yōu)化選擇。為了軋制寬范圍外徑規(guī)格，軋機不得不多配置不同外徑的軋輥來實現(xiàn)。另外，小規(guī)格鋼管采用小尺寸軋輥本來就是惡化軋制變形條件；因此三輥軋管機生產(chǎn)小規(guī)格鋼管劣勢明顯。反之，二輥斜軋變形就沒有這類結(jié)構(gòu)性問題。

3個軋輥之間沒有導(dǎo)向工具（導(dǎo)盤或?qū)О澹?，變形區(qū)孔型沒有構(gòu)成封閉狀態(tài)，橫向變形沒有得到任何方式的限制而處于自由變形狀態(tài)。由于機械結(jié)構(gòu)及傳動連桿布置方式的限制，三輥斜軋管機難以配置軋輥的輾軋角，斷面扭轉(zhuǎn)變形大，變形金屬縱向流動性差，尤其大變形軋制薄壁管時，較大的橫向變形導(dǎo)致金屬向兩個軋輥間的空隙位置徑向擴張，軋制金屬斷面呈三角形趨向，變形量越大，三角狀態(tài)越明顯。在三輥軋管機變形過程中，軋件尾部由于缺乏軋制理論中所謂的剛端效應(yīng)，在尾部橫向變形更趨明顯，一旦三角形達到一定臨界值，軋件旋轉(zhuǎn)受阻，從而導(dǎo)致軋制中斷（軋卡）。三輥斜軋管機孔型中三角變形狀態(tài)如圖2所示。

圖2 三輥斜軋管機孔型中三角變形狀態(tài)

顯然，從變形原理上，在三輥斜軋管機上軋制時，鋼管尾三角是不可避免的。盡管有所謂的快速旋轉(zhuǎn)機架角度軋機結(jié)構(gòu)方式，能實現(xiàn)荒管尾部自然軋厚，減輕尾三角效應(yīng)，但是這種方式也是消極的生產(chǎn)方式。采用這種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的快速旋轉(zhuǎn)機架，會導(dǎo)致軋機剛性下降，直接影響變形及產(chǎn)品質(zhì)量。

基于斜軋變形原理和設(shè)備結(jié)構(gòu)特點，三輥斜軋在生產(chǎn)規(guī)格及靈活性上與二輥相比是沒有任何優(yōu)勢的，三輥斜軋管機只能用于軋制中等或厚壁鋼管。實際上，現(xiàn)在建設(shè)的三輥斜軋管機組都是以軸承用管、機械及結(jié)構(gòu)用管等品種中、厚壁為主要產(chǎn)品。由此可見，在斜軋管生產(chǎn)工藝中，三輥斜軋管機從變形特點和設(shè)備結(jié)構(gòu)形式上來看，是不能從根本上提高軋薄能力和消除內(nèi)表面螺旋道缺陷。新上無縫鋼管熱軋斜軋項目三輥斜軋沒有任何優(yōu)勢可言。對已建設(shè)的三輥斜軋管機組，在不影響總體布局條件下，僅將主軋機替換為二輥新型SCM新型斜軋管機，可以全面提升軋制薄壁管能力，最大程度地減少或消除鋼管內(nèi)表面螺旋道質(zhì)量問題，實現(xiàn)機組升級更新。

1.2 二輥精密軋管機組

二輥斜軋管機最初是在斜軋曼氏穿孔機的基礎(chǔ)上，采用主動大導(dǎo)盤代替固定導(dǎo)板，以實現(xiàn)穿孔后空心坯管進一步延伸軋制。20世紀80年代后，由于錐形穿孔的推廣及軋輥電控傳動技術(shù)的發(fā)展，美國A·Standard公司推出軋輥有輾軋角的布置結(jié)構(gòu)（錐形軋輥）并帶主動導(dǎo)盤的斜軋管機，稱為精密軋管機［7］。二輥帶主動導(dǎo)盤的精密斜軋管機變形孔型結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 二輥帶主動導(dǎo)盤的精密斜軋管機變形孔型結(jié)構(gòu)示意

我國最早從美國A·Standard公司引進的第一套Φ180 mm Accu Roll精密軋管機組的主要設(shè)計工藝參數(shù)為：①軋制節(jié)奏23 s，平均小時產(chǎn)量51.05 t；②軋制延伸系數(shù)1.5～3.0；③軋制后外徑D與壁厚S之比的最大值為44.5；④鋼管壁厚精度±5%；⑤熱軋成材率95.1%。該機組的生產(chǎn)情況表明，將斜軋變形工藝通過嚴密的軋制數(shù)學(xué)模型、采用先進的機械液壓技術(shù)及電控技術(shù)以實現(xiàn)軋管機高剛性、精確的控制及工藝參數(shù)調(diào)整，最終實現(xiàn)熱軋無縫鋼管精密軋制的初衷理念是無可指摘的；但是，該精密軋管機的工藝和設(shè)備技術(shù)是完全建立在理想化基礎(chǔ)上，沒有具體的軋制工藝和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗作為基礎(chǔ)。根據(jù)美國A·Standard公司提供的設(shè)計資料，從軋制變形計算中分析，所有工藝計算都是一種理想條件下的一般斜軋工藝及數(shù)學(xué)方法計算，采用其設(shè)計的軋輥輥形基本上不能形成穩(wěn)定生產(chǎn)，尤其是生產(chǎn)薄壁管，軋卡、軋爛或后臺甩扁經(jīng)常發(fā)生，軋機延伸系數(shù)在實際生產(chǎn)中基本上是小于1.2的，如軋制Φ219 mm規(guī)格鋼管，最薄壁厚也只能達到12 mm。再加上設(shè)備及自動化等因素，該Φ180 mm精密軋管機組的作業(yè)率低下［7］。

通過Φ180 mm精密軋管機組調(diào)試及生產(chǎn)經(jīng)驗積累，基于理論研究分析及試軋實踐，重新制定了新的斜軋工藝，并設(shè)計了軋輥等變形工具，同時也改良了設(shè)備及自動化技術(shù)，使得機組生產(chǎn)逐步正常，延伸系數(shù)達到2，鋼管外徑219 mm，實現(xiàn)了壁厚6.5 mm為代表的薄壁管規(guī)格的正常生產(chǎn)，鋼管年產(chǎn)量達到了26萬t（設(shè)計25萬t）。自此以后，國內(nèi)陸續(xù)新建了相同或不同組距的精密軋管機組，但是所有這類精密斜軋管機仍然沒有從根本上解決好斜軋軋薄和內(nèi)表面有明顯螺旋道的質(zhì)量問題。

應(yīng)當說明，近年來國內(nèi)斜軋軋管設(shè)計制造商幾乎沒有從斜軋管工藝要求和發(fā)展上考慮斜軋設(shè)備結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的控制技術(shù)手段，未考慮在提高軋制變形穩(wěn)定性方面采用更合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)，而更多從銷售低價位與競爭項目出發(fā)，采用設(shè)備輕量化和簡化機構(gòu)方式，大大降低了斜軋管機變形穩(wěn)定性以及產(chǎn)品質(zhì)量水平，盡管這在市場短缺條件下充分發(fā)揮了低投資、低成本以及生產(chǎn)靈活、企業(yè)收益見效快的優(yōu)勢。

1.3 斜軋行星軋管機

行星軋管機變形原理與輥式斜軋管機相同，軋輥自轉(zhuǎn)的同時也圍繞軋制軸作行星旋轉(zhuǎn)，理論上軋后的荒管僅作直線運動，相對二輥或三輥斜軋管機，軋件變形相對平穩(wěn)。目前，僅德國Eschweiler ESW工廠的三輥行星斜軋管機在生產(chǎn)使用，其主要產(chǎn)品是中、厚壁結(jié)構(gòu)用管和機械用管。三輥行星斜軋管機輥形及變形區(qū)孔型結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 三輥行星斜軋管機輥形及變形區(qū)孔型結(jié)構(gòu)示意

行星斜軋管機采用較大輾軋角（40°～50°），穿孔空心坯從軋輥直徑大端咬入。由于輾軋角較大，變形金屬獲得極大縱向變形，因此行星斜軋管機能達到很大延伸系數(shù)（μmax=12），軋輥繞軋制中心作行星旋轉(zhuǎn)，軋后荒管可以保持直線運動。行星斜軋管機受設(shè)備結(jié)構(gòu)限制，軋輥安裝方式與三輥軋管機相同，軋輥直徑相互受軋件直徑制約，而軋輥不得不采用懸臂結(jié)構(gòu)，加上軋輥在主機架內(nèi)作行星運動，軋機剛性差，鋼管內(nèi)表面螺旋道質(zhì)量缺陷明顯，軋薄能力也受橫向三角變形影響。因此，同三輥斜軋管機（Assel）一樣，行星斜軋管機也只適用于中、厚壁鋼管的生產(chǎn)。2014年德國KOCKS公司推出的四輥行星軋管機，是在三輥行星軋管機上進行了改進，企圖減少三輥行星軋管機的尾三角形成，但仍囿于行星軋管機設(shè)備結(jié)構(gòu)及輥形構(gòu)成特性，在提高質(zhì)量、增加變形軋薄能力方面也沒有新的突破。因此，這類斜軋管機只適用于軋制易變形的銅管一類有色金屬管，不適合大規(guī)模、多規(guī)格、多品種熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)。

1.4 斜軋旋轉(zhuǎn)擴管機

斜軋旋轉(zhuǎn)擴管機的變形原理與作為二次延伸的輥式斜軋管機相同。斜軋旋轉(zhuǎn)擴管機軋輥的輾軋角為60°，以構(gòu)成擴管變形必需的擴管輾軋段。與行星斜軋管機不同，軋件（加工用鋼管）從小頭咬入，進入由軋輥與頂頭所形成的變形區(qū)，并實現(xiàn)擴管變形軋制。斜軋旋轉(zhuǎn)擴管機孔型結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 斜軋旋轉(zhuǎn)擴管機孔型結(jié)構(gòu)示意

現(xiàn)有的斜軋旋轉(zhuǎn)擴管機的軋輥仍然是采用軸單端懸臂固定，同時作為內(nèi)部變形擴管工具的頂頭也是靠頂桿支撐一端進行定位。因此，擴管變形也是一種不穩(wěn)定的斜軋變形過程。擴管最終產(chǎn)品是大直徑薄壁管，其內(nèi)表面產(chǎn)生螺旋道也是不可避免的，且變形量越大，成品管越薄，螺旋道越嚴重。

2 斜軋管工藝的改進

2009年浙江格洛斯無縫鋼管有限公司新建的Φ820 mm大直徑斜軋管機項目，對斜軋工藝及設(shè)備作了全面改進，重點是對作為二次延伸變形的精密斜軋機的軋機變形工藝（包括輥形）制度、軋機前臺、限動方式尤其是芯棒的工作方式等進行改進［8-10］，最終Φ820 mm大直徑斜軋管機的軋薄能力與產(chǎn)品質(zhì)量得到了一定的提升。

基于對斜軋理論的深入研究和在不同斜軋管機組上的生產(chǎn)實踐，可獲得對斜軋軋管變形的實質(zhì)性新認識：斜軋管機是能實現(xiàn)較大延伸變形量（即軋制延伸系數(shù)為1.5～3.0）和軋制薄壁管（D/S為35～45）的。但是，變形后能否維持已成形的形態(tài)是斜軋管機能否生產(chǎn)高質(zhì)量無縫鋼管的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的斜軋管工藝是完全能得到全面提高與發(fā)展的，具體方法及途徑主要集中于變形工藝與設(shè)備技術(shù)的全面革新與提升上。

（1）減少斜軋不均勻變形，將實現(xiàn)均勻變形金屬流動的物理條件與斜軋應(yīng)力和應(yīng)變計算結(jié)合起來，建立新的斜軋理論計算方法和工藝設(shè)計［11-14］。在軋輥的輥形設(shè)計上，從斜軋管功能要求出發(fā)，擬定變形方案，運用精確的數(shù)學(xué)模型和新的設(shè)計理論設(shè)計軋輥及變形導(dǎo)向工具。對與變形相關(guān)的所有輔助軋制工具、導(dǎo)向裝置等，以實現(xiàn)斜軋變形均勻和穩(wěn)定軋制為宗旨進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（2）從滿足斜軋管工藝要求，提高斜軋變形穩(wěn)定性為目的，突破現(xiàn)有斜軋管工藝固有方式，采用全新的軋管芯棒工作方式，重構(gòu)新的設(shè)備結(jié)構(gòu)方式、芯棒運動方式及約束方式，消除對斜軋變形有主要影響的軋輥、芯棒在軋制中的不穩(wěn)定性因素。用設(shè)備的可靠與穩(wěn)定性來實現(xiàn)和滿足斜軋的變形工藝條件。

（3）從斜軋管變形工藝穩(wěn)定性出發(fā)，在現(xiàn)有可靠設(shè)備結(jié)構(gòu)及控制方式的基礎(chǔ)上，對斜軋管機主機、前臺、后臺等設(shè)備結(jié)構(gòu)進行重構(gòu)或改進，盡可能消除或減少斜軋變形中影響變形穩(wěn)定及對變形后成型金屬質(zhì)量有不利影響的因素，用整體設(shè)備的穩(wěn)定與可靠性來保證斜軋變形工藝穩(wěn)定，以期獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。

經(jīng)過多年對斜軋軋管工藝的研究，結(jié)合多年生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，在現(xiàn)有二輥精密斜軋管機為代表的二次斜軋延伸機組基礎(chǔ)上推出新一代斜軋管機組——SCM新型斜軋管機組。

3 SCM新型斜軋管機組工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)特點

3.1 機組簡介

SCM斜軋管機組是高剛性無縫鋼管斜軋管機組的簡稱（S—stiffness and stabilize，C—cross rolling，M—mill），目前已取得注冊商標。SCM斜軋管機組的主要特點有：

（1）精確理論模型與二輥斜軋生產(chǎn)實踐經(jīng)驗結(jié)合而成軋制工藝模塊；

（2）全新的斜軋限動芯棒工作方式，即斜軋管機芯棒前、后臺全支撐軋制工藝；

（3）獨有專利設(shè)備技術(shù)（獲得3項中國專利，同時德國、意大利專利已受理）的新型設(shè)備結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于SCM新型斜軋管機組新的軋管芯棒工作方式、軋機本體主機設(shè)備、軋機前臺及后臺設(shè)備。同時，這些專利技術(shù)也可廣泛用于輥式斜軋穿孔機、三輥軋管機（Assel）和旋轉(zhuǎn)擴管機類斜軋管工藝設(shè)備的改進。

3.2 軋制工藝模塊內(nèi)容及軋輥設(shè)計方法

（1）消除影響變形穩(wěn)定的各因素。分析影響變形穩(wěn)定的因素，如軋輥輾軋角變動因素，并對此提出新的設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，最大可能地消除軋輥輾軋角在實際變形過程中的變動因素。

（2）建立精密斜軋變形及輥形設(shè)計的現(xiàn)代數(shù)學(xué)模型。包括：輥形與變形區(qū)數(shù)學(xué)關(guān)系模型，以滿足于金屬變形等效均勻應(yīng)變規(guī)律及輥形設(shè)計方法。

3.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)特點

SCM新型斜軋管機的結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有生產(chǎn)運行的精密二輥斜軋管機、大直徑斜軋管機基礎(chǔ)上的全面創(chuàng)新設(shè)備結(jié)構(gòu)，主要包括一個發(fā)明專利（專利號201710387429.4，專利名稱“熱軋無縫鋼管斜軋機前、后臺芯棒全支撐軋制工藝、設(shè)備技術(shù)”）和兩個實用新型專利技術(shù)（專利號201720603844.4，專利名稱“熱軋無縫鋼管斜軋機前、后臺芯棒全支撐軋制的設(shè)備構(gòu)造”；專利號201720603633.0，專利名稱“用于熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的水平換輥全封閉框式機架”）。

（1）全面創(chuàng)新的軋管芯棒工作方式。

全面創(chuàng)新的芯棒工作方式就是在軋制過程中，實現(xiàn)熱軋無縫鋼管斜軋管機前、后臺芯棒全支撐軋制工藝的芯棒工作方式。其要點是：在斜軋過程中，將現(xiàn)有芯棒從軋機入口與出口端同時限位、夾持，形成在軋機前、后臺芯棒頭尾兩端同時固定、限位支撐，最大程度地減少芯棒徑向位移和荒管的甩動。這種新的芯棒工作方式，實際上也是接近于連軋管機芯棒工作方式，芯棒在變形中是由各機架夾持以實現(xiàn)精準定位和穩(wěn)定。SCM新型斜軋管機芯棒及芯棒定位棒工作情況如圖6所示。

圖6 SCM新型斜軋管機芯棒及芯棒定位棒工作情況示意

（2）實現(xiàn)斜軋管機前、后臺芯棒全支撐軋制新工藝的設(shè)備構(gòu)造。

熱軋無縫鋼管斜軋管機前、后臺芯棒全支撐軋制工藝的設(shè)備構(gòu)造，要旨是實現(xiàn)軋管變形過程中工作芯棒的全面限位與穩(wěn)定。在斜軋限動軋制方式中，工作芯棒仍然由前臺完成在線或離線穿棒過程，空心毛管與工作芯棒進入軋制線，由限動裝置將芯棒與空心毛管推入斜軋管機孔型中，在斜軋管機的后臺新增設(shè)計了1個芯棒定位棒，并由后臺的止推小車將該芯棒定位棒送入斜軋管機孔型中，芯棒定位棒與芯棒間進行在線連接成為一個整體。前臺限動裝置、送料裝置聯(lián)動將芯棒與空心毛管一并送入斜軋主機的孔型中進行限動軋制。與傳統(tǒng)限動芯棒工藝不同，工作芯棒在軋制中具有了在芯棒工作段前、后兩端進行支撐約束的功能，即芯棒工作段在斜軋管機前臺部分為現(xiàn)用常規(guī)支撐，芯棒工作段在斜軋管機后臺部分由芯棒定位棒提供支撐作用，并通過后臺相關(guān)設(shè)備實現(xiàn)對芯棒定位棒的定位與限位作用，從而保證結(jié)合后“長芯棒”的軋制穩(wěn)定性。

實現(xiàn)斜軋后臺芯棒定位棒與前臺工作芯棒全面穩(wěn)定的關(guān)鍵設(shè)備是雙功能抱輥抱瓦機構(gòu)和機內(nèi)穩(wěn)定裝置等。SCM新型斜軋管機主機及后臺設(shè)備如圖7所示。

圖7 SCM新型斜軋管機主機及后臺設(shè)備示意

（3）斜軋機水平換輥、全封閉框式機架結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在所有斜軋管機和穿孔機，都是有U型斷面的主機架開放式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)形式，盡管也采用液壓缸鎖緊，但是在軋制力作用下，U型斷面的開式機架產(chǎn)生的彈性變形仍然較大、剛性較差。由于斜軋時軋制工件螺旋前進運動，在各種因素影響下，兩個軋輥和芯棒的工作位置變化不會是同步的。再加上開式機架的較大彈性變形量，從而使軋輥軸相對軋制中心線的實際位置是偏離理想設(shè)定位置的，實際變形過程中，軋輥與芯棒間的距離波動變化也較大——軋制穩(wěn)定性差。由此體現(xiàn)在軋機荒管的壁厚精度下降，荒管內(nèi)表面產(chǎn)生的明顯的內(nèi)螺旋道是由軋機剛性和軋制過程中變形區(qū)整體綜合穩(wěn)定性差所導(dǎo)致的，文獻［7］也詳述了斜軋變形區(qū)孔型變化與軋輥工作位置（由設(shè)備結(jié)構(gòu)決定）變化之間的關(guān)系。

SCM新型斜軋管機主機采用具有閉式機架結(jié)構(gòu)的工作機架專利創(chuàng)新技術(shù)，全面替代現(xiàn)有的U型斷面主機座與機蓋組合構(gòu)成工作機架的方式。通過對閉式機架的設(shè)計，使之具有水平方式移出和移入進行軋輥更換的特點，形成一種全新的水平換輥全封閉框架式鋼管斜軋管機機架。顯然，這種全封閉框架式機架結(jié)構(gòu)是具有最高剛性的軋管機主機架，極大地提高了斜軋管機的穩(wěn)定性。SCM新型斜軋管機主機設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖8所示，軋輥更換如圖9所示。

圖8 SCM新型斜軋管機主機設(shè)備結(jié)構(gòu)示意

圖9 SCM新型斜軋管機軋輥更換示意

由此設(shè)計的斜軋機前、后臺芯棒全支撐軋制新工藝的設(shè)備結(jié)構(gòu)和全封閉框式機架結(jié)構(gòu)，大幅度減少了現(xiàn)有斜軋管機軋制不穩(wěn)定因素，是提升斜軋工藝的全新創(chuàng)新性方案。

這里必須強調(diào)，縱觀近30年來連軋技術(shù)的發(fā)展，無論二輥還是三輥或者最近國內(nèi)推出的四輥結(jié)構(gòu)，連軋變形原理沒有任何方式變化，變化的是設(shè)備結(jié)構(gòu)形式，如三輥最早采用隧道式機架，也是一種全封閉機架結(jié)構(gòu)（PQF），后來演變單側(cè)、雙側(cè)向換機架，根本要義仍然是最大可能地減少機架變形，提高設(shè)備剛性與生產(chǎn)便利性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。上述對斜軋管機的改進實質(zhì)上也是異曲同工。

4 SCM新型斜軋管機組的主要經(jīng)濟數(shù)據(jù)

文獻［7］分析了企業(yè)建設(shè)熱軋無縫鋼管生產(chǎn)線，選擇軋管機類型時主要考慮的因素；比較了國內(nèi)某企業(yè)Φ180 mm連軋管機組與Φ180 mm Accu Roll斜軋管機組的主要經(jīng)濟數(shù)據(jù)。對比分析認為，斜軋管機組在投資與生產(chǎn)運行上與連軋管機組相比更經(jīng)濟，在新市場環(huán)境下有相對更大的靈活性和適應(yīng)性。SCM新型斜軋管機的工藝及設(shè)備新專利技術(shù)是在目前國內(nèi)大量正常生產(chǎn)的二輥斜軋管機組的基礎(chǔ)上進行了全面提升與更新，盡管SCM新型斜軋管機的工藝條件（芯棒工作方式）、設(shè)備結(jié)構(gòu)（主機與前、后相關(guān)設(shè)備）與現(xiàn)有二輥斜軋管機（如Accu Roll機組）完全不同，但整體變形工藝原理與工藝流程是相同的，并沒有增加會使生產(chǎn)運行成本提高的工藝與設(shè)備；因此，現(xiàn)有精密軋管機的生產(chǎn)運行指標可以作為SCM新型斜軋機的參照。

PQF連軋機管與SCM新型斜軋管機組的投資收益對比見表1。

表1 PQF連軋機管與SCM新型斜軋管機組的投資收益對比

參照表1，并結(jié)合文獻［7］中連軋管機組與斜軋管機組的主要經(jīng)濟數(shù)據(jù)，可以看出SCM新型斜軋管機組在投資與生產(chǎn)運行上比連軋管機更經(jīng)濟，同時在新的市場環(huán)境下相對具有更大的靈活性和適應(yīng)性。

5 SCM新型斜軋管機組的生產(chǎn)優(yōu)勢

綜上所述，SCM新型斜軋管機組具有以下優(yōu)勢：①軋制質(zhì)量同連軋質(zhì)量水準，鋼管壁厚公差ΔS≤5%；②機組產(chǎn)品規(guī)格范圍寬，生產(chǎn)組織靈活；③投資低，同規(guī)格機組的投資總額不到連軋管機組的1/2；④生產(chǎn)成本少，比連軋少1/4；⑤項目建設(shè)投資回收期短，僅為連軋項目的1/5；⑥可以生產(chǎn)高合金管及特種鋼管（不銹鋼管、鈦管等），規(guī)格多，生產(chǎn)靈活，可以快速適應(yīng)市場；⑦生產(chǎn)操作容易，運行及設(shè)備維修費用低；⑧基于生產(chǎn)實踐的工藝及設(shè)備創(chuàng)新專利技術(shù)，新建或技改升級均無風(fēng)險。

6 結(jié)語

SCM新型斜軋管工藝及設(shè)備技術(shù)是基于生產(chǎn)實踐，針對現(xiàn)有斜軋管工藝設(shè)備在生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量方面存在的問題，有效改進和全面優(yōu)化與提升斜軋管技術(shù)得到的。在新的產(chǎn)業(yè)局面和無縫鋼管市場環(huán)境條件下，斜軋管工藝方法是更具適應(yīng)性的生產(chǎn)工藝，采用全面升級換代的SCM新型熱軋無縫鋼管斜軋管機，可以提升企業(yè)競爭能力，是值得采用和發(fā)展的新型軋管機。