無(wú)縫不銹鋼管的生產(chǎn)工藝研究

徐姚松 吳利陽(yáng) 顧計(jì)松 高小華 孫麗 陳小福

摘要：現(xiàn)代科技推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)發(fā)展進(jìn)程，設(shè)備性能與功用價(jià)值提高，尤其是在無(wú)縫不銹鋼管的生產(chǎn)方面，冶煉質(zhì)量與效率不斷提高，工藝流程更加優(yōu)化，誤差率隨之降低，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)資源優(yōu)化與高效利用。本文主要對(duì)無(wú)縫不銹鋼管的生產(chǎn)工藝展開闡述，分析無(wú)縫不銹鋼管生產(chǎn)流程與澆注問(wèn)題，提出質(zhì)量控制對(duì)策，希望對(duì)我國(guó)無(wú)縫不銹鋼管生產(chǎn)水平與效益提升起到積極參照作用。

關(guān)鍵詞：無(wú)縫不銹鋼管;生產(chǎn)工藝;質(zhì)量控制

我國(guó)鋼鐵整體生產(chǎn)水平不斷提高，無(wú)縫鋼管生產(chǎn)水平作為重要衡量指標(biāo)，還需不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高耐腐蝕等性能，以滿足工業(yè)發(fā)展對(duì)無(wú)縫不銹鋼管的使用要求。影響無(wú)縫不銹鋼管生產(chǎn)效益的因素較多，在生產(chǎn)設(shè)備與工藝、質(zhì)量控制等方面都應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)創(chuàng)新優(yōu)化，確保生產(chǎn)結(jié)果的理想性，貫徹落實(shí)高效與節(jié)能等生產(chǎn)政策號(hào)召，推動(dòng)鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。

一、鋼管生產(chǎn)工藝技術(shù)分析

1.連鑄管坯技術(shù)

連鑄化在不銹鋼生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用越發(fā)自如，連鑄機(jī)類型多樣，包括弧形與立式等類型。相比較于傳統(tǒng)的鋼錠軋坯技術(shù)，不銹鋼連鑄坯技術(shù)的金屬收得率與成產(chǎn)成本、鑄坯質(zhì)量等更加優(yōu)越。澆注中易出現(xiàn)合金元素氧化的問(wèn)題，會(huì)生成氧化物夾雜。鋼水粘度大，澆注中易出現(xiàn)水口堵塞情況。不銹鋼有復(fù)雜凝固形態(tài)與鋼水導(dǎo)熱性差等特征，澆注中易出現(xiàn)鑄坯裂紋等現(xiàn)象，還需在拉坯與冷卻等環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制速度變化。尤其是各種無(wú)氧化保護(hù)澆注與電磁攪拌等新技術(shù)的應(yīng)用，連鑄質(zhì)量得到了持續(xù)改進(jìn)。針對(duì)于馬氏體與奧氏體等難澆注類型的鋼種，也可以采用連鑄管皮技術(shù)，鋼種范圍不斷拓展。

2.熱擠壓工藝

雖然生產(chǎn)不銹鋼管的機(jī)組類型與數(shù)量多樣化，但擠壓機(jī)組的作用優(yōu)勢(shì)不能忽視，全球擠壓機(jī)組數(shù)量超過(guò)六十套，大部分機(jī)組用于生產(chǎn)不銹鋼管，少部分機(jī)組用于型材擠壓。相比較于斜軋等軋制生產(chǎn)方式，擠壓法在形變中更能承受三向壓縮應(yīng)力，針對(duì)于形邊抗力大與鋼號(hào)多等高要求的鋼管，也能夠得到理想的金相組織與內(nèi)外表面質(zhì)量等。尤其是改進(jìn)后的立式液壓穿孔設(shè)備，擠壓后壁厚精度理想。擠壓機(jī)工模具更換或制造便利，適合生產(chǎn)多規(guī)格與小批量的鋼管。擠壓機(jī)的生產(chǎn)規(guī)格范疇廣泛，可生產(chǎn)拓展至直徑25-245mm規(guī)格的鋼管，在滿足市場(chǎng)需求上的優(yōu)勢(shì)特征，也是其他軋管機(jī)組不能比擬的。擠壓法可以直接使用連鑄坯原料，生產(chǎn)品種靈活且質(zhì)量穩(wěn)定，可生產(chǎn)熱擠壓成品管與異型斷面鋼管。但自身的成材率低等問(wèn)題不能忽視，還需加強(qiáng)生產(chǎn)工藝改進(jìn)，以達(dá)到理想的成材率。高要求鋼管品種多采用預(yù)鉆孔或液壓穿孔機(jī)穿孔及擠壓的生產(chǎn)工藝;普通要求品種采用冷加工原料管，根據(jù)實(shí)際情況采用合理的生產(chǎn)工藝;小規(guī)格鋼管用立式液壓穿孔機(jī)，對(duì)實(shí)心坯料進(jìn)行穿孔擠壓;中等規(guī)格采用預(yù)鉆孔與擠壓機(jī)擠壓成管;可見(jiàn)擠壓法是應(yīng)用最廣泛與性價(jià)比最高的生產(chǎn)方式。隨著自動(dòng)化擠壓機(jī)與無(wú)氧化加熱等先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，熱擠壓法生產(chǎn)不易變形鋼管與高合金鋼管的應(yīng)用率顯著提高，傳統(tǒng)二輥斜軋穿孔等生產(chǎn)方法的不適用性特征逐步突顯。但熱擠壓生產(chǎn)中的開裂情況不能忽視，還需加強(qiáng)溫度與擠壓速度等因素的控制，以減少裂紋產(chǎn)生[1]。

3.冷軋結(jié)合冷拔工藝

大部分鋼管生產(chǎn)都需要冷加工工藝，同時(shí)推動(dòng)了冷加工設(shè)備發(fā)展步伐。冷加工工藝分為冷軋與冷軋及兩種工藝結(jié)合的三種類型，冷軋與冷拔聯(lián)合工藝在國(guó)外應(yīng)用普及?，F(xiàn)代科技發(fā)展進(jìn)一步優(yōu)化了冷軋管機(jī)的性能，鋼管大減徑量與壁量的形式生產(chǎn)成為了可能，機(jī)組可完成80%的變形量。尤其是冷軋定壁為主，冷拔控制鋼管外徑與規(guī)格為輔的生產(chǎn)工藝應(yīng)用，各種品種與規(guī)格鋼管的生產(chǎn)要求得以滿足。聯(lián)合生產(chǎn)工藝有成品質(zhì)量佳、壁厚及外徑精度高、加工周期短、省略熱處理各工序、能源節(jié)省等優(yōu)勢(shì)，荒管原料利用率提高，原理規(guī)格種類得以簡(jiǎn)化。在現(xiàn)代科技帶動(dòng)下，冷軋管機(jī)組逐步向著環(huán)孔型與長(zhǎng)行程等方向邁進(jìn)，尤其是慣性扭矩垂直平衡機(jī)構(gòu)的運(yùn)用，機(jī)組往返次數(shù)逐步增大。環(huán)孔型的軋制變形送盡量與均勻性加強(qiáng)。荒管原料利用長(zhǎng)管坯，長(zhǎng)度隨之增加，機(jī)組利用率隨之增大。拋物面孔型與曲線型芯棒的運(yùn)用，使得金屬變形更符合要求，工模具利用效益隨之加強(qiáng)，但運(yùn)用中因異常受力引起疲勞彎曲導(dǎo)致芯棒斷裂失效等問(wèn)題影響不能忽視，還需在生產(chǎn)中加強(qiáng)影響不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量的應(yīng)力等內(nèi)在因素的觀察與處理[2]。機(jī)組生產(chǎn)精度與能力不斷提高，鏈?zhǔn)嚼浒喂軝C(jī)組相對(duì)于液壓冷拔管機(jī)應(yīng)用更加廣泛，是鋼管生產(chǎn)主要冷拔管機(jī)結(jié)構(gòu)。尤其是溫軋技術(shù)的應(yīng)用，可將管料加熱到指定溫度，同時(shí)憑借變形量大與軋制力小等優(yōu)勢(shì)，使得總變形量得到顯著提升。

二、熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)流程

熱軋無(wú)縫鋼管分為多種類型，生產(chǎn)工序包括管坯準(zhǔn)備檢查與加熱、穿孔、軋管、荒管加熱、定徑、熱處理、矯直、精整、檢驗(yàn)、入庫(kù)。無(wú)縫鋼管軋制以圓管坯原料為主，經(jīng)過(guò)切割加工成長(zhǎng)度固定的坯料，經(jīng)過(guò)熔爐加熱，用乙炔等燃料為管坯解熱，需合理控制熔爐內(nèi)溫度。對(duì)出爐后的管坯用錐形錕穿鋼管孔機(jī)進(jìn)行穿孔，經(jīng)過(guò)三錕斜軋與連軋。擠壓后脫管用錐形鉆頭定徑，用冷卻塔噴水冷卻。最后對(duì)冷卻后矯直的鋼管進(jìn)行內(nèi)部探傷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有氣泡與裂紋等問(wèn)題的鋼管。最后做好規(guī)格與編號(hào)等標(biāo)記及入庫(kù)工作。

三、鋼管生產(chǎn)質(zhì)量控制

不銹鋼管質(zhì)控內(nèi)容繁瑣，需涉及到自動(dòng)控制技術(shù)與尺寸檢測(cè)技術(shù)、精整工序等環(huán)節(jié)，對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)水平提出了更高要求，直接關(guān)乎不銹鋼管生產(chǎn)質(zhì)量。其中無(wú)損探傷工序不能忽視，在傳統(tǒng)無(wú)損探傷基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用超聲波與渦流等探傷機(jī)組，以及激光測(cè)徑與超聲波測(cè)厚等裝置，對(duì)鋼管各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)控制。綜合探傷機(jī)組形成高效處理系統(tǒng)，通過(guò)信號(hào)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)自動(dòng)化與信息化，更利于生產(chǎn)質(zhì)量與效率提升。尤其是針對(duì)于成品細(xì)微質(zhì)量缺陷的控制，成品出現(xiàn)銹斑問(wèn)題與加熱爐溫度控制不合理，氧化鐵不易與加熱的坯料剝離，在冷卻床上形成紅褐色銹斑有關(guān);出現(xiàn)表面粗糙與鋼管在定減徑機(jī)時(shí)被擠壓附著在表面有關(guān);氧化鐵形成與溫度、加熱時(shí)間、加熱爐氣氛等因素影響都有關(guān)系;對(duì)此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)注重與合理調(diào)整[3]。檢測(cè)與技術(shù)控制是我國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展薄弱環(huán)節(jié)，還需積極引入國(guó)外先進(jìn)國(guó)外的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)，追求產(chǎn)量的同時(shí)，更注重成本降低與產(chǎn)品質(zhì)量提升，衍生出更多新的工藝及設(shè)備，以推動(dòng)鋼管生產(chǎn)行業(yè)健康發(fā)展。

總結(jié)：

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)水平提出了更高要求，但受技術(shù)等因素限制，無(wú)縫不銹鋼管水平整體偏低，仍處于摸索性前進(jìn)階段。為滿足工業(yè)發(fā)展對(duì)耐腐蝕性等高性能要求的鋼管生產(chǎn)需要，還需在鋼管生產(chǎn)中加強(qiáng)精密設(shè)備的合理配備，加強(qiáng)工藝流程優(yōu)化與生產(chǎn)質(zhì)量控制，以達(dá)到理想的生產(chǎn)效果。

參考文獻(xiàn)

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第一作者簡(jiǎn)介：

徐姚松（1971年5月），男，漢族，浙江海鹽人，大專學(xué)歷，浙江中達(dá)特鋼股份有限公司，工程師，工作及研究方向：不銹鋼加工與成型。