熱軋無縫不銹鋼管產涉及軋鋼的幾種形式,根據軋件變形原理,一般將軋鋼分為以下三種形式:
a. 縱軋
縱軋是軋件的運行方向(軸線)與軋輥軸線垂直,軋件做直線運動。型鋼、板材生產及無縫鋼管的連軋等都屬于縱軋;
b. 橫軋
橫軋是軋件的運行方向(軸線)與軋輥軸線平行,軋件做回轉運動。機車輪轂、自行車軸等的生產屬于橫軋;
c. 斜軋
斜軋是軋件的運行方向(軸線)與軋輥軸線既不垂直也不平行,軋件除了前進運動外,還有繞其本身軸線旋轉,做螺旋前進運動。最常見的無縫鋼管二輥、三輥穿孔(推軋穿孔、擠壓穿孔除外)生產屬于斜軋;Assel 和 Accu-Roll軋管也是斜軋。
熱軋無縫不銹鋼管的生產工藝流程包括坯料軋前準備、管坯加熱、穿孔、軋制、定減徑、鋼管冷卻、鋼管切頭尾、分段、矯直、探傷、人工檢查、噴標打印、打捆包裝等基本工序。當今熱軋無縫鋼管生產一般主要變形工序有三個:穿孔、軋管和定減徑,其各自的工藝目的和要求如下。
1. 穿孔
穿孔是將實心的管坯穿制成空心的毛管,其設備被稱為穿孔機。對穿孔工藝的要求是:
①. 要保證穿出的毛管壁厚均勻,橢圓度小,幾何尺寸精度高;
②. 毛管的內外表面較光滑,不得有結疤、折疊、裂紋等缺陷;
③. 要有相應的穿孔速度和軋制周期,以適應整個機組的生產節(jié)奏,使毛管的終軋溫度能滿足軋管機的要求。
2. 軋管
軋管是將穿孔后的厚壁毛管軋成薄壁的荒管,以達到成品管所要求的熱尺寸和均勻性。即根據后續(xù)工序減徑量和經驗公式確定本工序荒管的壁厚值進行壁厚的加工,該設備被稱為軋管機。對軋管工藝的要求是:
①. 將厚壁毛管變成薄壁荒管(減壁延伸)時首先要保證荒管具有較高的壁厚均勻度;
②. 荒管具有良好的內外表面質量。軋管機的選型及其與穿孔工序之間變形量的合理匹配,是決定機組產品質量、產量和技術經濟指標好壞的關鍵。
3. 定減徑(包括張減)
定減徑主要作用是消除前道工序軋制過程中造成的荒管外徑不一,以提高熱軋成品管的外徑精度和真圓度。減徑是將大管徑縮減到要求的規(guī)格尺寸和精度。張力減徑是在前后機架張力的作用下進行減徑,同時進行減壁。定減徑使用的設備為定(減)徑機。對定減徑工藝的要求是:
①. 在一定的總減徑率和較小的單機架減徑率條件下來達到定徑目的;
②. 可實現(xiàn)使用一種規(guī)格管坯生產多種規(guī)格成品管的任務;
③. 進一步改善不銹鋼管的外表面質量。
20世紀80年代末,曾有試圖取消軋管工序的傾向,僅使用穿孔加定減徑的方法生產無縫不銹鋼管的工藝,簡稱CPS(即斜軋穿孔和張減的英文Cross-roll Piercing,Stretch-reducing 縮寫),并于1990年3月~1991年7月在南非的不銹鋼管廠進行了工業(yè)試驗,生產外徑φ33.4~?179.8mm,壁厚3.4~25mm的不銹鋼管,其中定徑最小外徑為101.6mm.經過實踐檢驗,該工藝在生產壁厚大于10mm的鋼管時質量尚可,但在生產壁厚小于8mm的鋼管時通過定徑、張減不能完全消除穿孔毛管的螺旋線,影響了不銹鋼管的外觀質量。在隨后的改造中不得不在穿孔機與定減徑機之間增設了一臺MINI-MPM(4機架)連續(xù)軋管機來確保產品質量,MINI-MPM 于1993年4月投產。