假如以曼氏兄弟取得第一個關于周期軋管工藝專利(DRP58762)的日子,即1891年2月24日作為發明周期軋管工藝的日子,那么1991年正好是一百周年紀念,當然國際不銹鋼管材學會(International Tube Association ITA)定于1991年6月在芝加哥召開國際不銹鋼管會議并舉辦鋼管博覽會,并不一定與發明周期軋管工藝有關,因為ITA每兩年舉辦一次不銹鋼管博覽會,同時召開鋼管會議,由來已久成慣例了,并在“Tube”一字后加國名和年份作為標志。
一、Tube America 91 簡介
國際不銹鋼管材學會(ITA)于1991年6月16日到6月19日在美國芝加哥市舉辦了全美1991年不銹鋼管博覽會 三比同時召開了鋼管學術會議,ITA將這兩項活動統稱為“Tube America 91”。在Tube Ameica 91鋼管學術會上發表了26篇論文,它們比較清楚地勾畫出了不銹鋼管生產技術的新進展。
對于無縫不銹鋼管生產工藝技術的發展來說,20世紀的最后十年是關鍵的年份,由于新的兩套全浮動的芯棒連軋管機組的投產,這種軋機的發展獲得了新的動力,限動芯棒連軋管工藝開始向MINI-MPM方向發展,CPS軋管試驗尚在進行中,結果如何尚未見分曉,在張力減徑工藝方面出現了混合傳動的新概念和軋機自動控制,探傷技術和檢測技術也有了新進展,在這樣一個時刻召開了鋼管學術盛會,所以芝加哥市市長宣稱1991年6月18日為“Tube America Day”。
二、Tube America 91的新提示
1. TOSA不銹鋼管廠的CPS工藝
該廠采用CPS工藝,其流程如圖26-3所示。
環形爐的加熱能力為30t/h;穿孔坯外徑114~185mm,最長為1m;定徑后不銹鋼管的外徑101.6~179.8mm,最長為10m;張力減徑機可生產外徑為33.4~101.6mm,最長為40m的鋼管,冷床寬20m.圖26-4示出的TOSA不銹鋼管廠錐輥式穿孔機的D/S值可達25~27.5,伸長率 λ=4.17~5.5。
2. MINI-MPM 軋管工藝
MINI-MPM軋管工藝的基本參數如表26-2所示。
3. 混合傳動的張力減徑機(MD-SRM)
意大利因西公司(INNSE)設計制造了一臺新穎的張力減徑機,其新穎之處在于傳動系統。該傳動系統由兩個相互獨立的傳動機構組成,處于人口側的一組機架的傳動方式為雙電機差動傳動;處于出口側的一組機架為電機單獨傳動。事實上,單獨傳動系統的優點主要顯示在張減機的后部機架上,即軋制小口徑不銹鋼管時,因后部機架孔型的橢圓度較小,需要精確控制張力,而這種精確控制只有采用單獨傳動系統時才能實現。此外,單獨傳動張減機的速度曲線多種多樣,因此比較容易適應各種尺寸小口徑不銹鋼管的速度要求。與此相反,張減機入口側的一機架若采用單獨傳動系統,則所設置的功率遠遠大于實際需要,而且由于速度剛性不夠,切頭損失較大,CEC控制系統也難于控制整個減徑過程中的速度曲線。綜上所述,對入口側機架采用成組傳動是比較有利的,即采用一個主電機進行集體傳動,另加一個疊加傳動電機。
INNSE 設計的 MD-SRM所采用的混合傳動方式,入口側若干機架采用雙電機差動傳動,后部若干機架采用單獨傳動,以達到揚長避短的目的。
a. CEC控制,由一較簡單的軟件,即可控制集體差動傳動;
b. 憑借單獨傳動的后部機架,即可取得張減工藝的最佳化;
c. 根據工藝需要不用后部若干機架時,很容易使其脫離軋制過程;
d. 軋制效率高,易于調整和事故處理。
在Tube America 91 不銹鋼管學術會議上發表的一些文章對發展鋼管生產技術很有意義。MD-SRW、MINI-MPM 以及錐輥式穿孔機都是在一定條件下產生的,雖沒有嶄新的概念,卻是推“陳”而出“新”的產物。鋼管生產技術就是在“推陳出新”、“繼往開來”的條件下,不斷有所創新,不斷向前發展的。
三、Tube America 91 與全浮動芯棒連軋管工藝的發展
在Tube America 91會上發表的“中國的連軋管廠”一文,全面地反映了全浮動的芯棒連軋管工藝的新進展,其要點如下:
a. RK2和寶鋼不銹鋼管連軋管廠
自從 Lorain 廠和 Gary 廠兩臺全浮動芯棒連軋管機組投產,這種工藝又經過了20多年的發展,所產鋼管質量提高,產能明顯提高,可以說RK2和寶鋼連軋管廠是這種工藝發展完美的標志,以下各方面則是其發展的成果。
1. 先進的直流傳動為高速連軋提供了基礎條件;
2. 竹節控制和CEC控制明顯地提高了產品質量和收得率;
3. 先進的穿孔機和張減機設備設計實現了軋制技術的進步;
4. 在張減工藝和傳動技術方面取得了成果,使連軋管廠可以生產450多種規格的成品管;
5. 計算機過程控制、無損探傷和精整作業區的連續布等進一步發揮了連軋管廠的技術先進性。
b. 對寶鋼不銹鋼管連軋管廠的7點評述
1. 由于穿孔機采用了狄賽爾導盤再加上較高的軋制速度和線外脫(頂)桿,因此能以4根/min的速度生產11m長的穿孔坯;
2. 設置了空心坯減徑機從而減少了管坯規格,改善了穿孔坯質量;
3. 連軋管機的優越性:軋出速度高(7.87m/s),荒管長達33m,并采用“竹節”控制,提高了管子質量和收得率;
4. 張減機軋出速度高達16m/s,采用CEC控制以減少切頭損失,工藝技術上的優越性表現在以兩種尺寸的管坯就能軋出450種規格的管子;
5. 采用分塊式加連接輥道的精整區布置以達到年處理量1300萬根管子的指標;
6. 油井管加工區使用了多種無損探傷設備、摩擦對焊機和液壓操作的加厚機;
7. 15套探傷對成品管質量起到了保證作用。
c. 軋制工藝的進一步發展
從軋制工藝的角度來看,對FFM軋制技術的進一步發展,以下兩點形成了限制,即:
1. 由于芯棒的長度最長為30m,因此熱軋荒管長度不得長于35m;
2. 成品管外徑最大為7英寸,超過此極限值,芯棒重量太重,金屬流動的不均勻性程度加劇,生產無法進行。為了超越以上限制,連軋管工藝勢必要向限動芯棒工藝發展。
四、結語
Tube America 91 還發表了兩篇強調不銹鋼管生產工藝管理的文章即:
1. 加強“綜合質量管理”以滿足21世紀不銹鋼管工業的需要,其主要內容為工藝過程的統計管理(簡稱SPC);
2. JIT計算機管理系統,包括在線生產計劃及管理系統,選擇確定工藝參數,生產過程的安排與產能計算;生產指令的下達及過程控制,生產現場監控系統。
北京科技大學“關于全浮動芯棒連軋管機組壁厚精度的研究”的報告(2008年4月)稱:在連軋管機上采用竹節控制技術,在張減機上采用CEC控制技術,不銹鋼管的精度有了顯著的改善,精度的改善和其他機組不能及的高產能,使全浮動芯棒連軋管工藝再次受到了人們的關注。