我国不锈钢管生产工艺及其发展方向

1、我国不锈钢管生产工艺及其发展方向2009-05-20 14:08:30一、工艺设备介绍它们的产不锈钢管的生产技术工艺根据钢种、用途和规格的不同，有多种生产工艺,品特征、生产能力和工艺流程如图1所示。段!豐lCm-产量10万吨/年“管壁公塞' 轧管机 顶管 连轧管三银 静拔管±1斑 ±7魁帕知 士了阶8剤±5烁±0,lmm+J|穿孔卄C交叉法3夕卜径3S&'107Qfnm壁厚 2.6'15mm+25'lOOmm+J民度 B.522tt产垦25*3C万盹.年+J三辗热轧管亠泠轧管宦径， 胀力减轻a外轻城1严2,0mm1

2、!厚 5TDMIT1圧度13rr产量过万哇f年外径 4'23Qmm壁厚 0.42-Dmm底度lFSOmd产昼15也m/H*冷拔管卩外径拿 0,75'< 5Q0mm援速 36*720m./min热连轧管+壁厚 O.ZDmm+JKJE 15-50m+产虽1DO万吨;'年+焊管外径31800mm壁厚0.220mm长度20m产量0.5万吨/年（一条机组）图11、挤压管的生产工艺和设备各种钢管的生产工艺及其特点由于挤压机吨位的提高和感应加热炉由低额改成中额，以及设备结构、工具材质及工 艺的改进，用挤压方法可以生产一般轧制法难以生产的各种异型钢管和难变形高温合金的钢管等。挤压

3、管的生产工艺流程如图 4所示。穿孔机一般为液压传动的立式挤压机，属于反挤压过程，能力为5001200T,穿孔机的能力较小，为相配的挤压机能力的0.20.4倍，穿孔机速度400mm/so挤压机一般为液压传动的卧式挤压机。为了提高生产效率，采用双挤压筒及4个工位的旋转模架，以缩短生产周期，使小时的挤压次数可达到140次。润滑剂使用玻璃润滑剂或矿物结晶盐，其摩擦系数w 0.052，成品管用喷丸或碱酸洗清除氧化铁皮。坯料谁备一初越 一k除磷润滑剂挤压-一袴却矫直 一切头 一*去润宿剂一*检查一广打印包装 人库T_怜加工殺(G 高合金锅管或型村坯料推备一加执一除磷润滑齐11 穿孔或扩机再加除矚涂润滑剂一

4、挤压 一冷却 蛹亶 一切头、切尺寸 一去润滑剂一查 _>打印包装一入库卩I*一冷加工< b) 不锈钢管星图2 挤压管生产工艺流程图2、顶管生产工艺和设备顶管工艺适合于薄壁管的生产，生产规模灵活，技术复杂性较低，产品质量好。其生产工艺流程见图5所示。顶管的生产是用一根芯棒将穿孔(并延伸)后的空心坯一端缩口，同时将下一工序用的芯棒插入， 随后在辊式模顶管机上顶出， 使其减壁和减径。现代的顶管 机采用新式松棒，脱棒机，并配有一座单独传动的 2428个机架的张力减径机。现代的顶管 机已成为生产小直径无缝管的有效设备。管坯切断一加 左型鬲压水除隣|立式芽孔机上穿K 屮&银站孔卩三報式

5、延佃机上延伸I£在空心坯確径机上减径匝管*L再加那録二媲据头尾 碍加热张比减径断一图3 顶管生产工艺流程3、三辊轧管工艺和设备三辊轧管工艺是把穿孔后的荒管在三个呈120°配置的轧辊和一根长芯棒之间进行旋转前进碾轧的，所以可以生产尺寸精度高、灵活性高等特点。适合小批量多品种的钢管生产。 主要用于生产厚壁钢管。产品的外径与壁厚比可在418的范围。生产工艺过程包括管坯准备、加热、定心、穿孔轧管、再加热、定减径、回转定径、冷却和矫直、切头和探伤等工序。 生产工艺流程见图 6所示。三辊轧管机在生产D/S=154.5的钢管式采用全浮动式芯棒，在生产D/S=4.53.5的壁厚管时采用回退

6、式芯棒。三辊轧管机一般都配置514架定径机（或减径机、张力减径机）和二辊式回转定径机。图4 三辊轧管工艺流程4、焊管生产工艺和设备不锈钢焊管生产设备简单， 容易变换产品规格和品种，比同规格的无缝管成本下降25%两种钢管的特点比较见表1所示。不锈钢焊管适用于具有一般压力和腐蚀性介质及低温配管，一般外径为1/48in焊管的成型工艺用连续性成型机，大于8in管采用压力成型或三辊弯板成型机。焊接工艺一般采用融化极氩气保护焊MIG或埋弧焊，焊接速度小于 1m/min。为了提高焊接速度，稳定焊缝质量，新的焊接工艺有等离子电弧焊和激光焊，其焊接速度根据壁厚的不同，可以达到 5m/min。项目无缝不锈钢焊接钢

7、管钢管制造可生产用焊接方法难以生产地厚壁管钢管规格范围宽，制造价格低，适于薄壁管生产偏差壁厚偏差大壁厚偏差小，内外表面平滑加工性进行弯曲加工一般没有问题因为有焊缝，弯曲加工中有时需注意抗腐蚀性适于在强腐蚀环境下适应如加工处理不当， 在腐蚀环境中，焊缝可能先被腐 蚀价格设备复杂，工序多，设备费和生产费用高， 所以价格比焊管高设备简单，价格低，尤其对薄壁管，在大批量生产 地情况下更为有利用途举例锅炉管，加热管、冷却管，热交换器管、 冷凝器管、蒸馏管、再沸器官、盘管加热 器、高温高压配管、废热吸热器、测量仪 表配管、温度计保护管水煤气配管、结构管、造纸设备配管、热交换气管、 废水管、化学纤维管、合成

8、纤维配管、啤酒、黄油、 牛奶业用装置管、建筑、家具、制药设备用管等表 5 焊接钢管和无缝钢管的比较无论采用哪种焊接方法，在焊接后都要根据有关标准进行各种处理和检验。一般经过 切断后送去矫直，管端加工，除油，热处理，酸洗白化，空压或水压试验，涡流探伤，超声 波探伤及各种检验（包括外观、金相组织、机械性能、耐蚀性）。对于装饰用管，表面要进 行研磨处理。 一般大批量生产去除缺陷的方法是采用连续式砂带或平头修磨机。 在精磨工序 使用PVA石墨或刷磨。为了提高焊管表面的光洁度、尺寸精度（一般外径偏差0.5%，壁厚偏差± 10%），机械和耐蚀性能和生产薄壁细小规格及异型管，不锈钢焊管需要进行冷拔

9、加工。5、钢管的冷加工（冷拔或冷轧）不锈钢无缝管和焊管都可通过冷加工冷拔和冷轧，达到更高的冷加工制品要求。进 行冷加工制品有下述特点：改善表面，由于提高了表面光洁度， 从而改善耐蚀性。进一步提高尺寸精度， 用芯棒冷拔或冷轧后不仅提高外径精度， 还可以改善壁厚的精度。 可以 生产更小直径和更薄管壁的钢管。冷变形更配合热处理，可改善力学性能。特殊尺寸， 特殊断面（圆形除外）均可生产。（1）冷拔冷拔钢管的管径加热或常温将段部缩颈，表面通过酸洗去除氧化皮，涂上润滑剂进行 冷拔。 冷拔有三种方法， 采用成品内径尺寸的顶头冷拔叫顶头冷拔。 采用和管长相同的芯棒 冷拔叫芯棒冷拔或无芯棒的自由冷拔。 采用芯棒

10、冷拔内壁光滑， 可完成较大变形比， 使用尺 寸长的不锈钢管冷拔。拉拔可以为链式、水压或油压机。链式拉拔一次可拔两支或多支钢管，为了减少冷拔 管和模具间的磨损， 润滑剂的品质对提高效率很重要。 通常要经酸洗去除表面铁皮， 再涂上 润滑剂。2）冷轧冷轧是通过两个轧辊具有沿圆周逐步变小轧辊孔型，内穿有斜度的芯棒往复轧制的冷 加工法，称为冷皮尔格法。也可采用3 辊式冷轧机。这种方式和冷皮尔格法轧管机原理一样，是变形过程为压力状态，冷拔困难的高合金 不锈钢可用这种方法，由于全圆周加工尺寸精度高，每一次加工量大， 对品质改善显著，但 效率较低，轧辊制作与调整困难。二、对比国际 我国工艺改进方向1、开拓不锈

11、钢热轧无缝管产品在美国不锈钢无缝管产品组成中，热轧管占67%，而冷拔（轧）管仅占 33%。而我国目前的不锈钢无缝管市场中，不锈钢热轧管产品尚属空白，而冷拔（轧）不锈钢管占有 100% 的市场，如果按照美国市场冷热比例，我国用于“以冷代热”的不锈钢无缝管高达67%！造成这种现象的原因在于，我国不锈钢无缝管生产采用的是“斜轧穿孔+冷拔冷轧”的工艺，这条工艺路线不能生产热轧成品管，而我国已经采用了 50 年。因此，在需要使用热挤压管 的场合，就以冷拔（轧）管来代替，导致“以冷代热”的不合理现象出现，增加了不锈钢管 的生产和使用成本。自 20 世纪 50 年代以来，世界各国纷纷采用热挤压工艺来取代其他

12、生产不锈钢无缝管 的方法， 因为从提高材料的变形能力， 产品的综合质量以及经济性的角度考虑， 采用热挤压 工艺来生产不锈钢和高镍合金无缝钢管是最为有利的选择。 目前， 国外除了部分生产大直径 不锈钢管采用“立式水压机穿孔 +皮尔格轧管机轧制”工艺之外，基本上都是采用热挤压工 艺来生产不锈钢等高合金无缝管。 而且，采用全连铸坯、 模铸坯、 离心浇铸坯或电渣重熔坯， 通过热挤压工艺， 不仅可以直接生产不锈钢热挤压成品管， 同时还可以为冷加工提供高品质 的“近终型毛管”， 特别是提供不锈钢和高镍合金长管的“近终型毛管”， 以减少冷加工道 次，降低消耗，提高质量，降低成本。参照国际，我国有必要开拓不锈

13、钢热轧无缝管产品，引进热轧挤压生产工艺，但是， 我国的传统“斜轧穿孔 +冷拔冷轧”工艺由来已久，生产成本已经大大降低，使用上也已经 成为习惯，所以，热轧挤压工艺若要在国内成为主流，还需形成以下几个条件。1）对不锈钢无缝管市场上 90%以上市场份额的 304、 316、 321 等 300 系不锈钢，采用全连铸供坯工艺， 使热挤压不锈钢管的生产成本大幅度地降低， 从而可以与国内的冷轧冷 拔不锈钢管以及与国外的同类热挤压不锈钢管相竞争。（2）采用适当的玻璃润滑剂， 使生产出的热挤压不锈钢成品钢管的表面质量以及尺寸 精度达到热轧管的标准，真正做到为用户所接受。2、提高精品不锈钢焊管比重根据我们对美国不锈钢管市场的了解，美国钢管市场中不锈钢焊管比重很大，其中自 产比重大于进口比重， 而高品质的焊管更主要是国产管。 相比而言， 我国不锈钢管市场情况