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(fā)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(fā)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(tǒng)稱為“Tube America 91”。在Tube Ameica 91鋼管學術會上發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(huán)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(tǒng)。該傳動系統(tǒng)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(tǒng)的優(yōu)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(tǒng)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(tǒng),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(tǒng)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(fā)表的一些文章對發(fā)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(chuàng)新,不斷向前發(fā)展的。
三、Tube America 91 與全浮動芯棒連軋管工藝的發(fā)展
在Tube America 91會上發(fā)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(fā)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(fā)展完美的標志,以下各方面則是其發(fā)展的成果。
1. 先進的直流傳動為高速連軋?zhí)峁┝嘶A條件;
2. 竹節(jié)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(guī)格的成品管;
5. 計算機過程控制、無損探傷和精整作業(yè)區(qū)的連續(xù)布等進一步發(fā)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(guī)格,改善了穿孔坯質量;
3. 連軋管機的優(yōu)越性:軋出速度高(7.87m/s),荒管長達33m,并采用“竹節(jié)”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(yōu)越性表現在以兩種尺寸的管坯就能軋出450種規(guī)格的管子;
5. 采用分塊式加連接輥道的精整區(qū)布置以達到年處理量1300萬根管子的指標;
6. 油井管加工區(qū)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(fā)展
從軋制工藝的角度來看,對FFM軋制技術的進一步發(fā)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(fā)展。
四、結語
Tube America 91 還發(fā)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(yè)的需要,其主要內容為工藝過程的統(tǒng)計管理(簡稱SPC);
2. JIT計算機管理系統(tǒng),包括在線生產計劃及管理系統(tǒng),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(jiān)控系統(tǒng)。
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(jié)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。