對這一百多年不銹鋼管生產工藝發展的歷史回顧,有助于弄清楚各種生產工藝的興衰,這種“興”與“衰”,除了有其歷史的背景條件的影響外,最根本的是工藝本身所固有的長處和短處在技術發展長河中的顯露。這種回顧對于立足當前,展望未來,不無裨益。現從以下4方面進一步對上述發展過程加以追述。




一、周期(qi)軋(ya)管機、自動軋(ya)管機和(he)頂(ding)管工藝的(de)發展


  曼(man)(man)(man)內斯(si)曼(man)(man)(man)兄(xiong)弟發(fa)(fa)明斜軋(ya)(ya)(ya)穿孔機后(hou),原想通過實心坯穿孔一次成(cheng)管(guan)(guan),經過多次試驗失(shi)敗之后(hou),就設(she)法在(zai)(zai)兩重式軋(ya)(ya)(ya)機上將空心坯套在(zai)(zai)芯棒(bang)(bang)上加以延伸,這(zhe)樣生產(chan)(chan)的鋼(gang)管(guan)(guan)長度不(bu)(bu)大(da)于(yu)4~4.5m,而(er)且質(zhi)量很差。由此導致曼(man)(man)(man)氏兄(xiong)弟于(yu)1892年(nian)發(fa)(fa)明周期軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機,這(zhe)種(zhong)周期軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機采(cai)用(yong)人(ren)工(gong)(gong)喂料,由于(yu)芯棒(bang)(bang)很重,喂料很費力氣,生產(chan)(chan)呈間斷性,效率很低。當早期在(zai)(zai)曼(man)(man)(man)內斯(si)曼(man)(man)(man)公司工(gong)(gong)作,并(bing)參加過早期不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)生產(chan)(chan)的斯(si)蒂弗(fu)爾工(gong)(gong)程師(瑞士(shi)人(ren))移居美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)時,美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)鋼(gang)管(guan)(guan)界(jie)正在(zai)(zai)探索發(fa)(fa)展空心坯快速延伸的工(gong)(gong)藝。由于(yu)他(ta)的努力,第一臺自(zi)(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機于(yu)1903年(nian)11月在(zai)(zai)美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo) Greenville 誕(dan)生,所生產(chan)(chan)管(guan)(guan)子(zi)的外徑(jing)最大(da)為(wei)4~5 1/2英(ying)寸。與美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)發(fa)(fa)展自(zi)(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機的同時,德國(guo)(guo)又從(cong)完全(quan)不(bu)(bu)同的途徑(jing)研究發(fa)(fa)展了另一種(zhong)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝,即在(zai)(zai)原已存在(zai)(zai)的艾哈(ha)德水(shui)壓沖孔工(gong)(gong)藝的基礎(chu)上,采(cai)用(yong)環式孔型對沖孔杯(bei)狀體進行(xing)延伸,這(zhe)就是頂管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝。因此,從(cong)1886年(nian)發(fa)(fa)明斜軋(ya)(ya)(ya)穿孔機后(hou),在(zai)(zai)將近(jin)20年(nian)的時間內出(chu)現了3種(zhong)可用(yong)于(yu)工(gong)(gong)業生產(chan)(chan)的軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝。



二、連續(xu)軋管機的發展


 連續軋管機的發展道路比較曲折,早期的幾次試驗,由于受傳動技術的限制均告失敗。有一些軋機經短期運行后被迫停產,這包括:1891年的5機架Kellogg連軋機、1901年的12機架Alois連軋機、1917年的7機架Fassel連軋機和1932年的21機架Foran軋機。Foran所設計的連軋管機,據稱在技術上是成功的,失敗是由于Globe鋼管公司經濟上的原因。但是總的來說長芯棒連軋管技術在20世紀前半葉沒有多大的發展,直到1949年、1950年兩套設有張力減徑機的單獨傳動的全浮動芯棒連軋管機組在美國Lorain 廠和Gary廠投產后,才算是有了長足的進展。這種軋機發展至1972年德國牟爾海母2號連軋管機組投產時,軋制工藝日趨完善,所軋不(bu)銹鋼(gang)管質量優越,軋機能力大大提高,在小口徑不銹鋼管生產領域內占有很大的優勢。到1978年達爾明貝爾加莫廠的MPM軋機投產后,連軋管工藝在較大口徑不銹鋼管(guan)的生產領域內也占了優勢。


1983年日本八幡(fan)廠(chang)的(de)半浮動芯棒連(lian)(lian)軋管(guan)廠(chang)的(de)投(tou)產(chan),開始了3種(zhong)連(lian)(lian)軋管(guan)工(gong)藝并(bing)存(cun)的(de)時期。采用連(lian)(lian)軋管(guan)工(gong)藝的(de)鋼管(guan)廠(chang)競爭能力強,經(jing)濟效益好,其突(tu)出優點是:產(chan)量高(gao)(年產(chan)量50萬(wan)噸以上)、產(chan)品質量好,所生產(chan)管(guan)子的(de)品種(zhong)規(gui)格(ge)多,毛管(guan)長度大,收得率高(gao),這(zhe)些優點決非(fei)其他(ta)軋管(guan)工(gong)藝所能比(bi)擬的(de)。




三、各種古(gu)老軋管工藝全面(mian)翻新


 連軋管工藝(yi)獲得巨大發展的(de)同時(shi),各種古老(lao)的(de)軋管工藝(yi)也進入了一個全面翻新的(de)時(shi)期。


1. 單槽自(zi)動軋(ya)管(guan)機和串(chuan)列布置的自(zi)動軋(ya)管(guan)機


   日本四大(da)(da)鋼鐵公司在1977~1978年兩(liang)(liang)年時間內共有4套新型(xing)的(de)(de)單槽(cao)自動軋(ya)(ya)管機投產(chan),所生產(chan)鋼管的(de)(de)最(zui)大(da)(da)直(zhi)徑(jing)為381mm、406mm.在小口徑(jing)鋼管生產(chan)領域內采用串(chuan)列式布(bu)置的(de)(de)自動軋(ya)(ya)管機是蘇聯的(de)(de)做法(fa)(fa),所生產(chan)鋼管的(de)(de)最(zui)大(da)(da)外徑(jing)為140~250mm。但經過不到20年的(de)(de)發展,證明這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)種做法(fa)(fa)不能克服(fu)自動軋(ya)(ya)管工(gong)藝所固有的(de)(de)缺(que)點(dian)。“短(duan)頂頭(tou)軋(ya)(ya)管”終究不如“長芯棒軋(ya)(ya)管”,于是這(zhe)(zhe)兩(liang)(liang)種改進了的(de)(de)自動軋(ya)(ya)管工(gong)藝未獲(huo)發展。


2. CPE工藝


  頂管(guan)工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)缺點(dian)在1974年的(de)(de)(de)(de)頂管(guan)工(gong)藝學術討(tao)論會上進(jin)行了(le)比較(jiao)全面的(de)(de)(de)(de)論證。為了(le)改善采(cai)用這(zhe)種工(gong)藝生產的(de)(de)(de)(de)毛管(guan)短、壁厚薄、收(shou)得率低(di)等缺點(dian),在古老的(de)(de)(de)(de)頂管(guan)工(gong)藝中(zhong)采(cai)用斜軋穿(chuan)孔(kong)法代替水壓沖(chong)孔(kong)法,將管(guan)坯穿(chuan)透(tou),然后用專門設備(bei)收(shou)底(di),形成一個可以承受頂推力的(de)(de)(de)(de)“底(di)”。這(zhe)樣,可以采(cai)用重量較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)管(guan)坯,生產較(jiao)長的(de)(de)(de)(de)管(guan)子(可達(da)24m).至于收(shou)得率雖有(you)所提高(gao),但和其他工(gong)藝相比較(jiao)仍較(jiao)低(di)。


3. 新型狄賽爾軋管機(ji)(Accu-roll軋機(ji))


  狄賽爾軋(ya)管機是(shi)在(zai)狄賽爾穿孔機(指老式的、導盤呈時鐘“6時-12時”布置的(de)(de)狄賽爾穿孔機)的(de)(de)基礎上(shang)發展起來的(de)(de)。最原(yuan)始的(de)(de)工(gong)藝(yi)是在(zai)狄賽爾穿孔機上(shang),穿孔后的(de)(de)空心坯穿人芯棒后在(zai)另一臺(tai)狄賽爾軋管機上(shang)軋制成(cheng)管。從構造上(shang)講兩者基本相同(tong),異點僅在(zai)于前后臺(tai)的(de)(de)不同(tong)。


  第一臺狄(di)賽爾軋管機1932年(nian)(nian)(nian)在美國(guo) Beaver Falls 廠投產,由于生(sheng)產率(lv)較低,在40年(nian)(nian)(nian)代末停產。40多年(nian)(nian)(nian)后在美國(guo)Aetna Stand-ard公(gong)司采用(yong)了一些改進(jin)措(cuo)施,并(bing)稱 Accu-roll軋機為“下一代的軋管機”,實(shi)際上(shang)這(zhe)種工藝(yi)的固有缺點如延伸系數小(xiao)、毛管長度短(duan)以及可能(neng)出現的內(nei)部質(zhi)量問題依然存(cun)在。


4. 新(xin)型三輥軋(ya)管(guan)機


  從工藝上(shang)講,新(xin)型(xing)三輥(gun)軋(ya)管(guan)機(ji)并無實(shi)質性(xing)變化,由于采用了NEL控(kong)制(zhi)系統,可以(yi)達(da)到軋(ya)薄壁管(guan)的目(mu)的。德(de)國MDM公司(si)將這種(zhong)新(xin)型(xing)三輥(gun)軋(ya)管(guan)機(ji)稱之為 High Performance Assel mill,所(suo)軋(ya)管(guan)子最(zui)大外徑(jing)可達(da)356mm,最(zui)小壁厚為2.5mm,D/S比(bi)可達(da)40(實(shi)際上(shang)這是(shi)指外徑(jing)為324~356mm而言(yan),當(dang)外徑(jing)為139.7~219mm時,D/S=35~37)。但不管(guan)怎樣,對三輥(gun)軋(ya)管(guan)機(ji)來說(shuo),確實(shi)是(shi)一大進步。


  這種軋機的核心技術是采用管端自動控制系統(NEL系統),即軋輥液壓快速打開裝置和軋制過程結束之前的預壓法;尚存在的問題是軋薄(bo)壁不銹(xiu)鋼管時壁厚公差劣化。



四、連鑄圓坯的使用和穿孔(kong)、張減技術的發(fa)展(zhan)


  圓坯連鑄(zhu)技術的成功一(yi)方(fang)(fang)面促進了斜軋穿(chuan)孔(kong)工藝(yi)的發(fa)展,使得(de)狄(di)賽爾穿(chuan)孔(kong)機(ji)在(zai)新的條件下復活,另一(yi)方(fang)(fang)面終結(jie)了壓力穿(chuan)孔(kong)機(ji)(PPM)在(zai)新建不銹鋼管廠中的進一(yi)步(bu)應(ying)用。這樣(yang)在(zai)無(wu)縫(feng)鋼管生產(chan)領域,以連鑄(zhu)圓坯為原(yuan)料進行(xing)斜軋穿(chuan)孔(kong)幾乎(hu)已成定局,不這樣(yang),就會失(shi)去競爭力。


  20世紀50年代(dai)張(zhang)減技術(shu)的(de)(de)成功,提高了小口徑不銹鋼管生(sheng)產的(de)(de)經濟性,但為(wei)了減少與(yu)張(zhang)力減徑聯(lian)用(yong)的(de)(de)軋管機(ji)組的(de)(de)切頭(tou)損失率(lv)要(yao)求進人張(zhang)減機(ji)的(de)(de)毛管盡可(ke)能長(chang),因此,凡是(shi)軋制毛管較短的(de)(de)組不宜(yi)與(yu)張(zhang)減機(ji)聯(lian)用(yong),這(zhe)樣的(de)(de)軋管組的(de)(de)競爭能力也(ye)就減弱了。蘭前張(zhang)減技術(shu)的(de)(de)發(fa)展(zhan)(zhan)趨勢主要(yao)是(shi)采用(yong)CEC控制、發(fa)展(zhan)(zhan)混合傳動(dong)方式以及工藝過程(cheng)自(zi)動(dong)控制。軋管(guan)前后變形(xing)階段(duan)及(ji)原料(管(guan)坯)生(sheng)產(chan)方面的進展(zhan),所有(you)這些基本(ben)勾畫了無縫不銹鋼(gang)管(guan)生(sheng)產(chan)工藝近100年的發展(zhan)概況。