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、周期軋(ya)管機、自動軋(ya)管機和頂管工(gong)藝(yi)的發展
曼(man)內(nei)斯曼(man)兄(xiong)弟(di)發(fa)明(ming)斜(xie)軋(ya)(ya)穿(chuan)孔(kong)機(ji)后(hou),原想(xiang)通過實(shi)心坯穿(chuan)孔(kong)一(yi)次(ci)(ci)成管(guan)(guan)(guan)(guan),經過多(duo)次(ci)(ci)試驗失敗之后(hou),就設法(fa)在(zai)(zai)兩重(zhong)式(shi)軋(ya)(ya)機(ji)上將空(kong)心坯套(tao)在(zai)(zai)芯(xin)棒(bang)上加以延伸(shen),這(zhe)樣(yang)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)長度不大于(yu)4~4.5m,而且質量(liang)很(hen)(hen)差。由此導(dao)致(zhi)曼(man)氏兄(xiong)弟(di)于(yu)1892年(nian)發(fa)明(ming)周期軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji),這(zhe)種周期軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)采用(yong)人工(gong)(gong)喂料(liao),由于(yu)芯(xin)棒(bang)很(hen)(hen)重(zhong),喂料(liao)很(hen)(hen)費力氣,生(sheng)產(chan)(chan)(chan)呈間(jian)斷性(xing),效率很(hen)(hen)低(di)。當早期在(zai)(zai)曼(man)內(nei)斯曼(man)公司工(gong)(gong)作,并參(can)加過早期不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)斯蒂弗(fu)爾(er)工(gong)(gong)程師(瑞士人)移居美(mei)(mei)國(guo)(guo)時(shi),美(mei)(mei)國(guo)(guo)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)界正在(zai)(zai)探索發(fa)展空(kong)心坯快速延伸(shen)的(de)工(gong)(gong)藝。由于(yu)他的(de)努力,第一(yi)臺自動(dong)(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)于(yu)1903年(nian)11月在(zai)(zai)美(mei)(mei)國(guo)(guo) Greenville 誕生(sheng),所生(sheng)產(chan)(chan)(chan)管(guan)(guan)(guan)(guan)子的(de)外徑(jing)最(zui)大為4~5 1/2英寸。與美(mei)(mei)國(guo)(guo)發(fa)展自動(dong)(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)的(de)同時(shi),德國(guo)(guo)又(you)從完全不同的(de)途徑(jing)研究發(fa)展了(le)另一(yi)種軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)工(gong)(gong)藝,即在(zai)(zai)原已存在(zai)(zai)的(de)艾(ai)哈德水壓沖(chong)孔(kong)工(gong)(gong)藝的(de)基礎上,采用(yong)環式(shi)孔(kong)型對(dui)沖(chong)孔(kong)杯狀體進行延伸(shen),這(zhe)就是頂管(guan)(guan)(guan)(guan)工(gong)(gong)藝。因此,從1886年(nian)發(fa)明(ming)斜(xie)軋(ya)(ya)穿(chuan)孔(kong)機(ji)后(hou),在(zai)(zai)將近(jin)20年(nian)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)出現了(le)3種可用(yong)于(yu)工(gong)(gong)業生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)工(gong)(gong)藝。
二、連續軋(ya)管機(ji)的發(fa)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,所軋不銹鋼(gang)管(guan)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的生產領域內也占了優勢。
1983年(nian)日本(ben)八幡(fan)廠(chang)(chang)的(de)(de)半浮動芯(xin)棒連(lian)軋(ya)管(guan)(guan)廠(chang)(chang)的(de)(de)投產(chan)(chan),開始了3種(zhong)連(lian)軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝并存的(de)(de)時期。采用連(lian)軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)廠(chang)(chang)競爭能(neng)力強,經濟效益好,其突出優點是:產(chan)(chan)量高(gao)(年(nian)產(chan)(chan)量50萬噸以(yi)上)、產(chan)(chan)品質量好,所(suo)生產(chan)(chan)管(guan)(guan)子的(de)(de)品種(zhong)規格多,毛管(guan)(guan)長(chang)度大,收(shou)得率(lv)高(gao),這(zhe)些(xie)優點決非(fei)其他軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝所(suo)能(neng)比擬(ni)的(de)(de)。
三、各種(zhong)古老(lao)軋(ya)管工藝(yi)全面翻新
連(lian)軋(ya)管工藝獲得巨大發展的同時(shi),各種古老(lao)的軋(ya)管工藝也進入(ru)了(le)一個全面翻(fan)新的時(shi)期。
1. 單(dan)槽(cao)自動(dong)軋管(guan)機和串(chuan)列布置(zhi)的自動(dong)軋管(guan)機
日本四大(da)鋼鐵(tie)公司在(zai)1977~1978年(nian)兩(liang)年(nian)時間內共有4套新型的(de)(de)(de)單(dan)槽自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)投(tou)產(chan)(chan),所(suo)生(sheng)產(chan)(chan)鋼管(guan)的(de)(de)(de)最大(da)直徑為(wei)381mm、406mm.在(zai)小口徑鋼管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)領(ling)域(yu)內采(cai)用串列式(shi)布置的(de)(de)(de)自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)是蘇聯的(de)(de)(de)做(zuo)法,所(suo)生(sheng)產(chan)(chan)鋼管(guan)的(de)(de)(de)最大(da)外徑為(wei)140~250mm。但經過不到20年(nian)的(de)(de)(de)發展(zhan),證(zheng)明這兩(liang)種(zhong)(zhong)做(zuo)法不能克服自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)工(gong)藝所(suo)固有的(de)(de)(de)缺點。“短頂頭(tou)軋(ya)管(guan)”終究不如“長芯(xin)棒軋(ya)管(guan)”,于是這兩(liang)種(zhong)(zhong)改進了的(de)(de)(de)自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)工(gong)藝未獲發展(zhan)。
2. CPE工藝(yi)
頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝的缺點在(zai)1974年的頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝學(xue)術討論(lun)(lun)會上進(jin)行了(le)比(bi)較(jiao)(jiao)全面的論(lun)(lun)證。為(wei)了(le)改善采(cai)用這種工(gong)(gong)藝生(sheng)產的毛管(guan)(guan)短、壁厚薄、收(shou)得(de)率(lv)低等缺點,在(zai)古老的頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝中采(cai)用斜(xie)軋穿孔(kong)法代(dai)替水壓沖(chong)孔(kong)法,將管(guan)(guan)坯穿透,然后用專門設備收(shou)底,形成一個可(ke)以承受頂(ding)推力(li)的“底”。這樣,可(ke)以采(cai)用重(zhong)量(liang)較(jiao)(jiao)大的管(guan)(guan)坯,生(sheng)產較(jiao)(jiao)長的管(guan)(guan)子(可(ke)達24m).至于(yu)收(shou)得(de)率(lv)雖有所提高,但和其他工(gong)(gong)藝相(xiang)比(bi)較(jiao)(jiao)仍較(jiao)(jiao)低。
3. 新型狄賽爾軋管機(Accu-roll軋機)
狄賽爾軋管機是在狄賽爾穿孔機(指老式的、導盤呈(cheng)時鐘“6時(shi)-12時(shi)”布置的(de)(de)(de)狄(di)賽(sai)(sai)爾穿孔(kong)機)的(de)(de)(de)基礎上(shang)(shang)發展起來的(de)(de)(de)。最(zui)原(yuan)始的(de)(de)(de)工藝是在(zai)狄(di)賽(sai)(sai)爾穿孔(kong)機上(shang)(shang),穿孔(kong)后的(de)(de)(de)空心(xin)坯穿人芯棒后在(zai)另一臺狄(di)賽(sai)(sai)爾軋管機上(shang)(shang)軋制成管。從構造上(shang)(shang)講兩者基本相同,異點僅(jin)在(zai)于前后臺的(de)(de)(de)不同。
第一臺狄賽爾(er)軋(ya)(ya)管機(ji)1932年在(zai)美國(guo) Beaver Falls 廠投產(chan),由于(yu)生(sheng)產(chan)率(lv)較(jiao)低,在(zai)40年代末停產(chan)。40多(duo)年后在(zai)美國(guo)Aetna Stand-ard公司采用了一些改進(jin)措施(shi),并稱(cheng) Accu-roll軋(ya)(ya)機(ji)為“下一代的(de)軋(ya)(ya)管機(ji)”,實際(ji)上(shang)這(zhe)種(zhong)工(gong)藝的(de)固有缺點如延伸系數小、毛管長(chang)度短以及(ji)可能出(chu)現的(de)內部(bu)質量問題依然(ran)存在(zai)。
4. 新型三輥軋管機(ji)
從工藝(yi)上(shang)講,新型(xing)(xing)三(san)輥(gun)(gun)軋管(guan)機(ji)并無實質性變(bian)化,由于采(cai)用了NEL控(kong)制系統,可以達到軋薄壁管(guan)的(de)目的(de)。德國MDM公司將這種(zhong)新型(xing)(xing)三(san)輥(gun)(gun)軋管(guan)機(ji)稱之(zhi)為 High Performance Assel mill,所軋管(guan)子最大(da)外徑(jing)可達356mm,最小壁厚為2.5mm,D/S比可達40(實際上(shang)這是指(zhi)外徑(jing)為324~356mm而言,當外徑(jing)為139.7~219mm時,D/S=35~37)。但不管(guan)怎樣,對(dui)三(san)輥(gun)(gun)軋管(guan)機(ji)來說,確(que)實是一大(da)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壁(bi)不(bu)銹鋼管時壁厚公差劣化。
四、連鑄圓(yuan)坯(pi)的使用和(he)穿(chuan)孔、張(zhang)減技術(shu)的發展(zhan)
圓坯(pi)連(lian)鑄技術的成(cheng)功一(yi)方面促進了斜軋(ya)穿(chuan)孔工藝的發展,使(shi)得狄賽爾穿(chuan)孔機在(zai)新的條件下復活,另一(yi)方面終結了壓力穿(chuan)孔機(PPM)在(zai)新建不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管廠中的進一(yi)步應用。這樣在(zai)無縫鋼(gang)管生產領域,以連(lian)鑄圓坯(pi)為原(yuan)料進行斜軋(ya)穿(chuan)孔幾乎已(yi)成(cheng)定(ding)局,不(bu)這樣,就(jiu)會失(shi)去(qu)競爭力。
20世紀(ji)50年代張減(jian)(jian)(jian)(jian)技術的(de)(de)成功(gong),提(ti)高(gao)了(le)(le)小口徑(jing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)生產的(de)(de)經濟(ji)性,但為了(le)(le)減(jian)(jian)(jian)(jian)少與(yu)(yu)張力減(jian)(jian)(jian)(jian)徑(jing)聯(lian)用的(de)(de)軋管(guan)(guan)機組的(de)(de)切(qie)頭損失率要(yao)求進人張減(jian)(jian)(jian)(jian)機的(de)(de)毛管(guan)(guan)盡可能長(chang),因此,凡是(shi)軋制(zhi)毛管(guan)(guan)較短的(de)(de)組不(bu)(bu)宜(yi)與(yu)(yu)張減(jian)(jian)(jian)(jian)機聯(lian)用,這(zhe)樣的(de)(de)軋管(guan)(guan)組的(de)(de)競(jing)爭能力也就減(jian)(jian)(jian)(jian)弱了(le)(le)。蘭(lan)前張減(jian)(jian)(jian)(jian)技術的(de)(de)發(fa)展趨勢主要(yao)是(shi)采用CEC控制(zhi)、發(fa)展混合傳動方式以及工(gong)藝過程自動控制(zhi)。軋管(guan)前后(hou)變形階段及原料(liao)(管(guan)坯)生產方面(mian)的進展,所(suo)有(you)這些基本勾畫了無縫(feng)不銹鋼管(guan)生產工藝近100年的發(fa)展概況。

