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(yi)、周期(qi)軋(ya)管機、自動軋(ya)管機和頂管工藝的(de)發展


  曼(man)內(nei)斯(si)曼(man)兄弟發明(ming)斜軋(ya)(ya)穿孔機(ji)(ji)(ji)后(hou),原(yuan)想通(tong)過(guo)實心坯穿孔一次成管(guan)(guan),經過(guo)多(duo)次試驗失敗(bai)之后(hou),就設法在(zai)(zai)兩(liang)重(zhong)式軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)上將空(kong)心坯套在(zai)(zai)芯棒(bang)上加以延伸,這樣生產(chan)的(de)(de)(de)鋼管(guan)(guan)長度不(bu)(bu)大于(yu)4~4.5m,而且質(zhi)量很(hen)(hen)差。由(you)此(ci)導致曼(man)氏兄弟于(yu)1892年發明(ming)周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji),這種周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)采用(yong)人(ren)工(gong)(gong)(gong)(gong)喂料,由(you)于(yu)芯棒(bang)很(hen)(hen)重(zhong),喂料很(hen)(hen)費(fei)力氣,生產(chan)呈間斷性,效率很(hen)(hen)低。當早(zao)期(qi)在(zai)(zai)曼(man)內(nei)斯(si)曼(man)公司工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo),并參加過(guo)早(zao)期(qi)不(bu)(bu)銹鋼管(guan)(guan)生產(chan)的(de)(de)(de)斯(si)蒂弗(fu)爾工(gong)(gong)(gong)(gong)程師(瑞士人(ren))移居美國(guo)(guo)時(shi),美國(guo)(guo)鋼管(guan)(guan)界(jie)正在(zai)(zai)探(tan)索(suo)發展空(kong)心坯快速(su)延伸的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)。由(you)于(yu)他的(de)(de)(de)努力,第一臺自(zi)(zi)動(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)于(yu)1903年11月在(zai)(zai)美國(guo)(guo) Greenville 誕生,所(suo)生產(chan)管(guan)(guan)子(zi)的(de)(de)(de)外徑(jing)最大為(wei)4~5 1/2英寸。與美國(guo)(guo)發展自(zi)(zi)動(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)同時(shi),德國(guo)(guo)又從(cong)完全不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)途徑(jing)研究發展了另一種軋(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi),即在(zai)(zai)原(yuan)已存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)艾哈德水(shui)壓(ya)沖(chong)孔工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)基礎(chu)上,采用(yong)環式孔型對沖(chong)孔杯狀(zhuang)體進行(xing)延伸,這就是頂管(guan)(guan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)。因此(ci),從(cong)1886年發明(ming)斜軋(ya)(ya)穿孔機(ji)(ji)(ji)后(hou),在(zai)(zai)將近20年的(de)(de)(de)時(shi)間內(nei)出現了3種可用(yong)于(yu)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)生產(chan)的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)。



二、連續軋管(guan)機的發(fa)展(zhan)


 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)銹鋼管質量優越,軋機能力大大提高,在小口徑不(bu)銹(xiu)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(xiu)鋼(gang)管的生產領域內也占了優勢。


1983年日本八幡廠的(de)半浮(fu)動芯棒(bang)連(lian)軋(ya)管廠的(de)投(tou)產,開始了3種連(lian)軋(ya)管工(gong)(gong)藝并存的(de)時期。采用連(lian)軋(ya)管工(gong)(gong)藝的(de)鋼(gang)管廠競爭能力強,經濟效益(yi)好,其(qi)突出優點是:產量高(年產量50萬(wan)噸(dun)以(yi)上)、產品(pin)質量好,所生產管子的(de)品(pin)種規格多,毛管長度大(da),收得(de)率(lv)高,這些優點決非其(qi)他軋(ya)管工(gong)(gong)藝所能比擬的(de)。




三、各種古(gu)老軋管工(gong)藝全面翻新


 連(lian)軋(ya)管工(gong)藝(yi)獲得巨大發展的同時,各(ge)種古老的軋(ya)管工(gong)藝(yi)也進入了一(yi)個全面翻新的時期(qi)。


1. 單(dan)槽自(zi)動軋管機(ji)和串列布(bu)置的(de)自(zi)動軋管機(ji)


   日(ri)本(ben)四大鋼(gang)鐵(tie)公司在1977~1978年兩年時間(jian)內共(gong)有4套新型的(de)(de)(de)單槽自(zi)(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)(guan)機投產(chan),所(suo)生(sheng)產(chan)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)最大直徑為381mm、406mm.在小口徑鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)生(sheng)產(chan)領(ling)域內采用串列式布置(zhi)的(de)(de)(de)自(zi)(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)(guan)機是蘇聯(lian)的(de)(de)(de)做法(fa),所(suo)生(sheng)產(chan)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)最大外徑為140~250mm。但(dan)經過不(bu)(bu)到20年的(de)(de)(de)發展,證明這兩種做法(fa)不(bu)(bu)能克服(fu)自(zi)(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)(guan)工(gong)(gong)藝所(suo)固有的(de)(de)(de)缺點。“短頂頭軋管(guan)(guan)(guan)”終究(jiu)不(bu)(bu)如“長芯(xin)棒(bang)軋管(guan)(guan)(guan)”,于是這兩種改(gai)進了的(de)(de)(de)自(zi)(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)(guan)工(gong)(gong)藝未獲發展。


2. CPE工藝


  頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝的(de)缺點在1974年的(de)頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝學術討論會(hui)上進行了比較(jiao)全面的(de)論證(zheng)。為了改善采(cai)用這種工(gong)(gong)藝生(sheng)產的(de)毛管(guan)(guan)短、壁厚薄、收(shou)得率低(di)等缺點,在古老的(de)頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)(gong)藝中(zhong)采(cai)用斜軋穿(chuan)孔法代(dai)替水(shui)壓(ya)沖孔法,將管(guan)(guan)坯穿(chuan)透(tou),然(ran)后用專門設備(bei)收(shou)底,形成一個可(ke)以承受(shou)頂(ding)推(tui)力的(de)“底”。這樣,可(ke)以采(cai)用重量較(jiao)大的(de)管(guan)(guan)坯,生(sheng)產較(jiao)長的(de)管(guan)(guan)子(可(ke)達24m).至于收(shou)得率雖有(you)所提高,但和其(qi)他(ta)工(gong)(gong)藝相比較(jiao)仍較(jiao)低(di)。


3. 新型狄賽爾軋(ya)管機(ji)(Accu-roll軋(ya)機(ji))


  狄賽爾軋管機是(shi)在(zai)狄賽爾穿(chuan)孔機(指老式(shi)的、導(dao)盤(pan)呈時(shi)鐘(zhong)“6時(shi)-12時(shi)”布置的(de)狄(di)賽(sai)爾(er)穿孔機)的(de)基礎上(shang)發展起(qi)來的(de)。最原(yuan)始的(de)工藝是在狄(di)賽(sai)爾(er)穿孔機上(shang),穿孔后的(de)空心坯穿人(ren)芯棒后在另一(yi)臺(tai)(tai)狄(di)賽(sai)爾(er)軋管(guan)機上(shang)軋制成管(guan)。從構造上(shang)講兩(liang)者基本相同,異點僅在于前(qian)后臺(tai)(tai)的(de)不(bu)同。


  第一(yi)臺狄賽(sai)爾(er)軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)1932年(nian)在美國(guo) Beaver Falls 廠投產,由于生(sheng)產率較低,在40年(nian)代(dai)末停產。40多年(nian)后(hou)在美國(guo)Aetna Stand-ard公司采(cai)用(yong)了一(yi)些改進措施,并稱 Accu-roll軋(ya)(ya)機(ji)為“下一(yi)代(dai)的軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)”,實(shi)際上這種工藝的固有缺點如(ru)延伸系數小、毛管(guan)長度短以及可能(neng)出(chu)現的內部質(zhi)量問題依然(ran)存在。


4. 新型(xing)三輥軋管機(ji)


  從工(gong)藝上講,新型三(san)輥(gun)軋管(guan)機并無實(shi)質性變化,由于采用(yong)了NEL控制系統,可以達到(dao)軋薄壁管(guan)的目的。德國MDM公司將這種新型三(san)輥(gun)軋管(guan)機稱之為(wei) High Performance Assel mill,所軋管(guan)子最大(da)外(wai)徑可達356mm,最小壁厚為(wei)2.5mm,D/S比可達40(實(shi)際上這是(shi)指外(wai)徑為(wei)324~356mm而言,當外(wai)徑為(wei)139.7~219mm時,D/S=35~37)。但(dan)不管(guan)怎樣,對三(san)輥(gun)軋管(guan)機來說(shuo),確實(shi)是(shi)一大(da)進(jin)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不銹鋼管時壁厚公差劣化。



四、連鑄圓坯的使(shi)用(yong)和穿(chuan)孔、張減技術的發(fa)展(zhan)


  圓坯連(lian)鑄(zhu)技術的成功一方面促(cu)進(jin)了(le)斜軋穿孔(kong)工藝(yi)的發展,使(shi)得(de)狄賽爾(er)穿孔(kong)機在新的條件(jian)下復活(huo),另(ling)一方面終結了(le)壓力穿孔(kong)機(PPM)在新建不銹鋼(gang)管(guan)廠(chang)中(zhong)的進(jin)一步應用。這樣(yang)在無縫(feng)鋼(gang)管(guan)生產領域,以連(lian)鑄(zhu)圓坯為原料(liao)進(jin)行(xing)斜軋穿孔(kong)幾乎已成定局,不這樣(yang),就會失去競爭力。


  20世(shi)紀50年(nian)代(dai)張(zhang)(zhang)減(jian)技(ji)(ji)術(shu)的(de)成功,提高了小口徑(jing)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)生產的(de)經濟性(xing),但為了減(jian)少與張(zhang)(zhang)力減(jian)徑(jing)聯(lian)用的(de)軋(ya)管(guan)機組的(de)切頭(tou)損(sun)失率要(yao)求進人張(zhang)(zhang)減(jian)機的(de)毛管(guan)盡可能(neng)長,因此,凡(fan)是(shi)軋(ya)制(zhi)(zhi)毛管(guan)較短的(de)組不宜與張(zhang)(zhang)減(jian)機聯(lian)用,這樣的(de)軋(ya)管(guan)組的(de)競爭能(neng)力也就減(jian)弱(ruo)了。蘭(lan)前張(zhang)(zhang)減(jian)技(ji)(ji)術(shu)的(de)發(fa)(fa)展趨勢主要(yao)是(shi)采用CEC控制(zhi)(zhi)、發(fa)(fa)展混合傳動方式以及工藝過程自動控制(zhi)(zhi)。軋管(guan)前后變形(xing)階段及原(yuan)料(管(guan)坯)生(sheng)產方面的(de)進(jin)展,所有這些基本勾畫(hua)了無縫(feng)不銹鋼管(guan)生(sheng)產工藝近100年的(de)發展概況。