无缝钢管_无缝钢管

继周期轧管工艺之后，世界上又先后出现了多种轧管工艺。其中包括艾哈德轧管、自动轧管、狄塞尔轧管、三辊轧管、热挤压管、连续轧管、冷拔（轧）管、热扩管等8种轧管工艺。现分别予以介绍。 

1 艾哈德（Ehrhardt）轧管工艺 

艾哈德于1891年发明水压冲孔工艺以生产冲孔杯状坯，并于1899年完成用芯棒将冲孔坯顶推通过一系列直径逐渐缩小的圆环以生产无缝钢管的方法。通常又称为顶管工艺。 
现今特大口径无缝钢管仍采用顶管法生产，直径可达1 066 mm，20世纪80年代，曼内斯曼公司将此工艺发展为CPE工艺，主要生产中小直径无缝钢管。

2 自动轧管工艺 

斯蒂弗尔（Stiefel）1895年获得盘式穿孔机的专利后，台自动轧管机于1903年在美国投产，1905年采用均整机的自动轧管机组诞生。自动轧管机又称为斯蒂弗尔轧管机。之后，自动轧管机一度成为生产无缝钢管的主要机组。

3 狄塞尔轧管工艺和Accu Roll轧管工艺 

Sam Diescher首先构思将旋转导盘引入二辊斜轧机代替原先的导板，以进行延伸轧管，并于1932年诞生台狄塞尔（Diescher）轧管机。半个世纪之后，美国AS公司首先将锥形辊引入斜轧管机并获得专利，1989年世界上台Accu Roll轧管机在我国烟台投入生产。

4 三辊轧管工艺 

这是一种三辊斜轧管工艺，毛管在芯棒与3个辊之间被辗轧延伸，三辊轧管机又称阿塞尔（Assel）轧管机。

5 热挤压管工艺 

早在曼内斯曼兄弟发明斜轧穿孔前，就已经有了采用热挤压铝材的工艺来生产无缝钢管的专利。但只是在20世纪50年代成功采用玻璃润滑剂之后，钢管的热挤压工艺才获得真正的应用和快速发展。现代热挤压钢管工艺主要用于高合金难变形管材及异型管材的生产。

6 连续轧管工艺 

早在1891年美国凯洛格（Kellogg）钢管厂就已获得连续轧管机的专利。但由于众多的技术原因，这一工艺并未获得真正成功。直到20世纪50年代这种工艺才获得巨大发展，并以其高产能、率、高质量逐渐成为生产无缝钢管的主导轧机。 

纵观上述多种轧管工艺，它们诞生在不同时期，经不断改进并发展自身的特点，以满足市场对产品的规格、品种、质量和不同批量的要求。并在不同时期，陆续形成各种无缝钢管生产方式。目前三辊行星轧管机(PSW)及穿孔机轧管工艺(CPS)的研制与开发，表明世界上仍在继续探索新的轧管工艺。

7 冷拔（轧）管工艺 

为了扩大、补充及提高热轧无缝钢管的品种和质量，所采用的管材二次加工技术——冷拔（轧）及热扩管工艺亦得到相应发展。 

早在热轧无缝钢管生产方法采用之前，冷拔工艺就已经用于焊管的二次加工。冷轧工艺是由美国Tabl Reduing公司于1931年获得专利，采用类同周期轧管机的变形工艺（机架往复运动，多道次变形），因此又称为冷皮尔格轧管机。 

采用冷拔（轧）方法不仅可以生产热轧方法难以生产（或不经济）或无法生产的规格品种及高质量要求的产品，而且也可采用穿轧毛坯代替热轧生产小规格钢管及高质量的特殊品种（如轴承管、不锈钢管等）。目前我国冷拔（轧）产品占无缝钢管总产量的20%左右，远高于美国、日本、俄罗斯等国的产量。

8 热扩管工艺 

热扩管工艺是生产大口径无缝钢管的主要方法，分辊式（斜轧）、拉扩式和推制式3种形式。辊式扩管扩径可达1 500mm，适合于规模生产；而推制式扩管设备简单，投资少，产量低，仅适合于小批量生产。 

我国现有无缝钢管热轧成品机组36套，另有多套冷轧（拔）管机组。其中热轧管机组包括连轧管机组、自动轧管机组、周期轧管机组、精密轧管机组（Accu Roll）、圆盘轧管机组（Diescher）、三辊轧管机组、扩管机组、顶管机组及挤压管机组等九大类。也进行过三辊行星轧管机的工业性试验。还有100多台（套）生产无缝毛管的设备（主要是穿孔机），较之世界上任何一个的生产机组都多，可谓世界上无缝钢管生产机组的博物馆。 

现今热轧无缝钢管生产的基本工艺是：坯料准备→加热→穿（冲）孔→ 再加热轧管→定径→精整、检查、测试（冷却、矫正、切（锯）头、取样、探伤、水压、测重称重、防腐等）→包装入库。 

其中主要热变形工序是穿（冲）孔、轧管及定（减）径。穿（冲）孔主要是将实心管坯变成中空的荒管；轧管主要是减壁及控制壁厚，亦是纵向延伸变形的主要工序；定（减）径主要是减径及控制外径，同时也可调整壁厚（张力减径）。 

由于轧管工序不仅是轧管纵向变形的主要工序，而且对壁厚控制，表面质量，以至整个机组的生产效率都起着至关重要的作用。因而人们已习惯于将轧管工序的名称称为该机组的型式，如连轧管机组、自动轧管机组、精密轧管机组等。 

由于对无缝钢管质量的高要求及热轧钢管机组、快速发展，促使钢管精整工艺和设备进一步发展及现代化。步进式冷床、多辊式钢管矫直机、切管机及排管锯、快速铣头倒棱机、自动测长、称重、喷印及机械化捆扎装置等相继出现并广泛应用。而相关技术的发展，特别是连铸圆坯工艺的日趋成熟以及在线检测、自动控制技术的运用更加推动了无缝钢管生产技术的发展。对产品的更高质量要求及专用管材还需进一步进行热处理（正火、退火、调质等）和机加工（车丝扣、扒皮、磨光、端部加厚等）。 

在链式冷拔管机上采用浮动顶头拔制中小直径薄壁管，由于浮动顶头轴向没有固定，从而使拔制力显著降低，道次变形量提高，能抖纹，提高钢管精度。因此国内20世纪８０年代起在一些钢管厂开始应用此工艺拔制钢管。 

1985年常熟无缝钢管厂在分析和总结用浮动顶头拔制直径３０～５０ｍｍ各种规格钢管的经验以及试验结果后，确定了浮动顶头锥角，锥形与圆锥形部分长度，芯棒、材料、外模设计和工艺参数的选择等方法。 

1989年上海第五钢铁厂总结用浮动顶头拔制小直径厚壁合金钢管的经验时指出，浮动顶头要想稳定拔制，需要有相宜的外模配合，外模材质要能承受较大的拔制应力和冲击负荷，耐磨性要好，锥角要与浮动顶头相匹配，外模的喇叭口要大，以保证可加大减径量，利于咬入和稳定变形。 

1986年用半浮动顶头进行了拔制厚壁管的试验研究。半浮动顶头拔管与浮动顶头拔管的根本区别是圆锥段锥角及半浮动顶头的锥角小于摩擦角，而浮动顶头锥角大于摩擦角。通过实验得出，半浮动顶头与圆柱短顶头拔制厚壁管相比，半浮动顶头锥角较小，拔制力显著下降，减少了拔制道次，减小了芯杆和连接螺丝的拉力，避免了螺丝拉断；与浮动顶头拔制厚壁管相比，半浮动顶头拔制降低了道次所需的小减径量，相应地增加了道次减壁量，改善了钢管表面质量，提高了尺寸精度；与空拔相比，能减少钢管爆裂。 

（1）主要优点： 
 

① 生产率高。连轧管机的延伸系数可达7，轧出速度达7 m/s，机组年产量可达96万t。 

②钢管表面质量好。由于采用研磨、镀铬处理的长芯棒进行轧制，钢管内表面质量好，平滑程度可达4~6μ,自动轧管机为12~15μ,周期轧管机为20~25μ。 

③钢管长度长。连轧管机轧出的钢管长度一般为30 m左右，长可达50 m。 

④生产成本低。因机组产量高，金属消耗低，生产成本大大低于其他轧管机组。 

⑤机械化、自动化程度高。 

（2）主要缺点：设备多，厂房大，电气装机容量大，设备控制复杂，一次建设投资高。 

连轧管生产机组命名特点（方式）。连轧管机组均以轧机型式和芯棒操作方式及机组设计合理生产的规格外径尺寸命名。