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(ji)、自動軋(ya)管機(ji)和頂管工藝的發展


  曼(man)內斯(si)曼(man)兄(xiong)弟發(fa)明(ming)斜軋(ya)(ya)(ya)(ya)穿(chuan)孔機(ji)(ji)后(hou),原想(xiang)通過實心(xin)坯穿(chuan)孔一次(ci)成管(guan)(guan),經過多次(ci)試(shi)驗失敗(bai)之后(hou),就(jiu)設法在(zai)(zai)(zai)兩重式軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上將(jiang)空心(xin)坯套在(zai)(zai)(zai)芯棒上加以延伸(shen),這(zhe)(zhe)(zhe)樣生產(chan)的(de)(de)鋼管(guan)(guan)長度不(bu)大于(yu)(yu)4~4.5m,而(er)且質(zhi)量很(hen)差。由此(ci)導致曼(man)氏兄(xiong)弟于(yu)(yu)1892年(nian)發(fa)明(ming)周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji),這(zhe)(zhe)(zhe)種周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)采用人(ren)工(gong)(gong)(gong)喂料,由于(yu)(yu)芯棒很(hen)重,喂料很(hen)費力(li)(li)氣,生產(chan)呈間斷(duan)性,效率很(hen)低。當(dang)早期在(zai)(zai)(zai)曼(man)內斯(si)曼(man)公司(si)工(gong)(gong)(gong)作,并參加過早期不(bu)銹鋼管(guan)(guan)生產(chan)的(de)(de)斯(si)蒂弗爾工(gong)(gong)(gong)程師(瑞士人(ren))移居(ju)美(mei)國(guo)時(shi),美(mei)國(guo)鋼管(guan)(guan)界正在(zai)(zai)(zai)探索(suo)發(fa)展空心(xin)坯快速延伸(shen)的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。由于(yu)(yu)他的(de)(de)努力(li)(li),第一臺(tai)自動軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)于(yu)(yu)1903年(nian)11月在(zai)(zai)(zai)美(mei)國(guo) Greenville 誕生,所生產(chan)管(guan)(guan)子的(de)(de)外徑最大為(wei)4~5 1/2英寸。與美(mei)國(guo)發(fa)展自動軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)的(de)(de)同(tong)時(shi),德國(guo)又(you)從完全不(bu)同(tong)的(de)(de)途(tu)徑研究發(fa)展了另一種軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi),即在(zai)(zai)(zai)原已存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)艾哈德水壓沖孔工(gong)(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)基礎(chu)上,采用環式孔型對沖孔杯狀(zhuang)體(ti)進行延伸(shen),這(zhe)(zhe)(zhe)就(jiu)是頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。因此(ci),從1886年(nian)發(fa)明(ming)斜軋(ya)(ya)(ya)(ya)穿(chuan)孔機(ji)(ji)后(hou),在(zai)(zai)(zai)將(jiang)近20年(nian)的(de)(de)時(shi)間內出(chu)現了3種可(ke)用于(yu)(yu)工(gong)(gong)(gong)業生產(chan)的(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。



二、連(lian)續軋管機的(de)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,所軋不銹鋼管質量優越,軋機能力大大提高,在小口徑不銹(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鋼管的生產領域內也占了優勢。


1983年日本八幡廠(chang)(chang)的半浮動芯棒連軋管(guan)(guan)(guan)廠(chang)(chang)的投產,開始(shi)了3種連軋管(guan)(guan)(guan)工藝(yi)并存的時期。采(cai)用(yong)連軋管(guan)(guan)(guan)工藝(yi)的鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)廠(chang)(chang)競爭能力強,經濟效益好,其(qi)突出優點(dian)是(shi):產量(liang)(liang)高(年產量(liang)(liang)50萬噸以上(shang))、產品質(zhi)量(liang)(liang)好,所生(sheng)產管(guan)(guan)(guan)子的品種規格多,毛(mao)管(guan)(guan)(guan)長度(du)大,收得(de)率高,這些優點(dian)決非其(qi)他軋管(guan)(guan)(guan)工藝(yi)所能比擬的。




三、各種古老軋(ya)管工藝全面翻新


 連(lian)軋(ya)管工藝獲得巨大發展的同時,各種(zhong)古老的軋(ya)管工藝也進(jin)入了一個(ge)全面(mian)翻新的時期(qi)。


1. 單槽自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)和串列布置的(de)自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)


   日本四大(da)鋼鐵(tie)公司在1977~1978年兩年時間內(nei)共有4套(tao)新(xin)型的單(dan)槽自(zi)動軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)投(tou)產,所(suo)生產鋼管(guan)(guan)的最大(da)直(zhi)徑為381mm、406mm.在小口徑鋼管(guan)(guan)生產領域(yu)內(nei)采用串(chuan)列式(shi)布(bu)置的自(zi)動軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)是蘇聯的做(zuo)法,所(suo)生產鋼管(guan)(guan)的最大(da)外徑為140~250mm。但經過不(bu)到(dao)20年的發(fa)(fa)展,證明這兩種做(zuo)法不(bu)能克服自(zi)動軋管(guan)(guan)工(gong)藝所(suo)固有的缺點。“短頂頭(tou)軋管(guan)(guan)”終究不(bu)如“長芯棒軋管(guan)(guan)”,于是這兩種改(gai)進了的自(zi)動軋管(guan)(guan)工(gong)藝未獲發(fa)(fa)展。


2. CPE工藝


  頂(ding)(ding)管(guan)工藝的(de)(de)(de)缺點在(zai)1974年的(de)(de)(de)頂(ding)(ding)管(guan)工藝學術討(tao)論(lun)會上(shang)進(jin)行了比較(jiao)全面的(de)(de)(de)論(lun)證。為(wei)了改善采用這(zhe)種工藝生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)毛管(guan)短、壁厚薄、收(shou)得率低等缺點,在(zai)古老的(de)(de)(de)頂(ding)(ding)管(guan)工藝中采用斜軋穿(chuan)孔法代替水壓沖孔法,將管(guan)坯(pi)穿(chuan)透,然后用專門設備收(shou)底,形成一個可以承受頂(ding)(ding)推力的(de)(de)(de)“底”。這(zhe)樣,可以采用重量較(jiao)大的(de)(de)(de)管(guan)坯(pi),生(sheng)產(chan)(chan)較(jiao)長的(de)(de)(de)管(guan)子(可達24m).至(zhi)于收(shou)得率雖有(you)所提高,但和其他工藝相比較(jiao)仍較(jiao)低。


3. 新型(xing)狄賽爾軋管機(ji)(ji)(Accu-roll軋機(ji)(ji))


  狄賽(sai)爾(er)軋管機是在狄賽(sai)爾(er)穿孔機(指老式(shi)的、導(dao)盤呈時(shi)鐘(zhong)“6時(shi)-12時(shi)”布(bu)置(zhi)的狄賽(sai)爾穿(chuan)孔機)的基(ji)礎(chu)上(shang)發展(zhan)起來(lai)的。最原始的工藝是在狄賽(sai)爾穿(chuan)孔機上(shang),穿(chuan)孔后(hou)的空心坯穿(chuan)人芯棒后(hou)在另(ling)一臺(tai)(tai)狄賽(sai)爾軋管機上(shang)軋制成管。從構造上(shang)講兩(liang)者基(ji)本相同,異點僅(jin)在于前后(hou)臺(tai)(tai)的不同。


  第一(yi)臺狄賽(sai)爾軋(ya)管機1932年在美(mei)國 Beaver Falls 廠投產(chan),由于生產(chan)率較(jiao)低,在40年代末停產(chan)。40多年后在美(mei)國Aetna Stand-ard公司(si)采(cai)用了一(yi)些改(gai)進措施,并稱 Accu-roll軋(ya)機為“下一(yi)代的軋(ya)管機”,實際上這種工藝(yi)的固有(you)缺(que)點如延伸系數小、毛(mao)管長度(du)短(duan)以及可(ke)能出現(xian)的內部質量問題依(yi)然存在。


4. 新型三輥軋管機(ji)


  從工藝上(shang)講,新型三輥軋(ya)管(guan)機(ji)并無實質性變化,由于(yu)采用了NEL控制系統,可(ke)(ke)以(yi)達(da)到軋(ya)薄壁(bi)管(guan)的目的。德國(guo)MDM公司將這(zhe)種新型三輥軋(ya)管(guan)機(ji)稱(cheng)之為(wei)(wei)(wei) High Performance Assel mill,所(suo)軋(ya)管(guan)子(zi)最大外(wai)徑可(ke)(ke)達(da)356mm,最小壁(bi)厚為(wei)(wei)(wei)2.5mm,D/S比可(ke)(ke)達(da)40(實際上(shang)這(zhe)是指外(wai)徑為(wei)(wei)(wei)324~356mm而言,當外(wai)徑為(wei)(wei)(wei)139.7~219mm時,D/S=35~37)。但(dan)不管(guan)怎(zen)樣,對(dui)三輥軋(ya)管(guan)機(ji)來說,確實是一(yi)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)壁不銹鋼管時壁厚公差劣化。



四(si)、連鑄(zhu)圓坯(pi)的使用和穿孔、張減技術的發展


  圓坯(pi)連鑄(zhu)技術的成(cheng)功一方(fang)面促進(jin)了(le)斜(xie)(xie)軋(ya)穿(chuan)孔工藝的發展,使(shi)得(de)狄賽爾穿(chuan)孔機在(zai)新的條件下(xia)復(fu)活,另(ling)一方(fang)面終結(jie)了(le)壓力穿(chuan)孔機(PPM)在(zai)新建不銹鋼管(guan)(guan)廠中的進(jin)一步應用。這樣在(zai)無縫鋼管(guan)(guan)生產領域,以連鑄(zhu)圓坯(pi)為原料進(jin)行斜(xie)(xie)軋(ya)穿(chuan)孔幾(ji)乎已成(cheng)定局,不這樣,就會(hui)失去競爭力。


  20世紀50年代張減(jian)(jian)技術(shu)的(de)(de)成功,提高了小口(kou)徑不(bu)銹鋼管生產的(de)(de)經濟性,但為了減(jian)(jian)少與張力(li)減(jian)(jian)徑聯用(yong)的(de)(de)軋管機(ji)組(zu)的(de)(de)切頭(tou)損失率要求進人張減(jian)(jian)機(ji)的(de)(de)毛管盡可(ke)能(neng)長(chang),因此,凡是軋制毛管較短的(de)(de)組(zu)不(bu)宜與張減(jian)(jian)機(ji)聯用(yong),這樣(yang)的(de)(de)軋管組(zu)的(de)(de)競爭能(neng)力(li)也就減(jian)(jian)弱了。蘭前(qian)張減(jian)(jian)技術(shu)的(de)(de)發展趨勢主要是采用(yong)CEC控制、發展混(hun)合(he)傳動方式以及工藝過程自動控制。軋管(guan)前后變形(xing)階(jie)段及(ji)原(yuan)料(管(guan)坯)生產方面的進展,所有(you)這(zhe)些基本勾(gou)畫了(le)無縫不(bu)銹鋼(gang)管(guan)生產工藝近100年的發展概況。