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(guan)(guan)機(ji)、自(zi)動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)和頂(ding)管(guan)(guan)工藝的發(fa)展(zhan)
曼(man)內(nei)斯曼(man)兄弟(di)發(fa)(fa)明斜軋(ya)穿孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou),原想(xiang)通過實心坯(pi)穿孔(kong)(kong)(kong)一(yi)次(ci)成管(guan),經過多次(ci)試驗失敗之后(hou)(hou)(hou),就(jiu)設法(fa)在兩重(zhong)式軋(ya)機(ji)(ji)上(shang)(shang)將空心坯(pi)套(tao)在芯(xin)棒上(shang)(shang)加以(yi)延伸,這樣(yang)生(sheng)產(chan)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)長度不大(da)于(yu)4~4.5m,而且質量很差(cha)。由此導致(zhi)曼(man)氏兄弟(di)于(yu)1892年(nian)發(fa)(fa)明周(zhou)期軋(ya)管(guan)機(ji)(ji),這種(zhong)周(zhou)期軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)采用人工(gong)喂料,由于(yu)芯(xin)棒很重(zhong),喂料很費力氣,生(sheng)產(chan)呈間(jian)斷性,效率(lv)很低。當早期在曼(man)內(nei)斯曼(man)公(gong)司工(gong)作,并參加過早期不銹鋼(gang)管(guan)生(sheng)產(chan)的(de)(de)斯蒂弗(fu)爾工(gong)程師(瑞士(shi)人)移居美(mei)(mei)(mei)國(guo)時,美(mei)(mei)(mei)國(guo)鋼(gang)管(guan)界正在探索發(fa)(fa)展(zhan)空心坯(pi)快(kuai)速(su)延伸的(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。由于(yu)他的(de)(de)努力,第一(yi)臺自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)于(yu)1903年(nian)11月在美(mei)(mei)(mei)國(guo) Greenville 誕生(sheng),所(suo)生(sheng)產(chan)管(guan)子的(de)(de)外徑最大(da)為4~5 1/2英寸。與美(mei)(mei)(mei)國(guo)發(fa)(fa)展(zhan)自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)的(de)(de)同(tong)時,德(de)國(guo)又從完全不同(tong)的(de)(de)途徑研(yan)究發(fa)(fa)展(zhan)了另一(yi)種(zhong)軋(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi),即(ji)在原已(yi)存(cun)在的(de)(de)艾哈德(de)水壓沖孔(kong)(kong)(kong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)的(de)(de)基礎上(shang)(shang),采用環式孔(kong)(kong)(kong)型對沖孔(kong)(kong)(kong)杯(bei)狀體進行延伸,這就(jiu)是頂管(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。因(yin)此,從1886年(nian)發(fa)(fa)明斜軋(ya)穿孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou),在將近(jin)20年(nian)的(de)(de)時間(jian)內(nei)出現了3種(zhong)可用于(yu)工(gong)業生(sheng)產(chan)的(de)(de)軋(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。
二(er)、連續軋管機的發展
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,所軋不銹(xiu)鋼(gang)管質量優越,軋機能力大大提高,在小口徑不銹鋼管(guan)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(nian)日(ri)本八(ba)幡廠的半浮(fu)動(dong)芯棒(bang)連(lian)軋管(guan)(guan)廠的投產(chan)(chan),開始了3種(zhong)連(lian)軋管(guan)(guan)工(gong)藝并存(cun)的時期。采(cai)用連(lian)軋管(guan)(guan)工(gong)藝的鋼管(guan)(guan)廠競爭能(neng)力(li)強,經濟效(xiao)益(yi)好(hao),其突出優(you)點(dian)是:產(chan)(chan)量高(年(nian)產(chan)(chan)量50萬噸(dun)以上(shang))、產(chan)(chan)品(pin)質量好(hao),所生產(chan)(chan)管(guan)(guan)子的品(pin)種(zhong)規格多,毛管(guan)(guan)長度大,收得率(lv)高,這(zhe)些優(you)點(dian)決(jue)非其他軋管(guan)(guan)工(gong)藝所能(neng)比擬(ni)的。
三、各種古老軋管工(gong)藝(yi)全面翻(fan)新
連軋管(guan)工藝(yi)獲(huo)得巨大(da)發展(zhan)的同時,各種古老的軋管(guan)工藝(yi)也進入了一個(ge)全面翻(fan)新(xin)的時期(qi)。
1. 單槽自(zi)(zi)動(dong)軋管機和串列布(bu)置的自(zi)(zi)動(dong)軋管機
日(ri)本四大(da)鋼(gang)鐵公司在1977~1978年(nian)兩(liang)(liang)年(nian)時間(jian)內(nei)共(gong)有(you)4套新型的(de)單槽(cao)自動軋管(guan)(guan)機投產(chan)(chan),所(suo)生產(chan)(chan)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)最大(da)直徑(jing)為(wei)381mm、406mm.在小口徑(jing)鋼(gang)管(guan)(guan)生產(chan)(chan)領(ling)域內(nei)采(cai)用串(chuan)列式布置的(de)自動軋管(guan)(guan)機是蘇(su)聯的(de)做法,所(suo)生產(chan)(chan)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)最大(da)外徑(jing)為(wei)140~250mm。但經過(guo)不到20年(nian)的(de)發展,證(zheng)明這兩(liang)(liang)種做法不能克服自動軋管(guan)(guan)工藝所(suo)固有(you)的(de)缺點。“短頂頭軋管(guan)(guan)”終究(jiu)不如“長(chang)芯棒軋管(guan)(guan)”,于是這兩(liang)(liang)種改進了的(de)自動軋管(guan)(guan)工藝未獲發展。
2. CPE工(gong)藝
頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)藝的(de)缺點(dian)在(zai)(zai)1974年的(de)頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)藝學(xue)術討論會上進行了比較(jiao)全面的(de)論證。為了改善采用(yong)這(zhe)種工(gong)藝生(sheng)產(chan)(chan)的(de)毛(mao)管(guan)(guan)短、壁厚薄、收得率低(di)等缺點(dian),在(zai)(zai)古老的(de)頂(ding)管(guan)(guan)工(gong)藝中(zhong)采用(yong)斜(xie)軋穿孔法代替水壓(ya)沖孔法,將管(guan)(guan)坯穿透,然后用(yong)專(zhuan)門設備收底,形成一(yi)個可(ke)以承受頂(ding)推(tui)力的(de)“底”。這(zhe)樣,可(ke)以采用(yong)重(zhong)量較(jiao)大的(de)管(guan)(guan)坯,生(sheng)產(chan)(chan)較(jiao)長的(de)管(guan)(guan)子(可(ke)達24m).至(zhi)于(yu)收得率雖有所提高,但和其他工(gong)藝相(xiang)比較(jiao)仍較(jiao)低(di)。
3. 新型(xing)狄賽爾軋管機(Accu-roll軋機)
狄賽(sai)爾(er)軋管機(ji)(ji)是在狄賽(sai)爾(er)穿(chuan)孔機(ji)(ji)(指老式(shi)的、導(dao)盤呈(cheng)時鐘“6時-12時”布置的(de)(de)狄(di)賽(sai)爾(er)(er)穿孔(kong)(kong)機)的(de)(de)基礎上(shang)(shang)發展(zhan)起來的(de)(de)。最(zui)原(yuan)始的(de)(de)工(gong)藝是在狄(di)賽(sai)爾(er)(er)穿孔(kong)(kong)機上(shang)(shang),穿孔(kong)(kong)后的(de)(de)空心坯穿人(ren)芯棒后在另一臺(tai)狄(di)賽(sai)爾(er)(er)軋(ya)管機上(shang)(shang)軋(ya)制成管。從構造上(shang)(shang)講兩(liang)者基本相同,異點僅在于前(qian)后臺(tai)的(de)(de)不同。
第一(yi)(yi)臺(tai)狄(di)賽(sai)爾軋(ya)管機1932年(nian)在(zai)美(mei)(mei)國 Beaver Falls 廠投產(chan)(chan),由(you)于生產(chan)(chan)率較低,在(zai)40年(nian)代(dai)末停產(chan)(chan)。40多年(nian)后在(zai)美(mei)(mei)國Aetna Stand-ard公司(si)采用了一(yi)(yi)些(xie)改進措施,并(bing)稱(cheng) Accu-roll軋(ya)機為“下一(yi)(yi)代(dai)的軋(ya)管機”,實際(ji)上這(zhe)種工(gong)藝的固(gu)有缺(que)點如延伸系數(shu)小、毛管長度短(duan)以及(ji)可能出(chu)現的內部質量問題依然存在(zai)。
4. 新型三輥軋(ya)管(guan)機
從(cong)工藝上(shang)講,新型三輥軋(ya)管(guan)機并無(wu)實(shi)質性變(bian)化(hua),由(you)于采(cai)用了NEL控制(zhi)系統(tong),可(ke)以達到(dao)軋(ya)薄(bo)壁管(guan)的目的。德國(guo)MDM公(gong)司(si)將這種新型三輥軋(ya)管(guan)機稱之為(wei) High Performance Assel mill,所(suo)軋(ya)管(guan)子最(zui)大外徑(jing)可(ke)達356mm,最(zui)小壁厚為(wei)2.5mm,D/S比可(ke)達40(實(shi)際上(shang)這是指外徑(jing)為(wei)324~356mm而言(yan),當外徑(jing)為(wei)139.7~219mm時(shi),D/S=35~37)。但不(bu)管(guan)怎樣,對三輥軋(ya)管(guan)機來說,確實(shi)是一大進步(bu)。
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(guan)時壁厚公差劣化。
四(si)、連鑄圓(yuan)坯(pi)的使用(yong)和穿孔、張(zhang)減技術的發展
圓坯連(lian)鑄(zhu)技術的(de)成功(gong)一(yi)方(fang)面促進了(le)斜(xie)軋(ya)穿(chuan)(chuan)孔工(gong)藝的(de)發展(zhan),使得(de)狄賽(sai)爾穿(chuan)(chuan)孔機在(zai)(zai)新的(de)條件下復(fu)活,另一(yi)方(fang)面終結了(le)壓(ya)力穿(chuan)(chuan)孔機(PPM)在(zai)(zai)新建(jian)不銹鋼(gang)管廠(chang)中的(de)進一(yi)步應用(yong)。這樣(yang)在(zai)(zai)無(wu)縫鋼(gang)管生(sheng)產領(ling)域(yu),以(yi)連(lian)鑄(zhu)圓坯為(wei)原(yuan)料進行斜(xie)軋(ya)穿(chuan)(chuan)孔幾乎(hu)已成定(ding)局,不這樣(yang),就(jiu)會失去競爭力。
20世紀50年代張(zhang)(zhang)(zhang)減(jian)技(ji)(ji)術的(de)(de)成功,提高了(le)(le)小口(kou)徑不(bu)銹鋼(gang)管生產的(de)(de)經濟性,但為了(le)(le)減(jian)少與(yu)張(zhang)(zhang)(zhang)力減(jian)徑聯(lian)用的(de)(de)軋管機(ji)組(zu)的(de)(de)切頭(tou)損失率要求進人張(zhang)(zhang)(zhang)減(jian)機(ji)的(de)(de)毛管盡可能長,因(yin)此,凡是軋制(zhi)(zhi)毛管較短的(de)(de)組(zu)不(bu)宜與(yu)張(zhang)(zhang)(zhang)減(jian)機(ji)聯(lian)用,這樣的(de)(de)軋管組(zu)的(de)(de)競爭能力也就減(jian)弱了(le)(le)。蘭前張(zhang)(zhang)(zhang)減(jian)技(ji)(ji)術的(de)(de)發展趨勢主要是采用CEC控(kong)制(zhi)(zhi)、發展混合傳動方式以(yi)及工藝過程(cheng)自動控(kong)制(zhi)(zhi)。軋管(guan)前后變形階段及原料(liao)(管(guan)坯)生(sheng)產方面(mian)的進展(zhan)(zhan),所有這些基本勾(gou)畫了無縫不銹鋼管(guan)生(sheng)產工藝近100年的發展(zhan)(zhan)概(gai)況。