1、热轧无缝钢管生产线工艺流程 一、天津钢管公司热轧无缝钢管轧机类别简介 天津钢管公司拥有三种热轧无缝钢管生产线， 每一种生产线对应着一种轧机，分别为 MPM 轧机，阿塞尔轧机和 PQF 轧机。其中一套轧管生产线为 250mm 口径 MPM 轧机， 三套轧管生产线为 219mm口径阿塞尔轧机， 其余生产线为 168mm、 258mm 和 460mm 口径 PQF轧机。 限动芯棒连轧管机，英文缩写 MPM（即 Multi-Stand Pipe Mill） ，是无缝钢管生产中的重要设备。中国 第一套限动芯棒连轧管机组，引进自意大利，于 1992 年在天津钢管集团股份有限公司投产。经技术改造，天津钢管集
2、团的 250mm 限动芯棒连轧管机组已经由设计年产能力 50 万吨，扩大到现在的年产能力 100 万吨。 （注：天津钢管公司轧管厂 M机组，引进的是意大利皮昂蒂公司的技术和设备。该项目竣工投产时，时任意大利伊利集团总裁的普罗迪先生亲自前来剪彩。 2006 年， 作为意大利总理的普罗迪再次来到钢管公司） 。 阿塞尔轧机由一个名叫 W .J.Assel 的人于 1932 年发明。天津钢管集团股份有限公司 2005 年新建的现代 219mm 阿塞尔轧管机组 ,引进了德国 SMS Meer公司近年来最新开发的阿塞尔轧制工艺技术和ABB 公司最新的 ACS6000SD 传动控制系统。 二套轧管的 168
3、mm 口径 PQF（ Premium Quality Finishing）轧机是世界上第一套 PQF 轧机，由 SMS MEER 公司设计， 2003 年底热试成功。由于是一个新开发出的轧制技术，作为第一个使用该技术的天津钢管公司冒了很大的风险。钢管公司与西马 克公司签订合同的时候，提到了五年之内世界上的其他钢管公司不得上 PQF 轧机生产线，以保证自己对于该项技术的领先。在以后的几年里。天津钢管公司又陆续筹建了 258mm 口径和 460mm 口径 PQF 轧管生产线。 二、阿塞尔轧机、 MPM 轧机和 PQF 轧机的简单对比 1.阿塞尔轧机：三辊式，单机架；轧制时，钢管及芯棒一起作螺旋运动
4、。 2.MPM 轧机：两辊式，多机架；轧制时，钢管及芯棒一起作直线运动。 3.PQF 轧机：三辊式，多机架；轧制时，钢管及芯棒一起作直线运动。 PQF 轧机机架的装配图 我公司的 460PQF 轧机机架在线为 5 台，每台机架的主要区别在于三个轧辊形成的孔径不同。 穿有芯棒的毛管从孔径最大的第一台机架进入，第二至第五台机架的孔径是逐渐变小的趋势，其中第四台与第五台机架的孔径相同。我个人认为 管子通过第四台和第五台时，第五台机架轧辊与第四台相同的原因是 对钢管尺寸的进一步定形。 294 孔型的 PQF 机架轧辊尺寸表 三、热轧无缝钢管的工艺流程。 热轧无缝钢管生产线一般分为 11 个区，依次为管
5、坯准备区，管坯加热区，穿孔区，连轧区，脱管区，再加热区（有的生产线没有） ，定径区，冷床区，管排锯区，矫直、吹灰区，探伤、检查、修磨、收集区。 注：以上流程图中未包含再加热区 （ 1）管坯准备区 管坯（连铸出来的圆钢）经过上料台 架和拨出装置，被移动到输送辊道上。然后经过定尺机构逐根锯切成规定的尺寸，再送至管坯收集料台。管坯定尺可通过成品管的外径、壁厚算出，并乘以相应的系数。定尺管坯通过输送辊道到达称重台进行称重。不合格的被辊道送至废料收集台架，合格的被运送至环形炉。 460 钢管生产线中，在将管坯送至环形炉前，有一个钢管冷定心机，对管坯进行冷定心。冷定心机其实是一个钻孔的机床，在管坯端面中心
6、处钻孔，目的是为了更好的导入顶杆头部，减小毛管前端的壁厚不均；同时，定心可以减少穿孔过程中管坯与顶头相接触的瞬时冲击，并增加接触瞬时的接触面积，使其接触平稳。这样，顶头的磨损有所减弱，从而提高了顶头寿命。 除了管坯冷定心之外，还有一种管坯热定心。即管坯加热后，送到热定心机上进行冲孔，然后再去穿孔机上穿孔。 热定心设备是布置在管坯加热区上的， 用风动或液压冲头对管坯前端在热状态下进行定心。此法生产效率高，可以实现自动化操作。金属在热状态下定心，能耗消耗小，没有金属的消耗。此外，由于热定心的冲头形状与顶头鼻部容易相适应，故能得到良好的定心孔形状，有利于避免产生定心内折缺陷。 （ 2）管坯加热区 管
7、坯经链式提升机，被提升到 6 米高的平台上，然后经链式横移机运到入炉辊道上。环形炉接到装料信号后，装料炉门打开，装料机夹钳将管坯送入到环形炉内，装料机夹钳退出，装料炉门关闭。旋转炉底按要求进行转动，管坯在环形炉 内加热，并旋转至出料炉门。出料炉门打开，取料机夹钳将加热的管坯取出，放到出料辊道上，然后送往穿孔机。 环形炉装出料示意图 出料机夹钳 环形加热炉 （ 3）穿孔机区 穿孔机生产区可分为穿孔机前台区， 穿孔机本体区和穿孔机后台区。 穿孔机前台区： 加热后的毛坯经过链式横向运输机被送到穿孔机前台 V 型受料槽内，由推钢机将管坯推入到穿孔主机。 穿孔机本体区：管坯在上下轧辊，左右导盘（或导板）
8、和顶杆组成的封闭空间内进行穿孔，并被轧制延伸。 穿孔机后台：穿孔机后台设有 6 台三辊定心机和一台顶杆小车。顶杆小车装有顶杆，顶杆前端由三辊定心机上的辊子抱紧。当穿孔开始时，穿孔机前台区的推钢机推动管坯进行直线运动，后台区顶杆小车上的液压马达带动顶杆旋转，完成对管坯的穿孔。当管坯到达第一架三辊定心机时，这台定心机上的抱顶杆的三个辊子小打开；当到达第二台三辊定心机时，这台定心机上的抱顶杆的三个辊子也小打开。当管坯依次经过 6 台三辊定心机后，所有的辊子大打开，由拨料装置将 毛管 拨出穿孔生产线。 （ 注：经过穿孔区形成的管子称为毛管 ） 顶杆 穿孔机本体区的内部工作原理 穿孔区三维模拟布置图 穿
9、孔机后台俯视图 穿孔机后台主视图 三辊定心机 （ 4）连轧机区 连轧区主要分为芯棒预穿区， 轧机入口区， 芯棒循环区和轧机区。 芯棒预穿区： 将经过石墨润滑的芯棒穿入到穿孔区送来的空心毛管中。 轧机入口区：用于支撑穿好芯棒的毛 管，并通过高压水除鳞设备去除毛管表面氧化皮，并辅助轧机咬入毛管。 芯棒循环区：将轧制完毕的芯棒进行返回输送、冷却、润滑及新芯棒的上料和旧芯棒的卸料。 轧机区：用于将穿孔后的毛管进行轧制延伸，获得良好的内外表面质量和厚度精度。 连轧机 穿孔机、连轧机、脱管机布置图 连轧区轧制工艺的大概流程： 穿孔后的毛管经吹氮喷硼砂后去除内表面的氧化皮，高压水除鳞设备去除毛管表面氧化皮，
10、然后穿入石墨润滑过的芯棒。芯棒的尾端卡在芯棒限动装置的夹持头上，通过齿轮与齿条传动系统，将芯棒推至连轧机的一个预定位置，利用夹送辊夹持毛管送入连轧机进行轧制。芯棒限动装置控制芯棒的前进速度，使之与轧辊的轧制速度相匹配。 芯棒有实心芯棒和空心芯棒两种。空心芯棒内通有冷却水，提高了芯棒的冷却效果 ,延长了芯棒的使用寿命 ,改善了钢管的内表面质量。 （ 5）脱管区 脱管区用于将芯棒从轧制后的 荒管 中脱出，并对荒管进行输送。（注：经过连轧机后的管子称为荒管） 脱管区一般由一个脱管机牌坊和三台脱管机组成。 脱管机牌坊 脱管机结构图 （ 6）再加热区 经过脱管区的荒管进入再加热炉进行二次加热， 为后续的
11、定径提供均匀的轧制温度，以确保成品管的外径精度。 我公司的 168mm 口径 PQF 轧机生产线有再加热炉，而 460 mm口径 PQF 轧机生产线没有再加热炉。我个人认为， 168mm 口径 PQF轧机生产线的钢管尺寸较小，散热较快，如不进行再加热处理，到达定径区的温度会比较低，轧制力就会增大，影响成品管的外径精度；同时，温度较低，钢的流动性较差 ，可能会产生裂纹等轧制缺陷。而460 mm 口径 PQF 轧机生产线的钢管尺寸较大，散热慢，到达定径区时的温度能够满足轧制要求。 （ 7）定径区 定径机又称为张力减径机，在一定张力的条件下，将脱管区输送来的荒管轧制成符合成品外径尺寸和壁厚的无缝钢管
12、。 整个轧制过程是一个空心体连轧过程。 我公司的 460mm 口径 PQF 轧机生产线上的定径机有 10 台，由液压缸锁紧在定径机牌坊中。 根据轧制表中的荒管与成品管的尺寸对比，可求出钢管的总变形量（ 总减径率、总延伸系数） ，然后选定单机架减径率，并求出所需机架数目。 注： 10 台定径机不一定都用上，根据计算的所需台数来定。 定径机牌坊、定径机、定径机更换车布置图 定径机牌坊 定径机 定径机与脱管机外形类似， 内部结构也类似。 最大的不同点在于，脱管机上装有安全臼，而定径机上没有安全臼。安全臼的作用就是过载保护。 安全臼零件图 安全臼部件图 定径机专用车床 （ 8）冷床区 钢管通过定径区后
13、，经上料装置送到冷床上。冷床结构为齿条步进式。齿条分为动齿条和静齿条两种。钢管架在齿条的凹形齿面内向前移动，均匀冷却，并能获得较好的平直度。 步进式齿条冷床 （ 9）管排锯区 管排锯设备用来将冷床区运送来的钢管成排输送到锯切机， 按预先设定的锯切顺序，进行管排的切头、切尾及定尺锯切，以获得客户需要的钢管长度。 （ 10）矫直、吹灰区 钢管定尺锯切后，通过辊道输送到六辊矫直机内，对钢管的弯曲度和圆度进行校正。 矫直后的钢管内壁会有氧化皮脱落， 然后进入吹灰装置将氧化皮清除。 六辊矫直机 （ 11）探伤、检查、修磨、收集区 对钢管进行无损探伤（涡流探伤或漏磁探伤） ，在人工检查台对钢管进行检查，对
14、钢管进行修磨、测长、喷标、打捆、包装、收集。 涡流探伤 四、补充的知识点 （ 1）轧管生产线热区设备英文名称及缩写 Transport RHF-CTP 环型加热炉 -穿孔机间运输设备 CTP（ cone type piercer） 穿孔机 Plug Changer 顶头更换装置 Manipulator CTP-PQF 毛管横移小车 Mandrel Circulation 芯棒循环系统 Premium Quality Finishing（ PQF） PQF 连轧机 Extracting Mill（ EM） 脱管机 Transport EM-SM 脱管机 -定径机间运输设备 High Pressu
15、re Descaling Unit 高压水除磷装置 Sizing Mill（ SM） 定径机 Transport SM-Cooling Bed 定径机 -冷床间运输设备 Cooling Bed 冷床 注：大家应该记住红色部分的缩写 （ 2） 460PQF 生产线的轧制工具规格及生产能力 1.管坯规格 我公司的炼钢厂由 150 吨超高功率电弧炉 、 LF 炉外精炼炉、 VD 真空脱气炉、钢包底吹氧装置、喂丝设 备和六流圆坯连铸设备等组成，全部设备从 德国曼内斯曼德马格公司 成套引进。 可提供直径为 400 、 350 mm 、 310 mm 、 270mm 、 210mm 五种规格连铸管坯。 其
16、中， 400 、 350 mm 、 310 mm 、 270mm 四种管坯用于 460PQF 轧制生产线。 注：德国西马格（ Simag）公司原名为西马克德马格（ SMS Demag）股份公司，它由施勒曼西马克股份公司 和曼内斯曼德马格股份公司冶金部于 1999 年合并而成。此前 ,两家公司均为冶金设各制造领域的佼佼者。 西马克米尔（ SMS MEER）公司是西马克德马格（ SMS Demag）股份公司旗下的子公司，主要从事轧管设备的设计与制 造。意大利的茵西（ INSSE）公司也是以设计生产轧管生产线为主，其中对穿孔区的设计能力较强，现为西马克米尔（ SMS MEER）公司旗下的子公司。 环
17、形炉到穿孔的输送装置（ 270mm- 400mm ） 2.顶杆的规格范围 三辊定心辊子的夹持范围（ 180mm- 650mm ） 顶杆冷却装置 （ 190.9mm- 438.4mm ） 3.芯棒的规格范围 芯棒的规格 （ 180mm- 400mm ） 4.PQF 轧辊孔型 轧辊孔型图 （ 241mm、 294mm、 369mm、 451mm、 477mm ） 5.荒管的规格 脱管机到定径机传输装置（ 231mm- 463mm ） 6.脱管机轧辊最大孔径 脱管机 （轧辊最大孔径 477mm） 7. 定径机轧辊最大孔径 定径机（ 轧辊最大孔径 477mm） （ 3） 460PQF 轧管生产线的布置特点 主轧线（包括管坯加热区、穿孔区、连轧区、再加热炉区、定径区）布置在 6 米平台上，平台下方布置的是液压设备、电器设备、冷却水管路等。 管坯准备区、管排锯区，矫直、吹吸灰区，探伤、检查、修磨、收集区布置在平地上。 链式提升机将管坯从平地处的管坯准备区提升至 6 米高平台上的环形炉进行加热，然后进行 穿孔，连轧，脱管，定径，再通过 1#冷床和 2#冷床过渡，将毛管输送至平地处的管排锯区。
