制管新技術(shù)37PQF生產(chǎn)工藝嚴澤生,孫強,莊鋼(天津鋼管集團公司,天津300301)摘要:PQF連軋管機組代表了當今軋管機組工藝設(shè)計和制造的最新發(fā)展水平,該機型軋制的鋼管壁厚精度及生產(chǎn)效率優(yōu)于其他類型的連軋管機組。結(jié)合天津鋼管集團有限公司PQF三輥式限動連軋管機組的生產(chǎn)實踐和工藝特點,對三輥式連軋管生產(chǎn)工藝優(yōu)勢及設(shè)備特點進行了闡述。關(guān)鍵詞:無縫鋼管;連續(xù)軋制;PQF;生產(chǎn)工藝中圖分類號:TG335;TG333.8文獻標識碼:B文章編號:1001-2311(2006)01-0037-06PQF ProcessYan Zesheng, Sun Qiang, Zhuang GanTianjin Steel Pipe Co, Ltd, Tianjin 300301, ChinaAbstract: With product W.T. tolerance and productivity better than any other mandrel pipe mill, the PQFmandrel mill represents the latest level of the seamless steel tube mill in terms of process design and manufactureBased on the operation practice and process features of the PQF 3-roll retained-mandrel mill located in Tianjinthe technological advantages and equipment characteristics of the 3-roll mandrel pipe mill areelaborated and discussedKey words: Seamless steel tube; Continuous rolling; PQF; Manufacturing process0概述管、結(jié)構(gòu)管、流體管、液壓支架管、氣瓶管、鉆桿天津鋼管集團有限公司PQF連軋管機組自建料、套管、油管及其他中高合金含量的鋼管。設(shè)以來,已經(jīng)被眾多業(yè)內(nèi)人土所關(guān)注。2003年該設(shè)計產(chǎn)量:35萬t機組投產(chǎn),2004年產(chǎn)量達到了36萬t,實現(xiàn)了1.2工藝流程年達產(chǎn),2005年產(chǎn)量超過設(shè)計水平,達到51.8萬t其工藝流程如下:管坯準備→環(huán)形加熱爐加其產(chǎn)品質(zhì)量、成材率水平均超過二輥式連軋管機熱→錐形輥穿孔機穿孔→PQF連軋管機軋制→再組,并成功生產(chǎn)了以cr9Mo、2Cr13、304等鋼種加熱爐加熱→24機架張力減徑機減徑→冷床→鋸為代表的高合金鋼管、不銹鋼管切→矯直→復合探傷→人工檢査→噴標→入庫。1PQF工藝概述2PQF機組設(shè)備特點1.1生產(chǎn)的規(guī)格、品種和產(chǎn)量21設(shè)備布置緊湊軋制鋼管規(guī)格:外徑48.0(32.0)-168.3mm;壁PQF連軋管機設(shè)備如圖1所示。厚3.5(2.5)-2.0mm。(1)PQF連軋管機組前臺設(shè)備布置緊湊,由生產(chǎn)品種:管線管、高壓鍋爐管、低中壓鍋爐于大量使具中圖煤空制液壓缸,減少了毛管管從穿孔機穿出至嚴澤生(1961-),男,教授級高級工程師,天津鋼管連軋開軋、及地以少了毛管的溫度損集團公司副總經(jīng)理、總工程師,天津鋼管集團有限公失。在設(shè)備形式及細節(jié)設(shè)計上實現(xiàn)了減小毛管內(nèi)外司總經(jīng)理。表面溫降的工藝目的,既保證連軋管機組的開軋溫STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1鋼管2006年2月第35卷第1期38制管新技術(shù)度穩(wěn)定,又不影響軋制節(jié)奏。使影響質(zhì)量控制和控定和調(diào)整,使軋制過程控制更加規(guī)范,產(chǎn)品質(zhì)量控制軋制節(jié)奏的一對矛盾得到了有機的結(jié)合。制更加穩(wěn)定。(2)由于采用芯棒在主軋線內(nèi)預穿的方法,使2)PQF三輥式限動芯棒連軋管機組使用預穿后的毛管在最短的時間內(nèi)開始軋制。大大縮短HCCS、PSS系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程的控制,其中了毛管內(nèi)表面與芯棒表面的接觸時間,減小了毛管使用HCCS系統(tǒng)控制連軋管機的液壓壓下裝置的動溫降并使毛管開軋溫度均勻,有效地降低了軋制載作,實現(xiàn)輥縫控制。另外,通過工藝參數(shù)的計算荷以及工具消耗。實現(xiàn)溫度補償、咬入沖擊控制、錐形芯棒伺服、頭(3)連軋管機設(shè)計為5機架三輥單獨傳動的緊尾削尖等功能湊式,機架采用圓形機架(圖1)。每個單機架軋輥(3)使用PSS系統(tǒng)進行工藝設(shè)定參數(shù)的計算采用一個單獨的液壓壓下機構(gòu)作用在軋輥中心線同時通過對連軋管機力能參數(shù)的信號采集和圖表化上,用于軋輥定位。軋輥通過擺臂(銷軸)和杋架顯示,對毎支鋼管軋制過程進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析連接,這種結(jié)構(gòu)相對其他的三輥軋管機來說可以使存檔。機架設(shè)計更為簡單,操作更為方便,調(diào)整的效率更(4)軋輥的輥型并配合伺服液壓壓下可以滿足高(因軋輥是自動定心的)。錐形芯棒的使用,錐形芯棒的使用可以軋制壁厚更薄的鋼管,同時減小所需要的芯棒限動力,并便于脫棒23質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)配套齊全整條熱軋生產(chǎn)線裝備有多個在線質(zhì)量監(jiān)控裝置,實現(xiàn)生產(chǎn)的全過程控制,特別是脫管機出口和張力減徑機出口裝配有溫度、壁厚、外徑和長度的檢測裝置,并通過QAS系統(tǒng)把測量結(jié)果反饋到PQF連軋管機和張力減徑機的管理機上,對壓下系統(tǒng)和軋制速度進行調(diào)整,使軋制的鋼管達到最理想的要求。圖1PQF連軋管機示意(4)使用圓形隧道式的軋機牌坊(圖2)與傳統(tǒng)3PQF連軋管機工藝的先進性的二輥式連軋管機組交叉排列的軋機機架布置方式3.1軋制平穩(wěn)比較,機架間距縮短,減少了在軋制過程中因機架PQF連軋管機軋輥機架采用三輥封閉式孔型間距大而使軋件運行不穩(wěn)定等因素。設(shè)計,軋制過程中金屬變形在3個方向上同時受力,使金屬在同一截面上的變形更加均勻,并且3個軋輥呈120°角布置,保證了芯棒在孔型中的更好對中,從而使軋制過程更加平滑、穩(wěn)定。PQF三輥連軋管機與MPM兩輥連軋管機孔型應力狀態(tài)有限元模擬如圖3所示。32基本上消除了裂孔和拉凹由于采用三輥孔型設(shè)計,孔型的槽底部到頂部的孔型半徑變化較小,故各點間線速度差也較小使金屬能夠在比較穩(wěn)定的條件下流動;另外,三輥圖2P￠F軋輥機架在圓形隧道式牌坊中的布置孔型設(shè)計使凸緣區(qū)(輥縫處)較小,約比二輥減少母^同在仝杰內(nèi)的不均勻變形大22控制系統(tǒng)先進中國煤化大減小導連軋管機在軋制(1)使用三輥式的工藝設(shè)計結(jié)合電機單獨傳過程中的、,NMm到改善。到目前為動,使用液壓壓下裝置及線外孔型校準裝置控制孔止,PQF連軋管機組未發(fā)生因軋制內(nèi)因素而產(chǎn)生型精度,使連軋管機始終保持高精度的工藝參數(shù)設(shè)的表面拉凹和裂孔缺陷。STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1制管新技術(shù)39材料。2005年7月19日,天津鋼管集團公司與SMS Meer、 SMS INNSE的工藝專家共同進行了PQF連軋管機組延伸率極限測試,測試情況如下。(1)試驗目標測試的目標是在可操作的極限條件下確保最小壁厚鋼管的軋制。以5支管坯順利通過PQF連軋管機組實現(xiàn)軋制為標準,以檢驗PQF連軋管機組的軋制極限。(2)軋制規(guī)格尺寸管坯尺寸Φ210mm×1200mm鋼種20鋼毛管理論尺寸Φ222mm×13.5mm×4800毛管實際尺寸Φ216.4mm×15.15mm4400mm荒管規(guī)格Φ185mm×4.2~3.5mm圖3PQF三輥與MPM兩輥連軋管機孔型1750~2160mm應力狀態(tài)有限元模擬對比(3)測試結(jié)果極限壁厚軋制時PQF單機架軋制力曲線如圖33備用芯棒明顯減少5所三輥幾何形狀可以在相同芯棒下有更大的調(diào)節(jié)2800范圍,且無大的公差影響。這樣一種規(guī)格的芯棒叮2400軋制的壁厚范圍增大,大大減少了芯棒的規(guī)格數(shù)2000量(減少50%)及工具更換頻率,生產(chǎn)組織更加靈1600活。圖4所示為采用同一種產(chǎn)品大綱,使用PQF連軋管機組與使用MPM連軋管機組生產(chǎn)產(chǎn)品,達到800冋樣的平均壁厚附加公差所需要的芯棒數(shù)量比較。024681012141620時間/s圖5極限壁厚軋制時PQF單機架軋制力曲線圖5所示有關(guān)軋制數(shù)據(jù)如下鋼種20鋼毛管規(guī)格Φ215.4mm×15.2mm×4400棒規(guī)格數(shù)量平均附加公差荒管規(guī)格Φ185mm×3.5mm×21600mm口MPM孔型芯棒規(guī)格口PQF孔型芯棒規(guī)格電機轉(zhuǎn)速/rmin空減機3703號電機700圖4PQF機組與MPM機組在相同壁厚號由機5844號電機765附加公差時所需芯棒規(guī)格數(shù)量比較中國煤化工34軋制力能表現(xiàn)良好極CNMHG量結(jié)果列于表1三輥連軋管機采用剛性軋輥,減小了軋制時軋沿長度方向荒管平均壁厚分布見圖6輥的彎矩,由此可以軋制超薄壁管和高變形抗力的第5支荒管測量數(shù)據(jù)見表2,在冷態(tài)環(huán)境下沿嚴澤生等:PQF生產(chǎn)工藝鋼管2006年2月第35卷第1期40制管新技術(shù)表1荒管長度測量結(jié)果按照上述數(shù)據(jù)可以計算連軋延伸系數(shù)荒管編號長度(冷態(tài))m荒管編號長度(冷態(tài))h按截面積方法計算17550.020660.0延伸系數(shù)r=[(D1-S1)×S(D.-S,)XS21590.0按長度方法計算20070.0延伸系數(shù)=L式中D、S、L——分別為毛管外徑、壁厚、長長度方向選取6個截面,每個截面測量24個對稱度,mm;數(shù)據(jù)。由表2可以看出,荒管管體平均壁厚(綜合D、S、L,—分別為荒管外徑、壁厚、長7,10,12,18m位置的平均值)=3.56mm。度圖40075253.0020004000600080001000012000140001600018000200002200荒管長度/mm圖6沿長度方向荒管平均壁厚分布表2極限壁厚荒管軋制的壁厚實測值距尾部/m距尾部/m編號距頭部編距頭部號13.953473613.383.703.9013683.563.553.443473.3833713.253.583283.70383153.843543.58364370371253,641653.563463.503343.563.86173903603.58346363613813.62346380401184.073503.703.4433535373773.8737036739409193723.353423.283433473.83.7433.643.863.993.703.333.3193,773.583.63.713.743.523.513,413.533.613.73,203.393,72113623.403.403.313.37340234083.803.923.713834.4123.753.6434838346343243983733.843673.77390代入上述實測數(shù)值計算后的連軋延伸系數(shù)為長通度方法=4907,截面方法F=4800。中國煤機延伸系數(shù)比設(shè)計值高出連軋管機和5機實踐證明,PQF連軋管機組已經(jīng)可以穩(wěn)定地架PQFCNMHGy幾產(chǎn)品時的變形制軋制4.0mm以下壁厚的荒管,沒有發(fā)生孔洞、軋度。折等缺陷。若按照PQF實際延伸系數(shù)進行計算,5機架STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1制管新技術(shù)41表37機架MPM和5機架PQF連軋管機16.00生產(chǎn)同一規(guī)格產(chǎn)品時的變形制度二13.007機架MPM22020173.57.153.6612005機架PQF222177175.07.153.01.00注:D、S、D、S、的單位為mm。的PQF連軋管機的軋制能力已接近7機架MPM連圖8Φ153.70mm×14.00mm鋼管實測壁厚分布軋管機的軋制能力3.5壁厚公差有明顯改善由于采用三輥式孔型設(shè)計,金屬在同一截面上tims.itimaitmringIgN的變形更加均勻。3個軋輥的120°角布置保證了3.00芯棒在孔型中的更好對中,這些均使得軋后的荒管壁厚的公差明顯改善。另外,由于軋輥采用單獨傳SS動和單獨的伺服液壓壓下,使3個軋輥能夠同時或10單獨進行調(diào)整,所以,采用同一規(guī)格芯棒軋制多種圖9Φ48.00mm×400mm鋼管頭尾實測壁厚分布壁厚規(guī)格產(chǎn)品時引起的壁厚偏差明顯減小。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,PQF連軋管機在常規(guī)生產(chǎn)中,其整管壁36收得率明顯提高厚控制精度可以達到±8%。由于采用三輥孔型設(shè)計使凸緣區(qū)(輥縫處)較對PQF連軋管機組生產(chǎn)的Φ13970mm×7.72小,約比二輥減少30%,使鋼管尾端的飛翅大大mm套管的壁厚進行了實際測量,沿長度方向每隔地減小,切頭尾損失比MPM連軋管機減少近500mm距離選取一個截面,每個截面取對稱的840%,若配合頭尾削尖功能的使用,在減壁率低于個點(S1~S)測量壁厚值。其測量的壁厚分布情況35%,壁厚大于7mm的規(guī)格范圍可以將切頭尾長如圖7所示,管體的最大壁厚為830mm,最小壁度控制在300mm以內(nèi)。MPM和PQF連軋管機軋厚為7.50mm,壁厚不均度為10.36%制的荒管尾部形態(tài)如圖10所示。10.003.7可軋制更薄壁厚的鋼管例如軋制Φ159mm×4mm、63.0mm×409.00mm等薄壁鋼管。由于采用三輥封閉孔型設(shè)計,金三8.50屬變形均勻、穩(wěn)定,軋制壓力特別是峰值壓力減小,在軋制過程中因不均勻變形所引起的裂孔、拉凹缺陷已基本消除,這使熱軋更薄壁厚的鋼管成為6.50可能。我公司已經(jīng)具備生產(chǎn)壁厚45mm氣瓶管的能力,2004年生產(chǎn)此類氣瓶管3000t,部分產(chǎn)品長度/m出口韓國圖7Φ13970mm×7.72mm套管實測壁厚分布3.8工具消耗顯著降低對生產(chǎn)Φ153.70mm×1400mm鋼管的壁厚由于機架緊湊式安裝,軋輥機架間的線速度差進行了實際測量,其測量的壁厚分布如圖8所示,很小,軋件變形均勻,軋輥表面磨損較均勻,使得管體的最大壁厚為14.30mm,最小壁厚為13.20軋輥的使用壽命明顯提高,較MPM連軋管機的軋mm,壁厚不均度為7.86%。輥使用壽命捍高1倍,到機架采用緊湊式安裝,對生產(chǎn)Φ48.00mm×4.0mm鋼管的頭尾壁厚使芯棒I中國煤化工其中工作段長度進行了實際測量,其測量的壁厚分布如圖9所示,僅10.6mCNMHG勻,芯棒的使用管端最大壁厚為4.60mm,最小壁厚為4.20mm,壽命更長。由于采用伺服液壓壓下系統(tǒng),可用錐形壁厚不均度為10.0%芯棒進行軋制,這樣不但可以減少芯棒磨損,還使嚴澤生等:PQF生產(chǎn)工藝鋼管2006年2月第35卷第1期42制管新技術(shù)利用該套機組已經(jīng)成功地軋制了Φ127.0mm×10.0mm的0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼、Φ89.0mm×7.0mm的T91鋼級高壓鍋爐管和Φ139.70mmxmm的2Cr13馬氏體不銹鋼套管等高合金鋼管表4所列,質(zhì)量情況良好表42004年軋制的高合金鋼管產(chǎn)品情況鋼級(種)產(chǎn)量304不銹Φ127.0~168.3OCrl8Ni957.751MPM連軋管機軋制的荒管尾部形態(tài)高合金高303.250壓鍋爐管T21、T22石油管130,90,C系到414316835g565高合金高耐磨性QHB150033.0×4.50輸送管89.480d88.9-127.0930聯(lián)氯鉆具管G105、S1359.19-22.0015103.0574結(jié)語PQF連軋管機組反映并代表了當今軋管機組PQF連軋管機軋制的荒管尾部形態(tài)工藝設(shè)計和制造的最新發(fā)展水平,所軋制的鋼管壁10MPM與PQF連軋管機軋制的荒管尾部形態(tài)對比厚精度和生產(chǎn)效率高,并且在高鋼級和合金含量較(139.70mm×7.72mm套高的套管、高壓鍋爐管及奧氏體不銹鋼管等難軋鋼種的生產(chǎn)上具有特殊優(yōu)勢。芯棒容易從荒管中脫出。該機組采用先進的PSS、HCCS控制系統(tǒng),實39具有更高的效率和適應能力現(xiàn)了軋制過程中的動態(tài)控制,并配合有先進的質(zhì)量PQF連軋管機既可以軋制一般中低合金鋼,保證系統(tǒng),形成了對產(chǎn)品質(zhì)量全過程的嚴格控制。也可以軋制高合金鋼、馬氏體不銹鋼以及奧氏體不銹鋼等難軋品種。2004年生產(chǎn)高合金產(chǎn)品1200t,(收稿日期:2005-09-09)●信息2005年俄羅斯鋼管產(chǎn)量大幅增長2005年俄羅斯的鋼管總產(chǎn)量從2004年的5993萬t增長到667.3萬t,增幅達到10.6%,其中:無縫鋼管的產(chǎn)量從2004年的2665萬t增長到2772萬t,增幅為3.9%;電焊鋼管的產(chǎn)量從2004年的3148萬t增長到369.4萬t,增幅高達16%其他焊管的產(chǎn)量從2004年的18萬t增長到20.7萬t,增幅達到14.7%(攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司杜厚益)Bronx國際公司為獨聯(lián)體國家提供管材精整設(shè)備Bronx國際公司與哈薩克斯坦1家年產(chǎn)27萬t的無縫管廠簽訂合同,為該廠提供精整設(shè)備。這些精整設(shè)備包括:高效矯直機(2臺),用于精整外徑為346mm(13in)的AP標準鋼管,鋼級可達中國煤化工試驗壓力可達130MPa。首臺矯直機為6CR.l1型。另一臺為大型高效的10輥矯直機,用于CNMHG準的無縫鋼管,該合同2006年啟動。 Bronx國際公司還將為俄羅斯維克松鋼廠提供用于生產(chǎn)如14-465mm×4.8-12.7mm的AP標準鋼管的矯直精整設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)、集成化計算機系統(tǒng)。新供設(shè)備預計2006年初在俄羅斯維克松鋼廠投入安裝和調(diào)試。(攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司張立)STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1