徐姚松 吳利陽 顧計松 高小華 孫麗 陳小福

摘要：現(xiàn)代科技推動了我國工業(yè)發(fā)展進程，設(shè)備性能與功用價值提高，尤其是在無縫不銹鋼管的生產(chǎn)方面，冶煉質(zhì)量與效率不斷提高，工藝流程更加優(yōu)化，誤差率隨之降低，實現(xiàn)了生產(chǎn)資源優(yōu)化與高效利用。本文主要對無縫不銹鋼管的生產(chǎn)工藝展開闡述，分析無縫不銹鋼管生產(chǎn)流程與澆注問題，提出質(zhì)量控制對策，希望對我國無縫不銹鋼管生產(chǎn)水平與效益提升起到積極參照作用。

關(guān)鍵詞：無縫不銹鋼管;生產(chǎn)工藝;質(zhì)量控制

我國鋼鐵整體生產(chǎn)水平不斷提高，無縫鋼管生產(chǎn)水平作為重要衡量指標，還需不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高耐腐蝕等性能，以滿足工業(yè)發(fā)展對無縫不銹鋼管的使用要求。影響無縫不銹鋼管生產(chǎn)效益的因素較多，在生產(chǎn)設(shè)備與工藝、質(zhì)量控制等方面都應當加強創(chuàng)新優(yōu)化，確保生產(chǎn)結(jié)果的理想性，貫徹落實高效與節(jié)能等生產(chǎn)政策號召，推動鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。

一、鋼管生產(chǎn)工藝技術(shù)分析

1.連鑄管坯技術(shù)

連鑄化在不銹鋼生產(chǎn)行業(yè)中的應用越發(fā)自如，連鑄機類型多樣，包括弧形與立式等類型。相比較于傳統(tǒng)的鋼錠軋坯技術(shù)，不銹鋼連鑄坯技術(shù)的金屬收得率與成產(chǎn)成本、鑄坯質(zhì)量等更加優(yōu)越。澆注中易出現(xiàn)合金元素氧化的問題，會生成氧化物夾雜。鋼水粘度大，澆注中易出現(xiàn)水口堵塞情況。不銹鋼有復雜凝固形態(tài)與鋼水導熱性差等特征，澆注中易出現(xiàn)鑄坯裂紋等現(xiàn)象，還需在拉坯與冷卻等環(huán)節(jié)嚴格控制速度變化。尤其是各種無氧化保護澆注與電磁攪拌等新技術(shù)的應用，連鑄質(zhì)量得到了持續(xù)改進。針對于馬氏體與奧氏體等難澆注類型的鋼種，也可以采用連鑄管皮技術(shù)，鋼種范圍不斷拓展。

2.熱擠壓工藝

雖然生產(chǎn)不銹鋼管的機組類型與數(shù)量多樣化，但擠壓機組的作用優(yōu)勢不能忽視，全球擠壓機組數(shù)量超過六十套，大部分機組用于生產(chǎn)不銹鋼管，少部分機組用于型材擠壓。相比較于斜軋等軋制生產(chǎn)方式，擠壓法在形變中更能承受三向壓縮應力，針對于形邊抗力大與鋼號多等高要求的鋼管，也能夠得到理想的金相組織與內(nèi)外表面質(zhì)量等。尤其是改進后的立式液壓穿孔設(shè)備，擠壓后壁厚精度理想。擠壓機工模具更換或制造便利，適合生產(chǎn)多規(guī)格與小批量的鋼管。擠壓機的生產(chǎn)規(guī)格范疇廣泛，可生產(chǎn)拓展至直徑25-245mm規(guī)格的鋼管，在滿足市場需求上的優(yōu)勢特征，也是其他軋管機組不能比擬的。擠壓法可以直接使用連鑄坯原料，生產(chǎn)品種靈活且質(zhì)量穩(wěn)定，可生產(chǎn)熱擠壓成品管與異型斷面鋼管。但自身的成材率低等問題不能忽視，還需加強生產(chǎn)工藝改進，以達到理想的成材率。高要求鋼管品種多采用預鉆孔或液壓穿孔機穿孔及擠壓的生產(chǎn)工藝;普通要求品種采用冷加工原料管，根據(jù)實際情況采用合理的生產(chǎn)工藝;小規(guī)格鋼管用立式液壓穿孔機，對實心坯料進行穿孔擠壓;中等規(guī)格采用預鉆孔與擠壓機擠壓成管;可見擠壓法是應用最廣泛與性價比最高的生產(chǎn)方式。隨著自動化擠壓機與無氧化加熱等先進技術(shù)的運用，熱擠壓法生產(chǎn)不易變形鋼管與高合金鋼管的應用率顯著提高，傳統(tǒng)二輥斜軋穿孔等生產(chǎn)方法的不適用性特征逐步突顯。但熱擠壓生產(chǎn)中的開裂情況不能忽視，還需加強溫度與擠壓速度等因素的控制，以減少裂紋產(chǎn)生[1]。

3.冷軋結(jié)合冷拔工藝

大部分鋼管生產(chǎn)都需要冷加工工藝，同時推動了冷加工設(shè)備發(fā)展步伐。冷加工工藝分為冷軋與冷軋及兩種工藝結(jié)合的三種類型，冷軋與冷拔聯(lián)合工藝在國外應用普及。現(xiàn)代科技發(fā)展進一步優(yōu)化了冷軋管機的性能，鋼管大減徑量與壁量的形式生產(chǎn)成為了可能，機組可完成80%的變形量。尤其是冷軋定壁為主，冷拔控制鋼管外徑與規(guī)格為輔的生產(chǎn)工藝應用，各種品種與規(guī)格鋼管的生產(chǎn)要求得以滿足。聯(lián)合生產(chǎn)工藝有成品質(zhì)量佳、壁厚及外徑精度高、加工周期短、省略熱處理各工序、能源節(jié)省等優(yōu)勢，荒管原料利用率提高，原理規(guī)格種類得以簡化。在現(xiàn)代科技帶動下，冷軋管機組逐步向著環(huán)孔型與長行程等方向邁進，尤其是慣性扭矩垂直平衡機構(gòu)的運用，機組往返次數(shù)逐步增大。環(huán)孔型的軋制變形送盡量與均勻性加強?；墓茉侠瞄L管坯，長度隨之增加，機組利用率隨之增大。拋物面孔型與曲線型芯棒的運用，使得金屬變形更符合要求，工模具利用效益隨之加強，但運用中因異常受力引起疲勞彎曲導致芯棒斷裂失效等問題影響不能忽視，還需在生產(chǎn)中加強影響不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量的應力等內(nèi)在因素的觀察與處理[2]。機組生產(chǎn)精度與能力不斷提高，鏈式冷拔管機組相對于液壓冷拔管機應用更加廣泛，是鋼管生產(chǎn)主要冷拔管機結(jié)構(gòu)。尤其是溫軋技術(shù)的應用，可將管料加熱到指定溫度，同時憑借變形量大與軋制力小等優(yōu)勢，使得總變形量得到顯著提升。

二、熱軋無縫鋼管生產(chǎn)流程

熱軋無縫鋼管分為多種類型，生產(chǎn)工序包括管坯準備檢查與加熱、穿孔、軋管、荒管加熱、定徑、熱處理、矯直、精整、檢驗、入庫。無縫鋼管軋制以圓管坯原料為主，經(jīng)過切割加工成長度固定的坯料，經(jīng)過熔爐加熱，用乙炔等燃料為管坯解熱，需合理控制熔爐內(nèi)溫度。對出爐后的管坯用錐形錕穿鋼管孔機進行穿孔，經(jīng)過三錕斜軋與連軋。擠壓后脫管用錐形鉆頭定徑，用冷卻塔噴水冷卻。最后對冷卻后矯直的鋼管進行內(nèi)部探傷，及時發(fā)現(xiàn)有氣泡與裂紋等問題的鋼管。最后做好規(guī)格與編號等標記及入庫工作。

三、鋼管生產(chǎn)質(zhì)量控制

不銹鋼管質(zhì)控內(nèi)容繁瑣，需涉及到自動控制技術(shù)與尺寸檢測技術(shù)、精整工序等環(huán)節(jié)，對技術(shù)人員的專業(yè)水平提出了更高要求，直接關(guān)乎不銹鋼管生產(chǎn)質(zhì)量。其中無損探傷工序不能忽視，在傳統(tǒng)無損探傷基礎(chǔ)上，應當靈活運用超聲波與渦流等探傷機組，以及激光測徑與超聲波測厚等裝置，對鋼管各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行產(chǎn)品質(zhì)量檢測控制。綜合探傷機組形成高效處理系統(tǒng)，通過信號與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，利用計算機技術(shù)處理，實現(xiàn)無損檢測自動化與信息化，更利于生產(chǎn)質(zhì)量與效率提升。尤其是針對于成品細微質(zhì)量缺陷的控制，成品出現(xiàn)銹斑問題與加熱爐溫度控制不合理，氧化鐵不易與加熱的坯料剝離，在冷卻床上形成紅褐色銹斑有關(guān);出現(xiàn)表面粗糙與鋼管在定減徑機時被擠壓附著在表面有關(guān);氧化鐵形成與溫度、加熱時間、加熱爐氣氛等因素影響都有關(guān)系;對此，應當加強注重與合理調(diào)整[3]。檢測與技術(shù)控制是我國機械行業(yè)發(fā)展薄弱環(huán)節(jié)，還需積極引入國外先進國外的無縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)，追求產(chǎn)量的同時，更注重成本降低與產(chǎn)品質(zhì)量提升，衍生出更多新的工藝及設(shè)備，以推動鋼管生產(chǎn)行業(yè)健康發(fā)展。

總結(jié)：

社會經(jīng)濟發(fā)展對鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)水平提出了更高要求，但受技術(shù)等因素限制，無縫不銹鋼管水平整體偏低，仍處于摸索性前進階段。為滿足工業(yè)發(fā)展對耐腐蝕性等高性能要求的鋼管生產(chǎn)需要，還需在鋼管生產(chǎn)中加強精密設(shè)備的合理配備，加強工藝流程優(yōu)化與生產(chǎn)質(zhì)量控制，以達到理想的生產(chǎn)效果。

參考文獻

[1]趙增強，陳書仁.Inconel 718無縫鋼管熱擠壓開裂分析[J].冶金與材料，2018.（6）：160-161

[2]邱家樂.無縫鋼管生產(chǎn)用芯棒斷裂失效分析[J].理化檢驗-物理分冊，2020，56（1）：70-74.

[3]朱錦銘.對熱軋無縫鋼管生產(chǎn)時產(chǎn)生細微質(zhì)量缺陷的控制[J].中國金屬通報，2018，994（7）：97-98.

第一作者簡介：

徐姚松（1971年5月），男，漢族，浙江海鹽人，大專學歷，浙江中達特鋼股份有限公司，工程師，工作及研究方向：不銹鋼加工與成型。