宝钢钢管生产工艺讲义稿

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钢管的冷却在步进式冷床上进行。
光管经过 220 米长的斜辊道,由抛料装置送入冷床上强制冷却,再由接料臂 放入台架,然后由冷锯切头尾、切定尺,最后送往中间仓库。
半成品管子送到精整流水线的台架,用钢锯切去头尾后,送往辊式矫直机矫 直,再进入涡流探伤机,剔出不合格产品,合格产品经分段钢锯切成定尺,还要 进行检查、管端、刷毛刺、打印标记、测长、称重、打捆,最后运入成品库。
以下为无缝主要产品种类:
2、无缝生产工艺流程介绍
让我们先来看一下无缝钢管生产工艺流程:
管坯准备--环形加热炉加热--狄舍尔穿孔机穿孔--6 机加空心坯减 径--8 机架浮动芯棒连轧--经过再加热--28 架张力减径机减径--冷床 冷却--进入中间仓库。
然后按不同用途进入三条流水线生一条是油井管生产线。
采用环形炉加热管坯,环形炉的中径为 35m,其炉底宽为 4.5m,炉膛宽为 5m,炉底放料槽数为 391 条,可同时加热管坯 381 支。全炉分为 6 个加热区,当 加热管坯长 4.5m(单支坯重 850kg)、出炉根数为 3.95 支/min 时,炉子最大加 热能力为 160t/h。燃料为混合煤气加重油。 3) 管坯定心
管坯加热在环形加热炉内进行。加热炉炉底中径为 35 米,最大装炉量为 380 根管坯,炉子旋转一周,管坯被加热到 1280℃,由出料机将管坯从炉中钳出, 摔到斜砧上氧化铁皮破碎,在辊道上螺旋前进去除氧化铁皮,然后送往定心机, 定心的目的是为了便于穿孔,并保证穿孔壁厚均匀。
定心后的管坯送往狄舍尔穿孔机进行穿孔。狄舍尔穿孔机由一对斜配的轧辊 和一对导盘组成,轧辊轴线与轧制线呈 5°-15°,辊身长度 670MM,轧辊直径 1000-1150MM,最大轧制力 300 吨。
采用步进式再加热炉加热连轧后的荒管,炉长 13m,炉宽 35m,炉内加热荒 管根数为 46 支,荒管入炉温度 430~845℃,出炉温度可到 980℃,加热允许温差
范围为10℃,加热燃料为混合煤气,炉子加热能力最大为 160t/h。 8) 高压水除鳞
再加热炉出来的荒管必须经高压水除鳞,除鳞高压水的压力为 14~16MPa。 9)荒管的张力减径
无缝管生产工艺: 无缝钢管生产是以圆钢或连铸坯为原料,经加热、穿孔、连轧和张减后, 采 用相应的精整设备生产的成品管. 穿孔是管坯被两个同向旋转的轧辊咬入后,利用轧辊轴线与轧制线倾斜交错 形成的角度,形成一个轴向力;同时利用管坯旋转产生的中心疏松,即“曼乃斯 曼”效应,完成管坯穿孔过程。穿孔斜轧过程中产生的 3 种附加变形:周向剪切 变形、纵向剪切变形、表面扭转变形 。 连轧是毛管内穿入长芯棒后,经过多机架顺序布置且相邻机架辊缝互错(二 辊式辊缝互错 90°,三辊式互错 60°)的连轧机轧成钢管。连轧管时,孔型顶 部的金属由于受到轧辊外压力和芯棒内压力作用而产生轴向延伸,并向圆周横向 宽展 ,达到减径减壁的效果。 定减径是热轧无缝钢管生产过程中的精轧变形阶段,使所轧钢管尺寸到达标 准要求的值及精度,外径是靠设定的孔型尺寸决定。根据变形量的大小是否采用 张力,张力是通过前后机架的速度差产生的。 焊管生产工艺:
3、无缝主要设备介绍 1) 管坯切割
采用 2 台火焰切割机切割管坯。切割用燃料为焦炉煤气。每台切割机有 4 个切割咀,可同时切割四支管坯。管坯切割后长度为 0.88~4.5m。这套切割机 设有附加铁粉装置,对合金含量较高的管坯在切割时喷以铁粉助燃,这样使铁粉 的氧化物生成大量易流动的液态渣,还可使铬氧化物熔化,并借助切割氧气将液 态渣等从切割缝中吹掉,以保证切割过程正常进行。 2) 管坯加热
在 1993 年达产的基础上,产量步步攀升,2002 年产量达到 80 万吨,最高 年产量达到 84.5 万吨,创国际同类连轧管机组最高水平。
通过多年来的生产以及攻关、改造与更新,对工艺装备的持续改进和更新, 连轧管机组达到同类机组国际先进水平,油井管加工和高压锅炉管精整的工艺装 备达到国际领先水平。。
ERW,即:Electric Resistant Welding 中文为:电阻焊 ERW 生产工艺,是将带钢送入预成型和精成型机后形成园筒状管坯, 通过感 应线圈或接触焊靴后,管坯中感应产生的高频感应电流或接触焊靴导入的高频电 流通过带钢边缘,由带钢边缘自身电阻产生了电阻热加热熔融带钢边缘,加热熔 融的带钢边缘经挤压辊挤压,由排出物形成焊缝. 图 2 为带钢经过挤压辊时,液态金属和氧化物被挤出焊缝的情况。 ERW 焊接没有添加任何焊接材料,实际是一种煅焊。质量优良的焊接,熔合 面不会残留任何熔融金属或氧化物。 正常的高频焊接区域形貌见图 3。 UOE 是 Uing-Oing-Expanding,即弯边(C 成型)-U 成型-O 成型-扩径
采用 28 机架三辊式张力减径机将荒管减径,减径前荒管外径为119、 152.5、162mm 三种,壁厚为 3.25~25mm,长度 8~33mm。减径后光管外径为 21.3~139.7mm(管接头料为153.7mm),壁厚 2.0~25mm,长度 8.5~160m。 10) 光管冷却
采用多段步进式冷床冷却光管,正常冷却依靠自然通风,但当光管米重大于 7kg/m 时,则开动冷床下风机强制通风冷却。起始温度(光管)约 850℃ 11) 光管切头尾和分段
二个狄舍尔导盘水平布置,直径 1697-1847MM,导盘线速度高于轧件前进 速度,使轧件应力状态改善,轧制速度每秒 1.1-1.2 米。
轧制时,由推钢机将管坯送入轧机穿孔,等轧辊咬入管坯、主电机电流上升 后,推钢机快速复位,等待下一来料。
穿孔后的毛管送往 6 机架空心坯减径机,将毛管外径轧小,空心坯减径机的 轧机互呈 90°交替布置,根据不同产品规格要求,由计算机控制各架的变形量 和轧制速度,并保证秒流量相等。减径后的毛管送往连轧机进行连轧。
钢管生产工艺讲座
各位同学: 本次钢管生产工艺讲座主要包括以下四部分: 一、钢管生产工艺概论 二、宝钢 140 无缝管生产线介绍 三、宝钢 610ERW 焊管生产线介绍 四、宝钢 1422UOE 焊管生产线介绍 首先介绍一下钢管生产工艺概论
钢管按生产方式可分为无缝钢管和焊接钢管两类,分别采用热穿孔和钢板/ 带钢焊接工艺生产。
由于无缝管坯在穿孔过程中的应力状态比较复杂,容易产生裂纹、翘皮、内 折、外折等缺陷,因此对坯料的质量要求较高。
管坯在初轧厂进行表面喷丸、磁粉探伤、砂轮修磨等处理,经检验合格后才 能进一步加工。根据不同钢管的定尺要求,送上料台进行切割和称重,由计算机 标出切割长度以后,管坯自动地被火焰切割机切成所需要的长度,并在辊道磅上 称重,然后用链式拖运机送往环形加热炉,由装料机装炉,进行管坯加热。
高压锅炉管还需进行退火、超声波探伤和水压试验,切环状试样。
半成品的油井管先在圆盘冷锯上切除管端,需要管端加厚的管子经感应圈加 热,在液压加厚机上进行管端加厚,再经修磨、磁粉探伤,为满足石油钻杆的强 度要求,这部分钢管要进行调质处理,进行一系列的试验和检验。
油管、套管的两端还要车丝,并经水压试验、测长、称重、打上标记后, 在管端拧上保护环,外面涂上防腐层后打捆入成品库。
为获得进连轧管机所需的毛管外径,并为消除穿孔机所造成的毛管头尾外径 差和螺旋形状,采用了六机架三辊式空心坯减径机。 6) 毛管连轧
采用八机架全浮动芯棒连轧管机进行毛管的连轧。连轧辊的直径最大为 600mm,最小为 490mm,允许轧制力为 2940KN。毛管进入连轧前的温度为 1000~ 1050℃,连轧采用的芯棒尺寸为外径66.0~141.0mm,长度为 29700mm,用芯棒 插入链向毛管插入芯棒,用脱棒机将荒管内的芯棒脱出。 7) 荒管再加热
为了保证荒管的表面质量,在它进入张力减径之前,要用高压水除鳞。
张力减径就是将荒管的壁厚轧制到成品规格,同时使长度继续延伸。
这是 28 机架张力减径机组,可以根据成品管径不同,采用不同数量的机架 数。轧机进料速度每秒 1-3 米,整个机组变形率和张力控制由计算机设定,出 料速度每秒 2.5-16MM。
连轧前先往毛管内通入芯棒,然后毛管连同芯棒一齐进入钢管连轧机轧制, 轧辊孔型控制钢管外径,芯棒控制钢管内径,同时使轧件得到减径壁和延伸,这 种方式叫做浮动芯棒连轧。
8 机架浮动芯棒轧机各架交替成 90°布置,可以实行无扭转轧制,质量好, 精度高。
轧管完毕后,放入脱棒链脱出芯棒,切除管尾。
经连轧后的钢管称为荒管,荒管切尾以后由螺旋床、辊道送入再加热炉加热 到 980°后出炉。
宝钢股份公司宝钢分公司钢管厂包括了无缝生产工艺和焊管生产工艺,主要 由140 无缝生产线、610ERW 焊管生产线、1422UOE 焊管生产线三条主线,下 面就这三条主线的生产工艺及设备情况,向各位同学做以介绍。
第二部分:140 无缝生产线介绍
1、概述
宝钢无缝钢管φ140 机组于 1985 年 11 月投产。主体技术装备从德国曼内斯 曼-德马克公司引进,以曼内斯曼钢管公司 RK2 连轧管机组为样板设计,采用了 狄舍尔导盘穿孔、6 机架空心坯减径、8 机架浮动芯棒连轧、28 架三辊微张力减 径等先进工艺,具有八十年代初国际先进水平。设计年产量 50 万吨。产品规格 为外径 21.3~139.7mm,壁厚 2.0-25mm。产品品种有油管、套管、钻杆、高压锅 炉管、中低压锅炉管、商品管、输送管和冷拔管料。
焊接钢管的生产工艺过程是将管坯(板带钢)用各种成型方法弯卷成要求 的横断面形状,然后用不同的焊接方法将焊缝焊合而获得钢管的过程。因此成型 和焊接是它的两个基本工序,而不同的成型和焊接方法构成不同的焊管生产方 法。
焊管主要工艺有 SSAW(螺旋缝埋弧焊)、LSAW(直缝埋弧焊)和 ERW(电阻 焊)三种。LSAW 管按其不同的成形方式又分为 UOE、RBE、JCOE 等。宝钢生产的 是 ERW 焊管和 UOE 焊管。
采用液压热定心机定心,其目的是改善穿孔时的咬入条件和减少毛管前端的 壁厚偏差(尤其是厚壁管)。 4) 管坯穿孔
采用导盘式鼓形辊穿孔机穿孔,轧辊直径为1000~1150mm、辊长 670mm、 转速为 121~211r/min,轧辊倾角为 5~15°;轧制节奏最快为 15s/支。穿孔后 毛管温度为 1180~1260℃。穿孔后毛管最大长度 11m,在穿孔时,为了有利于咬 入和高速轧制,采用了变速轧制制度,即管坯咬入时,轧制速度较低,咬入后, 电机升速进行稳定轧制,轧制终了时,为防止尾端轧卡而又减速轧制,这也就是 梯形轧制制度,在轧制中最大降速可达 29%。 5) 空心坯(毛管)减径
各自生产工艺的特点,决定了相应工艺适宜的产品生产范围。无缝管适 合生产小口径厚壁管和合金管;SSAW 适合生产中大口径薄壁管;LSAW 适合生产 中大口径厚壁管;ERW 适合生产中小口径薄壁管。目前国内焊管产品中,SSAW 管使用范围较宽,而 ERW 管比例偏低。预期这种状况将得到市场调整,向钢管国 际化市场水平靠拢。
UOE 生产工艺是单张板材通过弯边、 U 成型和 O 成型后,形成有缝的荒管形 状,通过预焊、内焊和外焊,焊接成钢管,焊接工艺多采用埋弧自动焊,焊接后 的钢管进行扩径,以消除应力。
埋弧焊的焊接过程及原理 埋弧焊定义:电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的熔化极电弧焊方法 (Submerged arc welding) 优点:生产效率高 、 焊缝质量好 、劳动条件好 缺点:难以全位置焊 、对焊前装配要求高、不适宜焊接薄板/短缝 、 适焊材料有限
通过科研和新产品开发,钢管壁厚精度得到很大改善;开发了φ169 孔型、 φ189 孔型和φ200 孔型,钢管外径扩大到 194mm,壁厚扩大到 30mm;开发了 T91 高铬高压锅炉管、S135 高强度高韧性石油钻杆、L80-9Cr/13Cr 高铬油套管、抗 H2S 腐蚀系列油套管、抗 H2S+CO2 腐蚀系列油套管、高抗压溃套管、非开挖钻杆 等一大批新产品。产品品种增加了地质钻杆、液压支架管、射孔枪管、石油裂化 管、船用管、汽车半轴管、车轴管、火车转向架管、气瓶用管和非开挖钻杆等。
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