無縫不銹鋼管的生產工藝研究

徐姚松 吳利陽 顧計松 高小華 孫麗 陳小福

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

關鍵詞：無縫不銹鋼管;生產工藝;質量控制

我國鋼鐵整體生產水平不斷提高，無縫鋼管生產水平作為重要衡量指標，還需不斷優化生產工藝，提高耐腐蝕等性能，以滿足工業發展對無縫不銹鋼管的使用要求。影響無縫不銹鋼管生產效益的因素較多，在生產設備與工藝、質量控制等方面都應當加強創新優化，確保生產結果的理想性，貫徹落實高效與節能等生產政策號召，推動鋼鐵生產行業規范化發展。

一、鋼管生產工藝技術分析

1.連鑄管坯技術

連鑄化在不銹鋼生產行業中的應用越發自如，連鑄機類型多樣，包括弧形與立式等類型。相比較于傳統的鋼錠軋坯技術，不銹鋼連鑄坯技術的金屬收得率與成產成本、鑄坯質量等更加優越。澆注中易出現合金元素氧化的問題，會生成氧化物夾雜。鋼水粘度大，澆注中易出現水口堵塞情況。不銹鋼有復雜凝固形態與鋼水導熱性差等特征，澆注中易出現鑄坯裂紋等現象，還需在拉坯與冷卻等環節嚴格控制速度變化。尤其是各種無氧化保護澆注與電磁攪拌等新技術的應用，連鑄質量得到了持續改進。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，鋼種范圍不斷拓展。

2.熱擠壓工藝

雖然生產不銹鋼管的機組類型與數量多樣化，但擠壓機組的作用優勢不能忽視，全球擠壓機組數量超過六十套，大部分機組用于生產不銹鋼管，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外表面質量等。尤其是改進后的立式液壓穿孔設備，擠壓后壁厚精度理想。擠壓機工模具更換或制造便利，適合生產多規格與小批量的鋼管。擠壓機的生產規格范疇廣泛，可生產拓展至直徑25-245mm規格的鋼管，在滿足市場需求上的優勢特征，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，生產品種靈活且質量穩定，可生產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工藝;普通要求品種采用冷加工原料管，根據實際情況采用合理的生產工藝;小規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方式。隨著自動化擠壓機與無氧化加熱等先進技術的運用，熱擠壓法生產不易變形鋼管與高合金鋼管的應用率顯著提高，傳統二輥斜軋穿孔等生產方法的不適用性特征逐步突顯。但熱擠壓生產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，以減少裂紋產生[1]。

3.冷軋結合冷拔工藝

大部分鋼管生產都需要冷加工工藝，同時推動了冷加工設備發展步伐。冷加工工藝分為冷軋與冷軋及兩種工藝結合的三種類型，冷軋與冷拔聯合工藝在國外應用普及。現代科技發展進一步優化了冷軋管機的性能，鋼管大減徑量與壁量的形式生產成為了可能，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格為輔的生產工藝應用，各種品種與規格鋼管的生產要求得以滿足。聯合生產工藝有成品質量佳、壁厚及外徑精度高、加工周期短、省略熱處理各工序、能源節省等優勢，荒管原料利用率提高，原理規格種類得以簡化。在現代科技帶動下，冷軋管機組逐步向著環孔型與長行程等方向邁進，尤其是慣性扭矩垂直平衡機構的運用，機組往返次數逐步增大。環孔型的軋制變形送盡量與均勻性加強。荒管原料利用長管坯，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，還需在生產中加強影響不銹鋼產品質量的應力等內在因素的觀察與處理[2]。機組生產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，是鋼管生產主要冷拔管機結構。尤其是溫軋技術的應用，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勢，使得總變形量得到顯著提升。

二、熱軋無縫鋼管生產流程

熱軋無縫鋼管分為多種類型，生產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，經過切割加工成長度固定的坯料，經過熔爐加熱，用乙炔等燃料為管坯解熱，需合理控制熔爐內溫度。對出爐后的管坯用錐形錕穿鋼管孔機進行穿孔，經過三錕斜軋與連軋。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部探傷，及時發現有氣泡與裂紋等問題的鋼管。最后做好規格與編號等標記及入庫工作。

三、鋼管生產質量控制

不銹鋼管質控內容繁瑣，需涉及到自動控制技術與尺寸檢測技術、精整工序等環節，對技術人員的專業水平提出了更高要求，直接關乎不銹鋼管生產質量。其中無損探傷工序不能忽視，在傳統無損探傷基礎上，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，對鋼管各個生產環節進行產品質量檢測控制。綜合探傷機組形成高效處理系統，通過信號與數據轉化，利用計算機技術處理，實現無損檢測自動化與信息化，更利于生產質量與效率提升。尤其是針對于成品細微質量缺陷的控制，成品出現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;出現表面粗糙與鋼管在定減徑機時被擠壓附著在表面有關;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系;對此，應當加強注重與合理調整[3]。檢測與技術控制是我國機械行業發展薄弱環節，還需積極引入國外先進國外的無縫鋼管生產技術，追求產量的同時，更注重成本降低與產品質量提升，衍生出更多新的工藝及設備，以推動鋼管生產行業健康發展。

總結：

社會經濟發展對鋼鐵行業生產水平提出了更高要求，但受技術等因素限制，無縫不銹鋼管水平整體偏低，仍處于摸索性前進階段。為滿足工業發展對耐腐蝕性等高性能要求的鋼管生產需要，還需在鋼管生產中加強精密設備的合理配備，加強工藝流程優化與生產質量控制，以達到理想的生產效果。

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時產生細微質量缺陷的控制[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。