可使钢管工艺达到最佳状态 ! 保证钢管质量 ! 减少 废品率 " 这种工艺系统可以从头到尾地贯穿在整个 轧制线上 ! 即在穿孔机 # 延伸机 # 张力减径机上成 为一体 ! 这三个轧机都存在这些工艺问题 ! 由于一 些特殊条件的限制而导致产生钢管偏差和质量缺 陷 " 实施方法是在每个轧机上安装该工艺系统的主 要组成部分 $ 工艺计划 ! 工艺过程管理和质量保证 管理等系统 " 通过工艺计划系统能使轧机和轧制工 具达到最佳化的基础调节 % 通过工艺过程管理系统 能使生产中所有的轧制过程全部保持良好的轧制状 态 % 通过质量保证系统能记录生产中每根钢管的相 关数据并输送给工艺检测系统进行分析评定 " 经上 位计算机与每个单机上的子程序进行数据连接和工 艺联网 ! 进行各种工艺检测 "
国外钢管
%&
无缝钢管的现状及发展前景!上"
!德" #$%& ’($)*+, -.*/.
摘 要 # 介绍了无缝钢管和焊接钢管的产品规格范围 $ 目前在钢管市场上各自所占比例及其产品的成本结构
! ! 等 % 对无缝钢管生产的 新 技 术 新 工 艺 $ 如 01231!工 艺 系 统 & 41565!在 线 测 量 系 统 & -78 三 辊 连 轧 管 机 & 张 力
化控制系统等可解决这个问题 % 原则上讲 $ 中等壁 厚和薄壁焊管的生产成本较低 $ 比同规格的无缝钢 管的成本大约低 ;AG % 因此对于普通的商业用管来 说 $ 焊管占据市场优势 %
!"$ 无缝钢管和焊管的市场份额 图 = 示 出 ;HI=J BAA; 年 世 界 钢 管 的 产 量 概 况 $ 其中包括了西方各国 $ 东欧各国 K 包括前苏联 L 以
!"% 发展趋势
在高科技技术日益发达的今天 $ 对钢管质量的 要求愈来愈高 $ 于是世界各地的钢管生产厂普遍面 临着如何提高钢管质量和降低生产成本的问题 % 在焊管生产中 $ 通过采用 05- 技术使生产材料 成本下降 ’ 而在无缝钢管的生产中也有很多技术措 施和技术发明促使生产成本下降 $ 例如在轧制生产 中采用连铸圆坯 $ 以及一些改善无缝钢管直径和壁 厚公差 & 提高成材率 & 降低管加工成本的措施等 $ 也能相应地降低生产成本 % 因此无缝钢管采用轧制新工艺 $ 发展轧制新技 术已经形成一个必然趋势 % 随着新技术新工艺的问 世 $ 一系列轧机新项目也应运而生 % 本文在以下章 节里将较为详细地介绍这些技术措施 %
图 ! 无缝钢管和焊管的成本结构示意
!! 东欧国家" 包括前苏联 # "! 中国 #! 世界范围 $! 西方国家
图 " 无缝钢管在钢管市场的比例
管尺寸超差及切割损耗等而导致材料成本增加 $ 这 一成本约占无缝管材料损耗成本的-)* % 因此在当 今钢管市场的激烈竞争中无缝钢管面临着一个重要 问题 $ 即如何解决钢管的尺寸超差 % 钢管尺寸超差的原因有多方面& 例如工具磨 损 $ 材质 ’ 摩擦以及温差等条件都会对钢管尺寸精 度产生极大影响 % 另外还会出现一些钢管尺寸超差
它能为主管轧制的工艺工程师提供所有轧制工具计
-./0 12.3456 78498 $ 无缝钢管的现状及发展前景 ( 上 )
’(
国外钢管
通过质量保证系统能提高产品的质量 " 现在这 种质保系统已成为质量管理体系中不可缺少的组成 部分 !
由此确保了从穿孔机开始到张减机后的成品管质 量! 在实际生产中实际数据往往与设计数据有偏 差 " 通过该工艺过程控制系统可以最大限度地消除 这种设计和实际尺寸的偏差 !
"#$% &’#()*+ ,-).- /012345 $ 男 $ 德 国 人 $ 工 学 博
士$ 总经理$ 从事轧管工艺& 传动及自动化控制技术 !! 的研究开发 $ 拥有多项专利和发明 %
!"##$ %&%’ M.)6 73389 :’.6 879 ;’6 C
&’
国外钢管
图 # 无缝钢管和焊管的产品规格范围
!! 世界范围 "! 西方国家 #! 东欧国家" 包括前苏联 # $! 中国
的特殊缺陷 $ 例如偏心 ’ 轧痕 ’ 管端增厚 ’ 内六方 及椭圆等 % 同时也常常产生钢管的材质缺陷 $ 例如 折叠 ’ 结疤和裂纹等缺陷 % 在钢管市场上 $ 用户对钢管公差精度的要求越 来越高 $ 也对钢管生产厂提出了更加严峻的考验 $ 因此 $ 为了提高产品精度 $ 降低生产成本 $ 减少废 品 $ 只有进行技术革新和采取各种自动化措施才是
两次通过钢管管壁的这段时间内 " 根据已知的声速 检测出钢管壁厚值 ! ! 测量原理是在 ’ (((! 高温下通过超声 # $%&%! 波来测量钢管壁厚 " 由于温度的原因 " 所以无论在 激发面还是在检波面都要求使用无接触式的光学测 量方法 " 才能使测量头与钢管保持安全可靠的测量 距离 " 达到测量效果 ! 激光" 超声测量方法的原理见图!!
统以后 ! 钢管公差精度只要提高 )* ! 会节省成本
功能的综合性自动化系统 "
! 图 % 热轧生产区的 ! "#$"! 工艺系统 ! 系统是一种先进的工艺自动化系统" ! "#$" !
算方法和技术诀窍! 使其能独自进行轧辊孔型设 计 ! 计算 # 调节变形参数和数据以及调节工艺控制 系统 " 工艺计划系统集中包括了所有的工艺标准 ! 这是根据许多钢管厂的丰富轧制经验提炼出的工艺 诀窍 " 在采用该系统时 ! 工艺工程师也可以将实践 中自己发掘的一些好经验存储在软件里面 ! 供自己 计算工作时使用 " 通过 & 最佳化计划 ’ 子程序组件能管理轧制生 产中的信息! 并将信息再次反馈给轧机! 不断改 进 ! 使工艺数据逐步臻于完善 " 由于用户对钢管质 量要求越来越高 ! & 最佳化计划 ’子程序在这方面起 到了重要作用" 通过它能确保计算的轧机调节数 据! 即使在小批量轧制中也能保证质量! 减少废品率"
! 系统的测量原理和功能结构 !"!"& # $%&%! ! ! # $%&% 是 一 种 激 光 超 声 波 壁 厚 测 量 系 统 " 它 采用的是传统的超声 " 脉冲测量方法 ! 在超声脉冲
!"#"$ 工艺质量保证系统
通过工艺质量保证系统能将每根钢管的工艺过 程数据尤其是与质量有关的各种数据都制成文件并 且保存起来 ! 这些信息文件存放在工艺系统的数据 库里并可随时调用 ! 数据库里存放的每根钢管的详 细数据有 # 测量值 $ 传感信号 $ 电机额定转速值和 实际转速值$ 电流$ 操作输入数据$ 轧制程序数 据 $ 计算结果 $ 故障报警信号和报警提示以及同其 他功能系统联网的文件 ! 根据这些记录可以了解任何一根管子的生产数 据 " 这些记录可以说是生产工艺证书 ! 质量保证系统一般是装在工艺自动化系统中 " 成为一体 " 这样整个生产过程中其工艺计算和数据 收集都是自动进行的 ! 利用这一系统可对各种数据进行处理和计算 " 达到以下目的 # ! 改正测量误差 % " 监控物料跟踪 系统 % #分析评估各种轧制缺陷 % $ 促使生产过程 最佳化 % %评估产品质量 % &确定产生尺寸偏差的 原因 !
()*+ (,* $ 不同的轧制工艺 和 轧 机 装 备 对 成 材 率
也有影响 % 例如材料损耗 $ 虽然其中一小部分材料 损耗来自烧割和氧化 $ 但大部分的材料损耗是因钢
!"##$ %&%’ /01! "#$%& ’()* %"+ ,(! 2
国外钢管
! 提高经济效益 ! 现在这种 ! "#$"! 自动化系统已经
% 唯一的出路 % 因此 $ 一种 $ %&’%! 自动化系统应运 而生 % % 通过采用 $ %&’%! 自动化系统能提高钢管质量 $
图 . 钢管产量概况
! 新工艺为无缝钢管的发展奠定了基础
% # !"# 工艺控制系统和工艺自动化系统 "$ %&’%! !"$%$ 目标和基本方案
中小型规格的现代化轧管机的成材率一般在
图 ! 激#43; 的脉冲宽度的激光对准要测量 的钢管上 " 高能激光脉冲被钢管表面吸收 ! 这种光 能吸收作用会导致钢管表面极薄层的部分 & 蒸发 ’ ( 材料消蚀在 *,- 范围内 . ! 通过 & 蒸发 ’ 脉冲会产 生一种超声脉冲 " 它能垂直地进入到钢管表面 ! 由
!%! 质量保证系统的技术改进
随着热轧无缝钢管生产的不断发展 " 对其质量 和效益的要求也越来越高 " 因此钢管生产厂必须在 整个生产线上配备很多测量仪器和设备 " 由此保证 毛管和荒管以及成品管的相同质量 " 提高成材率 " 减少材料损失 " 提高轧机生产能力 ! 在钢管热轧生 产中 " 有一个重要工艺环节 " 就是对钢管壁厚的调 节和控制 ! 为了解决这个问题 " 研制成功了一种新 ! 型的# $%&%! 在线激光测量系统 !
! 无缝钢管在世界钢管市场的地位
!"! 无缝钢管和焊管的产品规格及生产范围
要了解钢管市场上无缝钢管和焊管的竞争能 力 $ 必须先了解各自的技术性能 $ 质量标准和生产 成本的消耗 % 除此而外当然还有许多其他因素也会 导致钢管市场分配的变化 % 图 ; 示出焊管和无缝管 一些常用产品的规格范围 % 焊管的重心应立足于薄壁管 $ 在这一方面 $ 焊 管显示出突出的经济优势 % 至今 $ 在焊管生产中 $ 若壁厚与直径比为 ;FC 时亦为其变形极限 $ 不 过 近 年来 $ 焊管的规格和壁厚范围在不断地扩大 % 对于无缝钢管来说 $ 其生产的重心应立足于厚 壁管 $ 但对一些中厚壁管 $ 既可采用焊管也可采用 无缝钢管 % 但厚壁管目前只能采用无缝钢管 $ 不能 用 焊 管 代 替 % 另 外 $ 还 有 约 DAA 个 钢 种 的 无 缝 钢 管 $ 焊管是不能代替的 $ 对于一些特殊用途的无缝 钢管 $ 如安全性要求高的钢管也不能用焊管代替 %