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《几种先进的连续生产技术》

几种先进的连续生产技术
目前全世界钢铁企业的竞争白热化,西方技术领先的企业为保持其市场“食物链”顶层地位,依靠多领域扎实的基础科学功底和多年生产实践不间断的进行技术更新,提出新的生产方式,推出新的高端产品。

近几年“连续生产“的概念正在悄然兴起,它已经在管材、板材、棒材产品领域得到应用并逐步推广,由于其显著的优越性和巨大经济效益,值得我们密切关注其发展趋势。

第一,无头连续轧制技术
无头轧制是将1根无限长的轧件(坯料),经一次咬入后,连续在轧机中轧制,直到轧辊(孔型)磨损,不能再轧为止。

与传统轧制工艺相比,无头轧制没有轧件之间的时间间隔,增加了单位生产时间内的有效轧制时间,提高了作业效率;不存在咬入抛出轧件产生的冲击载荷,减少了轧件对轧机的冲击,降低了工艺设备事故和备品备件的消耗。

由于其工艺过程稳定,没有轧件头尾失张造成的尺寸偏差,提高了轧件尺寸精度;对于板材,也可以使轧件保持恒定张力,稳定生产传统热轧工艺几乎不可能生产的超薄规格钢板,根据日本的报道,采用无头轧制技术的优势包括:(1)将热轧常规的最小板厚1.2mm进一步减少至0.8mm,厚度精度不超过±(20~30)μm,且可轧制如1.2mm×1600mm的宽幅薄材(2)极薄热轧带钢尺寸的精度优于传统热轧带钢,组织性能均匀性和稳定性也明显优于传统产品;(3)采用分散控制的高响应张力控制技术可在0.5秒左右的时间内稳定地实现轧制中板厚变更。

对于棒材,定尺率得到提高,线材可以实现定重交货等等。

前苏联重型制造业中央科学研究院早在20世纪40年代末,在世界上率先着手对棒线材无头轧制技术进行研究,并于50年代研制出世界上第一套用于构造无头长坯的核心设备——移动式闪光对焊机,以实现在线预热钢坯的焊接。

20世纪90
年代,日本NKK公司和意大利达涅利公司也相继研制出了以移动式闪光焊机为核心设备用于棒线材生产的无头轧制产品。

NKK公司称之为棒材无头轧制系统(即EBRS—Endless Bar Rolling System),而达涅利公司则将该系统称为无头焊接轧制系统(即EWR-Endless Welding Rolling)。

1996年3月,世界上第一套采用感应对焊技术的工业化带钢无头轧制生产线在日本川崎制钢公司千叶厂3#热连轧机上正式投入运行。

1997年Posco(浦项)和Hitachi(日立)有限公司联合着手开始研制采用剪切、焊接工艺,进行中间坯连接的带钢无头轧制新工艺。

1998年4月,日本新日铁(Nippon)钢铁公司大分厂(Oita)研制成功了利用高能激光器对中间板坯实现对焊的钢板无头轧制生产线。

2000年,达涅利公司还成功地研制出了世界上第一套以连铸连轧技术为核心的棒线材无头轧制系统(即ECR—Endless Casting Rolling),用于意大利乌迪内ABS公司的50万吨/年特殊钢棒线材工业生产。

2006~2007年浦项(Posco)和日立(Hitachi)有限公司采用剪切、焊接工艺进行中间坯连接的带钢无头轧制新工艺投入工业化生产,这种基于摆剪概念的新型固态连接工艺,实现了无头轧制连接技术的创新。

2009年7、8月份意大利钢铁企业Acciaieria ArvediS.P.A与西门子公司联手打造的世界第一套ESP(Endless Strip Production)无头铸轧带钢生产线在Arvedi开始调试。

我国第一个引入国外无头轧制设备的是唐钢,后续包括新疆八一钢厂、涟钢、邢台钢铁等,唐钢和八一钢铁采用EWR焊接型无头轧制技术,邢钢采用Ebros焊接无头轧制技术。

图1 JFE 千叶工厂3#无头尾轧制生产工艺流程图
第二,连续油管技术
连续油管(Coiled Tubing ,CT)是由若干段长度在百米以上的柔性管通过对焊(直缝焊)或斜焊(螺旋焊)工艺焊接而成的无接头连续管,长度一般达几百米至几千米,连续油管的材质包括碳素钢、稀有金属,例如钛合金。

连续油管及其操纵设备称为盘管作业机或连续油管作业机(Coiled Tubing Unit,CTU)。

近几年, 连续油管在国外得到了快速发展,在性能、规格、长度等方面都有很大提高,新型连续油管作业机性能的改进使得连续油的应用更为广泛。

连续油管在国内的应用处在初级阶段具有很大的发展空间。

目前世界上几大主要连续油管与连续油管作业机的制造厂商均集中在美国。

三大连续油管制造公司是精密油管技术公司(Precision Tube Technology)、优质油管公司(Quality Tubing Inc)和西南管材公司(Southwesten Pipe Inc);世界上较大的连续油管作业供应商主要有:哈里伯顿公司、斯伦贝谢、威德福、BJ公司、Hydra Rig公司、Otis、CVDD公司、Bowen工具公司、Stewart Stevenson公司、加拿大DRECO能源公司。

这些公司占据了全球大部分连续油管作业市场。

在专业钢管生产领域Tenaris集团已经开发出海上和陆地用连续油管,钢级包括从HS-70到
HS-110,外径尺寸:1英寸-5英寸,壁厚范围:0.08英寸-0.3英寸。

2010年4月,美国石油协会正式出版第一版连续油管制造标准API spec 5ST 它是目前唯一公开发行的连续油管产品制造标准。

在术语中首次明确连续油管的定义为:由长度大于61m的钢管制成的管子,排除由无缝管对焊成所谓的连续油管。

同时对制造工艺、检验、涂层、文件控制等15个方面做了详细的规定。

我国的连续油管产品制造起步虽晚但进步较快。

2008年8月,宝鸡石油钢管有限责任公司采购应达工业(上海)公司的连续油管高频固态焊机、中频焊缝加热设备、全管体中频加热设备建成亚洲首条连续油管生产线。

设计年生产能力1.5万吨,产品管径25.4毫米至88.9毫米,壁厚1.91毫米至6.35毫米。

2009年,宝鸡钢管厂、武钢、钢铁研究总院联合开展连续油管系列产品研发攻关,成功实现了CT70、CT80和CT90钢级的开发,并且武钢获得独家供货权。

目前宝鸡的连续油管已经在辽河油田顺利下井,并出口到俄罗斯和中东地区。

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