Φ325 mm Assel軋管機組工藝技術的集成創新與應用*

胡明志，劉勁松，陳丙立

（山東聊城中鋼聯金屬制造有限公司，山東聊城252000）

Φ325 mm Assel軋管機組工藝技術的集成創新與應用*

胡明志，劉勁松，陳丙立

（山東聊城中鋼聯金屬制造有限公司，山東聊城252000）

分析了傳統Assel軋管機組在生產時存在的問題，介紹了Φ325 mm Assel軋管機組工藝技術的創新情況，主要體現在軋管工藝路線、芯棒預穿和小循環、軋制方式等方面，并與傳統工藝生產產品的質量進行對比。應用結果表明：該創新工藝解決了傳統生產工藝中的弊端，可節約生產成本約30%，且產品質量優良。

Assel軋管機組；工藝技術創新；工藝路線；芯棒預穿；芯棒限動小循環；回退軋制；限動軋制

由于Assel軋管機組（簡稱Assel機組）具有裝備簡單、工藝靈活、生產投資較少、技術先進、軋制精度高、產量適中等特點，近年來已成為我國新建無縫鋼管機組的主力機型之一。但傳統的Assel機組在生產時存在以下問題：①毛管必須經過軋管機，當軋管機檢修、換輥時會導致停產，嚴重降低了生產效率；②生產節奏慢、毛管待軋時間長、軋制方式單一等因素影響生產效率和產品質量；③只有一種軋制方式，造成薄壁、厚壁鋼管生產時出現質量差異，生產規格范圍受到限制，生產超厚壁鋼管時造成芯棒無法從鋼管內脫出［1-7］。山東聊城中鋼聯金屬制造有限公司（簡稱聊城中鋼聯）在總結傳統Assel機組使用經驗的基礎上，經多次優化設計，通過改變Φ325 mm Assel機組的工藝路線、穿棒方式和軋制方式，成功地解決了上述問題。

本文將對聊城中鋼聯Φ325 mm Assel機組工藝技術的集成創新與應用情況進行介紹。

1 工藝路線的創新

1.1 傳統工藝路線

在Assel機組的傳統生產工藝中，毛管必須經過軋管機軋制。其主要生產流程是：加熱后的管坯由穿孔機穿出毛管，毛管經橫移鏈床移送至軋管機前臺，隨后進行穿棒軋制；軋制完成后，由輸送輥道輸送至定（減）徑機。采用上述工藝路線時，若軋管機出現故障，會導致毛管產生缺陷；此外，當軋管機進行換輥或檢修時，機組會被迫停產，嚴重降低了生產效率。

1.2 創新后的工藝路線

鑒于Assel機組傳統工藝路線的不足［1］，將傳統的穿孔—軋管工藝路線設計成一套機組可實現兩條工藝路線：①穿孔—定（減）徑，即管坯切斷→加熱→穿孔→定（減）徑→冷卻→矯直；②穿孔—軋管，管坯切斷→加熱→穿孔→軋管→定（減）徑→冷卻→矯直。通過增加穿孔機后臺輸送輥道、定（減）徑機前臺橫移鏈床和軋管機前臺毛管橫移裝置，實現了根據不同工藝要求選擇不同工藝路線。

分析毛管質量缺陷的產生原因，進行一系列計算，對熱軋工具（包括穿孔機軋輥、頂頭、導板）進行了優化設計［8］。主要包括：①在設計工模具時采用擴徑穿孔的工藝設計，尤其在設計穿孔機軋輥時，采用較大的出口錐角，可增大毛管擴徑量；②延長頂頭均整段的長度，將其從原來的1.2～1.5個螺距增加到2.5個螺距，利用頂頭均整內表面，控制內表面缺陷的產生。經過設計計算，使穿孔機擴徑量控制在10%～22%，有效地增大了定（減）徑機的總減徑量，杜絕了外表面缺陷的出現。實踐證明：采用擴徑穿孔、增加頂頭均整段長度，可有效地控制內外表面螺紋缺陷的產生。

Φ325 mm Assel機組工藝改進后的產品質量優良，其壁厚及徑壁比數據見表1；Φ325 mm Assel機組采用不同工藝路線時的產品表面質量見表2。

表1 Φ325 mm Assel機組工藝改進后產品的壁厚及徑壁比數據

表2 Φ325 mm Assel機組采用不同工藝路線時的產品表面質量

檢測結果表明：穿孔—定（減）徑后的產品，其質量均滿足客戶要求，并高于國家標準。聊城中鋼聯通過對熱軋工具的優化設計，采用延長軋輥長度以及頂頭均整區長度等措施，控制了穿孔—定（減）徑鋼管的內外表面質量。

毛管的質量有了解決方案后，可通過增加穿孔機后臺輸送輥道、定（減）徑機前臺橫移鏈床實現穿孔—定（減）徑工藝路線。當D/S∧10時，可采用穿孔—定（減）徑工藝路線；當D/S≥10時，可采用穿孔—軋管工藝路線。

2 穿棒方式的創新

傳統的Assel機組沒有采用芯棒預穿、限動小循環技術，穿孔機穿制的毛管通過橫移鏈床移送至軋管機前臺，待前一支毛管軋制完成后才能進行穿棒，毛管待軋時間長，一支芯棒軋制，芯棒壽命短，產品質量易出現問題。

通過對連軋管機組的芯棒預穿、循環技術進行研究和借鑒，設計開發了Assel機組芯棒預穿和限動小循環技術［11］。

新開發的技術充分利用軋管機前臺空間，芯棒在軋管機前臺循環，并設計預穿線；在毛管移送至軋管機前臺后，利用前一支毛管的軋制時間，對其進行預先穿棒；待前一支毛管軋制完成后，直接由毛管平移裝置平移到軋制位進行軋制。Assel機組芯棒預穿位布置如圖1所示。

芯棒預穿、限動小循環技術在Assel機組中的應用，使得毛管在待軋時間內完成穿棒，有效地減少了毛管等待穿棒的時間，延長了芯棒使用壽命，且操作方便，提高了生產效率，應用效果很好。

圖1 Assel機組芯棒預穿位布置示意

3 軋制方式的創新

在生產不同徑壁比的無縫鋼管時，限動軋制與回退軋制會對產品質量產生較大影響。傳統的Assel機組只有一種軋制方式（回退軋制），造成薄壁、厚壁鋼管生產時的質量差異，生產規格范圍受到限制。為了解決該問題，聊城中聯鋼通過對電氣控制系統、限動油缸進行改造，實現了以下兩種軋制方式：

（1）回退軋制。軋制厚壁鋼管時，芯棒小車將芯棒插入毛管，待超過管端一定尺寸后，芯棒與毛管同步進入軋管機，芯棒立即按預定差速反向運動，并且正好在完成軋制的瞬間從延伸的管子中脫出。該方法適用于生產D/S≤10的厚壁鋼管。

（2）限動軋制。軋制中薄壁鋼管時，芯棒小車將芯棒插入毛管，芯棒端頭超出毛管一定量后，二者一同送入軋管機軋制，芯棒在毛管前進方向上旋轉前進，前進速度受芯棒小車控制，低于毛管的前進速度，軋制完成后，芯棒直接從荒管中抽出。該方法適用于生產D/S≥10的鋼管。

芯棒回退和限動軋制方式如圖2所示。

圖2 芯棒回退和限動軋制方式示意

生產不同壁厚鋼管時，可在上述兩種軋制方式中選取最合理的軋制工藝，這樣可更有效地改善二輥穿孔的壁厚不均，進而提高鋼管壁厚精度。Φ377 mm×25 mm鋼管采用不同軋制方式時的產品質量對比見表3。

表3 Φ377 mm×25 mm鋼管采用不同軋制方式時的產品質量對比

4 應用效果

（1）聊城中鋼聯采用穿孔—軋管、穿孔—定（減）徑工藝，簡化了操作流程，并可根據生產節奏，安排穿孔—定（減）徑生產，提高了生產效率，有效地降低了缺陷毛管的數量，提高了成材率，使軋管機換輥的時間從原來的每月72 h減少到20 h。目前，穿孔—定（減）徑無縫鋼管的產量約占其總產量的40%，且質量優良；節約生產成本約30%，提高了經濟效益。

（2）將每根鋼管的穿孔—軋管時間從1.5 min縮短到1.0 min。限動小循環技術提高了芯棒的使用壽命，由原來的單支芯棒生產鋼管量10 000 t提高到了30 000 t，極大地降低了生產成本；芯棒良好的使用狀態避免了內表面劃道、壓痕等缺陷的產生，提高了產品質量。

（3）軋制方式的改進提高了產品質量，擴大了軋制規格范圍。

5 結語

聊城中鋼聯在Φ325 mm Assel機組上的創新技術應用，從設計到成熟已有3年，目前工藝穩定，其中外徑公差-0.5%D～+0.5%D，壁厚公差-5% S～+5%S，成功解決了Φ325 mm Assel機組傳統生產工藝中的弊端，是熱軋無縫鋼管生產先進、高效、節能環保的新技術。該工藝創新設計方法已獲得山東省科技進步二等獎，其產品先后通過了美國API、韓國船級社質量認證，并取得了國內高中低壓鍋爐管產品制造許可證。

［1］鐘錫弟.現代Assel軋管工藝的特點及其產品定位［J］.天津冶金，2006（1）：14-17.

［2］成海濤.Accu Roll軋管機和Assel軋管機的比較［J］.鋼管，2010，39（6）：15-18.

［3］錢剛，胡旋.Φ273 mm Assel軋管機組生產薄壁無縫鋼管的工藝開發［J］.鋼管，2010，39（3）：24-27.

［4］張良夫，秦臻，王愛國.Assel軋管機的技術特點［J］.鋼管，2010，39（3）：28-29.

［5］鐘錫弟，伍家強，莊鋼，等.現代Φ219 mm阿塞爾軋管機組的生產裝備技術［J］.鋼管，2007，36（4）：28-32.

［6］張良夫.淺談Assel軋管機與Accu Roll軋管機的性能對比［J］.鋼管，2008，37（1）：57-59.

［7］殷國茂.中國鋼管飛速發展的10年［M］.成都：四川科學技術出版社，2009.

［8］劉濤.最新無縫鋼管生產新工藝新技術與質量控制檢驗實用手冊［M］.北京：北方工業出版社，2006.

［9］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 8162—2008結構用無縫鋼管［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［10］美國石油學會.API Spec 5L管線鋼管規范［S］.44版.北京：石油工業標準化研究所，2008.

［11］李連詩，韓觀昌.小型無縫鋼管生產［M］.北京：冶金工業出版社，1989.

Integrated Innovation and Application of Process Techniques of Φ325 mm Assel Pipe Rolling Mill

HU Mingzhi，LIU Jinsong，CHEN Bingli
（Shandong Liaocheng Zhongganglian Metal Manufacturing Co.，Ltd.，Liaocheng 252000，China）

Analyzed are the problems exist in the production of the conventional Φ325 Assel pipe rolling mill. Then introduced are the innovations of the process techniques of the Φ325 mm Assel mill，mainly focusing on the rolling process route，mandrel pre-insertion and mini circulation，as well as the rolling type.The quality of the product made by the innovated process is compared with that of the conventional process.The application result demonstrates that the innovated process has fixed the disadvantages of the conventional production process and can produce products with excellent quality while saving approximately 30%of the operation cost.

Assel pipe rolling mill；technology innovation；process routes；mandrel pre-insertion；mandrel retained circulation；backward rolling；retained rolling

TG335.71

B

1001-2311（2014）03-0075-04

2013-11-05；修定日期：2014-04-21）

*該工藝創新設計方法獲得山東省科技進步二等獎

胡明志（1966-），男，工程師，常務副總經理，主要從事無縫鋼管軋制工藝的設計、軋鋼技術的研究工作。