无缝钢管生产的新工艺——金属斜连轧——文献学习体会

文献概况

本文发表于《钢管》2014年第43卷第3期，作者为王付杰、双远华、张国庆，分别来自太原科技大学材料科学与工程学院、运城学院机电工程系和太原磬泓机电设备有限公司。研究依托山西省回国留学人员科研基金资助项目，介绍了一种新型的无缝钢管生产工艺——金属斜连轧工艺，该工艺能够在1台设备上实现穿孔和轧管，具有工艺流程短、生产效率高、节能环保、投资少、成本低等优势。

传统无缝钢管生产工艺概述

传统无缝钢管生产工艺主要包括以下几种：

1. 热轧无缝钢管工艺：包括穿孔、轧管、定径等工序，通常需要多台设备（穿孔机、轧管机、定径机等），工艺流程长，设备投资大。
2. 冷拔无缝钢管工艺：在热轧基础上增加冷拔工序，可生产高精度、高表面质量的钢管，但能耗高、生产效率低。
3. 连轧无缝钢管工艺：采用多机架连续轧制，生产效率高，但对设备精度和同步控制要求极高。

传统工艺的缺点在于：设备数量多、投资大、能耗高、生产周期长。对于难变形金属（如钛合金、高温合金、不锈钢等），传统工艺的生产效率更低，成本更高。

金属斜连轧工艺概述

金属斜连轧工艺是一种创新的无缝钢管生产工艺，其核心思想是利用斜连轧设备在同一台设备上实现穿孔和轧管功能。斜连轧设备的结构特点包括：

• 斜连轧辊：轧辊轴线与设备中心线成一定角度，通过轧辊的旋转和进给运动实现穿孔和轧管。
• 短流程设计：穿孔和轧管在同一台设备上完成，无需中间转运，减少了设备数量和工艺流程。
• 连续变形：钢管在斜连轧辊的连续作用下实现连续变形，变形均匀，尺寸精度高。

工艺优势与技术特点

金属斜连轧工艺的优势主要体现在以下几个方面：

1. 短流程、高效率：一台设备完成穿孔和轧管，减少了设备间的转运时间，提高了生产效率。对于难变形金属，生产效率的提升尤为显著。
2. 节能环保：工艺流程缩短，减少了能源消耗和物料损耗。特别是对于难变形金属，传统工艺需要多次加热，能耗高，而斜连轧工艺可以在一次加热后完成穿孔和轧管，节能效果显著。
3. 投资少、成本低：设备数量减少，厂房面积减小，投资成本降低。同时，生产效率提高也降低了单位产品的生产成本。
4. 难变形金属适应性：斜连轧工艺在穿孔和轧管过程中对金属的变形方式更为温和，减少了变形不均匀和开裂的风险，适合生产钛合金、高温合金、不锈钢等难变形金属。

与工程实践的结合

金属斜连轧工艺在实际生产中的应用需要考虑以下方面：

1. 设备选型与配置：斜连轧设备的辊型设计、轧制力和轧制速度等参数需要根据生产钢管的材质和规格进行优化。对于不同材质和规格的钢管，可能需要不同的辊型和工艺参数。
2. 工艺参数优化：斜连轧工艺的轧制力、轧制速度、摩擦系数和温度等参数对产品质量有重要影响。需要通过试验和优化确定最佳工艺参数窗口。
3. 质量控制：斜连轧工艺生产的钢管需要严格控制尺寸精度、表面质量和力学性能。需要建立完善的检测体系，包括尺寸检测、表面缺陷检测和力学性能试验。
4. 设备维护：斜连轧设备的轧辊磨损和变形会影响产品质量。需要建立定期维护和轧辊更换制度，确保设备处于良好状态。

学习心得与启示

这篇文章介绍了一种具有创新性的无缝钢管生产工艺，对于推动钢管行业的技术进步具有重要意义。斜连轧工艺的核心创新在于将穿孔和轧管功能集成到一台设备上，实现了短流程生产。这种集成化设计理念在制造业中具有普遍意义，值得在其他领域的工艺创新中借鉴。

从我的工程实践来看，斜连轧工艺的成功应用需要设备、工艺和材料三方面的协同优化。设备方面，斜连轧辊的设计和制造精度是关键；工艺方面，轧制参数和温度控制需要精确优化；材料方面，难变形金属的变形行为需要通过试验研究建立准确的力学模型。

此外，斜连轧工艺也体现了钢管行业向节能环保、短流程、高效率方向发展的趋势。随着环保要求的提高和能源成本的上升，短流程、低能耗的无缝钢管生产工艺将具有更大的市场竞争力。建议钢管生产企业关注斜连轧工艺的技术进展，适时引入和应用，提高生产效率和产品质量。

总体而言，金属斜连轧工艺是一种具有广阔应用前景的新型无缝钢管生产工艺，特别是在难变形金属管材的生产中具有独特优势。随着技术的不断完善和应用的推广，斜连轧工艺有望在无缝钢管行业占据重要地位。