PQF生产工艺 PQF生产工艺

PQF生产工艺

  • 期刊名字:钢管
  • 文件大小:263kb
  • 论文作者:严泽生,孙强,庄钢
  • 作者单位:天津钢管集团公司
  • 更新时间:2020-10-22
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制管新技术37PQF生产工艺严泽生,孙强,庄钢(天津钢管集团公司,天津300301)摘要:PQF连轧管机组代表了当今轧管机组工艺设计和制造的最新发展水平,该机型轧制的钢管壁厚精度及生产效率优于其他类型的连轧管机组。结合天津钢管集团有限公司PQF三辊式限动连轧管机组的生产实践和工艺特点,对三辊式连轧管生产工艺优势及设备特点进行了阐述。关键词:无缝钢管;连续轧制;PQF;生产工艺中图分类号:TG335;TG333.8文献标识码:B文章编号:1001-2311(2006)01-0037-06PQF ProcessYan Zesheng, Sun Qiang, Zhuang GanTianjin Steel Pipe Co, Ltd, Tianjin 300301, ChinaAbstract: With product W.T. tolerance and productivity better than any other mandrel pipe mill, the PQFmandrel mill represents the latest level of the seamless steel tube mill in terms of process design and manufactureBased on the operation practice and process features of the PQF 3-roll retained-mandrel mill located in Tianjinthe technological advantages and equipment characteristics of the 3-roll mandrel pipe mill areelaborated and discussedKey words: Seamless steel tube; Continuous rolling; PQF; Manufacturing process0概述管、结构管、流体管、液压支架管、气瓶管、钻杆天津钢管集团有限公司PQF连轧管机组自建料、套管、油管及其他中高合金含量的钢管。设以来,已经被众多业内人土所关注。2003年该设计产量:35万t机组投产,2004年产量达到了36万t,实现了1.2工艺流程年达产,2005年产量超过设计水平,达到51.8万t其工艺流程如下:管坯准备→环形加热炉加其产品质量、成材率水平均超过二辊式连轧管机热→锥形辊穿孔机穿孔→PQF连轧管机轧制→再组,并成功生产了以cr9Mo、2Cr13、304等钢种加热炉加热→24机架张力减径机减径→冷床→锯为代表的高合金钢管、不锈钢管切→矫直→复合探伤→人工检査→喷标→入库。1PQF工艺概述2PQF机组设备特点1.1生产的规格、品种和产量21设备布置紧凑轧制钢管规格:外径48.0(32.0)-168.3mm;壁PQF连轧管机设备如图1所示。厚3.5(2.5)-2.0mm。(1)PQF连轧管机组前台设备布置紧凑,由生产品种:管线管、高压锅炉管、低中压锅炉于大量使具中图煤空制液压缸,减少了毛管管从穿孔机穿出至严泽生(1961-),男,教授级高级工程师,天津钢管连轧开轧、及地以少了毛管的温度损集团公司副总经理、总工程师,天津钢管集团有限公失。在设备形式及细节设计上实现了减小毛管内外司总经理。表面温降的工艺目的,既保证连轧管机组的开轧温STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1钢管2006年2月第35卷第1期38制管新技术度稳定,又不影响轧制节奏。使影响质量控制和控定和调整,使轧制过程控制更加规范,产品质量控制轧制节奏的一对矛盾得到了有机的结合。制更加稳定。(2)由于采用芯棒在主轧线内预穿的方法,使2)PQF三辊式限动芯棒连轧管机组使用预穿后的毛管在最短的时间内开始轧制。大大缩短HCCS、PSS系统实现生产工艺过程的控制,其中了毛管内表面与芯棒表面的接触时间,减小了毛管使用HCCS系统控制连轧管机的液压压下装置的动温降并使毛管开轧温度均匀,有效地降低了轧制载作,实现辊缝控制。另外,通过工艺参数的计算荷以及工具消耗。实现温度补偿、咬入冲击控制、锥形芯棒伺服、头(3)连轧管机设计为5机架三辊单独传动的紧尾削尖等功能凑式,机架采用圆形机架(图1)。每个单机架轧辊(3)使用PSS系统进行工艺设定参数的计算采用一个单独的液压压下机构作用在轧辊中心线同时通过对连轧管机力能参数的信号采集和图表化上,用于轧辊定位。轧辊通过摆臂(销轴)和杋架显示,对毎支钢管轧制过程进行监控和数据分析连接,这种结构相对其他的三辊轧管机来说可以使存档。机架设计更为简单,操作更为方便,调整的效率更(4)轧辊的辊型并配合伺服液压压下可以满足高(因轧辊是自动定心的)。锥形芯棒的使用,锥形芯棒的使用可以轧制壁厚更薄的钢管,同时减小所需要的芯棒限动力,并便于脱棒23质量在线监控系统配套齐全整条热轧生产线装备有多个在线质量监控装置,实现生产的全过程控制,特别是脱管机出口和张力减径机出口裝配有温度、壁厚、外径和长度的检测装置,并通过QAS系统把测量结果反馈到PQF连轧管机和张力减径机的管理机上,对压下系统和轧制速度进行调整,使轧制的钢管达到最理想的要求。图1PQF连轧管机示意(4)使用圆形隧道式的轧机牌坊(图2)与传统3PQF连轧管机工艺的先进性的二辊式连轧管机组交叉排列的轧机机架布置方式3.1轧制平稳比较,机架间距缩短,减少了在轧制过程中因机架PQF连轧管机轧辊机架采用三辊封闭式孔型间距大而使轧件运行不稳定等因素。设计,轧制过程中金属变形在3个方向上同时受力,使金属在同一截面上的变形更加均匀,并且3个轧辊呈120°角布置,保证了芯棒在孔型中的更好对中,从而使轧制过程更加平滑、稳定。PQF三辊连轧管机与MPM两辊连轧管机孔型应力状态有限元模拟如图3所示。32基本上消除了裂孔和拉凹由于采用三辊孔型设计,孔型的槽底部到顶部的孔型半径变化较小,故各点间线速度差也较小使金属能够在比较稳定的条件下流动;另外,三辊图2P¢F轧辊机架在圆形隧道式牌坊中的布置孔型设计使凸缘区(辊缝处)较小,约比二辊减少母^同在仝杰内的不均匀变形大22控制系统先进中国煤化大减小导连轧管机在轧制(1)使用三辊式的工艺设计结合电机单独传过程中的、,NMm到改善。到目前为动,使用液压压下装置及线外孔型校准装置控制孔止,PQF连轧管机组未发生因轧制内因素而产生型精度,使连轧管机始终保持高精度的工艺参数设的表面拉凹和裂孔缺陷。STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1制管新技术39材料。2005年7月19日,天津钢管集团公司与SMS Meer、 SMS INNSE的工艺专家共同进行了PQF连轧管机组延伸率极限测试,测试情况如下。(1)试验目标测试的目标是在可操作的极限条件下确保最小壁厚钢管的轧制。以5支管坯顺利通过PQF连轧管机组实现轧制为标准,以检验PQF连轧管机组的轧制极限。(2)轧制规格尺寸管坯尺寸Φ210mm×1200mm钢种20钢毛管理论尺寸Φ222mm×13.5mm×4800毛管实际尺寸Φ216.4mm×15.15mm4400mm荒管规格Φ185mm×4.2~3.5mm图3PQF三辊与MPM两辊连轧管机孔型1750~2160mm应力状态有限元模拟对比(3)测试结果极限壁厚轧制时PQF单机架轧制力曲线如图33备用芯棒明显减少5所三辊几何形状可以在相同芯棒下有更大的调节2800范围,且无大的公差影响。这样一种规格的芯棒叮2400轧制的壁厚范围增大,大大减少了芯棒的规格数2000量(减少50%)及工具更换频率,生产组织更加灵1600活。图4所示为采用同一种产品大纲,使用PQF连轧管机组与使用MPM连轧管机组生产产品,达到800冋样的平均壁厚附加公差所需要的芯棒数量比较。024681012141620时间/s图5极限壁厚轧制时PQF单机架轧制力曲线图5所示有关轧制数据如下钢种20钢毛管规格Φ215.4mm×15.2mm×4400棒规格数量平均附加公差荒管规格Φ185mm×3.5mm×21600mm口MPM孔型芯棒规格口PQF孔型芯棒规格电机转速/rmin空减机3703号电机700图4PQF机组与MPM机组在相同壁厚号由机5844号电机765附加公差时所需芯棒规格数量比较中国煤化工34轧制力能表现良好极CNMHG量结果列于表1三辊连轧管机采用刚性轧辊,减小了轧制时轧沿长度方向荒管平均壁厚分布见图6辊的弯矩,由此可以轧制超薄壁管和高变形抗力的第5支荒管测量数据见表2,在冷态环境下沿严泽生等:PQF生产工艺钢管2006年2月第35卷第1期40制管新技术表1荒管长度测量结果按照上述数据可以计算连轧延伸系数荒管编号长度(冷态)m荒管编号长度(冷态)h按截面积方法计算17550.020660.0延伸系数r=[(D1-S1)×S(D.-S,)XS21590.0按长度方法计算20070.0延伸系数=L式中D、S、L——分别为毛管外径、壁厚、长长度方向选取6个截面,每个截面测量24个对称度,mm;数据。由表2可以看出,荒管管体平均壁厚(综合D、S、L,—分别为荒管外径、壁厚、长7,10,12,18m位置的平均值)=3.56mm。度图40075253.0020004000600080001000012000140001600018000200002200荒管长度/mm图6沿长度方向荒管平均壁厚分布表2极限壁厚荒管轧制的壁厚实测值距尾部/m距尾部/m编号距头部编距头部号13.953473613.383.703.9013683.563.553.443473.3833713.253.583283.70383153.843543.58364370371253,641653.563463.503343.563.86173903603.58346363613813.62346380401184.073503.703.4433535373773.8737036739409193723.353423.283433473.83.7433.643.863.993.703.333.3193,773.583.63.713.743.523.513,413.533.613.73,203.393,72113623.403.403.313.37340234083.803.923.713834.4123.753.6434838346343243983733.843673.77390代入上述实测数值计算后的连轧延伸系数为长通度方法=4907,截面方法F=4800。中国煤机延伸系数比设计值高出连轧管机和5机实践证明,PQF连轧管机组已经可以稳定地架PQFCNMHGy几产品时的变形制轧制4.0mm以下壁厚的荒管,没有发生孔洞、轧度。折等缺陷。若按照PQF实际延伸系数进行计算,5机架STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1制管新技术41表37机架MPM和5机架PQF连轧管机16.00生产同一规格产品时的变形制度二13.007机架MPM22020173.57.153.6612005机架PQF222177175.07.153.01.00注:D、S、D、S、的单位为mm。的PQF连轧管机的轧制能力已接近7机架MPM连图8Φ153.70mm×14.00mm钢管实测壁厚分布轧管机的轧制能力3.5壁厚公差有明显改善由于采用三辊式孔型设计,金属在同一截面上tims.itimaitmringIgN的变形更加均匀。3个轧辊的120°角布置保证了3.00芯棒在孔型中的更好对中,这些均使得轧后的荒管壁厚的公差明显改善。另外,由于轧辊采用单独传SS动和单独的伺服液压压下,使3个轧辊能够同时或10单独进行调整,所以,采用同一规格芯棒轧制多种图9Φ48.00mm×400mm钢管头尾实测壁厚分布壁厚规格产品时引起的壁厚偏差明显减小。统计数据表明,PQF连轧管机在常规生产中,其整管壁36收得率明显提高厚控制精度可以达到±8%。由于采用三辊孔型设计使凸缘区(辊缝处)较对PQF连轧管机组生产的Φ13970mm×7.72小,约比二辊减少30%,使钢管尾端的飞翅大大mm套管的壁厚进行了实际测量,沿长度方向每隔地减小,切头尾损失比MPM连轧管机减少近500mm距离选取一个截面,每个截面取对称的840%,若配合头尾削尖功能的使用,在减壁率低于个点(S1~S)测量壁厚值。其测量的壁厚分布情况35%,壁厚大于7mm的规格范围可以将切头尾长如图7所示,管体的最大壁厚为830mm,最小壁度控制在300mm以内。MPM和PQF连轧管机轧厚为7.50mm,壁厚不均度为10.36%制的荒管尾部形态如图10所示。10.003.7可轧制更薄壁厚的钢管例如轧制Φ159mm×4mm、63.0mm×409.00mm等薄壁钢管。由于采用三辊封闭孔型设计,金三8.50属变形均匀、稳定,轧制压力特别是峰值压力减小,在轧制过程中因不均匀变形所引起的裂孔、拉凹缺陷已基本消除,这使热轧更薄壁厚的钢管成为6.50可能。我公司已经具备生产壁厚45mm气瓶管的能力,2004年生产此类气瓶管3000t,部分产品长度/m出口韩国图7Φ13970mm×7.72mm套管实测壁厚分布3.8工具消耗显著降低对生产Φ153.70mm×1400mm钢管的壁厚由于机架紧凑式安装,轧辊机架间的线速度差进行了实际测量,其测量的壁厚分布如图8所示,很小,轧件变形均匀,轧辊表面磨损较均匀,使得管体的最大壁厚为14.30mm,最小壁厚为13.20轧辊的使用寿命明显提高,较MPM连轧管机的轧mm,壁厚不均度为7.86%。辊使用寿命捍高1倍,到机架采用紧凑式安装,对生产Φ48.00mm×4.0mm钢管的头尾壁厚使芯棒I中国煤化工其中工作段长度进行了实际测量,其测量的壁厚分布如图9所示,仅10.6mCNMHG匀,芯棒的使用管端最大壁厚为4.60mm,最小壁厚为4.20mm,寿命更长。由于采用伺服液压压下系统,可用锥形壁厚不均度为10.0%芯棒进行轧制,这样不但可以减少芯棒磨损,还使严泽生等:PQF生产工艺钢管2006年2月第35卷第1期42制管新技术利用该套机组已经成功地轧制了Φ127.0mm×10.0mm的0Cr18Ni9奥氏体不锈钢、Φ89.0mm×7.0mm的T91钢级高压锅炉管和Φ139.70mmxmm的2Cr13马氏体不锈钢套管等高合金钢管表4所列,质量情况良好表42004年轧制的高合金钢管产品情况钢级(种)产量304不锈Φ127.0~168.3OCrl8Ni957.751MPM连轧管机轧制的荒管尾部形态高合金高303.250压锅炉管T21、T22石油管130,90,C系到414316835g565高合金高耐磨性QHB150033.0×4.50输送管89.480d88.9-127.0930联氯钻具管G105、S1359.19-22.0015103.0574结语PQF连轧管机组反映并代表了当今轧管机组PQF连轧管机轧制的荒管尾部形态工艺设计和制造的最新发展水平,所轧制的钢管壁10MPM与PQF连轧管机轧制的荒管尾部形态对比厚精度和生产效率高,并且在高钢级和合金含量较(139.70mm×7.72mm套高的套管、高压锅炉管及奥氏体不锈钢管等难轧钢种的生产上具有特殊优势。芯棒容易从荒管中脱出。该机组采用先进的PSS、HCCS控制系统,实39具有更高的效率和适应能力现了轧制过程中的动态控制,并配合有先进的质量PQF连轧管机既可以轧制一般中低合金钢,保证系统,形成了对产品质量全过程的严格控制。也可以轧制高合金钢、马氏体不锈钢以及奥氏体不锈钢等难轧品种。2004年生产高合金产品1200t,(收稿日期:2005-09-09)●信息2005年俄罗斯钢管产量大幅增长2005年俄罗斯的钢管总产量从2004年的5993万t增长到667.3万t,增幅达到10.6%,其中:无缝钢管的产量从2004年的2665万t增长到2772万t,增幅为3.9%;电焊钢管的产量从2004年的3148万t增长到369.4万t,增幅高达16%其他焊管的产量从2004年的18万t增长到20.7万t,增幅达到14.7%(攀钢集团成都钢铁有限责任公司杜厚益)Bronx国际公司为独联体国家提供管材精整设备Bronx国际公司与哈萨克斯坦1家年产27万t的无缝管厂签订合同,为该厂提供精整设备。这些精整设备包括:高效矫直机(2台),用于精整外径为346mm(13in)的AP标准钢管,钢级可达中国煤化工试验压力可达130MPa。首台矫直机为6CR.l1型。另一台为大型高效的10辊矫直机,用于CNMHG准的无缝钢管,该合同2006年启动。 Bronx国际公司还将为俄罗斯维克松钢厂提供用于生产如14-465mm×4.8-12.7mm的AP标准钢管的矫直精整设备及电气控制系统、集成化计算机系统。新供设备预计2006年初在俄罗斯维克松钢厂投入安装和调试。(攀钢集团成都钢铁有限责任公司张立)STEEL PIPE Feb 2006. Vol 35. No. 1

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