我国不锈钢无缝管装备水平的技术现状

 早期我国部分冷拔用的热轧不锈钢无缝管设备　其装备简陋(只有斜底加热炉和穿孔机)、技术落后、消耗高、污染严重,现在基本已停产或被拆除,但仍有部分处在半停半开状态。部分冷拔、冷轧用的热轧不锈钢无缝管设备，其装备比较陈旧落后的设备,有的已停产,装备比较正规完整的设备,有的还在生产,有的己经过调整和改造找到了自己的恰当定位，专门生产某些单一品种(如一般用途的轴承管、低中压锅炉管、结构管、流体输送管等),即将其装备按照满足其定位品种和规格的质量要求,简化工艺和批量生产,以达到低投资、低消耗和低成本的、较先进的工艺流程。

 20世纪80年代以前建设的较落后的不锈钢无缝管热轧机组　其现已停产、改建和改造,如成都的Φ133mm顶管机组和“本钢”的Φ100mm自动轧管机组早已停产;西宁和磐石的Φ100mm自动轧管机组分别已改建为三辊和圆盘轧管机组;衡阳钢管厂的Φ108mm三辊轧管机组、包钢无缝钢管厂的Φ400mm自动轧管机组,已经过了自动化和现代化的全面技术改造。20世纪80年代开始建设的成品管热轧机组　其绝大多数都是当时的自动化和现代化较高的装备,如“宝钢”的Φ140mm浮动芯棒连轧管机组、天津的Φ250mm限动芯棒连轧管机组和成都的Φ180mm精密轧管机组等,但随着技术的发展和市场的需要,先后都进行了不同的技术改造。20世纪90年代开始建设的更先进少机架三辊连轧管机组　其如“包钢”的Φ180mm少机架连轧管机组,天津的Φ168mm三辊连轧管机组(PQF)和成都、衡阳的Φ340mm,Φ273mm少机架连轧管机组。中国热轧管机组中有代表性的典型现代化装备的简况见表,与其配套的工艺软件和自动化设备的引进或自行开发的情况如下。

 一、连轧管机组　

  1. 从20世纪80年代引进的自动化控制硬件(检测、执行元器件,仪器、仪表和可编程序控制器2PLC以及过程计算机)和相应的软件(穿孔机2SWW、连轧管机2KWW和张力减径机2SRW轧制程序的管理),其检测和控制内容见表(以“宝钢”140机组为代表)。

  2. 20世纪90年代引进的自动化控制硬件中的可编程序控制器已由模拟控制改用全数字控制,并增加了环形加热炉区的可编程序控制器2PLC和相应的数学模型进行加热和操作的最优化控制(“宝钢”后来亦增加了),以及在张力减径机上增加了工艺管理控制系统(CARTA2SRM)软件,检测项目增加了穿孔后测毛管外径和测连轧管芯棒温度等(以衡阳89机组为代表)。

  3. 20世纪引进的自动化控制硬件增加了激光诱发超声波检测装置,软件增加了穿孔机计算机辅助的轧制技术应用、连轧管机的工艺控制，液压辊缝控制和工艺监控系统以及定径机工艺管理控制系统,检测项目增加了穿孔后测毛管壁厚、长度,测脱管后的荒管温度、长度,测脱管机轧制力、力矩和轧制速度等,由于先后增加这么多的自动化控制硬件及其相应的软件技术,使得整个热连轧管机组的自动化控制水平已达到相当高的水平,但还没有达到完全(不需要人工干预的闭环控制)自动化的水平(以天津168机组和成都340机组为代表)。

二、精密轧管机组　

  这是中国和意大利皮昂蒂公司、美国公司利用其专利联合设计和制造的轧管机组,1989年开始设计,1992年建成投产。该机组的装备水平是20世纪90年代的无缝钢管热轧机组最高水平,采用分布式计算机控制系统,将计算机、电控、仪表三大部分独立控制的自动化系统结合在一起,组成生产管理和数据计算、电气传动和逻辑控制、自动测量和调节,三电一体化的计算机自动化控制系统。该控制系统采用美国DEC公司VAX系列硬件和系统软件,美国西屋公司的WDPF系列硬件和标准软件,以及自行开发钢管轧机管理和控制应用软件,实现轧管机组全线的生产管理和自动控制。整个控制系统分为3级:第1级和第2级合称为基础自动化级。基础自动化的功能是根据第3级的监控计算机下达的指令和数据,实现全线的自动调整和自动生产,以保证必需的生产节奏,提高生产效率;监视生产情况和设备工作状态,提高生产运行的安全性和可靠性,通过在线诊断及时处理故障以提高作业率;实现穿孔机和轧管机的梯形轧制、定径机的微张力控制、自动位置调整控制、三联输送装置和冷床的速度控制等,以提高钢管质量和成材率。该机组的计算机1994年同该厂的生产和质量管理计算机联网后,在全国第1个实现了用计算机直接打印收款发票(经国家税务局特批)和质量保证书。该机组还在1994年实现了同超高功率电炉、炉后精练、弧形圆管坯连铸机直接辊道连接,连铸的圆管坯可直接通过辊道运送到该机组的环形加热炉。这是世界上唯一一条已实现了的从电炉炼钢到出成品不锈钢无缝管的短流程。

三、Φ400mm自动轧管机组　

  该机组是1953年同苏联签定援建合同,1971年建成投产,1994年同德国米尔公司签定改造合同,2000年完成一期改造。改造后的该机组的装备是20世纪90年代自动轧管机组的最高水平,整个机组安装了测温、测长、测厚、测径的在线检测设备,在穿孔机、自动轧管机和均整机(二期)上可实现区域顺序自动控制和自动更换顶头,在12架三辊微张力定径机上安装了CARTA工艺软件(二期改造,包括高强石油套管部分)。

四、三辊轧管机组　

  该机组中全套引进的170机组是1989年同德国德马克公司签定合同,1993年建成投产的,该机组的装备是20世纪90年代三辊轧管机组的最高水平,整个机组的生产过程实行三级计算机控制,Ι级为基础自动化传动控制,为过程协调控制,为生产管理。该系统能够实现从订货到出厂整个生产过程的自动控制。国产的108机组是1968年开始设计的国家实验机组,通过1979年实验和试轧,1980年通过部级鉴定,1984年经原冶金部批准进行移地配套改造,1987年移地建成投产,2002年完成更新改造。改造后的该机组装备水平达到了当今的三辊轧管机组的最高水平,整个机组可完全由计算机自动操作,亦可人工单独操作。

五、顶管机组　

  该机组中国产的102机组是1982年开始设计、1988年建成投产的,其装备是20世纪80年代顶管机组的较高水平,装备有电气传动控制,仪器、仪表测量和调节,连锁操作控制系统。该机组中引进的114机组是1992年从德国购买的二手设备(是1985年改造成为CPE),其装备也是20世纪80年代顶管机组的较高水平,装备有电气传动控制,仪器、仪表测量和调节,连锁操作控制系统。