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我国热轧不锈钢无缝钢管工艺装备结构的进展和方向

来源:至德钢业 日期:2021-04-05 11:14:46 人气:24

 我国以连轧管为主的高产高效高技术水平机组的生产能力已经达到热轧钢管总能力的53%,这是热轧不锈钢无缝钢管生产工艺和设备优化构成取得重要成果的标志,也是实现高附加值高技术含量产品自给率的决定因素。文章认为,进一步提高六大不锈钢管厂的竞争力,企业形成高效、合理的钢管车间构成和钢管企业之间的强强整合,是进一步系统优化我国热轧不锈钢无缝钢管结构和适应国际竞争的客观需要。


一、热轧无缝钢管机组构成的进展


 目前,我国有各类热轧不锈钢无缝钢管机组约110套,生产能力为455~460万吨。同10年前相比,生产方式和机组构成已取得明显进展,具有较先进的工艺流程和装备的机组生产能力已经达到53%左右,它们是我国当前和今后生产具有国际竞争能力的高质量不锈钢无缝钢管的基础;以冷加工方式生产成品无缝钢管的≤76mm自动轧管机组的生产能力已下降到9%,可以预见,它们所占的比例将会逐渐降低乃至被淘汰。因此,探讨无缝钢管进一步现代化和发展取向对我国无缝钢管的发展是有意义的。


  1. 高产高效率高水平的机组已成为生产热轧不锈钢无缝钢管的主力


 我国经过15年尤其是近10年的建设,一批具有世界领先水平的连轧管和Accu Roll等轧管机组陆续投产,极大地改变了我国热轧无缝钢管生产方式的构成。目前宝山钢铁股份有限公司(简称宝钢)的币140mm机组、天津钢管有限责任公司(简称天津钢管)的④250mm机组、衡阳钢管集团有限公司(简称衡阳钢管)的89mm机组(实为p114mm机组)和包钢钢联股份有限公司(简称包钢)的中180mm机组(实为250mm机组),集中了当代连轧管这一领域新工艺、新技术之大成。这4套连轧管机组总生产能力达136万吨,约占热轧不锈钢无缝钢管总能力的30%(天津钢管的第二套连轧管机组投产后,将进一步提高这一比重),担负着许多重要品种特别是技术含量高的品种的生产,也是我国无缝钢管生产技术水平的主要标志之一。在这一时期我国还建设了一批Accu Roll轧管机组,目前这类机组的总生产能力达到48万t,约占不锈钢无缝钢管总生产能力的10.7%。此外还有CPE顶管机组等。相对而言,Accu Roll轧管机组和CPE机组也可以被看作高产机组。优化机组构成的进展还在于在一批高产高效高水平的轧管机组中引进了先进的张力减径机、定减径机和定径机,使热轧无缝钢管外径下限真正达到了21mm,这使我们看到逐步淘汰76mm以下轧管机组的可能性。


  2. 生产厚壁钢管形成完整系列


  为适应市场对厚壁钢管特别是高压锅炉钢管的需要,我国采用连轧管机、Accu Roll轧管机、自动轧管机、三辊轧管机、顶管机等机组共同来生产直径8~1066mm的钢管。世界上没有任何国家用一种生产法来满足直径范围如此之大的钢管,即使采用上述不同轧机完成不同直径的范围,要形成完整系列也并非易事,目前,全世界也只有2~3个国家形成了完整系列钢管生产。因此,我们有理由看重我国在钢管生产领域的这一进展。


  3. 老的自动轧管机组经过系统更新改造后已成为生产某些范围的品种的重要机组


  以包钢400mm自动轧管机组为例,经过对穿孔机、定径机及水压试验机等工序的一期更新改造,使大规格钢管的生产大为改观,增强了产品的竞争力,给包钢带来前所未有的希望。目前该机组产品的一级品率已由40%提高到80%;1号穿孔机壁厚公差由±9.7%提高到±5.0%,2号穿孔机的壁厚公差由士11%提高到土8%;产品规格已由12种增加到124种。我国几乎拥有生产热轧无缝钢管的各种生产法和生产工艺,有条件做出合乎实际的分析和对比。在无缝钢管需要量超过400万t的情况下,应以高产高效高水平的轧管机为主导,对不同钢种、品种、规格的钢管采用不同的有竞争能力的生产法和工艺也是优化构成的重要方面;对总量和批量小但规格又变化较多的品种,如直径超过350~400mm的钢管采用连轧管工艺就未必合理。综上所述,我国优化热轧无缝钢管生产法的构成已取得进展,有利于进一步调整无缝钢管发展的走向。


二、工艺装备结构优化提高了无缝钢管生产的竞争能力


 1. 技术含量和附加值高的产品自给率大幅度提高


 在无缝钢管中,石油专用管、轴承管、不锈管和高压锅炉管等应属于技术含量高、附加值高的产品,其中石油专用管需要量大,占整个无缝钢管需要量的22%,这是我国大量生产石油的国情所决定的,它有别于日本和德国。表1列出了近20年我国石油专用管的进口情况。


 由于石油专用管的钢种、钢级、品种、规格较多,技术性能要求高,在提高高附加值钢管乃至整个不锈钢无缝钢管的自给率方面具有举足轻重的地位,因此,它能带动整个无缝钢管生产技术的提高。近10年来,我国高产高效率和高技术性能的一系列机组投产,这对提高我国石油专用管生产的竞争力和自给率起着决定性的作用。表2列出了近20年石油专用管自给率情况。由于石油专用管的年度进口量与汇率、价格和库存变化量有关,并非完全是当年的需要,因此采用以一个时间区段计算出年平均的理论表观消费量可能更接近实际情况。据此推算出:在1981-1985年间,石油专用管年平均的自给率只有7.7%;1986-1990年间,只提高了2.1个百分点;1994年以后由于一批高效率高水平的机组陆续投产和达产,石油专用管的产量猛增加到40万t,因此在1991-1995年间年平均自给率提高了16个百分点;从1995年开始,年平均产量大幅度超过了年平均进口量,年平均自给率达到了71.2%,2000年达到了78.5%,从而使整个无缝钢管的自给率达到了90%。石油专用钢管生产的进展,不仅提高了自给率,而且油井用管的品种增加到50~60个,质量也上了一个新台阶。目前,生产N80、P110等钢级的品种已属平常,而且能生产高抗挤毁、抗腐蚀管,天津钢管还开发出TP系列等技术含量高、生产难度大的钢管。一直大量出口石油用管的日本,石油专用管产量已经从1984年的73.7万吨不锈钢无缝钢管和1981年的61万t焊管开始逐渐减退,1995年已分别下降到11万吨和4万吨。


 据报道,到2005年,我国油井专用管的需要量将达到90万。但据不完全统计,目前我国用于石油专用管的无缝钢管和焊接钢管的总生产能力已超过100万吨。另外在其他高附加值产品方面,近5年轴承钢管的产量也增加得很快,1997-1999年年平均产量达到了3万,2000年不锈钢管的产量猛增到4.3万,自给率上升到90%。


 2. 工艺装备的优化使无缝钢管的产品开始走向世界


 1990年以前,我国不锈钢无缝钢管出口量很少,是象征性的。1990年以后尤其是从1995年开始,由于无缝钢管装备的优化,极大地提高了国内钢管产品在国际上的竞争力,“八五”期间,不仅使自给率提高到90%,而且在1995-2000年间共出口了132万t无缝钢管,年均达到了22万t,(2000年为32.9万t),其中出口石油专用管27万t。如果我们在成本、技术水平和质量上不具备相当的竞争能力,那么我国也不会取得如此的成就。在1998-2000年间我国无缝钢管累计出口量占同一时期钢材出口总量的5.34%,但创汇额却占7.86%,可见高附加值产品创汇高于一般钢材。


三、不锈钢无缝钢管生产存在和面临的问题


  不锈钢无缝钢管生产已取得的成绩是毋庸置疑的,但也存在和面临若干问题,梳理和分析这些问题,有利于判明未来的取向。


 1. 钢管消费状况


    a. 钢管消费比下降


    从1981年到1995年不锈钢管消费比大体都保持在9%以上,个别年份还达到10%。但从1996年开始呈逐渐下降的趋势。1999年和2000年只有6.6%。消费下降的主要原因是钢管的消费比低于钢材总消费的增长。


    b. 不锈钢无缝钢管消费比开始低于焊接钢管的消费比


   1993年以前,无缝钢管的比例大致占钢管总消费量的55%~58%,长时间高于焊接钢管的消费量,这在世界上只有少数生产石油的大国才会出现这种状况。1994年是一个转折年,无缝钢管的消费比例开始低于焊接钢管的消费比例,如2000年无缝钢管和焊接钢管消费量的比例为44.5:55.5。


   消费比下降的主要原因是焊接钢管在锅炉、油层套管和井下采煤排水等工程方面的应用已取得进展,已能部分代替无缝钢管。另外,长距离天然气输气管线大量采用焊接钢管也是一个重要的原因。


    c. 不锈钢无缝钢管的消费处于徘徊状况


   不锈钢无缝钢管近20年的消费情况为:1981-1985年年均消费量为217.7万t;1986-1990年年均消费量为270.2万t,年均消费较前增加52.5万t;1991-1995年年均消费量为374.6万t,年均消费较前增加104.4万t。1996-2000年年均消费量为381.2万t,年均消费较前增加仅为6.6万t。事实上在1996-1999年的4年间,年均消费量为297.4万t,同1991-1995年的年均消费量相比下降了77.2万t,即这4年处于负增长的状况。2000年消费量有所增加,因而才有了1996-2000年的6.6万t的年均增加量,从此是否能走出低谷值得注意。


  2. 高附加值和高技术含量的品种仍然是无缝钢管生产中的薄弱环节


  不锈钢无缝钢管的自给率特别是高附加值产品的自给率虽然有了大幅度的提高,但是在2000年进口的36万t钢管中绝大多数是高附加值产品,其中石油专用管27.4万t,高压锅炉钢管5.6万t,不锈钢管0.5万t。每吨钢管进口平均价格为940.6美元,而同年出口钢管平均价格为541.8美元。进口的钢管数量相当于一个以高附加值产品为主的高产量钢管厂或车间的生产规模。而目前进口钢管的技术含量比我们已经解决的品种更高,生产难度更大,因此,这部分无缝钢管供不应求的状况仍然是主要矛盾。


  3. 落后的生产工艺装备有待更新改造


  目前仅76mm以下的自动轧管机组大约有46套,总生产能力42万t,平均每套机组生产能力为0.91万t,成材率低,且多数是经过冷加工才能达到符合标准的成品管。④90~100mm机组大约有20套,平均每套机组的生产能力为2.8万t,只有少数机组达到或超过这一平均数,多数机组的效率较低。为解决高压锅炉钢管的生产缺口,一些老厂采取了措施,建设了一些新的机组,但为何至今进口的高压锅炉钢管并未减少,产量非但没有增加反而近3年有所下降,是选择机组不当或选点不当还是工序不配套,值得研究。石油专用管的产量也并未达到生产能力,一些机组长期不能达产,怎样合理评估现有生产能力或潜力也值得研究。一部分不锈钢管和轴承钢管是采用蚂蚁啃骨头的办法生产的,成系统的生产工艺有待完善,但限于生产规模,要完善很难。任何品种适应不同层次的需要,也只能在符合国家产品标准的条件下才能被承认。但是我们看到这些品种确实是有市场的,问题是我们该用什么样的工艺和装备来满足用户的需求和使其具有国际竞争能力。


四、系统地优化工艺装备结构是进一步提高国际竞争能力的基础


  综上所述,不锈钢无缝钢管市场既存在需求增长趋缓的状况,又存在大量进口高附加值产品的现象,以及生产能力超过总能力20%即65%的机组是落后的但在技术上是难以改造升级的现实情况。面对内需和出口竞争激烈的情况,无缝钢管工业需要从战略上考虑它的生产、生存和发展。无论是调整品种还是进一步全面系统优化工艺和装备结构,都必须以调整企业组织结构为前提,以逐步淘汰能耗高、质量差的小钢管厂。若干年以来世界上出现了银行、媒体、电子、飞机、汽车制造等行业的合并、联合,欧洲和日本的钢铁行业也出现了整合。在无缝钢管生产领域,如俄罗斯的塔干罗格钢铁厂与第一乌拉尔新钢管厂进行了合并等。一系列合并的根本目的全在于争夺有限的市场。我们将怎样进一步提高国际竞争能力,现探讨如下。


  1. 强化六大钢管厂的竞争能力


  我国天津钢管、包钢、鞍山钢铁公司无缝钢管厂(简称鞍钢)、宝钢、衡阳和攀钢集团成都钢铁有限公司(简称成都无缝)等六大钢管厂的生产能力大约为284万吨,占全国无缝钢管总生产能力的62%,2000年它们的钢管产量占58.8%,它们是我国技术含量高、附加值高的钢管骨干生产企业。这6家钢管厂的装备水平高,产品研制、开发力量强,对我国无缝钢管的生产、自给率和竞争力的提高具有决定性的影响,因此,应首先进一步优化6大钢管厂的系统工艺和装备,使它们更加强大。优化工艺和装备对6大钢管厂来讲不仅仅是解决个别环节,而是要从铁水处理(如果有)、钢水处理、连铸到管坯检查及处理、热轧加工到管加工、热处理到检测等形成系统优化,要步步达标、步步先进才能生产出高质量低成本的钢管。就目前情况看不是所有企业都能全面达到这样的要求,继续使用初轧坯或再经轨梁、大型轧机生产的圆坯,生产周期长、能耗高、成材率低、成本高,难有竞争力,因此,六大钢管厂应把提高连铸圆坯率作为企业目标之一。


  2. 要形成高效的合理的车间组成


  在系统地优化工艺和装备结构的同时,要简化车间组成。一个企业一定的重叠搭接是必要的,但是过多的重复效率就会低下。包钢两套热轧机组的构成较为理想,能生产④60~427mm范围较广的热轧钢管,加上采用52万t连铸圆坯,应有很好的前景。天津钢管的第二套连轧管机组建成后再加上扩管及特殊丝扣加工,其结构是较为合理的,如果能用上高炉铁水那就更加理想。我国目前进口无缝钢管数量最大的还是集中在石油专用管,其次是高压锅炉钢管。现有的石油专用钢管生产能力从表面上看似与需求相平衡,但是无缝钢管和任何其他钢材品种一样,一般大规格的钢管生产能力再多也不能顶替小规格生产能力;反之,小规格生产能力再多也不能顶替大规格生产能力,这正是钢材供需市场的复杂一面。天津钢管拟建的第二套连轧管机组恰好解决了④139.7mm以下套管和以④73mm为代表的油管的生产能力不足的问题,也有利于增加高压锅炉钢管的有效供给。应当说宝钢虽只有1套轧管机组,但是其高产、高效的能力是其他生产机组的3倍,并且产品的下限规格的延伸较广,具有明显的优势。合理的车间组成对有的企业也属于优化工艺装备的重要内容。国内外的情况证明,企业如果没有合理的特别是以先进机组为骨干的车间组成,即使规模再大的企业,也难免每况愈下的境地。


 3. 不锈钢无缝钢管企业要经过多方面的整合、进一步壮大6大钢管厂的比重


  钢管企业整合的目的全在于使其更加强大,不仅要解决高附加值产品的进口问题,而且还要使其更多的高附加值的不锈钢无缝钢管在国内外更具竞争力。如果使企业的集中度更高,企业的竞争力可能会更高;在现有基础上,要使6大钢管企业的钢管产量的比增加到80%以上是有可能的。但无缝钢管市场供和需的现实情况与线材和螺纹钢不同,特别是高附加产品不可能以行政区划来平衡,没有哪个钢管企业的产品能满足石油套管、高压锅炉钢管、不锈钢管的所有品种和规格,而生产高附加值钢管的主要企业都是面向全国的。另外,无缝钢管消费量较多的用户集中在6个省,且又是石油生产大省,这是我国钢管消费的一大特点。因此,在自愿的双赢的条件下整合的形式应该是多样的,首先应在大钢管厂之间进行强强联合,以弥补彼此的不足,也是彼此发展战略和利益的客观需要。其次,高压锅炉钢管中合金钢约占43%,钢号较多,冶炼难点要超过石油专用管,因此,对那些生产高压锅炉钢管而只有热轧钢管机组的企业,应向管坯生产厂靠拢,与上游工序进行整合。不锈钢管和轴承钢管的生产也有类似情况,但两者都有先进的骨干企业,这可能是这类生产企业整合的核心。其三,目前石油套管和油管的加工已经存在多元化的实际状况,因此,轧管厂和下游用户的管加工厂也有存在整合的条件。其实包括热处理在内的管加工其难度是很大的,但如何在冶炼、连铸、热轧和管加工技术方面统一保证产品质量以及之间的衔接,可能是整合要解决的主要环节。由此设想,在新疆地区是否也可以由一家或几家钢管厂和油田共同投资建设一个先进的管加工厂。进一步发挥市场对资源合理配置的基础作用。


五、结语


  以连轧管为主的高产高效高技术水平机组的生产能力已经达到整个热轧不锈钢无缝钢管生产总能力的53%,这是热轧无缝钢管优化工艺和装备取得进展的重要标志。高产高效高技术水平不锈钢无缝钢管机组构成的优化,对提高以石油油井专用管为代表的高附加值产品的自给率具有决定性作用。自1995年以来,包括石油油井专用管在内的无缝钢管年出口量有增加的趋势,2000年达到32.9万t,这体现了热轧无缝钢管机组优化的另一重要成果。进一步优化热轧不锈钢无缝钢管的工艺和设备结构的方向是:增强现有6大钢管厂的竞争力,提高其占总能力的比重;大企业应着重考虑多个机组的高效和合理组成,以及无缝钢管企业之间的自愿强强整合,进一步壮大六大钢管企业的国际竞争实力。


本文标签:不锈钢无缝钢管 

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