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15*0.5卫生级不锈钢管使用浮动芯棒轧机穿孔制造工艺

每六秒钟，就会生产一根 32 英尺长的油井管 (OCTG) 生产油管，用于石油和/或天然气的勘探和生产。使用浮动芯棒轧机无缝管材生产工艺，每年可生产超过 20,000 英里的管材产品。本文重点介绍一种用于无缝管材制造的旋转穿孔工艺（Mannesmann 于 115 年前获得专利），该工艺与带有多机架拉伸轧机精整的浮动芯棒式轧机相关联。

要了解旋转穿孔过程，请将圆形墨水或铅笔橡皮擦放在坚硬光滑的表面上。将另一个坚硬、平坦的表面（例如尺子）放在橡皮擦上，将其倾斜约 10 度，然后开始以适度的向下压力来回滚动橡皮擦，同时保持该角度。滚动约 20 秒后，您会注意到橡皮擦的中心开始破裂并分解。如果你继续滚动大约 20 或 30 秒，中心会打开，你会得到一个稍长的橡皮擦，里面有一个洞——管状橡皮擦。

本质上，同样的事情发生在热钢坯上，因为它在穿孔轧机中以每分钟高转数进行交叉轧制。

少数工厂目前使用浮动芯棒轧机工艺。这些工厂主要包括七个相互关联的生产单位（见图 1）：

1、回转炉，2. 钢坯定心机，3. 旋转穿孔机，4. 浮动芯棒磨，5. 加热炉，6. 拉伸机，7. 定尺设备

第 1 步：回转炉

这种在线工艺从由钢包精炼钢生产的铸态圆坯开始，钢包精炼钢来自碱性氧气炉 (BOF) 或电弧炉 (EAF) 熔化工艺。坯料通常被切割成特定长度以生产给定长度的成品，然后将其装入转底炉中。钢坯被预热到大约 2,250 华氏度的轧制温度。

这些切割的坯料放置在装货平台上，并通过加热和客户订单分开。钢坯被单独索引到链式输送机上，以转移到回转炉。在回转炉的入口处，一个果皮或机械钳夹起每个钢坯并将其放入炉中。炉床旋转以接收下一个坯料。以同样的方式，皮进入炉子，拿起热的钢坯，并将其放到传送台上，以传送到钢坯定心机。

第 2 步：钢坯定心机

钢坯出炉后，在其端部冲一个小孔。这个压痕作为一个起点来帮助旋转穿孔。该凹痕大约为 1 英寸，有助于在实际创建管形过程中使穿孔点工具居中。

第 3 步：旋转穿孔机

旋转穿孔是一种非常快速且动态的轧制工艺，可在短短几秒钟内生产出管壳。该工艺将预热的钢坯在两个桶形辊之间高速交叉轧制。交叉轧制在钢坯中心产生高拉伸应力。

穿孔辊的设计使金属在离开过程时沿着辊流过穿孔点。穿孔点是一种高温水冷合金工具，旨在让金属在旋转过程中形成管壳时流过它。穿孔器尖端连接到杆上，在穿孔过程中将尖端保持在适当的位置。

穿孔器点和杆的位置由五个空转杆稳定架和止推块控制，允许这些工具通过摩擦旋转。一旦穿孔的外壳生产出来，尖端和杆从外壳中缩回，这立即转移到第二个轧制过程——浮动芯棒轧机。

第 4 步：浮动芯棒磨机

浮动芯棒轧机包括八个轧机机架，使用 16 个轧辊和一组芯棒。这些经过高温预热的合金芯棒（例如由 T5 铬制成）长约 65 英尺，并使用石墨基化合物进行润滑。它们被插入到穿孔的外壳中，然后输送到芯棒轧机中并轧制成中等尺寸的管壳。

石墨润滑剂在外壳和芯棒（工具）之间提供了一个界面，并有助于棒的移除。根据芯棒组的最终尺寸，将管子通过芯棒轧机轧制的机制用作控制，以创建中间标准外径 (OD) 和受控壁厚。

在通过芯棒轧机后，芯棒必须从冷却芯棒管壳中取出。床链接合并拉出杆。棒材在水浴中冷却后返回芯棒式轧机加工另一个壳。一般情况下，芯棒轧机轧制系统的循环中使用10至12根芯棒。

随着芯棒轧机管壳进入下一步，通过激光对其进行称重和测量。这些数据输入到计算机化的过程控制系统中，并修改拉伸轧机的加工过程，以实现最佳的厚度控制。

第 5 步：再加热炉

现在必须重新加热芯棒轧机外壳，以便它可以完成最终轧制过程并获得其最终尺寸和微观结构质量。管子进入燃气再热步进梁炉，再加热到 1,850 华氏度的轧制温度。

离开再热炉后，管子接受高压水除垢，去除再热炉中形成的氧化铁皮。干净、无鳞的表面对于良好的表面质量至关重要。

第 6 步：拉伸机

18 机架拉伸机配备了厚度控制和产量最大化（最小作物损失）的技术。当管子离开轧机的最后一个机架时，其长度由激光测量。

在线测量后，将管子转移到 150 英尺长的步进梁式冷床上。使管子在空气中冷却并在每个循环中旋转以促进直线度和均匀冷却。模具需求相当大，需要大量的芯棒、芯棒轧机和拉伸轧机轧辊以及相关的卡匣或轧机外壳库存。

每个拉伸轧机轧辊外壳都包含三个轧辊，这些轧辊被配置和定位成圆形。当在操作中需要改变尺寸时，这些外壳会连续更换。一次典型的 OD 变化只需不到 20 分钟。

当前可用的数字驱动技术使结合拉伸参数的计算机控制成为可能，以优化管材产品产量。在进入再热炉之前，每个芯棒轧机管壳相对于其单独的重量和长度的计算机化跟踪控制用于自动修改每个管子的拉伸轧机设置。

第 7 步：定长设备

然后管子被传送到切割机构，在那里它们被切割成规定的长度。管子被捆绑并被引导到随后的精加工操作。

工艺唯一性

这个过程的独特之处是双重的。首先，该工艺产生无缝管，在整个外径和壁厚的微观结构和物理性能上均一。其次，该工艺专为石油和天然气行业通常使用的标准产品的高产量而设计。

典型产品和应用

此工艺可生产多种管状产品。主要产品包括石油和天然气生产油管/套管、钻杆、管线管、接箍和标准管。

此过程不适用于生产圆形或圆形以外的特殊形状或轮廓配置。对此的任何考虑都将是一个单独的设计和生产过程。