现代热连轧无缝钢管生产

1概述

1.1无缝钢管生产方法

1.1.1热轧无缝钢管生产的一般工艺过程

1.1.2管坯及加热

1.1.3管坯的穿孔

1.1.4毛管的轧制

1.1.5钢管的定径、减径

1.1.6钢管的精整

1.2连轧钢管生产技术的发展

1.2.1连轧钢管生产技术的发展历程

1.2.2限动芯棒连轧钢管技术的发展历程

1.2.3连轧钢管技术的新进展

1.2.4我国连轧管机组的建设情况

2连轧钢管生产工艺及设备

2.1全浮动芯棒连轧管

2.1.1全浮动芯棒连轧管的工艺特点

2.1.2全浮动芯棒连轧管的工艺过程

2.1.3全浮动芯棒连轧管的设备特征

2.2半浮动芯棒连轧管

2.2.1半浮动芯棒连轧管的工艺特点

2.2.2半浮动芯棒连轧管的工艺过程

2.2.3半浮动芯棒连轧管的设备特征

2.3限动芯棒连轧管

2.3.1限动芯棒连轧管的工艺特点

2.3.2限动芯棒连轧管的工艺过程

2.3.3限动芯棒连轧管的设备特征

2.4三辊连轧管（PQF）

2.4.1三辊连轧管的工艺特点

2.4.2三辊连轧管的工艺过程

2.4.3三辊连轧管的设备特征

2.5三种连轧管工艺比较

3连轧钢管塑性变形原理

3.1连轧钢管的几何学

3.1.1孔型的几何参数

3.1.2变形区的几何参数

3.1.3钢管与孔型原始接触点的确定

3.1.4接触面积的计算

3.2连轧钢管的变形模型及金属流动

3.2.1连轧钢管的变分原理

3.2.2连轧钢管的基本关系式

3.2.3变形区金属流动速度及应变速度

3.2.4孔型侧壁处钢管的变形

3.2.5六角孔型的变形特点

3.3连轧钢管的运动学

3.3.1速度分析

3.3.2滑移现象

3.4变形区边界方程式

3.5钢管的最小压扁条件

3.6钢管的咬人条件

3.7连轧钢管的轧制力和轧制力矩

3.7.1轧制力的计算公式

3.7.2轧制力矩的计算公式

3.7.3轧制力和轧制力矩的影响因素

3.8连轧钢管的有限元数值模拟

3.8.1连轧钢管有限元模拟计算模型

3.8.2连轧钢管有限元计算实例

4连轧钢管的孔型设计

4.1孔型系列的确定

4.1.1孔型系列

4.1.2确定原则和路线

4.1.3基本步骤

4.2孔型轮廓与孔型参数

4.3孔型设计方法

4.3.1设计步骤

4.3.2二辊连轧管机组

4.3.3三辊连轧管机组

4.4芯棒直径系列设计

4.4.1设计原则

4.4.2设计原理

4.4.3实际应用

4.5脱管机的孔型设计

4.5.1孔型结构

4.5.2孔型设计及计算

5连轧管机的速度制度

5.1轧辊的速度制度

5.1.1轧辊转速的计算方法

5.1.2轧辊工作直径的确定

5.1.3第n机架出口钢管速度的确定

5.2芯棒的速度制度

5.2.1芯棒的动作过程

5.2.2芯棒限动速度的确定原则

5.2.3芯棒限动速度的计算

5.2.4全浮动芯棒的速度计算

5.3速度制度特性

5.3.1芯棒限动速度与荒管长度的关系

5.3.2轧制速度对芯棒限动速度的影响

5.3.3芯棒阶段工作位置与芯棒限动速度的关系

5.3.4芯棒运动与轧件运动的位置关系

5.3.5芯棒限动速度对轧制过程的影响

5.3.6轧辊速度与芯棒速度的关系

5.3.7芯棒多工作位置循环的作用

5.4脱管机的速度制度

5.4.1确定原则

5.4.2计算方法

6连轧管机的轧制工具

6.1连轧辊

6.1.1连轧辊的类型

6.1.2连轧辊的技术条件

6.1.3连轧辊的生产工艺

6.1.4连轧辊的使用

6.1.5轧辊的重车

6.1.6轧辊使用中常见的缺陷

6.2芯棒

6.2.1芯棒的种类

6.2.2芯棒的技术要求

6.2.3芯棒的制造工艺

6.2.4芯棒的使用

6.2.5芯棒在使用中产生的主要缺陷及修复

7连轧钢管生产工艺控制新技术

7.1液压小舱控制系统（Hccs）

7.2工艺过程自动控制软件包

7.2.1工艺调节软件包

7.2.2过程控制软件包

7.2.3生产监控软件包

7.3钢管热测壁厚技术

7.4自适应控制技术

7.5QAS技术

7.6CARTA技术

8连轧管用坯的质量控制

8.1连铸圆坯的冶金质量及其控制

8.1.1钢水的初炼

8.1.2钢水的炉外精炼

8.1.3圆坯连铸

8.2连铸圆坯对钢的化学成分的要求

8.2.1对常规元素的要求

8.2.2钢中气体的影响

8.2.3有害残余元素的影响

8.3管坯中洁净度（非金属夹杂物）对钢管质量的影响

8.3.1管坯中夹杂物的来源

8.3.2防止浇铸时钢水的二次氧化

8.3.3钙处理与夹杂物变性

8.3.4防止结晶器卷渣

8.3.5实现稳定浇铸或稳态浇铸

8.4对铸坯外形尺寸、表面质量与内部铸造组织的要求

8.4.1对铸坯外形尺寸的要求

8.4.2对铸坯表面质量的要求

8.4.3对铸坯内部质量的要求

9连轧钢管工艺调整

9.1连轧钢管的生产工艺

9.1.1工艺流程图

9.1.2工艺过程描述（以某厂限动芯棒轧机为例）

9.1.3限动芯棒连轧管机的主要设备构成

9.2连轧钢管生产工艺的特点

9.2.1秒流量相等的原则

9.2.2变形量大、工具消耗量大

9.2.3二辊连轧管机易产生较大的不均匀变形

9.2.4采用工艺润滑

9.2.5多机架长芯棒的轧制

9.3连轧管机的调整

9.3.1对穿孔毛管的要求

9.3.2连轧管机的调整

10连轧管机生产钢管的主要缺陷及控制

10.1裂孔（孔洞）和拉凹

10.2内直道（俗称内棱子）

10.3轧折

10.4结疤

10.5内麻坑（点）

10.6划（擦）伤

10.7辊痕（辊印）

10.8青线

10.9壁厚超差

10.10发纹

10.11麻面（麻点或麻坑）

10.12内折

10.13外折

10.14离层（分层）

11钢管的控轧控冷

11.1在线常化

11.1.1在线常化工艺及产品性能特征

11.1.2在线常化主要设备

11.1.3在线常化工艺的主要品种

11.1.4技术（操作）要点

11.2在线淬火

11.2.1在线淬火工艺简介

11.2.2在线淬火工艺设备

11.3在线加速冷却技术

11.3.1在线加速冷却技术简介

11.3.2热轧无缝钢管外表面冷却对组织性能影响的基础性研究

11.3.3在线加速冷却设备及工艺布置

11.3.4在线加速冷却在生产高强度无缝管线钢管中的应用前景

附录YB／T41492006连铸圆管坯（摘录）

参考文献

　　本书重点阐述了连扎管机生产、扎制理论以及相关的新技术，从理论和实践两个方面总结了15年来热连轧机组的工艺技术和装备特点，具有很高的参考价值，也是一部工艺技术教科书，对无缝钢管的技术进步会有促进作用，可供从事轧管生产、培训、教学的有关人员参考。　　本书从理论和实践两方面全面系统地介绍了热连轧无缝钢管的工艺技术和装备特点，主要内容包括无缝钢管生产方法、连轧钢管生产技术的发展、连轧钢管生产工艺及设备、连轧钢管塑性变形原理、连轧钢管的孔型设计、连轧管机的速度制度、连轧管机的轧制工具、连轧钢管生产工艺控制新技术、连轧管用坯的质量控制、连轧钢管工艺调整、连轧管机生产钢管的主要缺陷及控制、钢管的控轧控冷。　　本书可供从事轧管生产、培训、教学的有关人员参考。【作者简介】　　严泽生，1961年10月生，博士，教授级高级工程师，享受国务院政府津贴专家。1982年毕业于东北工学院（现东北大学）金属压力加工专业，天津钢管集团股份有限公司现任总经理，中国钢结构协会第四届理事会常务理事，中国钢结构协会钢管分会第四、五届理事会理事长，中国金属学会钢管学术委员会副主任委员，天津科学技术协会常务理事，天津金属学会副理事长。曾先后主持多项重大工程项目建设，如φ168PQF三辊连轧管机项目、φ460PQF三辊连轧管机、φ720斜轧扩管机项目等。其中φ168POF三辊连轧管机是世界上第一套三辊连轧管机组，其生产工艺、技术装备达到了世界领先水平，该项目的科技创新课题“POF三辊连轧管机生产线工艺及装备集成与创新”获得国家科学技术进步奖二等奖。此外，还主持开发了具有自主知识产权的抗H2S应力腐蚀的石油套管、抗CO2腐蚀的石油套管、高抗挤毁石油套管（TP130TT、TP140TT）、热采井用石油套管（TP110H、TP120TH）和深井用套管（TP140V）等多项高端产品。近年来先后获得国家科学技术进步奖二等奖2项；冶金科学技术一等奖1项；天津市科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项。