我國于20世紀(jì)70年代開始研制全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)，國產(chǎn)的Φ76mm全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組于80年代末在衡陽鋼管廠試生產(chǎn)。80年代初開始，我國陸續(xù)引進(jìn)連軋管機(jī)生產(chǎn)線。至今已有46套連軋管機(jī)組。其中限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組44套，全浮動(dòng)芯棒、半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組各1套。在44套限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組中，三輥連軋管機(jī)組28條，其余均為兩輥連軋管機(jī)組。下面結(jié)合幾個(gè)典型機(jī)組例子介紹我國連軋管機(jī)組發(fā)展情況。
寶鋼無縫鋼管廠ф140m浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（8機(jī)架，呈45°角布置）
1985年建成投產(chǎn)，是我國從德國引進(jìn)的第1套先進(jìn)的熱軋無縫鋼管連軋機(jī)組，設(shè)計(jì)產(chǎn)量50萬噸／年，產(chǎn)品規(guī)格為Φ（21.3～139.7）mmmmx(2.0~252.0～25）mm，主要用于生產(chǎn)油井管和鍋爐管。該機(jī)組具有現(xiàn)代化的管理模式和在線全自動(dòng)化運(yùn)行方式。它的建成投產(chǎn)大大提高了我國熱軋無縫鋼管技術(shù)裝備水平，提高了無縫鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，讓業(yè)內(nèi)人士大開眼界，并成為我國現(xiàn)代化無縫鋼管發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。
1. 與當(dāng)時(shí)國內(nèi)自動(dòng)軋管機(jī)、周期式軋管機(jī)相比，該連軋管機(jī)組的優(yōu)勢是：
a. 軋制節(jié)奏快3.5～4p／min；
b. 產(chǎn)量高，設(shè)計(jì)產(chǎn)量50萬噸／年（該機(jī)組實(shí)際最高年產(chǎn)量超過了85萬噸）；
c. 壁厚精度較高，壁厚偏差±7％～9％；
d. 延伸系數(shù)較大4～5；
e. 可生產(chǎn)較長的荒管大于33m；
2. 主要工藝技術(shù)裝備和智能化方面創(chuàng)新：
a. 采用帶導(dǎo)盤的狄塞爾穿孔機(jī)；
b. 穿孔機(jī)采用了可變速軋制；
c. 采用了頂桿快速更換；
d. 采用了步進(jìn)式再加熱爐；
e. 采用了28機(jī)架三輥式張力減徑機(jī)，并帶有頭尾（CEC）控制技術(shù)；
f. 熱軋生產(chǎn)線配有過程管理機(jī)和PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化生產(chǎn)。
天津鋼管公司ф250mm限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（7機(jī)架，呈45°角布置）
該連軋管機(jī)組由意大利引進(jìn)，1992年建成投產(chǎn)，是我國引進(jìn)的第一套限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，產(chǎn)品直徑為ф114～273.1mm，壁厚4.5～35mm，主要產(chǎn)品定位于當(dāng)時(shí)國內(nèi)緊缺的石油套管。
1. 與浮動(dòng)式芯棒連軋管機(jī)組相比，限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組的優(yōu)勢：
a. 鋼管的壁厚精度更高，壁厚偏差±6％～8％；
b. 可軋制D／S大于42的薄壁鋼管；
c. 可生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格范圍更寬，該機(jī)組規(guī)格范圍為φ114～273mm（限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組目前可生產(chǎn)的最大的直徑為φ508mm）；
d. 可軋制的荒管長度更長（該機(jī)組荒管長度為32～33m，理論上可大于45m）；
e. 延伸系數(shù)大于5；
f. 能耗比浮動(dòng)式連軋機(jī)組低30％左右。
2. 主要工藝技術(shù)裝備和智能化方面創(chuàng)新：
a. 穿孔機(jī)設(shè)置了機(jī)內(nèi)定心輥；
b. 穿孔機(jī)采用了頂桿快速更換；
c. 設(shè)置了頂桿預(yù)旋轉(zhuǎn)裝置；
d. 采用線外預(yù)穿芯棒工藝；
e. 連軋機(jī)采用了快速換輥（兩側(cè)更換）；
f. 配備了在線測厚、測徑、測長、測速、測溫等裝置，能及時(shí)監(jiān)控鋼管的幾何尺寸。
衡陽鋼管廠φ89mm半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（6機(jī)架，水平垂直布置）
1997年建成投產(chǎn)，該連軋管機(jī)組由德國引進(jìn)，是我國第一套半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（也是唯一的一套）。產(chǎn)品直徑為φ25～89mm，壁厚2.5～12mm，主要產(chǎn)品為高壓鍋爐管。
1. 半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組的優(yōu)勢是：
a. 軋制節(jié)奏較快3～3.5p／min，稍低于浮動(dòng)式軋機(jī)，但高于限動(dòng)芯棒軋機(jī)；
b. 避免了“竹節(jié)”的產(chǎn)生，壁厚精度與限動(dòng)軋機(jī)相當(dāng)；
c. 產(chǎn)量高。高于同規(guī)格限動(dòng)軋機(jī)的產(chǎn)量。
2. 主要工藝技術(shù)裝備創(chuàng)新：
a. 采用錐形輥導(dǎo)板式穿孔機(jī)，輾軋角為10°，采用前臺(tái)主傳動(dòng)即主電機(jī)、傳動(dòng)軸布置在前臺(tái)，有利于穿孔機(jī)實(shí)現(xiàn)頂桿循環(huán)和設(shè)備維護(hù)（一般錐形輥穿孔機(jī)的傳動(dòng)軸布置在出口側(cè)，輾軋角為15°）；
b. 芯棒運(yùn)行采用半浮式工藝。既有限動(dòng)軋機(jī)壁厚精度高的特點(diǎn)，又有浮動(dòng)軋管機(jī)節(jié)奏快的特點(diǎn)，適于生產(chǎn)中、小直徑無縫鋼管。
包鋼連軋管廠φ180mm少機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋機(jī)組（5機(jī)架，水平垂直布置）
2000年φ180mm限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組建成投產(chǎn)（國內(nèi)第一套5機(jī)架連軋管機(jī)組）。該機(jī)組由意大利引進(jìn)，產(chǎn)品規(guī)格為φ(60~245)mm×(3.2~25)m2～25）mm，主要產(chǎn)品為油井管和鍋爐管。
1. 5機(jī)架（Mini-MPM）限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組的特點(diǎn)是：
a. 連軋機(jī)組采用了5機(jī)架，較大幅度降低了機(jī)電設(shè)備投資和基建費(fèi)用，同時(shí)也減少了生產(chǎn)工具的費(fèi)用；
b. 該機(jī)組的另一特點(diǎn)是，12架微張力定徑機(jī)與24架張力減徑機(jī)串列布置。
2. 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：
a. 連軋機(jī)軋輥調(diào)整采用了液壓壓下，因而可實(shí)現(xiàn)在線輥縫調(diào)整；
b. 配備了鋼管頭尾削尖功能，以改善鋼管頭尾的壁厚偏差。
鞍鋼無縫鋼管廠ф159mm限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（5機(jī)架，水平垂直布置）
2002年鞍鋼集團(tuán)無縫鋼管廠通過對(duì)靈山ф140mm軋管機(jī)組的技術(shù)改造，建成一套φ159mm限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組。該連軋機(jī)組由德國引進(jìn)，產(chǎn)品直徑為φ7～177.8mm，壁厚4.5～16mm，設(shè)計(jì)產(chǎn)量為20萬噸／年。
主要特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)：
1. 除連軋管主機(jī)與限動(dòng)裝置由國外供貨，其余設(shè)備分別由國外提供基本數(shù)據(jù)、或基本設(shè)計(jì)、或詳細(xì)設(shè)計(jì)，由國內(nèi)制造。
2. 穿孔機(jī)通過利舊，改造為導(dǎo)板錐形輥臥式穿孔機(jī)，輾軋角為3.3°，完全由國內(nèi)設(shè)計(jì)制造。
3. 在定徑機(jī)前設(shè)置了電感應(yīng)再加熱裝置。
天津鋼管公司ф168mm三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（5機(jī)架＋1架空減機(jī)）
2003年建成投產(chǎn)，是世界上第一套三輥連軋管機(jī)組（PQF），產(chǎn)品直徑為Φ32～168.3mm，壁厚3.5～22mm，主要產(chǎn)品：鉆桿、油套管、高壓鍋爐管等，在設(shè)計(jì)上還考慮了可軋制高合金、不銹鋼管等難變形金屬。
1. 該機(jī)組的優(yōu)勢：
a. 壁厚精度更高
三輥布置使芯棒在孔型中的對(duì)中性更好，軋制過程更加平穩(wěn)，金屬變形更加均勻，壁厚偏差達(dá)到±5％～6％；
b. 鋼管表面質(zhì)量更好
孔型槽底與輥肩各點(diǎn)線速度差減小、金屬不均勻流動(dòng)減小、橫向變形減小，減緩了因軋輥側(cè)壁結(jié)瘤而在金屬表面上留下的壓痕缺陷，使鋼管表面更加光潔；
c. 可軋制高合金、不銹鋼等變形難度更大的金屬
采用三輥軋制工藝和機(jī)架采用圓形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使機(jī)架的剛性高，受力均勻，單輥受力減??；
d. 軋制缺陷減少
因不均勻變形減小、金屬的縱向拉應(yīng)力降低，拉裂、拉凹等缺陷大幅度減少；
e. 金屬收得率高
軋制缺陷減少，尾部不規(guī)則部分切除減少近40％；
f. 可軋制更薄的鋼管
徑壁比D／S達(dá)50；
g. 工具消耗顯著降低
無論是軋輥的尺寸，還是軋輥的磨損，都呈較大幅度下降。
2. 主要工藝技術(shù)裝備和智能化方面的創(chuàng)新：
a. 牌坊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其剛性高、穩(wěn)定性好。牌坊采用全新的整體圓筒形框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，5個(gè)機(jī)架加空減機(jī)架的牌坊全部用大型螺桿連接為一體，牌坊結(jié)構(gòu)緊湊，長度方向縮短。其剛性更高，穩(wěn)定性更好，同時(shí)便于運(yùn)輸及安裝，見圖6-42所示；
b. 采用軸向換輥方式。有利于保持軋機(jī)中心線的穩(wěn)定和對(duì)中性，可減少廠房跨距，但不利于單機(jī)架換輥和事故處理；
c. 軋輥的液壓平衡采用獨(dú)特的擺臂式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，見圖6-43所示；
d. 連軋機(jī)采用了液壓小艙控制系統(tǒng)（HCCS），可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)輥縫調(diào)整；
e. 采用了芯棒前行循環(huán)工藝。該工藝是指當(dāng)軋制結(jié)束時(shí)，芯棒不返回而繼續(xù)前行的循環(huán)工藝以及相
關(guān)的配套技術(shù)，省去了芯棒返回時(shí)間，使每根管的軋制周期縮短4～5s，可提高機(jī)組的產(chǎn)能20％以上；
f. 采用了多項(xiàng)工藝控制（智能）技術(shù)如CARTA技術(shù)：是將生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過程控制和質(zhì)量保證三者有機(jī)結(jié)合起來，以保證優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗地生產(chǎn)鋼管；液壓小艙控制系統(tǒng)（HCCS）：可控制連軋機(jī)的液壓壓下動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)輥縫調(diào)節(jié)。包括實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償、咬入沖擊補(bǔ)償、錐形芯棒伺服和頭尾削薄等功能；QAS系統(tǒng)：通過對(duì)物料的跟蹤、檢／監(jiān)測，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和存儲(chǔ)并將分析的結(jié)果及時(shí)反饋給生產(chǎn)控制系統(tǒng)，以實(shí)施對(duì)物料的控制，保證鋼管的質(zhì)量；MTS系統(tǒng)：向QAS、CARTA（包括PSS）系統(tǒng)傳遞訂單信息，收集這些系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)并歸檔保存：從管坯稱重開始到冷床結(jié)束，跟蹤物料通過不同工序時(shí)的流水號(hào)和各種工藝調(diào)整數(shù)據(jù)。
衡陽華菱鋼管ф340mm連軋管機(jī)組、攀成鋼Φ340mm連軋管機(jī)組
該兩機(jī)組均為2005年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)熱軋無縫鋼管50萬噸。機(jī)組采用帶導(dǎo)盤錐形輥穿孔，帶空減機(jī)架（VRS）的5機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋機(jī)，12機(jī)架微張力定（減）徑，主要設(shè)備從德國SMSMeer公司引進(jìn)。
創(chuàng)新點(diǎn)：兩套機(jī)組均采用了穿孔機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CARTA-CPM）、連軋工藝監(jiān)控系統(tǒng)（PSS）、連軋輥縫控制系統(tǒng)（HCCS）、微張力定（減）徑機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CARTA-SM）、物料跟蹤系統(tǒng)（MTS）和在線檢測質(zhì)量保證系統(tǒng)（QAS）等工藝控制技術(shù)。
攀成鋼ф159mm三輥連軋管機(jī)組（5機(jī)架＋1架空減機(jī)）
2007年建成投產(chǎn)，產(chǎn)品直徑為φ48.3~1777.8mm,壁厚3.5～25mm；主要產(chǎn)品：鉆桿、油套管、高壓鍋爐管等。
特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)：
1. 采用了錐形輥導(dǎo)盤式穿孔機(jī)，增加了后臺(tái)機(jī)內(nèi)定心裝置和前臺(tái)管坯熱定心裝置。
2. 采用了意大利達(dá)涅利公司開發(fā)的三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī) FQM（Fine Quality Mill），其機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡捷，軋輥的液壓平衡簡單、直接，有利于輥縫調(diào)節(jié)，軋輥機(jī)架的拆裝和校準(zhǔn)更方便。結(jié)構(gòu)如圖6-44。
3. 配置了KOCKS公司的24機(jī)架三輥式張力減徑機(jī)。采用單獨(dú)軋輥傳動(dòng)，交流變頻調(diào)速，后三個(gè)機(jī)架（K1、K2和K3）軋輥可調(diào)，便于張力控制，減小機(jī)架更換次數(shù)和時(shí)間。軋輥機(jī)架孔型是采用普通數(shù)控車床對(duì)單個(gè)輥環(huán)進(jìn)行單獨(dú)加工，不是采用傳統(tǒng)的機(jī)架軋輥整體加工方式。減少了備用機(jī)架的數(shù)量，又省去專用加工機(jī)床，也降低長期運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)，由于各機(jī)架軋輥實(shí)際直徑的不同，采用了變架間距的緊湊式設(shè)計(jì)，縮短了機(jī)組長度，可進(jìn)一步減少增厚端切損。
控制方面，配置了完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)鋼管增厚端控制（HEC）、自動(dòng)壁厚控制（AWC）、傳動(dòng)系統(tǒng)沖擊補(bǔ)償、負(fù)荷均衡控制等必要的控制功能；同時(shí)，根據(jù)在線檢測信息，可實(shí)時(shí)對(duì)三個(gè)可調(diào)軋輥機(jī)架進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。既減少切損、降低金屬消耗，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。該張力減徑機(jī)和軋輥機(jī)架如圖6-45所示。
