寶鋼φ610mm HFW 直縫焊管機(jī)組引進(jìn)德國(guó) SMS MEER等世界上最先進(jìn)的直縫不銹鋼焊管生產(chǎn)設(shè)備，投產(chǎn)于2005年10月，設(shè)計(jì)年產(chǎn)30萬(wàn)噸直縫焊管。該生產(chǎn)線(xiàn)是世界上第一條集先進(jìn)成型技術(shù)、大功率焊接、功能齊全的無(wú)損探傷技術(shù)、焊縫雙重?zé)崽幚砗腿荏w熱處理設(shè)備、全過(guò)程的計(jì)算機(jī)料流跟蹤系統(tǒng)于一體的中口徑直縫焊管生產(chǎn)線(xiàn)。是世界上裝備最先進(jìn)的HFW焊管生產(chǎn)線(xiàn)之一，是國(guó)內(nèi)唯一一條集煉鋼、熱軋、制管、涂層一體化的HFW不銹鋼焊管生產(chǎn)線(xiàn)。可以生產(chǎn)管線(xiàn)管、套管、結(jié)構(gòu)管等HFW不銹鋼焊管產(chǎn)品。
一、生產(chǎn)工藝流程
寶鋼ф610mm HFW不銹鋼焊管機(jī)組生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖7-8所示。
二、主要技術(shù)特點(diǎn)
1. 排輥成型技術(shù)特點(diǎn)
a. 由許多小直徑輥組成的排輥代替輥式成型機(jī)的大直徑水平輥，最大邊緣拉應(yīng)變僅是傳統(tǒng)輥式成型的1/5左右，可提高鋼管外觀質(zhì)量，減少功率消耗及軋輥磨損。
b. 排輥成型機(jī)采用連續(xù)局部彎曲變形，彎曲力小且較均勻；成型區(qū)縮短，帶鋼塑性變形小；排輥群由外側(cè)束縛帶鋼邊緣，將邊緣外側(cè)變形以壓縮形式吸收，可防止帶鋼邊緣發(fā)生折皺、鼓包，使鋼管壁厚與管徑比的范圍擴(kuò)大到1：80，具有加工中大直徑薄壁管的優(yōu)勢(shì)。
c. 排輥成型為連續(xù)成型法，成型性好，且采用“下山法”成型，在成型過(guò)程中帶鋼邊緣的軌跡近乎直線(xiàn)，從而改善成型質(zhì)量，使焊接穩(wěn)定可靠。
d. 在更換不銹鋼焊管規(guī)格尺寸時(shí)，排輥不換，只需調(diào)整，與傳統(tǒng)輥式成型相比，可減少軋輥規(guī)格和換輥時(shí)間。
2. 成型設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)
寶鋼Φ610mm HFW焊管機(jī)組成型設(shè)備是引進(jìn)德國(guó)SMSMEER公司開(kāi)發(fā)的直緣成型技術(shù)，由夾送輥裝置、彎邊機(jī)、線(xiàn)性預(yù)成型裝置、粗成型機(jī)、線(xiàn)性成型裝置、精成型機(jī)架、擠壓輥機(jī)架和定徑機(jī)架組成。
a. 夾送輥裝置由上、下水平輥組成，2臺(tái)功率為110kW交流電機(jī)通過(guò)減速齒輪箱和萬(wàn)向傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)將帶鋼經(jīng)水平導(dǎo)向輥送入彎邊機(jī)，并在生產(chǎn)中作輔助主傳動(dòng)。上夾送輥由液壓缸升、降，帶鋼在機(jī)架中不產(chǎn)生彎曲變形，出本機(jī)架后開(kāi)始“下山”變形。
b. 彎邊機(jī)位于線(xiàn)性預(yù)成型裝置前端，將帶鋼邊緣彎曲成接近成品曲率的弧形，防止焊縫處出現(xiàn)梨形凸出，一對(duì)彎邊輥可一起上下、左右調(diào)整，也可以單獨(dú)調(diào)整，通過(guò)電機(jī)和螺旋千斤頂可以調(diào)節(jié)彎邊厚度和寬度，為確保不同壁厚精確的帶鋼邊部彎曲以及允許對(duì)頭焊縫自由通過(guò)，下彎邊輥設(shè)計(jì)成液壓減震結(jié)構(gòu)。上下彎邊輥均安裝在用于快速更換的箱式結(jié)構(gòu)的輥?zhàn)希ㄟ^(guò)編碼器傳感、計(jì)算機(jī)控制調(diào)整輥位。
c. 線(xiàn)性預(yù)成型裝置由2個(gè)帶有若干非傳動(dòng)排輥的外部線(xiàn)性成型裝置（排輥架）組成，以確保短成型間距，其線(xiàn)性可根據(jù)產(chǎn)品成型的幾何學(xué)進(jìn)行水平、垂直和旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。
d. 粗成型機(jī)由上輥和下輥組成，并布置在線(xiàn)性預(yù)成型后段，由2臺(tái)功率110kW交流電機(jī)通過(guò)減速齒輪箱和萬(wàn)向傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，是線(xiàn)性預(yù)成型段及粗成型的主動(dòng)力源。
e. 線(xiàn)性成型裝置布置在線(xiàn)性預(yù)成型裝置和精成型機(jī)架之間，分為3段，每段有2個(gè)排輥架組成，可以根據(jù)產(chǎn)品成型幾何學(xué)需求進(jìn)行水平、垂直和旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。帶鋼經(jīng)線(xiàn)性成型裝置后成為U形。
f. 精成型機(jī)架由3架精成型機(jī)架組成，采用均勻剛性設(shè)計(jì)的URD機(jī)架由6臺(tái)功率為110kW交流電機(jī)通過(guò)減速齒輪箱和萬(wàn)向傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，是成型焊接段的主動(dòng)力源。每架精成型機(jī)架安裝4個(gè)軋輥，上、下輥主動(dòng)，2個(gè)側(cè)輥被動(dòng)，最大軋制力1800kN。上、下輥及側(cè)輥通過(guò)獨(dú)立的小電機(jī)經(jīng)螺旋升降裝置調(diào)節(jié)，編碼器傳感，計(jì)算機(jī)控制調(diào)整輥位，輥位OP值設(shè)定精度可達(dá)0.01mm。精成型將線(xiàn)性成型后的U形荒管變形為開(kāi)口的0形管坯。3架上輥安裝導(dǎo)向環(huán)將焊接V角控制在一定的范圍內(nèi)，為擠壓輥機(jī)架的成型焊接創(chuàng)造了條件。
g. 擠壓輥機(jī)架采用均勻剛性設(shè)計(jì)的URD機(jī)架，由5個(gè)被動(dòng)擠壓輥（2個(gè)上輥，2個(gè)側(cè)輥，1個(gè)底輥）組成的孔型，可將精成型后的開(kāi)口0形管成型焊接成封閉的0形管。該機(jī)架也具有精成型機(jī)架軋輥精密調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和快速換輥功能。
h. 定徑段由4架定徑機(jī)架組成，主要功能是將成型焊接后的0形立橢圓管變形為符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的圓管，采用均勻剛性設(shè)計(jì)的URD機(jī)架由8臺(tái)功率為110kW交流電機(jī)通過(guò)減速齒輪箱和萬(wàn)向傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，是定徑段的主動(dòng)力源。每架定徑機(jī)架裝有4個(gè)軋輥，其中上、下輥主動(dòng)，2個(gè)側(cè)輥被動(dòng)，最大軋制力1800kN。上、下輥及側(cè)輥通過(guò)獨(dú)立的小電機(jī)并經(jīng)螺旋千斤頂調(diào)節(jié)，編碼器傳感，計(jì)算機(jī)控制調(diào)整輥位，輥位OP值設(shè)定精度可達(dá)0.01mm。為保證小直徑（219.1～323.9mm）焊管焊縫在定徑前不偏離12點(diǎn)的位置，在1＃定徑機(jī)架前設(shè)置了防扭轉(zhuǎn)機(jī)架，防扭轉(zhuǎn)機(jī)架上安裝了一對(duì)可沿環(huán)向扭轉(zhuǎn)的立輥，并配置了快速夾緊、機(jī)械調(diào)節(jié)裝置。
3. 固態(tài)焊機(jī)技術(shù)特點(diǎn)
采用挪威EFD公司生產(chǎn)的輸出功率為1800kW、頻率90～150kHz的固態(tài)焊機(jī)。用更加簡(jiǎn)潔的主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，二極管不可控整流，可使功率因數(shù)達(dá)到0.95；利用新型的軟開(kāi)關(guān)橋式逆變換流技術(shù)將輸入的直流電逆變?yōu)楦哳l交流電；整機(jī)效率可達(dá)85％左右。具有高頻電源保護(hù)；無(wú)需對(duì)主回路的電容電感參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在設(shè)計(jì)負(fù)載范圍內(nèi)，功率正常輸出不受限制，自動(dòng)匹配；還具有開(kāi)機(jī)自診斷功能、配備相應(yīng)的通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)將設(shè)備運(yùn)行參數(shù)傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行診斷處理及存儲(chǔ)等智能化功能。
4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)
a. 自動(dòng)控制系統(tǒng)分為：制造執(zhí)行級(jí) MES（manufacturing execution system）、基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)L1和設(shè)備傳動(dòng)與檢測(cè)級(jí)LO等3個(gè)層次。焊管生產(chǎn)線(xiàn)PLC與MES、操作PC、快速設(shè)定PC之間均采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)通訊，PLC與傳動(dòng)、檢測(cè)設(shè)備間采用網(wǎng)絡(luò)通訊連接。
b. MES主要功能是接收上級(jí)計(jì)算機(jī)（ERP）下達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃，轉(zhuǎn)化成實(shí)際的產(chǎn)品制造計(jì)劃和設(shè)備控制參數(shù)，并控制實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，完成生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)度、物料跟蹤和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集等功能，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從生產(chǎn)計(jì)劃到成品產(chǎn)出全過(guò)程管理與控制。
c. 快速設(shè)定系統(tǒng)（QS）是一套快速換輥調(diào)整系統(tǒng)，是MES的重要內(nèi)容，與基礎(chǔ)自動(dòng)化L1相連接，既向L1發(fā)送設(shè)定數(shù)據(jù)，又從L1收集各產(chǎn)品規(guī)格實(shí)際生產(chǎn)調(diào)整時(shí)的輥位值，對(duì)優(yōu)化的調(diào)整設(shè)定參數(shù)進(jìn)行繼承，作為下次生產(chǎn)的最新設(shè)定值。根據(jù)產(chǎn)品理化結(jié)果判定當(dāng)前設(shè)置是否最優(yōu)化，并選擇是否覆蓋原有數(shù)據(jù)。改變產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，通過(guò)比較當(dāng)前所生產(chǎn)規(guī)格與即將生產(chǎn)規(guī)格，并根據(jù)對(duì)頭焊縫跟蹤信息，快速設(shè)定PC自動(dòng)向PLC 發(fā)送軋輥直徑、輸送角、力矩、輥位設(shè)定值、焊接功率參考值和熱處理溫度設(shè)定值等。
d. 根據(jù)設(shè)備提供的焊接質(zhì)量跟蹤系統(tǒng)，以曲線(xiàn)或波形形式顯示當(dāng)前的焊接速度、焊接溫度、焊接功率、各段熱處理溫度和功率、探傷缺陷類(lèi)型等，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)供分析。
e. 基礎(chǔ)自動(dòng)化控制功能主要包括：自動(dòng)順序控制、料流跟蹤、焊縫位置跟蹤、鋼卷對(duì)中控制、開(kāi)卷機(jī)張力控制、活套充套量控制、主傳動(dòng)速度控制、軋輥位置控制、銑邊控制、焊接功率控制、熱處理溫度控制和飛鋸控制等。
三、技術(shù)水平與業(yè)績(jī)
寶鋼ф610mm HFW 不銹鋼焊管機(jī)組憑借其設(shè)備一流，管理先進(jìn)，帶鋼資源及板管質(zhì)量一貫制的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是產(chǎn)品品種，規(guī)格拓展，還是在產(chǎn)量、質(zhì)量及效益方面均取得了國(guó)內(nèi)同類(lèi)機(jī)組最好的業(yè)績(jī)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于油氣輸送、油氣開(kāi)采、海洋平臺(tái)及大型建筑物。
自2005年10月27日投產(chǎn)以來(lái)，依托寶鋼股份一貫制優(yōu)勢(shì)，寶鋼HFW不銹鋼焊管已經(jīng)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)B-X80管線(xiàn)管，Q235-Q500結(jié)構(gòu)及低壓流體管，H40-P110油套管。2006-2018年累計(jì)供貨HFW 焊管165萬(wàn)噸（2.35萬(wàn)千米），其中30％的產(chǎn)品出口到澳大利亞、加拿大、南美、中東、非洲及東南亞市場(chǎng)等海外市場(chǎng)。產(chǎn)品先后在中石油長(zhǎng)慶三凈-延電輸氣項(xiàng)目、印尼TTU管線(xiàn)項(xiàng)目、中海油南堡海管項(xiàng)目、中石化塔河油田抗酸管線(xiàn)，巴西礦漿X70管線(xiàn)、加拿大Nexeng公司的管線(xiàn)項(xiàng)目、加拿大Husky公司的管線(xiàn)項(xiàng)目、加拿大Encana公司管線(xiàn)項(xiàng)目、澳大利亞的APA管線(xiàn)、澳大利亞Jemena和澳大利亞DBP等管線(xiàn)項(xiàng)目得到應(yīng)用。
