1.5热处理工艺
不锈钢和高镍合金长管生产工艺中的一个重要特点就是热处理工艺必须实现“连续化”和“光亮化”，这是长管生产工艺中保证产品质量的必要工艺条件。 蚊子网至今，国内的大部分不锈钢管生产厂，在钢管热处理时，采用的设备都是不带保护气体的敞焰式辊底炉，也有少数厂家仍然采用电接触加热热处理工艺。因此，经热处理后的钢管表面氧化严重，且钢管的弯曲度比较大，产品的性能不均匀。 早在20世纪80~90年代，国内部分钢管厂就从国外引进了先进的氢气保护连续光亮热处理炉。如原上钢五厂引进英国Drever U.K公司的小时产量为300kg的网带式光亮热处理炉，长城钢厂引进的1台小时产量为275kg的四马弗式光亮热处理炉。近年来部分不锈钢管生产厂近年来也逐渐采用国产的氢气保护连续光亮热处理炉，取得了较好效果。
国外的不锈钢管厂在生产过程中，无论是“在制品”还是成品钢管的热处理，早已普遍采用连续式光亮热处理炉，基本上取消了酸洗工序，缩短了生产工艺的周转时间，改善了不锈钢管生产的环境条件，有利于产品质量的提高。
为满足长管不同品种、规格和产量的长管生产需求，连续式光亮热处理炉有以下3种形式：（1）辊底式连续光亮热处理炉。这是一种高生
编织袋折边器不锈钢和高镍合金长管的生产工艺（下）
邹子和1，傅丰仁2
（1.宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司，上海200940；2.上海上上不锈钢管有限公司，上海201802）
磁性材料液压机
摘要：介绍了国外专业生产不锈钢和高镍合金长管企业的生产工艺与装备，并与我国不锈钢管的生产作了对比。尽管不锈钢管是我国钢材品种中发展较快的品种之一，但是产品档次并不高，发展高档次的不锈钢管，包括不锈钢和高镍合金长管的生产，是国家工业和尖端技术发展的需要。
关键词：不锈钢和高镍合金；长管；生产工艺；设备
中图分类号：TG306%%文献标识码：A%文章编号：1001-2311（2009）05-0039-04
x501Manufacturing Process for Stainless Steel and
Hi-Ni Alloy Steel Long Pipes（PartⅡ）
Zou Zihe1，Fu Fengren2
指纹键盘
（1.Special Steel Brach，Baoshan Iron&Steel Co.，Ltd.，Shanghai200940，China；
2.Shanghai Shangshang Stainless Steel Pipe Co.，Ltd.，Shanghai201802，China）
Abstract：Introduced here in the article are the manufacture processes and equipment of some foreign spe-cialized producers engaged in making stainless steel and hi-Ni alloy steel long pipes and a comparison of the do-mestic production in this field with such companies as well.Although the development of the stainless tubular products is regarded as rather faster than that of other kinds of steel products in the country，the grades of such pipes are not high enough.Therefore developing higher grade stainless steel tubular products，including long pipes in stainless steel and hi-Ni alloy steel is just a demand for development of domestic industry and highly-so-phisticated technologies as well.
Key words：Stainless steel and hi-Ni alloy steel；Long pipe；Manufacturing process；Equipment
邹子和（1937－），男，教授级高级工程师，原上钢五
厂钢管厂技术厂长，曾从事不锈钢管生产工艺开发、
新产品研制和开发及生产技术管理工作。
STEEL PIPE Oct．2009，Vol．38，No．5钢管2009年10月第38卷第5期
产率的热处理炉，一般的小时产量为1000~2000 kg，主要适用于较大直径不锈钢管的热处理。
（2）网带式连续光亮热处理炉。这种热处理炉的小时产量一般为200~1000kg，可处理钢管的直径为3~80mm，壁厚为0.2~5.0mm，长度可以超过40m。
（3）马弗式连续光亮热处理炉。这种炉子主要用于小口径、高要求不锈钢管的热处理，燃料可以是煤气、重油或电。这种炉子能耗低，保护气体仅在马弗管内，是一种经济型的热处理炉。其小时产量一般为35~275kg，炉内马弗管数量一般为2~8支，可处理钢管的直径为1.5~67.0mm，壁厚为0.18~4.00mm。
对于光亮热处理炉的保护气体，一般的不锈钢管可以采用氨（NH3）分解并经净化后的气体（75% H2+25%N2），而对于高镍合金长管，特别是核电用管，则必须采用高纯氢气。可通过电解水获得粗氢（99.56%H2），经过二级净化后达到99.99%的高纯氢气。
所以，从经济的角度考虑，1台连续式光亮热处理炉设置2种气源，根据生产不同的产品选择不同的保护气体是比较有利的。
国外在不锈钢和高镍合金长管生产中采用连续式光亮热处理炉的情况如下。
（1）英国精管公司对直径∧38mm的核电用管和航空用管采用马弗式连续光亮热处理炉。该炉子有马弗管5支，最高加热温度1200℃，炉长41m；保护气体设有高纯氢气和氨分解气2种气源；燃料为重油，牵引速度0.2~2.0mm/min，炉子两端进出口用小麦密封。
（2）法国瓦罗雷克公司长管车间采用的是网带式连续光亮热处理炉。该炉子的网带宽度为610 mm，小时产量为300kg；燃料为电，采用三段式加热方式；保护气体为高纯氢气，纯度为99.99%，氢气消耗量为80m3/h，露点－70℃。
（3）美国普利茅斯钢管公司蒙罗钢管厂采用辊底式光亮热处理炉。该炉子的炉长为94.3m，宽度1.4m；炉子加热段长度为13.7m，分3段进行温度控制，最高加热温度1200℃；采用氨分解气体作为保护气体（75%H2+25%N2）；冷却段21m，采用氢气对流冷却方式冷却钢管；炉子小时产量为1000kg，前后进出料辊道和台架长各为30m。
（4）瑞典山特维克公司采用的是马弗式光亮热处理炉。该炉子有马弗管2支，内径为150mm；燃料为煤气；保护气体为99.99%高纯氢气。炉子由预热段、加热段和冷却段3部分组成，其中预热段长7m，预热段温度为600~900℃；加热段长10m，加热温度为900~1150℃；冷却段长24.5m，采用水冷套间接冷却。
（5）英国TI Stainless Tubes采用辊底式光亮热处理炉。该炉子炉长79m，宽度1.15m，炉膛高度180
mm；电加热，功率为800kW；加热温度为750~1170℃，加热速度为10~100m/h；氢气纯度99.99%，露点－58℃；可处理钢管的最大长度为23 m。该炉子的最大特点是有氢气回收装置，可以循环使用。因此，氢气的消耗量仅为30~50m3/h。
由此可见，实现长管热处理过程的“连续化”和“光亮化”，是不锈钢和高镍合金长管生产中确保长管质量必须具备的关键性工艺条件。
不锈钢管热处理以后的矫直，一般都采用辊式矫直机。对于不锈钢和高镍合金精密长管的矫直，要求在矫直之后，钢管表面没有矫直痕迹，并且钢管矫直后的弯曲度要求达到0.5mm/m。
长管的矫直工艺分为2种，即辊式矫直和拉伸矫直。
传统的辊式矫直工艺，采用6~10辊矫直机，并且对于不锈钢和高镍合金精密长管，要求在矫直过程中所有和长管直接接触的部件（包括上下料台架，喂入和导出部件，拨料和受料装置，以及输送和吊运工具等）都要用软性材料制作或包覆。操作时要做到“软接触”、“轻着落”，以免碰伤或擦伤长管表面，特别是在进出料的辊道上，由于矫直小直径的长管时，从矫直辊咬入到矫直结束时的抛出，钢管一直在较高的速度下旋转，尽管辊道上有压辊装置，但钢管在旋转摆动中表面难免会被擦伤。
采用拉伸矫直机，可使不锈钢和高镍合金长管的矫直工艺变得简单化。拉伸矫直机原来主要用于异型材的矫直，称为拉伸－扭转矫直机。
拉伸－扭转矫直机的主要参数是拉伸力、扭转力矩和扭转角度，其主要取决于矫直型材的材料和断面尺寸的大小。拉伸－扭转矫直机主传动一端固定，另一端可以根据型材的长短自由移动。矫直时，型材两头分别由扭转头和拉伸头通过异型镶片夹紧，再由主传动一端的扭转头将扭曲的型材扭正，然后由自由端的拉伸头将型材拉伸一定的拉伸
STEEL PIPE Oct．2009，Vol．38，No．5
量，使型材的扭曲和弯曲同时得到矫正和矫直。一般拉伸－扭转矫直机都采用液压传动。
长管拉伸矫直时，没有断面扭曲的问题，因此，一般长管的拉伸矫直机不具备扭转功能。同时，由于长管在冷加工时采用冷轧工艺和长芯棒或游动芯棒拔制工艺，金属在冷轧和冷拔时的变形比较均匀、稳定，随后通过氢气保护热处理炉进行热处理，因此，热处理之后的长管比较平直，弯曲变形比较小，且较平缓，这就为其拉伸矫直创造了有利条件。
美国普利茅斯钢管公司的蒙罗钢管厂，通过长芯棒拔制工艺生产的不锈钢和高镍合金长管的矫直，就是采用拉伸矫直工艺。根据他们的经验：长管拉伸矫直时的拉伸变形量达到2.54mm（0.1in）时，即
能达到矫直的效果，并且，采用拉伸矫直的长管表面不会出现擦伤和采用辊式矫直机矫直时的表面矫直痕迹等缺陷。此外，拉伸矫直工艺的设备简单，占地面积小，矫直时基本上没有噪声。
不锈钢和高镍合金长管的拉伸矫直，是拉伸矫直机在钢管矫直领域中新的应用，进一步研发其拉伸矫直装备和工艺，一定会有新的斩获。
1.7工序间转场
冷轧冷拔不锈钢管在生产过程中产生的缺陷，80%以上来自不良的表面。这是因为不锈钢管冷加工时的工序多，周期长。多工序，反复周转中的运输及其进行过程中的起落停放难免引起钢管之间、钢管与工具和台架之间的磕磕碰碰，这些都易导致钢管产生表面缺陷。特别是对于不锈钢和高镍合金长管的生产，由于钢管具有“长”和“细”的特点，即便是在短距离的传送过程中也难免引起钢管表面的碰伤。因此，在不锈钢管冷加工过程中，钢管在工序间的运转、停放方式及装置都必须引起高度关注。
一般认为：对于不锈钢和高镍合金长管专业化生产车间的工艺布局以及各工序之间的连接，首先要根据产品“长”和“细”的特点，实行专业化生产。在工序布局上应做到“条线化”、“经纬分明”、“不走回头路”；在设备配置上应做到“少而精”，尽量选择高效率、高精度的设备；在工艺设计上做到简单化。在核用长管专业化生产车间里应做到“一道出成品”，尽可能地排除“在制品”的干扰。其次，与钢管直接接触的工具和台架，或用软质材料制作，或以软质材料包覆表面，并且对不锈钢和高镍合金长管的转场
应做到“软接触”、“轻着落”，避免擦伤其表面。
美国特殊钢公司是一个曾为美国核潜艇提供过Ineonel600蒸汽发生器传热管的企业。该公司的核管车间，除了冷轧管机、冷拔管机、矫直机、切管机、行车及真空炉等设备之外，车间平面上的辊道、台架、料架、扶手及护栏等都是用硬质木料制作而成，现场所见简直像“童话世界”，在核管生产过程中实现了“软接触、轻着落”，有效地防止了核管表面的擦伤和碰伤。
国外在不锈钢和高镍合金长管的生产中，由于采用了专业化生产模式，在工艺布局上纵横有序，条线分明。长管在各个工序之间的传输基本上有以下2种模式：
（1）以辊道传送为主、小吨位行车吊运为辅的“连续模式”。采用纵向辊道传送、横向台架过渡连接，辅助工序（润滑、脱脂等）设计安排成在线进行；对一些比较独立的、以批次进行的工序（如真空脱敏处理），采用小吨位行车吊运作辅助传递。法国瓦罗雷克公司的长管车间就是采用这种转场模式。
（2）以小吨位（5~8t）行车吊运为主，实现长管运送的“跳蛙模式”。采用这种模式的特点是根据各工序的操作特点，专业设计各工序的吊运工具，确保使用时的绝对安全。瑞典山特维克公司就是采用这种转场模式。
美国普利茅斯钢管公司的长管车间，在生产不锈钢和高镍合金长管时，工序间的输送采用以辊道为主
的连续式传送模式。长管在长芯棒冷拔时的润滑工序以及长管和芯棒在冷拔后的脱脂工序都是在线进行的。长管和长芯棒的输送，采用了处于不同层面上的辊道运输。长管车间里的输送辊道，不仅分布在不同的层面上，实行立体交叉，而且辊道可以升降、倾翻。车间里除了吊运工模具使用的小吨位的吊车之外，生产中基本上不用行车，只在成品包装和成品装运的厂房内，放置着一个长约30m 的“C”字形大吊钩。车间里很少有人，生产井井有条，真正做到了“钢管不落地”。
关于长管在生产过程中工序间的转场模式，一般认为采用“以辊道传送为主、小吨位行车吊运为辅”的连续模式，对于长管专业化车间生产长管的产品质量保证，生产过程的自动化控制，以及生产车间生产环境的改善等都是较为有利的。
1.8生产环境净化
对于核用不锈钢和高镍合金长管的生产，要求
邹子和等：不锈钢和高镍合金长管的生产工艺（下）钢管2009年10月第38卷第5期
在空调净化的环境下进行。尤其是成品的检测（包括超声波、涡流等无损检测，直管和“U ”型管的形状和尺寸公差检测，以及性能检测等）、成品标记、包装等工序必须在空调净化的环境下完成。
法国瓦罗雷克公司的TGL 长管车间，1970年建成的8500m 2（340m ×25m ）老厂房采用平顶密封结
构。1978年新建的5280m 2（240m ×22m ）厂房采用采光气楼结构，并且采用内衬钢板，外包金属板的绝热结构。车间内的空气经过过滤，对温度、湿度进行控制，温度一般保持在15~20℃。
瑞典山特维克公司9300m 2（310m ×30m ）的长管车间采用钢结构厂房，300mm 厚的砖坯墙，双层玻璃窗，混凝土磨光涂漆地坪，车间内采用空调，温度保持在20℃。
英国精管公司的核管车间，厂房面积11214
m 2
，钢结构厂房，玻璃钢大波瓦屋顶，室内温度控制在15~20℃。
除了较大的长管车间采用空调净化的密封形式进行核用管的生产之外，也有较小的核管厂采用“清洁室”形式来进行核管的生产。如美国特殊钢公司，采用面积约为800m 2的“清洁室”来完成核用管和航空用管的一些关键工序的生产。
2结语
不锈钢管是我国钢材品种中发展较快的品种之一。近20年来，我国不锈钢无缝钢管的产量增长了近15倍。但是，不锈钢管产品的档次并不高，很多高质量的品种尚不能生产，特别是化工及核电用不锈钢和高镍合金长管基本依赖进口。
根据我国2004年出台的国家有关规划，至
2020年我国的核电总装机容量要达到4000万kW ，即要建成100万kW 的核电站40座。届时，我国的核电装机容量将占电力工业总装机容量的9%左右。据预测，建成100万kW 的核电站40座，需
要各种不锈钢管，包括不锈钢和高镍合金长管在内
超过50200t 。
因此，发展高档次的不锈钢管，包括不锈钢和高镍合金长管的生产是国家工业和尖端技术发展的需要，也是我国尽快改变这类高精尖产品长期依赖进口，实现国产化的需要，同时也是我国的不锈钢管和高镍合金精密管生产工艺与技术发展的必然趋势。
3参考文献
［1］邹子和.法国的原子能钢管生产［J ］.上钢五厂特钢技报，
闪蒸器1983（5）.
［2］邹子和.英国的原子能钢管生产［J ］.上钢五厂特钢技报，
1984（1）.
［3］邹子和.英法原子能钢管生产工艺及设备考察报告［R ］.
上钢五厂，1982.
［4］卢美珏.德英航空精密钢管考察报告［R ］.上钢五厂，
1982.
［5］董元昌.英国航空钢管生产调查报告［R ］.长城钢厂一分
厂，1979.
［6］陈启明.冶金部特殊钢访瑞典考察报告［R ］.冶金部特钢
处，1973.
［7］郑兆麟.瑞典山特维克公司考察报告［R ］.上钢五厂，
2005.
［8］邹子和.核电站用管的生产及发展前景［J ］.钢管，1989，
18（5）：48-50.
［9］邹子和.核电站用管［J ］.钢管，1994，23（2）：60-63.［10］邹子和.我国不锈钢管生产技术的进步及其与国外的
差距［J ］.钢管，2000，29（6）：7-14.［11］邹子和.美国特钢厂访问报告［R ］.2005.
［12］邹子和.美国普利茅斯钢管公司访问报告［R ］.2007.［13］邹子和.新型冷轧不锈钢管润滑剂STR-1［J ］.上海金
属，1987.
（续完）
（修定日期：2009－06－07）
STEEL PIPE Oct ．2009，Vol．38，No．
5
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