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对接焊管钟形模拔制方法的持续技术改进(上)
2019-09-18
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在1825年Whitehouse发明对接焊管生产工艺后,该方案经历了不断的改进,成为持续一个世纪之久的批量生产技术。这些持续的技术改进主要体现在以下6个方面。

1. 材料方面

熟铁由于杂质分布均匀易于拔制和成型,在白热时维持较高强度,且具有一定防锈性。酸性转炉钢(贝色麦钢)易于焊接,但高温下难以成型,易锈。欧洲偏好熟铁,而美国钢铁工业从开始就采用贝色麦钢,这就决定了他们在焊接、成型等方面技术进步的不同方向。

2. 预备成型技术和焊接棒的取消

困扰美国制管业的首要问题是如何提高生产效率,而在每条管带坯前面焊接一个拉拔钢棒显然严重影响生产效率,因此,必须找到合适的办法取消焊接钢棒工序。一种新的工艺是在炉前把焊管带坯头部剪成尖头并弯曲成型,使得头部能够变细而穿过钟形模。另外一种工艺是把焊管坯先用二辊轧机成型为开口管,这样既可以取消焊接钢棒,还使得拔制力降低、过程平稳。这些新的无焊接钢棒工艺成为美国标准工艺而广泛应用。

3. 加热炉的改进

早期的炉子采用直火烧煤、容量小,后被大容量的燃气反射炉所取代。新的炉子不仅加热能力提高,还节能、加热均匀、减少氧化。

成型好的开口管平行放置在炉膛内的专用槽内。为了提高焊接质量,对钢带边部进行更充分加热,在拔制过程中增大边部挤压力。在钢带头部则采用相对低的温度,防止拔断。这种方法比较适用于大批量生产,因为在钢管直径变化时,炉槽的规格需要相应更换。

在炉子上料装置上也实现了机械化,大部分情况采用地轨形式,推钢机沿轨道移动,把开口钢管推入炉膛。悬挂式推钢机构也有采用。

4. 拔制速度的提高

原来卡钳小车夹住钢棒开始拔制,在拔制下一根钢管时还得返回原来的位置。新的方法是采用连续的链条,在拔完一只钢管后,可以直接拔制下一根钢管,加快了生产节奏,原来的卡钳小车由直接挂在链条上的紧线钳取代。

加热炉炉膛可以加热数支开口钢管,分别占据不同的加热槽,为此发明了可以横向移动的拔床,及时的移动到对应钢坯出钢位置。

在贝尔模(钟形模)前用压缩空气吹扫氧化铁皮,可以改进焊接质量。为了降低拔制速度提高后与链条挂钩处的冲击振动,发明了多种形式的减震装置,其中美国发明了弹簧挂钩,法国发明了肘接式挂钩。

5. 定径、冷却、剪切和矫直工序的完善

钢管拔出后的外径要比最终产品外径略大,在第一台冷床上冷却到红热温度,然后经两辊式定径机定径,这保证正确的外径和圆度。然后进入第二台冷床,在此进行人工检测,剔除缺陷钢管。之后进行切头,切断装置主要有摩擦锯床和圆盘切割机。最后进行斜辊矫直,不仅改善直度,还起到一定的清除氧化铁皮作用。

6. 精整工序的完善

最后形成了完善的精整工序,包括水压、端部车丝、管端配件、打标、防锈和目检等。管端和连接管件经常用麻布包裹,防止运输过程中损坏,有些钢管进行镀锌处理或涂沥青涂料。

经过了这些技术变革,使得对接焊接钢管生产工艺日趋成熟,成为应用一个世纪之久的钢管主要生产方法。在这个方法发明100年后的1927年,在美国著名的Bethlehem钢铁公司投产了这样的焊管厂,包括两条小直径对接焊管生产线,两条中直径搭接焊管生产线。其中对接焊管生产线已经具备完备的工艺,主要设备工艺主城:炉前上料装置、加热炉、拔床、1#定径机、1#冷床、2# 定径机 、2#冷床、切头锯、斜辊矫直机、车丝机、目检、上管件、涂层、清洗池、镀锌槽、斜篦条、下料台等。