張旦天，高瑞全，孫世忠，鐘錫弟

（1.渤海鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津 300202；2.天津鋼管集團(tuán)股份有限公司，天津 300301；3.中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)鋼管分會(huì)，天津 300301）

自寶山鋼鐵股份有限公司于1985年11月建成投產(chǎn)Ф140 mm二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組至今，經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，我國(guó)已建成投產(chǎn)了30套連軋管機(jī)組，主要分布在我國(guó)13個(gè)省、市、自治區(qū)，21個(gè)冶金企業(yè)，連軋管機(jī)組年產(chǎn)能約1 500萬(wàn)t，在我國(guó)無(wú)縫鋼管約4 300萬(wàn)t的年總產(chǎn)能（其中熱軋無(wú)縫鋼管約3 550萬(wàn)t、冷拔冷軋無(wú)縫鋼管約750萬(wàn)t）中占比為34.88%；在熱軋無(wú)縫鋼管年總產(chǎn)能（3 550萬(wàn)t）中的占比為42.25%。連軋管機(jī)組因其高效率、高產(chǎn)量、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，目前已成為我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的主力機(jī)型［1-11］。

1 連軋管機(jī)組發(fā)展簡(jiǎn)況

1964年世界上第一套Ф102 mm二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（Mandrel Mill，簡(jiǎn)稱MM）在意大利塞斯特里累旺特廠建成投產(chǎn)［12-13］，其連軋管機(jī)機(jī)架數(shù)為9架，并配有20機(jī)架的張力減徑機(jī)，采用Ф100 mm和Ф130 mm兩種規(guī)格的管坯，80 mm和90 mm兩種孔型系列，產(chǎn)品規(guī)格為Ф27～102 mm×2.3～14.0 mm，年產(chǎn)能為15萬(wàn)t。連軋管工藝就此問(wèn)世。

1977年世界上第一套Ф127 mm二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（德國(guó)稱Mannesmann bohr-Kontimill Stripper，簡(jiǎn)稱MRK-S；法國(guó)稱Neuval-R）在法國(guó)瓦盧瑞克公司圣索夫廠建成投產(chǎn)［12-13］，其連軋管機(jī)機(jī)架數(shù)為7架，并配有24機(jī)架的張力減徑機(jī)，采用Ф120 mm和Ф160 mm兩種規(guī)格的管坯，100 mm和137 mm兩種孔型系列，產(chǎn)品規(guī)格為Ф27～127 mm×2.3～16.0 mm，年產(chǎn)能為35萬(wàn)t。二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管工藝也于當(dāng)年正式推向市場(chǎng)。

1978年世界第一套 Ф355.6 mm（Ф426 mm）二輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（Multi-Stand Pipe Mill，簡(jiǎn)稱MPM）在意大利達(dá)爾明鋼管廠建成投產(chǎn)［12-13］，連軋管機(jī)機(jī)架數(shù)為8架，并配有7機(jī)架的微張力減徑機(jī)，采用Ф240、280、320、360 mm等4種規(guī)格的管坯，162 mm、191 mm、235 mm、292 mm和372 mm共5種孔型系列，產(chǎn)品規(guī)格為Ф114～426 mm×4.5～40.0 mm，年產(chǎn)能為45萬(wàn)t。二輥限動(dòng)芯棒連軋管工藝于當(dāng)年正式推向市場(chǎng)。

2004年，Ф168 mm三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（Premium Quality Finishing，簡(jiǎn)稱PQF）在我國(guó)建成投產(chǎn)，這是我國(guó)首套，也是世界首套三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，代表著當(dāng)今世界無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的最新技術(shù)水平。

2 我國(guó)連軋管機(jī)組的發(fā)展歷程

2.1 二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)

寶山鋼鐵股份有限公司于1985年11月建成投產(chǎn)從德國(guó)曼內(nèi)斯曼-德馬克公司引進(jìn)的Ф140 mm二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，這也是世界上最后一套二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組。其管坯主要為Ф178 mm連鑄坯，有少量Ф175 mm的軋制坯，采用152 mm和119 mm兩種孔型系列，產(chǎn)品規(guī)格為Ф21.3～139.7 mm×2.0～25.0 mm，主要品種有油井管、鍋爐管和專用管。該機(jī)組的設(shè)計(jì)年產(chǎn)能為50萬(wàn)t，目前實(shí)際年產(chǎn)量達(dá)80萬(wàn)t。熱區(qū)主要生產(chǎn)裝備包括：中徑35 m環(huán)形爐，狄塞爾穿孔機(jī)（1998年完成深度技術(shù)改造，改為錐形輥穿孔機(jī)），三輥6機(jī)架空心坯減徑機(jī)，二輥8機(jī)架全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（1998年對(duì)芯棒循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，完善了連軋“竹節(jié)”速度控制系統(tǒng)），30 m寬步進(jìn)式再加熱爐，三輥28機(jī)架張力減徑機(jī)（將原有模擬量控制系統(tǒng)全部改為數(shù)字直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)）和165 m步進(jìn)式冷床。

全浮動(dòng)芯棒連軋管工藝具有以下特點(diǎn)：①適用于Ф140 mm及以下規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)，軋制節(jié)奏快，每分鐘可軋制3.5支荒管，年產(chǎn)量最高可達(dá)到80萬(wàn)t；②芯棒加工成本及消耗較低，并可采用空心芯棒，具有一定的優(yōu)勢(shì)；③可生產(chǎn)較高鋼級(jí)（P110、G105、S135）的油井管和高壓鍋爐管；④連軋“竹節(jié)”速度控制系統(tǒng)新技術(shù)，克服了管體縱向“竹節(jié)”缺陷，提高了壁厚精度。

Ф140 mm二輥全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組的建成投產(chǎn)，迅速提高了我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備水平，縮小了我國(guó)與世界無(wú)縫鋼管先進(jìn)生產(chǎn)水平的差距。

2.2 二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)

我國(guó)首套二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組于1992年立項(xiàng)，1997年建成投產(chǎn)，由衡陽(yáng)華菱鋼管有限公司從德國(guó)米爾公司引進(jìn)，德國(guó)稱為MRK-S，法國(guó)稱為Neuval-R。Ф89 mm二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組采用的管坯主要為Ф120 mm、Ф140 mm的連鑄坯或軋制坯，產(chǎn)品規(guī)格為Ф25～114 mm×2.5～12.0 mm，主要品種有油井管、鍋爐管和專用管，年生產(chǎn)能力為30萬(wàn)t。熱區(qū)主要生產(chǎn)裝備有：環(huán)形爐，錐形輥穿孔機(jī)，二輥5機(jī)架半浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)，步進(jìn)式再加熱爐，三輥24機(jī)架張力減徑機(jī)。

二輥半浮動(dòng)芯棒連軋管工藝具有以下特點(diǎn)：①軋管過(guò)程芯棒處于限動(dòng)的工藝特征，只是荒管尾端在接近連軋管機(jī)最后兩個(gè)機(jī)架時(shí)，限動(dòng)裝置釋放芯棒，此時(shí)顯現(xiàn)出芯棒全浮動(dòng)工藝特征，芯棒從連軋管機(jī)后臺(tái)冷卻循環(huán)，故被稱之為半浮動(dòng)芯棒連軋管工藝；②采用芯棒預(yù)穿，每分鐘可軋制3.5支荒管，生產(chǎn)效率較高。

2.3 二輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)

1992年建成投產(chǎn)的Ф250 mm二輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，由天津鋼管集團(tuán)股份有限公司從意大利因西公司引進(jìn)。該機(jī)組采用Ф210 mm、Ф270 mm和Ф310 mm共3種規(guī)格的連鑄管坯，孔型系列包括181 mm、235 mm、247 mm、291 mm和356 mm共5種，產(chǎn)品規(guī)格為Ф114～273 mm×5～40 mm，主要品種有油井管、鍋爐管和專用管。該機(jī)組設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為50萬(wàn)t，目前實(shí)際年產(chǎn)量達(dá)到100萬(wàn)t。熱區(qū)主要生產(chǎn)裝備包括：中徑45 m環(huán)形爐，狄塞爾穿孔機(jī)，二輥7機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)，步進(jìn)式再加熱爐，三輥14機(jī)架微張力減徑機(jī)和34 m步進(jìn)式冷床。

該機(jī)組是我國(guó)建成投產(chǎn)的第一套限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，拉近了我國(guó)與世界無(wú)縫鋼管生產(chǎn)先進(jìn)水平的差距，使天津鋼管集團(tuán)股份有限公司成為世界著名的石油管材生產(chǎn)基地和供應(yīng)商。

二輥限動(dòng)芯棒連軋管工藝具有以下特點(diǎn)：①芯棒前行速度受控，解決了荒管在連軋過(guò)程中易產(chǎn)生“竹節(jié)”缺陷的問(wèn)題；②縮短了芯棒長(zhǎng)度，采用限動(dòng)工藝所需的芯棒長(zhǎng)度比全浮動(dòng)工藝所需芯棒長(zhǎng)度縮短了30%～40%；③芯棒長(zhǎng)度的縮短，降低了芯棒由于過(guò)長(zhǎng)而帶來(lái)的制造難度和芯棒消耗，使制造大規(guī)格的連軋管機(jī)成為可能；④采用限動(dòng)工藝，可降低連軋管機(jī)的尖峰負(fù)荷。

2006年，我國(guó)首套國(guó)產(chǎn)Ф250 mm二輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組在江蘇省無(wú)錫市建成投產(chǎn)。該機(jī)組采用Ф150 mm和Ф210 mm兩種連鑄管坯，孔型系列包括173 mm、192 mm、235 mm、266 mm和291 mm，產(chǎn)品規(guī)格為 Ф32.0～177.8 mm×3.5～25.0 mm，主要品種有油井管、鍋爐管和專用管。該機(jī)組年產(chǎn)能為50萬(wàn)t，是我國(guó)建成投產(chǎn)的第一套國(guó)產(chǎn)化二輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，為我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)裝備自主創(chuàng)新發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。熱區(qū)主要生產(chǎn)裝備包括：中徑33 m環(huán)形爐，錐形輥穿孔機(jī)，二輥5機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)，步進(jìn)式再加熱爐，三輥14機(jī)架微張力減徑機(jī)和三輥20機(jī)架張力減徑機(jī)。

2.4 三輥限動(dòng)動(dòng)芯棒連軋管機(jī)

2003年8月建成投產(chǎn)的Ф168 mm三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組由天津鋼管集團(tuán)股份有限公司從德國(guó)米爾公司引進(jìn)。該機(jī)組采用Ф150 mm和Ф210 mm兩種連鑄管坯，孔型系列有142 mm和185 mm兩種，產(chǎn)品規(guī)格為 Ф48.0～168.3 mm×4.2～22.2 mm，主要品種包括油井管、鍋爐管和專用管。該機(jī)組設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為35萬(wàn)t，目前實(shí)際年產(chǎn)量達(dá)到60萬(wàn)t。熱區(qū)主要生產(chǎn)裝備有：中徑35 m環(huán)形爐，錐形輥穿孔機(jī)，三輥6機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)，步進(jìn)式再加熱爐，三輥24機(jī)架張力減徑機(jī)和85 m步進(jìn)式冷床。該機(jī)組是我國(guó)建成投產(chǎn)的第一套，也是世界第一套三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，其建成投產(chǎn)使天津鋼管集團(tuán)股份有限公司成為引領(lǐng)世界無(wú)縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)的具有國(guó)際影響力的知名企業(yè)。

三輥限動(dòng)芯棒連軋管工藝具有以下特點(diǎn)：①軋制的荒管徑壁比可達(dá)45以上；②能夠避免或大大減少管端折疊和飛翅缺陷；③由于三輥孔型的半徑差小于二輥，因此軋件變形更加均勻、平穩(wěn)，使產(chǎn)品的壁厚精度和表面質(zhì)量高于MPM機(jī)組，且軋制的荒管直徑越大，優(yōu)勢(shì)越明顯；④具有更高的效率和適應(yīng)能力，可軋制高鋼級(jí)（P110、T91/P91等以上）油井管、高壓鍋爐管以及13Cr、304L等馬氏體不銹鋼等難軋品種；⑤由于采用芯棒在主軋線內(nèi)預(yù)穿的方法，有效地降低了軋制載荷以及工具消耗。

3 我國(guó)連軋管機(jī)組數(shù)量及產(chǎn)能分布情況

我國(guó)自1985年建成首套Ф140 mm全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組以來(lái)，截至2013年，已有連軋管機(jī)組30套，其中引進(jìn)機(jī)組21套，占比為70%；國(guó)產(chǎn)9套，占比為30%。我國(guó)現(xiàn)有連軋管機(jī)組的生產(chǎn)能力及分布情況見表1。

2000年后我國(guó)掀起連軋管機(jī)組的建設(shè)熱潮，尤其是全球金融危機(jī)發(fā)生后的幾年是我國(guó)連軋管機(jī)組投資建設(shè)最集中的時(shí)期。2000年以后，我國(guó)建成投產(chǎn)的連軋管機(jī)組有27套，占總數(shù)的90%；2008年全球金融危機(jī)后建成投產(chǎn)的連軋管機(jī)組有18套，占總數(shù)的60%。

華北和華東地區(qū)是我國(guó)連軋管機(jī)組比較集中的兩大區(qū)域。其中，華北地區(qū)有連軋管機(jī)組8套（引進(jìn)7套，國(guó)產(chǎn)1套），在全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)中的占比為26.67%；年產(chǎn)能總數(shù)約500萬(wàn)t，在全國(guó)連軋管機(jī)組總產(chǎn)能中的占比為33.83%。華東地區(qū)有連軋管機(jī)組11套（引進(jìn)6套，國(guó)產(chǎn)5套），在全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)中的占比為36.67%；年產(chǎn)能總數(shù)約508萬(wàn)t，在全國(guó)連軋管機(jī)組總產(chǎn)能中的占比為34.37%。華中地區(qū)有連軋管機(jī)組4套（引進(jìn)3套，國(guó)產(chǎn)1套），在全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)中的占比為13.33%；年產(chǎn)能總數(shù)約175萬(wàn)t，在全國(guó)連軋管機(jī)組總產(chǎn)能中的占比為11.84%。東北地區(qū)有連軋管機(jī)組4套（引進(jìn)3套，國(guó)產(chǎn)1套），在全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)中的占比為13.33%；年產(chǎn)能總數(shù)約115萬(wàn)t，在全國(guó)連軋管機(jī)組總產(chǎn)能中的占比為7.78%。西南地區(qū)有連軋管機(jī)組2套（全部引進(jìn)），在全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)中的占比為6.67%；年產(chǎn)能總數(shù)約120萬(wàn)t，在全國(guó)連軋管機(jī)組總產(chǎn)能中的占比為8.12%。西北地區(qū)有國(guó)產(chǎn)化連軋管機(jī)組1套，在全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)中的占比為3.33%；年產(chǎn)能總數(shù)約60萬(wàn)t，在全國(guó)連軋管機(jī)組總產(chǎn)能中的占比為4.06%。

表1 我國(guó)現(xiàn)有連軋管機(jī)組的生產(chǎn)能力及分布情況

4 連軋管機(jī)組規(guī)格組距組成、廠家及分布

Ф114 mm以下規(guī)格連軋管機(jī)組現(xiàn)有4套，約占全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)的13.33%，其中引進(jìn)1套，國(guó)產(chǎn)3套，國(guó)產(chǎn)化率為75%。分布在湖南、遼寧、江蘇和江西4省。

Ф140~180 mm規(guī)格連軋管機(jī)組現(xiàn)有14套，約占全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)的46.67%，其中引進(jìn)10套，國(guó)產(chǎn)4套，國(guó)產(chǎn)化率為28.57%，分布在上海、天津、四川、內(nèi)蒙古、黑龍江、河南、江蘇和山東8個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）。

Ф250~273 mm規(guī)格連軋管機(jī)組現(xiàn)有5套，約占全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)的16.67%，其中引進(jìn)4套，國(guó)產(chǎn)1套，國(guó)產(chǎn)化率為20.0%，分布在天津、江蘇和安徽3個(gè)?。ㄊ校?。

Ф340~460 mm規(guī)格連軋管機(jī)組現(xiàn)有6套，約占全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)的20.0%，其中引進(jìn)5套，國(guó)產(chǎn)1套，國(guó)產(chǎn)化率為16.67%，分布在天津、四川、內(nèi)蒙古、山東、湖南和新疆6個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）。

Ф508 mm規(guī)格連軋管機(jī)組現(xiàn)有1套，約占全國(guó)連軋管機(jī)組總數(shù)的3.33%，在江蘇省淮安市。

5 結(jié) 論

（1）近10多年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)和自建了一批連軋管機(jī)組，在連軋管機(jī)組的工藝技術(shù)和裝備國(guó)產(chǎn)化方面均取得了重大進(jìn)展，極大地促進(jìn)了無(wú)縫鋼管品種的開發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量提高。

（2）從地區(qū)分布來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)有各類連軋管機(jī)組的分布不太均衡，主要集中在華東和華北地區(qū)，華東地區(qū)有11套，產(chǎn)能約520萬(wàn)t，華北地區(qū)有8套，產(chǎn)能約500萬(wàn)t；其次是華中地區(qū)有4套，產(chǎn)能約180萬(wàn)t；東北地區(qū)有4套，產(chǎn)能約120萬(wàn)t；最少的是西北地區(qū)，只有新疆1套，產(chǎn)能60萬(wàn)t。

（3）從目前市場(chǎng)需求來(lái)看，各地區(qū)Ф180 mm以下規(guī)格連軋管機(jī)組開工率最好，說(shuō)明市場(chǎng)對(duì)小直徑熱軋無(wú)縫鋼管的需求旺盛，尤其是合金高壓鍋爐管、API油管、鉆桿管、管線管及各類流體管的需求；Ф460 mm以上規(guī)格連軋管機(jī)組開工率不足，說(shuō)明市場(chǎng)對(duì)大直徑熱軋無(wú)縫鋼管的需求偏弱。

（4）為避免裝備結(jié)構(gòu)的雷同化，各地?zé)o縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)的新建項(xiàng)目要根據(jù)本地區(qū)市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品大綱及主導(dǎo)產(chǎn)品，并依據(jù)主導(dǎo)產(chǎn)品進(jìn)行工藝設(shè)備的選型，不要盲目攀比，一味追求所謂的“先進(jìn)、卓越”。能采用二輥連軋的就不采用三輥連軋，實(shí)踐證明，三輥連軋管機(jī)組在建設(shè)投資費(fèi)用、生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用以及主要軋制工具消耗（連軋管機(jī)用芯棒）方面均比二輥連軋管機(jī)組的高。

（5）我國(guó)已呈現(xiàn)無(wú)縫鋼管消費(fèi)總量峰值平臺(tái)區(qū)的明顯信號(hào)，說(shuō)明無(wú)縫鋼管市場(chǎng)需求環(huán)境出現(xiàn)了新變化。在市場(chǎng)需求偏弱的壓力下，連軋管機(jī)組的產(chǎn)能同時(shí)出現(xiàn)過(guò)剩趨勢(shì)，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)慘烈，盈利水平大幅下降；因此，企業(yè)要面對(duì)“新常態(tài)”，適應(yīng)“新常態(tài)”，找準(zhǔn)自身定位，努力提高企業(yè)的發(fā)展質(zhì)量和效益。

［1］金如崧.采用工藝自動(dòng)控制提高無(wú)縫鋼管壁厚精度［J］.鋼管，2008，37（4）：45-47.

［2］嚴(yán)澤生，孫強(qiáng)，莊鋼.PQF生產(chǎn)工藝［J］.鋼管，2006，35（1）：37-42.

［3］殷國(guó)茂.中國(guó)鋼管50年［M］.成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

［4］常建設(shè)，莊鋼，鐘錫弟.我國(guó)小直徑無(wú)縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組的發(fā)展［J］.鋼管，2012，41（5）：15-21.

［5］陳碧楠.三輥連軋管機(jī)的發(fā)展及分析對(duì)比［J］.鋼管，2010，39（3）：6-9.

［6］李元德，李國(guó)棟，田穎峰.對(duì)連軋管機(jī)機(jī)型選擇的探討［J］.鋼管，2011，40（2）：20-24.

［7］王三云，楊旭寧.關(guān)于我國(guó)小型無(wú)縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組改造的探討［J］.鋼管，2012，41（2）：9-14.

［8］李群，楊帆，丁德元，等.從MPM到PQF——限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)回顧及展望［J］.鋼管，2007，36（6）：19-24.

［9］ 金如崧.PQF 的 17 年［J］.鋼管，2009，38（1）：36-40.

［10］嚴(yán)澤生，莊鋼，孫強(qiáng).世界熱軋無(wú)縫鋼管軋機(jī)的發(fā)展［J］.中國(guó)冶金，2011，21（1）：7-11.

［11］馮志堅(jiān).我國(guó)連軋管機(jī)組的建設(shè)與思考［J］.鋼管，2013，42（3）：16-21.

［12］李元德，朱燕玉，賈立紅，等.連軋管機(jī)組發(fā)展歷程及生產(chǎn)技術(shù)［J］.鋼管，2010，39（2）：1-13.

［13］李群.關(guān)于連軋管機(jī)組幾個(gè)工藝問(wèn)題的討論［J］.鋼管，2010，39（2）：19-22.