八幡廠于1977年10月投產(chǎn)了一套大型自動(dòng)軋制不銹鋼管機(jī)組，在這套機(jī)組上采用了壓力穿孔機(jī)，直接用連鑄方坯作為原料。為配合壓力穿孔機(jī)獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，該機(jī)組在生產(chǎn)工藝和設(shè)備上作了較大的改進(jìn)，如為減小不銹鋼管壁厚不均和提高鋼管內(nèi)外徑尺寸精度，車間設(shè)置了兩臺(tái)延伸機(jī)，首次采用了分組傳動(dòng)的12架三輥式定徑機(jī)，在原料和成品管精整工段配有多種形式的無損探傷設(shè)備，對(duì)原料和管坯逐根檢查以確保不銹鋼管質(zhì)量。車間具有較高的機(jī)械化自動(dòng)化水平。
1. 生產(chǎn)產(chǎn)品
產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)量如下，不銹鋼管外徑：165.2~406.4mm(將來下限可達(dá)139.8mm)，不銹鋼管壁厚： 5.5~40.5mm，不銹鋼管產(chǎn)量：2.5萬(wàn)噸/月，二期可達(dá)4萬(wàn)噸/月，其中石油鉆采用管生產(chǎn)規(guī)格為Φ42~406.4mm,設(shè)備加工能力為1.7萬(wàn)噸/月（小規(guī)格的石油用管料來自該公司東京的ф140mm 自動(dòng)軋管機(jī)組）。
2. 生產(chǎn)工藝流程
a. 熱軋管生產(chǎn)工藝：
方坯→探傷→修磨→切斷→加熱→整形→熱鋸→加熱保溫→高壓水除鱗→壓力穿孔→一次延伸→二次延伸→吹入潤(rùn)滑劑→軋管→吹灰→均整→再加熱→定徑→冷卻
b. 一般管精整工藝：
矯直→水壓試驗(yàn)→無損探傷→切斷→倒棱→檢查→打印→涂油→干燥→打捆
c. 石油套管加工工藝：
調(diào)質(zhì)處理→定徑→矯直→水壓試驗(yàn)→無損探傷→切斷→倒棱→車絲→擰接手→塞棒試驗(yàn)→水壓試驗(yàn)→檢查→打印→涂油→干燥→打捆
d. 石油油管加工工藝：
東京廠來料→調(diào)質(zhì)處理→矯直→無損探傷→車絲→擰接手→塞棒檢查→水壓試驗(yàn)→檢查→打印→涂油→打捆
3. 熱軋生產(chǎn)工藝及設(shè)備特點(diǎn)
a. 管坯精整
進(jìn)入不銹鋼管車間的六種斷面方坯在管坯庫(kù)存放，而后通過無損探傷檢查表面缺陷、修磨、切斷。表面檢查用兩臺(tái)磁粉探傷機(jī)，一臺(tái)固定，一臺(tái)移動(dòng)，所有坯料逐根探傷。表面打有缺陷標(biāo)記的坯料在三臺(tái)修磨機(jī)床上局部修磨。切斷用三臺(tái)冷鋸機(jī)，將4~12m長(zhǎng)的經(jīng)檢查修磨后的坯料鋸成2.5~5.2m長(zhǎng)的定尺。切斷315mm×315mm斷面時(shí)，鋸切時(shí)間為2~3min/根。定尺坯在緩沖庫(kù)中存放以備加熱。
b. 鋼管的熱軋生產(chǎn)
方坯在步進(jìn)爐中加熱，爐子有效長(zhǎng)35m,寬11.5m,端進(jìn)端出，長(zhǎng)5.2m的料可雙排加熱。
不銹管坯出爐后在二輥式單孔型橫軋機(jī)上整形，整形時(shí)有1%~2%的變形量，定形機(jī)有倒棱調(diào)整尺寸的作用，同時(shí)可去除氧化鐵皮。主傳動(dòng)交流電機(jī)為250kW。
定形機(jī)后設(shè)置有一臺(tái)熱鋸機(jī)，按軋制表要求的坯料長(zhǎng)度進(jìn)行分切。鋸切后的管坯因不能同時(shí)穿孔，為防止溫降，設(shè)置了一座步進(jìn)式保溫爐，對(duì)穿孔料進(jìn)行保溫。250mmx250mm的方坯在步進(jìn)爐中可放置14根。
出爐后的不銹管坯用180kg/c㎡的高壓水除氧化鐵皮，而后送去穿孔。
壓力穿孔機(jī)是購(gòu)買意大利的技術(shù)，完全按卡爾梅斯法設(shè)計(jì)。軋輥直徑1350mm,軋制速度為0.3~0.5m/s.主傳動(dòng)直流電機(jī)為950kW一臺(tái)。前臺(tái)推桿為齒條式傳動(dòng)，電機(jī)550kW(意大利達(dá)爾明廠已改為液壓傳動(dòng)），設(shè)計(jì)最大推力300t.在穿孔中250mm空心坯時(shí)實(shí)際為60t,最大使用到80~90t,空心坯并不穿透，杯底有30~50mm厚，最后在延伸機(jī)上穿透。
設(shè)置有兩臺(tái)延伸機(jī)，將厚壁空心坯輾軋延伸并消除壁厚不均。機(jī)組為二輥斜軋機(jī)，每個(gè)機(jī)組均由兩臺(tái)4000kW交流電機(jī)傳動(dòng)。第一臺(tái)延伸機(jī)主要起消除壁厚不均的作用；第二臺(tái)側(cè)重于延伸。壓力穿孔機(jī)目前存在的最大問題是穿孔后的毛管壁厚不均較大，最大壁厚不均可達(dá)25%~30%。而經(jīng)過第一臺(tái)延伸機(jī)后，壁厚不均可降至10%以下，與二輥斜軋穿孔相當(dāng)。為提高鋼管質(zhì)量，減少工具消耗，方便操作，三菱制作所在原有二輥斜軋延伸機(jī)上作了如下改動(dòng)；（1)由單電機(jī)傳動(dòng)改為雙電機(jī)分別傳動(dòng)兩個(gè)軋輥；（2)兩個(gè)鼓形輥由左右水平布置改為上下立式布置，導(dǎo)板為左右側(cè)向布置，采用液壓裝置移送更換，過去更換下導(dǎo)板需時(shí)幾十分鐘，由于磨損厲害，每個(gè)班都要更換1~2次，改為側(cè)向?qū)О搴螅?0min就可更換一次，提高了軋機(jī)作業(yè)率，設(shè)計(jì)者認(rèn)為，如將側(cè)向?qū)О甯臑閹в袀鲃?dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)盤，雖有冷卻效果好，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)（據(jù)西德德馬克的經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)盤可使用7~10天更換一次），但由于在自動(dòng)軋管機(jī)上原料規(guī)格多，品種的頻繁更換帶來經(jīng)常更換導(dǎo)盤是不適宜的；（3)機(jī)架上蓋改由液壓缸向一側(cè)打開，減少換輥時(shí)間；（4)頂頭更換實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。在2號(hào)延伸機(jī)至軋管的斜臺(tái)架上由一端用壓縮空氣向管內(nèi)吹入含鹽的潤(rùn)滑劑。
自動(dòng)軋制不銹鋼管機(jī)為單孔型軋機(jī)，每根管軋制兩道，由一臺(tái)3000kW直流電機(jī)傳動(dòng)。這種單孔型軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是減少了設(shè)備重量，保證了不銹鋼管精度，孔型設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮彈跳的影響，此外，頂頭的更換也實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，軋制第二道的90°翻轉(zhuǎn)由機(jī)前的可升降的盤式輥帶動(dòng)，推料桿為氣動(dòng)。
均整機(jī)兩臺(tái)，每臺(tái)均整機(jī)由兩臺(tái)600kW直流電機(jī)傳動(dòng)，為確保鋼管內(nèi)表面質(zhì)量，均整前用壓縮空氣吹去內(nèi)表氧化鐵皮。機(jī)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，以防止軋制過程的振動(dòng)。頂頭也實(shí)現(xiàn)機(jī)械更換。
均整后的不銹鋼管進(jìn)入步進(jìn)式加熱爐加熱，鋼管端進(jìn)側(cè)出，加熱爐有效長(zhǎng)為20m,寬15m,定徑機(jī)為三輥式，12架分組傳動(dòng)。
這種新型定徑機(jī)是保證鋼管尺寸精度的一個(gè)重要措施，因?yàn)槌善饭艿耐鈴骄戎饕Q于定減徑機(jī)，三式經(jīng)?型是整體加工的不需要再用人工調(diào)整。機(jī)架數(shù)目由一般的5~7架增至12架，這樣，擴(kuò)大了定徑鋼管的規(guī)格范圍，同時(shí)，對(duì)壓力穿孔機(jī)采用規(guī)格數(shù)量較少的連鑄方坯來說更具有意義。在軋制同樣的減徑量的鋼管時(shí)，12機(jī)架由于單機(jī)減徑量小，從而減少了大減徑量帶來內(nèi)壁增厚的缺陷。該定徑機(jī)的另一特點(diǎn)是分四組傳動(dòng)，每臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)三個(gè)機(jī)架，電機(jī)容量為740kW,直流。分組傳動(dòng)與集體傳動(dòng)相比其速度調(diào)整靈活，電機(jī)負(fù)荷小，能更好地保證鋼管精度；與單獨(dú)電機(jī)傳動(dòng)相比，具有設(shè)備少，調(diào)整維修方便的特點(diǎn)。定徑機(jī)設(shè)有專用的換輥臺(tái)車，更換品種時(shí)，7分鐘就可換完機(jī)架。這種新型定徑機(jī)在大型無縫鋼管機(jī)組上配置顯示出較大的優(yōu)越性。
定徑后的不銹鋼管在三組鏈?zhǔn)嚼浯采侠鋮s，每組長(zhǎng)20m,冷床下設(shè)有四排風(fēng)扇，不銹厚壁管強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。
4. 對(duì)八幡廠自動(dòng)軋制不銹鋼管工藝的評(píng)述
a. 從圖14-1中可以看出成品管長(zhǎng)度為5.5~18.3m,從MDM提供的軋制表看到自動(dòng)軋管機(jī)軋出長(zhǎng)度僅為10.38、16.54m,而成品管長(zhǎng)度不大于16m。
b. MDM提出的軋制表建議采用Φ180mm、Φ260mm 、Φ300mm、ф340mm等4種圓坯軋管，但八幡廠想采用PPM這、新技術(shù)，故決定用這里提到的六種方坯作為管坯。采用連鑄圓軋管這是西德各鋼管公司主張，20世紀(jì)70年代西德各鋼管廠就采用了Φ140~350mm連注圓坯軋管，若干年后就完全證明了這種工藝的正確性。
c. 1978年意大利在Bergamo鋼管廠有一套壓力穿孔機(jī)投產(chǎn)，接著八幡廠也采用了這一工藝，而在京浜及知多的16m自動(dòng)軋管機(jī)組的平面圖上，則預(yù)留了壓力穿孔機(jī)（PPM)的位置，PPM工藝的主要缺點(diǎn)是穿孔坯壁厚不均，從八幡廠的樣本來看，壁厚不均達(dá)30%,因此，八幡廠在穿孔延伸工序上就采用了三臺(tái)設(shè)備，若采用連注圓坯則可減少1~2臺(tái)設(shè)備。
d. 穿孔延伸階段（第一變形階段）可供選擇的有以下4種方式即：從方坯開始采用PPM和2臺(tái)延伸機(jī)從方坯開始采用PPM和1臺(tái)延伸機(jī)、從圓坯開始采用斜軋穿孔機(jī)和1臺(tái)延伸機(jī)和從圓坯開始只采用斜軋穿孔機(jī)。由此可看出，采用第一種方式乃八幡廠工藝的敗筆。
e. 單槽式自動(dòng)軋管機(jī)具有軋機(jī)剛性大、管子尺寸精確、產(chǎn)量較高等特點(diǎn)，但它消除不了自動(dòng)軋管工藝成品管短、內(nèi)表面質(zhì)量差等短頂頭軋制工藝所固有的缺點(diǎn)，當(dāng)時(shí)日本各大鋼管廠認(rèn)為這種工藝具有產(chǎn)量高（40萬(wàn)～60萬(wàn)t/a)、工藝先進(jìn)（采用連鑄坯，新型穿孔機(jī)，單槽自動(dòng)軋管機(jī)，大減徑率的減徑機(jī)）的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)展石油管生產(chǎn)的方向，但其后由于MPM軋管工藝的興起，這種工藝的優(yōu)點(diǎn)就顯得不突出了。相反，固有的缺點(diǎn)就更加暴露無遺了。
f. 這種定徑機(jī)屬于無張力或微張力減徑工藝。減徑過程中壁厚略減或略增，其數(shù)量?jī)H0.5mm左右，而可實(shí)現(xiàn)較大的減徑率（可達(dá)30%),大軋機(jī)生產(chǎn)小口徑不銹鋼管而不降低產(chǎn)量，且沒有像張減機(jī)那樣大的切頭損失。
