寶鋼φ610mm HFW 直縫焊管機(jī)組引進(jìn)德國 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)計年產(chǎn)30萬噸直縫焊管。該生產(chǎn)線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、全過程的計算機(jī)料流跟蹤系統(tǒng)于一體的中口徑直縫焊管生產(chǎn)線。是世界上裝備最先進(jìn)的HFW焊管生產(chǎn)線之一，是國內(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?？梢陨a(chǎn)管線管、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)工藝流程見圖7-8所示。
二、主要技術(shù)特點
1. 排輥成型技術(shù)特點
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。
c. 排輥成型為連續(xù)成型法，成型性好，且采用“下山法”成型，在成型過程中帶鋼邊緣的軌跡近乎直線，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，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)格和換輥時間。
2. 成型設(shè)備技術(shù)特點
寶鋼Φ610mm HFW焊管機(jī)組成型設(shè)備是引進(jìn)德國SMSMEER公司開發(fā)的直緣成型技術(shù)，由夾送輥裝置、彎邊機(jī)、線性預(yù)成型裝置、粗成型機(jī)、線性成型裝置、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臺功率為110kW交流電機(jī)通過減速齒輪箱和萬向傳動軸驅(qū)動將帶鋼經(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。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)架后開始“下山”變形。
b. 彎邊機(jī)位于線性預(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，一對彎邊輥可一起上下、左右調(diào)整，也可以單獨(dú)調(diào)整，通過電機(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頭焊縫自由通過，下彎邊輥設(shè)計成液壓減震結(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)的輥座上，通過編碼器傳感、計算機(jī)控制調(diào)整輥位。
c. 線性預(yù)成型裝置由2個帶有若干非傳動排輥的外部線性成型裝置（排輥架）組成，以確保短成型間距，其線性可根據(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，并布置在線性預(yù)成型后段，由2臺功率110kW交流電機(jī)通過減速齒輪箱和萬向傳動軸驅(qū)動，是線性預(yù)成型段及粗成型的主動力源。
e. 線性成型裝置布置在線性預(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)計的URD機(jī)架由6臺功率為110kW交流電機(jī)通過減速齒輪箱和萬向傳動軸驅(qū)動，是成型焊接段的主動力源。每架精成型機(jī)架安裝4個軋輥，上、下輥主動，2個側(cè)輥被動，最大軋制力1800kN。上、下輥及側(cè)輥通過獨(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。精成型將線性成型后的U形荒管變形為開口的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)計的URD機(jī)架，由5個被動擠壓輥（2個上輥，2個側(cè)輥，1個底輥）組成的孔型，可將精成型后的開口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)計的URD機(jī)架由8臺功率為110kW交流電機(jī)通過減速齒輪箱和萬向傳動軸驅(qū)動，是定徑段的主動力源。每架定徑機(jī)架裝有4個軋輥，其中上、下輥主動，2個側(cè)輥被動，最大軋制力1800kN。上、下輥及側(cè)輥通過獨(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
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)；無需對主回路的電容電感參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在設(shè)計負(fù)載范圍內(nèi)，功率正常輸出不受限制，自動匹配；還具有開機(jī)自診斷功能、配備相應(yīng)的通訊系統(tǒng)實時將設(shè)備運(yùn)行參數(shù)傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行診斷處理及存儲等智能化功能。
4. 自動控制系統(tǒng)技術(shù)特點
a. 自動控制系統(tǒng)分為：制造執(zhí)行級 MES（manufacturing execution system）、基礎(chǔ)自動化級L1和設(shè)備傳動與檢測級LO等3個層次。焊管生產(chǎn)線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、檢測設(shè)備間采用網(wǎng)絡(luò)通訊連接。
b. MES主要功能是接收上級計算機(jī)（ERP）下達(dá)的生產(chǎn)計劃，轉(zhuǎn)化成實際的產(chǎn)品制造計劃和設(shè)備控制參數(shù)，并控制實際生產(chǎn)過程，完成生產(chǎn)線調(diào)度、物料跟蹤和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集等功能，實現(xiàn)產(chǎn)品從生產(chǎn)計劃到成品產(chǎn)出全過程管理與控制。
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)格實際生產(chǎn)調(diào)整時的輥位值，對優(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，通過比較當(dāng)前所生產(chǎn)規(guī)格與即將生產(chǎn)規(guī)格，并根據(jù)對頭焊縫跟蹤信息，快速設(shè)定PC自動向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、探傷缺陷類型等，并存入數(shù)據(jù)庫供分析。
e. 基礎(chǔ)自動化控制功能主要包括：自動順序控制、料流跟蹤、焊縫位置跟蹤、鋼卷對中控制、開卷機(jī)張力控制、活套充套量控制、主傳動速度控制、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
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，無論是產(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內(nèi)同類機(jī)組最好的業(yè)績。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于油氣輸送、油氣開采、海洋平臺及大型建筑物。
自2005年10月27日投產(chǎn)以來，依托寶鋼股份一貫制優(yōu)勢，寶鋼HFW不銹鋼焊管已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)B-X80管線管，Q235-Q500結(jié)構(gòu)及低壓流體管，H40-P110油套管。2006-2018年累計供貨HFW 焊管165萬噸（2.35萬千米），其中30％的產(chǎn)品出口到澳大利亞、加拿大、南美、中東、非洲及東南亞市場等海外市場。產(chǎn)品先后在中石油長慶三凈-延電輸氣項目、印尼TTU管線項目、中海油南堡海管項目、中石化塔河油田抗酸管線，巴西礦漿X70管線、加拿大Nexeng公司的管線項目、加拿大Husky公司的管線項目、加拿大Encana公司管線項目、澳大利亞的APA管線、澳大利亞Jemena和澳大利亞DBP等管線項目得到應(yīng)用。
