CN101985132B

CN101985132B - 一种热连轧无缝钢管生产方法

Info

Publication number: CN101985132B
Application number: CN 201010515120
Authority: CN
Inventors: 李元德; 饶维江; 章昕
Original assignee: Beris Engineering and Research Corp
Current assignee: Beris Engineering and Research Corp
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: CN101985132A

Abstract

本发明公开了一种热连轧无缝钢管生产方法，包括：缓冲保温装置在保温状态下缓冲存放炼钢连铸车间提供的连铸圆管坯，将连铸圆管坯提供给步进式均热炉；步进式均热炉将所述缓冲保温装置提供的连铸圆管坯进行均热与升温；热锯分切装置将所述步进式均热炉提供的连铸圆管坯进行热锯分切，得到定尺管坯；保温罩将所述热锯分切装置提供的定尺管坯进行保温或升温，在穿孔机所需温度下，将所述定尺管坯送入所述穿孔机进行穿孔。本发明实现了“热装热送”的工艺，与传统生产工艺相比，能够节省40％以上的能源，并能降低1％以上的烧损。

Description

一种热连轧无缝钢管生产方法

技术领域

本发明涉及钢管生产工艺技术领域，具体涉及一种热连轧无缝钢管生产方法。

背景技术

传统的无缝钢管生产方法具体为：在炼钢连铸车间提供长度为6～9m的冷态连铸圆管坯之后，在热轧管车间经冷锯(或其它冷切断方法)将连铸圆管坯切成长度约为1.5～4.5m范围定尺；在传统的环形炉中加热冷态下切成1.5～4.5m范围定尺的圆管坯，加热到1150～1280℃后送去穿孔。该传统的连铸圆管坯先冷却、再加热的无缝钢管生产方法大大浪费了能源。

在国内外钢板领域的热连轧系统和型钢(含棒、线)领域以生产建材为主的热轧系统中，已经普遍采用“连铸连轧”或“热装热送”轧制生产方法，在节省能源和降低烧损方面取得可喜成果。

当热连轧管系统采用“热装热送”工艺时，会受到上述传统工艺的制约，而且在炼钢连铸和热轧管车间的工艺匹配和生产操作等方面，也存在诸多难点，具体说明如下：

(1)上述传统工艺中，环形炉只能加热1.5～4.5m范围定尺的圆管坯。当环形炉加热的最大管坯长度大于或等于5m时，会给回转炉底机械和装出料机结构设计带来技术难度，同时会明显降低加热效率。为了满足轧制节奏为15s、240支母管/小时的要求，装出料机必须采用两支管坯同时装料(或同时出料)的方式，设计与实际生产中均有一定困难；

(2)在无缝钢管生产领域中，单独一套年产量在50万吨/年以上或是多套机组组合年产量在50万吨/年以上，且所需连铸圆管坯在2～4种规格者，是与炼钢连铸车间匹配的初始条件，而目前已建和已投产厂家大多均不具备此项条件；

(3)目前已建和已投产厂家的炼钢连铸车间与热轧管车间是分体设置的，经两车间的中间运输之后，连铸圆管坯无法保证较高的装炉温度(该温度是体现节能效果的敏感值)，这也是采用“热装热送”工艺的一制约条件；

(4)若采用“热装热送”生产方法，其热装热送比例(采用热装热送方法生产的产量占总产量之百分比)应在40％以上，否则综合经济效益将会很差。而由于产品品种和钢种较多，目前已建和已投产厂家难于实现上述热装热送的比例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提出一种热连轧无缝钢管生产方法，实现“热装热送”的工艺，节省能源。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热连轧无缝钢管生产方法，包括：

缓冲保温装置在保温状态下缓冲存放炼钢连铸车间提供的连铸圆管坯，将连铸圆管坯提供给步进式均热炉；

步进式均热炉将所述缓冲保温装置提供的连铸圆管坯进行均热与升温；

热锯分切装置将所述步进式均热炉提供的连铸圆管坯进行热锯分切，得到定尺管坯；

保温罩将所述热锯分切装置提供的定尺管坯进行保温或升温，在穿孔机所需温度下，将所述定尺管坯送入所述穿孔机进行穿孔。

进一步的，所述缓冲保温装置包括：步进机构、保温装置和测温装置；所述步进机构采用单步移送方式或多步移送方式；所述保温装置由覆盖所述连铸圆管坯和步进机构的绝热材料构成；所述测温装置向所述步进式均热炉提供连铸圆管坯温度信息，所述步进式均热炉具体根据所述测温装置提供的连铸圆管坯温度信息对连铸圆管坯进行升温。

进一步的，所述保温装置包括钢结构支架以及周向固定在所述钢结构支架上的陶纤模块。

进一步的，所述缓冲保温装置为多组，所述多组缓冲保温装置相互配合，以设定分控制度向所述步进式均热炉提供连铸圆管坯。

本发明采用步进式均热炉代替环形炉实现均热与升温功能。具体地，步进式均热炉将炼钢连铸车间提供的连铸圆管坯升温；然后，热锯分切装置将步进式均热炉提供的连铸圆管坯进行热锯分切，得到定尺管坯。本发明实现了“热装热送”的工艺，与传统生产工艺相比，能够节省40％以上的能源，并能降低1％以上的烧损。

附图说明

图1为本发明热连轧无缝钢管生产方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的热连轧无缝钢管生产方法所适用的系统的结构示意图；

图3为本发明中缓冲保温装置在系统中的位置示意图；

图4为本发明中两组缓冲保温装置的结构示意图；

图5为本发明中保温巷道的结构示意图；

图6为本发明所采用的纵向移动型摆动式热锯的结构示意图；

图7为本发明热锯分切工艺的示意图。

具体实施方式

由于传统的无缝钢管生产工艺中环形炉无法加热长度大于或等于5m的管坯，本发明采用步进式均热炉代替环形炉实现均热与升温功能。具体地，步进式均热炉将炼钢连铸车间提供的温度为750～850℃、长度为6～9m的连铸圆管坯升温至1150～1280℃；然后，热锯分切装置将步进式均热炉提供的连铸圆管坯进行热锯分切，得到长度为1.5～4.5m的定尺管坯。本发明实现了“热装热送”的工艺，与传统生产工艺相比，能够节省40％以上的能源，并能降低1％以上的烧损。

下面结合附图及优选实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，为本发明热连轧无缝钢管生产方法一实施例的流程示意图。本实施例提供的方法包括：

步骤101、缓冲保温装置在保温状态下缓冲存放炼钢连铸车间提供的连铸圆管坯，将连铸圆管坯提供给步进式均热炉；

步骤102、步进式均热炉将缓冲保温装置提供的连铸圆管坯进行均热与升温；

步骤103、热锯分切装置将步进式均热炉提供的连铸圆管坯进行热锯分切，得到定尺管坯；

步骤104、保温罩将热锯分切装置提供的定尺管坯进行保温或升温，在穿孔机所需温度下，将定尺管坯送入穿孔机进行穿孔。

图2为本发明提供的热连轧无缝钢管生产方法所适用的系统结构示意图。如图2所示，该系统主要包括热态连铸圆管坯从炼钢连铸车间送出至送入穿孔机之间的设备，具体包括：步进式均热炉11和热锯分切装置12。其中，步进式均热炉11用于将炼钢连铸车间提供的连铸圆管坯进行升温；热锯分切装置12用于将步进式均热炉11提供的连铸圆管坯进行热锯分切，得到定尺管坯。

具体地说，炼钢连铸车间将长度为6～9m的热态连铸圆管坯以辊道运输方式送入本系统所在车间(以下也称热连轧管车间)，本系统对连铸圆管坯进行测温；同时，物料跟踪开始逐根编号并记录炉罐号、钢种、管坯直径、管坯长度和管坯温度等；热连轧管车间在正常生产时，经辊道和提升装置快速将温度为750～850℃的连铸圆管坯送入设在高架平台(高于5.5m)上的步进式均热炉11进行均热与升温；连铸圆管坯在步进式均热炉11中被升温到1150～1280℃出炉；升温到1150～1280℃的连铸圆管坯进入热锯分切装置12。该热锯分切装置12将6～9m连铸圆管坯，使用热锯3分切成轧管前所需1.5～4.5m定尺管坯。

进一步的，该系统还可以包括缓冲保温装置13，用于在保温状态下缓冲存放炼钢连铸车间提供的连铸圆管坯，将连铸圆管坯提供给所述步进式均热炉11。该缓冲保温装置13适用于热连轧管车间非计划停产的情况。具体地说，当热连轧管车间非计划停产时，炼钢连铸车间提供的连铸圆管坯经辊道和移送机构被送入缓冲保温装置13，在保温状态下进行缓冲存放。根据停产时间的不同，可以设置不同档位的工作制度。热连轧管一旦恢复正常生产，快速将停产期间缓冲存放的管坯按计划送入设在高架平台上的步进式均热炉11。

再进一步，该系统还可以包括保温罩14，用于将热锯分切装置12提供的定尺管坯进行保温或升温，在穿孔机15所需温度下，将定尺管坯送入穿孔机15进行穿孔。保温罩14将1.5～4.5m的定尺管坯进行保温或升温，在保证穿孔机15所需必要温度(≥1050℃)的前提下，按设置次序送入穿孔机15进行穿孔。

上述系统的较佳使用条件为：年热轧无缝钢管产量在50万吨/年以上；产品钢种以碳钢和低合金钢等为主(不适用于须下线逐根作无损检测、修磨或机加工以及特殊冷却方式的钢种)；正常生产时，炼钢连铸车间送入步进式均热炉11之前的连铸圆管坯温度应为750～850℃；本实施例的热装热送比例应为70～80％以上。

根据用户要求，上述炼钢连铸车间可选取65t转炉方案或90t电炉方案。以90t电炉方案为例，炼钢连铸车间主要包括：1座90t电弧炉、1座95tLF精炼炉、1台R8m六机六流圆坯连铸机及其配套的公辅设施。该车间最大可提供90万吨/年的连铸圆管坯。

上述热连轧管车间可以为φ159.0mm三辊全浮连轧管车间，其产品的主要品种包括输送流体用无缝钢管、结构用无缝钢管、低中压锅炉用无缝钢管等。该车间所采用的产品原料可以为Φ130mm、Φ150mm、Φ180mm三种直径的连铸圆管坯，其产品规格为：钢管外径为Φ25～159mm，钢管壁厚为2.5～12mm，钢管长度为6～12m。该车间的年产量可达70～80万吨无缝钢管。热连轧管车间除了包括缓冲保温装置13、步进式均热炉11、热锯分切装置12和保温罩14以外，还包括锥形辊穿孔机15、8机架连轧管及芯棒循环系统、脱棒机、贯通式感应式装置、张力减径机和冷床等设备。

下面通过具体的例子分别介绍热连轧无缝钢管生产系统中各设备的具体结构和性能。

缓冲保温装置

如图3所示，为本发明中缓冲保温装置在系统中的位置示意图，圆管坯经过转炉或电弧炉、精炼炉之后，进行脱气、调质、调温处理，送入R8连铸机，然后送入缓冲保温装置。缓冲保温装置具有缓冲与保温的双重功能。缓冲功能是指在非计划停产时，对炼钢连铸车间提供连铸圆管坯的临时缓冲存放。非计划停产主要指机械、电气和操作等各种事故引起的停产，每年约有600～800h。通过缓冲功能即可提高8～10％的热装比。保温功能是指通过在存放的连铸圆管坯四周覆盖保温材料，可在一定的缓冲存放时间内，将管坯温度保持在600℃以上。

缓冲保温装置可以为多组，该多组缓冲保温装置相互配合，以设定分控制度向步进式均热炉提供连铸圆管坯。以两组缓冲保温装置为例，如图4所示，为本发明中两组缓冲保温装置的结构示意图。设停产时间为10～40min，当停产时间为10～20min时，第一组缓冲保温装置21的主要功能是快速移送，第二组缓冲保温装置22的主要功能是缓冲存放；当停产时间为21～40min时，第一组和第二组缓冲保温装置均用于缓冲存放。

缓冲保温装置包括步进机构，该步进机构可采用单步移送方式或多步移送方式。为了既能满足缓冲存放，又能在恢复生产的第一时间将缓冲存放的管坯送入步进式均热炉，为缓冲保温装置设置了缓冲时间分控制度。

以4档分控制度为例，根据停产时间10min，20min，30min，40min分为4档分控制度，这样第一组和第二组缓冲保温装置中的步进机构均分成两段：I段和II段。其中I段和II段的有效长度均约为8m。设来料最大节奏为120p/h(2倍尺)，来料周期时间为30s；来料最小节奏为60p/h(4倍尺)，来料周期时间为60s。单组缓冲保温装置的步进机构步距为200mm。

当停产时间为10～20min时，第一组缓冲保温装置21的主要功能是快速移送，第二组缓冲保温装置22的主要功能是快速移送(I段)和单步缓冲存放(II段)，可缓存10～40支连铸圆管坯；当停产时间为25～40min时，两组缓冲保温装置同时启用缓冲功能，最大可缓存80支连铸圆管坯。

当步进机构选择快速移送功能时，可快速移送3个步距，步进机构动作一次时间为18s。同时，单支管坯给料、辊道运输等工序的工作周期时间设计为20s。

本实施例采用步进机构移送管坯，升降移送过程中管坯不需旋转，并可防止由于氧化铁皮的存在导致固定梁因摩擦、划伤缩短寿命，这种移送方式优于推钢式。采用步进机构是实现管坯物料跟踪功能的最好运输方式。本实施例实现了机电一体化调节节奏以及对应不同管坯直径的行程控制，两组步进机构均可分为两段，能采用单步移送方式(速度较慢)或多步移送方式(速度较快)移送管坯。

缓冲保温装置还包括保温装置，该保温装置由覆盖连铸圆管坯和步进机构的绝热材料构成。举例来说，保温装置可以包括钢结构支架以及周向固定在钢结构支架上的陶纤模块(厚度约为250mm)，形成保温巷道，如图5所示，为本发明中保温巷道的结构示意图。图5中示出了保温巷道31、入口辊道32、固定梁33(即钢结构支架)以及步进机构34。

本发明中保温巷道可采用绝热材料的角铁式模块结构。其中，陶纤模块的排列方式采用“并列式”，即沿模块压缩方向顺向排列。本发明采用的绝热材料与角铁式模块结构，组合成的耐高温轻型绝热技术，在炉窑领域已推广使用。本发明中保温巷道采用这种新技术，它具有可承受1250℃高温、绝热性能好和单位面积负荷轻(250kg/m²)等特点。

这种覆盖结构设计与裸露在空气中的方式相比，在停产时间最大为40min时，可使连铸圆管坯温度保持在600℃以上。

缓冲保温装置还包括测温装置，用于向步进式均热炉提供连铸圆管坯温度信息，使得步进式均热炉根据测温装置提供的连铸圆管坯温度信息对连铸圆管坯进行升温。

步进式均热炉

该步进式均热炉的最大特点在于其用途、使用对象与使用功能。它的用途是实现热装热送生产方式，可满足炼钢连铸车间提供热管坯的均热要求；它的使用对象是直接由炼钢连铸车间提供的温度为750～850℃(指入步进式均热炉的装炉温度)、长度为6～9m的连铸圆管坯(是轧管所需定尺的2～4倍尺)；它的使用功能是通过均热与升温，使管坯达到1150～1280℃的出炉温度。

与传统工艺采用环形炉相比，本系统中步进式均热炉的一次性投资减少了20％，车间占用面积减少了60％，且容易清除因加热出现的氧化铁皮。

热锯分切装置

本发明可采用纵向移动型摆动式热锯作为热锯分切装置，如图6所示，为本发明所采用的纵向移动型摆动式热锯的结构示意图，包括热锯41、热态管坯运输辊道42、纵向移动小车43和锯屑收集装置44。热锯切周期最大可为25s。纵向移动型摆动式热锯为常规技术的热锯产品，其特点是纵向可根据工艺位置移动，并实现指定位置摆动锯切热管坯。热锯自带减震消噪装置，其噪声满足国家环保要求。热锯摆动压下采用液压缸。

如图7所示，为本发明热锯分切工艺的示意图。在活动挡板位置53对齐热态管坯，由间距1个倍尺的两台热锯同时完成定尺锯切。图7中分切位置51与分切位置52之间的距离为1个倍尺，这个距离可以调整。根据该热锯分切工艺，4倍尺需分切3次，3倍尺需分切2次，2倍尺需分切1次。定尺长度通过控制热锯运行位置来确定。

来料长度为6～9m，管坯的最大倍尺数为4。举例来说，若来料长度为6m，可作为1.5m定尺的四倍尺，或3.0m的二倍尺；若来料长度为7～7.5m，可作为3.5m定尺的二倍尺，或2.5m定尺的三倍尺；若来料长度为8m，可作为2.0m定尺的四倍尺，或4.0m定尺的二倍尺；若来料长度为9m，可作为3.0m定尺的三倍尺，或4.5m定尺的二倍尺。

本发明采用热锯分切技术，可使炼钢连铸车间和热轧管车间的传统生产方法基本保持不变，即炼钢连铸车间仍提供长度在6～9m连铸圆管坯，不过需要求为750～850℃(指入步进式均热炉的装炉温度)的热态管坯；热轧管车间在轧管前仍被供给1.5～4.5m定尺长度管坯。不同之处在于传统生产方法是对冷态管坯进行切断，获得1.5～4.5m定尺长度管坯，而本发明是对热态管坯进行锯切，获得同样定尺长度管坯。

保温罩

保温罩可采用直通式电磁感应式加热方式，或电阻式加热方式，最大升温可达100℃。其目的是将略有温降的热态管坯升温，以达到进入穿孔机所要求的轧制温度。

为了满足存放1～3根定尺管坯的要求，保温罩长度约为10m。保温罩的绝热材料与其结构可与缓冲保温装置相同。

本发明提供的热连轧无缝钢管生产方法，实现了“热装热送”的工艺，通过计算机工艺模拟证实，与传统生产工艺相比，本发明能够节省40％以上的能源，并能降低1％以上的烧损。本发明采用步进式均热炉代替环形炉，使得炉子系统一次性投资减少了20％，炉子系统的车间占用面积减少了60％，而且加热出现的氧化铁皮很容易清除。本发明使得炼钢连铸车间和热轧管车间的传统生产方法基本保持不变，解决了设备配置、生产节奏与衔接方面出现的难题。

Claims

1.一种热连轧无缝钢管生产方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲保温装置包括：步进机构、保温装置和测温装置；

所述步进机构采用单步移送方式或多步移送方式；

所述保温装置由覆盖所述连铸圆管坯和步进机构的绝热材料构成；

所述测温装置向所述步进式均热炉提供连铸圆管坯温度信息，所述步进式均热炉具体根据所述测温装置提供的连铸圆管坯温度信息对连铸圆管坯进行升温。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述保温装置包括钢结构支架以及周向固定在所述钢结构支架上的陶纤模块。