精密無縫鋼管工藝和設(shè)備
一、項(xiàng)目簡介冷拔精密無縫管是一種新型高技術(shù)節(jié)能產(chǎn)品。近年來，采用本項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的精密無縫鋼管已廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)液壓、氣動(dòng)缸，煤炭井下支架（支柱），石油泵管，千斤頂?shù)戎圃祛I(lǐng)域。精密無縫鋼管的推廣應(yīng)用對(duì)節(jié)約鋼材，提高加工工效，節(jié)約能源，減少液壓缸、氣缸加工設(shè)備投資有重要意義。該項(xiàng)技術(shù)于1991年11月通過冶金部、安徽省科委組織的專家鑒定，1992年12月通過江蘇省科委組織的專家鑒定。該項(xiàng)技術(shù)被國家科委列入以（93）國科發(fā)成字500號(hào)文下達(dá)的《國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃》項(xiàng)目指南中，編號(hào)為I4-1-4-21。二、產(chǎn)品特點(diǎn)所謂高精度冷拔管是指內(nèi)、外徑尺寸精度(公差范圍)嚴(yán)格，內(nèi)外表面光潔度、圓度、直度良好，壁厚均勻的精密無縫鋼管。該產(chǎn)品經(jīng)稍加珩磨后，可直接用作液壓、氣動(dòng)缸缸體管。而傳統(tǒng)的液壓、氣動(dòng)缸缸體管的生產(chǎn)工藝，是用熱軋無縫鋼管，采用鏜孔──滾壓聯(lián)合的切削工藝，生產(chǎn)過程中，大量金屬被切成切屑浪費(fèi)了，同時(shí)還消耗大量電能。隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，液壓缸技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國每年需要各種規(guī)格的液壓缸體約380萬米，沿用老的工藝技術(shù)生產(chǎn)液壓缸體，已很難適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。采用新技術(shù)、冷拔方式生產(chǎn)高精度冷拔管──液壓缸體與傳統(tǒng)的切削工藝比較，具有以下特點(diǎn)： (1)生產(chǎn)效率高：用傳統(tǒng)的方法生產(chǎn)一根內(nèi)徑420毫米，12米長的缸筒需154小時(shí)，用冷拔方法生產(chǎn)只需4分鐘。 (2)正品率高：由于鏜孔的滾壓頭兼起導(dǎo)向作用，在切削過程中，毛坯管由于自重產(chǎn)生撓度，致使?jié)L壓頭和鏜刀走偏，造成廢品。正品率只能達(dá)到60％左右，而用冷拔方法生產(chǎn)，正品率可達(dá)95％以上。 (3)金屬利用率高：用傳統(tǒng)的鏜孔方法制造缸體，金屬利用率只有50-70％。用拉拔方法生產(chǎn)時(shí)，金屬不但不被切削成鐵末，反而可以得到30％的延伸，金屬利用率可達(dá)95％。 (4)能改善成品管金屬的機(jī)械性能：用拉拔方法生產(chǎn)，使毛坯得到30％以上的塑性變形，由于加工硬化而使成品管金屬的強(qiáng)度限大為提高。一般在成品管內(nèi)層強(qiáng)度限提高達(dá)60％。高精度冷拔管是用無縫熱軋鋼管、直縫焊管為坯料，經(jīng)過化學(xué)處理后在專用冷拔機(jī)上，通過特種變形原理設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行拉拔，生產(chǎn)出高精度管。其尺寸精度達(dá)H10～H8，直線度達(dá)0.35～0.5mm/m，表面粗糙度達(dá)Ｒａ1.6-0.4。生產(chǎn)工藝流程如下：進(jìn)料——外觀檢查——機(jī)械清理——機(jī)械清理——退火——矯直——管頭加工——酸洗——中和——水 洗——鱗 化——皂 化——拉 拔——檢 查——切定尺——珩 磨——端部加工——矯 直——總裝——試壓——裝 箱三、技術(shù)指標(biāo)該技術(shù)所生產(chǎn)的高精度冷拔管的主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到或部分超過國家標(biāo)準(zhǔn)GB8713--88和國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4394/I-1980(E) 的要求。詳見下表: 主要技術(shù)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表項(xiàng)目 實(shí)際達(dá)到 GB8713-88 ISO4394/I 內(nèi)徑尺寸公差 H8 H9 H10 H8 H9 H10 H8 H9 H10 直 線 度 0.3/1000 A: 0.3/1000 A: 0.5/1000 B:1/1000 B:1/1000 C: 1.5/1000 C: 1.5/1000 壁厚偏差 ＆#177;5%壁厚 ＆#177;10%壁厚 ＆#177;10%壁厚圓度 0.04 無規(guī)定 無規(guī)定四、產(chǎn)品開發(fā)采用“精密無縫鋼管技術(shù)”冷拔后的精密無縫鋼管可直接用作氣動(dòng)缸筒（煙臺(tái)、青島、肇慶等國內(nèi)氣動(dòng)元件廠已大量使用）。根據(jù)液壓缸的特殊要求，可配套國產(chǎn)珩磨機(jī)除去冷拔管的磷化層和提高精度，珩磨量一般只有0.2mm。這種管材被徐州工程機(jī)械集團(tuán)徐州液壓件廠大批量采用生產(chǎn)液壓缸（1998年用了1000多噸）并隨其主機(jī)打入國際市場。采用本項(xiàng)技術(shù)開發(fā)成功的石油泵（1200mm硬活塞，6300mm行程）筒管，取代了同類進(jìn)口管，被大港油田大港石油機(jī)械廠（850噸/1998年）用于從美國引進(jìn)技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備建成的API整筒抽油泵生產(chǎn)線，其產(chǎn)品達(dá)到ASTM-A513-84a標(biāo)準(zhǔn)。自1989年開始，采用本項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)已先后向國內(nèi)煤炭機(jī)械廠大批量提供了高精度冷拔27SiMn鋼管。五、本項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景 1）宏觀市場鋼管是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重要的原材料之一，素有工業(yè)“血管”之稱。精密無縫鋼管廣泛地被用作機(jī)械工業(yè)用管(主要是液壓與氣動(dòng)缸體管、液壓輸油管、汽車傳動(dòng)軸管和半軸套管、軸承鋼管、皮帶傳送托輥管、印染輥管等)、石油地質(zhì)工業(yè)用管(油泵管、鉆探管、油管、套管、鉆桿等)、化工用管(石油裂化管、化肥用高壓管、化工設(shè)備及管道用管)、電站鍋爐和熱交換器管等。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步、精密無縫鋼管的應(yīng)用范圍會(huì)不斷擴(kuò)大、需求量也會(huì)越來越大。據(jù)內(nèi)部資料，德國曼內(nèi)斯曼生產(chǎn)的冷拔精密管材在其國內(nèi)售價(jià)在4萬元人民幣/噸，因此在解決好坯管材質(zhì)、規(guī)格、質(zhì)量情況下，開拓精密無縫鋼管國際市場，出口創(chuàng)匯的潛力很大。從原料市場來看，我國已基本形成東北鞍鋼，西北包頭，華北天津，華東上海，西南成都和中南衡陽的六大無縫鋼管生產(chǎn)基地。我國直縫焊管機(jī)組已近1600套，1986年以來引進(jìn)了200多套，φ219mm以上的大中口徑直縫焊管機(jī)組已有18套，其中廣東番禹焊管廠φ320機(jī)組，張家口寧遠(yuǎn)鋼廠的φ114機(jī)組，徐州光環(huán)公司中的φ219機(jī)組，寶雞鋼管廠的φ426機(jī)組，錦西鋼管廠的φ508機(jī)組等，可以生產(chǎn)油井管、輸送管、機(jī)械用管等高檔次產(chǎn)品，將是生產(chǎn)DOM機(jī)械用管可靠的焊管坯供應(yīng)商。目前我國還沒有專業(yè)化的精密無縫鋼管生產(chǎn)廠，我們可借鑒國際鋼管企業(yè)的一些建廠模式和經(jīng)驗(yàn)。日本是一個(gè)鋼管出口大國，其鋼管質(zhì)量居世界首位。日本六大鋼鐵公司中有四個(gè)(新日本鋼鐵、住友金屬工業(yè)、日本鋼管(NKK)和川崎鋼鐵)都生產(chǎn)鋼管。日本丸一鋼管公司是一個(gè)比較大的，但不能自供原料的鋼管公司，年產(chǎn)118.8萬t鋼管，產(chǎn)品有鍍鋅管、異型管、機(jī)械用管、標(biāo)準(zhǔn)輸氣輸水管等。位于大阪的原田鋼管公司年產(chǎn)1.2萬t液壓缸筒等精密無縫鋼管，主要生產(chǎn)手段是冷拔?？偛课挥诖筅娴钠瑐}鋼管公司建有世界最大的700噸冷拔機(jī)，在大阪、廣島和東京都建有精密無縫鋼管生產(chǎn)廠，年產(chǎn)4.92萬t精密無縫鋼管。 2）行業(yè)需求（1）工程液壓機(jī)械：如液壓汽車吊、挖掘機(jī)、推土機(jī)、叉車等。（2）煤礦井下液壓支架：目前全國生產(chǎn)井下液壓支架的企業(yè)有48家，高精度冷拔管的總需求量約為120萬米。（3）水電站閘門啟閉機(jī)、模板機(jī)，特別是長江三峽工程在今后十年的需求很大。（4）建筑機(jī)械：高空作業(yè)升降機(jī)械，一般建筑的施工修繕也離不開液壓機(jī)械。（5）石油地質(zhì)管：全國各油田每年需抽油泵3萬臺(tái)以上，年消耗高精度管20—40多萬米、此外還可用本項(xiàng)技術(shù)精整各類鉆桿。（6）兵器工業(yè)：軍工部門現(xiàn)在用旋壓方法加工槍炮管，旋壓方法生產(chǎn)率低而成本高，用冷拔方法生產(chǎn)則更為合適。（7）軸承行業(yè)：目前滾動(dòng)軸承座圈的生產(chǎn)，以圓鋼為原料，切片后經(jīng)沖壓制成。大軸承座圈還將實(shí)心棒料掏空來制作，金屬利用率不到40%，迫切需要高精度、軸承鋼厚壁管材。（8）汽車工業(yè)：95年傳動(dòng)軸用精密管6000噸，半軸套管1萬噸和各種輸油管等。（9）航空工業(yè)：鋁合金飛機(jī)起落架管和厚壁鋼管等。（10）千斤頂行業(yè)：我國千斤頂制造有相當(dāng)實(shí)力，出口創(chuàng)匯前景可觀。各生產(chǎn)企業(yè)目前千斤頂缸多采用實(shí)心棒料加工，生產(chǎn)效益低，材料浪費(fèi)高，對(duì)高精度冷拔管需求迫切。 (11)其他領(lǐng)域：各種印染輥、輥道托輥用管、不銹鋼管、鋁管、銅管、異型管及內(nèi)外復(fù)合管等等均可采用本項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)。五、經(jīng)濟(jì)效益分析 1)、成功范例高精度冷拔生產(chǎn)精密無縫鋼管技術(shù)在八十年代末才在國內(nèi)推廣應(yīng)用，采用這項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)多都取得了較好的效益。以江蘇無錫某鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)為例，該企業(yè)在1992年采用這項(xiàng)技術(shù)，投資650萬元建立了精密無縫鋼管廠，員工60人（多為農(nóng)民合同工），截止到1999年底已獲得稅后利潤2400萬元，固定資產(chǎn)已達(dá)1300萬元。 2)、原料和成品管價(jià)格國內(nèi)無縫鋼管價(jià)格在4200～5200元/噸，直縫焊管價(jià)格在2900～3600元/噸。高精度冷拔主要產(chǎn)品：液壓、氣動(dòng)缸體管，DOM管，汽車、拖拉機(jī)、摩托車用小口徑精密無縫鋼管，煤炭井下支柱管，石油地質(zhì)用管，根據(jù)品種規(guī)格；價(jià)格在9000～1300元/噸。 3)、投資回報(bào)分析以建造二臺(tái)拔機(jī)、生產(chǎn)綱領(lǐng)為4000噸冷拔精密管能力的生產(chǎn)線概算，項(xiàng)目總投資額約1000萬元人民幣。以建造一臺(tái)拔機(jī)、生產(chǎn)綱領(lǐng)為2000噸冷拔精密管能力的生產(chǎn)線概算，項(xiàng)目總投資額約850萬元人民幣。按毛坯管5000元/噸、成品管售價(jià)平均按9500元/噸計(jì)算。按方案(1)建兩臺(tái)拔機(jī)，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)4000噸冷拔精密管，銷售收入3800萬元，實(shí)現(xiàn)利潤640萬元（保守地按一噸1600元利潤計(jì)算）。投資回收期為2.5年(從投資年份計(jì)算)。按方案(2)建一臺(tái)拔機(jī)，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)2000噸冷拔精密管，銷售收入1900萬元，實(shí)現(xiàn)利潤320萬元，投資回收期為3年(從投資年份計(jì)算)。 4)、生產(chǎn)規(guī)模，人員和廠房（以建造一臺(tái)300噸冷拔機(jī)的生產(chǎn)線為例） A、生產(chǎn)綱領(lǐng)以一臺(tái)300噸高精度冷拔生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，工藝穩(wěn)定，規(guī)格齊全后，年產(chǎn)成品管Φ63～Φ300mm、最長12米的精密管材2000噸，約5萬米。 B、設(shè)備組成高精度液壓冷拔機(jī)，退火熱處理裝置，坯管化學(xué)處理設(shè)備，矯直設(shè)備，模具及加工設(shè)備，測試設(shè)備，起重運(yùn)輸設(shè)備，電力系統(tǒng)等。設(shè)備投資約：750萬元。其中300噸高精度冷拔機(jī)造價(jià)：345萬元，該設(shè)備全液壓驅(qū)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制，裝機(jī)容量270KW。退火電爐：65萬元。珩磨機(jī)：48萬元。 C、人員組成生產(chǎn)人員39人，工藝技術(shù)人員5人，管理人員3人，銷售人員7人，輔助人員6人，合計(jì)60人 D、廠房面積 2052M2(18＆#215;114M2)的生產(chǎn)車間；車間一端建設(shè)324M2(6＆#215;18＆#215;3)附房作為綜合辦公室。另外再建立500M2毛坯料的存放工棚。六、合作方式 1、技術(shù)轉(zhuǎn)讓及合同服務(wù)費(fèi)一般55～75萬元。 2、交鑰匙工程(高精度液壓冷拔機(jī)設(shè)計(jì)制造，輔助設(shè)備的選型)費(fèi)用為650～750萬元。合作合同生效后，8-10個(gè)月內(nèi)完成工廠規(guī)劃、流程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造和廠房建設(shè)。二個(gè)月內(nèi)完成設(shè)備安裝、調(diào)試。合作方式：七、獲獎(jiǎng)情況 1995年獲得冶金部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)（三等）。 1996年獲得北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)（二等）。 1997年列入國家“八五”科技成果匯編。