熱擴(kuò)不銹鋼管工藝是古老的鋼管生產(chǎn)工藝之一,已有80年的歷史,不銹鋼管熱擴(kuò)徑主要有斜軋擴(kuò)徑、拉拔擴(kuò)徑和頂推擴(kuò)徑三種方法。從它的發(fā)展歷史來看,首先得到發(fā)展的是斜軋擴(kuò)徑,其后是拉拔式擴(kuò)徑,最后才是頂推式擴(kuò)徑。但后者僅僅見之于專利,尚未見到有關(guān)使用頂推式擴(kuò)徑工藝大規(guī)模生產(chǎn)大口徑不銹鋼管的報(bào)道。
美國和德國在同一時(shí)期即1925~1933年間通過不同的途徑發(fā)展了不銹鋼管斜軋擴(kuò)徑機(jī)。由于美國的不銹鋼管工業(yè)是以自動(dòng)軋管機(jī)為基礎(chǔ)的,而德國則以周期軋管機(jī)為基礎(chǔ),生產(chǎn)擴(kuò)徑管坯的方法不同,兩國鋼管工業(yè)的基礎(chǔ)不同,因此發(fā)展斜軋擴(kuò)徑機(jī)的途徑亦有所不同。
至1920年為止,美國所生產(chǎn)的無縫不銹鋼管直徑不大于159mm,長(zhǎng)度不大于7.6m.為了解決生產(chǎn)大直徑管的問題,對(duì)于在自動(dòng)軋管機(jī)前設(shè)置二次穿孔機(jī)以擴(kuò)大穿孔管坯外徑的問題進(jìn)行了研究。1925~1928年期間在Jones and Loughlin 鋼鐵公司和Lorain鋼管廠先后建立了帶二次穿孔擴(kuò)徑機(jī)的自動(dòng)軋管車間,從而使自動(dòng)軋管機(jī)組所能生產(chǎn)的無縫鋼管的外徑增大為323~365mm。
其后,由于石油工業(yè)的發(fā)展,需要直徑為406~762mm的輸送管,當(dāng)時(shí)不銹鋼焊管機(jī)及自動(dòng)軋管機(jī)均不能解決這一向題,因此設(shè)法通過斜軋擴(kuò)徑的辦法生產(chǎn)大直徑管以滿足石油工業(yè)的需要。先在National Tube 公司(廠)Gary廠設(shè)置試驗(yàn)軋機(jī),1930年在National Tube公司(廠)Lorain 廠自動(dòng)軋管機(jī)之后安設(shè)了斜軋擴(kuò)徑機(jī)將鋼管由355mm擴(kuò)徑至660mm.1931年在National Tube公司(廠)Mckeesport廠自動(dòng)軋管機(jī)之后又安設(shè)了一臺(tái)斜軋擴(kuò)徑機(jī),將鋼管由400mm擴(kuò)徑至710mm.當(dāng)時(shí)并在該廠為添設(shè)斜軋擴(kuò)徑機(jī)預(yù)留了位置,至此在美國斜軋擴(kuò)徑機(jī)的發(fā)展告一段落。
德國發(fā)展斜軋擴(kuò)徑機(jī)的途徑與美國有所不同,因?yàn)樵缭?923年德國就設(shè)有生產(chǎn)直徑為610mm不銹鋼管的周期軋管機(jī),因此提出要采用大型的斜軋擴(kuò)徑機(jī),以將鋼管由600mm 擴(kuò)徑至1500mm.為此,德國在1925年建立了三臺(tái)斜軋擴(kuò)徑試驗(yàn)軋機(jī),其中一臺(tái)為三輥式,另兩臺(tái)為二輥式。在順利地解決了頂頭固定方法使頂桿的受力方式由受壓變成受拉,以及擴(kuò)徑軋輥的孔型設(shè)計(jì)問題之后,德國在1928年制造了兩臺(tái)大型斜軋擴(kuò)徑機(jī),擴(kuò)徑后鋼管的外徑達(dá)510~610mm.接著在1933年建成了兩個(gè)鋼管斜軋擴(kuò)徑車間。建于Düsseldorf Rath廠的二輥式擴(kuò)徑機(jī)可將不銹鋼管由600mm擴(kuò)徑至1500mm,而Demag廠制造的三輥式擴(kuò)徑機(jī)則可將鋼管由600mm擴(kuò)徑至1400mm,該擴(kuò)徑機(jī)安于Phoenix Rheinrohr廠。
拉拔式不銹鋼管熱擴(kuò)機(jī)首先在德國得到發(fā)展,繼而為意大利、法國等國家所采用,最后意大利將它進(jìn)一步發(fā)展到更為完善的狀態(tài)。德國Meer廠1936年為意大利 Dalmine 廠制造了一臺(tái)拉拔式熱擴(kuò)機(jī),擴(kuò)徑后鋼管的最大直徑為813mm,長(zhǎng)度為15m.其后,法國先后在Anzin 廠和 Aulnoye 廠安設(shè)了兩臺(tái)拉拔式熱擴(kuò)機(jī)。An-zin廠的熱擴(kuò)機(jī)安設(shè)在周期軋管機(jī)之后,將鋼管由419mm擴(kuò)徑至800mm.Aulnoye廠的熱擴(kuò)機(jī)安設(shè)在自動(dòng)軋管機(jī)之后,將不銹鋼管由406mm擴(kuò)徑至660mm以上。由1936年起直至1958年止可以說是拉拔式熱擴(kuò)機(jī)發(fā)展的早期,并以德國Meer廠為意大利制造的拉拔式熱擴(kuò)機(jī)和法國的兩臺(tái)熱擴(kuò)機(jī)為代表。1958年意大利 Inno-centi公司在將Meer廠所生產(chǎn)的擴(kuò)徑機(jī)進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上,為委內(nèi)瑞拉鋼鐵公司制造了一臺(tái)拉拔式熱擴(kuò)機(jī),擴(kuò)徑后鋼管的直徑為610mm.據(jù)1961年9月《Oil and Gas》雜志的報(bào)導(dǎo),委內(nèi)瑞拉已用此擴(kuò)徑機(jī)生產(chǎn)610mmx9.5mm的鋼管敷設(shè)了一條76km長(zhǎng)的輸油管線。1960~1963年間意大利經(jīng)過二次改造將周期軋管機(jī)所生產(chǎn)的管子直徑增大為630mm,同時(shí)又增設(shè)了一臺(tái)拉拔式熱擴(kuò)機(jī)將鋼管由630mm擴(kuò)徑至925mm.基于對(duì)舊擴(kuò)徑機(jī)的兩次改造,意大利 Innocenti公司已將拉拔式熱擴(kuò)機(jī)列為該廠機(jī)械產(chǎn)品之一,并見之于該公司的產(chǎn)品樣本。
1951~1954年期間,在西德出現(xiàn)了三個(gè)頂推式熱擴(kuò)管的專利。從頂推的原動(dòng)力來看,分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩類,在專利中采用了較新的技術(shù)如感應(yīng)加熱、電氣自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等,可以說是不銹鋼管熱擴(kuò)徑的一個(gè)新的發(fā)展,但迄今未見有關(guān)工業(yè)性生產(chǎn)的報(bào)導(dǎo)。
1958年以后,發(fā)展大直徑不銹鋼管的問題在蘇聯(lián)被提到議事日程上來了。首先在冶金機(jī)械制造部門的七年計(jì)劃(1959~1965年)中對(duì)于發(fā)展制造不銹鋼管熱擴(kuò)機(jī)作了安排;接著,在1962年4月的全蘇制管工作者會(huì)議上進(jìn)行了廣泛的討論。會(huì)上對(duì)于發(fā)展大直徑鋼管的方向問題出現(xiàn)了兩種不同的意見,以設(shè)計(jì)院和中央冶金設(shè)備制造研究所為一方,推薦了在采用現(xiàn)代焊管技術(shù)的基礎(chǔ)上優(yōu)先發(fā)展電焊管的方案,而以烏克蘭不銹鋼管研究所和電鋼城重型機(jī)械廠為另一方卻堅(jiān)持采用管坯通過擴(kuò)徑生產(chǎn)大直徑鋼管的方案,其理由是采用管坯生產(chǎn)大直徑無縫管比以板材為基礎(chǔ)來生產(chǎn)大直徑管更為經(jīng)濟(jì),因此在會(huì)上沒有作出最后決定。但關(guān)于擴(kuò)徑機(jī)的設(shè)計(jì)制造工作實(shí)際上早已開始了,由電鋼城重型機(jī)械制造廠設(shè)計(jì)的拉拔式熱擴(kuò)機(jī)將鋼管由529mm擴(kuò)徑至800mm,壁厚為8~10mm,據(jù)報(bào)道在大型周期軋管機(jī)上生產(chǎn)的ф660mm的不銹鋼管將在斜軋輥式擴(kuò)徑機(jī)上擴(kuò)至ф1200mm,但迄今未見有關(guān)上述兩臺(tái)擴(kuò)徑機(jī)工業(yè)生產(chǎn)的報(bào)道。