一、基本情況
包鋼60mm PQF連軋管機(jī)組設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)無縫鋼管62萬噸，產(chǎn)品外徑ф244.5～457mm，壁厚6～60mm，長度6～15m。該機(jī)組2010年開工建設(shè)，2012年8月建成投產(chǎn)，由中冶京誠做工廠設(shè)計(jì)，熱軋線的主要設(shè)備由德國梅爾公司和意大利因西公司設(shè)計(jì)制造。該生產(chǎn)線主要產(chǎn)品為石油套管（產(chǎn)量占全部熱軋產(chǎn)品的50.3％），其他產(chǎn)品為高壓鍋爐管、機(jī)械結(jié)構(gòu)管、管線管、氣瓶管和石化用管等。在石油套管中，高合金高抗腐蝕系列套管、高抗硫系列套管、3Cr抗腐蝕系列套管、高鋼級(jí)套管等高合金含量、高附加值的套管又占了主要部分。
二、工藝流程
工藝流程：合格管坯→鋸切→冷定心→環(huán)形爐加熱→高壓水除磷→穿孔→吹硼砂→穿芯棒→高壓水除鱗→PQF 連軋→脫管→高壓水除鱗→定徑→冷卻→定尺鋸切→人工內(nèi)外表面檢查→噴標(biāo)→收集入庫。
三、主要工藝設(shè)備參數(shù)及性能特點(diǎn)
1. 環(huán)形加熱爐
環(huán)形爐由LOI天津公司設(shè)計(jì)及制作。環(huán)形加熱爐主要參數(shù)包括：
管坯直徑：ф350、φ390、φ430；
環(huán)形爐中徑：50m；
爐底寬度：5.3m；
最大加熱長度：5.0m；
最大坯重：5665kg；
最大加熱能力：220t／h；
最大裝出料節(jié)奏：100p／h。
2. 錐形輥穿孔機(jī)
該機(jī)組采用立式導(dǎo)板錐形輥穿孔機(jī)，穿孔輥直徑1500mm。由于本機(jī)組采用的管坯重量較大，為方便管坯咬入，防止前卡事故，在前臺(tái)設(shè)置了管坯預(yù)旋轉(zhuǎn)裝置，大管坯在推鋼機(jī)推入軋輥前在預(yù)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)起來，這樣很大程度改善了咬入條件，減少了事故，提高了軋輥壽命。穿孔機(jī)主要參數(shù)包括：
最大軋輥直徑：1500mm；
最大出口速度：0.8m／s；
最大軋制力矩：2500kN·m；
主電機(jī)功率：7000kW×2臺(tái)；
主電機(jī)最大轉(zhuǎn)速：600r／min。
3. PQF連軋管機(jī)
PQF連軋管機(jī)組為5機(jī)架的軸向換輥連軋管機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是隧道式筒形牌坊剛度及強(qiáng)度好，傳動(dòng)布置緊湊，軋制穩(wěn)定性好。每架軋機(jī)的三個(gè)互成120°的軋輥安裝在獨(dú)立的軋制單元一軋輥小機(jī)架內(nèi)，安裝在隧道上的伺服液壓小倉，可以對軋輥輥縫進(jìn)行同步調(diào)整也可以單獨(dú)調(diào)整，即采用了輥縫自動(dòng)控制系統(tǒng)（HCCS），從而保證了軋制質(zhì)量，另外，該連軋管機(jī)在生產(chǎn)過程中采用了工藝過程控制系統(tǒng)（PSS），實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償、咬入沖擊控制、錐形芯棒伺服和頭尾削尖等功能。
由于該機(jī)組軋制節(jié)奏較慢（最快40秒／支），只有在線穿芯棒方式，不設(shè)預(yù)穿線，減少了芯棒在線數(shù)量，減少了芯棒與毛管接觸時(shí)間，減少了毛管的溫降，提高了芯棒壽命，節(jié)省了設(shè)備投資。
PQF連軋機(jī)主要參數(shù)包括：
荒管外徑：Φ322mm，φ403mm，ф482mm；
軋輥直徑：φ1100mm；
最大入口速度：1.5m／s；
最大出口速度：4.0m／s；
最大軋制力：600kN；
最大軋制力矩：250kN·m；
電機(jī)功率：1號(hào)和4號(hào)機(jī)架各3×800kW，2號(hào)和3號(hào)機(jī)架各3×1000kW，5號(hào)機(jī)架3×400kW；
限動(dòng)力：3000kN；
限動(dòng)電機(jī)功率：500kW×6臺(tái)；
限動(dòng)最大前進(jìn)速度：4.5m／s；
限動(dòng)最大返回速度：4.5m／s；
軋制中限動(dòng)速度：0.9～1.5m／s。
4. 定徑機(jī)
采用12架三輥式定徑機(jī)，每架都有一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)架采用傘齒輪內(nèi)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在機(jī)架外有一根傳動(dòng)軸通過聯(lián)軸器與12架組合式的減速器相連接，奇偶架的電機(jī)前后排上下兩層排列，整個(gè)定徑機(jī)布置緊湊。對于參與變形少的機(jī)架個(gè)數(shù)的生產(chǎn)規(guī)格來說，設(shè)置了空過的傳輸機(jī)架，根據(jù)不同的規(guī)格，傳輸機(jī)架的個(gè)數(shù)不同，傳輸機(jī)架在傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下能將鋼管平穩(wěn)輸送給定徑機(jī)出口輥道。該機(jī)組在定徑機(jī)前設(shè)置了高壓水除鱗裝置，提高鋼管的外表面質(zhì)量，延長軋輥壽命。
定徑機(jī)主要參數(shù)包括：
軋輥名義直徑：Φ950mm；
機(jī)架間距：840mm；
入口鋼管速度：0.5m／s；
出口鋼管速度：1.5m／s；
電機(jī)功率：350kW×12臺(tái)；
電機(jī)轉(zhuǎn)速：200～600／1200r／min。
四、機(jī)組的創(chuàng)新點(diǎn)
1. 在線設(shè)置管坯尾定心機(jī)
在熱軋管工藝中，為了改善鋼管尾部形狀、減少鋼管切尾損失，降低工具消耗，保證鋼管內(nèi)表面質(zhì)量，管坯尾定心的作用也越來越受到生產(chǎn)企業(yè)的重視。
包鋼新近建設(shè)的Φ460mm熱軋無縫鋼管機(jī)組中，環(huán)形加熱爐與穿孔機(jī)之間均在線設(shè)置了由中冶京誠設(shè)計(jì)制造的液壓夾鉗式管坯尾端熱定心機(jī)，如圖6-12為包鋼φ460mm機(jī)組液壓熱定心機(jī)的安裝現(xiàn)場。
2. 脫管后輥道定位塊式升降輥道
在國內(nèi)已建成的ф460mm機(jī)組中，脫管機(jī)后輥道升降輥道全部為螺旋電動(dòng)升降式，其結(jié)構(gòu)示意如圖6-13所示；它是利用電機(jī)帶動(dòng)螺旋升降機(jī)來調(diào)整輥道面的標(biāo)高以適應(yīng)不同外徑的荒管。但此機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場工作環(huán)境通常比較惡劣，經(jīng)常伴隨著高溫、潮濕、氧化鐵皮、油泥等，此機(jī)構(gòu)容易發(fā)生脹死、調(diào)整困難等情況。
為了應(yīng)對這一情況，在包鋼φ460mm 機(jī)組中設(shè)計(jì)了一種是液壓定位塊式升降輥道，其結(jié)構(gòu)如圖6-14所示；由于脫管至定徑機(jī)間只有φ307.5mm、ф388mm和ф467.7mm三種規(guī)格荒管，所以設(shè)計(jì)了一種帶有三種不同的接觸面定位塊式調(diào)整機(jī)構(gòu)；當(dāng)對輥道高度調(diào)整時(shí)，由定位塊調(diào)整液壓缸4推動(dòng)擺桿，通過調(diào)整升降臺(tái)架下方定位塊的不同接觸面以滿足3種規(guī)格荒管。此輥道調(diào)整機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、受工作環(huán)境影響小、操作簡單、故障率低等等一系列優(yōu)點(diǎn)，可以顯著改善現(xiàn)場維檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
3. 冷床前增加鋼管抽檢與取樣臺(tái)架
為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)熱軋鋼管表面缺陷及方便鋼管熱取樣，在定徑機(jī)后、冷床入口前輥道一側(cè)增加了鋼管抽樣檢查與取樣臺(tái)架，如圖6-15所示。當(dāng)需要對熱軋的鋼管進(jìn)行外表面抽檢及頭尾取樣時(shí)，人工啟動(dòng)撥叉將熱軋鋼管撥入到臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)托輥上，旋轉(zhuǎn)托輥轉(zhuǎn)速預(yù)先設(shè)定為8r／min和1r／min；外表面檢查使用8r／min而頭尾取樣時(shí)使用1r／min的轉(zhuǎn)速。
此臺(tái)架的設(shè)置能夠有利于現(xiàn)場更快更及時(shí)地發(fā)現(xiàn)熱軋鋼管表面的軋制缺陷、改變了以往操作人員頂著高溫在冷床上檢查鋼管表面缺陷及在冷床兩側(cè)進(jìn)行頭尾取樣，很大程度上改善了現(xiàn)場操作人員的工作條件，減少了發(fā)生工傷的可能性。
4. 下吸式軋機(jī)除塵裝置
a. 除塵罩傳統(tǒng)的布置形式
在天管Φ460mm機(jī)組、煙寶φ460mm機(jī)組及天淮φ508mm機(jī)組等類似機(jī)組中，無論是在穿孔機(jī)抗氧化站尾部、連軋機(jī)出入口側(cè)、脫管機(jī)及定徑機(jī)處除塵罩及管道均采用了沿設(shè)備上方布置出廠房后與除塵器連接的方式，此種布置方式具有管道布置靈活、管道不易積灰積水、維檢工作量比較少等特點(diǎn)，但同時(shí)也存在易阻擋操作員視線、不利于管道其下設(shè)備檢修吊運(yùn)等不利影響。
b. 包鋼Φ460mm機(jī)組除塵罩布置形式
在包鋼φ460mm機(jī)組中除連軋后、脫管機(jī)及定徑機(jī)仍采用設(shè)備上方布置以外，其他部位均采用在設(shè)備下方及兩側(cè)布置的方式、風(fēng)管采用了沿平臺(tái)下懸掛、地下直埋的布置形式，能夠避免除塵管道對設(shè)備檢修吊運(yùn)的不利影響、保證操作員視線；但也存在著平臺(tái)下懸掛管道易與電纜橋架、介質(zhì)管線沖突、直埋管道易與其他設(shè)備基礎(chǔ)沖突及管道內(nèi)易積灰積水且難于清理會(huì)影響后續(xù)使用效果等問題。
c. 溴化鋰余熱利用裝置
包鋼φ460機(jī)組在余熱利用方面是采用了利用環(huán)形爐煙氣余熱的“煙氣型溴化鋰機(jī)組”?？梢灾苯永铆h(huán)形爐煙氣余熱置換出采暖和制冷用的冷熱水。
該溴化鋰機(jī)組具有一些先進(jìn)的特點(diǎn)：
①. 溴化鋰機(jī)組的裝機(jī)重量只有94.5t，而如果采用余熱鍋爐其設(shè)備重量會(huì)達(dá)到約300t；節(jié)省三分之二的設(shè)備投資；
②. 溴化鋰機(jī)組主機(jī)安裝在車間±0.0平面上，沒有深基礎(chǔ)，而余熱鍋爐主機(jī)的設(shè)備安裝標(biāo)高為-6.8m；安裝主機(jī)約需要面積為148.5㎡（長x寬：16.5m×9m）的基礎(chǔ)坑，所以在基建投資上采用溴化鋰機(jī)組會(huì)比采用余熱鍋爐少得多；
③. 采用煙氣型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組無須另設(shè)熱源，冬夏季空調(diào)需求能一次滿足，且一次能源均為廢熱利用；
④. 制冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用要比電制冷系統(tǒng)低很多。此外，余熱吸收技術(shù)已經(jīng)是一項(xiàng)十分成熟技術(shù)，操作也比較簡單便捷，自身維修故障率也比較低；
⑤. 制冷系統(tǒng)的制冷劑為水，是環(huán)保型冷媒，吸收劑為溴化鋰溶液，對人體及環(huán)境也是無害的。
