导读：概述 无缝钢管是一种经济断面钢材,在原油开采和加工､管道输送､机械制造､锅炉制造以及大型场馆建设等方面应用广泛｡受国际原油价格暴涨和我国国民经济高速发展的影响,其需求量迅速增加,质量要求也越来越高ʍ
概述无缝钢管是一种经济断面钢材,在原油开采和加工､管道输送､机械制造､锅炉制造以及大型场馆建设等方面应用广泛｡受国际原油价格暴涨和我国国民经济高速发展的影响,其需求量迅速增加,质量要求也越来越高｡为了适应市场对无缝钢管需求数量不断增长和对品种质量越来越高的变化要求,近年来,我国无缝钢管生产企业均加大了技术改造的力度,引进了多套先进的轧管生产机组,全面实际产能已超过了1200万t,2005年产量达到1047万t,成为全球无缝钢管生产第一大国,接近全球无缝钢管产量的40%｡
随着产量的增加和质量的提高,我国生产的无缝钢管已成为在国际无缝钢管市场上具有一定竞争力而为数不多的钢铁品种之一｡2005年实现出口量达139.24万t,占生产量的13.29%,净出口量达到了71.41万t｡
在技改力度加大以及机组引进加速的同时,我国无缝钢管产能过剩的现象已日益显现,且当前国内的投资热情仍然不减,品种结构的矛盾也比较突出,而原始创新和消化､移植后再创新的步伐却大为滞后｡这些问题全行业必须加以高度的重视｡
1 我国无缝钢管生产的快速发展
1.1 钢管产量迅速增加
自1953年生产出第1根无缝钢管以来,我国无缝钢管行业开始了从无到有､从小到大的发展历程,目前正在向无缝钢管强国进军｡
1990~1999年,我国无缝钢管产量处于一个缓慢增长期,年平均增长量为15.9万t;而从2000~2005年进入了一个快速增长期,年平均增长量为126万t,其中2002年到2005年是一个高速增长期,年平均增长期达到了147万t｡预计2006年产量将可能超过1200万t｡
1.2 出口量持续增长
随着我国无缝钢管产能的迅速扩大,在不断满足国内市场需求的同时,无缝钢管出口量也在不断增长｡
我国无缝钢管的出口量呈上升趋势,从2000年出口32.87万 t到2005年出口139.24万t,5年增加了100多万t,预计2006年的出口量将达到150万t;而进口量的增加相对于出口量的增加并不明显,5年只增加了32.3万t,近2年还略有减少｡2003年以前我国处于无缝钢管进口国的地位,从2003年开始,实现了无缝钢管的净出口,特别是2005年净出口量达到了71.44万t｡
1.3 出口管品种得到优化
油井管是无缝钢管最主要的品种,也是用量大､生产技术比较复杂､附加值高的品种之一｡近年来,我国油井管在国产化逐年提高的同时,出口量也大幅度增长｡
1995年我国油井管的产量只有27万t,而进口量却达到了42万t,自给率仅为33.13%｡
2003年我国实现了油井管出口大于进口的重大突破;到了2005年,油井管产量为226万t,出口量达到了60.63万t,进口量只有29.1万t,自给率达到了85%｡
随着我国无缝钢管产量的逐年增加,2003年以后油井管出口增量与一般用途无缝钢管出口增量基本相同｡但由于一般管的产量远大于油井管的产量,因此一般管出口量的增幅远远小于油井管出口量的增幅｡一般管没有因产量的增长而出现出口量的同步增长,说明我国无缝钢管出口的品种得到了优化｡
需要指出的是,锅炉用管的进口量呈上升趋势｡据资料[3]介绍,2005年我国进口锅炉管达到了30万t,而钢管行业协会有关企业的产量只有50万t,即使加上行业协会外企业的产量,其国产化率也还不到70%｡
1.4 装备水平显著提高
近10年来,我国引进建成了8套先进的连轧管机组｡目前攀钢集团成都钢铁有限责任公司(以下简称天津钢管)正在筹建φ159mmFQM机组和φ426mmPQF机组｡待这2套机组建成投产后,我国先进的连轧管机组将达到10套,实际产能将超过500万t.在这些连轧管机组中,天津钢管的φ273mmMPM机组(包括天津钢管的φ426mmPQF机组和攀成钢公司的φ159mmFQM机组)代表了当今世界一流的最先进的连轧管技术装备水平｡尤其是PQF(FQM)连轧管机组代表了当前轧管机组工艺和制造的最新发展水平,它具有设备布置紧凑､控制系统先进､质量在线监控系统配套齐全的特点｡在工艺上,由于轧机使用了三辊式结构,使轧机孔型顶部与孔型侧壁的线速度差比相同孔型尺寸的二辊式结构要小,减小了金属的不均匀变形,有利于提高钢管表面质量,使拉凹现象得到有效控制｡同时,采用三辊轧制时,每个轧辊的接触面积与二辊式结构相比要小很多,从而使轧制力减小,在轧制高形抗力的材料和薄壁钢管时变得更加容易一些｡由于三辊式结构的可调性,故使用同一尺寸的芯棒就可以轧制同一外径规格相邻壁厚的钢管,从而大大减少了所需芯棒的规格数量(50%),并且减少了换工具的频率,提高了机组作业率｡正是基于以上特点,PQF(FQM)连轧管机可以提高所轧钢管的壁厚公差,提高其成材率,减少工具消耗,并可轧制壁更薄的钢管[4]｡
尤其值得一提的是,天津钢管的φ168mmPQF机组为了提高产品产量,在轧制结束后芯棒停止运动,由脱管机将芯棒从荒管中抽出,不再像MPM轧管机那样将芯棒回送到轧管机的前台,而是使其沿轧制线方向继续向前运行,待穿过脱管机后拔出轧制线,再从轧制线外回送､冷却､润滑后循环使用｡这就非常巧妙地解决了芯棒在轧制线上因回送到增加轧制辅助时间的问题,有效地提高了生产效率｡这一创新值得借鉴｡
攀成钢公司的φ340mmMPM和衡阳钢管的φ273mmMPM机组属于同一暑期建设､水平相当的机组,只是机组的规格大小不同而已｡攀成钢公司的φ340mmMPM机组设计可生产钢管外径为365.1mm,预留了生产φ426mm钢管的可能性｡而衡阳钢管的φ273mmMPM机组在设计上预留了可生产φ340mm钢管的可能性｡这2套机组的主变形工艺均为锥形穿孔,5机架限动芯棒连轧,12架定径机定径｡该机组的先进之处主要表现在工艺控制技术方面,配备了在线检测质量保证系统QAS､物料跟踪系统MTS､穿孔机计算辅助的工艺应用系统CARTA—CPM､定径机计算辅助的工艺应用系统CARTA—SM､连轧管机自动辊缝控制系统HCCS和连轧工艺监控系统PSS｡这些系统的应用,使得该机组的自动化程度和生产效率更高,产品质量得到了很好的保证,可以有效地提高成材率和设备作业率｡
在引进先进连轧管机组的同时,还引进了一些适合于生产特殊品种的机组,如大冶无缝的Φ170mm､天津钢管的Φ219mm三辊轧管机组和浙江久立的3150kN挤压管机组等｡这些机组的装备水平亦较高,在生产特殊的中厚壁无缝钢管或高合金品种时具有明显优势,生产也比较灵活｡
近年来,在对旧轧管机组进行技术改造和淘汰落后装备方面也取得了长足的进步｡包钢无缝改造了Φ400mm自动轧管机组;攀成钢公司利用搬迁的机会,将Φ318mm周期轧管机组改造成了Φ508mm周期轧管机组,并增设了均整机:鞍钢无缝将Φ140mm自动轧管机组改造成了Φ159mm连轧管机组｡这些机组改造后,装备水平得到了提高｡与此同时,国内还有些厂家淘汰了一批落后的生产机组｡
值得一提的是,AccuRoll轧管机组在我国得到了进一步的完善和发展｡具有中国特色的二次穿孔 冷轧(拔)工艺生产中小规格的无缝钢管和二次穿孔 机加工工艺生产大口径厚壁无缝钢钢管在江浙一带方兴未艾,尽管这些工艺的装备水平较低｡但它们以投资省､见效快､生产灵活而受到人们的青睐｡
1.5品种质量明显改善
据统计,我国达到国际先进水平的无缝钢管机组的生产能力超过700万t,其中连轧管机组产能超过500万t,引进的其他先进轧管机组及国内自己研制或改造的轧管机组产能超过200万t｡这些机组生产的产品质量均处于较高的水平｡
随着轧管机组水平的提高,我国无缝钢管产品标准中绝大多数质量技术指标已与国际接轨｡产品整体质量水平与国际水平相当,几何尺寸精度与国际水平相同,众多产品已取得国际相关组织的认证(可)｡出口产品一般按国际标准组织生产｡
在品种结构调整上也取得了可喜的成绩｡除锅炉管需大量进口外,国产的其他产品基本上能满足国内需求,部分技术难度大､附加值高､质量要求高的产品还有相当数量的出口｡
2我国无缝钢管行业存在的问题与思考
在我国无缝钢管行业飞速发展的同时,也出现了诸如产能过剩､品种结构调整难度进一步加大以及技术创新能力不强等问题｡
2.1产能过剩日益显现,淘汰落后任重道远
据估计,未来几年我国无缝钢管的表观消费量应在1000万t/a左右｡而我国无缝钢管的产能已达到1200万t/a以上,并且当前投资热情还相当高｡如不引起高度重视,继续盲目扩大产能,势必造成供求关系的严重失衡,不利于整个行业的健康发展｡
前已述及,我国先进机组产能在700万t以上,而采用穿孔 冷拔或采用比较落后的自动轧管机生产无缝钢管的机组产能在200万t以上｡依据国家《钢铁产业发展政策》的精神,在新机组建设的同时应淘汰落后机组｡尽管有些企业在这方面做了一些有益的工作,但就全行业来讲,某些地区或单位受利益的驱动,一些落后装备非但没有淘汰｡低水平的重复建设相反还相当严重｡由此而带来的是产品质量参差不齐,环境污染严重,能源､资源消耗巨大等一系列问题｡
从机组规格来看,我国中大口径无缝钢管机组装备水平比较先进｡虽然当前的供求矛盾不太突出,但中大口径无缝钢管生产机组的能力一旦完全释放,将会出现供大于求的状况,因此国内不能再上新的机组;中小规格无缝钢管的需求量占整个无缝钢管需求量的60%以上;小规格无缝钢管的生产机组,除6套中小规格连轧管机组(实际产能估计250万t左右)外,其技术装备水平要相对落后一些｡如要淘汰这些落后机组,应考虑建设1套直径较小､产能较高的连轧管机组｡
2.2品种结构调整的难度进入攻坚阶段
从总体上讲,我国无缝钢管的品种结构调整取得了很大的成绩,出口管的品种也正在不断优化,油井管的国产化率和出口量迅速提高｡但从有关部门了解到的情况看,我国出口钢管量大而价低｡进口钢管量小而价高｡2005年出口无缝钢管的平均价格为1068美元/t,而进口无缝钢管的平均价格为2509美元/t｡其中,进口的30万t高压锅炉管平均单价达到了3358美元/t｡由此说明,我国在高端产品上还不得不依赖进口,而这一部分产品的生产技术难度最大,质量要求更高｡可见品种结构调整进入了攻坚阶段｡
我国要成为无缝钢管生产强国,必须在高钢级､能满足特殊介质腐蚀环境下使用的油井管､管线管和高参数大容量电站锅炉用管等高等级专用钢管的研发上下功夫｡这些品种也是我国主要进口的品种｡应积极开展钢种研究,提高钢质纯净度,开发或引进特殊丝扣,重视热处理和精整工序等｡
从2005年我国进口无缝钢管的两大品种分析可知,就油井管而言,应重视研究开发Q125以上具有足够高韧性的超高强套管､连续套管､膨胀套管和抗CO2､H2S､Cl2腐蚀套管以及特殊丝扣套管;而在高压锅炉管开发中应重点对60万kW及其以上超临界､超超临界机组所需的T22/P22､T23/P23､T9l/P91､T92/P92､P122､WB36以及不锈钢管的研发｡从产品的规格上看,大口径厚壁合金管的生产不能满足需求,将是开发的重点｡
2.3技术创新能力不强,研发后劲不足
从20世纪80年代初宝钢引进第1台连轧管机组以来,我国共引进了10套连轧管机组､2套Assel轧管机组,借助于国外技术改造了一些落后的机组,由此使我国无缝钢管机组水平得到了迅速提高:但另一方面也表明我国无缝钢管生产装备技术主要依赖国外,自主原始创新､集成创新和消化､移植后再创新的能力不强｡这一现象与我国处于钢管产量大国的地位(占世界总产量的40%左右)极不协调｡
与日本相比,我国在消化､移植和国产化方面存在明显的差距｡日本自1968年从德国引进了1套连轧管机组之后,积极进行了相关的研究,随后在京滨和川崎引进的2套连轧管机组中,其主控设备均是由日本国内制造的｡
客观地讲｡我国开展连轧管技术､装备研究的时间还是比较早的｡1976年就建设了1条Φ76mm8机架连轧管机组｡但由于该机组存在一些问题,最终没有达到预期效果｡随后多年我国在连轧管技术的研究中进展缓慢｡近几年我国的连轧管机设计制造水平得到了提高和发展｡2000年在江苏省南通市建成了1套Φ159mm连轧管机组,但其水平与国外引进机组相比,还存在一定的差距｡2003～2005年完成了Φ273mm连轧管机组的设计制造工作,但效果还有待于下一步的生产验证｡
除主轧管机外,连轧管机组的工具国产化工作也较为滞后,轧管机的芯棒主要依靠进口,价格在10000美元/t左右,而国内制造的芯棒质量还有待于进一步的提高｡
与创新能力不强相比.专业人才和研发后劲不足的问题显得更加突出｡有些院校和研究院所已没有设置无缝钢管教学和研究的专业或部门,造成从事无缝钢管工艺技术和装备研究的专有人才青黄不接,有关无缝钢管装备及技术研究的重大科研项目寥寥无几｡
因此,为了提高国内钢管技术创新能力｡应将国内几家有实力的钢管企业科技力量联合起来作为企业创新主体,结合大专院校和科研院所成立国家级攻关队,重点研究连轧管装备技术工具国产化的突出问题,并围绕市场急需的专用油井管､锅炉管品种开发进行技术攻关｡
2.4管坯质量亟待提高.精炼能力尚需加强
随着我国先进轧管机组的建成投产,通过这些机组生产的无缝钢管(大约700万t/a),其外径公差､壁厚公差以及表面质量均能达到国际一般水平或国际先进水平｡目前,钢管质量的差距主要体现在钢质纯净度以及性能的稳定性方面,除几个生产规模较大的钢管生产企业具有比较完善的供坯条件之外,一些小厂还得从市场购买管坯｡即使是自供管坯的企业,其精炼能力和钢中有害元素的控制水平也参差不齐,P､S含量与国外高质量产品相比几乎是相差1个数量级的水平,而夹杂物含量的差距就更大｡那些管坯靠吃“百家饭”的钢管厂,其钢质问题就更为突出｡因此,必须在提高冶炼的装备水平以及增强精炼能力,再配合以较高的热处理装备技术条件下来提高钢管的性能稳定性｡就全国而言,很有必要选择2～3家管坯生产厂,专门为无自供坯能力的钢管生产企业提供坯料｡
2.5精整工序重视不够､质量控制亟待加强
精整工序是保证专用钢管质量的重要工序之一｡多年来,我国钢管企业存在重视钢管成型工序,而轻视钢管热处理工序､精整工序以及后续探伤检查工序的现象,且问题比较突出｡这些工序不是处理能力不足,就是工序流程不畅或是装备水平配置较低,难以满足生产高质量产品的要求｡甚至在某些厂所使用的检测设备,其水平比用户验收所用的探伤机的水平还低很多｡正是这些看起来并不十分重要,似乎对提高产量又没有什么影响的工序,反而对钢管产量起着十分重要的作用｡一些高附加值的产品就是因为有了这些高水平配置的工序才生产出来的｡这一现象也反映了我国钢管生产还处在一个粗放型的生产阶段｡
2.6强化“可持续发展”意识,优化技术经济指标
我国无缝钢管生产企业因为生产机组水平的不同､管理水平的高低和对环保认识的差异,造成了对资源､能源利用上的不同效果｡供坯条件不配套而又采用冷轧(拔)生产工艺的企业,常常要经过多道次冷加工､退火､酸洗工序,造成了对资源､能源的浪费和对环境的污染,这类企业应十分重视废酸的综合治理｡迄今为止,还没有一家企业真正能成规模地实现连铸坯热送工艺｡有些企业的经济技术指标也不先进｡其原因主要是由于无缝钢管是高附加值产品,在当前钢管市场较好､价格较高的情况下,企业往往以提高产量扩大生产规模获取更大利润为目标,而提高技术经济指标､节能降耗等方面对企业利润的影响不如提高产量那样突出,导致人们对节能降耗的工作重视程度不够｡
为达到国家提出的可持续发展的战略要求,各企业应不断优化生产工艺,采用热处理方式而不是增加合金用量方式来提高钢管性能,节省合金用量;在有些热处理工艺选择上,应尽可能采用余热淬火或在线常化工艺以节约能源:有条件的企业还应开展连铸坯热送工艺的研究与应用;由电炉炼钢供坯的企业应考虑采用废钢预热工艺,高炉加转炉供坯的企业应作好煤气回收,并采用蓄热式加热炉加热管坯新技术;对合金含量较高的自产废钢应进行分选并单独堆放,以便在冶炼专用钢时使用:余热回收工作还应进一步加大力度;噪声污染在无缝钢管厂十分突出,应采取措施降声防噪,使钢管生产企业真正成为节约型､环境友好型企业｡
3结语
我国无缝钢管生产经过半个多世纪的努力,取得了举世瞩目的成就,钢管产量已占全世界总产量的40%左右,出口量迅速增加,品种结构得到了优化,产品质量得到了提高,装备水平大幅度提升｡但是,我国无缝钢管装备技术依赖国外的局面还没有得到根本改变,自主创新能力不强,供大于求的矛盾日益突出｡尽管钢管产量巨大,但高端产品仍不能完全满足国内需求,要实现钢管强国这一目标还有相当长的一段路程｡
钢管无缝
