繼周期軋管工藝之后,世界上又先后出現了多種軋管工藝。其中包括艾哈德軋管、自動軋管、狄塞爾軋管、三輥軋管、熱擠壓管、連續軋管、冷拔(軋)管、熱擴管等8種軋管工藝?，F分別予以介紹。
1 艾哈德(Ehrhardt)軋管工藝
艾哈德于1891年發明水壓沖孔工藝以生產沖孔杯狀坯,并于1899年完成用芯棒將沖孔坯頂推通過一系列直徑逐漸縮小的圓環以生產無縫鋼管的方法。通常又稱為頂管工藝。
現今特大口徑無縫鋼管仍采用頂管法生產,最大直徑可達1 066 mm,20世紀80年代,曼內斯曼公司將此工藝發展為CPE工藝,主要生產中小直徑無縫鋼管。
2 自動軋管工藝
斯蒂弗爾(Stiefel)1895年獲得盤式穿孔機的專利后,第一臺自動軋管機于1903年在美國投產,1905年采用均整機的自動軋管機組誕生。自動軋管機又稱為斯蒂弗爾軋管機。之后,自動軋管機一度成為生產無縫鋼管的主要機組。
3 狄塞爾軋管工藝和Accu Roll軋管工藝
Sam Diescher首先構思將旋轉導盤引入二輥斜軋機代替原先的導板,以進行延伸軋管,并于1932年誕生第一臺狄塞爾(Diescher)軋管機。半個世紀之后,美國AS公司首先將錐形輥引入斜軋管機并獲得專利,1989年世界上第一臺Accu Roll軋管機在我國煙臺投入生產。
4 三輥軋管工藝
這是一種三輥斜軋管工藝,毛管在芯棒與3個輥之間被輾軋延伸,三輥軋管機又稱阿塞爾(Assel)軋管機。
5 熱擠壓管工藝
早在曼內斯曼兄弟發明斜軋穿孔前,就已經有了采用熱擠壓鋁材的工藝來生產無縫鋼管的專利。但只是在20世紀50年代成功采用玻璃潤滑劑之后,鋼管的熱擠壓工藝才獲得真正的應用和快速發展?，F代熱擠壓鋼管工藝主要用于高合金難變形管材及異型管材的生產。
6 連續軋管工藝
早在1891年美國凱洛格(Kellogg)鋼管廠就已獲得連續軋管機的專利。但由于眾多的技術原因,這一工藝并未獲得真正成功。直到20世紀50年代這種工藝才獲得巨大發展,并以其高產能、高效率、高質量逐漸成為生產無縫鋼管的主導軋機。
縱觀上述多種軋管工藝,它們誕生在不同時期,經不斷改進并發展自身的特點,以滿足市場對產品的規格、品種、質量和不同批量的要求。并在不同時期,陸續形成各種無縫鋼管生產方式。目前三輥行星軋管機(PSW)及穿孔機軋管工藝(CPS)的研制與開發,表明世界上仍在繼續探索新的軋管工藝。
7 冷拔(軋)管工藝
為了擴大、補充及提高熱軋無縫鋼管的品種和質量,所采用的管材二次加工技術——冷拔(軋)及熱擴管工藝亦得到相應發展。
早在熱軋無縫鋼管生產方法采用之前,冷拔工藝就已經用于焊管的二次加工。冷軋工藝是由美國Tabl Reduing公司于1931年獲得專利,采用類同周期軋管機的變形工藝(機架往復運動,多道次變形),因此又稱為冷皮爾格軋管機。
采用冷拔(軋)方法不僅可以生產熱軋方法難以生產(或不經濟)或無法生產的規格品種及高質量要求的產品,而且也可采用穿軋毛坯代替熱軋生產小規格鋼管及高質量的特殊品種(如軸承管、不銹鋼管等)。目前我國冷拔(軋)產品占無縫鋼管總產量的20%左右,遠高于美國、日本、俄羅斯等國的產量。
8 熱擴管工藝
熱擴管工藝是生產大口徑無縫鋼管的主要方法,分輥式(斜軋)、拉擴式和推制式3種形式。輥式擴管擴徑最大可達1 500mm,適合于規模生產;而推制式擴管設備簡單,投資少,產量低,僅適合于小批量生產。
我國現有無縫鋼管熱軋成品機組36套,另有多套冷軋(拔)管機組。
其中熱軋管機組包括連軋管機組、自動軋管機組、周期軋管機組、精密軋管機組(Accu Roll)、圓盤軋管機組(Diescher)、三輥軋管機組、擴管機組、頂管機組及擠壓管機組等九大類。也進行過三輥行星軋管機的工業性試驗。還有100多臺(套)生產無縫毛管的設備(主要是穿孔機),較之世界上任何一個國家的生產機組都多,可謂世界上無縫鋼管生產機組的博物館。
現今熱軋無縫鋼管生產的基本工藝是:坯料準備→加熱→穿(沖)孔→ 再加熱軋管→定徑→精整、檢查、測試(冷卻、矯正、切(鋸)頭、取樣、探傷、水壓、測重稱重、防腐等)→包裝入庫。
其中主要熱變形工序是穿(沖)孔、軋管及定(減)徑。穿(沖)孔主要是將實心管坯變成中空的荒管;軋管主要是減壁及控制壁厚,亦是縱向延伸變形的主要工序;定(減)徑主要是減徑及控制外徑,同時也可調整壁厚(張力減徑)。
由于軋管工序不僅是軋管縱向變形的主要工序,而且對壁厚控制,表面質量,以至整個機組的生產效率都起著至關重要的作用。因而人們已習慣于將軋管工序的名稱稱為該機組的型式,如連軋管機組、自動軋管機組、精密軋管機組等。
將經過加熱的實體錠坯軋制成周邊無接縫的空心管體的管材生產工藝。用熱軋方法可以生產碳鋼、合金管、高合金鋼和部分有色金屬無縫管,外徑范圍為16～1600mm,壁厚為2～200mm。
除圓斷面管外還有各種異形斷面管和變斷面管。熱軋無縫管除作為成品管外還可作為冷拔、冷軋管的管料(見管材冷軋冷拔)。用熱軋法生產的無縫管占無縫管產量的80%～90%。
熱軋管用的管坯有鑄錠、連鑄坯、軋坯、鍛坯和空心鑄坯。
生產熱軋無縫管的機組,根據穿孔、延伸和精軋3個基本工序中使用的生產方法和設備的不同,可以有各種不同。不同的機組均以將毛管展軋延伸成荒管的軋機來命名。
例如,有自動軋管機的稱自動軋管機組,有連續軋管機的稱連續軋管機組,在三輥(或二輥)斜軋延伸機上展軋毛管的稱三輥(或二輥)軋管機組,用周期式軋管機軋管的稱周期式軋管機組,用CPE頂管機頂管的稱CPE頂管機組。
在這些機組上熱軋無縫管的工藝流程分別如圖1～圖5所示。
由于對無縫鋼管質量的高要求及熱軋鋼管機組高效、快速發展,促使鋼管精整工藝和設備進一步發展及現代化。步進式冷床、多輥式鋼管矯直機、高效切管機及排管鋸、快速銑頭倒棱機、自動測長、稱重、噴印及機械化捆扎裝置等相繼出現并廣泛應用。
而相關技術的發展,特別是連鑄圓坯工藝的日趨成熟以及在線檢測、自動控制技術的運用更加推動了無縫鋼管生產技術的發展。
對產品的更高質量要求及專用管材還需進一步進行熱處理(正火、退火、調質等)和機加工(車絲扣、扒皮、磨光、端部加厚等)。
