热轧无缝钢管生产线工艺流程
一、天津钢管公司热轧无缝钢管轧机类别简介
天津钢管公司拥有三种热轧无缝钢管生产线，每一种生产线对应
着一种轧机，分别为MPM 轧机，阿塞尔轧机和PQF 轧机。其中一
套轧管生产线为φ250mm 口径MPM 轧机，三套轧管生产线为219mm
口径阿塞尔轧机，其余生产线为168mm 、258mm 和460mm 口径PQF
轧机。
限动芯棒连轧管机，英文缩写MPM （即Multi-Stand Pipe Mill），
是无缝钢管生产中的重要设备。中国第一套限动芯棒连轧管机组，引
进自意大利，于1992年在天津钢管集团股份有限公司投产。经技术
改造，天津钢管集团的Φ250mm 限动芯棒连轧管机组已经由设计年
产能力50万吨，扩大到现在的年产能力100万吨。（注：天津钢管公
司轧管厂Φ２５０M ＰＭ机组，引进的是意大利皮昂蒂公司的技术和
设备。该项目竣工投产时，时任意大利伊利集团总裁的普罗迪先生亲
自前来剪彩。2006年，作为意大利总理的普罗迪再次来到钢管公司）。
阿塞尔轧机由一个名叫W .J.Assel 的人于1932年发明。天津钢
管集团股份有限公司2005年新建的现代Φ219mm 阿塞尔轧管机组,
引进了德国SMS Meer公司近年来最新开发的阿塞尔轧制工艺技术和
ABB 公司最新的ACS6000SD 传动控制系统。
二套轧管的168mm 口径PQF （Premium Quality Finishing）轧机
是世界上第一套PQF 轧机，由SMS MEER公司设计，2003年底热试
成功。由于是一个新开发出的轧制技术，作为第一个使用该技术的天
津钢管公司冒了很大的风险。钢管公司与西马克公司签订合同的时
候，提到了五年之内世界上的其他钢管公司不得上PQF 轧机生产线，
以保证自己对于该项技术的领先。在以后的几年里。天津钢管公司又
陆续筹建了258mm 口径和460mm 口径PQF 轧管生产线。
二、阿塞尔轧机、MPM 轧机和PQF 轧机的简单对比
1. 阿塞尔轧机：三辊式，单机架；轧制时，钢管及芯棒一起作螺旋运
2.MPM 轧机：两辊式，多机架；轧制时，钢管及芯棒一起作直线运
3.PQF 轧机：三辊式，多机架；轧制时，钢管及芯棒一起作直线运动。
PQF 轧机机架的装配图
我公司的460PQF 轧机机架在线为5台，每台机架的主要区别在
于三个轧辊形成的孔径不同。穿有芯棒的毛管从孔径最大的第一台机
架进入，第二至第五台机架的孔径是逐渐变小的趋势，其中第四台与
第五台机架的孔径相同。我个人认为管子通过第四台和第五台时，第
五台机架轧辊与第四台相同的原因是对钢管尺寸的进一步定形。
294孔型的PQF 机架轧辊尺寸表
三、热轧无缝钢管的工艺流程。
热轧无缝钢管生产线一般分为11个区，依次为管坯准备区，管
坯加热区，穿孔区，连轧区，脱管区，再加热区（有的生产线没有），
定径区，冷床区，管排锯区，矫直、吹灰区，探伤、检查、修磨、收
集区。
注：以上流程图中未包含再加热区
（1）管坯准备区
管坯（连铸出来的圆钢）经过上料台架和拨出装置，被移动到输
送辊道上。然后经过定尺机构逐根锯切成规定的尺寸，再送至管坯收
集料台。管坯定尺可通过成品管的外径、壁厚算出，并乘以相应的系
数。定尺管坯通过输送辊道到达称重台进行称重。不合格的被辊道送
至废料收集台架，合格的被运送至环形炉。
460钢管生产线中，在将管坯送至环形炉前，有一个钢管冷定心
机，对管坯进行冷定心。冷定心机其实是一个钻孔的机床，在管坯端
面中心处钻孔，目的是为了更好的导入顶杆头部，减小毛管前端的壁
厚不均；同时，定心可以减少穿孔过程中管坯与顶头相接触的瞬时冲
击，并增加接触瞬时的接触面积，使其接触平稳。这样，顶头的磨损
有所减弱，从而提高了顶头寿命。
除了管坯冷定心之外，还有一种管坯热定心。即管坯加热后，送
到热定心机上进行冲孔，然后再去穿孔机上穿孔。热定心设备是布置
在管坯加热区上的，用风动或液压冲头对管坯前端在热状态下进行定
心。此法生产效率高，可以实现自动化操作。金属在热状态下定心，
能耗消耗小，没有金属的消耗。此外，由于热定心的冲头形状与顶头
鼻部容易相适应，故能得到良好的定心孔形状，有利于避免产生定心
内折缺陷。
（2）管坯加热区
管坯经链式提升机，被提升到6米高的平台上，然后经链式横移
机运到入炉辊道上。环形炉接到装料信号后，装料炉门打开，装料机
夹钳将管坯送入到环形炉内，装料机夹钳退出，装料炉门关闭。旋转
炉底按要求进行转动，管坯在环形炉内加热，并旋转至出料炉门。出
料炉门打开，取料机夹钳将加热的管坯取出，放到出料辊道上，然后
送往穿孔机。
环形炉装出料示意图
出料机夹钳
环形加热炉
（3）穿孔机区
穿孔机生产区可分为穿孔机前台区，穿孔机本体区和穿孔机后台
区。
穿孔机前台区：加热后的毛坯经过链式横向运输机被送到穿孔机
前台V
成的封闭空间内进行穿孔，并被轧制延伸。
穿孔机后台：穿孔机后台设有6顶杆小车装有顶杆，始时，车上的液压马达带动顶杆旋转，
架三辊定心机时，这台定心机上的抱顶杆的三个辊子小打开；当到达
第二台三辊定心机时，这台定心机上的抱顶杆的三个辊子也小打开。
当管坯依次经过6台三辊定心机后，所有的辊子大打开，由拨料装置
（注：经过穿孔区形成的管子称为毛管）
将毛管拨出穿孔生产线。
顶杆
穿孔机本体区的内部工作原理
穿孔区三维模拟布置图
穿孔机后台俯视图
穿孔机后台主视图
三辊定心机
（4）连轧机区
连轧区主要分为芯棒预穿区，轧机入口区，芯棒循环区和轧机区。
芯棒预穿区：将经过石墨润滑的芯棒穿入到穿孔区送来的空心毛
管中。
轧机入口区：用于支撑穿好芯棒的毛管，并通过高压水除鳞设备
去除毛管表面氧化皮，并辅助轧机咬入毛管。
芯棒循环区：将轧制完毕的芯棒进行返回输送、冷却、润滑及新
芯棒的上料和旧芯棒的卸料。
轧机区：用于将穿孔后的毛管进行轧制延伸，获得良好的内外表
面质量和厚度精度。
连轧机
穿孔机、连轧机、脱管机布置图
连轧区轧制工艺的大概流程：穿孔后的毛管经吹氮喷硼砂后去除内表面的氧化皮，高压水除鳞设备去除毛管表面氧化皮，然后穿入石墨润滑过的芯棒。芯棒的尾端卡在芯棒限动装置的夹持头上，通过齿轮与齿条传动系统，将芯棒推至连轧机的一个预定位置，利用夹送辊夹持毛管送入连轧机进行轧制。芯棒限动装置控制芯棒的前进速度，使之与轧辊的轧制速度相匹配。
芯棒有实心芯棒和空心芯棒两种。空心芯棒内通有冷却水，提高了芯棒的冷却效果, 延长了芯棒的使用寿命, 改善了钢管的内表面质量。
（5）脱管区
脱管区用于将芯棒从轧制后的荒管中脱出，并对荒管进行输送。
（注：经过连轧机后的管子称为荒管）
脱管区一般由一个脱管机牌坊和三台脱管机组成。
脱管机牌坊
脱管机结构图
（6）再加热区
经过脱管区的荒管进入再加热炉进行二次加热，为后续的定径提供均匀的轧制温度，以确保成品管的外径精度。
我公司的168mm 口径PQF 轧机生产线有再加热炉，而460 mm口径PQF 轧机生产线没有再加热炉。我个人认为，168mm 口径PQF 轧机生产线的钢管尺寸较小，散热较快，如不进行再加热处理，到达定径区的温度会比较低，轧制力就会增大，影响成品管的外径精度；同时，温度较低，钢的流动性较差，可能会产生裂纹等轧制缺陷。而460 mm口径PQF 轧机生产线的钢管尺寸较大，散热慢，到达定径区时的温度能够满足轧制要求。
（7）定径区
定径机又称为张力减径机，在一定张力的条件下，将脱管区输送来的荒管轧制成符合成品外径尺寸和壁厚的无缝钢管。整个轧制过程是一个空心体连轧过程。
我公司的460mm 口径PQF 轧机生产线上的定径机有10台，由液压缸锁紧在定径机牌坊中。根据轧制表中的荒管与成品管的尺寸对比，可求出钢管的总变形量（总减径率、总延伸系数），然后选定单机架减径率，并求出所需机架数目。
注：10台定径机不一定都用上，根据计算的所需台数来定。
定径机牌坊、定径机、定径机更换车布置图
定径机牌坊
定径机
定径机与脱管机外形类似，内部结构也类似。最大的不同点在于，
安全臼零件图
安全臼部件图
定径机专用车床
（8）冷床区
钢管通过定径区后，经上料装置送到冷床上。冷床结构为齿条步进式。齿条分为动齿条和静齿条两种。钢管架在齿条的凹形齿面内向前移动，均匀冷却，并能获得较好的平直度。
步进式齿条冷床
（9）管排锯区
管排锯设备用来将冷床区运送来的钢管成排输送到锯切机，按预先设定的锯切顺序，进行管排的切头、切尾及定尺锯切，以获得客户需要的钢管长度。
（10）矫直、吹灰区
钢管定尺锯切后，通过辊道输送到六辊矫直机内，对钢管的弯曲度和圆度进行校正。
矫直后的钢管内壁会有氧化皮脱落，然后进入吹灰装置将氧化皮清除。
六辊矫直机
（11）探伤、检查、修磨、收集区
对钢管进行无损探伤（涡流探伤或漏磁探伤），在人工检查台对钢管进行检查，对钢管进行修磨、测长、喷标、打捆、包装、收集。
涡流探伤
四、补充的知识点
（1）轧管生产线热区设备英文名称及缩写
Transport RHF-CTP 环型加热炉-穿孔机间运输设备
CTP （cone type piercer） 穿孔机
Plug Changer 顶头更换装置
Manipulator CTP-PQF 毛管横移小车
Mandrel Circulation 芯棒循环系统
Premium Quality Finishing（PQF ）PQF 连轧机
Extracting Mill（EM ） 脱管机
Transport EM-SM 脱管机-定径机间运输设备
High Pressure Descaling Unit高压水除磷装置
Sizing Mill（SM ）定径机
Transport SM-Cooling Bed 定径机-冷床间运输设备
Cooling Bed 冷床
注：大家应该记住红色部分的缩写
（2）460PQF 生产线的轧制工具规格及生产能力
1. 管坯规格
我公司的炼钢厂由150 吨超高功率电弧炉、 LF 炉外精炼炉、 VD 真空脱气炉、钢包底吹氧装置、喂丝设备和六流圆坯连铸设备等组成，全部设备从德国曼内斯曼德马格公司成套引进。可提供直径为 ￠ 400 、￠ 350 mm 、￠ 310 mm 、￠ 270mm 、￠ 210mm 五种规格连铸管坯。其中，￠ 400 、￠ 350 mm 、￠ 310 mm 、￠ 270mm四种管坯用于460PQF 轧制生产线。
SMS Demag）股份
公司，它由施勒曼西马克股份公司和曼内斯曼德马格股份公司冶金部于1999年合并而成。此前, 两家公司均为冶金设各制造领域的佼佼者。
西马克米尔（SMS MEER）公司是西马克德马格（SMS Demag）股份公司旗下的子公司，主要从事轧管设备的设计与制造。意大利的茵西（INSSE ）公司也是以设计生产轧管生产线为主，其中对穿孔区的设计能力较强，现为西马克米尔（SMS MEER）公司旗下的子公司。
环形炉到穿孔的输送装置（￠ 270mm-￠ 400mm）
2. 顶杆的规格范围
三辊定心辊子的夹持范围（￠ 180mm-￠ 650mm）
顶杆冷却装置（￠ 190.9mm-￠ 438.4mm）
3. 芯棒的规格范围
芯棒的规格（￠ 180mm-￠ 400mm）
4.PQF 轧辊孔型
轧辊孔型图（￠241mm、￠ 294mm、￠ 369mm、￠ 451mm、￠ 477mm）
5. 荒管的规格
脱管机到定径机传输装置（￠ 231mm-￠ 463mm）
6.脱管机轧辊最大孔径
脱管机（轧辊最大孔径￠ 477mm）
7. 定径机轧辊最大孔径
定径机（轧辊最大孔径￠ 477mm）
（3）460PQF 轧管生产线的布置特点
主轧线（包括管坯加热区、穿孔区、连轧区、再加热炉区、定径区）布置在6米平台上，平台下方布置的是液压设备、电器设备、冷却水管路等。
管坯准备区、管排锯区，矫直、吹吸灰区，探伤、检查、修磨、收集区布置在平地上。
链式提升机将管坯从平地处的管坯准备区提升至6米高平台上的环形炉进行加热，然后进行穿孔，连轧，脱管，定径，再通过1#冷床和2#冷床过渡，将毛管输送至平地处的管排锯区。