高精度冷拔鋼管工藝和設備-江蘇精密無縫管廠
一、項目簡介高精度冷拔精密鋼管是一種新型高技術節能產品。近年來，采用本項技術生產的精密鋼管已廣泛地應用于國內液壓、氣動缸，煤炭井下支架(支柱)，石油泵管，千斤頂等制造領域。高精度冷拔精密鋼管的推廣應用對節約鋼材，提高加工工效，節約能源，減少液壓缸、氣缸加工設備投資有重要意義。該項技術于1991年11月通過冶金部、安徽省科委組織的專家鑒定，1992年12月通過江蘇省科委組織的專家鑒定。該項技術被國家科委列入以(93)國科發成字500號文下達的《國家科技成果重點推廣計劃》項目指南中，編號為I4-1-4-21。二、產品特點所謂高精度冷拔管是指內、外徑尺寸精度(公差范圍)嚴格，內外表面光潔度、圓度、直度良好，壁厚均勻的精密鋼管。該產品經稍加珩磨后，可直接用作液壓、氣動缸缸體管。而傳統的液壓、氣動缸缸體管的生產工藝，是用熱軋無縫鋼管，采用鏜孔──滾壓聯合的切削工藝，生產過程中，大量金屬被切成切屑浪費了，同時還消耗大量電能。隨著我國工業技術的發展，液壓缸技術得到廣泛的應用，據不完全統計，全國每年需要各種規格的液壓缸體約380萬米，沿用老的工藝技術生產液壓缸體，已很難適應生產發展的需要。采用新技術、冷拔方式生產高精度冷拔管──液壓缸體與傳統的切削工藝比較，具有以下特點： (1)生產效率高：用傳統的方法生產一根內徑420毫米，12米長的缸筒需154小時，用冷拔方法生產只需4分鐘。 (2)正品率高：由于鏜孔的滾壓頭兼起導向作用，在切削過程中，毛坯管由于自重產生撓度，致使滾壓頭和鏜刀走偏，造成廢品。正品率只能達到60%左右，而用冷拔方法生產，正品率可達95%以上。 (3)金屬利用率高：用傳統的鏜孔方法制造缸體，金屬利用率只有50-70%。用拉拔方法生產時，金屬不但不被切削成鐵末，反而可以得到30%的延伸，金屬利用率可達95%。 (4)能改善成品管金屬的機械性能：用拉拔方法生產，使毛坯得到30%以上的塑性變形，由于加工硬化而使成品管金屬的強度限大為提高。一般在成品管內層強度限提高達60%。高精度冷拔管是用無縫熱軋鋼管、直縫焊管為坯料，經過化學處理后在專用冷拔機上，通過特種變形原理設計的模具進行拉拔，生產出高精度管。其尺寸精度達H10～H8，直線度達0.35～0.5mm/m，表面粗糙度達Ra1.6-0.4。生產工藝流程如下：進料——外觀檢查——機械清理——機械清理——退火——矯直——管頭加工——酸洗——中和——水 洗——鱗 化——皂 化——拉 拔——檢 查——切定尺——珩 磨——端部加工——矯 直——總裝——試壓——裝 箱三、技術指標該技術所生產的高精度冷拔管的主要技術指標已達到或部分超過國家標準GB8713--88和國際標準ISO4394/I-1980(E) 的要求。詳見下表: 主要技術指標與標準對照表項目 實際達到 GB8713-88 ISO4394/I 內徑尺寸公差 H8 H9 H10 H8 H9 H10 H8 H9 H10 直 線 度 0.3/1000 A: 0.3/1000 A: 0.5/1000 B:1/1000 B:1/1000 C: 1.5/1000 C: 1.5/1000 壁厚偏差 ±5%壁厚 ±10%壁厚 ±10%壁厚圓度 0.04 無規定 無規定四、產品開發采用“高精度冷拔鋼管技術”冷拔后的精密鋼管可直接用作氣動缸筒(煙臺、青島、肇慶等國內氣動元件廠已大量使用)。根據液壓缸的特殊要求，可配套國產珩磨機除去冷拔管的磷化層和提高精度，珩磨量一般只有0.2mm。這種管材被徐州工程機械集團徐州液壓件廠大批量采用生產液壓缸(1998年用了1000多噸)并隨其主機打入國際市場。采用本項技術開發成功的石油泵(1200mm硬活塞，6300mm行程)筒管，取代了同類進口管，被大港油田大港石油機械廠(850噸/1998年)用于從美國引進技術和關鍵設備建成的API整筒抽油泵生產線，其產品達到ASTM-A513-84a標準。自1989年開始，采用本項技術的企業已先后向國內煤炭機械廠大批量提供了高精度冷拔27SiMn鋼管。五、本項技術的應用前景 1)宏觀市場鋼管是經濟建設中重要的原材料之一，素有工業“血管”之稱。精密鋼管廣泛地被用作機械工業用管(主要是液壓與氣動缸體管、液壓輸油管、汽車傳動軸管和半軸套管、軸承鋼管、皮帶傳送托輥管、印染輥管等)、石油地質工業用管(油泵管、鉆探管、油管、套管、鉆桿等)、化工用管(石油裂化管、化肥用高壓管、化工設備及管道用管)、電站鍋爐和熱交換器管等。隨著我國經濟建設的不斷發展和技術的不斷進步、精密鋼管的應用范圍會不斷擴大、需求量也會越來越大。據內部資料，德國曼內斯曼生產的冷拔精密管材在其國內售價在4萬元人民幣/噸，因此在解決好坯管材質、規格、質量情況下，開拓精密鋼管國際市場，出口創匯的潛力很大。從原料市場來看，我國已基本形成東北鞍鋼，西北包頭，華北天津，華東上海，西南成都和中南衡陽的六大無縫鋼管生產基地。我國直縫焊管機組已近1600套，1986年以來引進了200多套，φ219mm以上的大中口徑直縫焊管機組已有18套，其中廣東番禹焊管廠φ320機組，張家口寧遠鋼廠的φ114機組，徐州光環公司中的φ219機組，寶雞鋼管廠的φ426機組，錦西鋼管廠的φ508機組等，可以生產油井管、輸送管、機械用管等高檔次產品，將是生產DOM機械用管可靠的焊管坯供應商。目前我國還沒有專業化的精密鋼管生產廠，我們可借鑒國際鋼管企業的一些建廠模式和經驗。日本是一個鋼管出口大國，其鋼管質量居世界首位。日本六大鋼鐵公司中有四個(新日本鋼鐵、住友金屬工業、日本鋼管(NKK)和川崎鋼鐵)都生產鋼管。日本丸一鋼管公司是一個比較大的，但不能自供原料的鋼管公司，年產118.8萬t鋼管，產品有鍍鋅管、異型管、機械用管、標準輸氣輸水管等。位于大阪的原田鋼管公司年產1.2萬t液壓缸筒等精密鋼管，主要生產手段是冷拔。總部位于大阪的片倉鋼管公司建有世界最大的700噸冷拔機，在大阪、廣島和東京都建有精密鋼管生產廠，年產4.92萬t精密鋼管。 2)行業需求(1)工程液壓機械：如液壓汽車吊、挖掘機、推土機、叉車等。(2)煤礦井下液壓支架：目前全國生產井下液壓支架的企業有48家，高精度冷拔管的總需求量約為120萬米。(3)水電站閘門啟閉機、模板機，特別是長江三峽工程在今后十年的需求很大。(4)建筑機械：高空作業升降機械，一般建筑的施工修繕也離不開液壓機械。(5)石油地質管：全國各油田每年需抽油泵3萬臺以上，年消耗高精度管20—40多萬米、此外還可用本項技術精整各類鉆桿。(6)兵器工業：軍工部門現在用旋壓方法加工槍炮管，旋壓方法生產率低而成本高，用冷拔方法生產則更為合適。(7)軸承行業：目前滾動軸承座圈的生產，以圓鋼為原料，切片后經沖壓制成。大軸承座圈還將實心棒料掏空來制作，金屬利用率不到40%，迫切需要高精度、軸承鋼厚壁管材。(8)汽車工業：95年傳動軸用精密管6000噸，半軸套管1萬噸和各種輸油管等。(9)航空工業：鋁合金飛機起落架管和厚壁鋼管等。(10)千斤頂行業：我國千斤頂制造有相當實力，出口創匯前景可觀。各生產企業目前千斤頂缸多采用實心棒料加工，生產效益低，材料浪費高，對高精度冷拔管需求迫切。 (11)其他領域：各種印染輥、輥道托輥用管、不銹鋼管、鋁管、銅管、異型管及內外復合管等等均可采用本項技術生產。五、經濟效益分析 1)、成功范例高精度冷拔生產精密鋼管技術在八十年代末才在國內推廣應用，采用這項技術的企業多都取得了較好的效益。以江蘇無錫某鄉鎮企業為例，該企業在1992年采用這項技術，投資650萬元建立了高精度冷拔鋼管廠，員工60人(多為農民合同工)，截止到1999年底已獲得稅后利潤2400萬元，固定資產已達1300萬元。 2)、原料和成品管價格國內無縫鋼管價格在4200～5200元/噸，直縫焊管價格在2900～3600元/噸。高精度冷拔主要產品：液壓、氣動缸體管，DOM管，汽車、拖拉機、摩托車用小口徑精密鋼管，煤炭井下支柱管，石油地質用管，根據品種規格;價格在9000～1300元/噸。 3)、投資回報分析以建造二臺拔機、生產綱領為4000噸冷拔精密管能力的生產線概算，項目總投資額約1000萬元人民幣。以建造一臺拔機、生產綱領為2000噸冷拔精密管能力的生產線概算，項目總投資額約850萬元人民幣。按毛坯管5000元/噸、成品管售價平均按9500元/噸計算。按方案(1)建兩臺拔機，達產后年產4000噸冷拔精密管，銷售收入3800萬元，實現利潤640萬元(保守地按一噸1600元利潤計算)。投資回收期為2.5年(從投資年份計算)。按方案(2)建一臺拔機，達產后年產2000噸冷拔精密管，銷售收入1900萬元，實現利潤320萬元，投資回收期為3年(從投資年份計算)。 4)、生產規模，人員和廠房(以建造一臺300噸冷拔機的生產線為例) A、生產綱領以一臺300噸高精度冷拔生產線建成投產，工藝穩定，規格齊全后，年產成品管Φ63～Φ300mm、最長12米的精密管材2000噸，約5萬米。 B、設備組成高精度液壓冷拔機，退火熱處理裝置，坯管化學處理設備，矯直設備，模具及加工設備，測試設備，起重運輸設備，電力系統等。設備投資約：750萬元。其中300噸高精度冷拔機造價：345萬元，該設備全液壓驅動、實現PLC自動控制，裝機容量270KW。退火電爐：65萬元。珩磨機：48萬元。 C、人員組成生產人員39人，工藝技術人員5人，管理人員3人，銷售人員7人，輔助人員6人，合計60人 D、廠房面積 2052M2(18×114M2)的生產車間;車間一端建設324M2(6×18×3)附房作為綜合辦公室。另外再建立500M2毛坯料的存放工棚。六、合作方式 1、技術轉讓及合同服務費一般55～75萬元。 2、交鑰匙工程(高精度液壓冷拔機設計制造，輔助設備的選型)費用為650～750萬元。合作合同生效后，8-10個月內完成工廠規劃、流程設計、設備制造和廠房建設。二個月內完成設備安裝、調試。合作方式：七、獲獎情況 1995年獲得冶金部科學技術進步獎(三等)。 1996年獲得北京市科學技術進步獎(二等)。 1997年列入國家“八五”科技成果匯編。
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