炉焊管车间设计         (design of butt - welded pipe mill)

热轧带钢在加热炉内加热到1300℃左右，经成型为管状，然后锻焊成钢管的车间设计。炉焊管生产方法属于压力焊接的范畴，主要生产直径为21．7～114mm的小直径低压水煤气管和结构管，车间设计原则见轧钢厂设计。

简史        炉焊管生产始于19世纪初的链式炉焊方法，即人工将短带钢逐根装入加热炉中加热，然后用钳子逐根夹住挂在链子上，使之通过碗模拉出，焊成钢管。这种方法劳动条件差，生产能力低，焊缝质量不好，因此被淘汰。1911年美国用成卷带钢为原料采用连续炉焊管机组生产焊接钢管的方法，称为费雷茨一穆恩(Fret z - Moon)法，1923年取得专利权。一套连续炉焊管机组年生产能力可达20～25万t。

中国于1935～1936年在鞍山建成一套链式炉焊管机组，1978年改造成为连续炉焊管机组。

设计规模和产品方案          炉焊管车间的设计规模为年产炉焊管20～25万t／a。钢种主要为低碳钢，钢管外径通常为21．7～114mm，壁厚1．8～8．6mm。产品交货状态根据用户要求确定，炉焊管产品中有80％是以热镀锌状态交货，有些产品尚需经管端车丝后交货。

工艺流程        以成卷带钢为原料。热炉中加热到焊接温度，以便在成型焊接机中锻焊成钢管，和在其后设置张力减径机外，其原料准备及焊管矫直精整工艺流程基本上与电阻焊钢管相同。在炉焊管生产过程中，带钢中部在加热炉中加热到1200℃左右，在进入成型机前用富氧压缩空气吹刷带钢边部，除去边部氧化铁皮，并使带钢边部温度比中部高70～100℃，以保证带钢边缘锻接，防止在成型机中拉断，但这种方法会使能源和金属消耗增加。为了减少能源和金属消耗，出现了用氧气代替压缩空气吹刷带钢边部的方法，用氧气吹刷可以强化铁的氧化过程，增加带钢边部放出的热量，可使带钢中部的加热温度更低些，以节省能源。这种方法称为“低温加热工艺”。其生产工艺流程见图1．

工艺设备选型          主要包括带钢的准备设备、加热、成型焊接设备和钢管精整加工设备的选型。其中带钢的准备设备和钢管精整加工设备的选型见电阻焊管车间设计。

(1)加热设备。一般采用直通式隧道炉。带钢在炉内移动过程中均匀地加热到1200℃左右。现代的隧道炉为两层，上层为预热炉，利用高温的废气将带钢预热，下层为加热炉，将带钢加热到要求的温度。为了便于带钢的成型和焊接，保持稳定的锻焊压力，在加热过程中应使带钢边部的温度高于中间的温度40～50℃。新设计的加热炉还可采用微机控制以实现带钢出炉温度与焊接速度相适应。为了节省能源也有采用隧道炉和感应炉组合的加热设备，带钢在隧道炉内加热到一定温度后再用感应炉将边部加热到1240～1250℃左右。

(2)成型焊接机。一般由单独传动或集中传动的立式机架和水平机架交替组成。机架的数量根据产品规格确定。多数的成型焊接机设置6～14个机架，将焊接的钢管减径。为了提高焊接质量，在第一、第二和第三焊接机架之间，设置带钢吹边设备。

为了用少数几种规格的带钢生产多种规格的成品钢管，也可以在成型焊接机后配备张力减径机或定径机。配备定径机较为经济合理。

车间组成和平面布置          一般多采用平行跨间布除了将带钢在加置，与之相配套的镀锌车间多布置在另外的跨间以改善操作环境。连续炉焊管车间的组成和平面布置见图2。

消耗指标          每吨炉焊钢管成品的主要消耗指标为：热轧带钢1．06～1．08t；电力约65kW • h；燃料2．0～2．5GJ。