我國于20世紀70年代開始研制全浮動芯棒連軋管機，國產(chǎn)的Φ76mm全浮動芯棒連軋管機組于80年代末在衡陽鋼管廠試生產(chǎn)。80年代初開始，我國陸續(xù)引進連軋管機生產(chǎn)線。至今已有46套連軋管機組。其中限動芯棒連軋管機組44套，全浮動芯棒、半浮動芯棒連軋管機組各1套。在44套限動芯棒連軋管機組中，三輥連軋管機組28條，其余均為兩輥連軋管機組。下面結(jié)合幾個典型機組例子介紹我國連軋管機組發(fā)展情況。
寶鋼無縫鋼管廠ф140m浮動芯棒連軋管機組（8機架，呈45°角布置）
1985年建成投產(chǎn)，是我國從德國引進的第1套先進的熱軋無縫鋼管連軋機組，設(shè)計產(chǎn)量50萬噸／年，產(chǎn)品規(guī)格為Φ（21.3～139.7）mmmmx(2.0~252.0～25）mm，主要用于生產(chǎn)油井管和鍋爐管。該機組具有現(xiàn)代化的管理模式和在線全自動化運行方式。它的建成投產(chǎn)大大提高了我國熱軋無縫鋼管技術(shù)裝備水平，提高了無縫鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的各項技術(shù)指標，讓業(yè)內(nèi)人士大開眼界，并成為我國現(xiàn)代化無縫鋼管發(fā)展史上的一個里程碑。
1. 與當時國內(nèi)自動軋管機、周期式軋管機相比，該連軋管機組的優(yōu)勢是：
a. 軋制節(jié)奏快3.5～4p／min；
b. 產(chǎn)量高，設(shè)計產(chǎn)量50萬噸／年（該機組實際最高年產(chǎn)量超過了85萬噸）；
c. 壁厚精度較高，壁厚偏差±7％～9％；
d. 延伸系數(shù)較大4～5；
e. 可生產(chǎn)較長的荒管大于33m；
2. 主要工藝技術(shù)裝備和智能化方面創(chuàng)新：
a. 采用帶導盤的狄塞爾穿孔機；
b. 穿孔機采用了可變速軋制；
c. 采用了頂桿快速更換；
d. 采用了步進式再加熱爐；
e. 采用了28機架三輥式張力減徑機，并帶有頭尾（CEC）控制技術(shù)；
f. 熱軋生產(chǎn)線配有過程管理機和PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了全自動化生產(chǎn)。
天津鋼管公司ф250mm限動芯棒連軋管機組（7機架，呈45°角布置）
該連軋管機組由意大利引進，1992年建成投產(chǎn)，是我國引進的第一套限動芯棒連軋管機組，產(chǎn)品直徑為ф114～273.1mm，壁厚4.5～35mm，主要產(chǎn)品定位于當時國內(nèi)緊缺的石油套管。
1. 與浮動式芯棒連軋管機組相比，限動芯棒連軋管機組的優(yōu)勢：
a. 鋼管的壁厚精度更高，壁厚偏差±6％～8％；
b. 可軋制D／S大于42的薄壁鋼管；
c. 可生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格范圍更寬，該機組規(guī)格范圍為φ114～273mm（限動芯棒連軋管機組目前可生產(chǎn)的最大的直徑為φ508mm）；
d. 可軋制的荒管長度更長（該機組荒管長度為32～33m，理論上可大于45m）；
e. 延伸系數(shù)大于5；
f. 能耗比浮動式連軋機組低30％左右。
2. 主要工藝技術(shù)裝備和智能化方面創(chuàng)新：
a. 穿孔機設(shè)置了機內(nèi)定心輥；
b. 穿孔機采用了頂桿快速更換；
c. 設(shè)置了頂桿預旋轉(zhuǎn)裝置；
d. 采用線外預穿芯棒工藝；
e. 連軋機采用了快速換輥（兩側(cè)更換）；
f. 配備了在線測厚、測徑、測長、測速、測溫等裝置，能及時監(jiān)控鋼管的幾何尺寸。
衡陽鋼管廠φ89mm半浮動芯棒連軋管機組（6機架，水平垂直布置）
1997年建成投產(chǎn)，該連軋管機組由德國引進，是我國第一套半浮動芯棒連軋管機（也是唯一的一套）。產(chǎn)品直徑為φ25～89mm，壁厚2.5～12mm，主要產(chǎn)品為高壓鍋爐管。
1. 半浮動芯棒連軋管機組的優(yōu)勢是：
a. 軋制節(jié)奏較快3～3.5p／min，稍低于浮動式軋機，但高于限動芯棒軋機；
b. 避免了“竹節(jié)”的產(chǎn)生，壁厚精度與限動軋機相當；
c. 產(chǎn)量高。高于同規(guī)格限動軋機的產(chǎn)量。
2. 主要工藝技術(shù)裝備創(chuàng)新：
a. 采用錐形輥導板式穿孔機，輾軋角為10°，采用前臺主傳動即主電機、傳動軸布置在前臺，有利于穿孔機實現(xiàn)頂桿循環(huán)和設(shè)備維護（一般錐形輥穿孔機的傳動軸布置在出口側(cè)，輾軋角為15°）；
b. 芯棒運行采用半浮式工藝。既有限動軋機壁厚精度高的特點，又有浮動軋管機節(jié)奏快的特點，適于生產(chǎn)中、小直徑無縫鋼管。
包鋼連軋管廠φ180mm少機架限動芯棒連軋機組（5機架，水平垂直布置）
2000年φ180mm限動芯棒連軋管機組建成投產(chǎn)（國內(nèi)第一套5機架連軋管機組）。該機組由意大利引進，產(chǎn)品規(guī)格為φ(60~245)mm×(3.2~25)m2～25）mm，主要產(chǎn)品為油井管和鍋爐管。
1. 5機架（Mini-MPM）限動芯棒連軋管機組的特點是：
a. 連軋機組采用了5機架，較大幅度降低了機電設(shè)備投資和基建費用，同時也減少了生產(chǎn)工具的費用；
b. 該機組的另一特點是，12架微張力定徑機與24架張力減徑機串列布置。
2. 主要創(chuàng)新點：
a. 連軋機軋輥調(diào)整采用了液壓壓下，因而可實現(xiàn)在線輥縫調(diào)整；
b. 配備了鋼管頭尾削尖功能，以改善鋼管頭尾的壁厚偏差。
鞍鋼無縫鋼管廠ф159mm限動芯棒連軋管機組（5機架，水平垂直布置）
2002年鞍鋼集團無縫鋼管廠通過對靈山ф140mm軋管機組的技術(shù)改造，建成一套φ159mm限動芯棒連軋管機組。該連軋機組由德國引進，產(chǎn)品直徑為φ7～177.8mm，壁厚4.5～16mm，設(shè)計產(chǎn)量為20萬噸／年。
主要特點和創(chuàng)新點：
1. 除連軋管主機與限動裝置由國外供貨，其余設(shè)備分別由國外提供基本數(shù)據(jù)、或基本設(shè)計、或詳細設(shè)計，由國內(nèi)制造。
2. 穿孔機通過利舊，改造為導板錐形輥臥式穿孔機，輾軋角為3.3°，完全由國內(nèi)設(shè)計制造。
3. 在定徑機前設(shè)置了電感應(yīng)再加熱裝置。
天津鋼管公司ф168mm三輥限動芯棒連軋管機組（5機架＋1架空減機）
2003年建成投產(chǎn)，是世界上第一套三輥連軋管機組（PQF），產(chǎn)品直徑為Φ32～168.3mm，壁厚3.5～22mm，主要產(chǎn)品：鉆桿、油套管、高壓鍋爐管等，在設(shè)計上還考慮了可軋制高合金、不銹鋼管等難變形金屬。
1. 該機組的優(yōu)勢：
a. 壁厚精度更高
三輥布置使芯棒在孔型中的對中性更好，軋制過程更加平穩(wěn)，金屬變形更加均勻，壁厚偏差達到±5％～6％；
b. 鋼管表面質(zhì)量更好
孔型槽底與輥肩各點線速度差減小、金屬不均勻流動減小、橫向變形減小，減緩了因軋輥側(cè)壁結(jié)瘤而在金屬表面上留下的壓痕缺陷，使鋼管表面更加光潔；
c. 可軋制高合金、不銹鋼等變形難度更大的金屬
采用三輥軋制工藝和機架采用圓形結(jié)構(gòu)設(shè)計，使機架的剛性高，受力均勻，單輥受力減小；
d. 軋制缺陷減少
因不均勻變形減小、金屬的縱向拉應(yīng)力降低，拉裂、拉凹等缺陷大幅度減少；
e. 金屬收得率高
軋制缺陷減少，尾部不規(guī)則部分切除減少近40％；
f. 可軋制更薄的鋼管
徑壁比D／S達50；
g. 工具消耗顯著降低
無論是軋輥的尺寸，還是軋輥的磨損，都呈較大幅度下降。
2. 主要工藝技術(shù)裝備和智能化方面的創(chuàng)新：
a. 牌坊的結(jié)構(gòu)設(shè)計使其剛性高、穩(wěn)定性好。牌坊采用全新的整體圓筒形框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，5個機架加空減機架的牌坊全部用大型螺桿連接為一體，牌坊結(jié)構(gòu)緊湊，長度方向縮短。其剛性更高，穩(wěn)定性更好，同時便于運輸及安裝，見圖6-42所示；
b. 采用軸向換輥方式。有利于保持軋機中心線的穩(wěn)定和對中性，可減少廠房跨距，但不利于單機架換輥和事故處理；
c. 軋輥的液壓平衡采用獨特的擺臂式結(jié)構(gòu)設(shè)計，見圖6-43所示；
d. 連軋機采用了液壓小艙控制系統(tǒng)（HCCS），可實現(xiàn)動態(tài)輥縫調(diào)整；
e. 采用了芯棒前行循環(huán)工藝。該工藝是指當軋制結(jié)束時，芯棒不返回而繼續(xù)前行的循環(huán)工藝以及相
關(guān)的配套技術(shù)，省去了芯棒返回時間，使每根管的軋制周期縮短4～5s，可提高機組的產(chǎn)能20％以上；
f. 采用了多項工藝控制（智能）技術(shù)如CARTA技術(shù)：是將生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程控制和質(zhì)量保證三者有機結(jié)合起來，以保證優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗地生產(chǎn)鋼管；液壓小艙控制系統(tǒng)（HCCS）：可控制連軋機的液壓壓下動作，實現(xiàn)輥縫調(diào)節(jié)。包括實現(xiàn)溫度補償、咬入沖擊補償、錐形芯棒伺服和頭尾削薄等功能；QAS系統(tǒng)：通過對物料的跟蹤、檢／監(jiān)測，對數(shù)據(jù)進行收集、分析和存儲并將分析的結(jié)果及時反饋給生產(chǎn)控制系統(tǒng)，以實施對物料的控制，保證鋼管的質(zhì)量；MTS系統(tǒng)：向QAS、CARTA（包括PSS）系統(tǒng)傳遞訂單信息，收集這些系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)并歸檔保存：從管坯稱重開始到冷床結(jié)束，跟蹤物料通過不同工序時的流水號和各種工藝調(diào)整數(shù)據(jù)。
衡陽華菱鋼管ф340mm連軋管機組、攀成鋼Φ340mm連軋管機組
該兩機組均為2005年建成投產(chǎn)，設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)熱軋無縫鋼管50萬噸。機組采用帶導盤錐形輥穿孔，帶空減機架（VRS）的5機架限動芯棒連軋機，12機架微張力定（減）徑，主要設(shè)備從德國SMSMeer公司引進。
創(chuàng)新點：兩套機組均采用了穿孔機工藝輔助設(shè)計系統(tǒng)（CARTA-CPM）、連軋工藝監(jiān)控系統(tǒng)（PSS）、連軋輥縫控制系統(tǒng)（HCCS）、微張力定（減）徑機工藝輔助設(shè)計系統(tǒng)（CARTA-SM）、物料跟蹤系統(tǒng)（MTS）和在線檢測質(zhì)量保證系統(tǒng)（QAS）等工藝控制技術(shù)。
攀成鋼ф159mm三輥連軋管機組（5機架＋1架空減機）
2007年建成投產(chǎn)，產(chǎn)品直徑為φ48.3~1777.8mm,壁厚3.5～25mm；主要產(chǎn)品：鉆桿、油套管、高壓鍋爐管等。
特點及創(chuàng)新點：
1. 采用了錐形輥導盤式穿孔機，增加了后臺機內(nèi)定心裝置和前臺管坯熱定心裝置。
2. 采用了意大利達涅利公司開發(fā)的三輥限動芯棒連軋管機 FQM（Fine Quality Mill），其機架結(jié)構(gòu)設(shè)計簡捷，軋輥的液壓平衡簡單、直接，有利于輥縫調(diào)節(jié)，軋輥機架的拆裝和校準更方便。結(jié)構(gòu)如圖6-44。
3. 配置了KOCKS公司的24機架三輥式張力減徑機。采用單獨軋輥傳動，交流變頻調(diào)速，后三個機架（K1、K2和K3）軋輥可調(diào)，便于張力控制，減小機架更換次數(shù)和時間。軋輥機架孔型是采用普通數(shù)控車床對單個輥環(huán)進行單獨加工，不是采用傳統(tǒng)的機架軋輥整體加工方式。減少了備用機架的數(shù)量，又省去專用加工機床，也降低長期運行費用。同時，由于各機架軋輥實際直徑的不同，采用了變架間距的緊湊式設(shè)計，縮短了機組長度，可進一步減少增厚端切損。
控制方面，配置了完善的自動控制系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)鋼管增厚端控制（HEC）、自動壁厚控制（AWC）、傳動系統(tǒng)沖擊補償、負荷均衡控制等必要的控制功能；同時，根據(jù)在線檢測信息，可實時對三個可調(diào)軋輥機架進行遠程調(diào)節(jié)。既減少切損、降低金屬消耗，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。該張力減徑機和軋輥機架如圖6-45所示。
