擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)作為(wei)一(yi)種壓(ya)(ya)力加(jia)工(gong)的方法(fa),早在1797年(nian)就(jiu)被用來(lai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋁管;1894年(nian)英(ying)國(guo)人(ren) Alexnder Diok開始用冷(leng)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)錫、鉛(qian)、黃銅以及銅合金(jin)(jin)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin);1899年(nian),俄國(guo)人(ren)首(shou)先用熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)較難熔的金(jin)(jin)屬(shu)和合金(jin)(jin)棒材;1924年(nian)英(ying)國(guo)用熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)出管子;1925年(nian),法(fa)國(guo)開始用熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)試制黑色金(jin)(jin)屬(shu)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)。通過以上實踐證(zheng)明了一(yi)點,黑色金(jin)(jin)屬(shu)和有色金(jin)(jin)屬(shu)一(yi)樣可以用熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)來(lai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)各(ge)種產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)。于是,在1928年(nian)德國(guo)建(jian)成(cheng)了世界上第一(yi)臺(tai)機械擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機,用來(lai)成(cheng)批生(sheng)產(chan)(chan)(chan)碳(tan)素鋼(gang)管。
但是,由于過(guo)去(qu)鋼(gang)(gang)擠(ji)壓(ya)試驗都是利用低速的(de)(de)(de)(de)有色金屬(shu)擠(ji)壓(ya)機來(lai)進(jin)行的(de)(de)(de)(de),因此(ci)當(dang)(dang)時(shi)并(bing)沒(mei)(mei)有進(jin)行過(guo)任(ren)何關(guan)于鋼(gang)(gang)擠(ji)壓(ya)特性和(he)(he)(he)方法(fa)的(de)(de)(de)(de)試驗研究(jiu)。對鋼(gang)(gang)擠(ji)壓(ya)時(shi)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)模具(ju)設計和(he)(he)(he)潤(run)滑劑的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇以及(ji)(ji)擠(ji)壓(ya)坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re),都是利用有色金屬(shu)擠(ji)壓(ya)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)范圍內已有的(de)(de)(de)(de)經驗。試驗結果(guo)表明,這(zhe)是不(bu)行的(de)(de)(de)(de)。因為由于擠(ji)壓(ya)速度很(hen)低,潤(run)滑劑的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇和(he)(he)(he)工(gong)(gong)(gong)模具(ju)形狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)設計不(bu)合適(shi),以及(ji)(ji)坯(pi)(pi)料無(wu)氧化加(jia)熱(re)的(de)(de)(de)(de)可操(cao)作性和(he)(he)(he)經濟性的(de)(de)(de)(de)問題還(huan)沒(mei)(mei)有解決(jue),所以不(bu)能保證(zheng)擠(ji)壓(ya)時(shi)合適(shi)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)流(liu)動(dong)條(tiao)件(jian)(jian),以致在(zai)擠(ji)壓(ya)過(guo)程中(zhong)坯(pi)(pi)料很(hen)快被(bei)(bei)冷卻,相反(fan)工(gong)(gong)(gong)具(ju)很(hen)快被(bei)(bei)加(jia)熱(re),導致擠(ji)壓(ya)過(guo)程無(wu)法(fa)進(jin)行。由于當(dang)(dang)時(shi)鋼(gang)(gang)擠(ji)壓(ya)時(shi)有以下(xia)四個基本工(gong)(gong)(gong)藝(yi)和(he)(he)(he)裝備上的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)尚不(bu)具(ju)備,致使用擠(ji)壓(ya)法(fa)來(lai)生產黑色金屬(shu)產品(pin)并(bing)沒(mei)(mei)有投入工(gong)(gong)(gong)業(ye)性生產。這(zhe)四個條(tiao)件(jian)(jian)是:(1)高(gao)使用壽命(ming)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)模具(ju)材料;(2)坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)(de)無(wu)氧化加(jia)熱(re);(3)適(shi)當(dang)(dang)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)潤(run)滑劑;(4)高(gao)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)速度。
與此同(tong)時,德國(guo)的(de)(de)(de)一個(ge)鋼廠(chang)和(he)一個(ge)有(you)色金(jin)(jin)屬半成品(pin)工(gong)廠(chang)合作進(jin)行(xing)了鋼擠壓試(shi)驗,在(zai)原理上(shang)證(zheng)實(shi)了鋼擠壓的(de)(de)(de)可行(xing)性。直至20世紀(ji)40年代(dai),高參數(shu)的(de)(de)(de)蒸汽透平制(zhi)造業(ye)、燃氣透平制(zhi)造業(ye)、儀器儀表(biao)制(zhi)造業(ye)以及(ji)機器制(zhi)造業(ye)中某些(xie)領域(yu)的(de)(de)(de)快速發展(zhan),都必(bi)須(xu)使用(yong)具有(you)高耐熱強(qiang)度、耐酸、高電磁性和(he)其他特(te)殊性能的(de)(de)(de)高合金(jin)(jin)鋼和(he)難熔合金(jin)(jin)制(zhi)造的(de)(de)(de)零件。而當耐熱強(qiang)度或其他物理化學性能提高時,許多材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)工(gong)藝塑性會明(ming)顯地下降(jiang),使一個(ge)很(hen)有(you)使用(yong)價值的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)在(zai)流動狀態下,塑性指標降(jiang)低到甚至不(bu)能用(yong)軋制(zhi)或自由(you)鍛(duan)的(de)(de)(de)方法進(jin)行(xing)加工(gong)。因此,在(zai)當時,對(dui)(dui)一些(xie)不(bu)銹鋼、鎳(nie)基(ji)合金(jin)(jin)等材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)無縫鋼管產品(pin),雖然用(yong)軋制(zhi)法生(sheng)產有(you)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)困難,但也(ye)只能用(yong)軋制(zhi)和(he)自由(you)鍛(duan)的(de)(de)(de)方法生(sheng)產,導致這(zhe)類(lei)產品(pin)生(sheng)產的(de)(de)(de)經濟性和(he)可能性大(da)大(da)降(jiang)低。對(dui)(dui)高性能、低塑性、難變形材(cai)料(liao)產品(pin)的(de)(de)(de)實(shi)際需求,促(cu)進(jin)了對(dui)(dui)高合金(jin)(jin)鋼和(he)各種特(te)殊材(cai)料(liao)熱擠壓過程(cheng)的(de)(de)(de)研究。
1941年(nian),法(fa)國的(de)塞(sai)菲(fei)拉(la)克( CEFILAC)公司(原金(jin)屬拉(la)拔與軋制公司)的(de)技(ji)術(shu)經理J.賽茹爾(er)內(nei)(J. Sejournet)在于(yu)仁恩( Ugine)電爐鋼(gang)公司的(de)協助下成功(gong)研(yan)制出玻璃潤滑(hua)劑,奠定了鋼(gang)擠壓(ya)工藝及設(she)備迅速發(fa)展的(de)基礎(chu)。同年(nian),“玻璃潤滑(hua)劑高速擠壓(ya)法(fa)”專利(li)許可證頒發(fa)給(gei) J. Sejournet后,很快被美國、英國、西班(ban)牙、奧地利(li)、日(ri)本、瑞典和其他國家所購買(mai)(表1-1)。
1945年,玻(bo)璃(li)潤滑劑開始用于工業性生(sheng)產(chan)。當時一些長期使(shi)用的(de)用來生(sheng)產(chan)銅(tong)和黃銅(tong)產(chan)品(pin)舊式有色金屬(shu)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji),在結(jie)構、擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度和加熱工藝方面都已不(bu)能適應鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)的(de)特殊要求。因此,在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)時,這些擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)大(da)部分(fen)被拆除,同時被現代(dai)鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)替代(dai)。當時對所(suo)設計的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)和輔(fu)助設備的(de)結(jie)構提出了以下三(san)點要求:
1. 在(zai)生(sheng)產(chan)絕(jue)對(dui)可靠(kao)的(de)條件下,具有高的(de)工(gong)作速度(du)。要(yao)求擠壓速度(du)為300~400m,空程速度(du)為650mm/s。這(zhe)樣,生(sheng)產(chan)的(de)間隙時間從110s減少到25~30秒。
2. 設(she)計要求純擠壓(ya)時間(jian)為(wei)2~3秒。這(zhe)是因為(wei)考慮到當(dang)時液壓(ya)系統的(de)管和閥門(men)的(de)費用比較高(gao)(gao),再進一步(bu)減少純擠壓(ya)時間(jian)就沒有什么益處了。但是,仍需調(diao)在這(zhe)方面要繼續努力。因為(wei)擠壓(ya)坯料與擠壓(ya)筒和擠壓(ya)模(mo)(mo)的(de)接(jie)觸時間(jian)縮短(duan)可(ke)使(shi)工模(mo)(mo)具(ju)的(de)使(shi)用壽命提高(gao)(gao),并且檢查(cha)和更(geng)換工模(mo)(mo)具(ju)的(de)工作量也可(ke)以(yi)減輕,使(shi)擠壓(ya)機的(de)生產(chan)效(xiao)率提高(gao)(gao),同(tong)時使(shi)產(chan)品(pin)的(de)生產(chan)成本降低。
3. 擠壓(ya)機的(de)結構強度和裝(zhuang)配(pei)精度要(yao)求比有色金屬擠壓(ya)的(de)要(yao)求高(gao)。這是因為(wei)鋼擠壓(ya)時的(de)擠壓(ya)力相對比有色金屬擠壓(ya)時大(da)得多,這樣可確(que)保擠壓(ya)鋼管壁厚公差精度,滿足(zu)當時特殊產品(pin)生產的(de)需要(yao)。
20世紀50年代初期,美國首先開始將低頻(pin)電(dian)感(gan)(gan)應加熱(re)(re)(re)技(ji)術引入鋼擠壓的(de)料(liao)(liao)加熱(re)(re)(re)工(gong)藝并獲得成功;接著英國也(ye)于1957年開始采用低頻(pin)感(gan)(gan)應加熱(re)(re)(re)技(ji)術來實(shi)現擠壓坯(pi)料(liao)(liao)的(de)無氧化加熱(re)(re)(re),并且感(gan)(gan)應加熱(re)(re)(re)爐被(bei)設計成單爐座,每(mei)小時可(ke)無氧化加熱(re)(re)(re)壞料(liao)(liao)40噸。
與此同時,由于(yu)特(te)殊冶金(jin)技術的(de)發展,其研究(jiu)成(cheng)(cheng)果在擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)工(gong)模具(ju)材(cai)料選擇工(gong)具(ju)設計和(he)(he)制作(zuo)中的(de)應用(yong),使(shi)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)工(gong)模具(ju)在高溫下能夠承受更(geng)大的(de)壓(ya)力、沖擊和(he)(he)疲勞負(fu)荷(he),提高了其使(shi)用(yong)壽命。例如,當(dang)時英國的(de)勞芳·莫爾優質(zhi)鋼公司(si)(Low Mour Fine steel Ltd.),采用(yong)尼莫尼克(ke)90合金(jin)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)時,其模具(ju)的(de)使(shi)用(yong)壽命得到(dao)了很(hen)大的(de)提高。但是后來,由于(yu)尼莫尼克(ke)90合金(jin)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模在機械加(jia)工(gong)方面遇到(dao)很(hen)大的(de)困難,并且(qie)使(shi)用(yong)成(cheng)(cheng)本比較高,因而沒(mei)有被推廣使(shi)用(yong)。于(yu)是又進一步地研究(jiu)出淬硬性(xing)、抗(kang)熱(re)裂(lie)性(xing)、耐磨性(xing)和(he)(he)熱(re)強度(du)都很(hen)高,且(qie)加(jia)工(gong)容易(yi)和(he)(he)價廉的(de)9%W和(he)(he)4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模,其熱(re)處理后的(de)硬度(du)分別(bie)達到(dao)HRC49-50HRC56。用(yong)于(yu)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)有8個(ge)翅的(de)異型管(guan)時,擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)模的(de)使(shi)用(yong)壽命超過(guo)100次/只。
50年代(dai)后期,美國瓊斯·拉弗林(J&L)擠壓(ya)(ya)工廠(chang)的(de)W. L. Steinbrenner試驗成功(gong)一種具有良好模具特性的(de)新材料鉬合(he)金(jin)用(yong)于制作擠壓(ya)(ya)模,取得很好的(de)效(xiao)果。采用(yong)鉬合(he)金(jin)制造(zao)的(de)擠壓(ya)(ya)模容易(yi)加工,不需要(yao)熱(re)處理,并(bing)且在使用(yong)后還(huan)可以重(zhong)新加工成尺寸較小一檔(dang)的(de)擠壓(ya)(ya)模繼續使用(yong),其壽命可以達到200-300次/只(zhi)以上。
至此(ci),鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)工(gong)藝(yi)和設備(bei)上的四個主要難(nan)題已經(jing)基本上得到解決(jue),鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)術進入到提高(gao)生(sheng)產率、進一步(bu)完善擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)結構、改善技術經(jing)濟指標的新階段。
當時,在(zai)美(mei)國和(he)歐洲從事擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)設(she)計和(he)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)(de)公(gong)(gong)司主要有(you)(you)英(ying)國的(de)(de)(de)(de)勞(lao)威(wei)Loewy工(gong)(gong)程公(gong)(gong)司和(he)菲爾汀( Fielding)工(gong)(gong)廠設(she)計公(gong)(gong)司,德國的(de)(de)(de)(de)施勞(lao)曼(se mam)公(gong)(gong)司和(he)美(mei)國的(de)(de)(de)(de)皮爾太(tai)克( Buried)公(gong)(gong)司。他們采用(yong)最新(xin)科(ke)技,大量設(she)計制(zhi)造(zao)臥式液壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),在(zai)將(jiang)近20年的(de)(de)(de)(de)時間內使擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)數量增加了9倍。其中液壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)總能力(li)增加了800%,機(ji)械擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)總能力(li)增加了250%,并(bing)且還量制(zhi)造(zao)了4000~6000噸的(de)(de)(de)(de)管型材擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)。僅勞(lao)威(wei)工(gong)(gong)程公(gong)(gong)司一(yi)家就供應了197臺擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),其中164臺用(yong)于(yu)有(you)(you)色金屬,33臺用(yong)于(yu)鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)。
1951年,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓法生產不(bu)銹鋼管的工業性生產車間在美國的 Babcock& Wilcox公司建成投產。此后的10~20年內,國外幾乎所有的不銹(xiu)鋼管生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產不(bu)銹鋼無縫管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹鋼無縫鋼管(guan)不可缺少的生產手段。
20世紀60年代初,鋼(gang)的(de)(de)熱(re)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)技術已經發展(zhan)到(dao)一(yi)個(ge)相當高(gao)(gao)的(de)(de)水平。由于設計和(he)機(ji)械制造(zao)技術的(de)(de)進步(bu),擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)結(jie)構和(he)裝備不(bu)(bu)斷完(wan)善:采(cai)用(yong)了(le)(le)更為(wei)合理(li)的(de)(de)4張力柱式框(kuang)架結(jie)構;帶(dai)預(yu)應(ying)力的(de)(de)張力柱固定螺帽;帶(dai)預(yu)應(ying)力裝配(pei)的(de)(de)多(duo)層結(jie)構擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong);旋轉式雙(shuang)(shuang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)和(he)雙(shuang)(shuang)穿孔筒(tong)(tong);旋轉式或(huo)抽屜式模架;擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)(tong)的(de)(de)自動(dong)清理(li)和(he)冷卻(que);擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)墊的(de)(de)自動(dong)分離和(he)自動(dong)傳輸;擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)幾乎都配(pei)備有(you)一(yi)個(ge)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)蓄(xu)勢器系統采(cai)用(yong)具有(you)多(duo)級不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)(ya)(ya)力組合的(de)(de)多(duo)缸結(jie)構。例如(ru),當時在(zai)新建投產的(de)(de)一(yi)系列3000噸(dun)鋼(gang)管和(he)型(xing)鋼(gang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上,不(bu)(bu)再(zai)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)單獨的(de)(de)3000噸(dun)水壓(ya)(ya)(ya)(ya)缸(只(zhi)能(neng)用(yong)減小(xiao)蓄(xu)勢器中的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)辦法來變(bian)換(huan)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力等級),而是改為(wei)采(cai)用(yong)一(yi)種(zhong)可(ke)以(yi)(yi)在(zai)500~3000噸(dun)范圍內按照6個(ge)相同等級來變(bian)換(huan)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)。在(zai)這種(zhong)情況下,坯料的(de)(de)直(zhi)徑可(ke)以(yi)(yi)從125mm增(zeng)大(da)到(dao)350mm,長度可(ke)以(yi)(yi)由150mm增(zeng)長到(dao)1000mm,使一(yi)臺(tai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)應(ying)用(yong)范圍擴大(da)了(le)(le)很多(duo),并且提高(gao)(gao)了(le)(le)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)生(sheng)產效(xiao)率。
當時,大(da)量采用的(de)(de)是3000~5000噸(dun)(dun)臥(wo)(wo)式水(shui)壓(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機。與此同時,美國還建成臺(tai)(tai)1200噸(dun)(dun)的(de)(de)大(da)型(xing)臥(wo)(wo)式擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機,其(qi)中3臺(tai)(tai)用于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋁合金(jin),3臺(tai)(tai)用于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋼管、型(xing)鋼和(he)(he)難熔金(jin)屬及(ji)合金(jin)。當時在各種(zhong)型(xing)號和(he)(he)噸(dun)(dun)位(wei)的(de)(de)臥(wo)(wo)式擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機上(shang),其(qi)最佳的(de)(de)工藝技術單(dan)項(xiang)指(zhi)標可達(da)(da)到如下水(shui)平(ping):鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時的(de)(de)最大(da)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)比達(da)(da)到70以上(shang),而從理論(lun)上(shang)和(he)(he)實驗上(shang)可以達(da)(da)到200;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度提高到300~400mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)桿的(de)(de)空程速度可以達(da)(da)到600-700mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)的(de)(de)周期(qi)時間縮(suo)短到20秒(miao);擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)次數(shu)達(da)(da)到140次/小(xiao)時。
當(dang)時還普遍采用工頻感應加(jia)熱(re)爐和再加(jia)熱(re)爐,以(yi)及帶保護氣體的環(huan)形(xing)加(jia)熱(re)爐等坯(pi)料無氧化加(jia)熱(re)設備。當(dang)時已(yi)有128臺(tai)以(yi)上的感應加(jia)熱(re)爐和再加(jia)熱(re)爐在世界各國的擠壓車間(jian)運行,單臺(tai)的最大加(jia)熱(re)能(neng)力達到40噸/小時。
同(tong)時(shi)采用合金(jin)鋼(gang)、高合金(jin)鋼(gang)、高溫合金(jin)難熔金(jin)屬(shu)、金(jin)屬(shu)陶(tao)瓷、硬質合金(jin)等材料來制作擠壓機(ji)和(he)穿孔機(ji)的(de)工(gong)(gong)模(mo)具(ju),使一些擠壓工(gong)(gong)模(mo)具(ju)的(de)極限強(qiang)度達到(dao)2360MPa。
20世紀60年代(dai)末期(qi),世界各國已擁有(you)135臺以上擠(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)和鎳及(ji)其合(he)金(jin)的擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)在(zai)運轉,其中85%~90%的擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)用于(yu)生(sheng)產(chan)鋼(gang)管,10%~15%的擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)用于(yu)生(sheng)產(chan)型鋼(gang)。一時擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)成(cheng)為“最靈活的軋管機(ji)(ji)”,并且還(huan)推(tui)出擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)和張力減徑機(ji)(ji)聯合(he)使用的擠(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)管生(sheng)產(chan)線,用來(lai)大(da)批量生(sheng)產(chan)碳素鋼(gang)、低合(he)金(jin)鋼(gang)、不銹(xiu)鋼(gang)和耐熱鋼(gang)等鋼(gang)管。
表(biao)1-2為國外部(bu)分國家(jia)和公(gong)司的擠(ji)(ji)壓機,表(biao)1-3為中國的部(bu)分鋼(gang)管型材擠(ji)(ji)壓機。表(biao)1-4為國外一些鋼(gang)擠(ji)(ji)壓機的主要性能,表(biao)1-5為美國部(bu)分鋼(gang)擠(ji)(ji)壓的主要參數。
采(cai)用3000~4000噸擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)配(pei)置16~24機(ji)(ji)(ji)架張(zhang)力(li)(li)減徑機(ji)(ji)(ji),張(zhang)力(li)(li)減徑機(ji)(ji)(ji)進口鋼管的直徑為73~170mm,生(sheng)產(chan)的成品(pin)管的最小(xiao)直徑為20-30mm,最小(xiao)壁厚為2~3mm。一(yi)般進張(zhang)力(li)(li)減徑機(ji)(ji)(ji)鋼管的長(chang)度(du)為10~20m。如果采(cai)用連鑄(zhu)坯(pi)(pi)生(sheng)產(chan)碳素鋼和低合(he)金鋼管,擠(ji)壓(ya)鋼管的坯(pi)(pi)重還要增大。通過張(zhang)力(li)(li)減徑機(ji)(ji)(ji)后的成品(pin)管長(chang)度(du)可以(yi)達到25~35m,張(zhang)力(li)(li)減徑的出口速(su)度(du)最大可以(yi)達到4~6m/s,年產(chan)量(liang)在10萬噸以(yi)上。
從當(dang)時的發展情況來看(kan),擠(ji)壓機與張力(li)減徑(jing)機配合使用時,具有以下幾方面(mian)的優勢:
1. 提高了擠壓機的產量
1臺3000噸(dun)擠壓機,如果是單機生(sheng)產(chan)碳素鋼(gang)管年(nian)產(chan)量在5萬~6萬噸(dun)左右,而采(cai)用與張力減徑機聯合組成生(sheng)產(chan)線時,使其年(nian)產(chan)量可(ke)提高至10萬噸(dun)以上。
2. 擴大了擠壓機組生產鋼管的規格范圍
一般1臺3000噸壓(ya)機(ji)生(sheng)產鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)最小規格為(wei)d60mm×2.5mm,而配置(zhi)了張(zhang)力減徑(jing)機(ji)之后(hou),由張(zhang)力減徑(jing)機(ji)減徑(jing)后(hou)的(de)鋼(gang)(gang)管(guan)最小規格為(wei)28mm×2.0mm,甚至(zhi)可以減徑(jing)至(zhi)16mm×2.0mm。
3. 降(jiang)低了生產成本
由于擠壓(ya)機使(shi)用(yong)的坯料(liao)規(gui)格較(jiao)少,一(yi)般僅3-6個規(gui)格系列,使(shi)工(gong)模具的準備(bei)和消耗量相應減(jian)少。并且(qie)生(sheng)產小直徑鋼(gang)管時,無需(xu)進(jin)行進(jin)一(yi)步的冷拔冷軋等冷加工(gong)工(gong)序。
4. 可以靈活生產
既可以生(sheng)(sheng)產批(pi)量小、塑(su)性低的(de)難(nan)變(bian)形高合金(jin)鋼(gang)和合金(jin)鋼(gang)管,又(you)可以生(sheng)(sheng)產批(pi)量大的(de)小直徑碳素鋼(gang)管和低合金(jin)鋼(gang)管。
因(yin)此,當時聯(lian)合使用擠壓機和(he)張力減徑機的(de)(de)制管(guan)工藝(yi)(yi)曾一度以生產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)靈活性(xing)和(he)高(gao)效率(lv)、產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)低(di)成本和(he)高(gao)質量(liang)(liang)挑戰傳統的(de)(de)軋管(guan)工藝(yi)(yi),并且其產(chan)(chan)(chan)量(liang)(liang)一度在(zai)(zai)鋼管(guan)后來(lai),由于擠壓機和(he)在(zai)(zai)行大量(liang)(liang)生產(chan)(chan)(chan)和(he)連續運行中,在(zai)(zai)生產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)(yi)、品種質量(liang)(liang)和(he)經(jing)濟性(xing)等(deng)方面出(chu)現(xian)的(de)(de)不足,導致聯(lian)合生產(chan)(chan)(chan)線終止生產(chan)(chan)(chan)。
例如,奧(ao)地利的(de)1臺3100噸擠(ji)壓(ya)機配(pei)置張力減(jian)徑(jing)機后(hou)出(chu)現了不少問題,如擠(ji)壓(ya)機適合(he)于小批量、多品(pin)種的(de)訂單,而擠(ji)壓(ya)機與張力減(jian)徑(jing)機聯用(yong)(yong)后(hou),機組則適合(he)大批量、少品(pin)種的(de)訂單。因(yin)此(ci),在生產安排和設備(bei)效率等方(fang)面出(chu)現了矛盾。并(bing)且,帶玻璃潤滑(hua)(hua)劑(ji)擠(ji)壓(ya)后(hou)的(de)鋼管(guan)(guan)經張減(jian)后(hou),鋼管(guan)(guan)的(de)內表面出(chu)現了小球(qiu)狀的(de)殘留(liu)物(wu),使鋼管(guan)(guan)質(zhi)量達(da)不到標準要求(qiu)。因(yin)此(ci),擠(ji)壓(ya)后(hou)需進行張減(jian)的(de)鋼管(guan)(guan),只能(neng)采用(yong)(yong)石(shi)墨(mo)(mo)作為潤滑(hua)(hua)劑(ji)。但(dan)采用(yong)(yong)石(shi)墨(mo)(mo)潤滑(hua)(hua)劑(ji)擠(ji)壓(ya)不銹鋼管(guan)(guan)時,又(you)可能(neng)會引起(qi)鋼管(guan)(guan)表面滲碳(tan)。為此(ci),該(gai)廠曾一度(du)只采用(yong)(yong)石(shi)墨(mo)(mo)潤滑(hua)(hua)劑(ji),專門生產碳(tan)素鋼管(guan)(guan)和合(he)金結構鋼管(guan)(guan)。
德國1962年建成的1臺3400噸擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)組(zu)配置(zhi)的張(zhang)力(li)減徑機(ji)于1968年拆除其原(yuan)因是(shi)采(cai)用擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)和張(zhang)力(li)減徑機(ji)聯合工藝,生產碳素鋼管和合金結構(gou)鋼管在經濟上不合算。
日本神戶(hu)制鋼于1967年建成投(tou)產的550噸擠壓(ya)機(ji)也配有張力(li)(li)減徑機(ji),主要用于生產碳素鋼管(guan)和合金鋼管(guan),最(zui)后張力(li)(li)減徑機(ji)大部分時間也處(chu)于停產。
我(wo)國(guo)長城(cheng)鋼廠在20世紀60年代從德國(guo)引(yin)進(jin)的3150噸擠壓機,配(pei)有24機架的張(zhang)力(li)減徑機,未能很好使用就遭(zao)拆(chai)除。
此后(hou)建成的擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji),如日本京浜廠(chang)的3150噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和(he)(he)羅馬(ma)尼亞共和(he)(he)國鋼(gang)(gang)管(guan)廠(chang)的3100噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)等都不再配(pei)置張(zhang)力減徑機(ji)(ji)(ji)。其原因,一(yi)方(fang)面(mian)是由(you)于擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和(he)(he)張(zhang)力減徑機(ji)(ji)(ji)聯(lian)合使(shi)用后(hou)在運行過程中(zhong)出(chu)現(xian)的工藝和(he)(he)經(jing)濟性方(fang)面(mian)的問題(ti);另一(yi)方(fang)面(mian)是由(you)于連續軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)出(chu)現(xian)后(hou),從生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)和(he)(he)經(jing)濟性兩(liang)個方(fang)面(mian)考慮,生(sheng)產(chan)碳素鋼(gang)(gang)管(guan)和(he)(he)低合金鋼(gang)(gang)管(guan)時,擠(ji)壓(ya)(ya)一(yi)張(zhang)減聯(lian)合機(ji)(ji)(ji)組(zu)無法(fa)與連續軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)相競爭。
表1-6為某些曾與擠(ji)壓機聯合(he)使用的張(zhang)力減(jian)徑(jing)機的性能,表1-7為擠(ji)壓機曾與張(zhang)力減(jian)徑(jing)機聯合(he)使用生(sheng)產(chan)鋼管的典型規格。
由于熱擠壓工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)方式(shi)所具(ju)有的(de)(de)(de)金屬流動特(te)性(xing),能夠提(ti)高材料的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)能力,加(jia)工(gong)采用(yong)其他加(jia)工(gong)方法(鍛壓和軋制(zhi))難以(yi)成(cheng)(cheng)型的(de)(de)(de)低(di)塑性(xing)、難變(bian)形(xing)的(de)(de)(de)材料以(yi)及其所具(ju)有的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)上(shang)的(de)(de)(de)靈活性(xing)和制(zhi)品的(de)(de)(de)高質(zhi)量等(deng)有利條(tiao)件,使其在一(yi)些(xie)制(zhi)管(guan)的(de)(de)(de)重要場合成(cheng)(cheng)為最佳的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)方法,有時甚至是唯一(yi)可選(xuan)擇(ze)的(de)(de)(de)、無需(xu)進(jin)行(xing)經濟(ji)性(xing)論證的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)方法。
擠(ji)壓機(ji)可以(yi)生(sheng)產(chan)各種(zhong)鋼(gang)種(zhong)的(de)產(chan)品(pin),如碳素鋼(gang)、合金鋼(gang)、不(bu)(bu)銹鋼(gang)以(yi)及高(gao)溫合金和難變形金屬的(de)管(guan)(guan)材(cai)和異(yi)型材(cai)。國外70%以(yi)上的(de)擠(ji)壓機(ji)被(bei)用于(yu)生(sheng)產(chan)鋼(gang)管(guan)(guan)并且(qie)主要生(sheng)產(chan)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan),專門用于(yu)生(sheng)產(chan)型材(cai)的(de)擠(ji)壓機(ji)并不(bu)(bu)多。由于(yu)不(bu)(bu)銹鋼(gang)無縫(feng)管(guan)(guan)約有50%要進行冷軋冷拔加工(gong)后交貨使用,因此,國內外的(de)擠(ji)壓鋼(gang)管(guan)(guan)車間(jian)大多配有冷軋冷拔鋼(gang)管(guan)(guan)設備,以(yi)便(bian)生(sheng)產(chan)高(gao)精度的(de)冷加工(gong)不(bu)(bu)銹鋼(gang)精管(guan)(guan)。
目前,不銹鋼和各種(zhong)難熔金(jin)屬及(ji)合(he)金(jin)熱擠壓工(gong)藝的(de)發展,可以從(cong)現在已(yi)在使(shi)用的(de)擠壓機(ji)的(de)擠壓力(li)來衡量。現在工(gong)業上專門用于鋼質管(guan)型(xing)(xing)材(cai)的(de)擠壓機(ji)壓力(li),已(yi)經從(cong)400噸(dun)增至30000噸(dun)以上。利(li)用擠壓法還可以制造橫截面形狀和尺寸都能(neng)符合(he)結構(gou)元件精度要求(qiu)的(de)管(guan)材(cai)和型(xing)(xing)材(cai)。
特別(bie)是自1951年(nian)末期,世界上第一個采用玻璃潤滑(hua)劑高(gao)速擠(ji)壓(ya)法生(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)工業性生(sheng)產(chan)(chan)車間在美國(guo)的(de)(de)(de) Babcock&wiox公司(si)建(jian)成(cheng)投(tou)產(chan)(chan),此(ci)后的(de)(de)(de)10~20年(nian)間國(guo)外(wai)幾乎所有(you)大的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼管(guan)公司(si)都逐漸地以(yi)擠(ji)壓(ya)工藝(yi)來(lai)取(qu)代(dai)(dai)其他的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)方法,其中也包(bao)括自動軋(ya)管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)工藝(yi)。并(bing)且又(you)有(you)以(yi)生(sheng)產(chan)(chan)低塑性的(de)(de)(de)高(gao)合金鋼管(guan)以(yi)及復(fu)雜結構型(xing)材為主的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機投(tou)產(chan)(chan)。有(you)人曾(ceng)對(dui)20世紀50年(nian)代(dai)(dai)初至70年(nian)代(dai)(dai)投(tou)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機組按(an)時間區分進(jin)(jin)行不(bu)完全的(de)(de)(de)統(tong)計,來(lai)觀察世界各國(guo)建(jian)成(cheng)并(bing)投(tou)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)進(jin)(jin)程:
其中包(bao)括意(yi)大(da)利的(de)(de)(de)(de)(de)(de)本特拉(Pea)公(gong)司(si)(si)在(zai)1965年安裝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩臺(tai)(tai)1600噸(dun)(dun)立式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機和(he)(he)(he)(he)(he)1968年又安裝兩臺(tai)(tai)類似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機以(yi)及5450噸(dun)(dun)臥式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(用(yong)于(yu)生產(chan)(chan)(chan)對(dui)成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)(guan)幾何尺寸有較高要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳素鋼管(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)(he)低合(he)(he)金(jin)鋼毛坯(pi)管(guan)(guan)(guan));美(mei)國的(de)(de)(de)(de)(de)(de)孤(gu)星( Lone Star)鋼鐵公(gong)司(si)(si)建(jian)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(用(yong)于(yu)生產(chan)(chan)(chan)石油套管(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)等對(dui)質量和(he)(he)(he)(he)(he)可靠性有高要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)(de)專用(yong)管(guan)(guan)(guan));美(mei)國加美(mei)倫(lun)( Cameron)公(gong)司(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)20000~30000噸(dun)(dun)型擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(成(cheng)功生產(chan)(chan)(chan)了直徑(jing)達1220mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤氣輸送管(guan)(guan)(guan)以(yi)及大(da)直徑(jing)三(san)通管(guan)(guan)(guan)、關閉閥體、管(guan)(guan)(guan)接頭等配件管(guan)(guan)(guan));蘇聯于(yu)1959年先后在(zai)尼科波爾南(nan)方鋼管(guan)(guan)(guan)廠(chang)建(jian)成(cheng)投產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)120、1500壓(ya)(ya)(ya)機(用(yong)于(yu)生產(chan)(chan)(chan)中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳素鋼和(he)(he)(he)(he)(he)合(he)(he)金(jin)鋼商(shang)品(pin)管(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等合(he)(he)金(jin)結(jie)構(gou)鋼管(guan)(guan)(guan)以(yi)及GCr15滾珠軸承(cheng)鋼管(guan)(guan)(guan)),1961年投產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1650噸(dun)(dun)和(he)(he)(he)(he)(he)3150噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機各1臺(tai)(tai)(用(yong)于(yu)生產(chan)(chan)(chan)(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan));德國里薩( Riesa)鋼管(guan)(guan)(guan)聯合(he)(he)公(gong)司(si)(si)分別(bie)在(zai)格(ge)勒迪茨和(he)(he)(he)(he)(he)杰里特契的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)和(he)(he)(he)(he)(he)1600噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機;捷克(ke)斯(si)洛伐克(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(用(yong)于(yu)生產(chan)(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)(he)軸承(cheng)鋼管(guan)(guan)(guan))和(he)(he)(he)(he)(he)1600噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(用(yong)于(yu)生碳素鋼管(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)(he)低合(he)(he)金(jin)鋼管(guan)(guan)(guan))。
目(mu)前在運行的(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)大部分都(dou)是20世紀(ji)70年(nian)代(dai)以(yi)(yi)前建(jian)成投產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de),70年(nian)代(dai)以(yi)(yi)后新建(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)為數并不(bu)多。其(qi)中(zhong)主要有羅(luo)馬(ma)尼亞共和(he)國(guo)(guo)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)3100噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji),日本京浜廠的(de)(de)(de)(de)(de)3150噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)、前蘇聯伏爾加鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)、美國(guo)(guo)孤(gu)星( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji),以(yi)(yi)及新近建(jian)成的(de)(de)(de)(de)(de)烏(wu)克蘭(lan) Centralis鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)4400噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)久(jiu)立集團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)3500噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji),寶鋼(gang)(gang)(gang)集團(tuan)(tuan)特殊鋼(gang)(gang)(gang)分公司的(de)(de)(de)(de)(de)6000噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)、山西太鋼(gang)(gang)(gang)集團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)6000噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)、江蘇華新不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)公司的(de)(de)(de)(de)(de)3600噸(dun)(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)。目(mu)前,在國(guo)(guo)外熱擠壓(ya)工藝(yi)已經成為不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)、高(gao)鎳(nie)合金(jin)管(guan)以(yi)(yi)及難熔(rong)金(jin)屬及其(qi)合金(jin)等(deng)(deng)高(gao)性能(neng)材(cai)料(liao)管(guan)型材(cai)產(chan)品不(bu)可(ke)缺(que)少的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)手段。