在(zai)PQF出現以前,三輥軋管機(ji)專指(zhi)阿塞爾(er)(ASSEL).軋機(ji)或其改(gai)進型特(te)朗斯瓦(wa)爾(er)(Trans-val)軋機(ji)。1937年,美國蒂姆肯公司工程師.W.J.Assel在(zai)俄(e)亥俄(e)州 Wooster 市Wayne公司不(bu)銹鋼管(guan)廠對伍斯特爾軋機(Wooster Mill)重新進行了改造設計,他將這種改造設計后的斜軋管機以其名字命名為阿塞爾軋管機(ASSEL Mill).發明三輥軋管機的目的在于用一種帶芯棒軋制的斜軋機取代自動軋管機和均整機,主要用來生產管壁較厚的軸承管等高精度不銹鋼厚壁管(guan)。由于這種斜軋管機采用了三個軋輥,因此一般稱之為三輥軋管機,而歐美各國則習慣于稱它為阿塞爾軋管機(ASSEL Mill)。


  阿塞爾軋管機不適宜軋制薄壁(bi)不銹(xiu)鋼(gang)管,經改進增加軋輥快開功能后,一般產品D/S<20。這種軋管機將三個帶輥肩的軋輥布置在以軋制線為中心的等邊三角形的頂點(三個軋輥互呈120°配置),軋輥軸線與軋制線成兩個傾斜角度。以上輥為例,軋輥軸線與軋制線在包含軋制線的水平面上的投影之間的夾角被稱為喂入角,它是用來實現螺旋軋制的;軋輥軸線與軋制線在垂直平面的投影之間的夾角被稱為輾軋角。在三個軋輥和一根芯棒所包圍的空間(即孔型,如圖4-9所示)內,由穿孔送來的毛管套在長芯棒上,用喂管器送人軋管機中軋制;毛管在變形區(圖4-10)中經咬入、減壁(同時減徑)、平整和歸圓而成為荒管。斜軋螺旋軋制時金屬在變形區內受到軋輥與芯棒的周期連續作用而產生形狀和尺寸的變化。


圖 10.jpg


1. 特朗斯瓦爾型軋(ya)機(ji)


   特朗斯瓦爾型軋機是由法國瓦盧勒克公司和英國投資鋼管公司在20世紀60年代共同研制成功的一種新型三輥軋管機,主要是為了解決隨著軋件壁厚的減薄,尾端出現開裂和形成“尾三角”,并導致軋卡問題。D/S越大,越容易產生尾三角。減小喂入角和降低軋制速度又會使管尾溫度下降,塑性降低。特朗斯瓦爾軋機是在阿塞爾軋機的基礎上發展起來的,本質上還是阿塞爾軋機,只是將軋管機機架的兩個牌坊中的一個設計成可旋轉的活動牌坊,即機架由固定牌坊A和回轉牌坊B組成,回轉牌坊在鋼管的入口側,牌坊回轉角為0°~30°,所得的喂入角為3°~10°,可連續變化。與阿塞爾所不同的是正常軋制時,可以采用允許的最大喂入角,可在軋制過程將結束時,快速準確地旋轉活動牌坊的轉角,使喂人角迅速減小、擴大孔喉,使在軋制荒管尾端時只略微減壁而不至于使不銹鋼(gang)管形成“尾三角”,同時采用小變形量和低轉速,可消除或減輕尾三角現象。實現變喂人角、變軋制速度軋制,即根據需要能在每根管子軋制過程中迅速按要求改變喂入角和軋輥轉速,這就可以使軋管機在不影響生產能力的前提下,順利地軋制薄壁管,特朗斯瓦爾軋機能軋制D/S>20甚至更大的荒管。繼法國之后,從1968年到1980年間,世界各國相繼建成10余套特朗斯瓦爾型軋管機;1985年我國江西洪都不銹鋼管廠從英國引進了一臺ф80mm特朗斯瓦爾軋機及相應的配套設備。



2. 快開(kai)法


  快開法(fa)是在特朗斯(si)瓦爾型(xing)軋(ya)管(guan)機之后(hou)發展起來的,在軋(ya)制過程即(ji)將結束時迅速抬(tai)輥使鋼管(guan)尾端留下一(yi)小段不減(jian)壁的毛管(guan),形(xing)成(cheng)“后(hou)剛(gang)端”以消“尾三角”。快開法(fa)有平抬(tai)法(fa)和斜(xie)抬(tai)法(fa)兩種(zhong)。


  平抬(tai)法(fa)要利用(yong)(yong)特朗斯(si)瓦爾型軋(ya)管(guan)機(ji)上每個(ge)軋(ya)輥原有(you)的(de)兩個(ge)快速(su)開啟的(de)液壓缸(gang)和四個(ge)平衡液壓缸(gang),在(zai)軋(ya)管(guan)過(guo)程將結束時,開啟缸(gang)迅速(su)泄(xie)壓,平衡缸(gang)立即(ji)抬(tai)起軋(ya)輥,孔型打(da)開,使鋼(gang)管(guan)尾(wei)端順(shun)利通過(guo)軋(ya)管(guan)機(ji),西班牙杜巴(ba)賽(sai)斯(si)廠(chang)(已(yi)搬(ban)到我國無錫(xi)的(de)西姆來斯(si))既采(cai)用(yong)(yong)此(ci)種方法(fa)。


  斜抬法又可(ke)分為三輥(gun)(gun)快(kuai)開(kai)和(he)上輥(gun)(gun)單(dan)輥(gun)(gun)快(kuai)開(kai)。


  三輥(gun)快(kuai)開(kai)(kai)需要在機架牌坊出(chu)口(kou)(kou)一側軋(ya)輥(gun)軸承座上的(de)壓(ya)(ya)下(xia)螺絲之下(xia)安裝一個快(kuai)速開(kai)(kai)啟(qi)液壓(ya)(ya)缸,在鋼管(guan)(guan)軋(ya)到尾端時,開(kai)(kai)啟(qi)液壓(ya)(ya)缸迅(xun)速泄壓(ya)(ya),軋(ya)輥(gun)出(chu)口(kou)(kou)側軸承座在原有的(de)兩個平衡(heng)缸的(de)作用(yong)下(xia)迅(xun)速抬(tai)起,軋(ya)輥(gun)即繞(rao)入口(kou)(kou)側支(zhi)撐中(zhong)心(xin)旋轉一定(ding)角度并(bing)傾斜地上抬(tai),孔型打開(kai)(kai),使鋼管(guan)(guan)尾端形成“后剛(gang)端”,毛(mao)管(guan)(guan)便順利地通過軋(ya)管(guan)(guan)機。


  單輥(gun)快(kuai)(kuai)開(kai)(kai)在上軋(ya)(ya)輥(gun)調整裝置和軋(ya)(ya)輥(gun)軸承座之間,安裝了一個(ge)液壓快(kuai)(kuai)開(kai)(kai)裝置,它(ta)的作用是在軋(ya)(ya)制快(kuai)(kuai)結(jie)束時(shi)投(tou)入工作,瞬時(shi)快(kuai)(kuai)速(su)打開(kai)(kai)軋(ya)(ya)輥(gun)的孔喉,使鋼管(guan)尾(wei)端不經(jing)過軋(ya)(ya)制(保持原始毛(mao)管(guan)壁厚),而(er)消除尾(wei)三(san)角現象來軋(ya)(ya)制薄(bo)壁管(guan)。它(ta)用一個(ge)連接環限制行程(cheng)并(bing)滿足運(yun)行要求,當(dang)活(huo)塞向內運(yun)動時(shi),上軋(ya)(ya)輥(gun)提起,以(yi)實現對毛(mao)管(guan)尾(wei)部的無壓下軋(ya)(ya)制,以(yi)此防止毛(mao)管(guan)尾(wei)端形成(cheng)三(san)角形喇(la)叭(ba)口。


  在(zai)軋制過程中為使工(gong)(gong)作(zuo)輥(gun)(gun)準確、快速(su)打(da)開,毛管(guan)(guan)管(guan)(guan)端的軋制速(su)度(du)是由紅外信(xin)號(hao)接收(shou)時間和計算來確定的,從而(er)形成打(da)開工(gong)(gong)作(zuo)輥(gun)(gun)所(suo)需(xu)的延(yan)時信(xin)號(hao)。


  當工(gong)作(zuo)輥(gun)出口端(duan)打(da)開,就實現了毛管尾端(duan)無壓下軋制,避免毛管尾端(duan)形成三角形喇叭口。


  德國米(mi)爾公司生(sheng)產(chan)的(de)阿(a)塞爾軋(ya)管機(ji)分別使用(yong)(yong)了(le)以上(shang)兩種斜抬(tai)法。新(xin)建的(de)阿(a)塞爾機(ji)組大(da)多使用(yong)(yong)上(shang)輥單輥快(kuai)(kuai)開(kai)(kai)(斜抬(tai)法)技術。單輥快(kuai)(kuai)開(kai)(kai)液(ye)壓缸(gang)的(de)行程(cheng)比(bi)三(san)輥快(kuai)(kuai)開(kai)(kai)的(de)要長一些,一般是三(san)輥快(kuai)(kuai)開(kai)(kai)液(ye)壓缸(gang)行程(cheng)的(de)2倍以上(shang),具體行程(cheng)大(da)小根據軋(ya)管機(ji)產(chan)品(pin)大(da)綱中鋼(gang)管壁厚范圍而(er)定。


3. NEL 裝置


  NEL(No End Loss)是(shi)(shi)由(you)瑞典SKF的(de)(Ovako公司(si))Hofors廠于1986年(nian)試驗完(wan)成的(de)。它是(shi)(shi)在阿(a)塞爾軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)的(de)人口端安裝(zhuang)了無尾(wei)(wei)損失裝(zhuang)置(NEL),既(ji)達到(dao)了消(xiao)除尾(wei)(wei)三角的(de)目(mu)的(de),又沒有增大切(qie)尾(wei)(wei)損失。實際上(shang),這(zhe)套裝(zhuang)置就是(shi)(shi)一種預軋(ya)(ya)機(ji)(ji),作(zuo)為(wei)阿(a)塞爾軋(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang)的(de)一個附加裝(zhuang)置。在軋(ya)(ya)制薄壁管(guan)時,毛(mao)管(guan)尾(wei)(wei)端進入阿(a)塞爾軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)軋(ya)(ya)輥前進行預減壁,以(yi)減小軋(ya)(ya)管(guan)時的(de)減壁量,從而避免出現(xian)尾(wei)(wei)三角,而且沒有須切(qie)除的(de)末軋(ya)(ya)制段。


  瑞典人發明使用4個(ge)預軋(ya)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥(gun)(gun),當更(geng)換軋(ya)制鋼(gang)管規格時要(yao)調整軋(ya)制中心線的(de)(de)高度(du),但(dan)是這種4個(ge)預軋(ya)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥(gun)(gun)要(yao)實現(xian)無(wu)級(ji)調整是很困難(nan)的(de)(de)。因此聯邦德國米爾廠1988年(nian)購買了此項技(ji)術并改(gai)進為3個(ge)預軋(ya)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥(gun)(gun)后(hou),將預軋(ya)裝置(zhi)取名為NEL裝置(zhi)。


  改進后的(de)裝置如圖4-17所示,由(you)3個(ge)(ge)氣(qi)囊浮動支撐,以便與軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)中心線始終保持一(yi)致。軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)內有3個(ge)(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun),小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)沒有驅動裝置,按需要的(de)方向(xiang)小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)各傾斜(xie)3°~4°,由(you)一(yi)套(tao)液壓(ya)缸杠(gang)桿系統使其(qi)開閉。在軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)到尾端以前,3個(ge)(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)處于(yu)打開位,喉(hou)徑大于(yu)毛管(guan)(guan)外徑,處于(yu)待工作狀(zhuang)態;當軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)到尾端250mm左右時,液壓(ya)缸動作,3個(ge)(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)合攏,對毛管(guan)(guan)尾部予以減壁,會(hui)在鋼管(guan)(guan)外表面軋(ya)(ya)(ya)(ya)出多頭相互連接的(de)螺旋線,這(zhe)有助(zhu)于(yu)鋼管(guan)(guan)尾部外表面光(guang)滑、壁厚均勻,使隨后進入阿塞爾主軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)鋼管(guan)(guan)尾部避(bi)免出現(xian)尾三(san)角。軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)過(guo)程結束,液壓(ya)缸反(fan)向(xiang)動作,3個(ge)(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)再(zai)次放開處于(yu)待工作位置。


圖 17.jpg


  經實(shi)踐檢驗,目前國內阿塞爾機組雖然在設計時有NEL,但現在大多(duo)不(bu)再使(shi)用,主要是不(bu)便于換輥(gun)和軸向調整,當生產規格多(duo)時,小軋輥(gun)的(de)調整時間長,預軋效(xiao)果不(bu)佳(jia)。



4. 階(jie)梯芯棒(bang)軋制


 為了(le)(le)(le)解決軋制薄壁(bi)(bi)管(guan)(guan)(guan)(guan)時的(de)(de)尾(wei)三角(jiao)問題,有報道稱原蘇聯曾試驗過(guo)變端面芯(xin)棒(bang)(bang)(芯(xin)棒(bang)(bang)前(qian)(qian)(qian)面一段(duan)直(zhi)徑(jing)較(jiao)(jiao)小,后(hou)面一段(duan)直(zhi)徑(jing)較(jiao)(jiao)大),在(zai)(zai)(zai)軋制過(guo)程中(zhong),芯(xin)棒(bang)(bang)可(ke)以前(qian)(qian)(qian)后(hou)移動(dong)。如圖4-18所(suo)示,當輾(zhan)軋毛管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)兩(liang)端時,使(shi)用前(qian)(qian)(qian)段(duan)芯(xin)棒(bang)(bang);在(zai)(zai)(zai)輾(zhan)軋毛管(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)間部分(fen)(fen)時,使(shi)用后(hou)段(duan)芯(xin)棒(bang)(bang),避免(mian)了(le)(le)(le)管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)“尾(wei)三角(jiao)”的(de)(de)產生。2000年前(qian)(qian)(qian)后(hou),德國米爾公司針對傳統阿(a)塞爾軋管(guan)(guan)(guan)(guan)機在(zai)(zai)(zai)生產薄壁(bi)(bi)管(guan)(guan)(guan)(guan)時,荒管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)前(qian)(qian)(qian)端會產生喇叭口(kou)(kou)和壁(bi)(bi)厚(hou)不均現象,提出(chu)將芯(xin)棒(bang)(bang)工作(zuo)段(duan)前(qian)(qian)(qian)端部分(fen)(fen)略減(jian)小,使(shi)用階梯芯(xin)棒(bang)(bang)軋制的(de)(de)方法來避免(mian)喇叭口(kou)(kou)出(chu)現。在(zai)(zai)(zai)管(guan)(guan)(guan)(guan)端被咬入后(hou),芯(xin)棒(bang)(bang)工作(zuo)段(duan)階梯前(qian)(qian)(qian)端參(can)與減(jian)壁(bi)(bi)區軋制,由于管(guan)(guan)(guan)(guan)端減(jian)壁(bi)(bi)量極小,這(zhe)樣就減(jian)少了(le)(le)(le)金屬在(zai)(zai)(zai)圓(yuan)周(zhou)方向的(de)(de)流動(dong),避免(mian)了(le)(le)(le)荒管(guan)(guan)(guan)(guan)外端擴口(kou)(kou),從而達到(dao)減(jian)少不銹鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)端鋸(ju)切量,提高(gao)成(cheng)材(cai)率的(de)(de)目的(de)(de),并進行了(le)(le)(le)某(mou)些規格的(de)(de)試驗。


圖 18.jpg


階梯(ti)芯棒的應用目前尚(shang)屬于試驗(yan)摸索階段(duan),未見成功生產的報道。