第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不(bu)銹鋼管廠投產。投產后不斷加以改進，終于發展成世界上生產優質無縫不銹鋼管的主流工藝設備，由于市場要求進一步提高不銹鋼管生產的效益，幾年前這種工藝發展到了它的頂峰。由于PQF工藝的發展，MPM軋管工藝的種種限制已被克服，從而將MPM軋管工藝向前推進了一大步。在中國天津鋼管有限公司（TPCO)PQF軋管機的順利投產表明這種軋管工藝將成為無縫鋼管生產的一種標準工藝。
世界(jie)上(shang)最(zui)新型的(de)無縫不(bu)銹鋼(gang)管軋機(ji)于2003年年底在天津(jin)投產，這(zhe)是(shi)世界(jie)上(shang)第一臺(tai) PQF軋管機(ji)（圖26-5)。PQF 是(shi) PremiumQuality Finishing 三詞的(de)縮(suo)寫。
PQF連(lian)軋管機能保(bao)證最佳的(de)產(chan)品質量(liang)。當然，只有(you)當軋管機在日常生產(chan)中能保(bao)證產(chan)品優(you)質，它(ta)才(cai)具有(you)真正的(de)競爭優(you)勢。這(zhe)就需要軋機在運行(xing)中即堅固可靠(kao)，又易(yi)于操作。
早在1999年，SMS就有(you)發展(zhan)PQF軋機的設想。在穿孔和(he)張(zhang)減工藝(yi)的優化方面，SMS-Meer 擁(yong)有(you)多項專門(men)技(ji)術，而SMS-Uemag-Innse的主要技(ji)術領域則在MPM連(lian)續軋管工藝(yi)方面。
新的軋(ya)管機設備的目(mu)標(biao)是使鋼(gang)管質量有一個飛躍，定量地說，就(jiu)是使現(xian)在常用的直徑、壁厚公差減少50%。
世界范(fan)圍內無縫不銹(xiu)鋼(gang)管設備(bei)制造(zao)的(de)經驗(yan)，顯示出在(zai)設備(bei)改進提高(gao)這(zhe)方面具有很大(da)的(de)潛(qian)力，這(zhe)一(yi)潛(qian)力沒有被挖掘出來的(de)原(yuan)因是由于軋(ya)管設備(bei)和輔助設備(bei)配(pei)置不當(dang)。對(dui)于軋(ya)制全過程(cheng)監控而言(yan)，缺少合適的(de)檢測技術(shu)，穿孔工(gong)藝過程(cheng)難以掌(zhang)握。另外，在(zai)軋(ya)制過程(cheng)中也缺乏進行適當(dang)修正調節的(de)執行裝(zhuang)置。
只有當所有問題具(ju)有一(yi)致(zhi)且全面的解決辦(ban)法后，才能在實際運行中實現既定的目標。因此(ci)，在PQF這一(yi)理(li)念中結合(he)了一(yi)系列完整的解決方案（圖26-6),包括：
1. 輥式穿孔(kong)機(ji)，設有最優化(hua)的軋(ya)輥箱和導衛裝(zhuang)置以及扭轉變形小的機(ji)架(jia)；
2. 用(yong)于軋制延伸(shen)的三輥式連軋機，這種軋機容易(yi)操作(zuo)，且產品(pin)質量(liang)優越；
3. HGC輥(gun)縫液壓調(diao)節系統，使軋管延伸階段的壁厚偏差減(jian)至(zhi)最(zui)小值；
4. CARTA工藝系統，可以優化生產(chan)計劃并(bing)在生產(chan)過程(cheng)中進行在線調(diao)節；
5. CARTA/FGF,即自由孔型(xing)形(xing)狀工藝系統，厚壁管的質量得以優化；
6. 張減(jian)機采用三組疊加傳動(dong)和可調式精軋機架（FPS)以(yi)減(jian)少(shao)張減(jian)管的直徑(jing)偏(pian)差值(zhi)；
7. LASUS壁厚測(ce)量系統(tong)，可(ke)(ke)對壁厚進行可(ke)(ke)靠的(de)、高分(fen)辨率(lv)的(de)測(ce)量；
8. QAS質量保證系統，可(ke)對測得(de)的數據進行智(zhi)能(neng)評(ping)估，并提供有效的工藝過程監(jian)控。
一、三輥式連軋管機
早在20世紀(ji)90年代(dai)初，SMS-Demag-Innse 就(jiu)對(dui)(dui)三輥(gun)(gun)(gun)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)作過報道，認為(wei)這是(shi)已(yi)(yi)發(fa)展(zhan)完(wan)善的(de)二輥(gun)(gun)(gun)式MPM軋(ya)(ya)機(ji)進(jin)一步發(fa)展(zhan)的(de)方向。三輥(gun)(gun)(gun)式連軋(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)的(de)優(you)點(dian)是(shi)顯而易見的(de)，因(yin)為(wei)在張減工(gong)藝(yi)(yi)(yi)領域早已(yi)(yi)實(shi)(shi)現了(le)由(you)二輥(gun)(gun)(gun)式機(ji)架(jia)向三輥(gun)(gun)(gun)式機(ji)架(jia)的(de)轉變，使(shi)無縫(feng)不銹鋼管(guan)(guan)的(de)質量顯著提高(gao)。對(dui)(dui)這種工(gong)藝(yi)(yi)(yi)危(wei)險性的(de)預測，是(shi)三輥(gun)(gun)(gun)式軋(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)應(ying)用成(cheng)熟(shu)較晚的(de)原因(yin)之一，因(yin)此要盡可能做到不用價格(ge)昂貴的(de)試驗軋(ya)(ya)機(ji)來開發(fa)與MPM軋(ya)(ya)機(ji)不同(tong)的(de)新(xin)的(de)孔(kong)型(xing)設計技(ji)術(shu)，特別要注意將軋(ya)(ya)件從芯(xin)棒上脫出的(de)問題(ti)。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應(ying)用以MPM軋(ya)(ya)機(ji)操作經驗為(wei)基礎的(de)FEM有限元模(mo)擬法（圖(tu)26-7),實(shi)(shi)施了(le)技(ji)術(shu)安全(quan)措施，獲得了(le)為(wei)安裝新(xin)的(de)PQF軋(ya)(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)所需的(de)訣竅(qiao)。這是(shi)一項獨(du)立的(de)技(ji)術(shu)，它可安全(quan)、切(qie)實(shi)(shi)地(di)被(bei)引入實(shi)(shi)際應(ying)用之中。
與兩輥式(shi)(shi)軋管(guan)(guan)工(gong)藝相比，三(san)輥式(shi)(shi)工(gong)藝在質(zhi)量和(he)成本方(fang)面的(de)(de)優(you)越性(xing)在于三(san)輥式(shi)(shi)機架中更加均勻(yun)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)過程。三(san)輥式(shi)(shi)結構使得金(jin)屬流變(bian)(bian)(bian)得均勻(yun)，原(yuan)因是軋輥和(he)管(guan)(guan)件(jian)間的(de)(de)相對速(su)度(du)大(da)約(yue)降低了50%,軋制(zhi)力沿(yan)周邊和(he)自由變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)區的(de)(de)分布更加合理，未加控(kong)制(zhi)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)只有兩輥式(shi)(shi)軋管(guan)(guan)工(gong)藝的(de)(de)一半。更加均勻(yun)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)意味著管(guan)(guan)件(jian)截面內的(de)(de)壁厚偏差較(jiao)小(xiao)，與具(ju)有影響(xiang)力的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)量的(de)(de)關聯性(xing)較(jiao)小(xiao)，金(jin)屬變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)應力就相對較(jiao)低。
從不銹鋼管廠的(de)(de)角度來看(kan)，三輥(gun)式軋(ya)管機(ji)的(de)(de)一個(ge)主(zhu)要優(you)點是(shi)軋(ya)制過(guo)程穩定，而(er)且(qie)易(yi)于掌握。這(zhe)個(ge)優(you)點很重(zhong)要，因(yin)為確(que)定這(zhe)種軋(ya)制過(guo)程的(de)(de)先決條件就(jiu)是(shi)在(zai)日常生(sheng)產(chan)中確(que)保產(chan)品質量(liang)的(de)(de)可靠性和持久性。上述較(jiao)低的(de)(de)金屬應力使得產(chan)品范圍得以擴大(da)到(dao)薄(bo)壁管和合金含量(liang)較(jiao)高(gao)的(de)(de)鋼管。
三輥式連軋(ya)管(guan)機(ji)可以達(da)到無縫鋼(gang)管(guan)軋(ya)機(ji)靈活性高、在(zai)較短的時間內小(xiao)批量生產不(bu)同規格的管(guan)子的要求、同時具有(you)成(cheng)本(ben)較低和尺寸(cun)偏差較小(xiao)等優點。
為了(le)將(jiang)這些成(cheng)果應用于(yu)三輥(gun)軋(ya)(ya)(ya)管工藝過(guo)程，PQF軋(ya)(ya)(ya)機結合了(le)以下機械設計特點：軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)的準確定位和(he)保持正定位置的穩定性，同時在軋(ya)(ya)(ya)制過(guo)程中可以調節軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)孔型。
軋(ya)輥裝(zhuang)(zhuang)在(zai)可擺(bai)動的橫臂上，然后裝(zhuang)(zhuang)入機架的機芯（圖26-8)。機芯裝(zhuang)(zhuang)在(zai)隧道式機座內，后者裝(zhuang)(zhuang)有(you)調整軋(ya)輥位置(zhi)的液(ye)壓小艙（每一個軋(ya)輥設(she)(she)有(you)一個液(ye)壓小艙），這(zhe)些結構均使(shi)軋(ya)機既穩定又緊湊，使(shi)得軋(ya)輥定位和芯棒導(dao)向具有(you)很(hen)高的準確(que)度，從(cong)而將變形過程(cheng)設(she)(she)計得很(hen)精確(que)。
和兩輥式MPM軋機(ji)相比較，上述結構(gou)又具有以(yi)下(xia)優點：
1. 軋機總(zong)體設(she)計緊(jin)湊(cou)，基座深度(du)最小；
2. 機架間距較(jiao)小，芯棒(bang)長度較(jiao)短，并具有最佳的芯棒(bang)導引系統；
3. 在(zai)封閉(bi)固定(ding)的環狀機(ji)架(jia)框(kuang)架(jia)內(nei)，三股軋(ya)輥力互呈120°,可相互對(dui)稱吸收；
4. 由于變形均勻再加上每一個軋輥機可以(yi)液壓(ya)調(diao)整，可以(yi)實現軋縫的自動調(diao)整；
5. 軸承(cheng)間距離較短，作用在每(mei)一個軋輥上的(de)軋制力(li)(li)較小，因(yin)此(ci)彎(wan)曲(qu)力(li)(li)矩較小，從而(er)使(shi)孔型的(de)改變量最(zui)小，管子公差明顯(xian)降低。
二、壁厚測量(liang)
LASUS是設在(zai)(zai)軋機熱軋區的(de)超(chao)聲波壁(bi)厚(hou)測量(liang)(liang)系(xi)統（圖26-9),其工藝(yi)技術原理和(he)冷管(guan)(guan)超(chao)聲波探傷(shang)基本相(xiang)同，具(ju)(ju)有同樣高(gao)的(de)精(jing)確性、局部分辨率和(he)可靠(kao)性。上述測量(liang)(liang)技術特性對于正(zheng)確而詳(xiang)盡(jin)地記錄熱軋管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)結構具(ju)(ju)有決定性意義(yi)，這樣就可以在(zai)(zai)生(sheng)產過程中進行(xing)正(zheng)確的(de)介入。
測(ce)量頭（探頭）裝在抽芯棒(bang)裝置的(de)軋(ya)出(chu)區，它對PQF熱(re)軋(ya)管(guan)和穿孔坯的(de)軋(ya)制數據進行(xing)記(ji)錄(lu)(lu)。在張減機的(de)輸出(chu)端(duan)則設有另一個測(ce)量頭以記(ji)錄(lu)(lu)熱(re)軋(ya)荒管(guan)的(de)壁(bi)厚(hou)偏差(cha)，并對管(guan)端(duan)增厚(hou)和內六角形加以確認。
三、質量保證系統
穿孔機(ji)(ji)(ji)和連(lian)軋(ya)管機(ji)(ji)(ji)對壁厚形成的影響(xiang)可借(jie)QAS系(xi)統(tong)中適當的分(fen)析技術而加以(yi)(yi)區(qu)分(fen)，從而對兩(liang)個機(ji)(ji)(ji)組分(fen)別實(shi)現(xian)工藝過程最佳化(hua)。在各(ge)種情況下可由(you)單通道測(ce)量系(xi)統(tong)來(lai)對這(zhe)兩(liang)種影響(xiang)進(jin)行(xing)(xing)區(qu)分(fen)，此時(shi)由(you)機(ji)(ji)(ji)器人控制(zhi)測(ce)量頭圍繞工件的軸線回轉。在QAS系(xi)統(tong)中設有被測(ce)數據的智能(neng)評價系(xi)統(tong)，這(zhe)一(yi)系(xi)統(tong)對所(suo)測(ce)得的數據沿周邊或軸向(xiang)進(jin)行(xing)(xing)正確分(fen)類，然(ran)后加以(yi)(yi)分(fen)析評估(gu)。
四、CARTA工藝技術(shu)系統
CARTA工(gong)藝技術(shu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)為三(san)大軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)，即(ji)穿孔機(ji)(ji)(ji)、PQF軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和張減機(ji)(ji)(ji)提供優(you)化(hua)操作所需(xu)的(de)技術(shu)。借助于CARTA工(gong)藝技術(shu)，生產計劃子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)得以確(que)定工(gong)具及其整定數據。CARTA工(gong)具管(guan)(guan)理系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)可(ke)以保證工(gong)具的(de)正(zheng)確(que)加工(gong)以及工(gong)具機(ji)(ji)(ji)架的(de)正(zheng)確(que)管(guan)(guan)理。CARTA過程管(guan)(guan)理系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)完成(cheng)過程控制，從而修正(zheng)整定值，使尺寸偏差減至最(zui)小。CARTA工(gong)藝技術(shu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)包括以下6個系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)：
1. CARTA-CPM 這一系(xi)統得(de)以(yi)保證穿(chuan)孔機最佳化(hua)運行所(suo)(suo)需的(de)(de)工藝技術，即提供軋制表所(suo)(suo)需的(de)(de)工具數據及(ji)其整定(ding)值(zhi)，而且可以(yi)在生產(chan)過程中對(dui)整定(ding)值(zhi)加以(yi)修正。
2. CARTA/EC(穿孔(kong)機(ji)壁厚(hou)不(bu)均控制(zhi)系(xi)統） 采用CAR-TA-EC 對壁厚(hou)不(bu)均加(jia)以控制(zhi)可獲得良好(hao)的(de)經濟效益，這一(yi)系(xi)統由過程數據分析(xi)和故障診斷兩個系(xi)統組(zu)成，其功能是大(da)大(da)改善(shan)穿孔(kong)機(ji)壁厚(hou)不(bu)均的(de)狀況。
3. CARTA/PQF 借助于CARTA/PQF的(de)PSS過程監(jian)控(kong)系(xi)統（Process Supervision System)以(yi)及CARTA/PQF的(de)液壓輥縫調節控(kong)制系(xi)統（HGC),可(ke)在軋制過程中對(dui)軋機調整(zheng)進行修正，這樣可(ke)對(dui)管子產生(sheng)補償(chang)影響。
更換軋制(zhi)(zhi)規格時(shi)，有時(shi)往往需要改(gai)變(bian)輥縫調整(zheng)或(huo)(huo)改(gai)變(bian)速度系(xi)(xi)列，從而改(gai)變(bian)中(zhong)(zhong)(zhong)間機架張(zhang)力狀態或(huo)(huo)延伸系(xi)(xi)數分配以(yi)(yi)優(you)化變(bian)形(xing)過(guo)程。這樣，可(ke)(ke)改(gai)變(bian)在(zai)(zai)(zai)軋制(zhi)(zhi)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)的摩擦力、溫(wen)度和(he)材料性(xing)能(neng)的影(ying)響。輥縫調整(zheng)也(ye)(ye)可(ke)(ke)以(yi)(yi)在(zai)(zai)(zai)軋制(zhi)(zhi)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)進行，以(yi)(yi)便(bian)使溫(wen)度的影(ying)響得以(yi)(yi)補償。此外(wai)，軋制(zhi)(zhi)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)芯棒(bang)磨損(sun)的影(ying)響也(ye)(ye)可(ke)(ke)以(yi)(yi)采用(yong)(yong)適應性(xing)調整(zheng)而加以(yi)(yi)修正。采用(yong)(yong)這一系(xi)(xi)統也(ye)(ye)可(ke)(ke)以(yi)(yi)使管端軋得薄(bo)一些，以(yi)(yi)減(jian)少在(zai)(zai)(zai)張(zhang)減(jian)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)的管端的增厚。
4. CARTA/SRM 采用這(zhe)一系統(tong)(tong)，張(zhang)減(jian)機的(de)(de)軋輥速度(du)可(ke)以自動(dong)適應(ying)，從而將壁(bi)厚(hou)偏差減(jian)至(zhi)最小。通常所配置的(de)(de)過程控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)包括管端控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)CEC和(he)平均壁(bi)厚(hou)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)WTCA/L.工(gong)件通過張(zhang)減(jian)機時，控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)調整工(gong)件的(de)(de)延伸，使壁(bi)厚(hou)符合要求(qiu)。與沒有(you)設置控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)的(de)(de)張(zhang)減(jian)機相比較，壁(bi)厚(hou)偏差精度(du)和(he)收得率能提高幾個百分點。從運行經濟性(xing)的(de)(de)角度(du)看，有(you)必要設置這(zhe)種形(xing)式的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)。
5. CARTA/FPS 成品機(ji)架(jia)采用(yong)可調機(ji)架(jia)（FPS),可以減小直徑偏差，即降低平均壁厚偏差和(he)不圓度。圖26-10所(suo)示的(de)(de)是(shi)用(yong)于這一用(yong)途的(de)(de)具有可調機(ji)架(jia)的(de)(de)張減機(ji)。CARTA/FPS的(de)(de)功能是(shi)管理專用(yong)機(ji)架(jia)和(he)確(que)定(ding)其整定(ding)值。
6. CARTA/PL(Planning)這一系(xi)統對測得的(de)(de)(de)(de)數(shu)據、操作臺的(de)(de)(de)(de)輸入值(zhi)和設計數(shu)據等(deng)工藝(yi)參數(shu)進行(xing)評估，其目的(de)(de)(de)(de)在于建立(li)經(jing)驗數(shu)據庫，優化(hua)過程計劃，利用(yong)從生(sheng)產操作中(zhong)獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)經(jing)驗進行(xing)生(sheng)產過程控制。采(cai)用(yong)這一子系(xi)統的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)使一批管(guan)子的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產中(zhong)以最小量的(de)(de)(de)(de)管(guan)件生(sheng)產出符合規定公差的(de)(de)(de)(de)管(guan)子。
所有(you)以上這(zhe)些新技術的目的在于提(ti)高無(wu)縫不銹(xiu)鋼管(guan)生(sheng)產的靈活性，并使尺寸偏差降為最小值。
五、天津鋼(gang)管集團有限(xian)公司（TPCO)的(de)PQF連軋管機
天津(jin)鋼管(guan)集團有限公司的三(san)輥連軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)融合了PQF軋(ya)管(guan)工藝所有的精粹(cui)功能，也是世界上首臺此類軋(ya)機(ji)(ji)。該廠(chang)所生產的不銹鋼管(guan)外徑為(wei)31.8~168.3mm,年產量為(wei)40萬/噸(dun)。主要(yao)設備(bei)組成為(wei)：環(huan)形爐；錐(zhui)輥式穿孔機(ji)(ji)；5機(ji)(ji)架PQF軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)，其前設有空(kong)軋(ya)機(ji)(ji)架，其后設有芯棒抽出機(ji)(ji)；再加熱(re)爐；24架張(zhang)減機(ji)(ji)。
為縮短節奏時，增加產量，軋機的芯棒由抽出裝置抽出，為此芯棒抽出機設有液壓輥縫控制設施。PQF三輥軋管工藝比較容易掌握，易于達到高級產品質量水平，可軋制如304L不銹鋼(gang)等合金含量較高的鋼管，因此可以說實現了軋管工藝技術更進一步的目標。
