三輥限動芯棒連續軋管機PQF(Premium Quality Finishing)是意大利 INNSE公司為克服二輥連續軋管機的固有局限性而研制開發的。如圖4-6所示，PQF軋管機由4~7架三輥可調式機架組成，采用限動芯棒方式操作，其中ф168mm PQF機組由于采用了獨特的芯棒運行方式，使其軋制節奏達到24s/支。代表性機組為我國天津不銹鋼(gang)管廠的ф168mm機組。
從軋鋼(gang)工藝上(shang)講三輥連續軋管(guan)機比(bi)二輥連續軋管(guan)機有(you)(you)(you)明顯(xian)的(de)(de)(de)優(you)點(dian)，但多了一個軋輥使得軋機結(jie)構有(you)(you)(you)了明顯(xian)的(de)(de)(de)差異，用什(shen)么樣的(de)(de)(de)結(jie)構形(xing)式才能滿足(zu)新機型的(de)(de)(de)要(yao)求，使其發(fa)揮(hui)優(you)勢，實現高(gao)(gao)效生產，達到(dao)理(li)想的(de)(de)(de)效果(guo)，一直是人們(men)探索的(de)(de)(de)目(mu)標(biao)，多年(nian)來(lai)全世界一直沒有(you)(you)(you)哪家企業開發(fa)采用這項技(ji)術。進(jin)入21世紀(ji)，天津不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)廠和米爾(er)／因西(xi)公(gong)司共同(tong)(tong)成功開發(fa)了Φ168mm PQF限(xian)動芯(xin)棒連續軋管(guan)機，于2003年(nian)8月(yue)(yue)在天津不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)廠建成投產，并在當年(nian)12月(yue)(yue)就達到(dao)了設計產量。PQF一經問(wen)世，就引起了國內外同(tong)(tong)行的(de)(de)(de)高(gao)(gao)度重(zhong)視，現對其工藝、結(jie)構和傳動等(deng)特點(dian)作一簡要(yao)介紹。
一、工藝特點(dian)
三輥連續軋管機簡稱PQF,是由因西公司開發推出的。軋管時芯棒是限動的、速度是可控的，芯棒的速度應高于第一架的咬入速度，屬于限動芯棒連續軋管機，每個機架由三個軋輥組成孔型，采用三輥設計的孔型比傳統的兩輥設計的孔型圓度好，且孔型的半徑差小，有利于軋件的均勻變形，也使軋輥的磨損均勻。軋槽底部和軋槽頂部之間的圓周速度差較小，從而能在穩定的條件下使軋制的金屬變形更加均勻，使所軋制的荒管徑壁比達到45以上。凸緣面積（不與軋輥或芯棒接觸的管子面積，也就是輥縫處壁厚／外徑的凸起面積，見圖4-2)有所減小，即流向凸緣的金屬量減少了，這一優點在軋制不受外端及其他機架約束的鋼管尾端時尤為重要。事實上鋼管尾端在三輥式軋管機上軋制時受控是由于凸緣面積較小（比二輥式的小30%左右）以及軋槽底部與軋槽頂部間的圓周速度差較小的緣故，因此可以避免或大大減少管端折疊和飛翅的形成。由于圓周壓應力較高，從而能在軋制時使輥縫處產生的縱向拉應力的危險性大大降低。孔型中芯棒的穩定性較高，PQF機組可以生產高強度（P110以上）特殊鋼級油井用管、高壓鍋爐管及13Cr、304L等不銹鋼管。POF最大的優勢是，由于三輥孔型的半徑差小于兩輥，軋件變形更加均勻、平穩，使產品的壁厚精度和表面質量高于MPM,軋制的荒管直徑越大，優勢越明顯。
二(er)、結構特點(dian)
工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)架(jia)(jia)(jia)是由三個(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)組成(cheng)一(yi)體相對(dui)獨立的(de)軋(ya)(ya)(ya)制單元(yuan)。天津鋼管公司的(de)PQF連續軋(ya)(ya)(ya)管機(ji)由6個(ge)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)架(jia)(jia)(jia)（包括(kuo)第1架(jia)(jia)(jia)空減機(ji)架(jia)(jia)(jia)即(ji)VRS)組成(cheng)。工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)架(jia)(jia)(jia)不承(cheng)受軋(ya)(ya)(ya)制力，只承(cheng)受限(xian)(xian)動力。工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)架(jia)(jia)(jia)內的(de)三個(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)在壓下機(ji)構(gou)和平衡裝置(zhi)的(de)控制下構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)孔型(xing)，并(bing)可(ke)對(dui)孔型(xing)進行調整。每(mei)個(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)（包括(kuo)軸承(cheng)座(zuo)）安裝在一(yi)個(ge)杠(gang)桿(gan)臂上(shang)，杠(gang)桿(gan)臂通過(guo)銷(xiao)軸安裝在工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)架(jia)(jia)(jia)上(shang)，孔型(xing)調整時杠(gang)桿(gan)以銷(xiao)軸為支點擺動。每(mei)個(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸承(cheng)座(zuo)的(de)兩(liang)側，工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)架(jia)(jia)(jia)上(shang)都有導向滑板，用來(lai)保(bao)持軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)調整時的(de)位(wei)置(zhi)，并(bing)承(cheng)受限(xian)(xian)動力。工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)架(jia)(jia)(jia)上(shang)有一(yi)套軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸承(cheng)甘油潤滑管線系(xi)統和一(yi)套軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)冷卻水系(xi)統，由液壓缸操作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)快速接(jie)頭將這兩(liang)個(ge)系(xi)統連接(jie)到外管網上(shang)。PQF機(ji)架(jia)(jia)(jia)示意圖(tu)(tu)參見圖(tu)(tu)4-7。
承受軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)力(li)(li)的(de)(de)是隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)，即安(an)裝(zhuang)有(you)液壓(ya)壓(ya)下缸的(de)(de)高(gao)強度、高(gao)剛度的(de)(de)焊(han)接結(jie)構框架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)，它起到了通常(chang)軋(ya)(ya)(ya)鋼機(ji)(ji)(ji)牌坊(fang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，這(zhe)個焊(han)接結(jie)構框架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)就稱之為“隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)”，其示(shi)意圖(tu)參見圖(tu)4-8。PQF連(lian)(lian)續軋(ya)(ya)(ya)管機(ji)(ji)(ji)所有(you)的(de)(de)工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支撐架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)都(dou)安(an)裝(zhuang)在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內，它們通過液壓(ya)缸從垂方(fang)向和(he)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)線方(fang)向被(bei)固(gu)定(ding)在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內，與軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)線相吻合。PQF的(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)力(li)(li)和(he)限動力(li)(li)都(dou)是由(you)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)來承受的(de)(de)。隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內有(you)用(yong)于裝(zhuang)、拆卸工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支撐架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)的(de)(de)軌道(dao)(dao)(dao)(dao)，軌道(dao)(dao)(dao)(dao)保證換輥(gun)時(shi)工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支撐架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)達(da)到正確的(de)(de)位置。隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)出口有(you)一(yi)個鎖緊門(men)，用(yong)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)上的(de)(de)液壓(ya)缸沿軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)線方(fang)向將(jiang)工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支撐架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)固(gu)定(ding)在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內，換輥(gun)時(shi)鎖緊門(men)隨(sui)工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)一(yi)起被(bei)移出隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)到換輥(gun)位置。驅(qu)動每個軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)傳動軸（共(gong)計18根）從各自的(de)(de)位置由(you)外面伸入隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)與軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)連(lian)(lian)接。PQF軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)設(she)(she)計非常(chang)緊湊，在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)上安(an)裝(zhuang)的(de)(de)設(she)(she)備(bei)很密(mi)集，其中(zhong)包(bao)括(kuo)有(you)100個液壓(ya)缸、液壓(ya)管、潤滑管、冷卻(que)水管、沖(chong)渣水管和(he)各種電(dian)器控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)管線等輔助(zhu)設(she)(she)備(bei)，只有(you)通過統籌合理地安(an)排才能安(an)裝(zhuang)恰當。與傳統的(de)(de)兩輥(gun)式連(lian)(lian)軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)組交叉(cha)排列的(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)布置方(fang)式比較，使(shi)用(yong)圓(yuan)形(xing)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)式的(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)牌坊(fang)的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)間距(ju)(ju)縮(suo)短了，減少了在(zai)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)過程中(zhong)因機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)間距(ju)(ju)大(da)而使(shi)軋(ya)(ya)(ya)件運行不穩定(ding)等因素。
三、傳(chuan)動系(xi)統
PQF每個工(gong)作(zuo)機(ji)(ji)架(jia)上的(de)(de)三(san)個軋(ya)輥互成120°,驅動(dong)(dong)這(zhe)三(san)個軋(ya)輥的(de)(de)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)系統在(zai)隧道外也要分(fen)布(bu)在(zai)互呈120°的(de)(de)位置上。同(tong)一(yi)工(gong)作(zuo)機(ji)(ji)架(jia)上的(de)(de)三(san)個軋(ya)輥的(de)(de)轉速(su)(su)和(he)(he)加(jia)速(su)(su)度必(bi)須完(wan)全一(yi)致(zhi)(zhi)，因此(ci)，三(san)個減(jian)(jian)速(su)(su)箱(xiang)的(de)(de)速(su)(su)比必(bi)須完(wan)全相同(tong)，減(jian)(jian)速(su)(su)箱(xiang)和(he)(he)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)軸(zhou)的(de)(de)轉動(dong)(dong)慣量必(bi)須基本一(yi)致(zhi)(zhi)，電動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)特性(xing)和(he)(he)控制變形保持一(yi)致(zhi)(zhi)。相鄰(lin)POF連(lian)續軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)工(gong)作(zuo)機(ji)(ji)架(jia)之間布(bu)置非常緊湊，間距很小(xiao)，相鄰(lin)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)系統的(de)(de)間距因此(ci)同(tong)樣也很小(xiao)，給(gei)設計減(jian)(jian)速(su)(su)機(ji)(ji)和(he)(he)選擇電動(dong)(dong)機(ji)(ji)提(ti)出了苛刻的(de)(de)要求。傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)軸(zhou)是可伸縮(suo)(suo)的(de)(de)，在(zai)換輥時傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)軸(zhou)回(hui)縮(suo)(suo)脫離和(he)(he)軋(ya)輥的(de)(de)連(lian)接(jie)，新工(gong)作(zuo)機(ji)(ji)架(jia)換入(ru)后傳(chuan)(chuan)動(dong)(dong)軸(zhou)伸出并和(he)(he)軋(ya)輥連(lian)接(jie)，伸縮(suo)(suo)的(de)(de)動(dong)(dong)作(zuo)由液壓缸來執行(xing)。
四、軋輥更換系統
已經投產的最初兩套PQF連(lian)續(xu)軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)，在(zai)設計時(shi)三個互呈120°的傳(chuan)動系統占據了軋(ya)(ya)機(ji)(ji)四周的空(kong)間(jian)、傳(chuan)統（MPM式）的換(huan)輥(gun)(gun)，即(ji)從側向換(huan)輥(gun)(gun)方式已不(bu)可能(neng)，只有采用從軸向，即(ji)軋(ya)(ya)制線方向來換(huan)輥(gun)(gun)。在(zai)PQF 連(lian)續(xu)軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)和脫管機(ji)(ji)之間(jian)布置(zhi)一個換(huan)輥(gun)(gun)區(qu)(qu)，這個換(huan)輥(gun)(gun)區(qu)(qu)應滿足以下(xia)要(yao)求(qiu)：
1. 軋機(ji)出口到脫管機(ji)的輸(shu)送輥道在換輥時要能移開，換輥結束后，輸(shu)送輥道要及(ji)時復位并可(ke)靠地和(he)軋制線對中；
2. 換輥區要(yao)布置兩列換輥小(xiao)車，分(fen)別(bie)放置待換人的(de)工(gong)作(zuo)機(ji)架(jia)和承接(jie)從隧(sui)道(dao)中(zhong)拉(la)出(chu)的(de)需要(yao)換掉的(de)工(gong)作(zuo)機(ji)架(jia)；
3. 每列(lie)換(huan)輥(gun)小車(che)由可單獨(du)橫移的(de)換(huan)輥(gun)單元組成，其數量與(yu)工作(zuo)機架和(he)芯棒支撐架的(de)數量相一致，兩列(lie)換(huan)輥(gun)小車(che)也可整(zheng)列(lie)橫移，并能和(he)軋制線(xian)正確對(dui)中以達到整(zheng)列(lie)更換(huan)和(he)個別任意一架單獨(du)更換(huan)的(de)目的(de)。
五、芯棒的運(yun)行方式
限動芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)連續軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)運(yun)(yun)行(xing)(xing)有兩(liang)種(zhong)方(fang)(fang)式(shi)：1. 軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)結束時，芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)停(ting)止(zhi)運(yun)(yun)動，待(dai)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)從芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)中脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)出后(hou)(hou)，芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)快(kuai)(kuai)速(su)返(fan)回(hui)，移(yi)出軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)線，冷卻(que)(que)(que)、潤(run)滑后(hou)(hou)循環(huan)使(shi)(shi)用(yong)，傳統的(de)MPM均采(cai)用(yong)此(ci)種(zhong)運(yun)(yun)行(xing)(xing)方(fang)(fang)式(shi)；2. 軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)結束時，芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)停(ting)止(zhi)運(yun)(yun)動，待(dai)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)由脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)從芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)中脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)出后(hou)(hou)，芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)不是(shi)(shi)(shi)回(hui)送(song)，而是(shi)(shi)(shi)向(xiang)前快(kuai)(kuai)速(su)運(yun)(yun)行(xing)(xing)跟隨荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)之(zhi)后(hou)(hou)依(yi)次通過脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)穿過脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)，移(yi)出軋(ya)(ya)(ya)(ya)線再回(hui)送(song)、冷卻(que)(que)(que)、潤(run)滑循環(huan)使(shi)(shi)用(yong)，該(gai)方(fang)(fang)法(fa)減少了(le)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)的(de)在(zai)線待(dai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)時間，從而有效(xiao)地縮(suo)短了(le)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)周(zhou)期，加快(kuai)(kuai)了(le)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)節奏，Φ168mm的(de)PQF機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組采(cai)用(yong)此(ci)種(zhong)運(yun)(yun)行(xing)(xing)方(fang)(fang)式(shi)。兩(liang)種(zhong)運(yun)(yun)行(xing)(xing)方(fang)(fang)式(shi)的(de)主要區別是(shi)(shi)(shi)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)完成后(hou)(hou)，芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)是(shi)(shi)(shi)與荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)反向(xiang)運(yun)(yun)行(xing)(xing)回(hui)退(tui)，離開(kai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)移(yi)出軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)線冷卻(que)(que)(que)、潤(run)滑、循環(huan)使(shi)(shi)用(yong)；還(huan)是(shi)(shi)(shi)同向(xiang)運(yun)(yun)行(xing)(xing)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)前行(xing)(xing)離開(kai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)、穿過脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)撥出軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)線冷卻(que)(que)(que)、潤(run)滑、循環(huan)使(shi)(shi)用(yong)。第二種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)因芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)要通過脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)薄壁管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)（脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)減徑量大于等于2倍的(de)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁厚）時要求脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)必(bi)須具備(bei)快(kuai)(kuai)開(kai)快(kuai)(kuai)合功能，以免(mian)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(bang)撞損脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)。
