在(zai)PQF出現(xian)以前,三(san)輥(gun)軋管機專(zhuan)指阿塞爾(er)(ASSEL).軋機或其改進型特朗(lang)斯瓦爾(er)(Trans-val)軋機。1937年,美國蒂姆肯公司工程師(shi).W.J.Assel在(zai)俄(e)亥(hai)俄(e)州 Wooster 市Wayne公司不(bu)銹鋼管廠對伍斯特爾軋機(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(bu)銹鋼厚(hou)壁(bi)管。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不(bu)銹鋼管,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。


1. 特(te)朗斯瓦爾型軋機
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(xiu)鋼管形成“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(kuai)(kuai)開法是在特(te)朗(lang)斯瓦(wa)爾型(xing)軋管(guan)機之后發(fa)展(zhan)起來的(de),在軋制過(guo)程即將(jiang)結束時迅速抬輥使鋼管(guan)尾(wei)端(duan)留下一小段不(bu)減壁的(de)毛管(guan),形成“后剛端(duan)”以消“尾(wei)三角”。快(kuai)(kuai)開法有平抬法和斜抬法兩種(zhong)。
平(ping)抬法(fa)要利用(yong)(yong)特(te)朗斯(si)瓦(wa)爾型(xing)軋(ya)管(guan)機(ji)上每個(ge)軋(ya)輥原有的(de)兩個(ge)快速開(kai)啟(qi)的(de)液壓(ya)缸和四個(ge)平(ping)衡(heng)液壓(ya)缸,在軋(ya)管(guan)過程將(jiang)結束時(shi),開(kai)啟(qi)缸迅速泄壓(ya),平(ping)衡(heng)缸立即(ji)抬起軋(ya)輥,孔型(xing)打開(kai),使鋼管(guan)尾端順利通過軋(ya)管(guan)機(ji),西班牙(ya)杜巴賽斯(si)廠(已搬到我國無錫的(de)西姆來斯(si))既采用(yong)(yong)此種方法(fa)。
斜抬(tai)法(fa)又可分(fen)為三輥(gun)快開和(he)上(shang)輥(gun)單(dan)輥(gun)快開。
三輥(gun)快開(kai)需要在機(ji)架牌坊出口一(yi)側(ce)軋(ya)輥(gun)軸承座上(shang)的(de)壓下螺絲之(zhi)下安裝一(yi)個快速開(kai)啟液壓缸,在鋼管軋(ya)到尾(wei)端(duan)時,開(kai)啟液壓缸迅速泄壓,軋(ya)輥(gun)出口側(ce)軸承座在原有(you)的(de)兩個平衡缸的(de)作用下迅速抬起,軋(ya)輥(gun)即(ji)繞(rao)入(ru)口側(ce)支撐中(zhong)心旋(xuan)轉一(yi)定角度并傾(qing)斜地上(shang)抬,孔型打開(kai),使(shi)鋼管尾(wei)端(duan)形成“后剛端(duan)”,毛管便順(shun)利地通過軋(ya)管機(ji)。
單輥(gun)(gun)快開(kai)在(zai)上(shang)(shang)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)調(diao)整裝(zhuang)置和軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)軸承座之間,安(an)裝(zhuang)了(le)一個液壓(ya)快開(kai)裝(zhuang)置,它的作用(yong)是(shi)在(zai)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)快結束時(shi)投(tou)入工作,瞬(shun)時(shi)快速打開(kai)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)的孔喉,使鋼(gang)管(guan)尾(wei)端(duan)不經過(guo)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(保持原始毛(mao)管(guan)壁厚),而消除尾(wei)三角現象來軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)薄壁管(guan)。它用(yong)一個連(lian)接環限制(zhi)(zhi)行程(cheng)并滿足運行要求,當活塞向內運動時(shi),上(shang)(shang)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)提起(qi),以實現對毛(mao)管(guan)尾(wei)部的無壓(ya)下軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi),以此防止(zhi)毛(mao)管(guan)尾(wei)端(duan)形成三角形喇叭(ba)口。
在軋制過程中(zhong)為(wei)使工(gong)作輥準確、快速打(da)開,毛管管端的(de)軋制速度是由紅外信號接收時(shi)間和計算來確定的(de),從而形成打(da)開工(gong)作輥所需的(de)延時(shi)信號。
當工(gong)作輥出口端打(da)開,就實(shi)現了(le)毛管尾端無壓下軋制,避免(mian)毛管尾端形(xing)成三角形(xing)喇叭口。
德國米(mi)爾(er)(er)公(gong)司生產(chan)的阿塞(sai)爾(er)(er)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)分別使(shi)(shi)用了以(yi)上兩(liang)種斜抬法。新(xin)建的阿塞(sai)爾(er)(er)機(ji)(ji)組大多使(shi)(shi)用上輥(gun)單輥(gun)快(kuai)開(斜抬法)技術。單輥(gun)快(kuai)開液(ye)壓缸的行程比三輥(gun)快(kuai)開的要(yao)長一(yi)些,一(yi)般是三輥(gun)快(kuai)開液(ye)壓缸行程的2倍(bei)以(yi)上,具體(ti)行程大小(xiao)根據軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)產(chan)品大綱中鋼管(guan)(guan)壁厚范圍而(er)定(ding)。
3. NEL 裝置
NEL(No End Loss)是由(you)瑞典(dian)SKF的(de)(de)(Ovako公司)Hofors廠于(yu)1986年試驗完(wan)成的(de)(de)。它是在(zai)阿塞爾(er)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)的(de)(de)人口端(duan)安裝了(le)無尾(wei)損(sun)(sun)失裝置(NEL),既達(da)到了(le)消(xiao)除尾(wei)三(san)角(jiao)的(de)(de)目的(de)(de),又沒(mei)有增大切(qie)尾(wei)損(sun)(sun)失。實際(ji)上,這套裝置就是一種預(yu)軋(ya)機(ji),作為阿塞爾(er)軋(ya)機(ji)上的(de)(de)一個附加裝置。在(zai)軋(ya)制薄壁(bi)管(guan)(guan)時(shi),毛管(guan)(guan)尾(wei)端(duan)進入阿塞爾(er)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)軋(ya)輥前進行預(yu)減(jian)壁(bi),以減(jian)小軋(ya)管(guan)(guan)時(shi)的(de)(de)減(jian)壁(bi)量,從而避免出現尾(wei)三(san)角(jiao),而且沒(mei)有須切(qie)除的(de)(de)末軋(ya)制段(duan)。
瑞典(dian)人發明使用4個(ge)預軋(ya)(ya)小軋(ya)(ya)輥,當更換軋(ya)(ya)制(zhi)鋼管規格時(shi)要(yao)調整軋(ya)(ya)制(zhi)中心線的高度,但(dan)是這種4個(ge)預軋(ya)(ya)小軋(ya)(ya)輥要(yao)實現無級調整是很困(kun)難的。因此聯邦德國米(mi)爾(er)廠1988年購買了此項技術并改進(jin)為(wei)3個(ge)預軋(ya)(ya)小軋(ya)(ya)輥后,將(jiang)預軋(ya)(ya)裝置取名為(wei)NEL裝置。
改進后的裝置如圖4-17所(suo)示(shi),由3個氣囊(nang)浮動(dong)支(zhi)撐(cheng),以(yi)便與軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)中(zhong)心(xin)線始終保持一(yi)致(zhi)。軋(ya)(ya)(ya)(ya)機內有(you)3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun),小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)沒有(you)驅動(dong)裝置,按(an)需要的方(fang)向(xiang)小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)各(ge)傾(qing)斜3°~4°,由一(yi)套液(ye)(ye)壓(ya)缸杠桿(gan)系統(tong)使其開閉。在軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到尾(wei)(wei)端以(yi)前,3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)處(chu)于(yu)打開位,喉徑大于(yu)毛管(guan)外徑,處(chu)于(yu)待工(gong)作(zuo)(zuo)狀態;當軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到尾(wei)(wei)端250mm左右時(shi),液(ye)(ye)壓(ya)缸動(dong)作(zuo)(zuo),3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)合攏,對(dui)毛管(guan)尾(wei)(wei)部(bu)(bu)予(yu)以(yi)減壁(bi),會在鋼管(guan)外表面軋(ya)(ya)(ya)(ya)出多頭相互連接的螺旋線,這有(you)助于(yu)鋼管(guan)尾(wei)(wei)部(bu)(bu)外表面光滑、壁(bi)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)的鋼管(guan)尾(wei)(wei)部(bu)(bu)避(bi)免出現尾(wei)(wei)三角。軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過程結(jie)束,液(ye)(ye)壓(ya)缸反向(xiang)動(dong)作(zuo)(zuo),3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)再次放開處(chu)于(yu)待工(gong)作(zuo)(zuo)位置。

經實踐檢驗,目前國內阿塞爾機組(zu)雖然在設計(ji)時(shi)有NEL,但現在大多不再(zai)使用,主要是不便(bian)于(yu)換輥(gun)和軸向調整(zheng),當生產規格多時(shi),小(xiao)軋(ya)輥(gun)的調整(zheng)時(shi)間長(chang),預軋(ya)效果不佳(jia)。
4. 階梯芯棒(bang)軋制(zhi)
為了(le)(le)解決軋制(zhi)薄壁(bi)管(guan)(guan)時的(de)(de)尾(wei)(wei)三角(jiao)問題,有(you)報道稱原蘇聯曾試驗過(guo)變端(duan)(duan)面芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)(芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)前(qian)面一(yi)段直(zhi)徑較小(xiao),后(hou)面一(yi)段直(zhi)徑較大),在軋制(zhi)過(guo)程中(zhong),芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)可以前(qian)后(hou)移(yi)動(dong)。如圖4-18所示,當(dang)輾軋毛管(guan)(guan)的(de)(de)兩端(duan)(duan)時,使(shi)用前(qian)段芯(xin)棒(bang)(bang)(bang);在輾軋毛管(guan)(guan)中(zhong)間部分時,使(shi)用后(hou)段芯(xin)棒(bang)(bang)(bang),避(bi)免(mian)了(le)(le)管(guan)(guan)尾(wei)(wei)“尾(wei)(wei)三角(jiao)”的(de)(de)產生(sheng)。2000年前(qian)后(hou),德國米(mi)爾公司針(zhen)對傳(chuan)統(tong)阿塞爾軋管(guan)(guan)機在生(sheng)產薄壁(bi)管(guan)(guan)時,荒管(guan)(guan)的(de)(de)前(qian)端(duan)(duan)會產生(sheng)喇叭口和(he)壁(bi)厚不均現象,提(ti)出(chu)將(jiang)芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)工作(zuo)段前(qian)端(duan)(duan)部分略減(jian)小(xiao),使(shi)用階梯(ti)芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)軋制(zhi)的(de)(de)方(fang)法(fa)來避(bi)免(mian)喇叭口出(chu)現。在管(guan)(guan)端(duan)(duan)被咬入后(hou),芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)工作(zuo)段階梯(ti)前(qian)端(duan)(duan)參與減(jian)壁(bi)區(qu)軋制(zhi),由于管(guan)(guan)端(duan)(duan)減(jian)壁(bi)量極小(xiao),這樣(yang)就減(jian)少了(le)(le)金屬在圓周方(fang)向的(de)(de)流(liu)動(dong),避(bi)免(mian)了(le)(le)荒管(guan)(guan)外端(duan)(duan)擴(kuo)口,從(cong)而(er)達到(dao)減(jian)少不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)端(duan)(duan)鋸(ju)切(qie)量,提(ti)高成材率的(de)(de)目的(de)(de),并(bing)進(jin)行(xing)了(le)(le)某些規格的(de)(de)試驗。

階(jie)梯芯棒的應用目前(qian)尚屬于試(shi)驗摸索階(jie)段,未見成功生(sheng)產的報(bao)道。

