自從19世紀末葉以來,浙江不銹鋼管廠家即想用類似于棒材連軋的辦法來生產無縫鋼管。當時研究的目標是采用固定推桿以及隨著鋼管運動的長芯棒將空心坯軋成不銹(xiu)鋼管的辦法,終于在1920年形成了Fassel軋管法(即連續軋管法),這種連續軋管工藝的特征是工作芯棒跟隨管子一起運動。迄今為止,這種軋管工藝對于生產外徑小于159mm的碳素鋼和低合金鋼的無(wu)縫不銹(xiu)鋼管仍然是最適合的。其延伸系數比較小一輩為 λ=4.3~4.5,為此必須在斜軋機上以較大的延長率(最大達 λ=3.0)將經過表面處理的圓管坯穿孔成為較薄的空心坯。1962年K.Neuhoff 和Pfeiffer 曾對這種連續軋管工藝的變形過程發表過專題論文,文中指出:對于八機架連續軋管機來說,由于空心坯的進入和離開機架,金屬流動的非連續性將達16次之多,這是由于工作芯棒與空心坯之間的速度變化的緣故。由于軋制過程的這種不均勻性產生壁厚與外徑的變異,容易形成所謂“竹節”(Bauchbil-dung)。此外,這種軋管工藝的單位軋制壓力相當大,因此必須采用具有開口的、橢圓度較大的孔型,而這種開口孔型導致變形的不均勻性,由此帶來的缺點是:在管子內部容易產生裂紋和所需單位變形功太大。關于壁厚和直徑的變異可采取有效措施使之處于允許的限度之內,精確地控制軋輥的圓周速度,使之與工作芯棒的速度變化相適應,從而達到保持軋件速度恒定的目的。但開口孔型的缺點則無法消除。此外,由于軋制力較大所限,必須采用較大的輥徑,這樣就使得軋件與軋輥之間的接觸弧相當大,因此,對工作芯棒造成巨大的局部壓應力、摩擦力和較高的熱負荷。采用連續軋管法生產的無縫不銹鋼管的壁厚直徑比(S/D)不能超過0.12。
采用浮動(dong)芯棒(bang)的(de)連續式軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)軋(ya)制不(bu)銹鋼管(guan)時,軋(ya)制過(guo)程(cheng)的(de)不(bu)穩定(ding)性及(ji)(ji)這(zhe)種不(bu)穩定(ding)性對(dui)管(guan)子質量的(de)不(bu)良影響,以及(ji)(ji)連續軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)的(de)經濟性問題和采用浮動(dong)芯棒(bang)的(de)連續軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)的(de)實際(ji)(ji)生(sheng)(sheng)(sheng)產經驗,使(shi)得Contubind公(gong)司(si)認為有必要(yao)和有可能根據最新的(de)軋(ya)制原理,對(dui)1889年就(jiu)已經在(zai)浙江不(bu)銹鋼管(guan)廠(chang)家生(sheng)(sheng)(sheng)產車間內應用過(guo)的(de)、在(zai)多機(ji)(ji)架二輥式軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)上使(shi)用限動(dong)芯棒(bang)生(sheng)(sheng)(sheng)產無縫不(bu)銹鋼管(guan)的(de)方法重新進(jin)行科學(xue)實驗,提出這(zhe)種軋(ya)制過(guo)程(cheng)的(de)相應理論,并(bing)通(tong)過(guo)大規模實際(ji)(ji)試驗證實這(zhe)種理論。
直(zhi)到1964年(nian),在(zai)(zai)意大利(li)Dalmine公(gong)(gong)(gong)司的(de)帶固定芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)的(de)連(lian)續(xu)(xu)式軋機(ji)(ji)(ji)上(shang)進行了軋制試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan),后來(lai)又在(zai)(zai)法(fa)(fa)國的(de) Lorraine-Escaut 公(gong)(gong)(gong)司的(de)法(fa)(fa)塞爾(er)(er)軋機(ji)(ji)(ji)上(shang)進行試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。其(qi)中(zhong)在(zai)(zai)Dalmine公(gong)(gong)(gong)司生產(chan)(chan)(chan)出(chu)了厚(hou)壁管,而(er)Lorraine-Escaut 公(gong)(gong)(gong)司根(gen)(gen)(gen)據 A.Tostivint 的(de)第(di)1322304 號(hao)專利(li),在(zai)(zai)Besse'ger的(de)第(di)二號(hao)法(fa)(fa)塞爾(er)(er)軋機(ji)(ji)(ji)上(shang)采用(yong)限動(dong)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)進行試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan),取得了相應(ying)的(de)效果。根(gen)(gen)(gen)據上(shang)述情況 Lorraine-Escaut 公(gong)(gong)(gong)司和 Contu-bind 公(gong)(gong)(gong)司決定共(gong)同發展(zhan)限動(dong)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)的(de)軋制方法(fa)(fa)。從(cong)1965年(nian)到1967年(nian)間,在(zai)(zai)Besse'ges的(de)具有(you)(you)40年(nian)歷史(shi)的(de)7機(ji)(ji)(ji)架法(fa)(fa)塞爾(er)(er)軋機(ji)(ji)(ji)(如(ru)圖13-9所示的(de))上(shang)進行了8次大規模試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan),每次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)持(chi)續(xu)(xu)5~25個(ge)班(ban)次。這(zhe)臺(tai)法(fa)(fa)塞爾(er)(er)軋機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)由(you)一(yi)臺(tai)1000kW的(de)交流電動(dong)機(ji)(ji)(ji)傳動(dong)的(de),對軋輥(gun)軸承(cheng)和軋輥(gun)調(diao)整(zheng)的(de)條件極其(qi)不利(li),但其(qi)結果卻(que)一(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)比一(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)好,共(gong)計生產(chan)(chan)(chan)了直(zhi)徑為(wei)92mm、壁厚(hou)為(wei)3.5mm和長度為(wei)12m的(de)管子12000根(gen)(gen)(gen),其(qi)中(zhong)有(you)(you)5450根(gen)(gen)(gen)是(shi)(shi)在(zai)(zai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)末期(qi)只用(yong)了一(yi)根(gen)(gen)(gen)由(you)2343號(hao)鋼(含5%鉻)制作的(de)空心水(shui)冷芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)生產(chan)(chan)(chan)的(de),這(zhe)根(gen)(gen)(gen)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang),經過了鍍鉻處理(原始(shi)鍍層厚(hou)度為(wei)0.05mm),它的(de)滑(hua)動(dong)特性好。連(lian)續(xu)(xu)使用(yong)這(zhe)根(gen)(gen)(gen)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)時,雖然芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)(zai)軋制過程中(zhong)承(cheng)受著熱(re)負荷,但仍然具有(you)(you)原來(lai)的(de)滑(hua)動(dong)性和剛性。
軋制參數如下:
空心坯(pi)(35號(hao)鋼) 外徑125mm,壁厚18mm
管子(zi) 外徑92mm,壁厚3.5mm,長度12m
芯棒 外(wai)徑86/85mm,內徑40mm
芯棒(bang)工作長度 3200mm
管子(zi)出口速度 2.2m/s
延(yan)長(chang)率 1:6.22
電(dian)動(dong)機功率 750~1000kW
單位功率消耗 14.2~18.3(平均16)kW·h/t
多(duo)機(ji)(ji)架(jia)軋管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(MPM)軋出(chu)來的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)子通過二機(ji)(ji)架(jia)脫管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)從芯棒(bang)上拉出(chu)來,并(bing)定(ding)徑(jing)成熱(re)尺寸88mm的(de)(de)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)。沿(yan)管(guan)(guan)(guan)(guan)子長度(du)的(de)(de)平均(jun)終軋溫度(du)波動(dong)于(yu)920~980℃之(zhi)間。看來,具(ju)有這種溫度(du)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)子不必經過中間加(jia)熱(re)就(jiu)可直接在張(zhang)力減徑(jing)機(ji)(ji)上減徑(jing)成3/8英寸的(de)(de)煤氣管(guan)(guan)(guan)(guan)。由測量4點的(de)(de)壁厚(hou)數(shu)據算出(chu)的(de)(de)平均(jun)壁厚(hou)值(zhi)。
MPM軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)軋(ya)(ya)(ya)(ya)出來的(de)管(guan)子(zi)內(nei)表面非常光滑,它可以與冷拔管(guan)相比。連續軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)和自(zi)動軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)所(suo)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)樣(yang)品管(guan)與MPM軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)所(suo)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)管(guan)子(zi)進行比較時,德國專業人員毫(hao)不(bu)含糊地認為 Besse'ges的(de)MPM軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)所(suo)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)管(guan)子(zi)最好。
1967年11月,浙江(jiang)不銹鋼管廠家(jia)的(de)MPM試驗(yan)軋機拆除了,但其(qi)試驗(yan)過程都攝制成了電影,這些(xie)影片保存在(zai)瑞士洛桑鋼管工業顧問工程師J.P.Calmes那里。
內部(bu)用高(gao)壓水冷(leng)卻的插入毛管的芯棒在咬入第一(yi)機架時由(you)油壓缸(gang)來限制移動,油壓缸(gang)的前進運動由(you)變量泵固定(ding)地(di)調節(jie)為某(mou)一(yi)恒定(ding)速度。
拔出(chu)的(de)芯棒送回(hui)原始位(wei)置,噴水使之從120~150℃降到外表為50℃的(de)溫度。在這種軋(ya)制(zhi)和冷卻條件下,軋(ya)制(zhi)一根管子(zi)的(de)平均周期時間為40秒。
芯棒外(wai)表(biao)面(mian)通常采用重油-石墨(mo)混合劑進行潤(run)滑,此外(wai)空(kong)心(xin)毛(mao)管內表(biao)面(mian)還要添加潤(run)滑和隔(ge)熱(re)材料(liao),這(zhe)種材料(liao)是通過空(kong)心(xin)芯棒卡(ka)頭注入(ru)毛(mao)管的(de)。芯棒表(biao)面(mian)要特別(bie)保持光(guang)滑,以至于隨著軋制道次的(de)增加而更(geng)加光(guang)滑。