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(cai)用浮(fu)動芯棒的(de)(de)連續(xu)(xu)式軋(ya)(ya)(ya)管機軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)不(bu)(bu)銹鋼管時,軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)過程(cheng)的(de)(de)不(bu)(bu)穩(wen)定性及這種(zhong)不(bu)(bu)穩(wen)定性對(dui)管子(zi)質量的(de)(de)不(bu)(bu)良(liang)影(ying)響,以及連續(xu)(xu)軋(ya)(ya)(ya)管機的(de)(de)經濟性問題和(he)采(cai)用浮(fu)動芯棒的(de)(de)連續(xu)(xu)軋(ya)(ya)(ya)管機的(de)(de)實(shi)(shi)際(ji)生產(chan)經驗(yan),使得(de)Contubind公司認為有(you)必要和(he)有(you)可能根據最新的(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)原理,對(dui)1889年就(jiu)已經在浙江(jiang)不(bu)(bu)銹鋼管廠(chang)家生產(chan)車間(jian)內應(ying)(ying)用過的(de)(de)、在多機架二輥式軋(ya)(ya)(ya)管機上使用限動芯棒生產(chan)無縫(feng)不(bu)(bu)銹鋼管的(de)(de)方法重新進行科(ke)學實(shi)(shi)驗(yan),提出這種(zhong)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)過程(cheng)的(de)(de)相應(ying)(ying)理論,并(bing)通過大規(gui)模(mo)實(shi)(shi)際(ji)試驗(yan)證實(shi)(shi)這種(zhong)理論。
直(zhi)到1964年(nian)(nian),在(zai)意大(da)利Dalmine公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)帶固定(ding)芯棒(bang)(bang)的(de)(de)(de)連續式軋機(ji)上(shang)進行了(le)(le)軋制試(shi)(shi)驗,后來又在(zai)法(fa)國的(de)(de)(de) Lorraine-Escaut 公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)法(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋機(ji)上(shang)進行試(shi)(shi)驗。其(qi)中(zhong)在(zai)Dalmine公(gong)(gong)司生產(chan)(chan)出了(le)(le)厚壁(bi)管,而Lorraine-Escaut 公(gong)(gong)司根據(ju) A.Tostivint 的(de)(de)(de)第1322304 號(hao)(hao)專利,在(zai)Besse'ger的(de)(de)(de)第二號(hao)(hao)法(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋機(ji)上(shang)采用限(xian)(xian)動(dong)芯棒(bang)(bang)進行試(shi)(shi)驗,取得了(le)(le)相應(ying)的(de)(de)(de)效(xiao)果。根據(ju)上(shang)述情況 Lorraine-Escaut 公(gong)(gong)司和(he) Contu-bind 公(gong)(gong)司決定(ding)共同發展限(xian)(xian)動(dong)芯棒(bang)(bang)的(de)(de)(de)軋制方法(fa)。從1965年(nian)(nian)到1967年(nian)(nian)間(jian),在(zai)Besse'ges的(de)(de)(de)具有40年(nian)(nian)歷史的(de)(de)(de)7機(ji)架法(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋機(ji)(如圖13-9所示的(de)(de)(de))上(shang)進行了(le)(le)8次(ci)(ci)大(da)規模(mo)試(shi)(shi)驗,每次(ci)(ci)試(shi)(shi)驗持續5~25個班次(ci)(ci)。這臺(tai)法(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋機(ji)是(shi)由一臺(tai)1000kW的(de)(de)(de)交(jiao)流電動(dong)機(ji)傳動(dong)的(de)(de)(de),對軋輥軸承(cheng)和(he)軋輥調整的(de)(de)(de)條件極其(qi)不利,但(dan)其(qi)結果卻一次(ci)(ci)試(shi)(shi)驗比一次(ci)(ci)試(shi)(shi)驗好,共計生產(chan)(chan)了(le)(le)直(zhi)徑為92mm、壁(bi)厚為3.5mm和(he)長度為12m的(de)(de)(de)管子12000根,其(qi)中(zhong)有5450根是(shi)在(zai)試(shi)(shi)驗末期只用了(le)(le)一根由2343號(hao)(hao)鋼(含5%鉻)制作的(de)(de)(de)空心水冷(leng)芯棒(bang)(bang)生產(chan)(chan)的(de)(de)(de),這根芯棒(bang)(bang),經過(guo)了(le)(le)鍍鉻處理(li)(原始鍍層厚度為0.05mm),它的(de)(de)(de)滑(hua)動(dong)特性好。連續使(shi)用這根芯棒(bang)(bang)時,雖然(ran)芯棒(bang)(bang)在(zai)軋制過(guo)程中(zhong)承(cheng)受著熱負荷(he),但(dan)仍然(ran)具有原來的(de)(de)(de)滑(hua)動(dong)性和(he)剛性。
軋制參數(shu)如下:
空心坯(35號鋼) 外徑125mm,壁厚18mm
管子 外(wai)徑(jing)92mm,壁厚(hou)3.5mm,長度12m
芯棒 外徑86/85mm,內(nei)徑40mm
芯棒工(gong)作長度 3200mm
管(guan)子出口速度 2.2m/s
延長率(lv) 1:6.22
電(dian)動機功率 750~1000kW
單位(wei)功率消(xiao)耗 14.2~18.3(平均(jun)16)kW·h/t
多機(ji)架軋管機(ji)(MPM)軋出來的(de)(de)(de)管子(zi)(zi)通過二機(ji)架脫管機(ji)從芯棒上拉出來,并定徑(jing)(jing)成熱尺寸(cun)88mm的(de)(de)(de)不銹鋼(gang)管。沿管子(zi)(zi)長度的(de)(de)(de)平均終軋溫(wen)度波(bo)動于920~980℃之間(jian)。看來,具有這種(zhong)溫(wen)度的(de)(de)(de)管子(zi)(zi)不必經(jing)過中間(jian)加熱就(jiu)可直接在張(zhang)力減徑(jing)(jing)機(ji)上減徑(jing)(jing)成3/8英寸(cun)的(de)(de)(de)煤氣(qi)管。由測量4點的(de)(de)(de)壁厚數據(ju)算出的(de)(de)(de)平均壁厚值。
MPM軋(ya)(ya)機軋(ya)(ya)出來(lai)的(de)(de)管(guan)(guan)子內(nei)表面非常(chang)光滑,它可以與冷拔(ba)管(guan)(guan)相比(bi)。連續軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機和自動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機所軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)(de)樣品(pin)管(guan)(guan)與MPM軋(ya)(ya)機所軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)(de)管(guan)(guan)子進行比(bi)較時,德國專(zhuan)業人員(yuan)毫不含糊地(di)認為(wei) Besse'ges的(de)(de)MPM軋(ya)(ya)機所軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)(de)管(guan)(guan)子最好(hao)。
1967年11月(yue),浙江不銹鋼管(guan)(guan)廠家(jia)的MPM試驗(yan)軋機拆(chai)除了,但其試驗(yan)過程都攝制成了電影(ying),這些影(ying)片保存在(zai)瑞士(shi)洛桑鋼管(guan)(guan)工(gong)業(ye)顧問工(gong)程師J.P.Calmes那里。
內(nei)部用(yong)高壓水冷卻的插入(ru)毛管的芯(xin)棒在(zai)咬入(ru)第(di)一機架時由油(you)壓缸來限制(zhi)移(yi)動(dong),油(you)壓缸的前進運動(dong)由變量泵固定地調節(jie)為某一恒定速(su)度。
拔出的芯棒送回原始(shi)位置,噴水使之從120~150℃降(jiang)到外表為50℃的溫度(du)。在這種軋制(zhi)和冷卻條(tiao)件下(xia),軋制(zhi)一根(gen)管(guan)子的平均周期時間為40秒(miao)。
芯棒外表面通常采用重(zhong)油-石墨混合劑(ji)進行(xing)潤(run)(run)滑,此外空(kong)(kong)心(xin)毛管內(nei)表面還要(yao)(yao)添(tian)加潤(run)(run)滑和隔(ge)熱材(cai)料(liao),這種材(cai)料(liao)是通過空(kong)(kong)心(xin)芯棒卡頭注入毛管的。芯棒表面要(yao)(yao)特(te)別(bie)保持光(guang)滑,以至于隨(sui)著軋制道次(ci)的增加而(er)更加光(guang)滑。