第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不(bu)銹鋼(gang)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(gang)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(shi)界上最新型的無縫不(bu)銹鋼管軋機(ji)于(yu)2003年(nian)年(nian)底在天津投產，這是世(shi)界上第一(yi)臺 PQF軋管機(ji)（圖26-5)。PQF 是 PremiumQuality Finishing 三詞的縮(suo)寫。
PQF連(lian)軋管機能保(bao)證最佳的(de)(de)產(chan)品質量。當然(ran)，只有當軋管機在(zai)日常生產(chan)中能保(bao)證產(chan)品優(you)質，它才(cai)具有真正(zheng)的(de)(de)競(jing)爭優(you)勢。這就需要軋機在(zai)運行中即堅固可靠，又易于操作。
早在(zai)1999年，SMS就有(you)發(fa)展(zhan)PQF軋機的設想(xiang)。在(zai)穿孔和張減工藝的優化方(fang)面，SMS-Meer 擁有(you)多項專門(men)技術，而SMS-Uemag-Innse的主要技術領域則在(zai)MPM連(lian)續軋管工藝方(fang)面。
新(xin)的軋管(guan)機設備的目標是使(shi)鋼管(guan)質(zhi)量有(you)一個飛躍，定量地說，就是使(shi)現在常(chang)用的直徑、壁厚公(gong)差(cha)減少50%。
世界(jie)范圍內無縫不(bu)銹鋼(gang)管(guan)設(she)(she)(she)備(bei)制(zhi)造的經驗(yan)，顯示出在設(she)(she)(she)備(bei)改進(jin)提高這方面(mian)具有(you)(you)很大(da)的潛(qian)(qian)力，這一潛(qian)(qian)力沒有(you)(you)被挖(wa)掘出來的原(yuan)因(yin)是由于軋(ya)管(guan)設(she)(she)(she)備(bei)和輔助設(she)(she)(she)備(bei)配(pei)置不(bu)當(dang)。對于軋(ya)制(zhi)全過(guo)程監控而言，缺(que)少合適(shi)的檢測(ce)技術，穿孔工(gong)藝過(guo)程難以掌握。另(ling)外，在軋(ya)制(zhi)過(guo)程中也缺(que)乏(fa)進(jin)行適(shi)當(dang)修正調(diao)節的執行裝置。
只有當所有問題具有一(yi)致且(qie)全面的解(jie)決(jue)辦法后(hou)，才能在實際運行中實現既定的目(mu)標(biao)。因此，在PQF這一(yi)理(li)念中結合了一(yi)系列完整的解(jie)決(jue)方案（圖26-6),包括：
1. 輥式穿孔機，設有最優化的(de)軋輥箱(xiang)和導(dao)衛裝(zhuang)置(zhi)以及扭轉變形小的(de)機架；
2. 用于軋制(zhi)延伸的(de)三輥式連軋機(ji)，這種軋機(ji)容易操作，且產品質(zhi)量優越；
3. HGC輥縫(feng)液壓調(diao)節系統，使軋管延伸階段的壁厚(hou)偏差減至最小值；
4. CARTA工藝系統(tong)，可(ke)以優化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)計劃(hua)并在(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)過程中進行在(zai)(zai)線調節(jie)；
5. CARTA/FGF,即自(zi)由(you)孔型形狀工藝系統，厚壁管的質量得以優化(hua)；
6. 張減(jian)機采用三組疊加傳動和可調式精軋機架（FPS)以減(jian)少(shao)張減(jian)管的直徑偏(pian)差值；
7. LASUS壁厚(hou)測(ce)(ce)量系統，可對壁厚(hou)進行(xing)可靠的、高分辨率的測(ce)(ce)量；
8. QAS質(zhi)量保證(zheng)系統，可對測得的(de)數據(ju)進行智能評估，并提(ti)供有效的(de)工(gong)藝過程(cheng)監控(kong)。
一、三輥式連軋管機
早在20世紀(ji)90年代初，SMS-Demag-Innse 就對三(san)(san)(san)輥(gun)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)作過報道，認為(wei)這是已發展(zhan)完善的(de)(de)(de)(de)(de)二輥(gun)式(shi)(shi)MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)進一步發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)方向。三(san)(san)(san)輥(gun)式(shi)(shi)連軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)點(dian)是顯而易(yi)見的(de)(de)(de)(de)(de)，因為(wei)在張減工(gong)藝(yi)(yi)(yi)領域(yu)早已實(shi)現了由(you)二輥(gun)式(shi)(shi)機(ji)(ji)架向三(san)(san)(san)輥(gun)式(shi)(shi)機(ji)(ji)架的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)變(bian)，使無(wu)縫不銹鋼管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)質量顯著提高(gao)。對這種工(gong)藝(yi)(yi)(yi)危險性的(de)(de)(de)(de)(de)預測，是三(san)(san)(san)輥(gun)式(shi)(shi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)應(ying)用(yong)(yong)(yong)成熟較晚的(de)(de)(de)(de)(de)原因之一，因此要(yao)(yao)盡可能做到(dao)不用(yong)(yong)(yong)價格昂(ang)貴的(de)(de)(de)(de)(de)試驗軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)來(lai)開發與MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)(de)(de)孔型(xing)設計技術，特別要(yao)(yao)注意將軋(ya)(ya)(ya)件(jian)從芯棒上脫出的(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應(ying)用(yong)(yong)(yong)以MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)操作經驗為(wei)基礎的(de)(de)(de)(de)(de)FEM有限(xian)元模擬法（圖26-7),實(shi)施(shi)了技術安(an)全措施(shi)，獲得了為(wei)安(an)裝新的(de)(de)(de)(de)(de)PQF軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)訣竅。這是一項獨立(li)的(de)(de)(de)(de)(de)技術，它可安(an)全、切(qie)實(shi)地(di)被引(yin)入實(shi)際應(ying)用(yong)(yong)(yong)之中。
與兩輥式(shi)軋管工(gong)藝(yi)相(xiang)比，三(san)(san)輥式(shi)工(gong)藝(yi)在質量和成本(ben)方面(mian)的(de)(de)(de)優越性(xing)在于三(san)(san)輥式(shi)機架中更加(jia)(jia)均勻的(de)(de)(de)變形(xing)過(guo)程。三(san)(san)輥式(shi)結構使得(de)金屬(shu)流(liu)變得(de)均勻，原因是軋輥和管件(jian)間的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)速度大(da)約降低了(le)50%,軋制力沿(yan)周(zhou)邊和自(zi)由變形(xing)區的(de)(de)(de)分布更加(jia)(jia)合理(li)，未加(jia)(jia)控制的(de)(de)(de)變形(xing)只(zhi)有兩輥式(shi)軋管工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)一半。更加(jia)(jia)均勻的(de)(de)(de)變形(xing)意味(wei)著管件(jian)截面(mian)內的(de)(de)(de)壁厚(hou)偏差較小，與具(ju)有影響力的(de)(de)(de)變量的(de)(de)(de)關聯性(xing)較小，金屬(shu)變形(xing)應力就相(xiang)對(dui)較低。
從(cong)不銹鋼管(guan)(guan)廠的角(jiao)度來看，三輥式軋管(guan)(guan)機的一個主要優點是軋制過程穩定(ding)，而且(qie)易于掌握。這個優點很(hen)重要，因為確(que)定(ding)這種軋制過程的先決條件就是在日常生產(chan)中確(que)保(bao)產(chan)品質量的可靠性和持(chi)久性。上述較(jiao)(jiao)低(di)的金(jin)屬應力(li)使(shi)得產(chan)品范圍得以擴大到薄壁管(guan)(guan)和合金(jin)含量較(jiao)(jiao)高(gao)的鋼管(guan)(guan)。
三輥式連軋管(guan)機(ji)可以達到(dao)無縫鋼管(guan)軋機(ji)靈活性高、在較(jiao)短(duan)的時間內小批量生(sheng)產不同(tong)規(gui)格的管(guan)子的要求、同(tong)時具有(you)成本較(jiao)低(di)和尺寸(cun)偏差較(jiao)小等優(you)點。
為了將這(zhe)些成果(guo)應用(yong)于三輥軋(ya)管工藝過程，PQF軋(ya)機結合了以下機械(xie)設計特點：軋(ya)輥的(de)準確定位和保(bao)持(chi)正定位置的(de)穩定性(xing)，同時在軋(ya)制過程中可以調節軋(ya)輥孔型。
軋(ya)(ya)輥裝(zhuang)在可擺(bai)動(dong)的(de)橫臂上，然后(hou)裝(zhuang)入機(ji)(ji)架的(de)機(ji)(ji)芯（圖26-8)。機(ji)(ji)芯裝(zhuang)在隧(sui)道(dao)式機(ji)(ji)座內，后(hou)者(zhe)裝(zhuang)有調整軋(ya)(ya)輥位置的(de)液(ye)(ye)壓小艙（每一個軋(ya)(ya)輥設有一個液(ye)(ye)壓小艙），這些結構均使軋(ya)(ya)機(ji)(ji)既穩定又(you)緊湊，使得(de)軋(ya)(ya)輥定位和芯棒導向具有很(hen)高的(de)準確度，從而將變(bian)形過程設計(ji)得(de)很(hen)精確。
和兩輥(gun)式MPM軋機相比較，上述(shu)結構又具有以下優點：
1. 軋機總體(ti)設計緊湊，基座深度(du)最(zui)小；
2. 機架間距(ju)較小(xiao)，芯(xin)(xin)棒(bang)長度較短，并具有最佳的芯(xin)(xin)棒(bang)導引系統(tong)；
3. 在封閉固定的環狀(zhuang)機(ji)架框架內，三股(gu)軋輥力(li)互呈120°,可相互對稱吸收(shou)；
4. 由于(yu)變形均勻再加上(shang)每一個軋輥機可以液(ye)壓(ya)調(diao)整，可以實(shi)現軋縫的自動調(diao)整；
5. 軸承間(jian)距離較短，作用在每一個軋輥(gun)上的(de)軋制力較小，因此彎曲力矩較小，從而使(shi)孔(kong)型的(de)改(gai)變量最小，管子公差明顯降低。
二(er)、壁(bi)厚測(ce)量
LASUS是設在(zai)軋機熱軋區的(de)(de)超聲波(bo)壁厚測量系統（圖26-9),其(qi)工藝技術(shu)原理和(he)冷(leng)管(guan)(guan)超聲波(bo)探傷基本相同(tong)，具有同(tong)樣(yang)高(gao)的(de)(de)精(jing)確(que)(que)性、局部(bu)分辨率和(he)可(ke)靠性。上述(shu)測量技術(shu)特性對(dui)于正確(que)(que)而詳(xiang)盡地記(ji)錄熱軋管(guan)(guan)壁厚結(jie)構(gou)具有決(jue)定性意義，這樣(yang)就可(ke)以在(zai)生產(chan)過程中(zhong)進行正確(que)(que)的(de)(de)介(jie)入(ru)。
測量頭（探(tan)頭）裝(zhuang)(zhuang)在抽芯棒裝(zhuang)(zhuang)置的軋(ya)出區(qu)，它對(dui)PQF熱軋(ya)管(guan)和穿孔坯的軋(ya)制數據進行記錄。在張減機(ji)的輸出端則設有另一個(ge)測量頭以記錄熱軋(ya)荒(huang)管(guan)的壁(bi)厚偏差，并對(dui)管(guan)端增厚和內六角形(xing)加以確認。
三(san)、質量保證系統
穿(chuan)孔(kong)機和連軋管機對(dui)壁(bi)厚形成(cheng)的(de)影響(xiang)可(ke)借QAS系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)適當的(de)分(fen)析技術而(er)加以(yi)區(qu)分(fen)，從而(er)對(dui)兩個機組分(fen)別(bie)實現工藝過程(cheng)最佳化。在各種(zhong)(zhong)情況下可(ke)由單通道測量系(xi)統(tong)(tong)來對(dui)這兩種(zhong)(zhong)影響(xiang)進(jin)行區(qu)分(fen)，此時(shi)由機器人控制(zhi)測量頭圍繞(rao)工件的(de)軸線回轉。在QAS系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)設有被測數據的(de)智能評價系(xi)統(tong)(tong)，這一系(xi)統(tong)(tong)對(dui)所測得的(de)數據沿周邊或軸向進(jin)行正(zheng)確分(fen)類(lei)，然(ran)后加以(yi)分(fen)析評估。
四、CARTA工(gong)藝技(ji)術(shu)系統
CARTA工藝(yi)(yi)技術系(xi)(xi)統(tong)為三大軋機，即(ji)穿孔機、PQF軋機和張減機提供優化(hua)操(cao)作所需的(de)技術。借助于CARTA工藝(yi)(yi)技術，生產計劃子系(xi)(xi)統(tong)得以(yi)確定(ding)工具及其整定(ding)數據。CARTA工具管(guan)理(li)系(xi)(xi)統(tong)可以(yi)保證工具的(de)正(zheng)確加工以(yi)及工具機架的(de)正(zheng)確管(guan)理(li)。CARTA過程(cheng)(cheng)管(guan)理(li)系(xi)(xi)統(tong)完成(cheng)過程(cheng)(cheng)控制，從而修正(zheng)整定(ding)值，使尺(chi)寸(cun)偏差減至最(zui)小(xiao)。CARTA工藝(yi)(yi)技術系(xi)(xi)統(tong)包括(kuo)以(yi)下6個系(xi)(xi)統(tong)：
1. CARTA-CPM 這一(yi)系統得以(yi)保(bao)證穿孔機(ji)最(zui)佳化運行所需的(de)工(gong)藝技術，即(ji)提供軋制表所需的(de)工(gong)具(ju)數據及其(qi)整定(ding)值，而且可以(yi)在(zai)生產過程中對(dui)整定(ding)值加以(yi)修正。
2. CARTA/EC(穿(chuan)孔(kong)機壁厚(hou)不均(jun)控制(zhi)系統） 采用(yong)CAR-TA-EC 對壁厚(hou)不均(jun)加(jia)以控制(zhi)可(ke)獲得良好的經濟效益，這(zhe)一系統由過程數據分析(xi)和故障(zhang)診斷兩個系統組成(cheng)，其(qi)功能是大大改善穿(chuan)孔(kong)機壁厚(hou)不均(jun)的狀況。
3. CARTA/PQF 借助于(yu)CARTA/PQF的(de)PSS過程監控(kong)系(xi)統(tong)(tong)（Process Supervision System)以及(ji)CARTA/PQF的(de)液壓輥(gun)縫調節控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)（HGC),可(ke)在軋(ya)制過程中對(dui)(dui)軋(ya)機(ji)調整(zheng)進(jin)行修正(zheng)，這樣可(ke)對(dui)(dui)管子產生補償影響。
更換(huan)軋制(zhi)規格時，有(you)時往往需要(yao)改(gai)(gai)變(bian)輥縫調整或(huo)改(gai)(gai)變(bian)速(su)度(du)系(xi)列，從而(er)改(gai)(gai)變(bian)中(zhong)間機架張(zhang)力(li)狀態或(huo)延伸系(xi)數分配以(yi)優(you)化變(bian)形過程。這(zhe)樣，可(ke)改(gai)(gai)變(bian)在(zai)軋制(zhi)過程中(zhong)的摩擦力(li)、溫度(du)和材料性能(neng)的影響。輥縫調整也(ye)可(ke)以(yi)在(zai)軋制(zhi)過程中(zhong)進行，以(yi)便(bian)使(shi)(shi)溫度(du)的影響得以(yi)補償。此外(wai)，軋制(zhi)過程中(zhong)芯棒(bang)磨損(sun)的影響也(ye)可(ke)以(yi)采用適(shi)應性調整而(er)加以(yi)修正(zheng)。采用這(zhe)一系(xi)統也(ye)可(ke)以(yi)使(shi)(shi)管端(duan)軋得薄(bo)一些，以(yi)減少在(zai)張(zhang)減過程中(zhong)的管端(duan)的增厚。
4. CARTA/SRM 采用這(zhe)一(yi)系(xi)(xi)統(tong)，張減(jian)機(ji)的(de)軋(ya)輥(gun)速度(du)可以自動(dong)適應，從而將壁厚偏差(cha)減(jian)至最小。通常所(suo)配(pei)置的(de)過(guo)程控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)包括(kuo)管端控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)CEC和平均壁厚控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)WTCA/L.工(gong)件(jian)通過(guo)張減(jian)機(ji)時，控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)調整工(gong)件(jian)的(de)延(yan)伸，使壁厚符合(he)要求。與(yu)沒有設(she)置控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)的(de)張減(jian)機(ji)相比(bi)較，壁厚偏差(cha)精度(du)和收得率能提高幾個百(bai)分點。從運(yun)行經濟性的(de)角度(du)看，有必(bi)要設(she)置這(zhe)種形式的(de)控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)。
5. CARTA/FPS 成(cheng)品機(ji)(ji)架采(cai)用可(ke)(ke)調(diao)(diao)機(ji)(ji)架（FPS),可(ke)(ke)以(yi)減小直徑(jing)偏差(cha)，即(ji)降(jiang)低平均壁厚偏差(cha)和(he)不圓度。圖26-10所示的是用于這一用途(tu)的具有(you)可(ke)(ke)調(diao)(diao)機(ji)(ji)架的張減機(ji)(ji)。CARTA/FPS的功(gong)能是管(guan)理(li)專用機(ji)(ji)架和(he)確定其整定值(zhi)。
6. CARTA/PL(Planning)這一系統對測得的(de)(de)數(shu)(shu)據、操作臺(tai)的(de)(de)輸(shu)入值和設(she)計數(shu)(shu)據等工藝參數(shu)(shu)進行(xing)評估(gu)，其目的(de)(de)在于建立經(jing)驗數(shu)(shu)據庫(ku)，優化過程(cheng)計劃，利用從生(sheng)產(chan)(chan)操作中(zhong)獲得的(de)(de)經(jing)驗進行(xing)生(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)控制(zhi)。采用這一子(zi)系統的(de)(de)目的(de)(de)是使一批管子(zi)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)中(zhong)以最小(xiao)量(liang)的(de)(de)管件生(sheng)產(chan)(chan)出符合規定公差(cha)的(de)(de)管子(zi)。
所(suo)有以(yi)上這些新技(ji)術(shu)的(de)目的(de)在于(yu)提高無縫不銹鋼管生產的(de)靈活性，并使(shi)尺寸(cun)偏差降為(wei)最小(xiao)值。
五、天津(jin)鋼管(guan)集團有限公司（TPCO)的(de)PQF連軋管(guan)機
天津(jin)鋼(gang)管(guan)(guan)集團(tuan)有限公司的三輥連軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)融(rong)合了PQF軋管(guan)(guan)工藝(yi)所有的精粹功(gong)能(neng)，也是世界上首臺此類軋機(ji)(ji)。該廠所生產的不銹鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)徑為(wei)31.8~168.3mm,年產量(liang)為(wei)40萬/噸。主要(yao)設備組成為(wei)：環形爐；錐輥式穿孔機(ji)(ji)；5機(ji)(ji)架PQF軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)，其前(qian)設有空軋機(ji)(ji)架，其后(hou)設有芯棒抽出機(ji)(ji)；再加熱爐；24架張減機(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(bu)銹鋼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。
