第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不銹鋼管廠投產。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管(guan)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。
世界上最(zui)新型(xing)的無(wu)縫不(bu)銹(xiu)鋼管軋機于(yu)2003年(nian)年(nian)底在天津(jin)投產，這(zhe)是(shi)世界上第一臺 PQF軋管機（圖26-5)。PQF 是(shi) PremiumQuality Finishing 三詞的縮寫。
PQF連軋管機能(neng)保(bao)證(zheng)最佳的產品質量。當然，只有(you)(you)當軋管機在(zai)日常(chang)生產中能(neng)保(bao)證(zheng)產品優(you)質，它才具有(you)(you)真正的競(jing)爭優(you)勢。這就需要軋機在(zai)運(yun)行中即堅固可靠，又易于操作。
早在(zai)(zai)1999年，SMS就有(you)發(fa)展PQF軋機(ji)的設想。在(zai)(zai)穿孔和張減工藝的優化方面，SMS-Meer 擁有(you)多項專門技(ji)術，而(er)SMS-Uemag-Innse的主要技(ji)術領域則在(zai)(zai)MPM連(lian)續軋管(guan)工藝方面。
新的(de)軋管(guan)(guan)機設備的(de)目標是使鋼管(guan)(guan)質(zhi)量有(you)一個飛躍，定(ding)量地(di)說，就是使現在常(chang)用(yong)的(de)直徑(jing)、壁厚(hou)公(gong)差減少50%。
世界范(fan)圍內無縫不銹鋼(gang)管設備(bei)制造的(de)經驗，顯(xian)示出在(zai)設備(bei)改進提高這方面具(ju)有(you)(you)很大的(de)潛力，這一潛力沒有(you)(you)被挖(wa)掘出來的(de)原因是由(you)于(yu)(yu)軋管設備(bei)和輔助設備(bei)配(pei)置(zhi)不當。對于(yu)(yu)軋制全過程(cheng)監控而言(yan)，缺(que)少合適的(de)檢(jian)測技術，穿孔工(gong)藝過程(cheng)難以掌(zhang)握(wo)。另(ling)外，在(zai)軋制過程(cheng)中也缺(que)乏(fa)進行(xing)適當修正調節的(de)執行(xing)裝(zhuang)置(zhi)。
只有當(dang)所(suo)有問題具有一(yi)致且全(quan)面(mian)的(de)解決辦法后，才能在(zai)實(shi)際運行中實(shi)現既定(ding)的(de)目(mu)標。因此，在(zai)PQF這一(yi)理念中結合了一(yi)系列完整(zheng)的(de)解決方案（圖(tu)26-6),包括：
1. 輥式穿(chuan)孔機(ji)，設有最優化的軋輥箱(xiang)和導衛裝置以及扭轉變形(xing)小的機(ji)架；
2. 用于軋(ya)制延伸的(de)三輥式連軋(ya)機，這種(zhong)軋(ya)機容易操作，且產品質量優越；
3. HGC輥縫液壓(ya)調節系(xi)統，使軋管延(yan)伸階段的(de)壁厚偏差減至最小值(zhi)；
4. CARTA工藝系統，可(ke)以優化生產(chan)計劃(hua)并在生產(chan)過(guo)程中進(jin)行在線調節；
5. CARTA/FGF,即(ji)自由孔(kong)型形狀工藝(yi)系(xi)統，厚壁(bi)管的質量得以優(you)化(hua)；
6. 張(zhang)減機采(cai)用三組疊加傳動(dong)和可(ke)調式精軋機架(jia)（FPS)以減少張(zhang)減管的(de)直徑偏差值；
7. LASUS壁(bi)厚測量系(xi)統(tong)，可(ke)對(dui)壁(bi)厚進行可(ke)靠的(de)、高分辨率的(de)測量；
8. QAS質量保證系(xi)統，可(ke)對測得(de)的數據進行智能評估，并提供有(you)效的工藝過(guo)程監控(kong)。
一、三輥式(shi)連(lian)軋(ya)管機(ji)
早在20世紀90年(nian)代初(chu)，SMS-Demag-Innse 就對三(san)輥(gun)(gun)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)作過(guo)報(bao)道，認(ren)為(wei)(wei)(wei)這是(shi)已(yi)發展(zhan)完(wan)善(shan)的(de)二輥(gun)(gun)式(shi)MPM軋(ya)機(ji)進(jin)一(yi)步發展(zhan)的(de)方向。三(san)輥(gun)(gun)式(shi)連軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)優(you)點是(shi)顯而易見的(de)，因為(wei)(wei)(wei)在張減(jian)工(gong)藝(yi)(yi)領域早已(yi)實現了(le)由二輥(gun)(gun)式(shi)機(ji)架向三(san)輥(gun)(gun)式(shi)機(ji)架的(de)轉變，使(shi)無縫不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)質量顯著提高。對這種工(gong)藝(yi)(yi)危險性的(de)預測，是(shi)三(san)輥(gun)(gun)式(shi)軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)應用(yong)(yong)成熟較晚的(de)原(yuan)因之(zhi)一(yi)，因此要(yao)盡可(ke)能(neng)做(zuo)到(dao)不用(yong)(yong)價(jia)格昂(ang)貴的(de)試驗軋(ya)機(ji)來開發與MPM軋(ya)機(ji)不同的(de)新的(de)孔型設計(ji)技(ji)術(shu)(shu)，特別(bie)要(yao)注意將(jiang)軋(ya)件從芯棒上脫出的(de)問題。SMS-Meer 和(he) SMS-Demag-Innse應用(yong)(yong)以MPM軋(ya)機(ji)操作經驗為(wei)(wei)(wei)基礎的(de)FEM有限元模擬法（圖(tu)26-7),實施了(le)技(ji)術(shu)(shu)安全(quan)措施，獲得了(le)為(wei)(wei)(wei)安裝新的(de)PQF軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)(yi)所需的(de)訣竅。這是(shi)一(yi)項獨立的(de)技(ji)術(shu)(shu)，它可(ke)安全(quan)、切實地被引(yin)入實際(ji)應用(yong)(yong)之(zhi)中(zhong)。
與兩輥(gun)式(shi)軋管(guan)工(gong)藝(yi)相(xiang)比，三(san)輥(gun)式(shi)工(gong)藝(yi)在質量和(he)(he)成本方面的(de)(de)優越性在于三(san)輥(gun)式(shi)機(ji)架中更(geng)加(jia)均(jun)(jun)勻(yun)的(de)(de)變(bian)形過程。三(san)輥(gun)式(shi)結構(gou)使得金屬流變(bian)得均(jun)(jun)勻(yun)，原(yuan)因是(shi)軋輥(gun)和(he)(he)管(guan)件間的(de)(de)相(xiang)對速度大約降低了50%,軋制力沿周(zhou)邊和(he)(he)自(zi)由變(bian)形區的(de)(de)分(fen)布更(geng)加(jia)合(he)理，未加(jia)控(kong)制的(de)(de)變(bian)形只有(you)兩輥(gun)式(shi)軋管(guan)工(gong)藝(yi)的(de)(de)一半。更(geng)加(jia)均(jun)(jun)勻(yun)的(de)(de)變(bian)形意味著管(guan)件截面內(nei)的(de)(de)壁厚偏差較(jiao)小，與具有(you)影響力的(de)(de)變(bian)量的(de)(de)關聯性較(jiao)小，金屬變(bian)形應力就相(xiang)對較(jiao)低。
從不(bu)銹鋼管(guan)(guan)廠的(de)(de)角度來看，三輥式(shi)軋管(guan)(guan)機的(de)(de)一(yi)個(ge)主要(yao)優點(dian)是軋制過程穩定(ding)，而且易于掌握。這個(ge)優點(dian)很重(zhong)要(yao)，因為確(que)定(ding)這種軋制過程的(de)(de)先決條件就是在日常生產(chan)(chan)(chan)中確(que)保產(chan)(chan)(chan)品質量的(de)(de)可(ke)靠性和持久性。上(shang)述較(jiao)低的(de)(de)金屬應力使得產(chan)(chan)(chan)品范圍得以擴大(da)到薄壁管(guan)(guan)和合金含量較(jiao)高的(de)(de)鋼管(guan)(guan)。
三輥式連軋管機可(ke)以達到無縫(feng)鋼管軋機靈活(huo)性高(gao)、在較(jiao)短的時間內小批量生產不同規格(ge)的管子的要(yao)求(qiu)、同時具有(you)成本較(jiao)低和尺寸偏差較(jiao)小等優(you)點(dian)。
為了將這些成(cheng)果應用于三輥(gun)軋(ya)管工藝過程(cheng)，PQF軋(ya)機結合了以(yi)下機械設計特點：軋(ya)輥(gun)的(de)準確定(ding)(ding)位(wei)和保持正定(ding)(ding)位(wei)置的(de)穩定(ding)(ding)性(xing)，同時在軋(ya)制過程(cheng)中(zhong)可以(yi)調節軋(ya)輥(gun)孔型。
軋(ya)輥(gun)裝在可擺(bai)動的橫臂上(shang)，然后(hou)(hou)裝入機架的機芯(xin)（圖26-8)。機芯(xin)裝在隧道式機座內，后(hou)(hou)者裝有(you)調整軋(ya)輥(gun)位(wei)置(zhi)的液(ye)壓小(xiao)艙（每一個軋(ya)輥(gun)設有(you)一個液(ye)壓小(xiao)艙），這些結構均(jun)使軋(ya)機既穩定又緊湊(cou)，使得(de)軋(ya)輥(gun)定位(wei)和芯(xin)棒導向具有(you)很高(gao)的準確度，從而將(jiang)變(bian)形過(guo)程設計(ji)得(de)很精確。
和兩輥式MPM軋機相比(bi)較(jiao)，上(shang)述結(jie)構又具有以下優(you)點：
1. 軋(ya)機總(zong)體設計緊(jin)湊(cou)，基座深度最小(xiao)；
2. 機架間距較(jiao)小(xiao)，芯棒(bang)(bang)長(chang)度較(jiao)短，并具有最佳的(de)芯棒(bang)(bang)導引(yin)系(xi)統；
3. 在封閉固定的環狀機架框架內，三(san)股(gu)軋輥力互(hu)呈120°,可相互(hu)對稱吸收；
4. 由于變形均(jun)勻再(zai)加上每一(yi)個軋(ya)輥機可(ke)以液(ye)壓調整(zheng)，可(ke)以實現軋(ya)縫的自(zi)動調整(zheng)；
5. 軸承間(jian)距離較短，作(zuo)用(yong)在每一個軋(ya)輥上的(de)軋(ya)制力較小，因此彎曲(qu)力矩較小，從而使孔(kong)型的(de)改變量最小，管子公差(cha)明顯降(jiang)低。
二(er)、壁厚測量
LASUS是(shi)設(she)在軋(ya)機熱軋(ya)區的超聲波壁(bi)厚測量系統（圖26-9),其工藝技(ji)術原(yuan)理和冷管超聲波探傷基本(ben)相同(tong)，具有(you)同(tong)樣高的精(jing)確性(xing)、局(ju)部分辨率和可(ke)(ke)靠性(xing)。上述測量技(ji)術特(te)性(xing)對于正確而詳盡(jin)地記錄熱軋(ya)管壁(bi)厚結構具有(you)決定性(xing)意義，這樣就可(ke)(ke)以在生(sheng)產過程中進(jin)行正確的介入。
測量(liang)頭(tou)（探頭(tou)）裝在抽芯棒裝置的(de)軋(ya)出區，它(ta)對PQF熱軋(ya)管(guan)和穿孔(kong)坯的(de)軋(ya)制數據進行記錄(lu)。在張減機(ji)的(de)輸出端(duan)則設有另一個(ge)測量(liang)頭(tou)以(yi)記錄(lu)熱軋(ya)荒管(guan)的(de)壁厚偏(pian)差(cha)，并(bing)對管(guan)端(duan)增(zeng)厚和內六(liu)角形(xing)加以(yi)確(que)認。
三、質量(liang)保證系統(tong)
穿孔機和連軋管機對壁厚形成的(de)影(ying)響可(ke)借QAS系(xi)統中(zhong)適當的(de)分析(xi)技(ji)術而加(jia)以(yi)區分，從而對兩個機組分別實現工(gong)藝過程最(zui)佳化。在(zai)各種情(qing)況下(xia)可(ke)由(you)(you)單通道測量(liang)系(xi)統來對這兩種影(ying)響進(jin)(jin)行(xing)區分，此(ci)時由(you)(you)機器人控制測量(liang)頭(tou)圍繞工(gong)件的(de)軸線回(hui)轉。在(zai)QAS系(xi)統中(zhong)設(she)有被測數據的(de)智能評價系(xi)統，這一系(xi)統對所測得的(de)數據沿周邊或軸向(xiang)進(jin)(jin)行(xing)正確分類，然后加(jia)以(yi)分析(xi)評估。
四、CARTA工藝技術系(xi)統
CARTA工藝技(ji)術系統(tong)為三大(da)軋(ya)機(ji)(ji)，即(ji)穿孔機(ji)(ji)、PQF軋(ya)機(ji)(ji)和張減機(ji)(ji)提供優化操作所需的(de)技(ji)術。借助(zhu)于CARTA工藝技(ji)術，生產計劃(hua)子系統(tong)得以確定(ding)(ding)工具(ju)(ju)及其整定(ding)(ding)數據。CARTA工具(ju)(ju)管(guan)理(li)系統(tong)可以保證工具(ju)(ju)的(de)正(zheng)確加工以及工具(ju)(ju)機(ji)(ji)架的(de)正(zheng)確管(guan)理(li)。CARTA過程管(guan)理(li)系統(tong)完成過程控制(zhi)，從(cong)而修正(zheng)整定(ding)(ding)值，使尺寸(cun)偏(pian)差減至最小。CARTA工藝技(ji)術系統(tong)包(bao)括(kuo)以下6個系統(tong)：
1. CARTA-CPM 這一系統得以(yi)保(bao)證穿孔機(ji)最佳化(hua)運行所需的工藝技(ji)術，即提(ti)供軋(ya)制表所需的工具(ju)數(shu)據及(ji)其整(zheng)定值(zhi)，而(er)且可以(yi)在生產(chan)過程中(zhong)對整(zheng)定值(zhi)加以(yi)修正。
2. CARTA/EC(穿孔機(ji)壁厚不(bu)均(jun)控制系(xi)統） 采(cai)用CAR-TA-EC 對壁厚不(bu)均(jun)加以控制可(ke)獲得良好的(de)經濟效益，這一(yi)系(xi)統由過程數(shu)據分(fen)析和(he)故障診斷(duan)兩個系(xi)統組成，其(qi)功能是大大改善穿孔機(ji)壁厚不(bu)均(jun)的(de)狀況。
3. CARTA/PQF 借(jie)助于CARTA/PQF的PSS過程監(jian)控(kong)(kong)系(xi)統（Process Supervision System)以及(ji)CARTA/PQF的液壓輥縫(feng)調節控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統（HGC),可在(zai)軋制(zhi)過程中對軋機調整進行修正，這(zhe)樣可對管子(zi)產生補償影響。
更換軋(ya)制(zhi)規格時(shi)，有時(shi)往往需要(yao)改(gai)變(bian)輥縫調整(zheng)或改(gai)變(bian)速度(du)系(xi)列，從而改(gai)變(bian)中(zhong)間機架張(zhang)力狀態或延伸系(xi)數分配以(yi)優化變(bian)形過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。這樣(yang)，可改(gai)變(bian)在軋(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)摩擦力、溫度(du)和材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)的(de)(de)影響(xiang)。輥縫調整(zheng)也可以(yi)在軋(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)進行，以(yi)便(bian)使溫度(du)的(de)(de)影響(xiang)得以(yi)補償。此外，軋(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)芯棒磨損的(de)(de)影響(xiang)也可以(yi)采用(yong)適(shi)應性(xing)調整(zheng)而加以(yi)修正(zheng)。采用(yong)這一系(xi)統也可以(yi)使管(guan)端軋(ya)得薄一些，以(yi)減少(shao)在張(zhang)減過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)(de)管(guan)端的(de)(de)增厚。
4. CARTA/SRM 采(cai)用這(zhe)一(yi)系(xi)統，張減機的軋輥速度(du)可以自動適應，從而將壁(bi)厚偏(pian)差減至最小。通常所配置的過程(cheng)控制(zhi)系(xi)統包括管端(duan)控制(zhi)系(xi)統CEC和(he)平均壁(bi)厚控制(zhi)系(xi)統WTCA/L.工件通過張減機時，控制(zhi)系(xi)統調整工件的延(yan)伸，使壁(bi)厚符合要求。與(yu)沒(mei)有設置控制(zhi)系(xi)統的張減機相(xiang)比(bi)較，壁(bi)厚偏(pian)差精度(du)和(he)收得率能(neng)提高幾個百分(fen)點(dian)。從運行經濟性(xing)的角度(du)看，有必要設置這(zhe)種(zhong)形式(shi)的控制(zhi)系(xi)統。
5. CARTA/FPS 成(cheng)品機(ji)(ji)(ji)架采用可(ke)調機(ji)(ji)(ji)架（FPS),可(ke)以減小直徑(jing)偏差，即降低平均(jun)壁厚(hou)偏差和(he)不圓度。圖26-10所示的是用于這一用途的具(ju)有可(ke)調機(ji)(ji)(ji)架的張減機(ji)(ji)(ji)。CARTA/FPS的功(gong)能是管理專用機(ji)(ji)(ji)架和(he)確定其整定值。
6. CARTA/PL(Planning)這一(yi)系統(tong)對(dui)測得(de)的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)、操作(zuo)臺的(de)(de)(de)輸入值和設計(ji)數(shu)據(ju)等(deng)工(gong)藝參數(shu)進行評估，其目(mu)的(de)(de)(de)在于建立(li)經驗數(shu)據(ju)庫，優化過程(cheng)計(ji)劃，利用從生(sheng)(sheng)產(chan)操作(zuo)中(zhong)獲得(de)的(de)(de)(de)經驗進行生(sheng)(sheng)產(chan)過程(cheng)控制。采用這一(yi)子系統(tong)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是使一(yi)批管(guan)(guan)(guan)子的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)以最(zui)小(xiao)量的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)件生(sheng)(sheng)產(chan)出符合(he)規定公差的(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)子。
所(suo)有以上這些新技術的(de)目的(de)在于提(ti)高無縫不銹鋼管生(sheng)產的(de)靈活性，并(bing)使(shi)尺寸(cun)偏差降(jiang)為最小值。
五(wu)、天(tian)津鋼管集(ji)團有限公司(si)（TPCO)的(de)PQF連軋管機(ji)
天津鋼管集(ji)團有(you)(you)限公(gong)司的(de)三輥(gun)連軋(ya)管機(ji)(ji)(ji)融合了PQF軋(ya)管工(gong)藝所(suo)有(you)(you)的(de)精粹(cui)功能，也是世界上首臺此類軋(ya)機(ji)(ji)(ji)。該廠所(suo)生(sheng)產的(de)不銹(xiu)鋼管外徑為31.8~168.3mm,年產量(liang)為40萬/噸。主要設(she)(she)備組成為：環形爐；錐(zhui)輥(gun)式(shi)穿孔機(ji)(ji)(ji)；5機(ji)(ji)(ji)架PQF軋(ya)管機(ji)(ji)(ji)，其前設(she)(she)有(you)(you)空軋(ya)機(ji)(ji)(ji)架，其后設(she)(she)有(you)(you)芯(xin)棒抽(chou)出機(ji)(ji)(ji)；再(zai)加熱爐；24架張減機(ji)(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。
