第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不銹(xiu)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(zui)新型的(de)無縫(feng)不銹(xiu)鋼管(guan)軋機(ji)于(yu)2003年(nian)年(nian)底(di)在天津投產，這(zhe)是世(shi)界上第一(yi)臺 PQF軋管(guan)機(ji)（圖(tu)26-5)。PQF 是 PremiumQuality Finishing 三詞的(de)縮寫(xie)。
PQF連軋管機能保(bao)證(zheng)最佳(jia)的產品(pin)質(zhi)量。當然，只(zhi)有(you)(you)當軋管機在日常生產中能保(bao)證(zheng)產品(pin)優質(zhi)，它才具有(you)(you)真正的競(jing)爭優勢。這就(jiu)需要(yao)軋機在運行中即堅固可靠，又易于(yu)操作。
早在1999年，SMS就(jiu)有發展(zhan)PQF軋機(ji)的設想。在穿孔(kong)和張減(jian)工藝的優化方(fang)面(mian)，SMS-Meer 擁有多(duo)項專(zhuan)門技(ji)(ji)術(shu)，而SMS-Uemag-Innse的主要技(ji)(ji)術(shu)領域則在MPM連(lian)續(xu)軋管工藝方(fang)面(mian)。
新的(de)軋管機(ji)設備的(de)目標(biao)是使鋼管質量(liang)有一個(ge)飛躍，定量(liang)地(di)說，就是使現在常用的(de)直徑、壁厚公差減少(shao)50%。
世(shi)界范圍內無縫不(bu)銹鋼管設備(bei)(bei)制(zhi)(zhi)造的(de)經驗，顯(xian)示出在設備(bei)(bei)改進(jin)提高這方面具有很大的(de)潛(qian)力，這一潛(qian)力沒有被挖掘出來(lai)的(de)原因是由于軋(ya)管設備(bei)(bei)和輔助設備(bei)(bei)配置不(bu)當。對于軋(ya)制(zhi)(zhi)全(quan)過程監控而言，缺少合適的(de)檢測技術(shu)，穿孔工藝過程難以掌握。另外(wai)，在軋(ya)制(zhi)(zhi)過程中也缺乏進(jin)行適當修正調節(jie)的(de)執行裝置。
只有當所有問題(ti)具有一(yi)致(zhi)且全面(mian)的解決辦法后，才(cai)能在實際運(yun)行(xing)中(zhong)實現既定(ding)的目標。因此(ci)，在PQF這(zhe)一(yi)理念中(zhong)結合了一(yi)系列完整的解決方案（圖26-6),包括：
1. 輥式穿(chuan)孔(kong)機，設(she)有最優化的軋輥箱和導衛裝(zhuang)置以及扭轉變形小的機架；
2. 用于(yu)軋(ya)制(zhi)延(yan)伸的三(san)輥式連軋(ya)機(ji)，這種軋(ya)機(ji)容易操作，且產品質量優越；
3. HGC輥縫液壓調節系統，使軋(ya)管延伸階段的壁厚偏差減至(zhi)最(zui)小值；
4. CARTA工藝系統，可以優化生產計(ji)劃并(bing)在生產過程中進(jin)行在線(xian)調節；
5. CARTA/FGF,即自(zi)由孔型形狀工藝系(xi)統(tong)，厚壁管的質量得以(yi)優化；
6. 張減(jian)機采用三組疊加傳動和可調式精(jing)軋(ya)機架(jia)（FPS)以減(jian)少(shao)張減(jian)管的直徑(jing)偏差值；
7. LASUS壁(bi)厚測量(liang)系統，可對壁(bi)厚進行可靠的、高分辨率的測量(liang)；
8. QAS質(zhi)量保(bao)證系統(tong)，可對(dui)測得的數據進行智能評(ping)估(gu)，并提(ti)供有效的工藝過程監控。
一、三輥式連軋管機
早(zao)在20世紀(ji)90年代(dai)初，SMS-Demag-Innse 就對(dui)三(san)(san)輥軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)作(zuo)過報(bao)道，認為(wei)這(zhe)是(shi)已(yi)發展完善的(de)(de)(de)二(er)輥式(shi)(shi)(shi)(shi)MPM軋(ya)(ya)機(ji)(ji)進一(yi)步發展的(de)(de)(de)方向。三(san)(san)輥式(shi)(shi)(shi)(shi)連軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)優點(dian)是(shi)顯(xian)而(er)易見的(de)(de)(de)，因(yin)為(wei)在張減工(gong)(gong)藝(yi)領域早(zao)已(yi)實現了由二(er)輥式(shi)(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)架向三(san)(san)輥式(shi)(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)架的(de)(de)(de)轉變，使無縫(feng)不銹鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)質量(liang)顯(xian)著提高。對(dui)這(zhe)種工(gong)(gong)藝(yi)危險性的(de)(de)(de)預(yu)測，是(shi)三(san)(san)輥式(shi)(shi)(shi)(shi)軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝(yi)應用(yong)(yong)成熟(shu)較(jiao)晚的(de)(de)(de)原因(yin)之一(yi)，因(yin)此要(yao)盡可能(neng)做到不用(yong)(yong)價格昂貴的(de)(de)(de)試驗(yan)軋(ya)(ya)機(ji)(ji)來開發與MPM軋(ya)(ya)機(ji)(ji)不同的(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)孔(kong)型設(she)計(ji)技(ji)術，特別(bie)要(yao)注(zhu)意將軋(ya)(ya)件(jian)從芯棒(bang)上(shang)脫出的(de)(de)(de)問題。SMS-Meer 和(he) SMS-Demag-Innse應用(yong)(yong)以MPM軋(ya)(ya)機(ji)(ji)操作(zuo)經驗(yan)為(wei)基礎的(de)(de)(de)FEM有限(xian)元(yuan)模擬法（圖26-7),實施(shi)了技(ji)術安(an)全措(cuo)施(shi)，獲得了為(wei)安(an)裝新的(de)(de)(de)PQF軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝(yi)所需(xu)的(de)(de)(de)訣竅(qiao)。這(zhe)是(shi)一(yi)項獨立的(de)(de)(de)技(ji)術，它可安(an)全、切實地被引入實際應用(yong)(yong)之中(zhong)。
與兩輥(gun)(gun)式(shi)(shi)軋(ya)(ya)管工藝相比，三輥(gun)(gun)式(shi)(shi)工藝在質量(liang)和(he)成本方面的(de)(de)(de)(de)優越(yue)性在于三輥(gun)(gun)式(shi)(shi)機架中更加(jia)均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)過程。三輥(gun)(gun)式(shi)(shi)結(jie)構使(shi)得金(jin)屬流變(bian)(bian)得均勻(yun)，原因是(shi)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)和(he)管件間的(de)(de)(de)(de)相對(dui)速(su)度大約降(jiang)低了50%,軋(ya)(ya)制(zhi)力沿周邊和(he)自由(you)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)區的(de)(de)(de)(de)分布更加(jia)合理，未加(jia)控制(zhi)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)只有(you)兩輥(gun)(gun)式(shi)(shi)軋(ya)(ya)管工藝的(de)(de)(de)(de)一(yi)半。更加(jia)均勻(yun)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)意味(wei)著管件截面內的(de)(de)(de)(de)壁厚偏差(cha)較(jiao)小(xiao)(xiao)，與具有(you)影響力的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)量(liang)的(de)(de)(de)(de)關聯性較(jiao)小(xiao)(xiao)，金(jin)屬變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)應力就相對(dui)較(jiao)低。
從不(bu)銹鋼管(guan)廠(chang)的角度來看，三(san)輥式軋(ya)管(guan)機的一(yi)個主要優點(dian)是(shi)軋(ya)制過程穩定(ding)，而且易于掌(zhang)握。這個優點(dian)很重要，因為確(que)定(ding)這種軋(ya)制過程的先決條件就是(shi)在日常生產(chan)(chan)中(zhong)確(que)保產(chan)(chan)品(pin)質量的可靠性和持久性。上述較(jiao)低的金(jin)屬應力使得產(chan)(chan)品(pin)范圍得以(yi)擴大到(dao)薄壁(bi)管(guan)和合金(jin)含量較(jiao)高的鋼管(guan)。
三輥式連軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)可以達到(dao)無縫鋼管(guan)軋(ya)(ya)機(ji)靈活性高、在較短的(de)時(shi)間內(nei)小批量生產不(bu)同(tong)規格(ge)的(de)管(guan)子的(de)要求、同(tong)時(shi)具有成本較低和(he)尺寸偏差較小等(deng)優點。
為(wei)了(le)(le)將這些成果應(ying)用于三(san)輥軋(ya)管工藝過程，PQF軋(ya)機結合了(le)(le)以下機械(xie)設(she)計特點：軋(ya)輥的準確定位(wei)和保持正定位(wei)置(zhi)的穩定性，同時(shi)在軋(ya)制(zhi)過程中可以調節軋(ya)輥孔型。
軋(ya)輥裝(zhuang)在(zai)可擺(bai)動的(de)橫臂上，然后裝(zhuang)入機架的(de)機芯（圖26-8)。機芯裝(zhuang)在(zai)隧道式機座內，后者裝(zhuang)有調(diao)整軋(ya)輥位置的(de)液(ye)壓小艙（每一(yi)個軋(ya)輥設有一(yi)個液(ye)壓小艙），這些結構(gou)均使(shi)(shi)軋(ya)機既穩(wen)定又緊(jin)湊，使(shi)(shi)得軋(ya)輥定位和芯棒導向具有很高的(de)準確度，從而(er)將變(bian)形過程設計得很精確。
和兩輥式MPM軋(ya)機相比較，上述結構又具有(you)以下優點：
1. 軋(ya)機總體設計緊湊，基座深度最小；
2. 機架間距較小，芯(xin)棒長度較短，并具有最佳的芯(xin)棒導(dao)引系統；
3. 在封閉(bi)固定的環狀機(ji)架框架內，三(san)股軋輥力(li)互(hu)呈(cheng)120°,可相(xiang)互(hu)對稱(cheng)吸(xi)收(shou)；
4. 由于變形均勻再加上每一(yi)個(ge)軋輥機可以液壓調整，可以實現軋縫的自動調整；
5. 軸承間距離較短，作用在每一個軋(ya)輥上的(de)軋(ya)制力較小，因此彎曲力矩較小，從而使(shi)孔型的(de)改(gai)變量最(zui)小，管子公差明顯降低(di)。
二、壁厚測(ce)量
LASUS是設在(zai)軋(ya)機熱軋(ya)區的超聲波壁厚(hou)測量系統（圖26-9),其工藝技術(shu)原理和(he)冷管超聲波探傷基(ji)本相(xiang)同，具有同樣高(gao)的精確(que)性、局部(bu)分辨(bian)率和(he)可(ke)靠性。上述(shu)測量技術(shu)特性對(dui)于正(zheng)確(que)而詳盡地記錄熱軋(ya)管壁厚(hou)結構具有決定(ding)性意(yi)義，這樣就可(ke)以在(zai)生產過程中進行(xing)正(zheng)確(que)的介(jie)入。
測量(liang)頭(tou)（探頭(tou)）裝在(zai)(zai)抽芯棒(bang)裝置(zhi)的軋出區，它(ta)對PQF熱軋管(guan)和穿(chuan)孔(kong)坯(pi)的軋制(zhi)數據進行記錄。在(zai)(zai)張減機的輸(shu)出端則設有另(ling)一個(ge)測量(liang)頭(tou)以(yi)記錄熱軋荒(huang)管(guan)的壁厚偏(pian)差，并對管(guan)端增厚和內(nei)六角(jiao)形加以(yi)確認。
三、質量保(bao)證系統
穿(chuan)孔(kong)機和連軋管機對壁厚形(xing)成的(de)(de)影響可(ke)借QAS系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)適當的(de)(de)分(fen)(fen)析技術而(er)加(jia)以區(qu)分(fen)(fen)，從而(er)對兩(liang)個機組分(fen)(fen)別(bie)實現工藝(yi)過程最佳化。在各種情況下可(ke)由(you)(you)單通(tong)道測(ce)(ce)量系(xi)統(tong)(tong)來對這兩(liang)種影響進(jin)行區(qu)分(fen)(fen)，此時由(you)(you)機器人控制測(ce)(ce)量頭圍繞工件的(de)(de)軸(zhou)線回轉(zhuan)。在QAS系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)設有被測(ce)(ce)數(shu)據的(de)(de)智能評(ping)價系(xi)統(tong)(tong)，這一系(xi)統(tong)(tong)對所測(ce)(ce)得(de)的(de)(de)數(shu)據沿周邊或軸(zhou)向進(jin)行正確分(fen)(fen)類，然后(hou)加(jia)以分(fen)(fen)析評(ping)估。
四、CARTA工藝技術系統
CARTA工(gong)(gong)藝技(ji)(ji)術系(xi)統(tong)為三大軋機(ji)，即穿孔機(ji)、PQF軋機(ji)和張(zhang)減機(ji)提(ti)供優化操作所需的(de)技(ji)(ji)術。借助于CARTA工(gong)(gong)藝技(ji)(ji)術，生產(chan)計劃子系(xi)統(tong)得以(yi)確(que)定工(gong)(gong)具(ju)及(ji)其整定數據。CARTA工(gong)(gong)具(ju)管理系(xi)統(tong)可(ke)以(yi)保(bao)證工(gong)(gong)具(ju)的(de)正(zheng)(zheng)(zheng)確(que)加工(gong)(gong)以(yi)及(ji)工(gong)(gong)具(ju)機(ji)架的(de)正(zheng)(zheng)(zheng)確(que)管理。CARTA過程(cheng)管理系(xi)統(tong)完成過程(cheng)控(kong)制，從而(er)修正(zheng)(zheng)(zheng)整定值，使尺寸偏差減至最(zui)小。CARTA工(gong)(gong)藝技(ji)(ji)術系(xi)統(tong)包括以(yi)下6個系(xi)統(tong)：
1. CARTA-CPM 這一系(xi)統得(de)以保證(zheng)穿孔機最佳化(hua)運行所(suo)需的(de)工藝技(ji)術，即提供(gong)軋制表所(suo)需的(de)工具數據及其整定值(zhi)，而(er)且可以在生產過程中對整定值(zhi)加以修正。
2. CARTA/EC(穿(chuan)孔(kong)機壁厚(hou)不(bu)均(jun)(jun)控(kong)制(zhi)系統(tong)） 采用CAR-TA-EC 對壁厚(hou)不(bu)均(jun)(jun)加(jia)以控(kong)制(zhi)可獲(huo)得良(liang)好(hao)的(de)經濟效(xiao)益，這一系統(tong)由(you)過程數據分析和(he)故障(zhang)診(zhen)斷兩(liang)個系統(tong)組成，其功能是大大改善穿(chuan)孔(kong)機壁厚(hou)不(bu)均(jun)(jun)的(de)狀況。
3. CARTA/PQF 借助于CARTA/PQF的(de)PSS過程監控系(xi)統(tong)（Process Supervision System)以(yi)及CARTA/PQF的(de)液壓(ya)輥縫調(diao)節控制(zhi)系(xi)統(tong)（HGC),可(ke)在軋制(zhi)過程中對(dui)軋機調(diao)整進行修正，這樣(yang)可(ke)對(dui)管子產生補償影響。
更換軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)規(gui)格時(shi)(shi)，有時(shi)(shi)往(wang)往(wang)需要改(gai)變(bian)輥(gun)縫調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)或(huo)改(gai)變(bian)速(su)度系(xi)列(lie)，從而改(gai)變(bian)中(zhong)(zhong)間(jian)機架張力(li)(li)狀(zhuang)態或(huo)延伸系(xi)數(shu)分(fen)配(pei)以(yi)優(you)化變(bian)形過(guo)(guo)程(cheng)。這(zhe)樣，可改(gai)變(bian)在軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)的摩擦力(li)(li)、溫度和材料(liao)性能的影(ying)響(xiang)。輥(gun)縫調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)也可以(yi)在軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)進行，以(yi)便使溫度的影(ying)響(xiang)得以(yi)補(bu)償。此外，軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)芯棒(bang)磨損(sun)的影(ying)響(xiang)也可以(yi)采用(yong)適應性調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)而加以(yi)修正。采用(yong)這(zhe)一系(xi)統(tong)也可以(yi)使管端(duan)軋(ya)(ya)得薄一些，以(yi)減少在張減過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)的管端(duan)的增(zeng)厚(hou)。
4. CARTA/SRM 采(cai)用這一系統，張減(jian)機(ji)(ji)的軋輥速(su)度可以(yi)自(zi)動適應，從而將壁厚(hou)偏差減(jian)至最小。通(tong)常所配(pei)置(zhi)的過程控(kong)制(zhi)系統包括管端(duan)控(kong)制(zhi)系統CEC和平均壁厚(hou)控(kong)制(zhi)系統WTCA/L.工(gong)件通(tong)過張減(jian)機(ji)(ji)時，控(kong)制(zhi)系統調整工(gong)件的延(yan)伸(shen)，使壁厚(hou)符合要(yao)(yao)求(qiu)。與沒有設(she)置(zhi)控(kong)制(zhi)系統的張減(jian)機(ji)(ji)相(xiang)比較，壁厚(hou)偏差精度和收得率能提高幾個百分點。從運行經(jing)濟性的角度看，有必要(yao)(yao)設(she)置(zhi)這種形式的控(kong)制(zhi)系統。
5. CARTA/FPS 成品機(ji)架采(cai)用(yong)(yong)可調機(ji)架（FPS),可以減(jian)小直徑(jing)偏差，即(ji)降(jiang)低平(ping)均(jun)壁厚偏差和(he)不圓度。圖26-10所(suo)示的是(shi)用(yong)(yong)于(yu)這一(yi)用(yong)(yong)途的具有(you)可調機(ji)架的張減(jian)機(ji)。CARTA/FPS的功能是(shi)管理專用(yong)(yong)機(ji)架和(he)確(que)定(ding)其整定(ding)值。
6. CARTA/PL(Planning)這(zhe)(zhe)一系統對(dui)測得的(de)數(shu)據、操(cao)作(zuo)臺的(de)輸入值(zhi)和設計(ji)數(shu)據等工藝(yi)參數(shu)進(jin)(jin)行評估，其目(mu)(mu)的(de)在于(yu)建立經驗數(shu)據庫，優化過(guo)程(cheng)計(ji)劃，利用(yong)從生(sheng)產操(cao)作(zuo)中(zhong)獲得的(de)經驗進(jin)(jin)行生(sheng)產過(guo)程(cheng)控制。采用(yong)這(zhe)(zhe)一子系統的(de)目(mu)(mu)的(de)是(shi)使(shi)一批管子的(de)生(sheng)產中(zhong)以最(zui)小量(liang)的(de)管件生(sheng)產出符合規定公(gong)差的(de)管子。
所有以上這些新(xin)技術(shu)的目的在于提高無縫不(bu)銹鋼(gang)管生產的靈活性，并使尺寸(cun)偏差(cha)降為最小值。
五、天津鋼管集團有限公(gong)司(si)（TPCO)的PQF連軋管機(ji)
天(tian)津鋼(gang)管(guan)集團有限公司的三(san)輥連軋管(guan)機融(rong)合了PQF軋管(guan)工藝所有的精粹功(gong)能，也是世界上首臺此類(lei)軋機。該廠所生產(chan)的不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)外徑為31.8~168.3mm,年(nian)產(chan)量為40萬/噸(dun)。主要設備組成為：環(huan)形(xing)爐(lu)；錐輥式(shi)穿孔機；5機架(jia)PQF軋管(guan)機，其(qi)前設有空軋機架(jia)，其(qi)后設有芯(xin)棒抽(chou)出(chu)機；再加熱爐(lu)；24架(jia)張減機。
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。
