擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)作為一種(zhong)壓(ya)(ya)力(li)加(jia)工的方法(fa)(fa)(fa),早(zao)在1797年(nian)(nian)就(jiu)被用(yong)(yong)來(lai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋁管(guan);1894年(nian)(nian)英國(guo)人 Alexnder Diok開始用(yong)(yong)冷擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產錫(xi)、鉛、黃銅以(yi)及銅合(he)金產品;1899年(nian)(nian),俄國(guo)人首先用(yong)(yong)熱(re)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產較難熔的金屬和(he)合(he)金棒材;1924年(nian)(nian)英國(guo)用(yong)(yong)熱(re)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)出管(guan)子;1925年(nian)(nian),法(fa)(fa)(fa)國(guo)開始用(yong)(yong)熱(re)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)試制黑(hei)色(se)金屬產品。通(tong)過以(yi)上實踐證明了(le)一點,黑(hei)色(se)金屬和(he)有(you)色(se)金屬一樣可以(yi)用(yong)(yong)熱(re)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)(fa)(fa)來(lai)生(sheng)(sheng)產各種(zhong)產品。于是(shi),在1928年(nian)(nian)德國(guo)建成了(le)世界上第一臺機械擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機,用(yong)(yong)來(lai)成批生(sheng)(sheng)產碳素鋼管(guan)。


   但是,由(you)于過(guo)去(qu)鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)試驗都是利用(yong)低(di)速的(de)(de)有(you)色金屬(shu)(shu)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機來進(jin)(jin)行(xing)的(de)(de),因此(ci)當(dang)時(shi)并(bing)沒(mei)(mei)有(you)進(jin)(jin)行(xing)過(guo)任何關于鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)特性(xing)和(he)(he)(he)方法的(de)(de)試驗研(yan)究。對鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)的(de)(de)工(gong)模(mo)具(ju)(ju)設(she)計和(he)(he)(he)潤滑劑(ji)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)以(yi)及(ji)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)坯(pi)料(liao)的(de)(de)加熱,都是利用(yong)有(you)色金屬(shu)(shu)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)工(gong)藝范圍內已有(you)的(de)(de)經驗。試驗結果表明,這(zhe)是不行(xing)的(de)(de)。因為由(you)于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速度很低(di),潤滑劑(ji)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)和(he)(he)(he)工(gong)模(mo)具(ju)(ju)形狀的(de)(de)設(she)計不合適(shi),以(yi)及(ji)坯(pi)料(liao)無(wu)氧化加熱的(de)(de)可操(cao)作性(xing)和(he)(he)(he)經濟性(xing)的(de)(de)問(wen)題還沒(mei)(mei)有(you)解(jie)決,所以(yi)不能保(bao)證擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)合適(shi)的(de)(de)金屬(shu)(shu)流動條(tiao)件,以(yi)致在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過(guo)程中(zhong)坯(pi)料(liao)很快被(bei)冷卻,相反工(gong)具(ju)(ju)很快被(bei)加熱,導(dao)致擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)過(guo)程無(wu)法進(jin)(jin)行(xing)。由(you)于當(dang)時(shi)鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)有(you)以(yi)下四個(ge)基本工(gong)藝和(he)(he)(he)裝備上(shang)的(de)(de)條(tiao)件尚(shang)不具(ju)(ju)備,致使用(yong)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)法來生產黑色金屬(shu)(shu)產品并(bing)沒(mei)(mei)有(you)投入工(gong)業(ye)性(xing)生產。這(zhe)四個(ge)條(tiao)件是:(1)高(gao)使用(yong)壽(shou)命的(de)(de)工(gong)模(mo)具(ju)(ju)材(cai)料(liao);(2)坯(pi)料(liao)的(de)(de)無(wu)氧化加熱;(3)適(shi)當(dang)的(de)(de)工(gong)藝潤滑劑(ji);(4)高(gao)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速度。


  與此(ci)同時,德國(guo)的(de)(de)(de)一個(ge)鋼(gang)廠和一個(ge)有(you)色金(jin)屬半(ban)成品工(gong)(gong)廠合作進行了鋼(gang)擠(ji)壓試驗,在原理上證實了鋼(gang)擠(ji)壓的(de)(de)(de)可行性(xing)(xing)。直至20世(shi)紀40年代,高(gao)參數的(de)(de)(de)蒸汽透(tou)平制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)、燃氣(qi)透(tou)平制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)、儀(yi)器(qi)儀(yi)表制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)以及機器(qi)制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)中某些領域的(de)(de)(de)快速發展,都必須使用具(ju)有(you)高(gao)耐熱(re)強度(du)、耐酸、高(gao)電磁性(xing)(xing)和其他特(te)殊性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)高(gao)合金(jin)鋼(gang)和難(nan)熔合金(jin)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)零件。而當耐熱(re)強度(du)或(huo)其他物理化學(xue)性(xing)(xing)能提(ti)高(gao)時,許(xu)多材料(liao)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝塑性(xing)(xing)會明顯(xian)地下(xia)降,使一個(ge)很(hen)有(you)使用價值的(de)(de)(de)材料(liao)在流動狀(zhuang)態(tai)下(xia),塑性(xing)(xing)指標(biao)降低到甚(shen)至不(bu)能用軋(ya)制(zhi)或(huo)自由鍛的(de)(de)(de)方法進行加工(gong)(gong)。因此(ci),在當時,對一些不(bu)銹鋼(gang)、鎳基合金(jin)等(deng)材料(liao)的(de)(de)(de)無(wu)縫鋼(gang)管(guan)產(chan)品,雖然用軋(ya)制(zhi)法生產(chan)有(you)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)困難(nan),但也只(zhi)能用軋(ya)制(zhi)和自由鍛的(de)(de)(de)方法生產(chan),導致(zhi)這類產(chan)品生產(chan)的(de)(de)(de)經濟性(xing)(xing)和可能性(xing)(xing)大(da)大(da)降低。對高(gao)性(xing)(xing)能、低塑性(xing)(xing)、難(nan)變(bian)形(xing)材料(liao)產(chan)品的(de)(de)(de)實際(ji)需(xu)求,促(cu)進了對高(gao)合金(jin)鋼(gang)和各種特(te)殊材料(liao)熱(re)擠(ji)壓過程的(de)(de)(de)研究。


  1941年,法國(guo)的塞菲拉克( CEFILAC)公司(原金屬(shu)拉拔與軋(ya)制(zhi)公司)的技術(shu)經理J.賽茹(ru)爾內(J. Sejournet)在于仁恩( Ugine)電爐鋼公司的協助下成功(gong)研制(zhi)出玻璃(li)潤滑(hua)劑(ji)(ji),奠定(ding)了(le)鋼擠壓工藝及設備迅(xun)速發展的基礎。同(tong)年,“玻璃(li)潤滑(hua)劑(ji)(ji)高速擠壓法”專利許可證頒發給 J. Sejournet后(hou),很快被美國(guo)、英國(guo)、西班牙、奧地(di)利、日本、瑞典和其(qi)他國(guo)家所購買(表1-1)。


表1-1.jpg


  1945年,玻璃潤滑(hua)劑開始用于工業性(xing)生產(chan)。當(dang)(dang)時(shi)一(yi)些長期使用的用來生產(chan)銅和黃銅產(chan)品舊式有色金屬擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji),在(zai)結構、擠(ji)(ji)(ji)壓速(su)度和加熱工藝方面都已不能適應鋼擠(ji)(ji)(ji)壓的特殊要(yao)求。因(yin)此,在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓鋼時(shi),這些擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)大部分(fen)被拆除,同時(shi)被現代(dai)(dai)鋼擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)替代(dai)(dai)。當(dang)(dang)時(shi)對所設計(ji)的擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)和輔助設備的結構提出(chu)了以下三點要(yao)求:


    1. 在生產(chan)(chan)絕(jue)對可靠的條件下(xia),具(ju)有(you)高的工作速度。要(yao)求擠壓速度為300~400m,空程速度為650mm/s。這樣,生產(chan)(chan)的間(jian)隙時(shi)間(jian)從(cong)110s減少到(dao)25~30秒。


    2. 設計(ji)要(yao)求純(chun)擠壓(ya)時(shi)間(jian)為2~3秒。這是因為考慮(lv)到當時(shi)液壓(ya)系統(tong)的(de)(de)(de)管(guan)和閥門的(de)(de)(de)費用比較(jiao)高(gao),再進(jin)一步(bu)減(jian)少純(chun)擠壓(ya)時(shi)間(jian)就(jiu)沒有什么益處了。但是,仍需調在這方面要(yao)繼(ji)續努力。因為擠壓(ya)坯料與擠壓(ya)筒和擠壓(ya)模(mo)(mo)的(de)(de)(de)接觸時(shi)間(jian)縮(suo)短可使工(gong)模(mo)(mo)具(ju)的(de)(de)(de)使用壽命提高(gao),并且檢查和更換工(gong)模(mo)(mo)具(ju)的(de)(de)(de)工(gong)作量也可以減(jian)輕,使擠壓(ya)機(ji)的(de)(de)(de)生產效(xiao)率(lv)提高(gao),同時(shi)使產品的(de)(de)(de)生產成本降低。


   3. 擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的結構強度和裝配精度要(yao)求比(bi)有色(se)金屬擠壓(ya)(ya)(ya)的要(yao)求高。這是因(yin)為鋼(gang)擠壓(ya)(ya)(ya)時的擠壓(ya)(ya)(ya)力相對比(bi)有色(se)金屬擠壓(ya)(ya)(ya)時大得多,這樣可(ke)確保擠壓(ya)(ya)(ya)鋼(gang)管壁厚(hou)公差精度,滿足當時特(te)殊產品生產的需要(yao)。


 20世(shi)紀(ji)50年代(dai)初期,美國(guo)首先開始(shi)將低頻電(dian)感應(ying)加(jia)熱(re)(re)技術引入(ru)鋼擠壓(ya)的(de)料加(jia)熱(re)(re)工藝并(bing)獲得成(cheng)功(gong);接(jie)著英國(guo)也于1957年開始(shi)采用低頻感應(ying)加(jia)熱(re)(re)技術來實現擠壓(ya)坯料的(de)無氧(yang)化(hua)加(jia)熱(re)(re),并(bing)且感應(ying)加(jia)熱(re)(re)爐(lu)(lu)被設計成(cheng)單爐(lu)(lu)座(zuo),每小時可無氧(yang)化(hua)加(jia)熱(re)(re)壞料40噸。


  與此同時,由(you)于特殊冶金技術的發展,其(qi)(qi)研(yan)(yan)究成果(guo)在(zai)(zai)擠壓(ya)(ya)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)材料(liao)選擇工(gong)(gong)具(ju)(ju)設計和制作(zuo)中的應(ying)用(yong),使(shi)(shi)擠壓(ya)(ya)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)在(zai)(zai)高(gao)溫下能(neng)夠承受更(geng)大的壓(ya)(ya)力(li)、沖擊和疲勞負荷,提(ti)高(gao)了(le)其(qi)(qi)使(shi)(shi)用(yong)壽命(ming)。例如(ru),當(dang)時英國(guo)的勞芳·莫(mo)爾優質(zhi)鋼(gang)公(gong)司(Low Mour Fine steel Ltd.),采用(yong)尼莫(mo)尼克(ke)90合(he)金擠壓(ya)(ya)模(mo)擠壓(ya)(ya)時,其(qi)(qi)模(mo)具(ju)(ju)的使(shi)(shi)用(yong)壽命(ming)得到(dao)了(le)很大的提(ti)高(gao)。但是(shi)后來,由(you)于尼莫(mo)尼克(ke)90合(he)金擠壓(ya)(ya)模(mo)在(zai)(zai)機械(xie)加工(gong)(gong)方面遇到(dao)很大的困難,并且使(shi)(shi)用(yong)成本比較高(gao),因而沒有被推廣使(shi)(shi)用(yong)。于是(shi)又進一步地研(yan)(yan)究出淬硬性(xing)、抗熱(re)裂性(xing)、耐磨(mo)性(xing)和熱(re)強度(du)都很高(gao),且加工(gong)(gong)容易(yi)和價(jia)廉的9%W和4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼(gang)擠壓(ya)(ya)模(mo),其(qi)(qi)熱(re)處(chu)理后的硬度(du)分別(bie)達(da)到(dao)HRC49-50HRC56。用(yong)于擠壓(ya)(ya)有8個(ge)翅的異型管時,擠壓(ya)(ya)模(mo)的使(shi)(shi)用(yong)壽命(ming)超過100次/只。


 50年代后(hou)期,美(mei)國瓊斯·拉弗(fu)林(lin)(J&L)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)工廠(chang)的(de)W. L. Steinbrenner試驗成功一種具有良好模(mo)具特性(xing)的(de)新材料鉬(mu)合金(jin)(jin)用(yong)于制(zhi)作擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo),取得很好的(de)效果。采(cai)用(yong)鉬(mu)合金(jin)(jin)制(zhi)造的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)容易加(jia)(jia)工,不(bu)需要(yao)熱處理,并(bing)且在使(shi)用(yong)后(hou)還可(ke)(ke)以重新加(jia)(jia)工成尺寸較小一檔的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)繼續使(shi)用(yong),其(qi)壽命可(ke)(ke)以達到200-300次(ci)/只以上(shang)。


  至此(ci),鋼(gang)擠壓工藝和設(she)備上的(de)四個主要難題已(yi)經基本上得到解決,鋼(gang)擠壓術進(jin)入(ru)到提高生(sheng)產率、進(jin)一步完善(shan)擠壓機(ji)結構、改善(shan)技術經濟指(zhi)標的(de)新階段。


 當時,在美國(guo)和歐(ou)洲從事擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機設計(ji)和制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)公司主要有英國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)勞威Loewy工程公司和菲爾汀( Fielding)工廠(chang)設計(ji)公司,德(de)國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)施勞曼(se mam)公司和美國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)皮爾太克( Buried)公司。他們采(cai)用(yong)最新科技,大量設計(ji)制(zhi)造(zao)臥式液壓(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機,在將(jiang)近20年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間內(nei)使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量增(zeng)加了(le)9倍。其中液壓(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)能(neng)力(li)增(zeng)加了(le)800%,機械擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總(zong)能(neng)力(li)增(zeng)加了(le)250%,并且(qie)還量制(zhi)造(zao)了(le)4000~6000噸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管型材擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機。僅勞威工程公司一(yi)家(jia)就供應了(le)197臺擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機,其中164臺用(yong)于(yu)(yu)有色金屬(shu),33臺用(yong)于(yu)(yu)鋼擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)。


 1951年,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓法生產不銹鋼管的工業性生產車間在美國的 Babcock& Wilcox公司建成投產。此后的10~20年內,國外幾乎所有的不銹(xiu)鋼管(guan)生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產不銹鋼無縫管(guan)的方法,使熱擠壓工藝成為不銹鋼無縫鋼管不可缺少的生產手段。


 20世紀60年代初,鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)技術已經(jing)發(fa)展到一(yi)個(ge)相當高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平。由(you)(you)于設計和(he)(he)機(ji)(ji)械制造技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)步,擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構和(he)(he)裝(zhuang)備不斷(duan)完善:采用(yong)了更為合(he)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)4張(zhang)力(li)柱式(shi)框架結(jie)(jie)構;帶預(yu)應力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)張(zhang)力(li)柱固定(ding)螺帽(mao);帶預(yu)應力(li)裝(zhuang)配的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)層(ceng)結(jie)(jie)構擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong);旋(xuan)轉(zhuan)式(shi)雙(shuang)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)和(he)(he)雙(shuang)穿(chuan)孔筒(tong);旋(xuan)轉(zhuan)式(shi)或抽屜式(shi)模架;擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自動清理和(he)(he)冷卻;擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自動分離和(he)(he)自動傳輸;擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)幾乎都(dou)配備有一(yi)個(ge)高壓(ya)(ya)(ya)蓄勢器系(xi)統采用(yong)具有多(duo)級不同壓(ya)(ya)(ya)力(li)組合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)缸結(jie)(jie)構。例如,當時(shi)在新(xin)建投產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)系(xi)列3000噸鋼(gang)管和(he)(he)型鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang),不再(zai)采用(yong)一(yi)個(ge)單(dan)獨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3000噸水壓(ya)(ya)(ya)缸(只(zhi)能(neng)用(yong)減(jian)小(xiao)蓄勢器中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦(ban)法來變(bian)換擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)等(deng)級),而是改為采用(yong)一(yi)種可以(yi)在500~3000噸范圍內按照6個(ge)相同等(deng)級來變(bian)換壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)。在這種情(qing)況下(xia),坯料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑可以(yi)從125mm增大到350mm,長度可以(yi)由(you)(you)150mm增長到1000mm,使(shi)一(yi)臺擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)范圍擴大了很多(duo),并且(qie)提高了擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產效率。


  當時(shi)(shi)(shi),大(da)量采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)3000~5000噸(dun)臥(wo)(wo)式(shi)水(shui)壓(ya)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)。與此(ci)同(tong)時(shi)(shi)(shi),美國還建(jian)成臺1200噸(dun)的(de)(de)(de)(de)大(da)型臥(wo)(wo)式(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji),其中(zhong)3臺用(yong)(yong)于擠(ji)(ji)壓(ya)鋁合金(jin),3臺用(yong)(yong)于擠(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)管、型鋼(gang)和(he)難(nan)熔金(jin)屬及(ji)合金(jin)。當時(shi)(shi)(shi)在各種型號和(he)噸(dun)位的(de)(de)(de)(de)臥(wo)(wo)式(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)上(shang),其最佳的(de)(de)(de)(de)工藝技術單項指標可達到(dao)(dao)如下(xia)水(shui)平(ping):鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)最大(da)擠(ji)(ji)壓(ya)比達到(dao)(dao)70以(yi)上(shang),而從理論上(shang)和(he)實驗(yan)上(shang)可以(yi)達到(dao)(dao)200;擠(ji)(ji)壓(ya)速(su)(su)度(du)提高(gao)到(dao)(dao)300~400mm/s;擠(ji)(ji)壓(ya)桿的(de)(de)(de)(de)空程速(su)(su)度(du)可以(yi)達到(dao)(dao)600-700mm/s;擠(ji)(ji)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)周期時(shi)(shi)(shi)間縮(suo)短到(dao)(dao)20秒;擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)次數達到(dao)(dao)140次/小時(shi)(shi)(shi)。


  當時(shi)還普(pu)遍采用工頻感應加(jia)熱爐(lu)和再加(jia)熱爐(lu),以(yi)及帶(dai)保(bao)護氣(qi)體的(de)(de)環(huan)形加(jia)熱爐(lu)等坯料無氧化(hua)加(jia)熱設備(bei)。當時(shi)已有(you)128臺以(yi)上的(de)(de)感應加(jia)熱爐(lu)和再加(jia)熱爐(lu)在(zai)世界各國(guo)的(de)(de)擠壓車(che)間運行(xing),單臺的(de)(de)最大(da)加(jia)熱能(neng)力(li)達到40噸/小時(shi)。


  同(tong)時采用合金(jin)鋼(gang)、高(gao)合金(jin)鋼(gang)、高(gao)溫(wen)合金(jin)難熔(rong)金(jin)屬、金(jin)屬陶瓷、硬質合金(jin)等材料來制作(zuo)擠壓機(ji)和穿孔機(ji)的(de)工(gong)模(mo)具,使一些擠壓工(gong)模(mo)具的(de)極限強度(du)達到(dao)2360MPa。


  20世(shi)紀60年(nian)代(dai)末期,世(shi)界(jie)各國已擁有135臺以(yi)上擠(ji)壓鋼(gang)和鎳及(ji)其(qi)合金的(de)擠(ji)壓機(ji)(ji)(ji)在(zai)運轉,其(qi)中85%~90%的(de)擠(ji)壓機(ji)(ji)(ji)用(yong)(yong)(yong)(yong)于生產鋼(gang)管,10%~15%的(de)擠(ji)壓機(ji)(ji)(ji)用(yong)(yong)(yong)(yong)于生產型鋼(gang)。一時擠(ji)壓機(ji)(ji)(ji)成(cheng)為(wei)“最靈(ling)活(huo)的(de)軋管機(ji)(ji)(ji)”,并且(qie)還(huan)推出擠(ji)壓機(ji)(ji)(ji)和張力減徑(jing)機(ji)(ji)(ji)聯合使用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)擠(ji)壓鋼(gang)管生產線(xian),用(yong)(yong)(yong)(yong)來大批量生產碳素鋼(gang)、低合金鋼(gang)、不銹鋼(gang)和耐(nai)熱鋼(gang)等鋼(gang)管。


  表1-2為(wei)國(guo)外部分(fen)國(guo)家和(he)公司的(de)擠壓機(ji),表1-3為(wei)中國(guo)的(de)部分(fen)鋼(gang)管型(xing)材擠壓機(ji)。表1-4為(wei)國(guo)外一些鋼(gang)擠壓機(ji)的(de)主要性能,表1-5為(wei)美國(guo)部分(fen)鋼(gang)擠壓的(de)主要參數(shu)。


表 1-2.jpg


  采用3000~4000噸(dun)擠(ji)壓機配置16~24機架張(zhang)力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機,張(zhang)力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機進(jin)口(kou)鋼管(guan)(guan)(guan)的直徑(jing)為(wei)73~170mm,生產(chan)的成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)的最小直徑(jing)為(wei)20-30mm,最小壁(bi)厚為(wei)2~3mm。一般進(jin)張(zhang)力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機鋼管(guan)(guan)(guan)的長度(du)為(wei)10~20m。如果采用連(lian)鑄坯(pi)生產(chan)碳素鋼和低(di)合(he)金鋼管(guan)(guan)(guan),擠(ji)壓鋼管(guan)(guan)(guan)的坯(pi)重還要(yao)增大。通(tong)過張(zhang)力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機后(hou)的成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)長度(du)可以(yi)達(da)到25~35m,張(zhang)力(li)減(jian)(jian)徑(jing)的出口(kou)速度(du)最大可以(yi)達(da)到4~6m/s,年產(chan)量在10萬(wan)噸(dun)以(yi)上。


 從當(dang)時的(de)發展情況來看(kan),擠壓機與張力減徑機配合(he)使用時,具有(you)以下幾方面的(de)優勢(shi):


 1. 提高了擠壓機(ji)的產量


    1臺3000噸(dun)擠壓機(ji),如果是單機(ji)生(sheng)產(chan)碳素鋼管(guan)年產(chan)量在5萬(wan)~6萬(wan)噸(dun)左右,而采用與(yu)張力減徑(jing)機(ji)聯合組成生(sheng)產(chan)線時,使其年產(chan)量可提高至10萬(wan)噸(dun)以上。


 2. 擴(kuo)大(da)了擠壓機(ji)組(zu)生產鋼管的(de)規格范圍


     一般1臺(tai)3000噸壓機生產(chan)鋼(gang)管(guan)的最小規(gui)格為(wei)d60mm×2.5mm,而配置了張力減徑(jing)機之后,由張力減徑(jing)機減徑(jing)后的鋼(gang)管(guan)最小規(gui)格為(wei)28mm×2.0mm,甚至可以(yi)減徑(jing)至16mm×2.0mm。


 3. 降(jiang)低了生產成本(ben)


    由于擠壓機使用的坯料規格(ge)較少,一般(ban)僅3-6個規格(ge)系列,使工(gong)模(mo)具的準備和消(xiao)耗量相應(ying)減少。并且生產小(xiao)直(zhi)徑鋼管時,無需進(jin)(jin)行進(jin)(jin)一步的冷(leng)(leng)拔(ba)冷(leng)(leng)軋等冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)工(gong)序。


 4. 可以靈活生產


   既可以(yi)生產(chan)批量小、塑性低的(de)難(nan)變形高合(he)金鋼(gang)(gang)和合(he)金鋼(gang)(gang)管,又可以(yi)生產(chan)批量大的(de)小直(zhi)徑碳素(su)鋼(gang)(gang)管和低合(he)金鋼(gang)(gang)管。


 因此,當時聯(lian)合使用擠(ji)壓(ya)機(ji)和(he)張(zhang)力減徑(jing)機(ji)的制管工藝曾一度(du)以生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的靈活性(xing)和(he)高效率、產(chan)(chan)品的低成本和(he)高質量(liang)挑(tiao)戰傳統的軋管工藝,并且其產(chan)(chan)量(liang)一度(du)在鋼(gang)管后來,由于擠(ji)壓(ya)機(ji)和(he)在行(xing)大量(liang)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)和(he)連續運行(xing)中(zhong),在生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝、品種(zhong)質量(liang)和(he)經濟性(xing)等方面出現的不足,導致聯(lian)合生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線(xian)終止(zhi)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)。


 例如(ru),奧地利的1臺3100噸擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)配置張(zhang)力減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)后(hou)(hou)出現了不少問題,如(ru)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)適合(he)于小批量(liang)、多(duo)品種的訂單,而擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)與(yu)張(zhang)力減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)聯(lian)用后(hou)(hou),機(ji)(ji)組則(ze)適合(he)大批量(liang)、少品種的訂單。因此(ci),在生產(chan)安排和設備效率等方面(mian)出現了矛盾。并且,帶(dai)玻璃潤滑(hua)劑擠(ji)(ji)壓(ya)后(hou)(hou)的鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)經張(zhang)減(jian)(jian)后(hou)(hou),鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的內表(biao)面(mian)出現了小球(qiu)狀的殘留物,使鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)質量(liang)達(da)不到標準要(yao)求。因此(ci),擠(ji)(ji)壓(ya)后(hou)(hou)需進行(xing)張(zhang)減(jian)(jian)的鋼(gang)(gang)管(guan)(guan),只能采(cai)用石(shi)墨作為潤滑(hua)劑。但(dan)采(cai)用石(shi)墨潤滑(hua)劑擠(ji)(ji)壓(ya)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)時,又(you)可能會(hui)引起鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)表(biao)面(mian)滲碳。為此(ci),該(gai)廠曾一度只采(cai)用石(shi)墨潤滑(hua)劑,專門生產(chan)碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)和合(he)金結構鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)。


  德國(guo)1962年建成的1臺(tai)3400噸擠(ji)壓機(ji)(ji)組配置的張(zhang)力減徑機(ji)(ji)于1968年拆除其原因是(shi)采用擠(ji)壓機(ji)(ji)和(he)張(zhang)力減徑機(ji)(ji)聯合(he)工藝,生產碳素(su)鋼管和(he)合(he)金結構鋼管在經濟上不(bu)合(he)算。


  日本(ben)神戶制鋼(gang)(gang)于(yu)1967年建成(cheng)投(tou)產的550噸擠(ji)壓機也(ye)配有張力(li)減徑機,主要用于(yu)生(sheng)產碳素鋼(gang)(gang)管和合金鋼(gang)(gang)管,最(zui)后張力(li)減徑機大部分時(shi)間也(ye)處(chu)于(yu)停產。


  我(wo)國長城(cheng)鋼廠在20世紀60年代(dai)從德國引(yin)進的3150噸擠壓機(ji),配(pei)有24機(ji)架的張力(li)減徑機(ji),未能很好使用就遭拆除(chu)。


  此后(hou)建成的擠(ji)壓機(ji),如日本京(jing)浜廠的3150噸擠(ji)壓機(ji)和(he)(he)(he)羅馬(ma)尼亞共(gong)和(he)(he)(he)國(guo)鋼管(guan)(guan)廠的3100噸擠(ji)壓機(ji)等都不(bu)再配(pei)置張(zhang)(zhang)力減徑機(ji)。其原因(yin),一方(fang)面是由于擠(ji)壓機(ji)和(he)(he)(he)張(zhang)(zhang)力減徑機(ji)聯合(he)使用(yong)后(hou)在(zai)運行過程中出現的工藝(yi)和(he)(he)(he)經(jing)濟性(xing)方(fang)面的問題;另一方(fang)面是由于連續(xu)軋管(guan)(guan)機(ji)組(zu)(zu)出現后(hou),從生產效(xiao)率和(he)(he)(he)經(jing)濟性(xing)兩個(ge)方(fang)面考慮,生產碳素鋼管(guan)(guan)和(he)(he)(he)低合(he)金(jin)鋼管(guan)(guan)時,擠(ji)壓一張(zhang)(zhang)減聯合(he)機(ji)組(zu)(zu)無法(fa)與連續(xu)軋管(guan)(guan)機(ji)組(zu)(zu)相競爭。


 表1-6為(wei)某些曾(ceng)與擠壓機聯(lian)合(he)使(shi)用的張力減(jian)徑(jing)機的性(xing)能(neng),表1-7為(wei)擠壓機曾(ceng)與張力減(jian)徑(jing)機聯(lian)合(he)使(shi)用生產鋼管的典型規格(ge)。



 由于熱擠壓(ya)工藝的(de)(de)變形(xing)方(fang)式所(suo)具有的(de)(de)金屬流動(dong)特性(xing),能(neng)夠提高(gao)材料(liao)的(de)(de)變形(xing)能(neng)力,加(jia)工采(cai)用其(qi)他(ta)加(jia)工方(fang)法(鍛(duan)壓(ya)和軋制(zhi))難(nan)以成(cheng)型(xing)的(de)(de)低塑性(xing)、難(nan)變形(xing)的(de)(de)材料(liao)以及其(qi)所(suo)具有的(de)(de)工藝上(shang)的(de)(de)靈活性(xing)和制(zhi)品的(de)(de)高(gao)質量等有利(li)條件,使其(qi)在一些(xie)制(zhi)管的(de)(de)重要場合成(cheng)為最佳的(de)(de)加(jia)工方(fang)法,有時甚(shen)至是唯一可選擇的(de)(de)、無需進行經濟性(xing)論證的(de)(de)加(jia)工方(fang)法。


 擠(ji)壓(ya)機(ji)可以生產各種(zhong)(zhong)鋼(gang)種(zhong)(zhong)的產品(pin),如碳素鋼(gang)、合金鋼(gang)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)以及高(gao)溫合金和難(nan)變形金屬的管材和異型(xing)(xing)材。國外(wai)70%以上的擠(ji)壓(ya)機(ji)被用(yong)于(yu)生產鋼(gang)管并且(qie)主要(yao)生產不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管,專門(men)用(yong)于(yu)生產型(xing)(xing)材的擠(ji)壓(ya)機(ji)并不(bu)多(duo)(duo)。由于(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)無縫管約(yue)有50%要(yao)進(jin)行冷(leng)軋(ya)冷(leng)拔加工后(hou)交貨使(shi)用(yong),因此,國內外(wai)的擠(ji)壓(ya)鋼(gang)管車(che)間大(da)多(duo)(duo)配有冷(leng)軋(ya)冷(leng)拔鋼(gang)管設備(bei),以便生產高(gao)精度(du)的冷(leng)加工不(bu)銹(xiu)鋼(gang)精管。


 目前,不銹鋼(gang)和各種難(nan)熔(rong)金屬及合(he)金熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)工(gong)藝的發展,可以從現在(zai)已在(zai)使用的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力來(lai)衡量(liang)。現在(zai)工(gong)業上專(zhuan)門用于鋼(gang)質(zhi)管型(xing)材(cai)(cai)的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)壓(ya)(ya)力,已經從400噸增至30000噸以上。利用擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法還可以制造橫截面(mian)形狀和尺寸都(dou)能符合(he)結構(gou)元件精度要求的管材(cai)(cai)和型(xing)材(cai)(cai)。


 特別(bie)是自(zi)1951年(nian)(nian)末期,世界(jie)上第(di)一個采用玻(bo)璃潤滑劑高速擠壓(ya)(ya)法生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹鋼管的(de)(de)工業性生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)車間在美國(guo)的(de)(de) Babcock&wiox公(gong)司(si)建成投(tou)(tou)產(chan)(chan),此后(hou)的(de)(de)10~20年(nian)(nian)間國(guo)外幾乎所(suo)有(you)大的(de)(de)不(bu)銹鋼管公(gong)司(si)都逐漸(jian)地以擠壓(ya)(ya)工藝來(lai)取代(dai)其他的(de)(de)不(bu)銹鋼管生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)方法,其中也包括自(zi)動軋管生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝。并且又有(you)以生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)低塑性的(de)(de)高合金鋼管以及復雜(za)結(jie)構型(xing)材為主的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機投(tou)(tou)產(chan)(chan)。有(you)人(ren)曾(ceng)對20世紀50年(nian)(nian)代(dai)初至70年(nian)(nian)代(dai)投(tou)(tou)產(chan)(chan)的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機組按(an)時間區分進(jin)行(xing)不(bu)完全(quan)的(de)(de)統計,來(lai)觀察世界(jie)各(ge)國(guo)建成并投(tou)(tou)產(chan)(chan)的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機的(de)(de)發展(zhan)進(jin)程:


  其中(zhong)包括意(yi)大利(li)的(de)本特拉(la)(Pea)公(gong)司(si)(si)在(zai)1965年安裝的(de)兩(liang)臺(tai)1600噸(dun)(dun)立式擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)和1968年又(you)安裝兩(liang)臺(tai)類似的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)以及5450噸(dun)(dun)臥式擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產對(dui)成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)幾何尺寸有較高要求的(de)碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)和低合(he)(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)毛(mao)坯(pi)管(guan)(guan)(guan));美(mei)(mei)國(guo)的(de)孤星(xing)( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵(tie)公(gong)司(si)(si)建成(cheng)的(de)5500噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產石油套管(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)等對(dui)質量和可靠性有高要求的(de)專用管(guan)(guan)(guan));美(mei)(mei)國(guo)加美(mei)(mei)倫( Cameron)公(gong)司(si)(si)的(de)20000~30000噸(dun)(dun)型擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(成(cheng)功生(sheng)(sheng)產了直徑達1220mm的(de)煤氣(qi)輸送管(guan)(guan)(guan)以及大直徑三通管(guan)(guan)(guan)、關閉(bi)閥體(ti)、管(guan)(guan)(guan)接頭等配件管(guan)(guan)(guan));蘇聯于(yu)1959年先后在(zai)尼科波爾南方鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)廠建成(cheng)投(tou)產的(de)120、1500壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產中(zhong)(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和合(he)(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)商品管(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等合(he)(he)金結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)以及GCr15滾(gun)珠軸承鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)),1961年投(tou)產的(de)1650噸(dun)(dun)和3150噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)各1臺(tai)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)各種不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan));德國(guo)里(li)(li)薩( Riesa)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)聯合(he)(he)公(gong)司(si)(si)分別在(zai)格勒(le)迪茨和杰里(li)(li)特契的(de)2000噸(dun)(dun)和1600噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji);捷克斯洛伐(fa)克的(de)2000噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)和軸承鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan))和1600噸(dun)(dun)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)和低合(he)(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan))。


  目前(qian)(qian)在運行的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)大(da)部(bu)分(fen)都是(shi)20世紀70年代(dai)以(yi)前(qian)(qian)建成投產的(de)(de),70年代(dai)以(yi)后新建的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)為數并不多。其(qi)中主(zhu)要有羅馬尼亞共和(he)國(guo)鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)3100噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji),日本京浜廠(chang)的(de)(de)3150噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)、前(qian)(qian)蘇(su)聯伏爾加(jia)鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)5500噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)、美(mei)國(guo)孤(gu)星( Lone Star)鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)5500噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji),以(yi)及新近建成的(de)(de)烏克蘭 Centralis鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)4400噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)和(he)中國(guo)久立集團(tuan)(tuan)的(de)(de)3500噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji),寶鋼(gang)集團(tuan)(tuan)特殊鋼(gang)分(fen)公司的(de)(de)6000噸(dun)壓機(ji)(ji)(ji)、山西太鋼(gang)集團(tuan)(tuan)的(de)(de)6000噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)、江蘇(su)華新不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)公司的(de)(de)3600噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)。目前(qian)(qian),在國(guo)外熱擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓工(gong)藝(yi)已經成為不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)、高鎳合金管(guan)以(yi)及難熔金屬及其(qi)合金等(deng)(deng)高性能材料(liao)管(guan)型材產品不可缺(que)少的(de)(de)生產手(shou)段。