擠壓(ya)作為一種壓(ya)力加工(gong)的(de)方法(fa)(fa),早在(zai)1797年就被用來(lai)擠壓(ya)鋁管;1894年英國(guo)人(ren) Alexnder Diok開始用冷(leng)擠壓(ya)法(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產錫、鉛、黃銅以(yi)及銅合金(jin)(jin)產品(pin);1899年,俄國(guo)人(ren)首先用熱擠壓(ya)法(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產較難熔的(de)金(jin)(jin)屬(shu)和(he)合金(jin)(jin)棒材;1924年英國(guo)用熱擠壓(ya)法(fa)(fa)擠壓(ya)出(chu)管子(zi);1925年,法(fa)(fa)國(guo)開始用熱擠壓(ya)法(fa)(fa)試制黑色金(jin)(jin)屬(shu)產品(pin)。通過以(yi)上(shang)實踐證(zheng)明了一點,黑色金(jin)(jin)屬(shu)和(he)有色金(jin)(jin)屬(shu)一樣可以(yi)用熱擠壓(ya)法(fa)(fa)來(lai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產各種產品(pin)。于是,在(zai)1928年德國(guo)建成了世(shi)界上(shang)第一臺機(ji)械擠壓(ya)機(ji),用來(lai)成批生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產碳素鋼管。


   但是,由(you)于過去鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓試(shi)驗(yan)都是利(li)用低速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)色(se)金屬擠(ji)(ji)(ji)壓機來(lai)進(jin)行的(de)(de)(de)(de)(de)(de),因此當時并沒有(you)(you)進(jin)行過任何關于鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓特性和(he)方法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)研究(jiu)。對鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)模具(ju)設計(ji)(ji)和(he)潤滑劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)以(yi)(yi)及(ji)擠(ji)(ji)(ji)壓坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)熱(re),都是利(li)用有(you)(you)色(se)金屬擠(ji)(ji)(ji)壓工(gong)藝范圍內已有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經驗(yan)。試(shi)驗(yan)結果(guo)表(biao)明,這是不行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。因為由(you)于擠(ji)(ji)(ji)壓速(su)度(du)很低,潤滑劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)和(he)工(gong)模具(ju)形(xing)狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)(ji)不合(he)適,以(yi)(yi)及(ji)坯(pi)料無(wu)氧化加(jia)(jia)熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可操作性和(he)經濟性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題還(huan)沒有(you)(you)解決(jue),所以(yi)(yi)不能(neng)保證擠(ji)(ji)(ji)壓時合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬流動條件(jian),以(yi)(yi)致(zhi)在(zai)擠(ji)(ji)(ji)壓過程中坯(pi)料很快被冷(leng)卻(que),相反工(gong)具(ju)很快被加(jia)(jia)熱(re),導致(zhi)擠(ji)(ji)(ji)壓過程無(wu)法(fa)(fa)進(jin)行。由(you)于當時鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓時有(you)(you)以(yi)(yi)下四個基本工(gong)藝和(he)裝(zhuang)備上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)尚(shang)不具(ju)備,致(zhi)使用擠(ji)(ji)(ji)壓法(fa)(fa)來(lai)生(sheng)產黑(hei)色(se)金屬產品并沒有(you)(you)投入工(gong)業性生(sheng)產。這四個條件(jian)是:(1)高使用壽命的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)模具(ju)材料;(2)坯(pi)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)氧化加(jia)(jia)熱(re);(3)適當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝潤滑劑(ji);(4)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓速(su)度(du)。


  與此(ci)(ci)同時,德國的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)鋼(gang)(gang)廠(chang)和(he)(he)一(yi)(yi)個(ge)有(you)色金屬(shu)半成(cheng)品工廠(chang)合作進(jin)(jin)行了鋼(gang)(gang)擠壓試驗,在(zai)(zai)原理上證實(shi)了鋼(gang)(gang)擠壓的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可行性(xing)(xing)(xing)。直至(zhi)20世紀40年(nian)代,高(gao)參數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽透平制(zhi)造業、燃(ran)氣透平制(zhi)造業、儀(yi)器儀(yi)表制(zhi)造業以及機器制(zhi)造業中某些(xie)領域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速發展,都(dou)必須使(shi)(shi)用(yong)(yong)具有(you)高(gao)耐熱強度、耐酸、高(gao)電磁性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)其(qi)他(ta)特(te)殊性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)合金鋼(gang)(gang)和(he)(he)難(nan)熔合金制(zhi)造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零件。而(er)當(dang)耐熱強度或其(qi)他(ta)物理化學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)提(ti)高(gao)時,許多材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)會明顯地下降(jiang),使(shi)(shi)一(yi)(yi)個(ge)很有(you)使(shi)(shi)用(yong)(yong)價值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料在(zai)(zai)流(liu)動狀態下,塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)指標降(jiang)低到甚至(zhi)不(bu)(bu)能(neng)(neng)用(yong)(yong)軋制(zhi)或自(zi)由(you)鍛(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)進(jin)(jin)行加(jia)工。因此(ci)(ci),在(zai)(zai)當(dang)時,對(dui)一(yi)(yi)些(xie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、鎳基合金等材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無縫鋼(gang)(gang)管產(chan)品,雖然用(yong)(yong)軋制(zhi)法(fa)生(sheng)產(chan)有(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)困難(nan),但也只能(neng)(neng)用(yong)(yong)軋制(zhi)和(he)(he)自(zi)由(you)鍛(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)生(sheng)產(chan),導致這(zhe)類產(chan)品生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)可能(neng)(neng)性(xing)(xing)(xing)大大降(jiang)低。對(dui)高(gao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)、低塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)、難(nan)變形材(cai)料產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)際需(xu)求,促進(jin)(jin)了對(dui)高(gao)合金鋼(gang)(gang)和(he)(he)各種(zhong)特(te)殊材(cai)料熱擠壓過程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究。


  1941年(nian),法國(guo)的塞菲拉(la)(la)克( CEFILAC)公(gong)司(si)(原金(jin)屬拉(la)(la)拔與(yu)軋制公(gong)司(si))的技術經理J.賽茹(ru)爾內(nei)(J. Sejournet)在(zai)于仁恩( Ugine)電爐鋼公(gong)司(si)的協助下成功研(yan)制出玻璃(li)潤滑劑,奠定了鋼擠壓工藝及設備迅速(su)發展的基礎(chu)。同年(nian),“玻璃(li)潤滑劑高速(su)擠壓法”專利(li)許(xu)可證頒(ban)發給 J. Sejournet后,很快被美國(guo)、英國(guo)、西班牙(ya)、奧地(di)利(li)、日(ri)本、瑞(rui)典和(he)其他(ta)國(guo)家所(suo)購(gou)買(表(biao)1-1)。


表1-1.jpg


  1945年,玻璃(li)潤滑劑開始用(yong)于工業性生(sheng)產(chan)。當時一些長期使(shi)用(yong)的(de)(de)用(yong)來(lai)生(sheng)產(chan)銅(tong)(tong)和黃銅(tong)(tong)產(chan)品舊(jiu)式(shi)有色金屬擠壓(ya)(ya)機,在結構(gou)、擠壓(ya)(ya)速度和加熱工藝方面都已(yi)不能適應鋼擠壓(ya)(ya)的(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)。因此,在擠壓(ya)(ya)鋼時,這些擠壓(ya)(ya)機大(da)部分被(bei)拆除,同時被(bei)現代鋼擠壓(ya)(ya)機替代。當時對所(suo)設計的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機和輔助設備的(de)(de)結構(gou)提出了以下三(san)點要(yao)求(qiu):


    1. 在生(sheng)產(chan)絕(jue)對可(ke)靠的條件下,具有高的工作速(su)(su)度。要求擠壓(ya)速(su)(su)度為(wei)300~400m,空程速(su)(su)度為(wei)650mm/s。這樣,生(sheng)產(chan)的間隙(xi)時間從110s減少到25~30秒。


    2. 設計(ji)要求純擠(ji)壓(ya)(ya)時(shi)間為2~3秒。這是因為考慮到當時(shi)液壓(ya)(ya)系統的(de)管和(he)閥(fa)門的(de)費(fei)用(yong)(yong)比較高,再進一步減少純擠(ji)壓(ya)(ya)時(shi)間就沒有什么益(yi)處了。但(dan)是,仍需(xu)調在(zai)這方(fang)面要繼(ji)續努(nu)力。因為擠(ji)壓(ya)(ya)坯料與(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)筒和(he)擠(ji)壓(ya)(ya)模的(de)接觸時(shi)間縮(suo)短可使工(gong)模具的(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命提高,并且檢查和(he)更(geng)換工(gong)模具的(de)工(gong)作量也(ye)可以減輕(qing),使擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)生產效率提高,同時(shi)使產品(pin)的(de)生產成本(ben)降低。


   3. 擠(ji)(ji)壓機的(de)(de)結構(gou)強度(du)和裝配精度(du)要求比有(you)色金屬(shu)擠(ji)(ji)壓的(de)(de)要求高(gao)。這是因為鋼(gang)擠(ji)(ji)壓時的(de)(de)擠(ji)(ji)壓力相(xiang)對(dui)比有(you)色金屬(shu)擠(ji)(ji)壓時大得(de)多,這樣可(ke)確保擠(ji)(ji)壓鋼(gang)管壁厚(hou)公差精度(du),滿足當(dang)時特殊產(chan)品生(sheng)產(chan)的(de)(de)需要。


 20世紀50年代初期,美國首先開始將(jiang)低(di)頻電感應加熱(re)(re)技術(shu)引(yin)入鋼(gang)擠(ji)壓(ya)的(de)料加熱(re)(re)工藝并獲得成功;接著英國也(ye)于1957年開始采用(yong)低(di)頻感應加熱(re)(re)技術(shu)來實現(xian)擠(ji)壓(ya)坯料的(de)無(wu)氧化(hua)加熱(re)(re),并且感應加熱(re)(re)爐(lu)(lu)被(bei)設計成單爐(lu)(lu)座,每小時可無(wu)氧化(hua)加熱(re)(re)壞料40噸。


  與此同時,由于特殊(shu)冶金技術的(de)(de)發展,其(qi)研(yan)(yan)究(jiu)成果在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)工(gong)(gong)模(mo)具材料選(xuan)擇工(gong)(gong)具設(she)計和(he)制作中的(de)(de)應用,使(shi)(shi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)工(gong)(gong)模(mo)具在高溫(wen)下能夠承受(shou)更(geng)大(da)(da)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力、沖擊和(he)疲勞負荷,提(ti)高了其(qi)使(shi)(shi)用壽(shou)(shou)命。例如,當(dang)時英(ying)國(guo)的(de)(de)勞芳(fang)·莫爾優質鋼公司(Low Mour Fine steel Ltd.),采用尼莫尼克(ke)(ke)90合金擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時,其(qi)模(mo)具的(de)(de)使(shi)(shi)用壽(shou)(shou)命得到了很(hen)大(da)(da)的(de)(de)提(ti)高。但(dan)是(shi)后來,由于尼莫尼克(ke)(ke)90合金擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)在機(ji)械加(jia)工(gong)(gong)方面遇到很(hen)大(da)(da)的(de)(de)困難(nan),并且使(shi)(shi)用成本比(bi)較高,因(yin)而沒有被推廣使(shi)(shi)用。于是(shi)又進一(yi)步(bu)地研(yan)(yan)究(jiu)出(chu)淬硬性(xing)、抗熱裂性(xing)、耐磨(mo)性(xing)和(he)熱強度都很(hen)高,且加(jia)工(gong)(gong)容易和(he)價廉的(de)(de)9%W和(he)4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo),其(qi)熱處(chu)理后的(de)(de)硬度分(fen)別達(da)到HRC49-50HRC56。用于擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)有8個翅的(de)(de)異型管時,擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)的(de)(de)使(shi)(shi)用壽(shou)(shou)命超過100次/只(zhi)。


 50年代后期,美(mei)國瓊(qiong)斯·拉弗林(J&L)擠壓(ya)(ya)工(gong)廠(chang)的(de)(de)W. L. Steinbrenner試(shi)驗成功一種具有良好(hao)(hao)模具特性的(de)(de)新(xin)材料鉬(mu)合(he)金用于制作擠壓(ya)(ya)模,取得(de)很(hen)好(hao)(hao)的(de)(de)效果。采(cai)用鉬(mu)合(he)金制造的(de)(de)擠壓(ya)(ya)模容易加工(gong),不需要熱處(chu)理,并且在使用后還可以重新(xin)加工(gong)成尺寸較小一檔的(de)(de)擠壓(ya)(ya)模繼(ji)續使用,其壽命可以達到200-300次/只以上。


  至此,鋼擠壓工藝(yi)和設備上的(de)四(si)個主(zhu)要難題已(yi)經基本上得到(dao)解(jie)決,鋼擠壓術(shu)(shu)進入到(dao)提高生產率、進一步完(wan)善擠壓機結構、改善技術(shu)(shu)經濟指(zhi)標的(de)新階段(duan)。


 當時,在(zai)美國和(he)(he)歐洲從事擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)設計(ji)和(he)(he)制(zhi)造(zao)的公(gong)(gong)司(si)主(zhu)要有英國的勞(lao)威(wei)Loewy工(gong)程公(gong)(gong)司(si)和(he)(he)菲爾汀(ting)( Fielding)工(gong)廠設計(ji)公(gong)(gong)司(si),德國的施勞(lao)曼(se mam)公(gong)(gong)司(si)和(he)(he)美國的皮爾太克( Buried)公(gong)(gong)司(si)。他們(men)采用最(zui)新科技,大量(liang)設計(ji)制(zhi)造(zao)臥式液(ye)壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),在(zai)將近(jin)20年的時間內(nei)使擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的數量(liang)增(zeng)(zeng)加了9倍。其(qi)中液(ye)壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的總(zong)能力增(zeng)(zeng)加了800%,機(ji)械(xie)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的總(zong)能力增(zeng)(zeng)加了250%,并且還量(liang)制(zhi)造(zao)了4000~6000噸的管型材擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)。僅勞(lao)威(wei)工(gong)程公(gong)(gong)司(si)一(yi)家就(jiu)供應了197臺(tai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji),其(qi)中164臺(tai)用于(yu)有色金(jin)屬,33臺(tai)用于(yu)鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(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)鋼管生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產不銹鋼無(wu)縫管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹鋼無縫(feng)鋼管不可缺少的生產手段。


 20世紀60年代初,鋼的(de)熱擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)技術(shu)已經(jing)發展到一個(ge)(ge)相(xiang)當高的(de)水(shui)平(ping)。由于設計和(he)機(ji)(ji)械制造(zao)技術(shu)的(de)進步,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)結構(gou)和(he)裝備(bei)不斷(duan)完善:采(cai)(cai)用(yong)了更為(wei)合(he)理的(de)4張力(li)柱(zhu)式(shi)框架結構(gou);帶預應力(li)的(de)張力(li)柱(zhu)固定螺帽;帶預應力(li)裝配(pei)的(de)多層結構(gou)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong);旋(xuan)轉(zhuan)式(shi)雙(shuang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)和(he)雙(shuang)穿孔筒(tong);旋(xuan)轉(zhuan)式(shi)或抽屜式(shi)模架;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)的(de)自動清理和(he)冷卻;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊的(de)自動分(fen)離和(he)自動傳(chuan)輸(shu);擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)幾乎都配(pei)備(bei)有一個(ge)(ge)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)蓄勢器系(xi)統采(cai)(cai)用(yong)具(ju)有多級(ji)不同壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)組合(he)的(de)多缸結構(gou)。例如,當時在新建投產的(de)一系(xi)列(lie)3000噸(dun)鋼管和(he)型鋼擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上,不再采(cai)(cai)用(yong)一個(ge)(ge)單獨的(de)3000噸(dun)水(shui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)缸(只能用(yong)減(jian)小蓄勢器中的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)辦法來變換(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)等級(ji)),而(er)是改為(wei)采(cai)(cai)用(yong)一種可(ke)以(yi)在500~3000噸(dun)范(fan)圍內按照6個(ge)(ge)相(xiang)同等級(ji)來變換(huan)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)。在這種情況下,坯料的(de)直徑可(ke)以(yi)從125mm增(zeng)大(da)到350mm,長(chang)度可(ke)以(yi)由150mm增(zeng)長(chang)到1000mm,使(shi)一臺(tai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)應用(yong)范(fan)圍擴大(da)了很(hen)多,并且提(ti)高了擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)生產效率(lv)。


  當時,大量采用(yong)的(de)(de)(de)是3000~5000噸臥式水壓(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)。與此(ci)同(tong)時,美國(guo)還建(jian)成臺1200噸的(de)(de)(de)大型(xing)臥式擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji),其(qi)中3臺用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋁(lv)合(he)金,3臺用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)管、型(xing)鋼(gang)和難熔金屬及合(he)金。當時在各種型(xing)號和噸位的(de)(de)(de)臥式擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)上,其(qi)最佳的(de)(de)(de)工(gong)藝技(ji)術(shu)單(dan)項指標可(ke)達到(dao)如(ru)下(xia)水平:鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)時的(de)(de)(de)最大擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)比達到(dao)70以上,而(er)從(cong)理論(lun)上和實(shi)驗上可(ke)以達到(dao)200;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)速度提高到(dao)300~400mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿的(de)(de)(de)空程速度可(ke)以達到(dao)600-700mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)的(de)(de)(de)周期時間(jian)縮短到(dao)20秒;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)次數達到(dao)140次/小時。


  當時(shi)還普遍(bian)采用工頻感應加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐(lu)和再加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐(lu),以及帶保護氣體的環(huan)形加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐(lu)等坯料無(wu)氧化加(jia)(jia)(jia)熱(re)設備。當時(shi)已有128臺(tai)以上的感應加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐(lu)和再加(jia)(jia)(jia)熱(re)爐(lu)在(zai)世(shi)界各國的擠壓車(che)間運(yun)行,單臺(tai)的最大(da)加(jia)(jia)(jia)熱(re)能(neng)力達到40噸/小(xiao)時(shi)。


  同時(shi)采用合金(jin)鋼、高(gao)合金(jin)鋼、高(gao)溫合金(jin)難熔金(jin)屬(shu)、金(jin)屬(shu)陶瓷、硬質合金(jin)等材料來制作擠壓機和穿孔機的(de)工(gong)模具(ju),使一(yi)些擠壓工(gong)模具(ju)的(de)極限強度達(da)到2360MPa。


  20世紀60年代(dai)末(mo)期,世界各國已擁(yong)有135臺(tai)以上擠(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)(gang)和(he)鎳及(ji)其合(he)金的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機在運轉,其中85%~90%的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機用(yong)于生產鋼(gang)(gang)管,10%~15%的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機用(yong)于生產型鋼(gang)(gang)。一(yi)時擠(ji)(ji)壓(ya)機成為“最靈活(huo)的(de)(de)(de)軋管機”,并(bing)且(qie)還推出擠(ji)(ji)壓(ya)機和(he)張力減徑(jing)機聯合(he)使用(yong)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)(gang)管生產線,用(yong)來大批量生產碳素鋼(gang)(gang)、低合(he)金鋼(gang)(gang)、不(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)耐熱鋼(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)管。


  表1-2為(wei)國外部分國家(jia)和(he)公(gong)司的擠壓(ya)(ya)機,表1-3為(wei)中國的部分鋼(gang)管(guan)型材擠壓(ya)(ya)機。表1-4為(wei)國外一些鋼(gang)擠壓(ya)(ya)機的主要性能,表1-5為(wei)美國部分鋼(gang)擠壓(ya)(ya)的主要參數。


表 1-2.jpg


  采(cai)用3000~4000噸擠壓(ya)機(ji)配置16~24機(ji)架(jia)張力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji),張力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)進口鋼(gang)管(guan)(guan)的直徑(jing)(jing)為(wei)(wei)73~170mm,生(sheng)產的成品(pin)管(guan)(guan)的最小直徑(jing)(jing)為(wei)(wei)20-30mm,最小壁厚為(wei)(wei)2~3mm。一般(ban)進張力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)鋼(gang)管(guan)(guan)的長(chang)度為(wei)(wei)10~20m。如(ru)果采(cai)用連鑄坯生(sheng)產碳素鋼(gang)和低合金鋼(gang)管(guan)(guan),擠壓(ya)鋼(gang)管(guan)(guan)的坯重(zhong)還要增大。通過(guo)張力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)機(ji)后的成品(pin)管(guan)(guan)長(chang)度可(ke)以達到25~35m,張力(li)(li)減(jian)(jian)徑(jing)(jing)的出口速度最大可(ke)以達到4~6m/s,年產量在10萬噸以上(shang)。


 從(cong)當時的發(fa)展(zhan)情況來看,擠壓機(ji)與張力減徑機(ji)配合使用時,具有(you)以(yi)下幾方面的優勢:


 1. 提高了擠壓機的產(chan)量(liang)


    1臺3000噸擠壓機(ji),如(ru)果是單機(ji)生產(chan)碳素鋼管年產(chan)量(liang)在(zai)5萬~6萬噸左右,而采用與(yu)張(zhang)力減徑(jing)機(ji)聯合(he)組(zu)成生產(chan)線時(shi),使其年產(chan)量(liang)可(ke)提(ti)高至10萬噸以(yi)上(shang)。


 2. 擴大(da)了(le)擠壓機(ji)組(zu)生產鋼(gang)管的規格范圍


     一般(ban)1臺3000噸壓機生(sheng)產鋼管的(de)最小(xiao)規(gui)格為(wei)d60mm×2.5mm,而(er)配置了張力(li)減(jian)徑(jing)機之后(hou),由張力(li)減(jian)徑(jing)機減(jian)徑(jing)后(hou)的(de)鋼管最小(xiao)規(gui)格為(wei)28mm×2.0mm,甚至可以(yi)減(jian)徑(jing)至16mm×2.0mm。


 3. 降(jiang)低了生產(chan)成(cheng)本


    由(you)于擠壓機使用的坯料規格較少(shao),一(yi)般僅3-6個規格系列,使工模具的準備和消耗量相應減少(shao)。并且生產小(xiao)直徑(jing)鋼管時,無需進行(xing)進一(yi)步的冷拔(ba)冷軋等(deng)冷加工工序。


 4. 可以靈(ling)活生產


   既(ji)可(ke)以生產批量小(xiao)、塑(su)性低(di)的難(nan)變形高合金(jin)鋼和合金(jin)鋼管(guan),又可(ke)以生產批量大的小(xiao)直徑碳素鋼管(guan)和低(di)合金(jin)鋼管(guan)。


 因此,當時(shi)聯合使用擠壓(ya)機和(he)(he)張力減徑機的制管工藝(yi)曾一(yi)度以(yi)生(sheng)產的靈活性和(he)(he)高效率(lv)、產品(pin)的低(di)成本和(he)(he)高質量(liang)挑戰(zhan)傳統的軋管工藝(yi),并且(qie)其產量(liang)一(yi)度在(zai)鋼管后來(lai),由于擠壓(ya)機和(he)(he)在(zai)行大量(liang)生(sheng)產和(he)(he)連(lian)續運行中(zhong),在(zai)生(sheng)產工藝(yi)、品(pin)種質量(liang)和(he)(he)經濟性等方面出(chu)現的不足,導(dao)致聯合生(sheng)產線終(zhong)止生(sheng)產。


 例如,奧地利的(de)(de)1臺(tai)3100噸擠壓機(ji)配置張力減徑機(ji)后(hou)(hou)出現(xian)了(le)不(bu)(bu)少問題,如擠壓機(ji)適合于小(xiao)批量(liang)(liang)、多品種的(de)(de)訂(ding)單(dan),而擠壓機(ji)與張力減徑機(ji)聯用(yong)后(hou)(hou),機(ji)組則適合大批量(liang)(liang)、少品種的(de)(de)訂(ding)單(dan)。因(yin)此(ci),在生產安排和設(she)備效率等方面出現(xian)了(le)矛盾。并(bing)且(qie),帶玻璃潤(run)滑(hua)劑(ji)擠壓后(hou)(hou)的(de)(de)鋼(gang)(gang)管經張減后(hou)(hou),鋼(gang)(gang)管的(de)(de)內表(biao)面出現(xian)了(le)小(xiao)球狀(zhuang)的(de)(de)殘留物,使鋼(gang)(gang)管質量(liang)(liang)達不(bu)(bu)到標準要求(qiu)。因(yin)此(ci),擠壓后(hou)(hou)需進行張減的(de)(de)鋼(gang)(gang)管,只能采(cai)用(yong)石(shi)墨(mo)(mo)作為潤(run)滑(hua)劑(ji)。但采(cai)用(yong)石(shi)墨(mo)(mo)潤(run)滑(hua)劑(ji)擠壓不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管時,又可(ke)能會引起(qi)鋼(gang)(gang)管表(biao)面滲碳。為此(ci),該(gai)廠曾(ceng)一度只采(cai)用(yong)石(shi)墨(mo)(mo)潤(run)滑(hua)劑(ji),專門生產碳素鋼(gang)(gang)管和合金結構鋼(gang)(gang)管。


  德國1962年建成的1臺(tai)3400噸(dun)擠壓機組配置的張力(li)減(jian)徑機于1968年拆除其原因是采用(yong)擠壓機和張力(li)減(jian)徑機聯合工(gong)藝,生(sheng)產碳素鋼管和合金(jin)結構鋼管在經濟上(shang)不(bu)合算。


  日本(ben)神戶(hu)制鋼于(yu)1967年建成投產(chan)(chan)的550噸擠壓機也配有張力減徑機,主要用(yong)于(yu)生產(chan)(chan)碳素鋼管和合(he)金鋼管,最后(hou)張力減徑機大部分時間也處于(yu)停(ting)產(chan)(chan)。


  我(wo)國長城鋼廠在20世紀(ji)60年代從德國引(yin)進的3150噸擠(ji)壓機,配(pei)有24機架的張力減徑機,未能很(hen)好使用就遭(zao)拆除。


  此后(hou)建成的(de)(de)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),如(ru)日本京浜(bang)廠(chang)(chang)的(de)(de)3150噸擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)和羅馬尼亞(ya)共和國(guo)鋼(gang)管(guan)廠(chang)(chang)的(de)(de)3100噸擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)等都不再配(pei)置張(zhang)力(li)減徑機(ji)(ji)。其原因,一(yi)(yi)方面是(shi)(shi)由(you)于(yu)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)和張(zhang)力(li)減徑機(ji)(ji)聯合(he)使用(yong)后(hou)在運(yun)行過(guo)程中出(chu)現的(de)(de)工(gong)藝和經(jing)濟(ji)性(xing)方面的(de)(de)問題;另一(yi)(yi)方面是(shi)(shi)由(you)于(yu)連續(xu)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)組出(chu)現后(hou),從生產(chan)(chan)效率(lv)和經(jing)濟(ji)性(xing)兩個(ge)方面考慮,生產(chan)(chan)碳(tan)素鋼(gang)管(guan)和低(di)合(he)金鋼(gang)管(guan)時(shi),擠壓(ya)(ya)(ya)一(yi)(yi)張(zhang)減聯合(he)機(ji)(ji)組無(wu)法與(yu)連續(xu)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)組相競爭。


 表(biao)1-6為(wei)某些曾(ceng)與擠壓機聯合使(shi)用(yong)的張力減(jian)徑機的性能,表(biao)1-7為(wei)擠壓機曾(ceng)與張力減(jian)徑機聯合使(shi)用(yong)生產(chan)鋼管(guan)的典型規格。



 由于(yu)熱擠壓工藝(yi)的(de)(de)變(bian)(bian)形方(fang)式所具(ju)(ju)有(you)的(de)(de)金屬流(liu)動特性,能(neng)夠提高材料的(de)(de)變(bian)(bian)形能(neng)力,加(jia)(jia)工采(cai)用其(qi)他加(jia)(jia)工方(fang)法(鍛壓和(he)(he)軋制)難(nan)以成(cheng)型的(de)(de)低塑性、難(nan)變(bian)(bian)形的(de)(de)材料以及其(qi)所具(ju)(ju)有(you)的(de)(de)工藝(yi)上的(de)(de)靈(ling)活性和(he)(he)制品的(de)(de)高質量等(deng)有(you)利(li)條件,使其(qi)在一些制管的(de)(de)重要場合成(cheng)為最佳的(de)(de)加(jia)(jia)工方(fang)法,有(you)時甚至(zhi)是(shi)唯一可選擇的(de)(de)、無(wu)需(xu)進(jin)行經(jing)濟性論(lun)證(zheng)的(de)(de)加(jia)(jia)工方(fang)法。


 擠(ji)壓機可以(yi)生產(chan)(chan)各種(zhong)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)產(chan)(chan)品,如碳素鋼(gang)、合(he)金鋼(gang)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)以(yi)及高溫(wen)合(he)金和難變形金屬的(de)(de)管(guan)材(cai)和異(yi)型材(cai)。國外70%以(yi)上(shang)的(de)(de)擠(ji)壓機被用于(yu)生產(chan)(chan)鋼(gang)管(guan)并且主(zhu)要(yao)生產(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan),專(zhuan)門用于(yu)生產(chan)(chan)型材(cai)的(de)(de)擠(ji)壓機并不(bu)多。由于(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)無縫管(guan)約(yue)有50%要(yao)進行冷軋(ya)(ya)冷拔加(jia)工后交貨使用,因(yin)此,國內外的(de)(de)擠(ji)壓鋼(gang)管(guan)車(che)間大多配(pei)有冷軋(ya)(ya)冷拔鋼(gang)管(guan)設備,以(yi)便生產(chan)(chan)高精(jing)度的(de)(de)冷加(jia)工不(bu)銹(xiu)鋼(gang)精(jing)管(guan)。


 目前(qian),不銹鋼和(he)(he)各種難(nan)熔金屬及(ji)合金熱擠壓工(gong)藝的(de)發展,可以(yi)從現在(zai)已在(zai)使用的(de)擠壓機(ji)的(de)擠壓力來衡量。現在(zai)工(gong)業(ye)上專門(men)用于鋼質管型材(cai)(cai)的(de)擠壓機(ji)壓力,已經從400噸(dun)(dun)增至30000噸(dun)(dun)以(yi)上。利用擠壓法還可以(yi)制造橫截面形狀和(he)(he)尺寸都能符合結構元(yuan)件精(jing)度要求的(de)管材(cai)(cai)和(he)(he)型材(cai)(cai)。


 特(te)別是(shi)自1951年(nian)末(mo)期,世界(jie)(jie)上第(di)一個采(cai)用(yong)玻璃潤滑(hua)劑高速擠壓(ya)法生產(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)的(de)(de)工業性(xing)(xing)生產(chan)(chan)車(che)間在美國的(de)(de) Babcock&wiox公司建成投產(chan)(chan),此(ci)后的(de)(de)10~20年(nian)間國外幾乎(hu)所有(you)大的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)公司都(dou)逐漸地以(yi)擠壓(ya)工藝來(lai)取代其他的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)生產(chan)(chan)方法,其中(zhong)也包括自動軋管(guan)生產(chan)(chan)工藝。并且(qie)又有(you)以(yi)生產(chan)(chan)低塑性(xing)(xing)的(de)(de)高合(he)金(jin)鋼管(guan)以(yi)及復雜結構型材為(wei)主的(de)(de)擠壓(ya)機投產(chan)(chan)。有(you)人(ren)曾(ceng)對20世紀50年(nian)代初至70年(nian)代投產(chan)(chan)的(de)(de)擠壓(ya)機組按時間區分進(jin)行不(bu)完全的(de)(de)統計,來(lai)觀察世界(jie)(jie)各國建成并投產(chan)(chan)的(de)(de)擠壓(ya)機的(de)(de)發(fa)展(zhan)進(jin)程:


  其中包括意大(da)利(li)的(de)本特拉(Pea)公司在(zai)1965年(nian)(nian)安裝的(de)兩(liang)臺(tai)1600噸(dun)立式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)1968年(nian)(nian)又(you)安裝兩(liang)臺(tai)類似的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)以(yi)及(ji)5450噸(dun)臥式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產對(dui)成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)幾何尺(chi)寸有較高要求的(de)碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)低合金鋼(gang)(gang)毛坯(pi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));美國(guo)(guo)的(de)孤(gu)星( Lone Star)鋼(gang)(gang)鐵公司建成(cheng)的(de)5500噸(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產石油套(tao)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)等對(dui)質量(liang)和(he)(he)(he)可靠性有高要求的(de)專用(yong)(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));美國(guo)(guo)加美倫( Cameron)公司的(de)20000~30000噸(dun)型擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(成(cheng)功生(sheng)(sheng)(sheng)產了直徑達(da)1220mm的(de)煤氣(qi)輸送管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)以(yi)及(ji)大(da)直徑三通(tong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、關閉閥(fa)體(ti)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)接頭等配件管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));蘇聯于(yu)1959年(nian)(nian)先(xian)后在(zai)尼科波爾南方(fang)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)廠建成(cheng)投(tou)產的(de)120、1500壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)碳素(su)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)合金鋼(gang)(gang)商品管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等合金結構鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)以(yi)及(ji)GCr15滾珠(zhu)軸承(cheng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)),1961年(nian)(nian)投(tou)產的(de)1650噸(dun)和(he)(he)(he)3150噸(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)各(ge)1臺(tai)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)各(ge)種(zhong)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));德國(guo)(guo)里薩( Riesa)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)聯合公司分別在(zai)格勒迪茨(ci)和(he)(he)(he)杰里特契的(de)2000噸(dun)和(he)(he)(he)1600噸(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji);捷克斯洛伐(fa)克的(de)2000噸(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)軸承(cheng)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan))和(he)(he)(he)1600噸(dun)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)低合金鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan))。


  目前在(zai)運行(xing)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)大部分都是20世紀70年代以(yi)(yi)前建(jian)(jian)成投產(chan)(chan)的(de),70年代以(yi)(yi)后新(xin)建(jian)(jian)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)數并不(bu)多(duo)。其中主要有羅(luo)馬(ma)尼(ni)亞(ya)共(gong)和國鋼(gang)管(guan)(guan)廠的(de)3100噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),日本京浜(bang)廠的(de)3150噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、前蘇聯伏(fu)爾(er)加鋼(gang)管(guan)(guan)廠的(de)5500噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、美(mei)國孤星(xing)( Lone Star)鋼(gang)管(guan)(guan)廠的(de)5500噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),以(yi)(yi)及新(xin)近(jin)建(jian)(jian)成的(de)烏克蘭 Centralis鋼(gang)管(guan)(guan)廠的(de)4400噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)和中國久立集團(tuan)的(de)3500噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),寶(bao)鋼(gang)集團(tuan)特殊鋼(gang)分公(gong)司的(de)6000噸(dun)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、山西太(tai)鋼(gang)集團(tuan)的(de)6000噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、江蘇華新(xin)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)公(gong)司的(de)3600噸(dun)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)等。目前,在(zai)國外(wai)熱擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)工藝已(yi)經(jing)成為(wei)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)、高(gao)鎳合金管(guan)(guan)以(yi)(yi)及難熔金屬及其合金等高(gao)性能材料管(guan)(guan)型材產(chan)(chan)品不(bu)可缺少的(de)生(sheng)產(chan)(chan)手段。