斜軋擴徑（也稱斜軋擴管）屬于軋管的形式之一，是到目前為止通過軋制獲得最大口徑不銹鋼管的方法。鋼管斜軋擴徑工藝是一古老、成熟的工藝，早在1925~1933年間美國和德國就相繼研制出不(bu)銹鋼管(guan)斜軋擴徑機并投入了生產；1993年意大利的INNSE 公司將現代的計算機、液壓小艙等控制技術應用于斜軋熱擴徑技術中，為意大利的達爾明公司提供了一臺ф610mm斜軋擴徑機，使得斜軋擴徑工藝得到了翻新和復蘇。前世界上有4臺斜軋擴徑機在生產運行中，即美國Lorain廠1930年投產的ф660mm機組，年產15萬噸，捷克Chomutov廠有2臺斜軋擴徑機，即1928年投產的ф545mm機組，年產10萬t和隨后投產的Φ610mm機組；意大利1993年投產的ф610mm機組，年產15萬噸，德國Rath廠1933年建的ф1500mm機組早已停產。
斜軋擴徑(jing)一(yi)般一(yi)個道次(ci)的(de)擴徑(jing)率為(wei)35%~65%,最大可(ke)達75%甚至80%,可(ke)生產的(de)品種有：套管(guan)(guan)、鍋爐電站用管(guan)(guan)、氣瓶管(guan)(guan)、管(guan)(guan)線管(guan)(guan)、液壓(ya)支架管(guan)(guan)、結構管(guan)(guan)、機加(jia)工(gong)管(guan)(guan)、石油裂化管(guan)(guan)和高壓(ya)化肥管(guan)(guan)等。
一、工藝描述
斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)機(ji)組母(mu)(mu)管(guan)(guan)有兩種：一種是來自軋管(guan)(guan)機(ji)組（自動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)、連續軋管(guan)(guan)機(ji)等）的(de)(de)成品管(guan)(guan)；另一種是來自穿孔機(ji)后(hou)的(de)(de)毛管(guan)(guan)。斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)機(ji)既可與主軋機(ji)成在(zai)線(xian)布置(zhi)，也可離線(xian)布置(zhi)。根(gen)據來料(liao)母(mu)(mu)管(guan)(guan)的(de)(de)壁厚(hou)(hou)和溫(wen)度，在(zai)線(xian)布置(zhi)的(de)(de)可直(zhi)接送(song)擴(kuo)徑(jing)(jing)機(ji)加(jia)工；離線(xian)布置(zhi)或溫(wen)度較低的(de)(de)不銹鋼管(guan)(guan)送(song)入加(jia)熱(re)爐中加(jia)熱(re)至1100~1250℃,由輥道(dao)送(song)出，經(jing)高(gao)壓(ya)水(shui)進行(xing)外表面除鱗(lin)后(hou)，以螺旋(xuan)的(de)(de)運動(dong)方式送(song)入斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)機(ji)進行(xing)擴(kuo)徑(jing)(jing)軋制；溫(wen)度損(sun)失較少的(de)(de)厚(hou)(hou)壁管(guan)(guan)經(jing)橫移臺架輸(shu)送(song)和高(gao)壓(ya)水(shui)除鱗(lin)后(hou)可直(zhi)接送(song)斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)機(ji)組進行(xing)擴(kuo)徑(jing)(jing)軋制。
斜軋(ya)(ya)擴徑機主要是由兩個(ge)位于不(bu)重合的(de)水平(ping)面上同向(xiang)轉(zhuan)動的(de)錐形輥、一(yi)對(dui)上下布置(zhi)的(de)固定(ding)導板以(yi)及(ji)一(yi)個(ge)錐形頂頭(tou)和一(yi)個(ge)沿軋(ya)(ya)制中心線(xian)方向(xiang)支撐頂頭(tou)的(de)頂桿組成，在軋(ya)(ya)制過程中，管(guan)徑擴大、壁(bi)厚(hou)減薄，延伸(shen)系(xi)數接近(jin)1。軋(ya)(ya)輥軸布置(zhi)在兩個(ge)偏離的(de)水平(ping)面上，沿軸向(xiang)有一(yi)個(ge)大交叉(cha)角(jiao)度。軋(ya)(ya)輥軸線(xian)的(de)空間交叉(cha)和垂(chui)直(zhi)偏移量將產生喂入(ru)角(jiao)并使軋(ya)(ya)件(jian)作螺旋(xuan)運動，如圖 4-25 所示。調整(zheng)軋(ya)(ya)輥軸向(xiang)位置(zhi)可以(yi)改(gai)變軋(ya)(ya)件(jian)的(de)咬入(ru)條件(jian)及(ji)荒管(guan)的(de)外徑，頂頭(tou)位置(zhi)決(jue)定(ding)擴徑后荒管(guan)的(de)壁(bi)厚(hou)。軋(ya)(ya)輥由計算機進(jin)行設計。
在斜軋擴(kuo)徑機軋制(zhi)過程中(zhong)(zhong)，通過頂頭(tou)內(nei)壁噴嘴(zui)噴鹽溶液來去除管子內(nei)表(biao)面氧化鐵(tie)皮及起潤滑作用(yong)，以優化表(biao)面質(zhi)量，并保證頂頭(tou)有足夠長的使用(yong)壽命。軋制(zhi)時頂頭(tou)和頂桿(gan)是相連接的，但可以快速地裝拆，擴(kuo)徑結(jie)束后，頂桿(gan)從管中(zhong)(zhong)抽出(chu)，頂頭(tou)在軋機出(chu)口位置冷卻、檢查(cha)和潤滑后重復使用(yong)。
斜軋(ya)擴徑機的(de)(de)調整(zheng)依靠在線的(de)(de)軟(ruan)件(jian)包，基(ji)于(yu)少(shao)數(shu)(shu)基(ji)礎(chu)數(shu)(shu)據（管徑、鋼種、溫度等），計算機對整(zheng)個軋(ya)制線計算出所(suo)有的(de)(de)調整(zheng)參數(shu)(shu)。此外，這一軟(ruan)件(jian)包也(ye)對軋(ya)制時的(de)(de)動力(li)參數(shu)(shu)（如力(li)能(neng)、電流、電機功(gong)率(lv)等）進行估算。
現(xian)代斜(xie)軋(ya)擴(kuo)徑機的(de)(de)頂(ding)桿采(cai)用液(ye)壓小艙(cang)控制(zhi)定位，液(ye)壓小艙(cang)也可以(yi)在軋(ya)制(zhi)過(guo)程中調整頂(ding)頭位置，以(yi)實現(xian)控制(zhi)系統對因頂(ding)桿彈性(xing)和膨(peng)脹延伸(shen)所產(chan)生的(de)(de)長(chang)度(du)變(bian)化進行補償，從(cong)而保證產(chan)品質量的(de)(de)穩(wen)定性(xing)。軋(ya)制(zhi)過(guo)程管子受到上下導板的(de)(de)約束。
軋(ya)制時數據(ju)存儲系統對整(zheng)個(ge)軋(ya)線的(de)最(zui)主要(yao)的(de)工藝、操(cao)作(zuo)(zuo)參數進(jin)行測量(liang)、顯示和記錄(lu)。這(zhe)有(you)利于(yu)提高產(chan)品質量(liang)和軋(ya)制效率，因為數據(ju)存儲系統測得(de)的(de)實際值和由調整(zheng)數學模型進(jin)行計算所(suo)得(de)的(de)預期值兩者(zhe)進(jin)行比較，若有(you)差異(yi)，控制系統或操(cao)作(zuo)(zuo)者(zhe)可以(yi)立即得(de)知(zhi)軋(ya)線的(de)不(bu)正常(chang)功(gong)能和不(bu)正常(chang)狀態，并加以(yi)調整(zheng)。此外，每一(yi)根熱擴徑鋼(gang)管的(de)主要(yao)數據(ju)均加以(yi)存儲，可以(yi)用于(yu)進(jin)一(yi)步的(de)工藝操(cao)作(zuo)(zuo)分析，以(yi)便改進(jin)實際操(cao)作(zuo)(zuo)。
斜軋擴徑機(ji)的一(yi)個主要特點是產品(pin)質量(liang)穩定，保持壁厚精度(du)不變，這是由(you)于(yu)液壓小(xiao)艙可(ke)以對(dui)軋機(ji)和扎(zha)制(zhi)時(shi)頂(ding)頭位(wei)移而(er)造成(cheng)的任何長度(du)尺寸變異進(jin)行補償(chang)。主要是針對(dui)頂(ding)頭、頂(ding)桿(gan)的熱膨脹(zhang)，機(ji)因利履算出所要求的液壓小(xiao)艙運動規(gui)律(lv)，根據軋機(ji)的實際操作對(dui)頂(ding)頭位(wei)移量(liang)進(jin)行數字(zi)模擬(ni)并(bing)加以放(fang)大，而(er)由(you)液壓小(xiao)艙控制(zhi)系統進(jin)行實時(shi)補償(chang)。
出斜軋擴徑機(ji)后(hou)的(de)(de)管(guan)子由橫移裝置和輥道運送至均整機(ji)進(jin)行(xing)均整，以(yi)進(jin)一步(bu)改(gai)善管(guan)子的(de)(de)表面質量。均整后(hou)的(de)(de)鋼管(guan)由專用(yong)設備送至步(bu)進(jin)梁(liang)式再加熱(re)爐中加熱(re)，加熱(re)好的(de)(de)鋼管(guan)經高壓水除(chu)鱗后(hou)在(zai)(zai)定(ding)徑機(ji)組定(ding)徑，得到成(cheng)品尺寸的(de)(de)不銹鋼管(guan)。定(ding)徑后(hou)的(de)(de)鋼管(guan)送往(wang)冷床冷卻，收集(ji)后(hou)在(zai)(zai)中間庫存放。
根(gen)據生產品種的要求(qiu)，需(xu)要矯(jiao)(jiao)直(zhi)(zhi)的鋼(gang)管(guan)(guan)由(you)吊(diao)車從中間庫(ku)吊(diao)運(yun)(yun)到壓力矯(jiao)(jiao)直(zhi)(zhi)機上(shang)進(jin)行矯(jiao)(jiao)直(zhi)(zhi)，之后(hou)再吊(diao)運(yun)(yun)到精(jing)整線進(jin)行精(jing)整。首先由(you)輥(gun)道送到切割裝(zhuang)置處(chu)切頭(tou)尾(wei)，然(ran)后(hou)經橫移臺架(jia)送至(zhi)銑(xian)(xian)頭(tou)、倒棱處(chu)加工。經過(guo)銑(xian)(xian)頭(tou)、倒棱的鋼(gang)管(guan)(guan)再送往超聲波(bo)探(tan)傷處(chu)探(tan)傷，有缺(que)(que)陷的鋼(gang)管(guan)(guan)被打(da)上(shang)標(biao)(biao)記(ji)并(bing)被撥入缺(que)(que)陷管(guan)(guan)收集(ji)料筐，合(he)格(ge)鋼(gang)管(guan)(guan)則運(yun)(yun)送至(zhi)測長(chang)、稱(cheng)重、打(da)標(biao)(biao)裝(zhuang)置處(chu)進(jin)行測長(chang)、稱(cheng)重和(he)打(da)標(biao)(biao)，然(ran)后(hou)運(yun)(yun)送到中間庫(ku)或成品庫(ku)轉運(yun)(yun)或發貨(huo)。
對(dui)于需要水壓(ya)(ya)試(shi)驗(yan)(yan)的不銹鋼管(guan)，倒棱后(hou)(hou)直接送入水壓(ya)(ya)試(shi)驗(yan)(yan)機(ji)進行水壓(ya)(ya)試(shi)驗(yan)(yan)，對(dui)節奏來不及的鋼管(guan)由(you)吊車吊運(yun)至中間庫(ku)存放(fang)，然后(hou)(hou)根據生產計劃安(an)排(pai)，再自中間庫(ku)吊出(chu)送至水壓(ya)(ya)試(shi)驗(yan)(yan)機(ji)的上料(liao)臺架，進行水壓(ya)(ya)試(shi)驗(yan)(yan)，之后(hou)(hou)測長(chang)、稱(cheng)重(zhong)及打標，運(yun)人成品(pin)庫(ku)存放(fang)。
對于需要熱處(chu)理和管(guan)加(jia)工的鋼管(guan)，則經(jing)過(guo)矯直、切頭尾、銑(xian)頭、探(tan)傷及稱重打標后送往中間庫存放，再轉(zhuan)運至(zhi)公司相(xiang)應車間進行(xing)處(chu)理和加(jia)工。
對于超聲探傷(shang)后(hou)認為(wei)可以(yi)修磨(mo)的缺(que)陷管送入修磨(mo)臺架上進(jin)行修磨(mo)、復(fu)探；不可修磨(mo)的缺(que)陷或(huo)由再(zai)切(qie)鋸改尺，切(qie)除(chu)有缺(que)陷的部(bu)分（剩余(yu)部(bu)分作為(wei)短尺管收集、存放、發運(yun)），或(huo)直接(jie)判(pan)為(wei)廢(fei)品。對于水壓試驗(yan)后(hou)的不合格鋼管直接(jie)判(pan)為(wei)廢(fei)品或(huo)在再(zai)切(qie)鋸上改尺。
二、各種生產工藝的特點(dian)及設備選型
目前，國(guo)內(nei)外直徑大于460mm熱軋(ya)無縫(feng)不銹鋼管的生(sheng)產方式(shi)主(zhu)要有：擠壓(ya)法(fa)、頂(ding)管法(fa)、周期軋(ya)管法(fa)、二(er)次(ci)穿孔法(fa)和(he)擴徑法(fa)。
擠壓(ya)法(fa)主要用(yong)于(yu)低(di)塑性難變形高合(he)金鋼管(guan)的生產(chan)(chan)；頂管(guan)機(ji)、擠壓(ya)機(ji)適于(yu)高合(he)金特殊(shu)專用(yong)管(guan)材生產(chan)(chan)，其(qi)年(nian)產(chan)(chan)量低(di)，軋制批(pi)量小。
周(zhou)期式(shi)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)產(chan)品(pin)尺寸精(jing)度低，缺陷多，效(xiao)率(lv)和成材率(lv)不高(gao)，故使用批量(liang)(liang)較大(da)(da)的(de)(de)大(da)(da)直徑(jing)(jing)無縫鋼(gang)管(guan)通常采用擴(kuo)徑(jing)(jing)的(de)(de)方(fang)式(shi)來(lai)生(sheng)(sheng)產(chan)，即由已有的(de)(de)熱軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組提供(gong)荒管(guan)為(wei)原料(liao)，經加熱擴(kuo)徑(jing)(jing)、減壁(bi)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制生(sheng)(sheng)產(chan)，斜(xie)軋(ya)(ya)(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)可以(yi)是(shi)離線布置的(de)(de)，也可以(yi)在(zai)線布置。周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)法可以(yi)生(sheng)(sheng)產(chan)直徑(jing)(jing)426mm 以(yi)上的(de)(de)大(da)(da)直徑(jing)(jing)厚壁(bi)鋼(gang)管(guan)（如德(de)國Rath廠(chang)的(de)(de)周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組可生(sheng)(sheng)產(chan)φ711.2mm鋼(gang)管(guan)），但產(chan)品(pin)表面質量(liang)(liang)不佳，生(sheng)(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)不高(gao)。隨著其他更先進的(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)技術的(de)(de)出現(xian)，周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)法因(yin)其產(chan)品(pin)的(de)(de)壁(bi)厚精(jing)度不高(gao)，已不再是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)大(da)(da)口徑(jing)(jing)厚壁(bi)管(guan)的(de)(de)最(zui)佳生(sheng)(sheng)產(chan)方(fang)式(shi)，目(mu)前(qian)國內最(zui)大(da)(da)的(de)(de)周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)是(shi)攀成鋼(gang)的(de)(de)ф318mm機(ji)(ji)(ji)組，產(chan)品(pin)規格范圍為(wei)ф168~377mm,設計(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)能力12萬噸，改造后(hou)外(wai)徑(jing)(jing)擴(kuo)大(da)(da)到ф508mm,產(chan)量(liang)(liang)達到17萬噸。
二(er)(er)次(ci)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔法是將已在(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔機(ji)(ji)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)出(chu)的(de)(de)毛管(guan)(guan)在(zai)另(ling)一(yi)臺穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔機(ji)(ji)上(shang)進(jin)行第二(er)(er)次(ci)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔，以達到擴徑(jing)減(jian)壁(bi)的(de)(de)目的(de)(de)。在(zai)世(shi)界鋼管(guan)(guan)發(fa)展史上(shang)，美(mei)國Gary廠(chang)采用(yong)二(er)(er)次(ci)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔法曾生產出(chu)外徑(jing)為φ339.7~508mm,最薄壁(bi)厚為6.35mm的(de)(de)不銹鋼管(guan)(guan)。近(jin)年來，我國江都(dou)誠德鋼管(guan)(guan)公司在(zai)同一(yi)臺ф1000mm巨龍穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔機(ji)(ji)上(shang)進(jin)行二(er)(er)次(ci)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔，生產出(chu)直徑(jing)約(yue)Φ600mm特(te)大(da)口徑(jing)厚壁(bi)鋼管(guan)(guan)，用(yong)于二(er)(er)次(ci)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔的(de)(de)另(ling)一(yi)臺ф600mm穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔機(ji)(ji)最近(jin)已試車投產。
目(mu)前使用的(de)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)有(you)拉(la)拔式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)、推制式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)和輥式(shi)(shi)斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)三種(zhong)(zhong)生產方式(shi)(shi)。前兩種(zhong)(zhong)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)由于(yu)受應力狀態(tai)和變(bian)形(xing)特(te)點的(de)限制，管(guan)(guan)材表面細微缺陷(xian)擴(kuo)大，易(yi)產生裂紋(wen)和內直道缺陷(xian)，外徑(jing)(jing)(jing)、壁(bi)厚(hou)偏差及(ji)彎曲度均(jun)要(yao)變(bian)大，生產鋼管(guan)(guan)的(de)尺寸精度、表面質量不及(ji)輥式(shi)(shi)斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)好。拉(la)拔式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)因成材率低、生產效率低及(ji)工具費用高等缺點。現(xian)在許(xu)多國(guo)家一般都不再新。建拉(la)拔式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)機(ji)進(jin)行擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)生產。
國際上采(cai)用斜軋擴(kuo)徑法（也(ye)稱(cheng)盤式擴(kuo)徑法或旋轉擴(kuo)徑法）生(sheng)產大(da)口徑無(wu)縫不(bu)銹鋼管的主(zhu)要廠家包括：美國的USS/Kobe-Lorain廠，由(you)自(zi)動(dong)軋管機供(gong)坯(pi)，產品規格：外徑Φ406.4~660.4mm、壁(bi)厚8~10mm、最大(da)長度13m,生(sheng)產能力15萬t/a;
捷(jie)克的VFChomutov廠，在(zai)兩臺(tai)周期(qi)軋(ya)管機后各配一(yi)臺(tai)斜(xie)軋(ya)擴徑機，最大(da)管徑分別是ф530mm和ф720mm,生產能力10萬t/a.
特別值得一提的(de)是1993年投產(chan)的(de)意大利達(da)爾明鋼管廠的(de)斜軋擴徑機組，采用了(le)液(ye)壓小艙(cang)工藝軟件包等(deng)最新技術使得產(chan)品質(zhi)量(liang)、成材率(lv)、工具消耗等(deng)指標(biao)全面得到(dao)了(le)優化。該擴徑機由(you)MPM供坯，產(chan)品規格范圍為(wei)：外徑φ355.6~622.3mm(可擴大到(dao)ф711.2mm)。
據不完全(quan)統計(ji)，國(guo)際上共有(you)7臺(tai)(tai)拉拔擴徑機，其中(zhong)意大(da)利2臺(tai)(tai)、法(fa)國(guo)2臺(tai)(tai)、委內瑞拉1臺(tai)(tai)、中(zhong)國(guo)1臺(tai)(tai)，阿(a)根廷1臺(tai)(tai)，除法(fa)國(guo)的1臺(tai)(tai)安裝在Φ400mm自動軋管機之后外，其余(yu)6臺(tai)(tai)均配置在周期軋管機之后，生產(chan)能力一般(ban)為3萬t/a.由于拉拔擴徑法(fa)生產(chan)效率低，金屬(shu)消耗大(da)，產(chan)品質量不佳，沒有(you)得到進一步(bu)發展。
近(jin)年來(lai)，推(tui)制(zhi)擴徑法在我國(guo)得(de)到了(le)廣泛(fan)應(ying)用(yong)。天津鋼管實業開發公司的(de)4臺推(tui)制(zhi)式擴徑機(ji)可生(sheng)產(chan)(chan)(chan)φ(273~800)mm×(5.4~30)mm的(de)無(wu)縫鋼管，生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力(li)約1萬(wan)～2萬(wan)噸/a.在采用(yong)了(le)嚴格管理、改進工具設計、優化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)等一系列措施后，產(chan)(chan)(chan)品(pin)質量得(de)到了(le)明顯改善，但(dan)國(guo)內(nei)其他機(ji)組的(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)質量難以保證。
斜軋擴(kuo)徑機(ji)于20世紀20年代(dai)隨(sui)著石油天(tian)然氣工業(ye)對大直徑熱軋無縫不銹(xiu)鋼管(guan)的需求增加而用(yong)于工業(ye)生產(chan)(chan)的，主(zhu)要應(ying)用(yong)在美國、德(de)國和捷克，目前有4套(tao)機(ji)組在生產(chan)(chan)運行，生產(chan)(chan)鋼管(guan)的最大外徑為711.2mm。
新(xin)型(xing)輥式斜(xie)軋擴(kuo)徑(jing)機產(chan)品(pin)表面質量(liang)好(hao)，鋼(gang)管金屬組織均勻，尺寸精度高(gao)(gao)。鋼(gang)管壁厚精度可達到±4.5%~8%,生(sheng)產(chan)效率高(gao)(gao)，金屬消耗小。上述(shu)優點已使新(xin)型(xing)斜(xie)軋擴(kuo)徑(jing)工(gong)(gong)藝成(cheng)為當今一種(zhong)經濟靈活的大口(kou)徑(jing)不銹鋼(gang)管生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝。
斜軋(ya)擴徑(jing)的產品規格為(wei)：外徑(jing)Φ323~720mm、壁厚9.5~40mm、長(chang)度6000~12500mm。
