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(guan)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銹(xiu)鋼管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(ya)擴(kuo)徑一(yi)(yi)般一(yi)(yi)個道次的(de)擴(kuo)徑率為35%~65%,最大可達75%甚至(zhi)80%,可生(sheng)產的(de)品(pin)種有：套管、鍋爐電站(zhan)用管、氣瓶管、管線管、液壓支(zhi)架管、結構管、機加(jia)工管、石油(you)裂化管和高壓化肥(fei)管等。
一、工藝描(miao)述(shu)
斜軋(ya)擴徑(jing)機(ji)(ji)組(zu)母管(guan)(guan)有兩種(zhong)(zhong)：一(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)來自軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)（自動軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)、連續軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)等(deng)）的成(cheng)品管(guan)(guan)；另一(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)來自穿孔機(ji)(ji)后(hou)的毛管(guan)(guan)。斜軋(ya)擴徑(jing)機(ji)(ji)既可(ke)(ke)(ke)與(yu)主軋(ya)機(ji)(ji)成(cheng)在線(xian)布置，也可(ke)(ke)(ke)離線(xian)布置。根據來料(liao)母管(guan)(guan)的壁(bi)厚(hou)和溫度，在線(xian)布置的可(ke)(ke)(ke)直(zhi)接送(song)(song)擴徑(jing)機(ji)(ji)加(jia)工；離線(xian)布置或溫度較(jiao)低的不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)送(song)(song)入(ru)加(jia)熱(re)爐中加(jia)熱(re)至(zhi)1100~1250℃,由輥道送(song)(song)出，經高(gao)壓(ya)水進行(xing)(xing)外表面(mian)除鱗后(hou)，以(yi)螺旋的運動方(fang)式送(song)(song)入(ru)斜軋(ya)擴徑(jing)機(ji)(ji)進行(xing)(xing)擴徑(jing)軋(ya)制；溫度損(sun)失較(jiao)少的厚(hou)壁(bi)管(guan)(guan)經橫移臺(tai)架輸送(song)(song)和高(gao)壓(ya)水除鱗后(hou)可(ke)(ke)(ke)直(zhi)接送(song)(song)斜軋(ya)擴徑(jing)機(ji)(ji)組(zu)進行(xing)(xing)擴徑(jing)軋(ya)制。
斜軋擴徑機(ji)(ji)主(zhu)要是(shi)由兩個(ge)位于不重(zhong)合的(de)(de)(de)水平面(mian)上(shang)(shang)同向(xiang)轉(zhuan)動的(de)(de)(de)錐(zhui)形輥(gun)(gun)、一(yi)對上(shang)(shang)下(xia)布(bu)置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)固定(ding)導(dao)板以及一(yi)個(ge)錐(zhui)形頂(ding)(ding)頭和(he)(he)一(yi)個(ge)沿(yan)軋制(zhi)中心線方(fang)向(xiang)支(zhi)撐頂(ding)(ding)頭的(de)(de)(de)頂(ding)(ding)桿組成，在(zai)軋制(zhi)過程中，管徑擴大、壁(bi)(bi)厚減薄(bo)，延伸系數接近(jin)1。軋輥(gun)(gun)軸布(bu)置(zhi)(zhi)在(zai)兩個(ge)偏離的(de)(de)(de)水平面(mian)上(shang)(shang)，沿(yan)軸向(xiang)有一(yi)個(ge)大交叉角(jiao)度。軋輥(gun)(gun)軸線的(de)(de)(de)空間(jian)交叉和(he)(he)垂直偏移量(liang)將產(chan)生喂入(ru)角(jiao)并(bing)使(shi)軋件作螺旋運動，如圖 4-25 所示。調整軋輥(gun)(gun)軸向(xiang)位置(zhi)(zhi)可以改變軋件的(de)(de)(de)咬入(ru)條件及荒管的(de)(de)(de)外徑，頂(ding)(ding)頭位置(zhi)(zhi)決定(ding)擴徑后荒管的(de)(de)(de)壁(bi)(bi)厚。軋輥(gun)(gun)由計算(suan)機(ji)(ji)進行設計。
在斜軋擴(kuo)徑(jing)機軋制(zhi)過程中，通過頂頭(tou)內壁(bi)噴(pen)(pen)嘴噴(pen)(pen)鹽溶液(ye)來去除管子(zi)內表(biao)面氧(yang)化鐵皮(pi)及起(qi)潤滑作用，以(yi)優化表(biao)面質(zhi)量，并保證頂頭(tou)有足夠長的使(shi)用壽命。軋制(zhi)時頂頭(tou)和頂桿是相連接的，但可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)地裝(zhuang)拆，擴(kuo)徑(jing)結(jie)束后(hou)，頂桿從管中抽出(chu)，頂頭(tou)在軋機出(chu)口位(wei)置冷卻、檢查和潤滑后(hou)重復使(shi)用。
斜軋擴徑機的(de)(de)調整依靠(kao)在線(xian)的(de)(de)軟件包(bao)，基(ji)于少數基(ji)礎(chu)數據（管徑、鋼種、溫(wen)度等(deng)），計算機對整個軋制(zhi)線(xian)計算出(chu)所有(you)的(de)(de)調整參數。此(ci)外(wai)，這一軟件包(bao)也對軋制(zhi)時的(de)(de)動力(li)參數（如力(li)能(neng)、電流、電機功率等(deng)）進行估算。
現(xian)(xian)代(dai)斜軋擴徑機的頂桿采用(yong)液壓小艙控制定位(wei)，液壓小艙也可以(yi)(yi)在軋制過程(cheng)(cheng)中調整頂頭位(wei)置，以(yi)(yi)實現(xian)(xian)控制系統對因頂桿彈性和膨脹延伸所(suo)產生的長度變(bian)化(hua)進行(xing)補償，從而保證(zheng)產品(pin)質量的穩定性。軋制過程(cheng)(cheng)管子受(shou)到上下(xia)導板的約束。
軋(ya)制(zhi)時數據(ju)存(cun)儲系(xi)(xi)統(tong)對整(zheng)(zheng)個軋(ya)線的(de)最主(zhu)要的(de)工(gong)藝(yi)、操作(zuo)參數進(jin)行測量(liang)、顯(xian)示和記錄。這有利于(yu)提高產品質量(liang)和軋(ya)制(zhi)效率(lv)，因為數據(ju)存(cun)儲系(xi)(xi)統(tong)測得的(de)實際值和由(you)調整(zheng)(zheng)數學模型進(jin)行計(ji)算所得的(de)預期值兩者(zhe)進(jin)行比較，若(ruo)有差異，控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)或操作(zuo)者(zhe)可以(yi)(yi)立即得知軋(ya)線的(de)不(bu)正(zheng)(zheng)常功能和不(bu)正(zheng)(zheng)常狀態，并加以(yi)(yi)調整(zheng)(zheng)。此外，每一根熱擴徑(jing)鋼(gang)管的(de)主(zhu)要數據(ju)均加以(yi)(yi)存(cun)儲，可以(yi)(yi)用于(yu)進(jin)一步(bu)的(de)工(gong)藝(yi)操作(zuo)分析，以(yi)(yi)便改進(jin)實際操作(zuo)。
斜軋擴徑機(ji)的(de)一個(ge)主(zhu)要(yao)特(te)點是產品(pin)質量穩定，保持(chi)壁厚精度不(bu)變，這是由于液壓小(xiao)(xiao)艙(cang)可以(yi)對軋機(ji)和扎制時(shi)頂頭(tou)位移而(er)造成的(de)任何(he)長度尺寸變異進行(xing)補償。主(zhu)要(yao)是針(zhen)對頂頭(tou)、頂桿的(de)熱膨(peng)脹，機(ji)因(yin)利履算(suan)出所要(yao)求的(de)液壓小(xiao)(xiao)艙(cang)運動規律，根據軋機(ji)的(de)實際操作對頂頭(tou)位移量進行(xing)數字模擬并(bing)加以(yi)放大(da)，而(er)由液壓小(xiao)(xiao)艙(cang)控(kong)制系統進行(xing)實時(shi)補償。
出(chu)斜軋擴徑(jing)機后(hou)的管(guan)(guan)(guan)子(zi)由橫移裝置和輥(gun)道運送至(zhi)均(jun)整(zheng)機進(jin)行(xing)均(jun)整(zheng)，以進(jin)一步(bu)(bu)改善管(guan)(guan)(guan)子(zi)的表面質量。均(jun)整(zheng)后(hou)的鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)由專(zhuan)用設備送至(zhi)步(bu)(bu)進(jin)梁式再加(jia)熱爐(lu)中(zhong)加(jia)熱，加(jia)熱好的鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)經高(gao)壓水除鱗后(hou)在定(ding)徑(jing)機組定(ding)徑(jing)，得到成品尺寸的不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)。定(ding)徑(jing)后(hou)的鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)送往冷(leng)床(chuang)冷(leng)卻(que)，收(shou)集后(hou)在中(zhong)間庫存放。
根據生(sheng)產品(pin)種的要(yao)求，需要(yao)矯(jiao)直的鋼(gang)管(guan)由吊車從中(zhong)間庫吊運到(dao)壓力矯(jiao)直機(ji)上進(jin)行(xing)矯(jiao)直，之后再(zai)吊運到(dao)精(jing)整線進(jin)行(xing)精(jing)整。首先(xian)由輥道送(song)到(dao)切割裝置處(chu)切頭(tou)尾，然后經(jing)橫移臺架(jia)送(song)至銑(xian)頭(tou)、倒棱處(chu)加工。經(jing)過銑(xian)頭(tou)、倒棱的鋼(gang)管(guan)再(zai)送(song)往超聲波探傷處(chu)探傷，有缺陷的鋼(gang)管(guan)被打(da)上標(biao)記并被撥入缺陷管(guan)收集料筐(kuang)，合格鋼(gang)管(guan)則運送(song)至測(ce)長(chang)、稱重、打(da)標(biao)裝置處(chu)進(jin)行(xing)測(ce)長(chang)、稱重和(he)打(da)標(biao)，然后運送(song)到(dao)中(zhong)間庫或(huo)成品(pin)庫轉運或(huo)發貨。
對(dui)于(yu)需要水(shui)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)不(bu)銹鋼(gang)管，倒棱后直接送(song)入水(shui)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)進行水(shui)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)，對(dui)節奏來不(bu)及的(de)鋼(gang)管由吊(diao)車吊(diao)運至中間(jian)(jian)庫存放，然后根(gen)據生(sheng)產計(ji)劃安排，再自中間(jian)(jian)庫吊(diao)出送(song)至水(shui)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)的(de)上料(liao)臺架，進行水(shui)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)，之后測長、稱(cheng)重(zhong)及打標，運人成品庫存放。
對于需要熱處理(li)和(he)管(guan)加工的鋼管(guan)，則經(jing)過(guo)矯直、切頭(tou)(tou)尾、銑(xian)頭(tou)(tou)、探(tan)傷及稱重打標(biao)后送往(wang)中間(jian)庫存放，再轉運(yun)至(zhi)公司相(xiang)應車(che)間(jian)進行處理(li)和(he)加工。
對于超聲(sheng)探(tan)傷后(hou)(hou)認(ren)為可(ke)以修(xiu)磨(mo)的(de)缺陷(xian)(xian)管(guan)(guan)送入修(xiu)磨(mo)臺架上進行修(xiu)磨(mo)、復探(tan)；不可(ke)修(xiu)磨(mo)的(de)缺陷(xian)(xian)或由(you)再(zai)切(qie)鋸改尺(chi)，切(qie)除有缺陷(xian)(xian)的(de)部(bu)分（剩余部(bu)分作(zuo)為短尺(chi)管(guan)(guan)收集(ji)、存放、發運），或直接判(pan)為廢(fei)品。對于水壓試驗后(hou)(hou)的(de)不合格鋼管(guan)(guan)直接判(pan)為廢(fei)品或在再(zai)切(qie)鋸上改尺(chi)。
二、各(ge)種生產(chan)工藝的特點及(ji)設備選型(xing)
目(mu)前，國(guo)內外直(zhi)徑大于460mm熱軋(ya)無縫(feng)不銹鋼管(guan)的(de)生產方式主要有：擠壓(ya)法(fa)(fa)、頂管(guan)法(fa)(fa)、周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)法(fa)(fa)、二次(ci)穿孔(kong)法(fa)(fa)和擴徑法(fa)(fa)。
擠壓法主(zhu)要用(yong)于低塑性難變形高合金鋼管(guan)的生(sheng)(sheng)產(chan)；頂管(guan)機、擠壓機適于高合金特殊專用(yong)管(guan)材生(sheng)(sheng)產(chan)，其年產(chan)量低，軋(ya)制批量小(xiao)。
周(zhou)(zhou)期(qi)式軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)產(chan)(chan)(chan)品(pin)尺寸精度(du)低，缺(que)陷多，效率和(he)成(cheng)材率不高(gao)(gao)，故使用(yong)批(pi)量較大的大直(zhi)徑(jing)無縫鋼管(guan)通常采(cai)用(yong)擴(kuo)徑(jing)的方式來生(sheng)產(chan)(chan)(chan)，即由(you)已(yi)有的熱軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)組提供荒管(guan)為原料(liao)，經加熱擴(kuo)徑(jing)、減壁(bi)軋(ya)制生(sheng)產(chan)(chan)(chan)，斜軋(ya)擴(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)可以(yi)是離線布置(zhi)的，也(ye)可以(yi)在(zai)線布置(zhi)。周(zhou)(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)法可以(yi)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)直(zhi)徑(jing)426mm 以(yi)上的大直(zhi)徑(jing)厚壁(bi)鋼管(guan)（如德(de)國Rath廠的周(zhou)(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)組可生(sheng)產(chan)(chan)(chan)φ711.2mm鋼管(guan)），但(dan)產(chan)(chan)(chan)品(pin)表面質量不佳，生(sheng)產(chan)(chan)(chan)效率不高(gao)(gao)。隨著其(qi)他更(geng)先進(jin)的軋(ya)管(guan)技術的出(chu)現，周(zhou)(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)法因其(qi)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的壁(bi)厚精度(du)不高(gao)(gao)，已(yi)不再是生(sheng)產(chan)(chan)(chan)大口(kou)徑(jing)厚壁(bi)管(guan)的最佳生(sheng)產(chan)(chan)(chan)方式，目前國內最大的周(zhou)(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)是攀成(cheng)鋼的ф318mm機(ji)(ji)組，產(chan)(chan)(chan)品(pin)規格(ge)范圍為ф168~377mm,設計生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力12萬噸，改造后外徑(jing)擴(kuo)大到(dao)(dao)ф508mm,產(chan)(chan)(chan)量達到(dao)(dao)17萬噸。
二(er)次(ci)穿(chuan)孔(kong)法(fa)是將已(yi)在(zai)(zai)穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)穿(chuan)出的(de)毛管(guan)(guan)在(zai)(zai)另(ling)一臺穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)上進行(xing)第二(er)次(ci)穿(chuan)孔(kong)，以達到(dao)擴徑減壁的(de)目的(de)。在(zai)(zai)世界鋼(gang)管(guan)(guan)發展史上，美國(guo)Gary廠采用二(er)次(ci)穿(chuan)孔(kong)法(fa)曾生(sheng)產出外徑為φ339.7~508mm,最薄壁厚為6.35mm的(de)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)。近年來，我國(guo)江(jiang)都誠德鋼(gang)管(guan)(guan)公司在(zai)(zai)同一臺ф1000mm巨龍穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)上進行(xing)二(er)次(ci)穿(chuan)孔(kong)，生(sheng)產出直(zhi)徑約Φ600mm特大口徑厚壁鋼(gang)管(guan)(guan)，用于(yu)二(er)次(ci)穿(chuan)孔(kong)的(de)另(ling)一臺ф600mm穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)最近已(yi)試車(che)投產。
目前(qian)使用(yong)的(de)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)有拉拔(ba)式擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)、推制式擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)和輥(gun)式斜軋(ya)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)三種生產(chan)(chan)方式。前(qian)兩種擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)由于受應力狀態和變形特點(dian)的(de)限制，管(guan)材(cai)表(biao)面(mian)細(xi)微缺(que)陷(xian)擴(kuo)大，易產(chan)(chan)生裂紋(wen)和內直道缺(que)陷(xian)，外徑(jing)(jing)(jing)(jing)、壁厚偏差及彎(wan)曲度均要變大，生產(chan)(chan)鋼管(guan)的(de)尺寸(cun)精度、表(biao)面(mian)質量不及輥(gun)式斜軋(ya)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)好(hao)。拉拔(ba)式擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)因成(cheng)材(cai)率(lv)低、生產(chan)(chan)效率(lv)低及工具費用(yong)高等缺(que)點(dian)。現在(zai)許(xu)多(duo)國家一般都(dou)不再新。建拉拔(ba)式擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)(ji)進(jin)行擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)生產(chan)(chan)。
國際上采用(yong)斜軋(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)法(fa)（也稱(cheng)盤式擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)法(fa)或(huo)旋轉擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)法(fa)）生(sheng)產大(da)口徑(jing)(jing)(jing)無縫不銹鋼管的(de)主要廠(chang)家包括：美國的(de)USS/Kobe-Lorain廠(chang)，由(you)自動軋(ya)(ya)管機供坯，產品規(gui)格：外徑(jing)(jing)(jing)Φ406.4~660.4mm、壁厚8~10mm、最大(da)長度13m,生(sheng)產能力(li)15萬t/a;
捷克的(de)VFChomutov廠，在兩臺周期(qi)軋管機后(hou)各(ge)配一臺斜軋擴(kuo)徑機，最(zui)大(da)管徑分別是ф530mm和ф720mm,生產能力10萬t/a.
特別(bie)值得一(yi)提的是1993年投產的意(yi)大利達爾明鋼管廠的斜(xie)軋擴徑(jing)(jing)機組(zu)，采用了(le)液(ye)壓小艙工(gong)(gong)藝軟件包等最(zui)新技術使得產品質量、成材率(lv)、工(gong)(gong)具(ju)消(xiao)耗(hao)等指標全面得到了(le)優化。該(gai)擴徑(jing)(jing)機由(you)MPM供坯(pi)，產品規格范圍為(wei)：外徑(jing)(jing)φ355.6~622.3mm(可擴大到ф711.2mm)。
據不完(wan)全統計，國(guo)際(ji)上共(gong)有(you)7臺(tai)(tai)拉(la)拔(ba)擴(kuo)徑(jing)機(ji)，其中意大利2臺(tai)(tai)、法(fa)國(guo)2臺(tai)(tai)、委(wei)內瑞(rui)拉(la)1臺(tai)(tai)、中國(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(zi)動軋管(guan)機(ji)之后(hou)外(wai)，其余6臺(tai)(tai)均配置在周期(qi)軋管(guan)機(ji)之后(hou)，生產能力一般為3萬(wan)t/a.由于拉(la)拔(ba)擴(kuo)徑(jing)法(fa)生產效率低，金屬消耗大，產品質(zhi)量不佳，沒(mei)有(you)得到進(jin)一步發展。
近年來，推制(zhi)擴徑法在我國得到了(le)廣泛應用。天津鋼管實(shi)業開發公(gong)司的4臺(tai)推制(zhi)式擴徑機可生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)φ(273~800)mm×(5.4~30)mm的無縫鋼管，生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)能力約1萬～2萬噸/a.在采用了(le)嚴(yan)格(ge)管理、改進工具設計、優化生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工藝(yi)等一(yi)系列措(cuo)施后(hou)，產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)得到了(le)明顯(xian)改善(shan)，但國內其他(ta)機組的產(chan)(chan)(chan)(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)難以(yi)保(bao)證。
斜軋擴徑(jing)機(ji)于20世紀(ji)20年代隨著石(shi)油天(tian)然氣工(gong)業對大直徑(jing)熱軋無縫不銹鋼管的(de)(de)需求(qiu)增加而(er)用于工(gong)業生(sheng)產(chan)的(de)(de)，主(zhu)要應用在美國(guo)、德國(guo)和捷(jie)克(ke)，目前有4套機(ji)組在生(sheng)產(chan)運行，生(sheng)產(chan)鋼管的(de)(de)最大外(wai)徑(jing)為711.2mm。
新型輥式斜(xie)軋(ya)擴徑機產品表面質量好(hao)，鋼(gang)管金屬組織均勻，尺寸精度(du)高。鋼(gang)管壁厚精度(du)可(ke)達到±4.5%~8%,生產效率高，金屬消(xiao)耗小(xiao)。上述(shu)優點已使新型斜(xie)軋(ya)擴徑工藝(yi)成為當(dang)今一種(zhong)經濟靈活的大口徑不銹鋼(gang)管生產工藝(yi)。
斜軋擴(kuo)徑的(de)產品規格為(wei)：外徑Φ323~720mm、壁(bi)厚9.5~40mm、長度6000~12500mm。
