在PQF出現以前(qian),三輥軋(ya)管機(ji)專指(zhi)阿塞爾(ASSEL).軋(ya)機(ji)或其改進型特(te)朗斯瓦(wa)爾(Trans-val)軋(ya)機(ji)。1937年,美國蒂(di)姆肯公司工程師.W.J.Assel在俄(e)亥俄(e)州 Wooster 市Wayne公司不銹鋼管(guan)廠對伍斯特爾軋機(Wooster Mill)重新進行了改造設計,他將這種改造設計后的斜軋管機以其名字命名為阿塞爾軋管機(ASSEL Mill).發明三輥軋管機的目的在于用一種帶芯棒軋制的斜軋機取代自動軋管機和均整機,主要用來生產管壁較厚的軸承管等高精度不銹鋼厚壁管。由于這種斜軋管機采用了三個軋輥,因此一般稱之為三輥軋管機,而歐美各國則習慣于稱它為阿塞爾軋管機(ASSEL Mill)。
阿塞爾軋管機不適宜軋制薄(bo)壁不銹鋼管,經改進增加軋輥快開功能后,一般產品D/S<20。這種軋管機將三個帶輥肩的軋輥布置在以軋制線為中心的等邊三角形的頂點(三個軋輥互呈120°配置),軋輥軸線與軋制線成兩個傾斜角度。以上輥為例,軋輥軸線與軋制線在包含軋制線的水平面上的投影之間的夾角被稱為喂入角,它是用來實現螺旋軋制的;軋輥軸線與軋制線在垂直平面的投影之間的夾角被稱為輾軋角。在三個軋輥和一根芯棒所包圍的空間(即孔型,如圖4-9所示)內,由穿孔送來的毛管套在長芯棒上,用喂管器送人軋管機中軋制;毛管在變形區(圖4-10)中經咬入、減壁(同時減徑)、平整和歸圓而成為荒管。斜軋螺旋軋制時金屬在變形區內受到軋輥與芯棒的周期連續作用而產生形狀和尺寸的變化。


1. 特(te)朗(lang)斯(si)瓦爾型軋機
特朗斯瓦爾型軋機是由法國瓦盧勒克公司和英國投資鋼管公司在20世紀60年代共同研制成功的一種新型三輥軋管機,主要是為了解決隨著軋件壁厚的減薄,尾端出現開裂和形成“尾三角”,并導致軋卡問題。D/S越大,越容易產生尾三角。減小喂入角和降低軋制速度又會使管尾溫度下降,塑性降低。特朗斯瓦爾軋機是在阿塞爾軋機的基礎上發展起來的,本質上還是阿塞爾軋機,只是將軋管機機架的兩個牌坊中的一個設計成可旋轉的活動牌坊,即機架由固定牌坊A和回轉牌坊B組成,回轉牌坊在鋼管的入口側,牌坊回轉角為0°~30°,所得的喂入角為3°~10°,可連續變化。與阿塞爾所不同的是正常軋制時,可以采用允許的最大喂入角,可在軋制過程將結束時,快速準確地旋轉活動牌坊的轉角,使喂人角迅速減小、擴大孔喉,使在軋制荒管尾端時只略微減壁而不至于使不銹鋼管形成“尾三角”,同時采用小變形量和低轉速,可消除或減輕尾三角現象。實現變喂人角、變軋制速度軋制,即根據需要能在每根管子軋制過程中迅速按要求改變喂入角和軋輥轉速,這就可以使軋管機在不影響生產能力的前提下,順利地軋制薄壁管,特朗斯瓦爾軋機能軋制D/S>20甚至更大的荒管。繼法國之后,從1968年到1980年間,世界各國相繼建成10余套特朗斯瓦爾型軋管機;1985年我國江西洪都不銹鋼管廠從英國引進了一臺ф80mm特朗斯瓦爾軋機及相應的配套設備。
2. 快開法
快開法是(shi)在特朗斯瓦(wa)爾(er)型軋管機之后發展起(qi)來(lai)的(de),在軋制過程即將結束時迅速抬輥使(shi)鋼管尾端留下一小段不減壁的(de)毛管,形成“后剛端”以(yi)消“尾三角”。快開法有平(ping)抬法和斜抬法兩(liang)種(zhong)。
平抬(tai)法要利用(yong)特朗(lang)斯(si)瓦爾型軋(ya)管機(ji)上每個軋(ya)輥原(yuan)有的兩個快速(su)開(kai)啟的液(ye)壓缸和四個平衡(heng)液(ye)壓缸,在軋(ya)管過(guo)程將結束(shu)時,開(kai)啟缸迅速(su)泄壓,平衡(heng)缸立即抬(tai)起軋(ya)輥,孔型打開(kai),使(shi)鋼管尾端(duan)順利通(tong)過(guo)軋(ya)管機(ji),西班牙杜(du)巴賽(sai)斯(si)廠(已搬到我國無錫的西姆來斯(si))既采用(yong)此種方法。
斜抬法又可分為三(san)輥快開和上輥單輥快開。
三(san)輥快開(kai)需要在機(ji)架牌坊出口(kou)一側(ce)軋(ya)輥軸(zhou)承(cheng)座上的壓(ya)(ya)下螺絲(si)之下安(an)裝一個快速(su)開(kai)啟液壓(ya)(ya)缸,在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)軋(ya)到(dao)尾端時,開(kai)啟液壓(ya)(ya)缸迅速(su)泄(xie)壓(ya)(ya),軋(ya)輥出口(kou)側(ce)軸(zhou)承(cheng)座在原有的兩個平(ping)衡(heng)缸的作用下迅速(su)抬起,軋(ya)輥即繞入口(kou)側(ce)支(zhi)撐中心(xin)旋轉一定角度并傾斜地上抬,孔型打開(kai),使鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)尾端形(xing)成(cheng)“后剛端”,毛(mao)管(guan)(guan)(guan)便順利地通過軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)。
單輥(gun)(gun)快(kuai)開(kai)在(zai)上(shang)軋(ya)輥(gun)(gun)調整裝(zhuang)(zhuang)置和軋(ya)輥(gun)(gun)軸承座之間,安裝(zhuang)(zhuang)了一個液壓快(kuai)開(kai)裝(zhuang)(zhuang)置,它的(de)作用(yong)是在(zai)軋(ya)制快(kuai)結束時投(tou)入工作,瞬時快(kuai)速打開(kai)軋(ya)輥(gun)(gun)的(de)孔喉,使鋼管尾(wei)端不經過軋(ya)制(保持原始毛管壁(bi)厚),而消除尾(wei)三角現象來軋(ya)制薄壁(bi)管。它用(yong)一個連接環限制行程(cheng)并(bing)滿足運行要求,當(dang)活塞向內運動(dong)時,上(shang)軋(ya)輥(gun)(gun)提起,以實現對毛管尾(wei)部的(de)無壓下(xia)軋(ya)制,以此(ci)防止(zhi)毛管尾(wei)端形成三角形喇叭口。
在軋制(zhi)(zhi)過程(cheng)中為(wei)使工(gong)作(zuo)輥(gun)準確(que)、快速打開,毛管管端的(de)軋制(zhi)(zhi)速度(du)是由紅外信(xin)號(hao)接收時(shi)間和(he)計算來確(que)定的(de),從而形成(cheng)打開工(gong)作(zuo)輥(gun)所需的(de)延時(shi)信(xin)號(hao)。
當(dang)工作輥出口端打(da)開,就實(shi)現了(le)毛管尾(wei)端無壓下軋制,避免毛管尾(wei)端形(xing)成三(san)角形(xing)喇叭口。
德國米(mi)爾(er)公司生產的(de)阿塞爾(er)軋管機(ji)分別使用(yong)了以上(shang)兩種斜抬(tai)法(fa)。新建的(de)阿塞爾(er)機(ji)組(zu)大多使用(yong)上(shang)輥(gun)(gun)單(dan)輥(gun)(gun)快(kuai)開(斜抬(tai)法(fa))技術。單(dan)輥(gun)(gun)快(kuai)開液(ye)(ye)壓缸的(de)行程比三(san)輥(gun)(gun)快(kuai)開的(de)要長一些(xie),一般是三(san)輥(gun)(gun)快(kuai)開液(ye)(ye)壓缸行程的(de)2倍(bei)以上(shang),具體行程大小根據軋管機(ji)產品大綱中鋼管壁厚(hou)范圍而定。
3. NEL 裝置
NEL(No End Loss)是由瑞典SKF的(de)(de)(de)(Ovako公司(si))Hofors廠于1986年試驗完成的(de)(de)(de)。它是在阿(a)塞爾軋(ya)管(guan)機的(de)(de)(de)人(ren)口端安裝了無尾(wei)損(sun)失(shi)裝置(NEL),既(ji)達到了消除尾(wei)三(san)角的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de),又沒(mei)(mei)有增大切尾(wei)損(sun)失(shi)。實際上(shang),這套裝置就是一種預軋(ya)機,作為阿(a)塞爾軋(ya)機上(shang)的(de)(de)(de)一個附加(jia)裝置。在軋(ya)制薄(bo)壁管(guan)時(shi),毛管(guan)尾(wei)端進(jin)入阿(a)塞爾軋(ya)管(guan)機軋(ya)輥前進(jin)行預減壁,以減小軋(ya)管(guan)時(shi)的(de)(de)(de)減壁量,從而避(bi)免出現尾(wei)三(san)角,而且(qie)沒(mei)(mei)有須(xu)切除的(de)(de)(de)末軋(ya)制段。
瑞(rui)典人發明使用4個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)軋(ya)輥(gun),當更(geng)換軋(ya)制鋼管規格時要(yao)調整軋(ya)制中心線的高度,但是(shi)這種4個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)軋(ya)輥(gun)要(yao)實現無級調整是(shi)很(hen)困難的。因此聯邦德國米爾廠1988年購買(mai)了此項技術并改進為3個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)軋(ya)輥(gun)后,將(jiang)預(yu)軋(ya)裝置(zhi)取名為NEL裝置(zhi)。
改進(jin)后的(de)(de)裝置(zhi)如(ru)圖4-17所示,由(you)3個(ge)氣(qi)囊浮動(dong)支撐(cheng),以(yi)便(bian)與軋(ya)制(zhi)(zhi)中心線(xian)始終保持一(yi)致。軋(ya)機內有(you)3個(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥,小(xiao)(xiao)軋(ya)輥沒有(you)驅(qu)動(dong)裝置(zhi),按需要的(de)(de)方向小(xiao)(xiao)軋(ya)輥各傾斜(xie)3°~4°,由(you)一(yi)套液壓缸(gang)杠桿(gan)系統(tong)使其開(kai)閉。在軋(ya)制(zhi)(zhi)到(dao)尾(wei)端(duan)以(yi)前,3個(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥處于打開(kai)位,喉徑(jing)大(da)于毛(mao)管(guan)外徑(jing),處于待(dai)工作(zuo)狀(zhuang)態;當(dang)軋(ya)制(zhi)(zhi)到(dao)尾(wei)端(duan)250mm左(zuo)右時(shi),液壓缸(gang)動(dong)作(zuo),3個(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥合(he)攏,對毛(mao)管(guan)尾(wei)部予以(yi)減壁,會在鋼(gang)(gang)管(guan)外表面軋(ya)出多頭相(xiang)互連(lian)接的(de)(de)螺旋線(xian),這有(you)助于鋼(gang)(gang)管(guan)尾(wei)部外表面光滑(hua)、壁厚(hou)均(jun)勻(yun),使隨后進(jin)入阿塞爾主軋(ya)輥軋(ya)制(zhi)(zhi)的(de)(de)鋼(gang)(gang)管(guan)尾(wei)部避免(mian)出現尾(wei)三角。軋(ya)制(zhi)(zhi)過程結束,液壓缸(gang)反向動(dong)作(zuo),3個(ge)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥再次放開(kai)處于待(dai)工作(zuo)位置(zhi)。

經(jing)實踐(jian)檢驗(yan),目前國內阿塞爾機組雖(sui)然(ran)在設計時有(you)NEL,但現(xian)在大多(duo)(duo)不(bu)再使用,主要是不(bu)便于換輥和軸向調整,當生產規格多(duo)(duo)時,小(xiao)軋輥的調整時間長(chang),預(yu)軋效果不(bu)佳。
4. 階(jie)梯芯棒軋制
為了(le)解決軋(ya)(ya)制薄壁(bi)管(guan)(guan)時(shi)的(de)(de)尾(wei)三角問題,有報道稱原蘇聯曾試驗過變(bian)端(duan)面(mian)(mian)芯(xin)(xin)棒(bang)(芯(xin)(xin)棒(bang)前(qian)面(mian)(mian)一段(duan)直徑(jing)較(jiao)小(xiao),后(hou)面(mian)(mian)一段(duan)直徑(jing)較(jiao)大(da)),在軋(ya)(ya)制過程中,芯(xin)(xin)棒(bang)可以前(qian)后(hou)移動(dong)。如(ru)圖4-18所示(shi),當輾軋(ya)(ya)毛管(guan)(guan)的(de)(de)兩端(duan)時(shi),使用(yong)前(qian)段(duan)芯(xin)(xin)棒(bang);在輾軋(ya)(ya)毛管(guan)(guan)中間(jian)部分(fen)時(shi),使用(yong)后(hou)段(duan)芯(xin)(xin)棒(bang),避免了(le)管(guan)(guan)尾(wei)“尾(wei)三角”的(de)(de)產生(sheng)。2000年(nian)前(qian)后(hou),德國米(mi)爾公司針對傳統阿塞爾軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機在生(sheng)產薄壁(bi)管(guan)(guan)時(shi),荒管(guan)(guan)的(de)(de)前(qian)端(duan)會(hui)產生(sheng)喇(la)叭口(kou)(kou)和(he)壁(bi)厚不(bu)均現象(xiang),提出將(jiang)芯(xin)(xin)棒(bang)工作段(duan)前(qian)端(duan)部分(fen)略(lve)減(jian)(jian)小(xiao),使用(yong)階梯芯(xin)(xin)棒(bang)軋(ya)(ya)制的(de)(de)方法(fa)來避免喇(la)叭口(kou)(kou)出現。在管(guan)(guan)端(duan)被咬(yao)入后(hou),芯(xin)(xin)棒(bang)工作段(duan)階梯前(qian)端(duan)參與(yu)減(jian)(jian)壁(bi)區軋(ya)(ya)制,由(you)于(yu)管(guan)(guan)端(duan)減(jian)(jian)壁(bi)量極小(xiao),這樣就減(jian)(jian)少(shao)了(le)金屬(shu)在圓(yuan)周(zhou)方向的(de)(de)流動(dong),避免了(le)荒管(guan)(guan)外端(duan)擴口(kou)(kou),從而達到減(jian)(jian)少(shao)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)端(duan)鋸切量,提高成材(cai)率(lv)的(de)(de)目的(de)(de),并進行了(le)某(mou)些規格的(de)(de)試驗。

階梯芯(xin)棒的應用目(mu)前(qian)尚屬于試驗摸索階段,未見成功生產的報道。

