在PQF出現以前,三輥軋(ya)(ya)管機專指阿塞爾(ASSEL).軋(ya)(ya)機或(huo)其改進(jin)型特朗斯瓦爾(Trans-val)軋(ya)(ya)機。1937年,美(mei)國(guo)蒂姆肯公司(si)工程(cheng)師.W.J.Assel在俄亥俄州(zhou) Wooster 市Wayne公司(si)不銹鋼(gang)管廠對伍斯特爾軋機(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(gang)厚(hou)壁管(guan)。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。


圖 10.jpg


1. 特(te)朗斯瓦爾型軋機


   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(guan)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(kuai)開法(fa)是在(zai)特朗斯瓦爾(er)型軋管(guan)機之后(hou)發展起來(lai)的(de),在(zai)軋制(zhi)過(guo)程即將結束時(shi)迅速抬輥使鋼管(guan)尾端留下一小(xiao)段不減壁的(de)毛管(guan),形成“后(hou)剛(gang)端”以(yi)消“尾三角(jiao)”。快(kuai)開法(fa)有(you)平(ping)抬法(fa)和斜抬法(fa)兩種。


  平(ping)抬法要利用(yong)特朗斯瓦(wa)爾(er)型軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機上每個(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥原有的(de)兩個(ge)快速開啟的(de)液壓(ya)缸和四個(ge)平(ping)衡液壓(ya)缸,在軋(ya)(ya)(ya)管(guan)過程將結束時,開啟缸迅速泄壓(ya),平(ping)衡缸立即抬起軋(ya)(ya)(ya)輥,孔型打開,使(shi)鋼(gang)管(guan)尾端順利通過軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機,西(xi)班牙杜(du)巴賽斯廠(已搬到(dao)我國無錫的(de)西(xi)姆來斯)既采用(yong)此種(zhong)方法。


  斜抬法又可(ke)分為(wei)三(san)輥(gun)(gun)快(kuai)開(kai)和上輥(gun)(gun)單輥(gun)(gun)快(kuai)開(kai)。


  三輥(gun)(gun)快(kuai)(kuai)開(kai)需要在機架牌坊出(chu)口(kou)一側軋輥(gun)(gun)軸(zhou)承(cheng)座上的(de)壓(ya)下(xia)螺絲之(zhi)下(xia)安裝(zhuang)一個快(kuai)(kuai)速開(kai)啟液壓(ya)缸,在鋼管軋到尾端(duan)時,開(kai)啟液壓(ya)缸迅速泄(xie)壓(ya),軋輥(gun)(gun)出(chu)口(kou)側軸(zhou)承(cheng)座在原(yuan)有的(de)兩(liang)個平衡缸的(de)作用下(xia)迅速抬起,軋輥(gun)(gun)即繞入口(kou)側支撐中心旋轉一定角度(du)并(bing)傾(qing)斜地(di)上抬,孔型打開(kai),使鋼管尾端(duan)形成“后剛端(duan)”,毛管便(bian)順利地(di)通過軋管機。


  單輥(gun)(gun)快(kuai)(kuai)開(kai)在上(shang)軋輥(gun)(gun)調整裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)和軋輥(gun)(gun)軸承座之間(jian),安裝(zhuang)(zhuang)了一個(ge)液(ye)壓快(kuai)(kuai)開(kai)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi),它(ta)的(de)作(zuo)用是在軋制快(kuai)(kuai)結束時投入(ru)工作(zuo),瞬(shun)時快(kuai)(kuai)速打開(kai)軋輥(gun)(gun)的(de)孔喉,使鋼管(guan)尾端(duan)不經(jing)過軋制(保持原始毛管(guan)壁厚(hou)),而(er)消除尾三(san)角現象(xiang)來軋制薄壁管(guan)。它(ta)用一個(ge)連接環限制行程(cheng)并(bing)滿(man)足運(yun)行要(yao)求,當活塞向內運(yun)動時,上(shang)軋輥(gun)(gun)提起,以實現對毛管(guan)尾部(bu)的(de)無壓下軋制,以此防(fang)止毛管(guan)尾端(duan)形(xing)成三(san)角形(xing)喇叭口(kou)。


  在(zai)軋制(zhi)(zhi)過程(cheng)中(zhong)為使工作輥準(zhun)確、快(kuai)速(su)打(da)開,毛管(guan)管(guan)端的(de)軋制(zhi)(zhi)速(su)度是由紅(hong)外信(xin)號(hao)接收時(shi)間和計算來(lai)確定的(de),從而形(xing)成(cheng)打(da)開工作輥所需的(de)延(yan)時(shi)信(xin)號(hao)。


  當(dang)工作輥出口端打開,就實現(xian)了毛管尾端無壓(ya)下(xia)軋制,避免毛管尾端形(xing)成三(san)角形(xing)喇叭口。


  德國(guo)米爾(er)公司生產的阿塞(sai)爾(er)軋管(guan)機(ji)分別使(shi)用了以上兩種斜抬(tai)法。新建的阿塞(sai)爾(er)機(ji)組大多(duo)使(shi)用上輥(gun)單輥(gun)快(kuai)(kuai)開(kai)(斜抬(tai)法)技術。單輥(gun)快(kuai)(kuai)開(kai)液(ye)壓(ya)缸(gang)的行程比三輥(gun)快(kuai)(kuai)開(kai)的要(yao)長一(yi)些(xie),一(yi)般是三輥(gun)快(kuai)(kuai)開(kai)液(ye)壓(ya)缸(gang)行程的2倍(bei)以上,具體行程大小根據(ju)軋管(guan)機(ji)產品大綱中鋼管(guan)壁厚(hou)范圍而定。


3. NEL 裝置(zhi)


  NEL(No End Loss)是由瑞典(dian)SKF的(de)(de)(Ovako公司)Hofors廠于1986年試驗完成的(de)(de)。它是在阿塞(sai)(sai)爾軋(ya)管(guan)機(ji)的(de)(de)人口端(duan)安裝(zhuang)(zhuang)了無尾損失(shi)裝(zhuang)(zhuang)置(NEL),既達到了消除尾三角的(de)(de)目的(de)(de),又(you)沒有增大切(qie)尾損失(shi)。實際上,這套裝(zhuang)(zhuang)置就(jiu)是一種預軋(ya)機(ji),作為阿塞(sai)(sai)爾軋(ya)機(ji)上的(de)(de)一個(ge)附加裝(zhuang)(zhuang)置。在軋(ya)制(zhi)薄壁管(guan)時,毛管(guan)尾端(duan)進入阿塞(sai)(sai)爾軋(ya)管(guan)機(ji)軋(ya)輥前進行(xing)預減(jian)壁,以減(jian)小軋(ya)管(guan)時的(de)(de)減(jian)壁量,從而(er)避(bi)免出現尾三角,而(er)且沒有須切(qie)除的(de)(de)末軋(ya)制(zhi)段。


  瑞(rui)典人(ren)發明使(shi)用(yong)4個預(yu)(yu)軋(ya)(ya)(ya)小(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥,當(dang)更換軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)鋼管(guan)規(gui)格時要調(diao)整軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)中心(xin)線(xian)的(de)高度,但是這種4個預(yu)(yu)軋(ya)(ya)(ya)小(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥要實現無級調(diao)整是很困難的(de)。因此聯邦(bang)德(de)國米(mi)爾(er)廠1988年(nian)購買(mai)了此項技術并(bing)改進為3個預(yu)(yu)軋(ya)(ya)(ya)小(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥后,將預(yu)(yu)軋(ya)(ya)(ya)裝置(zhi)(zhi)取(qu)名為NEL裝置(zhi)(zhi)。


  改進后的(de)裝(zhuang)置如圖(tu)4-17所示,由3個氣囊浮動(dong)支撐,以便與軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)中心線始終保(bao)持一(yi)致。軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機內有(you)3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥,小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥沒有(you)驅動(dong)裝(zhuang)置,按需要的(de)方(fang)向(xiang)(xiang)小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥各傾斜3°~4°,由一(yi)套(tao)液(ye)壓(ya)缸(gang)杠(gang)桿系統使(shi)(shi)其(qi)開(kai)閉。在軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)到尾端(duan)以前(qian),3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥處于(yu)打(da)開(kai)位,喉徑大于(yu)毛管外徑,處于(yu)待工作(zuo)(zuo)狀態(tai);當軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)到尾端(duan)250mm左右時(shi),液(ye)壓(ya)缸(gang)動(dong)作(zuo)(zuo),3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥合攏,對(dui)毛管尾部(bu)予以減壁,會(hui)在鋼管外表面軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)出(chu)多頭相互連接的(de)螺旋(xuan)線,這有(you)助(zhu)于(yu)鋼管尾部(bu)外表面光滑、壁厚均(jun)勻,使(shi)(shi)隨(sui)后進入(ru)阿(a)塞爾主軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)的(de)鋼管尾部(bu)避(bi)免出(chu)現尾三角。軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)過程結束,液(ye)壓(ya)缸(gang)反(fan)向(xiang)(xiang)動(dong)作(zuo)(zuo),3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥再次放開(kai)處于(yu)待工作(zuo)(zuo)位置。


圖 17.jpg


  經(jing)實(shi)踐檢驗,目前國(guo)內阿塞(sai)爾機組(zu)雖然在設計時(shi)(shi)有NEL,但現(xian)在大多(duo)不(bu)再使用(yong),主要是(shi)不(bu)便(bian)于換輥和軸(zhou)向調(diao)整,當生產規格多(duo)時(shi)(shi),小軋輥的調(diao)整時(shi)(shi)間長,預軋效果不(bu)佳。



4. 階梯(ti)芯棒(bang)軋制


 為了(le)(le)解決軋(ya)(ya)制(zhi)薄(bo)壁管(guan)(guan)時(shi)的(de)尾(wei)三角問(wen)題,有報道稱原(yuan)蘇(su)聯曾試驗過變端(duan)(duan)面(mian)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)(芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)前(qian)(qian)(qian)面(mian)一(yi)段直(zhi)徑較小,后(hou)(hou)面(mian)一(yi)段直(zhi)徑較大),在(zai)軋(ya)(ya)制(zhi)過程中,芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)可(ke)以前(qian)(qian)(qian)后(hou)(hou)移(yi)動。如圖(tu)4-18所示,當輾軋(ya)(ya)毛管(guan)(guan)的(de)兩端(duan)(duan)時(shi),使(shi)用前(qian)(qian)(qian)段芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang);在(zai)輾軋(ya)(ya)毛管(guan)(guan)中間部分時(shi),使(shi)用后(hou)(hou)段芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang),避(bi)免(mian)了(le)(le)管(guan)(guan)尾(wei)“尾(wei)三角”的(de)產生。2000年前(qian)(qian)(qian)后(hou)(hou),德國米(mi)爾公司(si)針對傳統阿塞爾軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機在(zai)生產薄(bo)壁管(guan)(guan)時(shi),荒管(guan)(guan)的(de)前(qian)(qian)(qian)端(duan)(duan)會產生喇(la)叭口和壁厚不均現(xian)象,提出將芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)工(gong)(gong)作段前(qian)(qian)(qian)端(duan)(duan)部分略減小,使(shi)用階梯(ti)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)軋(ya)(ya)制(zhi)的(de)方法來(lai)避(bi)免(mian)喇(la)叭口出現(xian)。在(zai)管(guan)(guan)端(duan)(duan)被咬入(ru)后(hou)(hou),芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)工(gong)(gong)作段階梯(ti)前(qian)(qian)(qian)端(duan)(duan)參(can)與減壁區軋(ya)(ya)制(zhi),由(you)于管(guan)(guan)端(duan)(duan)減壁量極小,這樣就減少了(le)(le)金屬在(zai)圓周方向的(de)流動,避(bi)免(mian)了(le)(le)荒管(guan)(guan)外端(duan)(duan)擴(kuo)口,從(cong)而達(da)到減少不銹鋼管(guan)(guan)端(duan)(duan)鋸(ju)切量,提高成材率的(de)目的(de),并進行了(le)(le)某些規(gui)格的(de)試驗。


圖 18.jpg


階(jie)梯芯(xin)棒的應(ying)用目前尚屬(shu)于試驗摸索階(jie)段,未見成功(gong)生產的報道。