在PQF出現以前,三(san)輥軋(ya)管機專指阿塞爾(ASSEL).軋(ya)機或其改(gai)進型特朗斯瓦爾(Trans-val)軋(ya)機。1937年(nian),美國蒂姆肯公司工程(cheng)師.W.J.Assel在俄亥俄州(zhou) Wooster 市Wayne公司不銹鋼(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(bu)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)朗斯瓦爾(er)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(fa)是在特(te)朗(lang)斯瓦(wa)爾(er)型軋管機(ji)之后發展起(qi)來的,在軋制過程即將結(jie)束(shu)時(shi)迅速抬(tai)輥使鋼管尾端留(liu)下一小段不減壁的毛管,形(xing)成“后剛端”以消“尾三角”。快開法(fa)有(you)平抬(tai)法(fa)和斜(xie)抬(tai)法(fa)兩種。
平抬法要利(li)用特(te)朗斯(si)瓦爾型(xing)軋(ya)管(guan)機(ji)上每個(ge)軋(ya)輥原有的兩個(ge)快速開(kai)啟的液壓缸(gang)和四個(ge)平衡液壓缸(gang),在軋(ya)管(guan)過程(cheng)將結束時,開(kai)啟缸(gang)迅(xun)速泄壓,平衡缸(gang)立即抬起軋(ya)輥,孔型(xing)打(da)開(kai),使鋼管(guan)尾(wei)端(duan)順利(li)通(tong)過軋(ya)管(guan)機(ji),西班牙杜巴賽斯(si)廠(已(yi)搬到我國無錫的西姆來斯(si))既采用此種方法。
斜抬(tai)法又(you)可分為三(san)輥快開(kai)和上(shang)輥單輥快開(kai)。
三輥快(kuai)開需要在(zai)機(ji)架牌坊出口一側軋輥軸承(cheng)(cheng)座(zuo)上(shang)的(de)壓下(xia)螺(luo)絲之下(xia)安裝一個快(kuai)速(su)開啟液壓缸,在(zai)鋼(gang)管(guan)軋到尾(wei)端(duan)(duan)時,開啟液壓缸迅速(su)泄壓,軋輥出口側軸承(cheng)(cheng)座(zuo)在(zai)原(yuan)有的(de)兩個平衡缸的(de)作用下(xia)迅速(su)抬(tai)起,軋輥即(ji)繞入口側支撐中心旋(xuan)轉一定(ding)角度并(bing)傾斜地上(shang)抬(tai),孔型打開,使鋼(gang)管(guan)尾(wei)端(duan)(duan)形成“后剛端(duan)(duan)”,毛管(guan)便(bian)順利地通過軋管(guan)機(ji)。
單(dan)輥(gun)快開在(zai)(zai)上軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)調整裝置(zhi)和軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸承座之間,安(an)裝了一(yi)個液(ye)壓(ya)快開裝置(zhi),它的(de)作用(yong)是在(zai)(zai)軋(ya)(ya)(ya)制快結束時(shi)投入工作,瞬時(shi)快速打開軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)孔喉,使鋼(gang)管尾(wei)(wei)端不經(jing)過軋(ya)(ya)(ya)制(保持原始毛(mao)管壁(bi)厚),而消(xiao)除尾(wei)(wei)三(san)(san)角現象(xiang)來軋(ya)(ya)(ya)制薄壁(bi)管。它用(yong)一(yi)個連接(jie)環限制行程并滿(man)足運行要求,當活(huo)塞向內運動(dong)時(shi),上軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)提起(qi),以實現對毛(mao)管尾(wei)(wei)部的(de)無(wu)壓(ya)下軋(ya)(ya)(ya)制,以此防止毛(mao)管尾(wei)(wei)端形成三(san)(san)角形喇叭口。
在(zai)軋制(zhi)過程中為(wei)使工作輥(gun)準確、快速(su)打開,毛(mao)管(guan)管(guan)端(duan)的軋制(zhi)速(su)度是由紅外信號接收時(shi)間和計算來確定的,從而形(xing)成(cheng)打開工作輥(gun)所(suo)需的延(yan)時(shi)信號。
當工作輥出口端打開(kai),就實現了毛管尾(wei)端無(wu)壓(ya)下(xia)軋(ya)制,避免毛管尾(wei)端形成三(san)角(jiao)形喇(la)叭口。
德國米爾公司生(sheng)產的(de)(de)阿塞爾軋管機分(fen)別使用了以上(shang)(shang)兩種斜抬法。新建的(de)(de)阿塞爾機組(zu)大(da)多使用上(shang)(shang)輥單輥快(kuai)(kuai)開(斜抬法)技術。單輥快(kuai)(kuai)開液壓缸的(de)(de)行程比三輥快(kuai)(kuai)開的(de)(de)要長一些(xie),一般是三輥快(kuai)(kuai)開液壓缸行程的(de)(de)2倍以上(shang)(shang),具(ju)體行程大(da)小(xiao)根(gen)據軋管機產品大(da)綱中鋼(gang)管壁厚(hou)范圍而定。
3. NEL 裝置(zhi)
NEL(No End Loss)是(shi)由瑞(rui)典(dian)SKF的(Ovako公司(si))Hofors廠于(yu)1986年試驗(yan)完(wan)成(cheng)的。它(ta)是(shi)在阿(a)塞(sai)爾軋管(guan)(guan)機(ji)的人口端(duan)安裝(zhuang)(zhuang)了無(wu)尾損失裝(zhuang)(zhuang)置(NEL),既達到(dao)了消除尾三角的目的,又沒有增大切(qie)尾損失。實際上,這套裝(zhuang)(zhuang)置就是(shi)一種(zhong)預軋機(ji),作(zuo)為(wei)阿(a)塞(sai)爾軋機(ji)上的一個附加裝(zhuang)(zhuang)置。在軋制薄壁(bi)管(guan)(guan)時,毛(mao)管(guan)(guan)尾端(duan)進(jin)(jin)入阿(a)塞(sai)爾軋管(guan)(guan)機(ji)軋輥前進(jin)(jin)行預減壁(bi),以減小軋管(guan)(guan)時的減壁(bi)量,從而(er)避(bi)免出(chu)現尾三角,而(er)且沒有須切(qie)除的末軋制段。
瑞(rui)典(dian)人發明使(shi)用4個(ge)預(yu)軋(ya)(ya)小軋(ya)(ya)輥(gun),當更換軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)鋼管規格時要(yao)(yao)調整(zheng)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)中心線的高(gao)度,但是(shi)這種4個(ge)預(yu)軋(ya)(ya)小軋(ya)(ya)輥(gun)要(yao)(yao)實現無級(ji)調整(zheng)是(shi)很(hen)困難(nan)的。因此聯邦德國米(mi)爾廠1988年購買了此項技術并改進為3個(ge)預(yu)軋(ya)(ya)小軋(ya)(ya)輥(gun)后,將預(yu)軋(ya)(ya)裝(zhuang)置(zhi)取名(ming)為NEL裝(zhuang)置(zhi)。
改進后的(de)裝(zhuang)置(zhi)如圖4-17所(suo)示,由(you)3個氣囊(nang)浮動支撐,以便與軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)中心線(xian)始終(zhong)保持一致。軋(ya)(ya)機內有(you)3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun),小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)沒有(you)驅動裝(zhuang)置(zhi),按(an)需要的(de)方向小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)各傾斜3°~4°,由(you)一套液(ye)壓缸杠(gang)桿系統(tong)使(shi)其(qi)開(kai)閉。在軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到(dao)尾(wei)(wei)(wei)端以前,3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)處于(yu)打開(kai)位(wei),喉徑大于(yu)毛管外(wai)徑,處于(yu)待(dai)工作(zuo)(zuo)狀態;當軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到(dao)尾(wei)(wei)(wei)端250mm左(zuo)右(you)時,液(ye)壓缸動作(zuo)(zuo),3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)合(he)攏,對(dui)毛管尾(wei)(wei)(wei)部予(yu)以減壁,會在鋼(gang)管外(wai)表面(mian)(mian)軋(ya)(ya)出(chu)多頭相互連接的(de)螺(luo)旋線(xian),這有(you)助于(yu)鋼(gang)管尾(wei)(wei)(wei)部外(wai)表面(mian)(mian)光(guang)滑、壁厚均勻(yun),使(shi)隨后進入阿(a)塞(sai)爾主軋(ya)(ya)輥(gun)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)鋼(gang)管尾(wei)(wei)(wei)部避免出(chu)現(xian)尾(wei)(wei)(wei)三(san)角。軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過程結束(shu),液(ye)壓缸反向動作(zuo)(zuo),3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)再次(ci)放開(kai)處于(yu)待(dai)工作(zuo)(zuo)位(wei)置(zhi)。
經實踐檢驗,目前國內阿塞爾機(ji)組(zu)雖然(ran)在設計時(shi)(shi)有NEL,但(dan)現在大(da)多不再(zai)使用,主(zhu)要(yao)是不便于換輥(gun)和軸向調整,當生產規格多時(shi)(shi),小(xiao)軋輥(gun)的調整時(shi)(shi)間長,預(yu)軋效果(guo)不佳。
4. 階梯(ti)芯(xin)棒(bang)軋制
為(wei)了解決(jue)軋(ya)制薄壁(bi)管(guan)(guan)時的(de)(de)(de)尾三角問題,有報道稱原蘇聯曾試驗過變端(duan)(duan)面芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)(芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)前(qian)(qian)(qian)面一(yi)段(duan)直徑較(jiao)小,后(hou)(hou)面一(yi)段(duan)直徑較(jiao)大),在(zai)軋(ya)制過程中,芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)可(ke)以前(qian)(qian)(qian)后(hou)(hou)移(yi)動。如圖4-18所示,當輾(zhan)軋(ya)毛管(guan)(guan)的(de)(de)(de)兩端(duan)(duan)時,使(shi)(shi)用前(qian)(qian)(qian)段(duan)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang);在(zai)輾(zhan)軋(ya)毛管(guan)(guan)中間部分(fen)(fen)時,使(shi)(shi)用后(hou)(hou)段(duan)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang),避免(mian)了管(guan)(guan)尾“尾三角”的(de)(de)(de)產(chan)生。2000年(nian)前(qian)(qian)(qian)后(hou)(hou),德國米爾公(gong)司針對傳(chuan)統阿塞爾軋(ya)管(guan)(guan)機在(zai)生產(chan)薄壁(bi)管(guan)(guan)時,荒(huang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)前(qian)(qian)(qian)端(duan)(duan)會產(chan)生喇叭口(kou)(kou)(kou)和壁(bi)厚不均現象,提出(chu)將芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)工(gong)作段(duan)前(qian)(qian)(qian)端(duan)(duan)部分(fen)(fen)略減(jian)(jian)小,使(shi)(shi)用階梯(ti)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)軋(ya)制的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)來避免(mian)喇叭口(kou)(kou)(kou)出(chu)現。在(zai)管(guan)(guan)端(duan)(duan)被咬入(ru)后(hou)(hou),芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)工(gong)作段(duan)階梯(ti)前(qian)(qian)(qian)端(duan)(duan)參與減(jian)(jian)壁(bi)區軋(ya)制,由于管(guan)(guan)端(duan)(duan)減(jian)(jian)壁(bi)量極(ji)小,這樣就減(jian)(jian)少了金屬在(zai)圓周(zhou)方(fang)向的(de)(de)(de)流動,避免(mian)了荒(huang)管(guan)(guan)外端(duan)(duan)擴(kuo)口(kou)(kou)(kou),從而達到減(jian)(jian)少不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)端(duan)(duan)鋸切量,提高成材率的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de),并進行(xing)了某些規格的(de)(de)(de)試驗。
階(jie)梯芯棒的應(ying)用目前尚屬(shu)于試驗摸索階(jie)段,未見成(cheng)功生產的報道。