在(zai)PQF出現以前(qian),三輥(gun)軋(ya)管機專指阿塞爾(er)(ASSEL).軋(ya)機或其改進型特朗斯瓦爾(er)(Trans-val)軋(ya)機。1937年,美國(guo)蒂姆肯公司(si)工(gong)程師(shi).W.J.Assel在(zai)俄亥俄州 Wooster 市Wayne公司(si)不銹鋼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. 特朗斯瓦爾(er)型(xing)軋機(ji)
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(gang)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(kuai)開法(fa)(fa)是在特朗斯瓦爾型(xing)軋管(guan)機之后(hou)發展起來的,在軋制過(guo)程即將結(jie)束時(shi)迅速(su)抬(tai)輥(gun)使(shi)鋼管(guan)尾端留(liu)下(xia)一小段(duan)不減(jian)壁的毛(mao)管(guan),形成(cheng)“后(hou)剛端”以(yi)消“尾三角”。快(kuai)開法(fa)(fa)有平抬(tai)法(fa)(fa)和斜抬(tai)法(fa)(fa)兩種。
平(ping)抬法(fa)要利用特朗斯(si)瓦爾(er)型(xing)軋(ya)管機上每個(ge)軋(ya)輥原有的兩個(ge)快速開(kai)啟的液壓(ya)(ya)缸(gang)和四個(ge)平(ping)衡液壓(ya)(ya)缸(gang),在軋(ya)管過程將結束時,開(kai)啟缸(gang)迅(xun)速泄壓(ya)(ya),平(ping)衡缸(gang)立即抬起軋(ya)輥,孔型(xing)打(da)開(kai),使鋼管尾端順利通過軋(ya)管機,西(xi)班牙杜巴賽斯(si)廠(已搬到我國(guo)無(wu)錫的西(xi)姆(mu)來斯(si))既(ji)采用此種(zhong)方法(fa)。
斜抬(tai)法又可分為三輥快(kuai)(kuai)開和上(shang)輥單輥快(kuai)(kuai)開。
三輥快開(kai)需要在(zai)機架牌(pai)坊(fang)出口(kou)一側(ce)軋輥軸(zhou)承座上(shang)的(de)壓下(xia)螺(luo)絲之下(xia)安裝一個快速開(kai)啟液(ye)壓缸,在(zai)鋼(gang)管(guan)軋到尾(wei)端(duan)時,開(kai)啟液(ye)壓缸迅速泄壓,軋輥出口(kou)側(ce)軸(zhou)承座在(zai)原有的(de)兩個平衡缸的(de)作用下(xia)迅速抬(tai)(tai)起,軋輥即繞入口(kou)側(ce)支撐中心旋轉(zhuan)一定角度并傾斜地上(shang)抬(tai)(tai),孔型打(da)開(kai),使鋼(gang)管(guan)尾(wei)端(duan)形成“后剛端(duan)”,毛管(guan)便順利地通過軋管(guan)機。
單(dan)輥快(kuai)開(kai)(kai)在上軋(ya)輥調整(zheng)裝置和軋(ya)輥軸承座之間,安裝了一個液壓快(kuai)開(kai)(kai)裝置,它的作用是(shi)在軋(ya)制(zhi)(zhi)快(kuai)結束(shu)時投入工作,瞬時快(kuai)速打(da)開(kai)(kai)軋(ya)輥的孔喉(hou),使鋼管(guan)(guan)尾端不(bu)經過軋(ya)制(zhi)(zhi)(保持原(yuan)始毛管(guan)(guan)壁(bi)厚),而(er)消除(chu)尾三角(jiao)現象(xiang)來軋(ya)制(zhi)(zhi)薄壁(bi)管(guan)(guan)。它用一個連接環限制(zhi)(zhi)行程(cheng)并滿足(zu)運行要求,當(dang)活塞(sai)向內(nei)運動(dong)時,上軋(ya)輥提起,以實現對(dui)毛管(guan)(guan)尾部的無(wu)壓下軋(ya)制(zhi)(zhi),以此防止毛管(guan)(guan)尾端形(xing)成(cheng)三角(jiao)形(xing)喇叭口。
在軋制過(guo)程中(zhong)為(wei)使工作輥準確(que)、快速打開,毛管管端的(de)軋制速度是由紅外信(xin)號(hao)(hao)接收時間和計(ji)算來確(que)定的(de),從而形成打開工作輥所需的(de)延(yan)時信(xin)號(hao)(hao)。
當工作輥(gun)出(chu)口端(duan)打開,就(jiu)實現了毛(mao)管(guan)尾端(duan)無壓下軋制,避免毛(mao)管(guan)尾端(duan)形(xing)成三角形(xing)喇叭(ba)口。
德國(guo)米爾(er)公司生產的(de)阿塞(sai)爾(er)軋(ya)管機(ji)分別使用了(le)以上兩種斜抬法(fa)。新建的(de)阿塞(sai)爾(er)機(ji)組大多使用上輥(gun)單(dan)輥(gun)快開(kai)(kai)(斜抬法(fa))技術。單(dan)輥(gun)快開(kai)(kai)液(ye)壓(ya)缸的(de)行(xing)程比三輥(gun)快開(kai)(kai)的(de)要長一(yi)些,一(yi)般是三輥(gun)快開(kai)(kai)液(ye)壓(ya)缸行(xing)程的(de)2倍以上,具體行(xing)程大小(xiao)根據(ju)軋(ya)管機(ji)產品大綱中(zhong)鋼(gang)管壁厚范圍而(er)定。
3. NEL 裝置(zhi)
NEL(No End Loss)是由(you)瑞典(dian)SKF的(de)(Ovako公(gong)司)Hofors廠于1986年試驗完成的(de)。它是在(zai)阿(a)塞(sai)爾軋(ya)(ya)管機的(de)人(ren)口端(duan)安裝(zhuang)了無尾(wei)(wei)損失(shi)裝(zhuang)置(NEL),既達(da)到了消除(chu)尾(wei)(wei)三(san)角的(de)目的(de),又沒(mei)有(you)(you)增大切(qie)尾(wei)(wei)損失(shi)。實際上,這套裝(zhuang)置就(jiu)是一(yi)種預軋(ya)(ya)機,作為阿(a)塞(sai)爾軋(ya)(ya)機上的(de)一(yi)個(ge)附加裝(zhuang)置。在(zai)軋(ya)(ya)制(zhi)薄壁管時,毛管尾(wei)(wei)端(duan)進入阿(a)塞(sai)爾軋(ya)(ya)管機軋(ya)(ya)輥(gun)前進行預減(jian)壁,以減(jian)小軋(ya)(ya)管時的(de)減(jian)壁量,從而(er)避免(mian)出現尾(wei)(wei)三(san)角,而(er)且沒(mei)有(you)(you)須(xu)切(qie)除(chu)的(de)末軋(ya)(ya)制(zhi)段。
瑞典人發明使用4個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥(gun)(gun),當更換(huan)軋(ya)制鋼(gang)管規格時(shi)要調整軋(ya)制中(zhong)心線的高(gao)度,但是這種4個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥(gun)(gun)要實現無級調整是很困難的。因此(ci)聯邦德國(guo)米爾(er)廠(chang)1988年購買了此(ci)項技(ji)術并(bing)改進為3個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)(xiao)軋(ya)輥(gun)(gun)后,將(jiang)預(yu)軋(ya)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)取(qu)名為NEL裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。
改(gai)進(jin)后(hou)的裝(zhuang)置(zhi)如(ru)圖4-17所示,由(you)(you)3個氣囊(nang)浮動(dong)(dong)支撐,以便與軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)中心(xin)線(xian)始終保持一(yi)致。軋(ya)(ya)機內有(you)3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun),小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)沒有(you)驅動(dong)(dong)裝(zhuang)置(zhi),按(an)需要(yao)的方(fang)向小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)各傾斜3°~4°,由(you)(you)一(yi)套液(ye)壓(ya)缸杠桿系統使其開(kai)閉。在(zai)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到尾端(duan)以前,3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)處于(yu)(yu)(yu)打(da)開(kai)位,喉(hou)徑大于(yu)(yu)(yu)毛(mao)管外徑,處于(yu)(yu)(yu)待(dai)工(gong)作(zuo)狀態;當(dang)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到尾端(duan)250mm左右時(shi),液(ye)壓(ya)缸動(dong)(dong)作(zuo),3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)合攏,對毛(mao)管尾部(bu)予以減壁(bi),會(hui)在(zai)鋼(gang)管外表面軋(ya)(ya)出多頭(tou)相互(hu)連接的螺旋線(xian),這有(you)助于(yu)(yu)(yu)鋼(gang)管尾部(bu)外表面光滑、壁(bi)厚均(jun)勻,使隨后(hou)進(jin)入阿(a)塞爾主軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的鋼(gang)管尾部(bu)避免(mian)出現尾三角。軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程結束,液(ye)壓(ya)缸反向動(dong)(dong)作(zuo),3個小(xiao)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)再次(ci)放開(kai)處于(yu)(yu)(yu)待(dai)工(gong)作(zuo)位置(zhi)。

經實踐檢驗,目前國內阿塞爾機組雖然在設(she)計時有NEL,但現在大多不再使用,主(zhu)要是(shi)不便于換輥和(he)軸向調(diao)整,當(dang)生(sheng)產規(gui)格多時,小軋輥的(de)調(diao)整時間長,預軋效(xiao)果不佳。
4. 階(jie)梯芯棒軋制
為(wei)了(le)(le)(le)解決軋(ya)(ya)制薄(bo)壁(bi)(bi)管(guan)(guan)(guan)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)尾三(san)角(jiao)問題,有報道稱原蘇聯曾試(shi)驗過(guo)變端(duan)面芯(xin)棒(bang)(bang)(芯(xin)棒(bang)(bang)前面一(yi)段(duan)直徑(jing)較小(xiao),后面一(yi)段(duan)直徑(jing)較大),在軋(ya)(ya)制過(guo)程中(zhong),芯(xin)棒(bang)(bang)可以前后移動。如圖4-18所(suo)示(shi),當(dang)輾軋(ya)(ya)毛(mao)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)兩端(duan)時(shi)(shi),使(shi)用(yong)前段(duan)芯(xin)棒(bang)(bang);在輾軋(ya)(ya)毛(mao)管(guan)(guan)(guan)中(zhong)間部分(fen)時(shi)(shi),使(shi)用(yong)后段(duan)芯(xin)棒(bang)(bang),避免了(le)(le)(le)管(guan)(guan)(guan)尾“尾三(san)角(jiao)”的(de)(de)(de)產生(sheng)。2000年前后,德國米爾公司(si)針對傳(chuan)統阿塞(sai)爾軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機在生(sheng)產薄(bo)壁(bi)(bi)管(guan)(guan)(guan)時(shi)(shi),荒管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)前端(duan)會產生(sheng)喇(la)叭(ba)口和壁(bi)(bi)厚不均現象,提(ti)出(chu)將芯(xin)棒(bang)(bang)工作段(duan)前端(duan)部分(fen)略減小(xiao),使(shi)用(yong)階(jie)梯(ti)(ti)芯(xin)棒(bang)(bang)軋(ya)(ya)制的(de)(de)(de)方法(fa)來避免喇(la)叭(ba)口出(chu)現。在管(guan)(guan)(guan)端(duan)被咬入后,芯(xin)棒(bang)(bang)工作段(duan)階(jie)梯(ti)(ti)前端(duan)參(can)與減壁(bi)(bi)區軋(ya)(ya)制,由于管(guan)(guan)(guan)端(duan)減壁(bi)(bi)量極小(xiao),這樣(yang)就減少(shao)了(le)(le)(le)金屬在圓周(zhou)方向的(de)(de)(de)流動,避免了(le)(le)(le)荒管(guan)(guan)(guan)外端(duan)擴口,從而達到減少(shao)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)端(duan)鋸切量,提(ti)高成材(cai)率的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de),并進行了(le)(le)(le)某些規格的(de)(de)(de)試(shi)驗。

階(jie)梯芯棒的(de)應(ying)用目前尚屬(shu)于試驗摸索階(jie)段,未見(jian)成功生(sheng)產的(de)報道。

