擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)作為一(yi)種(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力加工的(de)方法(fa),早在(zai)1797年(nian)就被(bei)用(yong)來(lai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋁管;1894年(nian)英國(guo)人(ren) Alexnder Diok開始用(yong)冷擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)生產(chan)(chan)錫、鉛、黃銅以及(ji)銅合(he)金產(chan)(chan)品;1899年(nian),俄國(guo)人(ren)首先用(yong)熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)生產(chan)(chan)較難(nan)熔的(de)金屬(shu)和合(he)金棒材(cai);1924年(nian)英國(guo)用(yong)熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)出管子;1925年(nian),法(fa)國(guo)開始用(yong)熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)試制黑色(se)(se)金屬(shu)產(chan)(chan)品。通過以上實踐證明了一(yi)點,黑色(se)(se)金屬(shu)和有色(se)(se)金屬(shu)一(yi)樣(yang)可(ke)以用(yong)熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)來(lai)生產(chan)(chan)各種(zhong)產(chan)(chan)品。于是,在(zai)1928年(nian)德國(guo)建成了世(shi)界上第一(yi)臺機械(xie)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機,用(yong)來(lai)成批生產(chan)(chan)碳素鋼管。
但(dan)是(shi)(shi),由于(yu)過(guo)(guo)去鋼擠壓(ya)(ya)試(shi)驗都是(shi)(shi)利用(yong)低(di)速(su)的(de)(de)(de)有(you)(you)色金(jin)(jin)屬擠壓(ya)(ya)機來進(jin)行(xing)的(de)(de)(de),因此當時并沒(mei)(mei)有(you)(you)進(jin)行(xing)過(guo)(guo)任何關(guan)于(yu)鋼擠壓(ya)(ya)特性(xing)(xing)和(he)(he)方法的(de)(de)(de)試(shi)驗研(yan)究。對(dui)鋼擠壓(ya)(ya)時的(de)(de)(de)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)設計和(he)(he)潤滑劑的(de)(de)(de)選(xuan)擇以(yi)及(ji)擠壓(ya)(ya)坯(pi)料的(de)(de)(de)加熱,都是(shi)(shi)利用(yong)有(you)(you)色金(jin)(jin)屬擠壓(ya)(ya)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)范圍(wei)內已有(you)(you)的(de)(de)(de)經(jing)驗。試(shi)驗結果表明,這(zhe)是(shi)(shi)不行(xing)的(de)(de)(de)。因為由于(yu)擠壓(ya)(ya)速(su)度很低(di),潤滑劑的(de)(de)(de)選(xuan)擇和(he)(he)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)形狀的(de)(de)(de)設計不合適,以(yi)及(ji)坯(pi)料無氧化(hua)加熱的(de)(de)(de)可操(cao)作性(xing)(xing)和(he)(he)經(jing)濟性(xing)(xing)的(de)(de)(de)問題還沒(mei)(mei)有(you)(you)解決,所以(yi)不能保證(zheng)擠壓(ya)(ya)時合適的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬流動條(tiao)件(jian),以(yi)致在擠壓(ya)(ya)過(guo)(guo)程中坯(pi)料很快被冷卻(que),相(xiang)反工(gong)(gong)具(ju)很快被加熱,導致擠壓(ya)(ya)過(guo)(guo)程無法進(jin)行(xing)。由于(yu)當時鋼擠壓(ya)(ya)時有(you)(you)以(yi)下四個基本工(gong)(gong)藝(yi)(yi)和(he)(he)裝備上的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)尚不具(ju)備,致使用(yong)擠壓(ya)(ya)法來生(sheng)產(chan)黑色金(jin)(jin)屬產(chan)品并沒(mei)(mei)有(you)(you)投入工(gong)(gong)業(ye)性(xing)(xing)生(sheng)產(chan)。這(zhe)四個條(tiao)件(jian)是(shi)(shi):(1)高使用(yong)壽(shou)命(ming)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)材料;(2)坯(pi)料的(de)(de)(de)無氧化(hua)加熱;(3)適當的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)潤滑劑;(4)高的(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)速(su)度。
與(yu)此(ci)同時,德國的(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang)和(he)(he)一(yi)(yi)個(ge)有(you)(you)色(se)金(jin)(jin)屬半成品(pin)工廠(chang)(chang)合作進行了鋼(gang)(gang)擠(ji)壓試驗,在原理上證實了鋼(gang)(gang)擠(ji)壓的(de)(de)可(ke)行性。直(zhi)至20世紀40年代,高(gao)(gao)參數的(de)(de)蒸汽透(tou)平制(zhi)造業(ye)、燃氣透(tou)平制(zhi)造業(ye)、儀器儀表制(zhi)造業(ye)以及機器制(zhi)造業(ye)中某些領域的(de)(de)快速(su)發展,都必須使用(yong)(yong)具有(you)(you)高(gao)(gao)耐(nai)熱(re)強度、耐(nai)酸、高(gao)(gao)電磁(ci)性和(he)(he)其他特殊(shu)(shu)性能的(de)(de)高(gao)(gao)合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)和(he)(he)難(nan)熔(rong)合金(jin)(jin)制(zhi)造的(de)(de)零件。而當耐(nai)熱(re)強度或其他物理化學性能提(ti)高(gao)(gao)時,許多材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)工藝塑(su)性會明顯地下(xia)(xia)降(jiang),使一(yi)(yi)個(ge)很有(you)(you)使用(yong)(yong)價值的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料在流動狀態(tai)下(xia)(xia),塑(su)性指(zhi)標降(jiang)低(di)到甚至不(bu)能用(yong)(yong)軋制(zhi)或自由鍛的(de)(de)方法(fa)進行加工。因此(ci),在當時,對(dui)(dui)一(yi)(yi)些不(bu)銹鋼(gang)(gang)、鎳基合金(jin)(jin)等材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)無縫鋼(gang)(gang)管(guan)產品(pin),雖然用(yong)(yong)軋制(zhi)法(fa)生(sheng)產有(you)(you)很大(da)(da)的(de)(de)困難(nan),但也只能用(yong)(yong)軋制(zhi)和(he)(he)自由鍛的(de)(de)方法(fa)生(sheng)產,導致這類產品(pin)生(sheng)產的(de)(de)經(jing)濟性和(he)(he)可(ke)能性大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低(di)。對(dui)(dui)高(gao)(gao)性能、低(di)塑(su)性、難(nan)變形材(cai)(cai)(cai)料產品(pin)的(de)(de)實際需求,促進了對(dui)(dui)高(gao)(gao)合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)和(he)(he)各種特殊(shu)(shu)材(cai)(cai)(cai)料熱(re)擠(ji)壓過程的(de)(de)研究(jiu)。
1941年(nian),法國(guo)的(de)塞菲拉克( CEFILAC)公(gong)司(原金屬拉拔與軋制(zhi)(zhi)公(gong)司)的(de)技術經(jing)理J.賽茹爾內(nei)(J. Sejournet)在于仁恩( Ugine)電爐鋼(gang)公(gong)司的(de)協助下成功研制(zhi)(zhi)出(chu)玻璃(li)潤滑劑(ji),奠定了鋼(gang)擠(ji)壓(ya)工藝及設備迅速發展的(de)基礎。同年(nian),“玻璃(li)潤滑劑(ji)高速擠(ji)壓(ya)法”專利許可證(zheng)頒發給(gei) J. Sejournet后(hou),很快(kuai)被美國(guo)、英國(guo)、西班牙、奧(ao)地利、日(ri)本、瑞典和其他國(guo)家所購(gou)買(表1-1)。
1945年(nian),玻(bo)璃潤滑(hua)劑(ji)開始用(yong)(yong)于(yu)工(gong)業性生產。當(dang)時(shi)(shi)一些(xie)(xie)長期(qi)使用(yong)(yong)的(de)(de)用(yong)(yong)來(lai)生產銅(tong)和(he)(he)黃銅(tong)產品舊式有色金屬(shu)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji),在(zai)結(jie)構(gou)、擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓速度和(he)(he)加熱(re)工(gong)藝(yi)方面(mian)都(dou)已不能(neng)適應鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓的(de)(de)特殊要(yao)(yao)求。因此(ci),在(zai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓鋼時(shi)(shi),這些(xie)(xie)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)大部分被拆除(chu),同時(shi)(shi)被現代鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)替代。當(dang)時(shi)(shi)對所設計的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓機(ji)和(he)(he)輔助設備的(de)(de)結(jie)構(gou)提出了(le)以下三(san)點要(yao)(yao)求:
1. 在生(sheng)產絕對可靠的(de)(de)條(tiao)件下(xia),具有高的(de)(de)工作速(su)度。要求擠壓速(su)度為300~400m,空程速(su)度為650mm/s。這樣,生(sheng)產的(de)(de)間(jian)隙(xi)時(shi)間(jian)從110s減少到25~30秒。
2. 設計要(yao)求純(chun)(chun)擠(ji)(ji)壓時間為2~3秒。這(zhe)是(shi)(shi)因為考慮到當時液壓系統(tong)的管和閥門的費用比較高(gao),再進一(yi)步減少(shao)純(chun)(chun)擠(ji)(ji)壓時間就沒有什么益處了(le)。但(dan)是(shi)(shi),仍(reng)需調(diao)在這(zhe)方面(mian)要(yao)繼續努力。因為擠(ji)(ji)壓坯料(liao)與擠(ji)(ji)壓筒和擠(ji)(ji)壓模(mo)的接觸時間縮短可(ke)使工(gong)模(mo)具的使用壽命(ming)提(ti)高(gao),并且檢查和更(geng)換工(gong)模(mo)具的工(gong)作量也可(ke)以減輕,使擠(ji)(ji)壓機的生產(chan)(chan)效(xiao)率提(ti)高(gao),同時使產(chan)(chan)品的生產(chan)(chan)成本降低。
3. 擠壓機的結構強度和裝(zhuang)配精度要(yao)求比(bi)有色(se)金屬(shu)擠壓的要(yao)求高。這是(shi)因為鋼擠壓時的擠壓力相對比(bi)有色(se)金屬(shu)擠壓時大得多(duo),這樣可確(que)保擠壓鋼管壁厚公差精度,滿足當時特殊產品生(sheng)產的需要(yao)。
20世(shi)紀50年代(dai)初(chu)期,美國(guo)首(shou)先開(kai)始將(jiang)低頻電(dian)感應(ying)加(jia)熱(re)技(ji)(ji)術(shu)引入(ru)鋼擠(ji)壓的料加(jia)熱(re)工(gong)藝(yi)并獲得成功;接著(zhu)英國(guo)也于1957年開(kai)始采(cai)用低頻感應(ying)加(jia)熱(re)技(ji)(ji)術(shu)來實現(xian)擠(ji)壓坯料的無(wu)氧化加(jia)熱(re),并且感應(ying)加(jia)熱(re)爐被(bei)設計成單爐座,每小時可無(wu)氧化加(jia)熱(re)壞料40噸。
與此同時(shi)(shi),由(you)于特(te)殊(shu)冶金(jin)技術的(de)發(fa)展,其研究(jiu)(jiu)成果在(zai)擠(ji)壓(ya)工模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)材料選擇工具(ju)(ju)設計和(he)制作(zuo)中(zhong)的(de)應用,使擠(ji)壓(ya)工模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)在(zai)高(gao)溫下能夠承(cheng)受更大的(de)壓(ya)力(li)、沖擊和(he)疲勞負荷,提高(gao)了其使用壽(shou)命(ming)。例如,當時(shi)(shi)英國的(de)勞芳·莫爾優質鋼公司(Low Mour Fine steel Ltd.),采用尼(ni)莫尼(ni)克90合金(jin)擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)擠(ji)壓(ya)時(shi)(shi),其模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)的(de)使用壽(shou)命(ming)得到了很大的(de)提高(gao)。但是后(hou)(hou)來(lai),由(you)于尼(ni)莫尼(ni)克90合金(jin)擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)在(zai)機(ji)械加(jia)工方面遇到很大的(de)困難(nan),并且使用成本比(bi)較(jiao)高(gao),因而(er)沒有被(bei)推(tui)廣使用。于是又進(jin)一步地研究(jiu)(jiu)出淬硬(ying)性、抗熱(re)裂性、耐磨性和(he)熱(re)強(qiang)度(du)都很高(gao),且加(jia)工容(rong)易(yi)和(he)價廉的(de)9%W和(he)4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo),其熱(re)處理后(hou)(hou)的(de)硬(ying)度(du)分(fen)別達到HRC49-50HRC56。用于擠(ji)壓(ya)有8個(ge)翅的(de)異型(xing)管時(shi)(shi),擠(ji)壓(ya)模(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)使用壽(shou)命(ming)超過100次/只(zhi)。
50年代后期,美(mei)國(guo)瓊斯(si)·拉弗林(lin)(J&L)擠(ji)壓工廠的W. L. Steinbrenner試驗成(cheng)(cheng)功一(yi)種具(ju)有(you)良好模具(ju)特性(xing)的新材料鉬合金用(yong)(yong)于制(zhi)作擠(ji)壓模,取得很好的效果。采用(yong)(yong)鉬合金制(zhi)造的擠(ji)壓模容易加(jia)工,不需要熱處理,并且在使(shi)用(yong)(yong)后還(huan)可以重新加(jia)工成(cheng)(cheng)尺寸較小一(yi)檔的擠(ji)壓模繼續使(shi)用(yong)(yong),其壽命可以達到200-300次/只以上。
至此,鋼(gang)擠壓(ya)工(gong)藝和設(she)備上的(de)四個主要難題已經(jing)基(ji)本上得(de)到(dao)解決,鋼(gang)擠壓(ya)術進入(ru)到(dao)提高生產率、進一步完(wan)善擠壓(ya)機結構、改善技(ji)術經(jing)濟指標(biao)的(de)新階段。
當時,在美國和(he)歐洲從事擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)設計和(he)制(zhi)造的(de)(de)(de)公司主要有英國的(de)(de)(de)勞威Loewy工(gong)程公司和(he)菲爾(er)汀( Fielding)工(gong)廠設計公司,德(de)國的(de)(de)(de)施勞曼(man)(se mam)公司和(he)美國的(de)(de)(de)皮爾(er)太(tai)克(ke)( Buried)公司。他們采用最新科技(ji),大量設計制(zhi)造臥式液壓擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji),在將近20年的(de)(de)(de)時間(jian)內使擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)的(de)(de)(de)數(shu)量增(zeng)(zeng)加了9倍。其中液壓擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)的(de)(de)(de)總(zong)(zong)能力增(zeng)(zeng)加了800%,機(ji)(ji)械擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)的(de)(de)(de)總(zong)(zong)能力增(zeng)(zeng)加了250%,并(bing)且還量制(zhi)造了4000~6000噸(dun)的(de)(de)(de)管型(xing)材擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji)。僅勞威工(gong)程公司一家就供(gong)應(ying)了197臺(tai)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)(ji),其中164臺(tai)用于(yu)有色金屬,33臺(tai)用于(yu)鋼擠(ji)(ji)(ji)壓。
1951年,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓法生產不銹鋼管的工業性生產車間在美國的 Babcock& Wilcox公司建成投產。此后的10~20年內,國外幾乎所有的不銹鋼管生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產不(bu)銹鋼無縫管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹鋼無(wu)縫鋼管不可缺少的生產手段。
20世紀60年代初,鋼的(de)熱擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)技(ji)術(shu)已(yi)經發展到(dao)一(yi)(yi)個相當(dang)高的(de)水平。由于設計和(he)機(ji)械制造(zao)技(ji)術(shu)的(de)進步,擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)結(jie)構(gou)和(he)裝備不(bu)(bu)斷完善(shan):采(cai)用了(le)(le)更為合理的(de)4張力(li)(li)柱式(shi)框架(jia)結(jie)構(gou);帶預應力(li)(li)的(de)張力(li)(li)柱固定螺帽(mao);帶預應力(li)(li)裝配的(de)多(duo)層結(jie)構(gou)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong);旋轉式(shi)雙擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)和(he)雙穿孔(kong)筒(tong);旋轉式(shi)或抽屜式(shi)模架(jia);擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)的(de)自(zi)動(dong)清理和(he)冷卻;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)墊的(de)自(zi)動(dong)分離和(he)自(zi)動(dong)傳(chuan)輸(shu);擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)幾乎都配備有(you)一(yi)(yi)個高壓(ya)(ya)(ya)蓄勢器(qi)(qi)系統采(cai)用具有(you)多(duo)級(ji)不(bu)(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)組(zu)合的(de)多(duo)缸結(jie)構(gou)。例如,當(dang)時在新建投產(chan)的(de)一(yi)(yi)系列(lie)3000噸鋼管和(he)型鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)上,不(bu)(bu)再采(cai)用一(yi)(yi)個單獨的(de)3000噸水壓(ya)(ya)(ya)缸(只能(neng)用減小(xiao)蓄勢器(qi)(qi)中的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)辦法來變(bian)換擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)等級(ji)),而(er)是改為采(cai)用一(yi)(yi)種可(ke)以(yi)在500~3000噸范(fan)圍內(nei)按照6個相同(tong)(tong)等級(ji)來變(bian)換壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)。在這種情況下,坯料的(de)直徑(jing)可(ke)以(yi)從125mm增(zeng)大(da)到(dao)350mm,長(chang)度可(ke)以(yi)由150mm增(zeng)長(chang)到(dao)1000mm,使(shi)一(yi)(yi)臺擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)應用范(fan)圍擴大(da)了(le)(le)很多(duo),并且提高了(le)(le)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)生(sheng)產(chan)效率。
當時(shi),大量采用(yong)的(de)(de)(de)是3000~5000噸臥(wo)式(shi)水(shui)壓(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)。與此同時(shi),美國還建成臺(tai)1200噸的(de)(de)(de)大型臥(wo)式(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji),其(qi)中3臺(tai)用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋁合金,3臺(tai)用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋼管、型鋼和難熔(rong)金屬及合金。當時(shi)在各種型號和噸位的(de)(de)(de)臥(wo)式(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)上(shang),其(qi)最佳(jia)的(de)(de)(de)工藝技術單項指標可達(da)到(dao)如下水(shui)平:鋼擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)時(shi)的(de)(de)(de)最大擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)比達(da)到(dao)70以上(shang),而從理論上(shang)和實驗(yan)上(shang)可以達(da)到(dao)200;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)速度提高到(dao)300~400mm/s;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿的(de)(de)(de)空程(cheng)速度可以達(da)到(dao)600-700mm/s;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)的(de)(de)(de)周(zhou)期(qi)時(shi)間(jian)縮短到(dao)20秒;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)次數達(da)到(dao)140次/小時(shi)。
當時還(huan)普遍采用工(gong)頻感應(ying)(ying)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐和再加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐,以及(ji)帶保護氣體的環形加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐等(deng)坯料無氧(yang)化加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)設(she)備。當時已(yi)有128臺以上(shang)的感應(ying)(ying)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐和再加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐在(zai)世界各國的擠壓車(che)間運行(xing),單臺的最大加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)能力達到40噸/小(xiao)時。
同時采用(yong)合金(jin)鋼(gang)、高(gao)合金(jin)鋼(gang)、高(gao)溫合金(jin)難熔金(jin)屬(shu)、金(jin)屬(shu)陶(tao)瓷、硬質合金(jin)等材料來制作擠(ji)壓機和穿孔機的(de)工模具(ju),使一(yi)些擠(ji)壓工模具(ju)的(de)極(ji)限強度達到2360MPa。
20世(shi)紀60年代末期,世(shi)界各國已擁有135臺以上擠(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)(gang)和(he)(he)鎳及(ji)其(qi)合(he)金的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)在運轉(zhuan),其(qi)中(zhong)85%~90%的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)用(yong)于生(sheng)(sheng)產鋼(gang)(gang)管,10%~15%的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)用(yong)于生(sheng)(sheng)產型鋼(gang)(gang)。一時(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)成為“最靈活的(de)軋(ya)管機(ji)(ji)”,并且還推出擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji)和(he)(he)張力減徑機(ji)(ji)聯合(he)使(shi)用(yong)的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)(gang)管生(sheng)(sheng)產線,用(yong)來大批量生(sheng)(sheng)產碳素鋼(gang)(gang)、低合(he)金鋼(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)和(he)(he)耐熱(re)鋼(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)管。
表(biao)1-2為(wei)(wei)國(guo)(guo)外部分國(guo)(guo)家和(he)公(gong)司的(de)(de)擠(ji)壓機,表(biao)1-3為(wei)(wei)中國(guo)(guo)的(de)(de)部分鋼管型材(cai)擠(ji)壓機。表(biao)1-4為(wei)(wei)國(guo)(guo)外一些(xie)鋼擠(ji)壓機的(de)(de)主(zhu)要性(xing)能,表(biao)1-5為(wei)(wei)美(mei)國(guo)(guo)部分鋼擠(ji)壓的(de)(de)主(zhu)要參數。
采(cai)用(yong)3000~4000噸擠(ji)壓機(ji)配(pei)置(zhi)16~24機(ji)架張(zhang)(zhang)(zhang)力減徑(jing)(jing)機(ji),張(zhang)(zhang)(zhang)力減徑(jing)(jing)機(ji)進(jin)口(kou)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)73~170mm,生(sheng)產的(de)(de)成品管(guan)(guan)的(de)(de)最(zui)小直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)20-30mm,最(zui)小壁(bi)厚為(wei)2~3mm。一般進(jin)張(zhang)(zhang)(zhang)力減徑(jing)(jing)機(ji)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)長度(du)(du)為(wei)10~20m。如果采(cai)用(yong)連鑄坯生(sheng)產碳素鋼(gang)(gang)和低合金鋼(gang)(gang)管(guan)(guan),擠(ji)壓鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)坯重還(huan)要(yao)增大。通過張(zhang)(zhang)(zhang)力減徑(jing)(jing)機(ji)后的(de)(de)成品管(guan)(guan)長度(du)(du)可以(yi)(yi)達到25~35m,張(zhang)(zhang)(zhang)力減徑(jing)(jing)的(de)(de)出口(kou)速度(du)(du)最(zui)大可以(yi)(yi)達到4~6m/s,年產量在10萬噸以(yi)(yi)上。
從當時的發展情況來看,擠壓機(ji)與張(zhang)力減徑機(ji)配合使用時,具有(you)以下幾(ji)方面的優勢:
1. 提高了擠壓機的產(chan)量(liang)
1臺3000噸(dun)(dun)擠壓機(ji),如果(guo)是單機(ji)生(sheng)產(chan)碳素(su)鋼管(guan)年產(chan)量在5萬~6萬噸(dun)(dun)左右,而采用與張力減徑機(ji)聯合組成(cheng)生(sheng)產(chan)線時,使其年產(chan)量可提(ti)高至10萬噸(dun)(dun)以上。
2. 擴大了(le)擠壓(ya)機組生產鋼(gang)管的規格范圍
一般(ban)1臺3000噸(dun)壓機(ji)(ji)生產(chan)鋼管(guan)的(de)最小(xiao)規格(ge)為d60mm×2.5mm,而(er)配置了張力減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)之后,由(you)張力減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)減(jian)(jian)徑后的(de)鋼管(guan)最小(xiao)規格(ge)為28mm×2.0mm,甚至可以減(jian)(jian)徑至16mm×2.0mm。
3. 降(jiang)低了生產成(cheng)本
由于擠壓機使(shi)用的坯料規(gui)格(ge)較(jiao)少,一(yi)般(ban)僅3-6個規(gui)格(ge)系列,使(shi)工模(mo)具(ju)的準備和消耗量相應減少。并且生產小直徑鋼管時,無需進行進一(yi)步(bu)的冷拔冷軋等冷加工工序。
4. 可以靈活生(sheng)產(chan)
既(ji)可以(yi)(yi)生產(chan)批(pi)量小、塑性低的難變(bian)形高合金鋼和合金鋼管,又可以(yi)(yi)生產(chan)批(pi)量大的小直徑碳素鋼管和低合金鋼管。
因此,當時(shi)聯合使用擠壓(ya)機和(he)(he)張力減徑(jing)機的(de)(de)制管工藝(yi)曾一度(du)以生產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)靈(ling)活(huo)性和(he)(he)高效(xiao)率、產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)低成本和(he)(he)高質量挑戰(zhan)傳統的(de)(de)軋管工藝(yi),并且(qie)其(qi)產(chan)(chan)(chan)量一度(du)在鋼管后來(lai),由于擠壓(ya)機和(he)(he)在行大量生產(chan)(chan)(chan)和(he)(he)連續運行中,在生產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)、品(pin)種質量和(he)(he)經(jing)濟性等方面出現的(de)(de)不足,導致聯合生產(chan)(chan)(chan)線終止生產(chan)(chan)(chan)。
例如(ru),奧地利的(de)1臺3100噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機配置張(zhang)力(li)減徑機后(hou)出(chu)現了不(bu)少問題,如(ru)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機適(shi)合(he)于小批量(liang)、多品種的(de)訂單,而擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機與張(zhang)力(li)減徑機聯用(yong)(yong)后(hou),機組則適(shi)合(he)大(da)批量(liang)、少品種的(de)訂單。因此(ci)(ci),在生(sheng)產(chan)安排和設備效率等方(fang)面出(chu)現了矛盾。并(bing)且(qie),帶玻(bo)璃(li)潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)后(hou)的(de)鋼(gang)(gang)管經張(zhang)減后(hou),鋼(gang)(gang)管的(de)內表面出(chu)現了小球狀的(de)殘留(liu)物(wu),使鋼(gang)(gang)管質量(liang)達不(bu)到標(biao)準要求。因此(ci)(ci),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)后(hou)需進(jin)行張(zhang)減的(de)鋼(gang)(gang)管,只能(neng)采用(yong)(yong)石墨(mo)作為潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)。但采用(yong)(yong)石墨(mo)潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管時,又可(ke)能(neng)會引起(qi)鋼(gang)(gang)管表面滲(shen)碳。為此(ci)(ci),該廠(chang)曾(ceng)一度只采用(yong)(yong)石墨(mo)潤(run)滑(hua)(hua)劑(ji),專(zhuan)門生(sheng)產(chan)碳素鋼(gang)(gang)管和合(he)金結(jie)構鋼(gang)(gang)管。
德(de)國1962年建成的1臺(tai)3400噸擠壓機(ji)組配置的張(zhang)力減徑(jing)機(ji)于1968年拆除其原(yuan)因是采用擠壓機(ji)和張(zhang)力減徑(jing)機(ji)聯合工(gong)藝,生產碳(tan)素鋼管和合金結構鋼管在經濟上(shang)不(bu)合算。
日本神戶制鋼(gang)于1967年建成投產(chan)的(de)550噸擠壓機也配(pei)有張(zhang)力減(jian)(jian)徑機,主要用于生(sheng)產(chan)碳素(su)鋼(gang)管和合金鋼(gang)管,最后張(zhang)力減(jian)(jian)徑機大部分時間也處于停產(chan)。
我國長(chang)城(cheng)鋼(gang)廠在20世紀60年代從德(de)國引進(jin)的3150噸擠壓機(ji),配有24機(ji)架的張力減徑機(ji),未能很好使用(yong)就遭拆除。
此(ci)后建成的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機,如日本京浜廠的(de)3150噸擠(ji)壓(ya)(ya)機和(he)(he)(he)羅馬尼(ni)亞共(gong)和(he)(he)(he)國鋼管(guan)(guan)廠的(de)3100噸擠(ji)壓(ya)(ya)機等都不再配置(zhi)張力(li)減(jian)徑(jing)機。其原(yuan)因,一方(fang)面是由于(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)機和(he)(he)(he)張力(li)減(jian)徑(jing)機聯(lian)(lian)合使(shi)用后在運(yun)行(xing)過程中(zhong)出(chu)(chu)現的(de)工藝和(he)(he)(he)經(jing)濟性方(fang)面的(de)問題;另一方(fang)面是由于(yu)連續軋管(guan)(guan)機組(zu)出(chu)(chu)現后,從生(sheng)產效率(lv)和(he)(he)(he)經(jing)濟性兩個(ge)方(fang)面考慮,生(sheng)產碳素(su)鋼管(guan)(guan)和(he)(he)(he)低(di)合金鋼管(guan)(guan)時(shi),擠(ji)壓(ya)(ya)一張減(jian)聯(lian)(lian)合機組(zu)無(wu)法與連續軋管(guan)(guan)機組(zu)相競爭。
表1-6為(wei)某些(xie)曾(ceng)與擠壓(ya)機聯(lian)合使(shi)用(yong)的(de)張力(li)減徑機的(de)性能,表1-7為(wei)擠壓(ya)機曾(ceng)與張力(li)減徑機聯(lian)合使(shi)用(yong)生產鋼(gang)管的(de)典型(xing)規格。
由于熱擠壓(ya)(ya)工(gong)藝的(de)(de)變形方(fang)式所具有(you)的(de)(de)金屬流(liu)動(dong)特性(xing),能(neng)夠提高(gao)材料的(de)(de)變形能(neng)力,加(jia)工(gong)采用其(qi)他(ta)加(jia)工(gong)方(fang)法(鍛壓(ya)(ya)和軋制)難以成(cheng)型的(de)(de)低塑性(xing)、難變形的(de)(de)材料以及其(qi)所具有(you)的(de)(de)工(gong)藝上的(de)(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和制品的(de)(de)高(gao)質(zhi)量(liang)等有(you)利條件(jian),使其(qi)在一些制管的(de)(de)重(zhong)要場(chang)合成(cheng)為最佳的(de)(de)加(jia)工(gong)方(fang)法,有(you)時甚至是唯(wei)一可選擇的(de)(de)、無需進行經濟性(xing)論證的(de)(de)加(jia)工(gong)方(fang)法。
擠壓(ya)機(ji)可以(yi)生(sheng)產(chan)各(ge)種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種的(de)產(chan)品,如碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)以(yi)及高(gao)溫合金(jin)和難變形金(jin)屬的(de)管(guan)(guan)材和異(yi)型材。國外70%以(yi)上的(de)擠壓(ya)機(ji)被用于(yu)生(sheng)產(chan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)并且主要(yao)生(sheng)產(chan)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan),專門用于(yu)生(sheng)產(chan)型材的(de)擠壓(ya)機(ji)并不(bu)(bu)多。由于(yu)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)無縫管(guan)(guan)約有50%要(yao)進行冷(leng)軋(ya)冷(leng)拔加工后交貨使用,因此,國內外的(de)擠壓(ya)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)車間大多配有冷(leng)軋(ya)冷(leng)拔鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)設備,以(yi)便生(sheng)產(chan)高(gao)精度(du)的(de)冷(leng)加工不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)精管(guan)(guan)。
目前(qian),不銹鋼和各種難(nan)熔金(jin)屬及(ji)合金(jin)熱擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)工藝的(de)發展(zhan),可(ke)以(yi)(yi)從(cong)現在(zai)(zai)已(yi)在(zai)(zai)使用(yong)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)力來衡量。現在(zai)(zai)工業上專門用(yong)于鋼質管型材(cai)(cai)的(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)機(ji)壓(ya)力,已(yi)經從(cong)400噸(dun)增至30000噸(dun)以(yi)(yi)上。利用(yong)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)法(fa)還可(ke)以(yi)(yi)制造橫截面形狀和尺寸都(dou)能符合結(jie)構元件精度要(yao)求的(de)管材(cai)(cai)和型材(cai)(cai)。
特(te)別是自(zi)1951年(nian)末(mo)期(qi),世(shi)界(jie)上第一(yi)個采(cai)用玻璃(li)潤滑劑高(gao)速擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)生產不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)工業性生產車間(jian)在美國的(de)(de) Babcock&wiox公司(si)建成(cheng)投(tou)(tou)產,此后的(de)(de)10~20年(nian)間(jian)國外幾乎所有(you)(you)大的(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)公司(si)都逐(zhu)漸地以擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)工藝來(lai)取代(dai)其他的(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)生產方法(fa),其中也包括自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)(guan)(guan)生產工藝。并且(qie)又有(you)(you)以生產低塑性的(de)(de)高(gao)合金(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)以及復雜結構型材為主的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機投(tou)(tou)產。有(you)(you)人曾對(dui)20世(shi)紀50年(nian)代(dai)初(chu)至70年(nian)代(dai)投(tou)(tou)產的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機組(zu)按時間(jian)區分進行(xing)不完(wan)全的(de)(de)統計,來(lai)觀(guan)察世(shi)界(jie)各國建成(cheng)并投(tou)(tou)產的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)發(fa)展進程:
其中包括(kuo)意大利的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本特拉(Pea)公司(si)(si)在(zai)(zai)(zai)1965年(nian)安裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)(liang)臺(tai)(tai)1600噸(dun)(dun)(dun)立式擠壓(ya)機(ji)(ji)和(he)1968年(nian)又安裝(zhuang)兩(liang)(liang)臺(tai)(tai)類似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)以及5450噸(dun)(dun)(dun)臥式擠壓(ya)機(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)產(chan)對成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)幾何(he)尺(chi)寸(cun)有較高要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)毛(mao)坯管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)國的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)孤星(xing)( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵公司(si)(si)建(jian)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)產(chan)石油套管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)等對質(zhi)量和(he)可靠性有高要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)專用(yong)(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)國加(jia)美(mei)倫(lun)( Cameron)公司(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)20000~30000噸(dun)(dun)(dun)型擠壓(ya)機(ji)(ji)(成(cheng)功生(sheng)產(chan)了直(zhi)徑達1220mm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤氣輸送管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)以及大直(zhi)徑三通管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、關閉(bi)閥(fa)體、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)接頭(tou)等配件管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));蘇聯于(yu)(yu)(yu)1959年(nian)先后在(zai)(zai)(zai)尼(ni)科(ke)波(bo)爾南方鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)廠建(jian)成(cheng)投產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)120、1500壓(ya)機(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)產(chan)中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)商品管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等合(he)金(jin)結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)以及GCr15滾珠(zhu)軸(zhou)(zhou)承鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)),1961年(nian)投產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1650噸(dun)(dun)(dun)和(he)3150噸(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)各1臺(tai)(tai)(用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)產(chan)(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));德(de)國里薩( Riesa)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)聯合(he)公司(si)(si)分別在(zai)(zai)(zai)格勒迪茨和(he)杰里特契的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)(dun)和(he)1600噸(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji);捷克(ke)斯洛伐克(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)產(chan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)軸(zhou)(zhou)承鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan))和(he)1600噸(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan))。
目前在運(yun)行的(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)大部分都是20世紀(ji)70年(nian)代以前建(jian)(jian)成投產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de),70年(nian)代以后新(xin)建(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)為(wei)數并不(bu)多。其中主要有羅馬尼亞共和國鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)3100噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji),日本(ben)京浜廠的(de)(de)(de)(de)(de)3150噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)、前蘇聯伏爾加鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)5500噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)、美國孤星( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)5500噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji),以及(ji)新(xin)近建(jian)(jian)成的(de)(de)(de)(de)(de)烏克蘭(lan) Centralis鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)(de)(de)(de)4400噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)和中國久立集(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)3500噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji),寶鋼(gang)(gang)(gang)集(ji)團(tuan)特殊鋼(gang)(gang)(gang)分公司(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)6000噸壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)、山西太鋼(gang)(gang)(gang)集(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)6000噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)、江蘇華(hua)新(xin)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)公司(si)(si)的(de)(de)(de)(de)(de)3600噸擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)等(deng)。目前,在國外熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)工藝已(yi)經成為(wei)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)、高鎳合(he)金(jin)管(guan)(guan)以及(ji)難熔金(jin)屬及(ji)其合(he)金(jin)等(deng)高性能(neng)材料管(guan)(guan)型材產(chan)品不(bu)可缺少的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)手段。