在PQF出(chu)現以前,三輥軋管機(ji)專指阿塞爾(ASSEL).軋機(ji)或其改進型(xing)特朗斯瓦爾(Trans-val)軋機(ji)。1937年(nian),美國(guo)蒂姆肯公司工(gong)程師.W.J.Assel在俄亥(hai)俄州 Wooster 市(shi)Wayne公司不(bu)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(gang)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壁(bi)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(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(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(kuai)開法(fa)
快開(kai)法是在(zai)特(te)朗斯瓦爾型(xing)軋(ya)管機之后發展起來的,在(zai)軋(ya)制過程(cheng)即將結束時迅速抬輥(gun)使(shi)鋼管尾端留下(xia)一小段不(bu)減(jian)壁的毛管,形成(cheng)“后剛端”以消(xiao)“尾三角”。快開(kai)法有平抬法和斜抬法兩種。
平(ping)(ping)抬法要利用(yong)特(te)朗斯瓦爾型軋(ya)(ya)管機(ji)上每(mei)個軋(ya)(ya)輥原有的(de)兩(liang)個快(kuai)速開啟的(de)液壓(ya)缸和四個平(ping)(ping)衡液壓(ya)缸,在軋(ya)(ya)管過程將結束時,開啟缸迅(xun)速泄(xie)壓(ya),平(ping)(ping)衡缸立即抬起軋(ya)(ya)輥,孔型打開,使鋼管尾端順利通過軋(ya)(ya)管機(ji),西班(ban)牙杜巴賽斯廠(已搬到我國無(wu)錫的(de)西姆來斯)既采(cai)用(yong)此種方(fang)法。
斜抬法又可分為三輥(gun)快開(kai)和上(shang)輥(gun)單輥(gun)快開(kai)。
三輥快(kuai)開(kai)需要在(zai)(zai)機架牌(pai)坊出(chu)口一(yi)側軋(ya)輥軸(zhou)承(cheng)座上(shang)的(de)壓下螺絲(si)之下安裝(zhuang)一(yi)個快(kuai)速(su)開(kai)啟液壓缸(gang),在(zai)(zai)鋼(gang)管(guan)軋(ya)到尾端(duan)(duan)時,開(kai)啟液壓缸(gang)迅速(su)泄壓,軋(ya)輥出(chu)口側軸(zhou)承(cheng)座在(zai)(zai)原有(you)的(de)兩個平衡缸(gang)的(de)作用下迅速(su)抬起,軋(ya)輥即繞入(ru)口側支撐中心旋轉一(yi)定角度并傾斜地上(shang)抬,孔型打開(kai),使鋼(gang)管(guan)尾端(duan)(duan)形成“后(hou)剛端(duan)(duan)”,毛(mao)管(guan)便順(shun)利地通過軋(ya)管(guan)機。
單輥快(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(yi)個液壓快(kuai)開(kai)(kai)裝置,它(ta)(ta)的(de)作(zuo)用(yong)是在軋(ya)制(zhi)快(kuai)結束時投入工作(zuo),瞬時快(kuai)速(su)打開(kai)(kai)軋(ya)輥的(de)孔喉,使鋼管(guan)(guan)尾端不(bu)經過軋(ya)制(zhi)(保持原始毛管(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚),而消除(chu)尾三角現(xian)象來(lai)軋(ya)制(zhi)薄壁(bi)(bi)管(guan)(guan)。它(ta)(ta)用(yong)一(yi)個連接(jie)環限制(zhi)行程(cheng)并滿足運(yun)行要求(qiu),當活(huo)塞向內運(yun)動時,上軋(ya)輥提起,以(yi)實現(xian)對毛管(guan)(guan)尾部的(de)無壓下軋(ya)制(zhi),以(yi)此防止(zhi)毛管(guan)(guan)尾端形成三角形喇(la)叭(ba)口。
在軋制過程中為(wei)使工作輥準確、快速(su)打(da)開,毛(mao)管管端的軋制速(su)度(du)是由紅(hong)外(wai)信號接收時間和(he)計算來(lai)確定的,從而形成打(da)開工作輥所需的延時信號。
當工作輥出口端打(da)開,就實(shi)現(xian)了毛管尾端無壓下軋制,避免毛管尾端形成三角形喇叭口。
德國米爾(er)公司生產的(de)(de)阿塞(sai)(sai)爾(er)軋(ya)(ya)管機(ji)分(fen)別使用了以上(shang)(shang)兩種斜抬法(fa)。新建的(de)(de)阿塞(sai)(sai)爾(er)機(ji)組大多使用上(shang)(shang)輥(gun)單(dan)輥(gun)快開(斜抬法(fa))技術。單(dan)輥(gun)快開液(ye)壓(ya)缸(gang)的(de)(de)行程(cheng)比(bi)三輥(gun)快開的(de)(de)要長一些,一般是(shi)三輥(gun)快開液(ye)壓(ya)缸(gang)行程(cheng)的(de)(de)2倍以上(shang)(shang),具體行程(cheng)大小根(gen)據軋(ya)(ya)管機(ji)產品(pin)大綱中鋼管壁厚范圍而(er)定。
3. NEL 裝置
NEL(No End Loss)是(shi)由瑞(rui)典SKF的(Ovako公司(si))Hofors廠于1986年試驗完成的。它是(shi)在阿塞爾(er)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)的人口端安裝(zhuang)(zhuang)了無尾損失裝(zhuang)(zhuang)置(NEL),既達到了消除(chu)尾三角(jiao)的目(mu)的,又(you)沒(mei)有增大切(qie)尾損失。實(shi)際上,這套(tao)裝(zhuang)(zhuang)置就是(shi)一種預軋(ya)機(ji),作為阿塞爾(er)軋(ya)機(ji)上的一個(ge)附(fu)加裝(zhuang)(zhuang)置。在軋(ya)制薄壁管(guan)(guan)時,毛管(guan)(guan)尾端進入阿塞爾(er)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)軋(ya)輥前進行(xing)預減(jian)壁,以減(jian)小(xiao)軋(ya)管(guan)(guan)時的減(jian)壁量,從而避免出現尾三角(jiao),而且沒(mei)有須切(qie)除(chu)的末軋(ya)制段。
瑞典人(ren)發(fa)明使用4個(ge)預(yu)軋小軋輥(gun)(gun),當更換(huan)軋制鋼管規格時要(yao)調(diao)整(zheng)軋制中心線(xian)的高度,但是這種4個(ge)預(yu)軋小軋輥(gun)(gun)要(yao)實現無級調(diao)整(zheng)是很困(kun)難的。因此聯邦德國(guo)米(mi)爾(er)廠1988年(nian)購買(mai)了此項技術并改進為(wei)3個(ge)預(yu)軋小軋輥(gun)(gun)后,將預(yu)軋裝置取名為(wei)NEL裝置。
改(gai)進后的裝置(zhi)如圖(tu)4-17所示,由3個(ge)氣囊浮動支(zhi)撐,以便與(yu)軋(ya)(ya)(ya)制中心線始終(zhong)保持一致。軋(ya)(ya)(ya)機內有(you)3個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥,小(xiao)(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥沒有(you)驅動裝置(zhi),按(an)需要的方(fang)向小(xiao)(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥各傾斜3°~4°,由一套液(ye)壓缸杠(gang)桿(gan)系統使其開(kai)閉。在軋(ya)(ya)(ya)制到尾(wei)端以前(qian),3個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥處于(yu)(yu)打開(kai)位,喉徑大(da)于(yu)(yu)毛(mao)管外徑,處于(yu)(yu)待工作狀態;當軋(ya)(ya)(ya)制到尾(wei)端250mm左右時,液(ye)壓缸動作,3個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥合攏,對(dui)毛(mao)管尾(wei)部(bu)(bu)(bu)予(yu)以減壁,會在鋼(gang)(gang)管外表(biao)面(mian)(mian)軋(ya)(ya)(ya)出多頭相互連接的螺旋線,這有(you)助于(yu)(yu)鋼(gang)(gang)管尾(wei)部(bu)(bu)(bu)外表(biao)面(mian)(mian)光滑、壁厚均勻,使隨后進入(ru)阿塞爾主軋(ya)(ya)(ya)輥軋(ya)(ya)(ya)制的鋼(gang)(gang)管尾(wei)部(bu)(bu)(bu)避免出現(xian)尾(wei)三角。軋(ya)(ya)(ya)制過程結束,液(ye)壓缸反向動作,3個(ge)小(xiao)(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥再次放開(kai)處于(yu)(yu)待工作位置(zhi)。
經實踐檢驗,目前國內阿塞爾機組雖然在設計時(shi)有NEL,但現在大(da)多不再使用,主(zhu)要是(shi)不便于換(huan)輥和軸向(xiang)調(diao)整(zheng)(zheng),當生(sheng)產規格多時(shi),小軋(ya)輥的調(diao)整(zheng)(zheng)時(shi)間長,預軋(ya)效果不佳。
4. 階梯芯(xin)棒軋制
為了(le)解決軋(ya)制(zhi)薄壁管(guan)(guan)(guan)時的(de)(de)(de)(de)尾三角(jiao)問(wen)題(ti),有報道稱原蘇聯曾試(shi)驗過(guo)變端(duan)(duan)(duan)面(mian)芯(xin)棒(bang)(bang)(芯(xin)棒(bang)(bang)前(qian)面(mian)一段(duan)(duan)直(zhi)(zhi)徑較(jiao)小,后面(mian)一段(duan)(duan)直(zhi)(zhi)徑較(jiao)大),在軋(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong),芯(xin)棒(bang)(bang)可以(yi)前(qian)后移動。如(ru)圖4-18所示,當輾(zhan)軋(ya)毛管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)(duan)(duan)時,使用(yong)前(qian)段(duan)(duan)芯(xin)棒(bang)(bang);在輾(zhan)軋(ya)毛管(guan)(guan)(guan)中(zhong)間部分時,使用(yong)后段(duan)(duan)芯(xin)棒(bang)(bang),避(bi)免了(le)管(guan)(guan)(guan)尾“尾三角(jiao)”的(de)(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)。2000年前(qian)后,德國米爾(er)公司針對傳統阿塞爾(er)軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機在生(sheng)(sheng)產(chan)薄壁管(guan)(guan)(guan)時,荒管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)前(qian)端(duan)(duan)(duan)會產(chan)生(sheng)(sheng)喇叭口(kou)和壁厚不均現(xian)象(xiang),提出(chu)將芯(xin)棒(bang)(bang)工作段(duan)(duan)前(qian)端(duan)(duan)(duan)部分略減(jian)(jian)(jian)小,使用(yong)階(jie)梯(ti)芯(xin)棒(bang)(bang)軋(ya)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法來避(bi)免喇叭口(kou)出(chu)現(xian)。在管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)被咬入后,芯(xin)棒(bang)(bang)工作段(duan)(duan)階(jie)梯(ti)前(qian)端(duan)(duan)(duan)參與(yu)減(jian)(jian)(jian)壁區軋(ya)制(zhi),由于管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)減(jian)(jian)(jian)壁量極小,這(zhe)樣就減(jian)(jian)(jian)少(shao)(shao)了(le)金屬(shu)在圓周方(fang)向的(de)(de)(de)(de)流動,避(bi)免了(le)荒管(guan)(guan)(guan)外端(duan)(duan)(duan)擴(kuo)口(kou),從而達到減(jian)(jian)(jian)少(shao)(shao)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)鋸切量,提高成材率的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de),并進行了(le)某些規格的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗。
階(jie)梯芯棒的應用目前尚屬(shu)于試驗摸索階(jie)段,未見成功(gong)生(sheng)產的報道(dao)。