自從19世紀末葉以來,浙江不銹鋼管廠家即想用類似于棒材連軋的辦法來生產無縫鋼管。當時研究的目標是采用固定推桿以及隨著鋼管運動的長芯棒將空心坯軋成不銹鋼管的辦法,終于在1920年形成了Fassel軋管法(即連續軋管法),這種連續軋管工藝的特征是工作芯棒跟隨管子一起運動。迄今為止,這種軋管工藝對于生產外徑小于159mm的碳素鋼和低合金鋼的無(wu)縫不(bu)銹(xiu)鋼管仍然是最適合的。其延伸系數比較小一輩為 λ=4.3~4.5,為此必須在斜軋機上以較大的延長率(最大達 λ=3.0)將經過表面處理的圓管坯穿孔成為較薄的空心坯。1962年K.Neuhoff 和Pfeiffer 曾對這種連續軋管工藝的變形過程發表過專題論文,文中指出:對于八機架連續軋管機來說,由于空心坯的進入和離開機架,金屬流動的非連續性將達16次之多,這是由于工作芯棒與空心坯之間的速度變化的緣故。由于軋制過程的這種不均勻性產生壁厚與外徑的變異,容易形成所謂“竹節”(Bauchbil-dung)。此外,這種軋管工藝的單位軋制壓力相當大,因此必須采用具有開口的、橢圓度較大的孔型,而這種開口孔型導致變形的不均勻性,由此帶來的缺點是:在管子內部容易產生裂紋和所需單位變形功太大。關于壁厚和直徑的變異可采取有效措施使之處于允許的限度之內,精確地控制軋輥的圓周速度,使之與工作芯棒的速度變化相適應,從而達到保持軋件速度恒定的目的。但開口孔型的缺點則無法消除。此外,由于軋制力較大所限,必須采用較大的輥徑,這樣就使得軋件與軋輥之間的接觸弧相當大,因此,對工作芯棒造成巨大的局部壓應力、摩擦力和較高的熱負荷。采用連續軋管法生產的無縫不銹鋼管的壁厚直徑比(S/D)不能超過0.12。


  采用浮(fu)動芯(xin)棒(bang)的(de)連續式軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)時,軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)不穩(wen)定性及這種(zhong)不穩(wen)定性對(dui)管(guan)(guan)(guan)子質量(liang)的(de)不良影響,以及連續軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)的(de)經(jing)濟性問(wen)題和采用浮(fu)動芯(xin)棒(bang)的(de)連續軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)的(de)實際(ji)生產(chan)經(jing)驗,使(shi)得(de)Contubind公司認(ren)為有必要和有可能根(gen)據(ju)最新的(de)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)原理(li),對(dui)1889年(nian)就已經(jing)在(zai)浙江不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)廠家生產(chan)車(che)間內應用過(guo)的(de)、在(zai)多機(ji)架二(er)輥式軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)上使(shi)用限動芯(xin)棒(bang)生產(chan)無縫不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)方(fang)法(fa)重新進行(xing)科學實驗,提出這種(zhong)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)相應理(li)論,并(bing)通過(guo)大規模實際(ji)試驗證實這種(zhong)理(li)論。


  直到1964年(nian)(nian),在(zai)意大利Dalmine公(gong)司(si)(si)的(de)帶固定(ding)芯(xin)棒的(de)連續(xu)(xu)式軋機(ji)上(shang)進(jin)行了(le)軋制(zhi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan),后來(lai)又在(zai)法(fa)國(guo)的(de) Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)的(de)法(fa)塞(sai)爾(er)(er)軋機(ji)上(shang)進(jin)行試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。其(qi)(qi)中在(zai)Dalmine公(gong)司(si)(si)生產(chan)出了(le)厚(hou)壁(bi)管,而Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)根據 A.Tostivint 的(de)第1322304 號(hao)專利,在(zai)Besse'ger的(de)第二號(hao)法(fa)塞(sai)爾(er)(er)軋機(ji)上(shang)采用(yong)(yong)限動(dong)芯(xin)棒進(jin)行試(shi)(shi)驗(yan)(yan),取得了(le)相應(ying)的(de)效(xiao)果(guo)。根據上(shang)述情況 Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)和(he) Contu-bind 公(gong)司(si)(si)決定(ding)共同發(fa)展限動(dong)芯(xin)棒的(de)軋制(zhi)方(fang)法(fa)。從(cong)1965年(nian)(nian)到1967年(nian)(nian)間,在(zai)Besse'ges的(de)具有(you)40年(nian)(nian)歷史的(de)7機(ji)架法(fa)塞(sai)爾(er)(er)軋機(ji)(如圖13-9所示的(de))上(shang)進(jin)行了(le)8次大規模試(shi)(shi)驗(yan)(yan),每次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)持續(xu)(xu)5~25個(ge)班次。這(zhe)(zhe)臺法(fa)塞(sai)爾(er)(er)軋機(ji)是由一(yi)(yi)臺1000kW的(de)交流電動(dong)機(ji)傳動(dong)的(de),對軋輥(gun)(gun)軸承(cheng)和(he)軋輥(gun)(gun)調整的(de)條(tiao)件極(ji)其(qi)(qi)不利,但其(qi)(qi)結果(guo)卻(que)一(yi)(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)比一(yi)(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)好(hao),共計生產(chan)了(le)直徑為(wei)92mm、壁(bi)厚(hou)為(wei)3.5mm和(he)長度為(wei)12m的(de)管子12000根,其(qi)(qi)中有(you)5450根是在(zai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)末期(qi)只用(yong)(yong)了(le)一(yi)(yi)根由2343號(hao)鋼(含(han)5%鉻(ge))制(zhi)作的(de)空心(xin)水冷芯(xin)棒生產(chan)的(de),這(zhe)(zhe)根芯(xin)棒,經(jing)過(guo)了(le)鍍(du)鉻(ge)處理(原(yuan)始鍍(du)層厚(hou)度為(wei)0.05mm),它的(de)滑動(dong)特性(xing)(xing)好(hao)。連續(xu)(xu)使用(yong)(yong)這(zhe)(zhe)根芯(xin)棒時,雖(sui)然芯(xin)棒在(zai)軋制(zhi)過(guo)程中承(cheng)受(shou)著熱(re)負荷,但仍然具有(you)原(yuan)來(lai)的(de)滑動(dong)性(xing)(xing)和(he)剛性(xing)(xing)。


圖 13-9.jpg


軋制參數(shu)如下:


空(kong)心坯(35號鋼(gang))                外徑125mm,壁厚18mm

管子                                   外徑92mm,壁厚3.5mm,長度12m

芯(xin)棒                                   外徑86/85mm,內徑40mm

芯棒工作長度                       3200mm

管子出口速度                       2.2m/s

延長率                                1:6.22

電動機功率                          750~1000kW

單位(wei)功(gong)率消(xiao)耗                      14.2~18.3(平均16)kW·h/t


  多機架軋(ya)管(guan)機(MPM)軋(ya)出(chu)來的(de)(de)(de)管(guan)子(zi)(zi)通過二機架脫管(guan)機從芯棒上拉出(chu)來,并定徑(jing)成(cheng)熱(re)尺寸(cun)88mm的(de)(de)(de)不銹鋼(gang)管(guan)。沿管(guan)子(zi)(zi)長度(du)(du)的(de)(de)(de)平均終軋(ya)溫度(du)(du)波動于920~980℃之(zhi)間(jian)。看來,具有這(zhe)種溫度(du)(du)的(de)(de)(de)管(guan)子(zi)(zi)不必經過中間(jian)加熱(re)就可(ke)直接在(zai)張力減徑(jing)機上減徑(jing)成(cheng)3/8英(ying)寸(cun)的(de)(de)(de)煤氣(qi)管(guan)。由測(ce)量(liang)4點的(de)(de)(de)壁厚數據算出(chu)的(de)(de)(de)平均壁厚值。


  MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)軋(ya)(ya)(ya)出來的(de)(de)管(guan)子內(nei)表面(mian)非常光(guang)滑,它可(ke)以與冷(leng)拔管(guan)相比。連續軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)和(he)自動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)所軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)的(de)(de)樣品(pin)管(guan)與MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)所軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)的(de)(de)管(guan)子進行比較(jiao)時,德國(guo)專業人員毫不含(han)糊地認(ren)為 Besse'ges的(de)(de)MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)所軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)的(de)(de)管(guan)子最好。


 1967年(nian)11月,浙江不銹鋼(gang)管(guan)廠(chang)家的MPM試(shi)驗(yan)(yan)軋機(ji)拆除了,但其試(shi)驗(yan)(yan)過程都攝制成了電影(ying),這(zhe)些影(ying)片保存(cun)在(zai)瑞士洛桑鋼(gang)管(guan)工(gong)業顧問工(gong)程師J.P.Calmes那里。


 內部用高壓(ya)(ya)水(shui)冷卻(que)的(de)插入(ru)毛管的(de)芯棒(bang)在(zai)咬入(ru)第(di)一機架時由(you)油壓(ya)(ya)缸(gang)來限制移動,油壓(ya)(ya)缸(gang)的(de)前進運動由(you)變量泵(beng)固定(ding)地(di)調(diao)節為(wei)某一恒定(ding)速度。


 拔(ba)出的芯棒送(song)回原(yuan)始位置(zhi),噴水使之從120~150℃降到外表為50℃的溫度。在(zai)這種軋(ya)制和冷卻條件下,軋(ya)制一根管子的平均周期時間為40秒(miao)。


 芯棒(bang)外(wai)表(biao)面通(tong)常采用重油-石(shi)墨混(hun)合(he)劑進行潤滑(hua),此外(wai)空心(xin)毛管內(nei)表(biao)面還要(yao)添加(jia)潤滑(hua)和(he)隔熱材(cai)料,這種材(cai)料是通(tong)過空心(xin)芯棒(bang)卡頭(tou)注入毛管的。芯棒(bang)表(biao)面要(yao)特(te)別保持光(guang)滑(hua),以(yi)至于隨著軋制道(dao)次的增加(jia)而更加(jia)光(guang)滑(hua)。