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(bu)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縫不銹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(yong)浮(fu)動芯(xin)棒(bang)的(de)(de)連續(xu)式軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)軋(ya)(ya)制不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)時,軋(ya)(ya)制過(guo)程的(de)(de)不(bu)(bu)穩定(ding)性(xing)及(ji)這(zhe)種不(bu)(bu)穩定(ding)性(xing)對管(guan)(guan)子質量的(de)(de)不(bu)(bu)良影響(xiang),以及(ji)連續(xu)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)的(de)(de)經濟性(xing)問題(ti)和采用(yong)浮(fu)動芯(xin)棒(bang)的(de)(de)連續(xu)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)的(de)(de)實際(ji)生(sheng)產經驗,使得Contubind公司(si)認為有必要(yao)和有可能根據最新(xin)(xin)的(de)(de)軋(ya)(ya)制原(yuan)理,對1889年就已經在浙江不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)廠家生(sheng)產車間內應用(yong)過(guo)的(de)(de)、在多(duo)機(ji)架二輥式軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)上使用(yong)限(xian)動芯(xin)棒(bang)生(sheng)產無(wu)縫(feng)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)方法重(zhong)新(xin)(xin)進行科學實驗,提出這(zhe)種軋(ya)(ya)制過(guo)程的(de)(de)相應理論,并通過(guo)大規模實際(ji)試驗證實這(zhe)種理論。
直到1964年,在(zai)意(yi)大利Dalmine公(gong)司(si)(si)的(de)帶固定芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)的(de)連(lian)續(xu)式軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang)(shang)進(jin)行了(le)(le)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan),后(hou)來(lai)又在(zai)法(fa)(fa)國的(de) Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)的(de)法(fa)(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang)(shang)進(jin)行試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)。其中(zhong)在(zai)Dalmine公(gong)司(si)(si)生(sheng)產(chan)出了(le)(le)厚(hou)壁管,而(er)Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)根(gen)據 A.Tostivint 的(de)第1322304 號(hao)專利,在(zai)Besse'ger的(de)第二號(hao)法(fa)(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang)(shang)采(cai)用限動(dong)芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)進(jin)行試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan),取得了(le)(le)相應的(de)效(xiao)果。根(gen)據上(shang)(shang)述情況 Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)和(he) Contu-bind 公(gong)司(si)(si)決定共同(tong)發展(zhan)限動(dong)芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)的(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)方法(fa)(fa)。從1965年到1967年間,在(zai)Besse'ges的(de)具有(you)40年歷史的(de)7機(ji)(ji)架(jia)法(fa)(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(如圖13-9所示的(de))上(shang)(shang)進(jin)行了(le)(le)8次大規(gui)模試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan),每次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)持續(xu)5~25個班次。這臺法(fa)(fa)塞(sai)(sai)(sai)爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)是(shi)由(you)一(yi)臺1000kW的(de)交流(liu)電動(dong)機(ji)(ji)傳動(dong)的(de),對軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥軸承和(he)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥調整(zheng)的(de)條件極(ji)其不(bu)利,但(dan)其結果卻一(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)比一(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)好,共計生(sheng)產(chan)了(le)(le)直徑為(wei)92mm、壁厚(hou)為(wei)3.5mm和(he)長(chang)度為(wei)12m的(de)管子12000根(gen),其中(zhong)有(you)5450根(gen)是(shi)在(zai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)末期(qi)只用了(le)(le)一(yi)根(gen)由(you)2343號(hao)鋼(含5%鉻(ge))制(zhi)作的(de)空心水冷芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)生(sheng)產(chan)的(de),這根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)(bang),經過了(le)(le)鍍鉻(ge)處理(原(yuan)(yuan)始鍍層厚(hou)度為(wei)0.05mm),它(ta)的(de)滑動(dong)特性好。連(lian)續(xu)使用這根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)時,雖然(ran)(ran)芯(xin)棒(bang)(bang)(bang)在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)過程中(zhong)承受(shou)著熱(re)負荷,但(dan)仍然(ran)(ran)具有(you)原(yuan)(yuan)來(lai)的(de)滑動(dong)性和(he)剛性。
軋制(zhi)參(can)數如下:
空心(xin)坯(35號(hao)鋼) 外徑(jing)125mm,壁厚18mm
管(guan)子 外(wai)徑92mm,壁厚3.5mm,長度12m
芯棒 外徑86/85mm,內徑40mm
芯棒工作長(chang)度 3200mm
管子(zi)出(chu)口速度 2.2m/s
延(yan)長率 1:6.22
電(dian)動機(ji)功(gong)率 750~1000kW
單位功率消耗(hao) 14.2~18.3(平均16)kW·h/t
多機架(jia)軋(ya)管機(MPM)軋(ya)出(chu)來(lai)的(de)管子(zi)通過二機架(jia)脫管機從芯棒上(shang)拉出(chu)來(lai),并定徑成熱(re)(re)尺寸(cun)88mm的(de)不銹(xiu)鋼管。沿管子(zi)長度的(de)平(ping)均(jun)終軋(ya)溫度波動于920~980℃之間。看(kan)來(lai),具有這種溫度的(de)管子(zi)不必經過中間加熱(re)(re)就可直接在(zai)張力減徑機上(shang)減徑成3/8英寸(cun)的(de)煤氣(qi)管。由測量4點的(de)壁(bi)厚數(shu)據算(suan)出(chu)的(de)平(ping)均(jun)壁(bi)厚值(zhi)。
MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)軋(ya)(ya)(ya)出來的(de)(de)(de)管(guan)(guan)子內表面非常光滑,它可以與冷拔管(guan)(guan)相(xiang)比。連續軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)和自動(dong)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)所(suo)軋(ya)(ya)(ya)制的(de)(de)(de)樣品管(guan)(guan)與MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)所(suo)軋(ya)(ya)(ya)制的(de)(de)(de)管(guan)(guan)子進行比較時(shi),德國專(zhuan)業人員毫(hao)不(bu)含糊地(di)認(ren)為(wei) Besse'ges的(de)(de)(de)MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)所(suo)軋(ya)(ya)(ya)制的(de)(de)(de)管(guan)(guan)子最好。
1967年11月(yue),浙(zhe)江不銹(xiu)鋼管廠(chang)家的MPM試驗軋機拆除(chu)了,但(dan)其試驗過程都攝(she)制成了電影,這(zhe)些(xie)影片(pian)保存在(zai)瑞士洛桑鋼管工(gong)業顧問工(gong)程師J.P.Calmes那里。
內部(bu)用高壓水冷卻的插入(ru)毛管的芯棒在咬入(ru)第一機(ji)架時由油壓缸來限制移動,油壓缸的前進運動由變量泵固定地(di)調節為某一恒定速度。
拔出的芯棒送回原(yuan)始位置,噴水使之從120~150℃降到外表為50℃的溫(wen)度。在這種軋制和(he)冷(leng)卻(que)條件下,軋制一(yi)根管子的平(ping)均周期(qi)時間為40秒。
芯棒(bang)(bang)外表(biao)面(mian)(mian)通常采用重(zhong)油-石墨混合劑進(jin)行(xing)潤(run)滑,此(ci)外空心毛管(guan)(guan)內表(biao)面(mian)(mian)還要添加潤(run)滑和隔熱(re)材(cai)料,這種(zhong)材(cai)料是通過空心芯棒(bang)(bang)卡頭注入(ru)毛管(guan)(guan)的。芯棒(bang)(bang)表(biao)面(mian)(mian)要特(te)別保持(chi)光滑,以至于隨著(zhu)軋制(zhi)道次的增加而更加光滑。