第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不銹鋼管廠投產。投產后不斷加以改進，終于發展成世界上生產優質無縫不(bu)銹鋼管的主流工藝設備，由于市場要求進一步提高不銹鋼管生產的效益，幾年前這種工藝發展到了它的頂峰。由于PQF工藝的發展，MPM軋管工藝的種種限制已被克服，從而將MPM軋管工藝向前推進了一大步。在中國天津鋼管有限公司（TPCO)PQF軋管機的順利投產表明這種軋管工藝將成為無縫鋼管生產的一種標準工藝。
世界上(shang)最新型的(de)無縫不銹(xiu)鋼管軋(ya)機于2003年年底在天(tian)津投(tou)產(chan)，這是世界上(shang)第一臺 PQF軋(ya)管機（圖26-5)。PQF 是 PremiumQuality Finishing 三(san)詞的(de)縮寫(xie)。
PQF連軋管機(ji)能保證最佳的產(chan)品(pin)質量(liang)。當然，只有當軋管機(ji)在日常生產(chan)中(zhong)能保證產(chan)品(pin)優質，它才具有真正(zheng)的競爭優勢。這就需要(yao)軋機(ji)在運(yun)行中(zhong)即堅固(gu)可(ke)靠，又易于操作。
早(zao)在1999年，SMS就有(you)發展PQF軋機的(de)設想。在穿孔和張減工藝的(de)優化方(fang)面(mian)，SMS-Meer 擁有(you)多項(xiang)專門技(ji)(ji)術(shu)，而SMS-Uemag-Innse的(de)主要技(ji)(ji)術(shu)領域則在MPM連續軋管工藝方(fang)面(mian)。
新的軋管(guan)機(ji)設備的目(mu)標是使鋼管(guan)質量(liang)有一個(ge)飛(fei)躍，定量(liang)地說，就(jiu)是使現在(zai)常用的直徑(jing)、壁厚公差減少50%。
世界(jie)范圍(wei)內無縫不銹鋼(gang)管設(she)備(bei)制造的經(jing)驗，顯(xian)示出在(zai)(zai)設(she)備(bei)改(gai)進提高這方面具有很大的潛力，這一潛力沒(mei)有被挖掘出來的原因是由于軋管設(she)備(bei)和輔助設(she)備(bei)配置不當。對(dui)于軋制全過(guo)程監控而(er)言，缺(que)(que)少(shao)合適的檢測技術(shu)，穿(chuan)孔工藝(yi)過(guo)程難以(yi)掌(zhang)握。另(ling)外，在(zai)(zai)軋制過(guo)程中也缺(que)(que)乏進行(xing)適當修正(zheng)調節的執(zhi)行(xing)裝置。
只有當(dang)所有問題具有一致且(qie)全面的(de)(de)解(jie)(jie)決(jue)辦法后，才能(neng)在(zai)(zai)實際運行中實現既定(ding)的(de)(de)目標。因此，在(zai)(zai)PQF這一理念中結(jie)合了一系列完(wan)整的(de)(de)解(jie)(jie)決(jue)方案(an)（圖(tu)26-6),包括(kuo)：
1. 輥(gun)式穿孔機，設有最優化的(de)軋輥(gun)箱(xiang)和導衛裝置(zhi)以及(ji)扭轉變形小的(de)機架(jia)；
2. 用(yong)于(yu)軋(ya)制延(yan)伸的(de)三(san)輥式連軋(ya)機，這(zhe)種軋(ya)機容易操作(zuo)，且產品(pin)質量(liang)優(you)越；
3. HGC輥縫液壓調節系統，使軋管延伸階段(duan)的壁厚偏差減至最小值；
4. CARTA工藝系統，可以優化生產計劃并在(zai)生產過程(cheng)中進行在(zai)線調節；
5. CARTA/FGF,即自由孔型形狀工藝系統，厚壁管的(de)質量得(de)以(yi)優化；
6. 張減(jian)機采(cai)用三組(zu)疊加傳動和可調(diao)式精軋機架（FPS)以(yi)減(jian)少張減(jian)管的直徑偏差值；
7. LASUS壁厚測(ce)量系統，可(ke)對壁厚進(jin)行可(ke)靠的、高(gao)分辨率的測(ce)量；
8. QAS質量保證(zheng)系統，可對測得的數據進行智能評估，并提(ti)供有(you)效的工藝(yi)過程(cheng)監控(kong)。
一、三輥(gun)式連(lian)軋管機(ji)
早(zao)在20世紀90年代初，SMS-Demag-Innse 就(jiu)對三(san)輥(gun)(gun)(gun)軋(ya)(ya)(ya)管機作過(guo)報道，認為(wei)(wei)這(zhe)是(shi)(shi)已發展完善的(de)(de)二輥(gun)(gun)(gun)式(shi)(shi)MPM軋(ya)(ya)(ya)機進一(yi)步發展的(de)(de)方向(xiang)。三(san)輥(gun)(gun)(gun)式(shi)(shi)連(lian)軋(ya)(ya)(ya)管工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)優點是(shi)(shi)顯(xian)而易見的(de)(de)，因(yin)為(wei)(wei)在張減工(gong)(gong)藝(yi)領域早(zao)已實(shi)現了由二輥(gun)(gun)(gun)式(shi)(shi)機架向(xiang)三(san)輥(gun)(gun)(gun)式(shi)(shi)機架的(de)(de)轉變，使無縫(feng)不銹鋼管的(de)(de)質量顯(xian)著提高。對這(zhe)種工(gong)(gong)藝(yi)危(wei)險性的(de)(de)預(yu)測，是(shi)(shi)三(san)輥(gun)(gun)(gun)式(shi)(shi)軋(ya)(ya)(ya)管工(gong)(gong)藝(yi)應(ying)(ying)用成(cheng)熟較晚的(de)(de)原(yuan)因(yin)之一(yi)，因(yin)此要盡可能(neng)做到不用價格昂貴(gui)的(de)(de)試(shi)驗(yan)軋(ya)(ya)(ya)機來開發與MPM軋(ya)(ya)(ya)機不同的(de)(de)新的(de)(de)孔(kong)型設計(ji)技術，特別要注意將(jiang)軋(ya)(ya)(ya)件從芯(xin)棒上(shang)脫出的(de)(de)問題。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應(ying)(ying)用以MPM軋(ya)(ya)(ya)機操作經驗(yan)為(wei)(wei)基礎的(de)(de)FEM有限元模擬法（圖(tu)26-7),實(shi)施(shi)了技術安全措施(shi)，獲得了為(wei)(wei)安裝新的(de)(de)PQF軋(ya)(ya)(ya)管工(gong)(gong)藝(yi)所(suo)需(xu)的(de)(de)訣竅。這(zhe)是(shi)(shi)一(yi)項(xiang)獨立的(de)(de)技術，它可安全、切實(shi)地被引入(ru)實(shi)際(ji)應(ying)(ying)用之中(zhong)。
與(yu)兩(liang)輥(gun)(gun)式軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝(yi)相(xiang)比，三(san)(san)輥(gun)(gun)式工(gong)(gong)藝(yi)在(zai)質量和(he)(he)成(cheng)本(ben)方面的優越性在(zai)于三(san)(san)輥(gun)(gun)式機(ji)架中(zhong)更加均(jun)勻的變(bian)(bian)形(xing)過程(cheng)。三(san)(san)輥(gun)(gun)式結構使得金屬流變(bian)(bian)得均(jun)勻，原因是軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)和(he)(he)管(guan)件間的相(xiang)對速度大(da)約降低了50%,軋(ya)(ya)制力沿周邊(bian)和(he)(he)自(zi)由變(bian)(bian)形(xing)區的分(fen)布(bu)更加合(he)理，未加控(kong)制的變(bian)(bian)形(xing)只有(you)(you)兩(liang)輥(gun)(gun)式軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝(yi)的一(yi)半。更加均(jun)勻的變(bian)(bian)形(xing)意(yi)味著管(guan)件截面內的壁厚(hou)偏差較(jiao)小，與(yu)具(ju)有(you)(you)影(ying)響力的變(bian)(bian)量的關聯性較(jiao)小，金屬變(bian)(bian)形(xing)應力就(jiu)相(xiang)對較(jiao)低。
從(cong)不銹鋼(gang)管(guan)廠的角度來看，三(san)輥式(shi)軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)的一(yi)個主(zhu)要優點(dian)是軋(ya)(ya)制過程(cheng)穩(wen)定，而且易于掌(zhang)握。這(zhe)個優點(dian)很重要，因為確定這(zhe)種軋(ya)(ya)制過程(cheng)的先決條件就是在日常生產中確保產品質量的可靠(kao)性和(he)持久性。上述(shu)較(jiao)低的金屬應力使得產品范圍得以擴大到薄壁管(guan)和(he)合金含量較(jiao)高的鋼(gang)管(guan)。
三(san)輥式連(lian)軋管機可(ke)以達到無(wu)縫鋼管軋機靈活性高(gao)、在(zai)較短的(de)(de)時(shi)間(jian)內小批量生產不同規格的(de)(de)管子的(de)(de)要求(qiu)、同時(shi)具有成本較低和尺寸(cun)偏(pian)差(cha)較小等優點。
為了將(jiang)這(zhe)些成果應(ying)用于三輥軋(ya)管工藝過程，PQF軋(ya)機結合(he)了以下機械設計特點(dian)：軋(ya)輥的準確定位和保持正定位置(zhi)的穩定性，同(tong)時(shi)在軋(ya)制過程中可以調節軋(ya)輥孔型。
軋(ya)輥(gun)裝在(zai)可擺動的(de)橫臂上，然后(hou)裝入機(ji)架(jia)的(de)機(ji)芯(xin)（圖26-8)。機(ji)芯(xin)裝在(zai)隧道式(shi)機(ji)座內，后(hou)者(zhe)裝有(you)調(diao)整軋(ya)輥(gun)位置的(de)液壓小艙(cang)（每一個(ge)軋(ya)輥(gun)設有(you)一個(ge)液壓小艙(cang)），這些結構均使軋(ya)機(ji)既穩定(ding)又緊湊，使得(de)軋(ya)輥(gun)定(ding)位和芯(xin)棒(bang)導(dao)向具有(you)很高的(de)準確度，從而將變形過(guo)程設計得(de)很精確。
和兩輥式MPM軋機相比較，上述結構又具有以下(xia)優(you)點：
1. 軋(ya)機(ji)總(zong)體設(she)計緊湊，基座深度最小；
2. 機架(jia)間距(ju)較小，芯棒長度較短，并具有最佳的芯棒導引系統；
3. 在封閉固定的環狀(zhuang)機(ji)架框架內，三股軋輥(gun)力互呈120°,可(ke)相互對稱吸(xi)收；
4. 由(you)于變(bian)形均勻再加上每一個軋輥機(ji)可(ke)以液(ye)壓調整(zheng)，可(ke)以實現軋縫的(de)自動調整(zheng)；
5. 軸承間距離(li)較(jiao)短，作用在每(mei)一個軋(ya)輥上(shang)的軋(ya)制(zhi)力較(jiao)小，因此彎曲力矩較(jiao)小，從而使(shi)孔型(xing)的改(gai)變量(liang)最小，管子公差(cha)明顯(xian)降低。
二(er)、壁厚測量
LASUS是設在軋機熱軋區(qu)的超聲(sheng)波壁(bi)厚測(ce)量系(xi)統（圖26-9),其工藝技術原理和冷(leng)管(guan)超聲(sheng)波探(tan)傷基(ji)本相同，具有同樣高的精確性、局部分(fen)辨率和可靠性。上述測(ce)量技術特性對(dui)于正確而(er)詳盡(jin)地記錄熱軋管(guan)壁(bi)厚結(jie)構具有決定性意(yi)義，這樣就可以(yi)在生產(chan)過程中(zhong)進(jin)行正確的介入。
測(ce)量(liang)頭（探(tan)頭）裝(zhuang)在抽芯棒裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)軋(ya)(ya)出區，它(ta)對PQF熱(re)軋(ya)(ya)管(guan)和穿孔坯的(de)(de)軋(ya)(ya)制(zhi)數據(ju)進行記錄。在張減(jian)機的(de)(de)輸出端則設有(you)另一個測(ce)量(liang)頭以記錄熱(re)軋(ya)(ya)荒(huang)管(guan)的(de)(de)壁厚(hou)偏差，并對管(guan)端增(zeng)厚(hou)和內六角形加(jia)以確(que)認。
三、質量保證系統
穿孔(kong)機(ji)(ji)和(he)連軋管機(ji)(ji)對壁(bi)厚形成的影(ying)響(xiang)(xiang)可借(jie)QAS系統中適當的分析(xi)技術而(er)加以區分，從而(er)對兩(liang)個機(ji)(ji)組分別實現工藝(yi)過程最佳化(hua)。在(zai)各種情況(kuang)下可由單通道測量(liang)系統來對這(zhe)兩(liang)種影(ying)響(xiang)(xiang)進行區分，此(ci)時由機(ji)(ji)器人控制測量(liang)頭圍繞工件的軸線回轉。在(zai)QAS系統中設有被測數據的智能評價系統，這(zhe)一系統對所測得的數據沿周邊或軸向(xiang)進行正確分類(lei)，然后(hou)加以分析(xi)評估(gu)。
四、CARTA工藝技術系統
CARTA工(gong)藝技(ji)(ji)術系(xi)統(tong)為三大軋機，即(ji)穿孔機、PQF軋機和張減(jian)機提供優化(hua)操作所需(xu)的(de)(de)技(ji)(ji)術。借(jie)助于CARTA工(gong)藝技(ji)(ji)術，生產計劃子系(xi)統(tong)得以(yi)(yi)確定(ding)工(gong)具(ju)及其整(zheng)定(ding)數(shu)據(ju)。CARTA工(gong)具(ju)管(guan)理系(xi)統(tong)可以(yi)(yi)保證工(gong)具(ju)的(de)(de)正確加工(gong)以(yi)(yi)及工(gong)具(ju)機架的(de)(de)正確管(guan)理。CARTA過程管(guan)理系(xi)統(tong)完成(cheng)過程控制，從而修正整(zheng)定(ding)值(zhi)，使尺寸偏(pian)差(cha)減(jian)至最小(xiao)。CARTA工(gong)藝技(ji)(ji)術系(xi)統(tong)包括以(yi)(yi)下6個(ge)系(xi)統(tong)：
1. CARTA-CPM 這(zhe)一系統得以保證穿孔(kong)機最佳化運行所(suo)需(xu)的工藝(yi)技術，即提(ti)供軋制表所(suo)需(xu)的工具(ju)數據及其整(zheng)(zheng)定值，而且可以在生產(chan)過(guo)程(cheng)中對整(zheng)(zheng)定值加以修正。
2. CARTA/EC(穿(chuan)孔機(ji)壁厚(hou)不均控(kong)制系(xi)統(tong)） 采用CAR-TA-EC 對壁厚(hou)不均加以控(kong)制可獲得良好(hao)的經濟效(xiao)益(yi)，這一系(xi)統(tong)由過程數據分析和故障(zhang)診斷兩個系(xi)統(tong)組成，其(qi)功(gong)能是大(da)大(da)改善穿(chuan)孔機(ji)壁厚(hou)不均的狀況。
3. CARTA/PQF 借助于CARTA/PQF的PSS過程監控(kong)系統（Process Supervision System)以及CARTA/PQF的液(ye)壓輥縫調(diao)節控(kong)制(zhi)系統（HGC),可在軋制(zhi)過程中對軋機調(diao)整進(jin)行修正，這樣可對管子產生(sheng)補(bu)償影(ying)響。
更(geng)換軋制(zhi)(zhi)規格時，有(you)時往(wang)往(wang)需要改(gai)變(bian)輥(gun)縫調整或改(gai)變(bian)速(su)度系列(lie)，從(cong)而改(gai)變(bian)中(zhong)間機架張力狀態或延伸系數分配(pei)以(yi)(yi)優化變(bian)形過(guo)程(cheng)(cheng)。這(zhe)(zhe)樣，可改(gai)變(bian)在軋制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)摩擦力、溫度和材料性能的(de)影響。輥(gun)縫調整也(ye)(ye)可以(yi)(yi)在軋制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)進行，以(yi)(yi)便使溫度的(de)影響得以(yi)(yi)補償。此外，軋制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)芯(xin)棒(bang)磨損的(de)影響也(ye)(ye)可以(yi)(yi)采用(yong)適應(ying)性調整而加(jia)以(yi)(yi)修(xiu)正。采用(yong)這(zhe)(zhe)一系統也(ye)(ye)可以(yi)(yi)使管端(duan)軋得薄一些(xie)，以(yi)(yi)減(jian)少在張減(jian)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)管端(duan)的(de)增厚(hou)。
4. CARTA/SRM 采用這一系(xi)統，張減機的(de)軋輥速度可(ke)以自(zi)動適應，從而將壁(bi)厚偏(pian)差減至(zhi)最小。通(tong)常所配置的(de)過程(cheng)控(kong)制(zhi)系(xi)統包括管端控(kong)制(zhi)系(xi)統CEC和平均壁(bi)厚控(kong)制(zhi)系(xi)統WTCA/L.工(gong)(gong)件(jian)通(tong)過張減機時，控(kong)制(zhi)系(xi)統調整工(gong)(gong)件(jian)的(de)延伸，使壁(bi)厚符合要(yao)求。與沒有(you)(you)設置控(kong)制(zhi)系(xi)統的(de)張減機相比較，壁(bi)厚偏(pian)差精度和收得率(lv)能提(ti)高(gao)幾個百分點。從運行經(jing)濟性(xing)的(de)角度看，有(you)(you)必(bi)要(yao)設置這種形式的(de)控(kong)制(zhi)系(xi)統。
5. CARTA/FPS 成品機架(jia)采用可(ke)調機架(jia)（FPS),可(ke)以(yi)減(jian)小直徑偏(pian)差(cha)，即降低平均(jun)壁厚(hou)偏(pian)差(cha)和不圓(yuan)度。圖26-10所(suo)示(shi)的是(shi)用于這(zhe)一(yi)用途的具有可(ke)調機架(jia)的張(zhang)減(jian)機。CARTA/FPS的功能是(shi)管理專用機架(jia)和確定(ding)其整(zheng)定(ding)值。
6. CARTA/PL(Planning)這(zhe)一(yi)系(xi)統對測得(de)的(de)(de)數據、操(cao)作臺的(de)(de)輸入值和設計數據等工藝參數進行評(ping)估(gu)，其目的(de)(de)在(zai)于建(jian)立經驗(yan)數據庫，優化(hua)過程計劃，利用(yong)從(cong)生(sheng)(sheng)產(chan)操(cao)作中(zhong)獲得(de)的(de)(de)經驗(yan)進行生(sheng)(sheng)產(chan)過程控制。采(cai)用(yong)這(zhe)一(yi)子(zi)(zi)(zi)系(xi)統的(de)(de)目的(de)(de)是使一(yi)批管子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)以最小量的(de)(de)管件生(sheng)(sheng)產(chan)出符(fu)合規(gui)定公差的(de)(de)管子(zi)(zi)(zi)。
所有以(yi)上這些新技術的(de)目(mu)的(de)在于提(ti)高無縫不銹鋼管生產的(de)靈活性，并使尺寸偏差(cha)降為(wei)最小(xiao)值。
五、天(tian)津鋼管集團有限公司（TPCO)的PQF連軋管機
天(tian)津鋼(gang)(gang)管(guan)集(ji)團(tuan)有限公司的三(san)輥連軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)融合了PQF軋(ya)管(guan)工(gong)藝所有的精粹功能，也是世界上首臺此類軋(ya)機(ji)(ji)。該廠(chang)所生產的不銹鋼(gang)(gang)管(guan)外徑為(wei)31.8~168.3mm,年產量為(wei)40萬/噸。主要設備組成為(wei)：環形爐(lu)；錐輥式穿孔機(ji)(ji)；5機(ji)(ji)架(jia)PQF軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)，其(qi)前設有空軋(ya)機(ji)(ji)架(jia)，其(qi)后設有芯棒(bang)抽出機(ji)(ji)；再加(jia)熱爐(lu)；24架(jia)張減機(ji)(ji)。
為縮短節奏時，增加產量，軋機的芯棒由抽出裝置抽出，為此芯棒抽出機設有液壓輥縫控制設施。PQF三輥軋管工藝比較容易掌握，易于達到高級產品質量水平，可軋制如304L不銹鋼等合金含量較高的鋼管，因此可以說實現了軋管工藝技術更進一步的目標。
