第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不(bu)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(jie)上(shang)最(zui)新型(xing)的無縫(feng)不(bu)銹鋼管軋機于2003年(nian)年(nian)底在天津(jin)投產，這是世界(jie)上(shang)第一臺 PQF軋管機（圖26-5)。PQF 是 PremiumQuality Finishing 三詞的縮(suo)寫。
PQF連軋管機能保證最佳的(de)產品質量。當然，只(zhi)有(you)當軋管機在日常(chang)生產中能保證產品優(you)質，它才具有(you)真正(zheng)的(de)競(jing)爭(zheng)優(you)勢。這就(jiu)需(xu)要軋機在運行中即堅固可靠，又易于(yu)操作(zuo)。
早在(zai)1999年(nian)，SMS就有(you)發展PQF軋機(ji)的設(she)想。在(zai)穿孔和張(zhang)減(jian)工藝的優化方面，SMS-Meer 擁有(you)多項專門技(ji)術，而SMS-Uemag-Innse的主要(yao)技(ji)術領域則在(zai)MPM連續軋管(guan)工藝方面。
新的軋(ya)管機設(she)備的目標是使鋼管質量(liang)有一個飛躍，定量(liang)地說，就是使現在常用的直徑、壁厚公差(cha)減(jian)少(shao)50%。
世(shi)界范(fan)圍(wei)內無縫(feng)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)設備(bei)(bei)制造的經驗，顯示出在設備(bei)(bei)改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(yu)軋管(guan)(guan)設備(bei)(bei)和輔(fu)助(zhu)設備(bei)(bei)配置不(bu)當。對于(yu)軋制全過程(cheng)監控而(er)言(yan)，缺少(shao)合適的檢測技術，穿孔工藝(yi)過程(cheng)難以(yi)掌握(wo)。另(ling)外，在軋制過程(cheng)中(zhong)也缺乏進行(xing)適當修正調節(jie)的執行(xing)裝(zhuang)置。
只(zhi)有(you)當所有(you)問(wen)題具有(you)一致且(qie)全面(mian)的解決辦法后，才能在實(shi)際運行中實(shi)現(xian)既定(ding)的目標。因此，在PQF這一理念中結(jie)合了一系列完整的解決方(fang)案（圖26-6),包括：
1. 輥式穿孔機，設有最優化的軋輥箱和導衛裝(zhuang)置以及扭(niu)轉變形小的機架；
2. 用于軋(ya)制延伸的三輥式連軋(ya)機(ji)，這(zhe)種軋(ya)機(ji)容易操作，且產品質量(liang)優(you)越(yue)；
3. HGC輥縫液壓調節系統(tong)，使軋管(guan)延伸階(jie)段的壁厚偏差減(jian)至(zhi)最(zui)小值(zhi)；
4. CARTA工(gong)藝系(xi)統，可(ke)以優化生(sheng)產計(ji)劃并在生(sheng)產過(guo)程(cheng)中進(jin)行在線調節；
5. CARTA/FGF,即自由孔型(xing)形狀工藝系統，厚壁(bi)管的質量得以優化(hua)；
6. 張減機(ji)(ji)采用三(san)組疊加傳(chuan)動和可調式精軋(ya)機(ji)(ji)架（FPS)以減少張減管的(de)直徑偏差值；
7. LASUS壁厚測量系統，可(ke)對壁厚進行可(ke)靠的、高分辨率(lv)的測量；
8. QAS質量(liang)保(bao)證系統，可對測得的數據(ju)進行智(zhi)能評估，并提供(gong)有效的工(gong)藝(yi)過程監控。
一、三輥式(shi)連軋管機
早(zao)在20世紀90年代(dai)初，SMS-Demag-Innse 就對三輥(gun)軋(ya)管(guan)機(ji)作過(guo)報道，認為(wei)這是(shi)(shi)已發展完(wan)善的(de)(de)(de)二(er)輥(gun)式(shi)(shi)MPM軋(ya)機(ji)進(jin)一(yi)步發展的(de)(de)(de)方向(xiang)。三輥(gun)式(shi)(shi)連軋(ya)管(guan)工(gong)藝的(de)(de)(de)優點是(shi)(shi)顯(xian)而易見(jian)的(de)(de)(de)，因為(wei)在張減工(gong)藝領(ling)域早(zao)已實現(xian)了(le)由二(er)輥(gun)式(shi)(shi)機(ji)架向(xiang)三輥(gun)式(shi)(shi)機(ji)架的(de)(de)(de)轉變，使無縫不(bu)(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)質(zhi)量顯(xian)著提高(gao)。對這種工(gong)藝危險性的(de)(de)(de)預(yu)測(ce)，是(shi)(shi)三輥(gun)式(shi)(shi)軋(ya)管(guan)工(gong)藝應用(yong)成熟較(jiao)晚的(de)(de)(de)原(yuan)因之一(yi)，因此要盡可能做到不(bu)(bu)用(yong)價格(ge)昂貴的(de)(de)(de)試(shi)驗軋(ya)機(ji)來開發與MPM軋(ya)機(ji)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)孔型設計技術，特別(bie)要注意(yi)將軋(ya)件(jian)從(cong)芯棒上(shang)脫出的(de)(de)(de)問題。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應用(yong)以MPM軋(ya)機(ji)操作經驗為(wei)基礎的(de)(de)(de)FEM有限(xian)元模擬法（圖(tu)26-7),實施(shi)了(le)技術安全措施(shi)，獲得了(le)為(wei)安裝新(xin)(xin)的(de)(de)(de)PQF軋(ya)管(guan)工(gong)藝所需(xu)的(de)(de)(de)訣竅。這是(shi)(shi)一(yi)項獨立的(de)(de)(de)技術，它可安全、切實地被引入實際應用(yong)之中。
與(yu)兩(liang)輥式軋(ya)(ya)管工藝(yi)相(xiang)比，三(san)輥式工藝(yi)在質量和成(cheng)本方面的(de)優(you)越(yue)性(xing)在于(yu)三(san)輥式機(ji)架中更加均勻的(de)變(bian)形(xing)過程(cheng)。三(san)輥式結構使得金屬(shu)流變(bian)得均勻，原因(yin)是軋(ya)(ya)輥和管件間的(de)相(xiang)對(dui)速度大(da)約降低了(le)50%,軋(ya)(ya)制力沿周邊和自由變(bian)形(xing)區的(de)分布更加合(he)理(li)，未加控制的(de)變(bian)形(xing)只有兩(liang)輥式軋(ya)(ya)管工藝(yi)的(de)一(yi)半。更加均勻的(de)變(bian)形(xing)意味著管件截面內的(de)壁厚偏差較小，與(yu)具(ju)有影響力的(de)變(bian)量的(de)關聯性(xing)較小，金屬(shu)變(bian)形(xing)應力就相(xiang)對(dui)較低。
從(cong)不銹(xiu)鋼管廠(chang)的(de)角度來看(kan)，三輥式軋(ya)管機的(de)一個(ge)主要優(you)(you)點是軋(ya)制(zhi)過程穩定，而且易于(yu)掌握。這個(ge)優(you)(you)點很(hen)重要，因為(wei)確定這種軋(ya)制(zhi)過程的(de)先決條(tiao)件就是在(zai)日常生產中確保產品(pin)(pin)質量的(de)可(ke)靠性(xing)和(he)持久性(xing)。上述較(jiao)低的(de)金屬(shu)應力使得產品(pin)(pin)范圍得以擴(kuo)大到(dao)薄壁(bi)管和(he)合(he)金含(han)量較(jiao)高的(de)鋼管。
三輥式連(lian)軋管(guan)機(ji)可以達到無縫鋼管(guan)軋機(ji)靈(ling)活(huo)性高(gao)、在較短的時間(jian)內(nei)小批(pi)量生產不同規(gui)格(ge)的管(guan)子的要求、同時具(ju)有成(cheng)本較低和(he)尺寸偏差較小等優(you)點(dian)。
為了將(jiang)這些(xie)成果(guo)應用于三輥(gun)軋管工藝過(guo)程，PQF軋機結合了以(yi)下機械設(she)計特點：軋輥(gun)的準確(que)定(ding)位(wei)(wei)和保持正定(ding)位(wei)(wei)置(zhi)的穩定(ding)性，同(tong)時在軋制過(guo)程中(zhong)可以(yi)調節軋輥(gun)孔型。
軋輥(gun)裝(zhuang)在(zai)(zai)可擺動的(de)橫臂(bei)上，然后裝(zhuang)入機架的(de)機芯(xin)（圖26-8)。機芯(xin)裝(zhuang)在(zai)(zai)隧道式(shi)機座內，后者裝(zhuang)有(you)調整(zheng)軋輥(gun)位置的(de)液壓小艙(cang)（每一(yi)個(ge)軋輥(gun)設有(you)一(yi)個(ge)液壓小艙(cang)），這些結構均使軋機既(ji)穩定又緊湊，使得軋輥(gun)定位和(he)芯(xin)棒導向(xiang)具(ju)有(you)很高(gao)的(de)準確(que)度，從而將變形過(guo)程(cheng)設計(ji)得很精確(que)。
和兩輥式MPM軋機相比較，上述結構又(you)具有以下優點(dian)：
1. 軋機總體(ti)設計(ji)緊(jin)湊，基座深度(du)最(zui)小；
2. 機架間(jian)距較小(xiao)，芯棒長度較短，并(bing)具(ju)有(you)最佳的芯棒導引系統；
3. 在封(feng)閉固定的環狀機架框架內，三(san)股軋輥力(li)互(hu)呈120°,可相互(hu)對稱吸(xi)收；
4. 由于變形(xing)均勻再加上每一個軋(ya)輥機可以(yi)液(ye)壓(ya)調整，可以(yi)實(shi)現軋(ya)縫(feng)的自動調整；
5. 軸承間距離較短(duan)，作用在每(mei)一個軋(ya)輥上的(de)軋(ya)制(zhi)力較小(xiao)，因此(ci)彎(wan)曲力矩較小(xiao)，從而使孔(kong)型的(de)改(gai)變量最小(xiao)，管子公差明(ming)顯降低。
二、壁厚(hou)測量
LASUS是(shi)設在軋機熱軋區的(de)(de)超聲波壁厚(hou)測量系統（圖(tu)26-9),其工藝技術(shu)原理(li)和(he)冷管超聲波探傷基本相同，具(ju)有同樣高(gao)的(de)(de)精確(que)(que)性(xing)、局部(bu)分辨率和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。上(shang)述測量技術(shu)特性(xing)對于正確(que)(que)而詳盡(jin)地記錄熱軋管壁厚(hou)結構具(ju)有決定性(xing)意義，這樣就可(ke)以(yi)在生產過程中進行正確(que)(que)的(de)(de)介入(ru)。
測(ce)量頭（探頭）裝在抽芯棒(bang)裝置的(de)軋(ya)出區(qu)，它對(dui)PQF熱軋(ya)管和穿孔坯(pi)的(de)軋(ya)制數據(ju)進行記錄。在張減機(ji)的(de)輸出端則設有另一個測(ce)量頭以記錄熱軋(ya)荒管的(de)壁厚偏差，并對(dui)管端增厚和內六角形加以確認(ren)。
三、質量(liang)保證系統
穿孔機和連軋管機對壁厚形(xing)成的(de)影(ying)響可(ke)借QAS系統(tong)(tong)中適當的(de)分(fen)析技術而加(jia)以(yi)(yi)區(qu)分(fen)，從(cong)而對兩(liang)個機組分(fen)別實現工藝過程最佳(jia)化(hua)。在各種(zhong)情況下(xia)可(ke)由單通道測(ce)量(liang)系統(tong)(tong)來對這兩(liang)種(zhong)影(ying)響進行區(qu)分(fen)，此時由機器人控制測(ce)量(liang)頭(tou)圍繞(rao)工件(jian)的(de)軸(zhou)線回轉(zhuan)。在QAS系統(tong)(tong)中設(she)有被測(ce)數據(ju)的(de)智能評價系統(tong)(tong)，這一系統(tong)(tong)對所測(ce)得(de)的(de)數據(ju)沿周(zhou)邊(bian)或軸(zhou)向(xiang)進行正(zheng)確分(fen)類，然后加(jia)以(yi)(yi)分(fen)析評估。
四、CARTA工(gong)藝技術(shu)系統
CARTA工(gong)(gong)藝(yi)技術系統(tong)為三大軋機，即穿孔機、PQF軋機和張減機提供優化操作(zuo)所需的技術。借助于CARTA工(gong)(gong)藝(yi)技術，生產(chan)計劃子系統(tong)得以(yi)確(que)定(ding)工(gong)(gong)具(ju)及(ji)(ji)其整(zheng)定(ding)數據。CARTA工(gong)(gong)具(ju)管理系統(tong)可以(yi)保(bao)證工(gong)(gong)具(ju)的正(zheng)確(que)加(jia)工(gong)(gong)以(yi)及(ji)(ji)工(gong)(gong)具(ju)機架的正(zheng)確(que)管理。CARTA過程(cheng)管理系統(tong)完(wan)成過程(cheng)控制，從而修正(zheng)整(zheng)定(ding)值，使尺寸(cun)偏差減至最小(xiao)。CARTA工(gong)(gong)藝(yi)技術系統(tong)包括以(yi)下6個系統(tong)：
1. CARTA-CPM 這(zhe)一(yi)系統得以保證穿孔機(ji)最佳(jia)化運行所(suo)需的工(gong)藝技術，即提供軋(ya)制表所(suo)需的工(gong)具數據及其整定(ding)(ding)值，而且可以在生(sheng)產過程中對整定(ding)(ding)值加以修正。
2. CARTA/EC(穿(chuan)孔機壁厚不均控制系統(tong)） 采用(yong)CAR-TA-EC 對壁厚不均加(jia)以(yi)控制可獲(huo)得良好的(de)經(jing)濟效益，這一系統(tong)由(you)過程數據(ju)分析和(he)故(gu)障診斷兩個(ge)系統(tong)組成，其功能是(shi)大大改善穿(chuan)孔機壁厚不均的(de)狀況(kuang)。
3. CARTA/PQF 借助于(yu)CARTA/PQF的(de)PSS過程監(jian)控系統（Process Supervision System)以及CARTA/PQF的(de)液壓輥縫調(diao)節控制系統（HGC),可在軋(ya)制過程中(zhong)對軋(ya)機調(diao)整進行修正，這樣(yang)可對管子產生補償影響。
更換軋(ya)制規(gui)格時，有時往往需要改變輥(gun)縫調整或改變速度(du)系列，從而改變中間(jian)機(ji)架(jia)張力狀態或延(yan)伸(shen)系數分(fen)配以(yi)(yi)(yi)優化變形過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)。這樣(yang)，可(ke)改變在(zai)軋(ya)制過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中的(de)摩擦力、溫度(du)和(he)材料性(xing)能的(de)影響(xiang)。輥(gun)縫調整也(ye)可(ke)以(yi)(yi)(yi)在(zai)軋(ya)制過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中進行，以(yi)(yi)(yi)便使(shi)(shi)溫度(du)的(de)影響(xiang)得以(yi)(yi)(yi)補(bu)償。此外，軋(ya)制過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中芯棒磨損(sun)的(de)影響(xiang)也(ye)可(ke)以(yi)(yi)(yi)采用適(shi)應性(xing)調整而加以(yi)(yi)(yi)修正。采用這一系統也(ye)可(ke)以(yi)(yi)(yi)使(shi)(shi)管端軋(ya)得薄(bo)一些(xie)，以(yi)(yi)(yi)減少在(zai)張減過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中的(de)管端的(de)增厚。
4. CARTA/SRM 采用這一系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)，張減機的(de)(de)軋輥(gun)速度(du)可以自動(dong)適(shi)應，從而將壁(bi)厚(hou)偏差(cha)減至最小(xiao)。通(tong)常所配(pei)置(zhi)的(de)(de)過程(cheng)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)包括管端控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)CEC和平均壁(bi)厚(hou)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)WTCA/L.工(gong)件通(tong)過張減機時，控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)調(diao)整(zheng)工(gong)件的(de)(de)延伸，使壁(bi)厚(hou)符(fu)合要(yao)求。與沒有設置(zhi)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)張減機相(xiang)比(bi)較(jiao)，壁(bi)厚(hou)偏差(cha)精度(du)和收(shou)得率能提高幾個百分點。從運行(xing)經濟性(xing)的(de)(de)角(jiao)度(du)看(kan)，有必要(yao)設置(zhi)這種形式的(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)。
5. CARTA/FPS 成品機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)采用可調機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)（FPS),可以減(jian)小直徑偏差，即降低平均壁厚偏差和不圓(yuan)度(du)。圖26-10所示的是用于這一用途的具(ju)有可調機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)的張減(jian)機(ji)(ji)(ji)。CARTA/FPS的功能是管理(li)專用機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)和確定其整(zheng)定值(zhi)。
6. CARTA/PL(Planning)這(zhe)一系統(tong)對(dui)測得的(de)(de)(de)數據(ju)、操作臺的(de)(de)(de)輸入(ru)值和設計(ji)數據(ju)等工藝參數進行評(ping)估，其目的(de)(de)(de)在于(yu)建(jian)立經(jing)驗(yan)數據(ju)庫，優化(hua)過(guo)程計(ji)劃(hua)，利用從生產(chan)(chan)操作中獲得的(de)(de)(de)經(jing)驗(yan)進行生產(chan)(chan)過(guo)程控制。采用這(zhe)一子(zi)(zi)系統(tong)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是使一批管子(zi)(zi)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)中以(yi)最小量的(de)(de)(de)管件生產(chan)(chan)出(chu)符合規定公差的(de)(de)(de)管子(zi)(zi)。
所有以上這(zhe)些(xie)新技術的目(mu)的在于提高無縫不銹鋼管生(sheng)產的靈活(huo)性(xing)，并(bing)使(shi)尺寸偏(pian)差降為最(zui)小值。
五、天津鋼(gang)管(guan)集團有限(xian)公司（TPCO)的(de)PQF連軋管(guan)機
天津鋼(gang)管(guan)集(ji)團(tuan)有(you)限公司的三輥(gun)連軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)融合了(le)PQF軋(ya)管(guan)工藝(yi)所(suo)有(you)的精粹功(gong)能，也是世界上首(shou)臺此類軋(ya)機(ji)(ji)。該廠所(suo)生(sheng)產(chan)的不銹鋼(gang)管(guan)外(wai)徑(jing)為(wei)31.8~168.3mm,年產(chan)量為(wei)40萬/噸。主要設(she)備組成為(wei)：環形(xing)爐；錐輥(gun)式(shi)穿(chuan)孔機(ji)(ji)；5機(ji)(ji)架(jia)PQF軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)，其前設(she)有(you)空軋(ya)機(ji)(ji)架(jia)，其后(hou)設(she)有(you)芯(xin)棒抽出(chu)機(ji)(ji)；再加熱爐；24架(jia)張(zhang)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(bu)銹(xiu)鋼(gang)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。
