第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不銹鋼管廠(chang)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。
世界上最(zui)新型的無(wu)縫不(bu)銹鋼管軋(ya)機于2003年年底在天津投產，這是世界上第一臺 PQF軋(ya)管機（圖(tu)26-5)。PQF 是 PremiumQuality Finishing 三(san)詞(ci)的縮寫(xie)。
PQF連軋管機能保證(zheng)最佳的產品(pin)質量。當然(ran)，只有當軋管機在(zai)日(ri)常生產中能保證(zheng)產品(pin)優質，它才具有真正的競(jing)爭優勢。這就需要軋機在(zai)運(yun)行中即堅固可靠，又(you)易(yi)于操作。
早在1999年，SMS就有發展(zhan)PQF軋機的(de)設想。在穿孔和(he)張減工藝(yi)的(de)優化(hua)方面，SMS-Meer 擁有多項專門技(ji)術(shu)，而(er)SMS-Uemag-Innse的(de)主要技(ji)術(shu)領域(yu)則(ze)在MPM連續(xu)軋管工藝(yi)方面。
新的軋(ya)管機設(she)備的目(mu)標是使鋼(gang)管質量有一個飛躍，定(ding)量地說，就是使現在常用的直徑、壁厚公差(cha)減少50%。
世界范圍內無縫不銹鋼管設備制(zhi)造(zao)的經驗，顯示出在(zai)(zai)設備改進(jin)(jin)提高這方面(mian)具有很大(da)的潛力，這一潛力沒有被挖掘出來的原因(yin)是由于(yu)軋管設備和輔(fu)助設備配置不當(dang)。對于(yu)軋制(zhi)全過程監(jian)控而(er)言，缺少合適的檢測(ce)技術，穿孔工(gong)藝過程難以(yi)掌握(wo)。另外，在(zai)(zai)軋制(zhi)過程中也(ye)缺乏進(jin)(jin)行(xing)適當(dang)修正(zheng)調節的執行(xing)裝置。
只有(you)(you)當所有(you)(you)問題具有(you)(you)一(yi)致(zhi)且全面的(de)解決辦法后，才能在實際(ji)運行中實現既定的(de)目標。因(yin)此(ci)，在PQF這一(yi)理(li)念中結合了一(yi)系列完(wan)整的(de)解決方案(an)（圖26-6),包括：
1. 輥式(shi)穿孔機，設(she)有最優化的軋輥箱和導衛裝置以及扭轉(zhuan)變形小的機架；
2. 用于軋(ya)制延伸的(de)三(san)輥式連軋(ya)機(ji)，這種軋(ya)機(ji)容易操作，且產品質(zhi)量優越；
3. HGC輥(gun)縫(feng)液壓調節系統，使(shi)軋管延伸階(jie)段的(de)壁厚偏(pian)差減至最小(xiao)值；
4. CARTA工(gong)藝系(xi)統，可以優化生(sheng)產(chan)(chan)計劃并在生(sheng)產(chan)(chan)過程中進行在線調節；
5. CARTA/FGF,即自由孔(kong)型(xing)形狀工藝系統(tong)，厚壁(bi)管的(de)質量得以(yi)優化；
6. 張減機(ji)采(cai)用三組(zu)疊加傳(chuan)動和可(ke)調式(shi)精(jing)軋機(ji)架（FPS)以減少張減管的直徑偏差值；
7. LASUS壁(bi)(bi)厚測量系統，可對壁(bi)(bi)厚進行可靠的、高(gao)分辨率的測量；
8. QAS質量保證(zheng)系統，可對測得(de)的(de)數據(ju)進行智(zhi)能評估，并提供有效的(de)工藝過程監控。
一、三輥式連軋(ya)管機
早在(zai)(zai)20世紀90年代初，SMS-Demag-Innse 就對(dui)三輥軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機作過報道，認(ren)為(wei)(wei)這(zhe)(zhe)是(shi)已(yi)發展完善的(de)(de)二輥式(shi)MPM軋(ya)(ya)(ya)機進一步發展的(de)(de)方向。三輥式(shi)連軋(ya)(ya)(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)的(de)(de)優點是(shi)顯而易見的(de)(de)，因為(wei)(wei)在(zai)(zai)張減工(gong)藝(yi)領域早已(yi)實(shi)現(xian)了(le)由(you)二輥式(shi)機架(jia)向三輥式(shi)機架(jia)的(de)(de)轉變(bian)，使(shi)無縫(feng)不銹鋼管(guan)的(de)(de)質量顯著(zhu)提高(gao)。對(dui)這(zhe)(zhe)種工(gong)藝(yi)危險性的(de)(de)預測，是(shi)三輥式(shi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)應用(yong)成熟較晚(wan)的(de)(de)原因之(zhi)一，因此(ci)要(yao)盡可能做到不用(yong)價格昂貴的(de)(de)試(shi)驗軋(ya)(ya)(ya)機來開發與MPM軋(ya)(ya)(ya)機不同的(de)(de)新的(de)(de)孔型(xing)設(she)計(ji)技術，特別要(yao)注意將軋(ya)(ya)(ya)件(jian)從(cong)芯棒上脫出的(de)(de)問(wen)題。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應用(yong)以(yi)MPM軋(ya)(ya)(ya)機操(cao)作經(jing)驗為(wei)(wei)基礎的(de)(de)FEM有限(xian)元(yuan)模擬法（圖26-7),實(shi)施(shi)了(le)技術安全(quan)措施(shi)，獲得(de)了(le)為(wei)(wei)安裝(zhuang)新的(de)(de)PQF軋(ya)(ya)(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)所需的(de)(de)訣(jue)竅。這(zhe)(zhe)是(shi)一項獨立(li)的(de)(de)技術，它可安全(quan)、切實(shi)地被引入實(shi)際(ji)應用(yong)之(zhi)中。
與(yu)兩輥(gun)式軋管工藝(yi)相比(bi)，三輥(gun)式工藝(yi)在質量和(he)成本方(fang)面的(de)優(you)越性在于三輥(gun)式機架中更加均(jun)(jun)勻的(de)變(bian)形(xing)過(guo)程。三輥(gun)式結構使得(de)金屬(shu)流變(bian)得(de)均(jun)(jun)勻，原因(yin)是軋輥(gun)和(he)管件(jian)(jian)間的(de)相對速度大約降低(di)了(le)50%,軋制力沿周邊和(he)自由(you)變(bian)形(xing)區的(de)分布更加合理，未(wei)加控制的(de)變(bian)形(xing)只有兩輥(gun)式軋管工藝(yi)的(de)一半。更加均(jun)(jun)勻的(de)變(bian)形(xing)意味著管件(jian)(jian)截面內的(de)壁(bi)厚偏差(cha)較(jiao)小(xiao)，與(yu)具有影(ying)響力的(de)變(bian)量的(de)關(guan)聯性較(jiao)小(xiao)，金屬(shu)變(bian)形(xing)應力就(jiu)相對較(jiao)低(di)。
從不銹鋼(gang)管(guan)廠的角度來(lai)看(kan)，三輥式軋管(guan)機的一(yi)個(ge)主要優點是(shi)軋制(zhi)過程穩定，而且易(yi)于(yu)掌握。這個(ge)優點很重(zhong)要，因為確定這種軋制(zhi)過程的先(xian)決條件就是(shi)在日常生產(chan)中確保產(chan)品質量(liang)的可(ke)靠性(xing)和(he)(he)持久性(xing)。上(shang)述較(jiao)低(di)的金屬應力(li)使得產(chan)品范圍得以擴(kuo)大到薄壁管(guan)和(he)(he)合金含量(liang)較(jiao)高的鋼(gang)管(guan)。
三輥式連(lian)軋管(guan)機可以達到無縫鋼管(guan)軋機靈活(huo)性(xing)高、在較(jiao)短(duan)的時(shi)間(jian)內小(xiao)批量(liang)生產不同規格的管(guan)子的要求、同時(shi)具有成本(ben)較(jiao)低和尺寸偏差較(jiao)小(xiao)等優點(dian)。
為了將(jiang)這些成果應用(yong)于三輥軋管工(gong)藝過程(cheng)，PQF軋機結合了以下機械(xie)設計特點：軋輥的準確定(ding)位(wei)和保(bao)持(chi)正定(ding)位(wei)置的穩定(ding)性，同(tong)時在軋制過程(cheng)中(zhong)可以調節軋輥孔型。
軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)裝在(zai)可擺動(dong)的(de)橫臂上，然后裝入機(ji)架的(de)機(ji)芯（圖(tu)26-8)。機(ji)芯裝在(zai)隧道(dao)式機(ji)座內(nei)，后者裝有(you)調整(zheng)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)位置的(de)液壓小艙（每一個軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)設有(you)一個液壓小艙），這些結構均(jun)使軋(ya)(ya)(ya)機(ji)既穩定(ding)又緊湊(cou)，使得軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)定(ding)位和芯棒(bang)導向具有(you)很高的(de)準(zhun)確(que)度，從而將變形(xing)過程(cheng)設計得很精(jing)確(que)。
和兩輥式MPM軋機相比較，上述結構又(you)具有以下優點：
1. 軋(ya)機總體設計(ji)緊湊，基座深度最小；
2. 機(ji)架(jia)間距較小，芯(xin)棒長度較短，并具有最(zui)佳的芯(xin)棒導引系統(tong)；
3. 在封閉固定的環狀機架框(kuang)架內，三股(gu)軋輥(gun)力互呈120°,可(ke)相互對稱吸收；
4. 由于變形均勻再加上每(mei)一個軋(ya)輥機可以液壓調整，可以實現(xian)軋(ya)縫的(de)自(zi)動(dong)調整；
5. 軸承間距離較短，作用(yong)在每(mei)一個軋輥上的(de)(de)軋制力(li)較小(xiao)，因此(ci)彎(wan)曲(qu)力(li)矩較小(xiao)，從而使孔型的(de)(de)改變量最(zui)小(xiao)，管子(zi)公(gong)差明顯(xian)降低。
二、壁(bi)厚測(ce)量(liang)
LASUS是設在(zai)軋機熱軋區的超聲(sheng)波壁(bi)厚測量系統(tong)（圖26-9),其工藝技術原理和(he)冷管超聲(sheng)波探傷基本相同，具(ju)有(you)(you)同樣高的精確性、局部分辨率和(he)可(ke)靠性。上述測量技術特(te)性對(dui)于正確而詳(xiang)盡地記錄熱軋管壁(bi)厚結構(gou)具(ju)有(you)(you)決定性意(yi)義，這樣就(jiu)可(ke)以在(zai)生產過程中進行正確的介入。
測量頭（探頭）裝在抽芯棒裝置的(de)軋出區，它(ta)對(dui)PQF熱(re)軋管和(he)穿孔坯的(de)軋制(zhi)數據進行記錄。在張減機的(de)輸出端則設有(you)另一個測量頭以記錄熱(re)軋荒管的(de)壁厚偏差(cha)，并對(dui)管端增厚和(he)內(nei)六角(jiao)形加以確認。
三、質量保(bao)證系統
穿孔機(ji)(ji)和(he)連軋(ya)管機(ji)(ji)對壁厚形成的(de)影響(xiang)可借QAS系(xi)統中適當的(de)分(fen)(fen)析技術而加以區(qu)(qu)分(fen)(fen)，從而對兩個機(ji)(ji)組分(fen)(fen)別實現工藝過程最佳化。在各(ge)種情況下可由(you)單通道測量(liang)系(xi)統來對這(zhe)(zhe)兩種影響(xiang)進(jin)行區(qu)(qu)分(fen)(fen)，此時由(you)機(ji)(ji)器(qi)人控制(zhi)測量(liang)頭圍(wei)繞工件的(de)軸(zhou)線(xian)回轉。在QAS系(xi)統中設有被測數(shu)據的(de)智能評(ping)價系(xi)統，這(zhe)(zhe)一系(xi)統對所(suo)測得的(de)數(shu)據沿周邊或(huo)軸(zhou)向(xiang)進(jin)行正確分(fen)(fen)類，然后加以分(fen)(fen)析評(ping)估。
四、CARTA工藝技術系(xi)統
CARTA工(gong)(gong)藝技術系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)為(wei)三大軋機，即穿孔機、PQF軋機和張減機提供優化操作所需的技術。借助于CARTA工(gong)(gong)藝技術，生產計劃子(zi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)得以(yi)確(que)定工(gong)(gong)具(ju)及其整(zheng)定數(shu)據。CARTA工(gong)(gong)具(ju)管理系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)可以(yi)保證工(gong)(gong)具(ju)的正(zheng)確(que)加(jia)工(gong)(gong)以(yi)及工(gong)(gong)具(ju)機架的正(zheng)確(que)管理。CARTA過(guo)程管理系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)完成(cheng)過(guo)程控制，從而修(xiu)正(zheng)整(zheng)定值，使尺寸偏差減至最小。CARTA工(gong)(gong)藝技術系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)包(bao)括以(yi)下6個系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)：
1. CARTA-CPM 這一(yi)系統得(de)以保(bao)證穿孔機最(zui)佳化運行所需的工藝技術，即提供(gong)軋(ya)制表所需的工具數據及其整定值，而且可以在生產(chan)過程中對整定值加(jia)以修正。
2. CARTA/EC(穿孔機壁厚(hou)(hou)不(bu)均控(kong)制(zhi)系(xi)統） 采用CAR-TA-EC 對壁厚(hou)(hou)不(bu)均加以控(kong)制(zhi)可獲得良好的經濟效益(yi)，這(zhe)一系(xi)統由過(guo)程數(shu)據分析(xi)和(he)故障診斷兩個系(xi)統組成，其功能是大大改(gai)善穿孔機壁厚(hou)(hou)不(bu)均的狀況(kuang)。
3. CARTA/PQF 借助于CARTA/PQF的(de)PSS過程監控系統(tong)(tong)（Process Supervision System)以及CARTA/PQF的(de)液(ye)壓輥縫(feng)調(diao)節(jie)控制系統(tong)(tong)（HGC),可(ke)在軋(ya)制過程中對軋(ya)機調(diao)整進行修(xiu)正(zheng)，這樣可(ke)對管子產生補償影(ying)響。
更換軋(ya)制規格時(shi)，有時(shi)往往需要改(gai)變(bian)輥(gun)縫調整(zheng)或改(gai)變(bian)速度(du)系列，從(cong)而改(gai)變(bian)中間機架(jia)張(zhang)力狀(zhuang)態或延(yan)伸系數分配以(yi)優化變(bian)形過程(cheng)(cheng)。這樣，可改(gai)變(bian)在(zai)軋(ya)制過程(cheng)(cheng)中的(de)(de)摩擦力、溫(wen)度(du)和材料(liao)性能(neng)的(de)(de)影(ying)響。輥(gun)縫調整(zheng)也(ye)可以(yi)在(zai)軋(ya)制過程(cheng)(cheng)中進行(xing)，以(yi)便使溫(wen)度(du)的(de)(de)影(ying)響得(de)以(yi)補償。此外，軋(ya)制過程(cheng)(cheng)中芯(xin)棒磨損的(de)(de)影(ying)響也(ye)可以(yi)采(cai)用(yong)適應(ying)性調整(zheng)而加以(yi)修正。采(cai)用(yong)這一系統也(ye)可以(yi)使管端軋(ya)得(de)薄一些，以(yi)減(jian)少在(zai)張(zhang)減(jian)過程(cheng)(cheng)中的(de)(de)管端的(de)(de)增厚(hou)。
4. CARTA/SRM 采用(yong)這一系(xi)(xi)統(tong)(tong)，張(zhang)減(jian)機(ji)的軋(ya)輥速(su)度(du)可以自動適應，從而將(jiang)壁(bi)厚偏(pian)差(cha)減(jian)至最(zui)小(xiao)。通常所配(pei)置(zhi)的過程(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)包括管(guan)端控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)CEC和平均壁(bi)厚控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)WTCA/L.工(gong)件通過張(zhang)減(jian)機(ji)時，控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)調整(zheng)工(gong)件的延伸(shen)，使壁(bi)厚符合要求。與沒有設置(zhi)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的張(zhang)減(jian)機(ji)相比(bi)較，壁(bi)厚偏(pian)差(cha)精度(du)和收得(de)率能提(ti)高幾個(ge)百(bai)分點。從運行經濟性的角度(du)看(kan)，有必要設置(zhi)這種形式(shi)的控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。
5. CARTA/FPS 成品機架(jia)采用(yong)(yong)可調(diao)機架(jia)（FPS),可以減(jian)小直(zhi)徑偏(pian)差，即(ji)降低(di)平(ping)均壁厚偏(pian)差和不(bu)圓(yuan)度。圖(tu)26-10所示的(de)(de)(de)是用(yong)(yong)于這一用(yong)(yong)途的(de)(de)(de)具有可調(diao)機架(jia)的(de)(de)(de)張減(jian)機。CARTA/FPS的(de)(de)(de)功能是管理(li)專用(yong)(yong)機架(jia)和確定其整定值。
6. CARTA/PL(Planning)這(zhe)一(yi)系統(tong)對測得(de)的(de)(de)(de)數據、操(cao)作臺的(de)(de)(de)輸入值和(he)設計(ji)數據等工(gong)藝參(can)數進行評估，其目的(de)(de)(de)在于建(jian)立經驗數據庫，優化過程(cheng)計(ji)劃(hua)，利用從生(sheng)產操(cao)作中獲得(de)的(de)(de)(de)經驗進行生(sheng)產過程(cheng)控制。采用這(zhe)一(yi)子系統(tong)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)使一(yi)批管子的(de)(de)(de)生(sheng)產中以最小(xiao)量的(de)(de)(de)管件(jian)生(sheng)產出符合規定公差的(de)(de)(de)管子。
所有以上這些(xie)新(xin)技術(shu)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)在(zai)于提(ti)高(gao)無(wu)縫不銹鋼(gang)管生產的(de)(de)靈活性，并使尺(chi)寸偏差降為最小值。
五、天津(jin)鋼管(guan)集團有限公司（TPCO)的PQF連軋管(guan)機
天津鋼(gang)(gang)管(guan)集團有(you)限公司的三輥連軋管(guan)機融(rong)合了PQF軋管(guan)工藝所有(you)的精(jing)粹功能，也(ye)是世界上首臺此類軋機。該廠所生(sheng)產的不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)外(wai)徑為(wei)31.8~168.3mm,年產量(liang)為(wei)40萬(wan)/噸。主要設(she)備(bei)組(zu)成為(wei)：環形爐；錐(zhui)輥式(shi)穿孔機；5機架PQF軋管(guan)機，其(qi)前設(she)有(you)空(kong)軋機架，其(qi)后設(she)有(you)芯棒抽(chou)出(chu)機；再加熱(re)爐；24架張減(jian)機。
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。
