第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不銹鋼(gang)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(gang)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)上最(zui)新型(xing)的(de)無縫不銹鋼(gang)管(guan)軋(ya)機(ji)于2003年年底(di)在天津(jin)投產，這是(shi)世界(jie)上第一(yi)臺 PQF軋(ya)管(guan)機(ji)（圖26-5)。PQF 是(shi) PremiumQuality Finishing 三詞的(de)縮寫。
PQF連軋(ya)管(guan)機能(neng)保證(zheng)最(zui)佳的(de)產品質(zhi)量。當然，只(zhi)有(you)當軋(ya)管(guan)機在日(ri)常生(sheng)產中能(neng)保證(zheng)產品優(you)質(zhi)，它才具(ju)有(you)真正的(de)競爭優(you)勢。這就需要軋(ya)機在運行中即堅固可靠，又易(yi)于操作。
早在1999年(nian)，SMS就(jiu)有(you)發(fa)展PQF軋機(ji)的(de)設想。在穿孔和張減工藝的(de)優化方面，SMS-Meer 擁(yong)有(you)多(duo)項專門技術，而SMS-Uemag-Innse的(de)主要技術領域則在MPM連續軋管工藝方面。
新的(de)軋(ya)管機設備的(de)目(mu)標是使(shi)鋼管質(zhi)量有一個飛躍，定(ding)量地說，就(jiu)是使(shi)現在常用的(de)直徑(jing)、壁厚公差減少50%。
世界范圍內無(wu)縫不銹鋼管設備(bei)(bei)制(zhi)造的(de)經驗，顯示出在設備(bei)(bei)改進(jin)提高這(zhe)方面具有很大的(de)潛力，這(zhe)一潛力沒有被挖掘出來的(de)原因是由(you)于(yu)軋(ya)管設備(bei)(bei)和(he)輔助設備(bei)(bei)配置(zhi)不當。對于(yu)軋(ya)制(zhi)全(quan)過(guo)(guo)程(cheng)監控(kong)而言，缺(que)少合(he)適(shi)的(de)檢測技術(shu)，穿孔工藝過(guo)(guo)程(cheng)難以(yi)掌握。另外，在軋(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中也缺(que)乏進(jin)行適(shi)當修正調節的(de)執行裝置(zhi)。
只有當所有問題具有一(yi)致且全(quan)面(mian)的(de)解(jie)決(jue)辦法后(hou)，才能在實際(ji)運(yun)行中(zhong)實現(xian)既定的(de)目標。因此，在PQF這(zhe)一(yi)理(li)念中(zhong)結合了一(yi)系列完整的(de)解(jie)決(jue)方案（圖(tu)26-6),包括：
1. 輥(gun)式(shi)穿孔(kong)機，設有最(zui)優化的(de)(de)軋輥(gun)箱和導衛裝(zhuang)置以及扭(niu)轉變形小的(de)(de)機架；
2. 用于軋制延(yan)伸(shen)的三輥式連軋機，這種軋機容易操作(zuo)，且(qie)產品(pin)質量(liang)優(you)越；
3. HGC輥(gun)縫液(ye)壓(ya)調節系(xi)統，使軋管延伸(shen)階段(duan)的壁(bi)厚(hou)偏差減(jian)至(zhi)最小值；
4. CARTA工藝系統，可以優(you)化生(sheng)產計劃并在生(sheng)產過程中進行在線調節；
5. CARTA/FGF,即(ji)自(zi)由孔型形狀工(gong)藝系(xi)統，厚壁管的(de)質量得以優化；
6. 張減機采用(yong)三組疊(die)加傳動和可調式精軋機架（FPS)以減少張減管的直徑偏(pian)差值；
7. LASUS壁(bi)厚(hou)測(ce)(ce)量(liang)系統(tong)，可對壁(bi)厚(hou)進(jin)行(xing)可靠的、高分(fen)辨率的測(ce)(ce)量(liang)；
8. QAS質量(liang)保證(zheng)系統，可對測(ce)得(de)的(de)數據進行智能評估(gu)，并提供有效的(de)工藝(yi)過程監控。
一、三(san)輥式連軋(ya)管機
早在20世紀90年代初，SMS-Demag-Innse 就對三(san)輥軋(ya)(ya)(ya)管機(ji)作過報道，認為(wei)這是(shi)已發展完善(shan)的(de)(de)二輥式MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)進(jin)一步(bu)發展的(de)(de)方向(xiang)。三(san)輥式連(lian)軋(ya)(ya)(ya)管工藝的(de)(de)優點是(shi)顯而易見的(de)(de)，因(yin)為(wei)在張減(jian)工藝領域早已實(shi)(shi)現了由(you)二輥式機(ji)架向(xiang)三(san)輥式機(ji)架的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)，使無縫不(bu)銹鋼管的(de)(de)質量(liang)顯著提高。對這種工藝危險性的(de)(de)預測，是(shi)三(san)輥式軋(ya)(ya)(ya)管工藝應用(yong)成熟(shu)較晚(wan)的(de)(de)原(yuan)因(yin)之一，因(yin)此要(yao)盡可(ke)能做到不(bu)用(yong)價格昂(ang)貴的(de)(de)試驗(yan)軋(ya)(ya)(ya)機(ji)來開發與(yu)MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)不(bu)同的(de)(de)新的(de)(de)孔(kong)型設計(ji)技術，特別(bie)要(yao)注意將(jiang)軋(ya)(ya)(ya)件從芯棒上脫出的(de)(de)問題。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應用(yong)以MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)操作經驗(yan)為(wei)基礎的(de)(de)FEM有限元模擬法（圖26-7),實(shi)(shi)施了技術安(an)全措施，獲得了為(wei)安(an)裝新的(de)(de)PQF軋(ya)(ya)(ya)管工藝所需(xu)的(de)(de)訣竅。這是(shi)一項獨立(li)的(de)(de)技術，它可(ke)安(an)全、切實(shi)(shi)地(di)被引(yin)入實(shi)(shi)際應用(yong)之中。
與兩(liang)輥(gun)(gun)式軋(ya)管工藝相(xiang)比，三(san)輥(gun)(gun)式工藝在質量和成本方(fang)面的(de)(de)優越性在于三(san)輥(gun)(gun)式機架中更加(jia)均(jun)勻的(de)(de)變形(xing)過程。三(san)輥(gun)(gun)式結構(gou)使(shi)得(de)金屬(shu)流變得(de)均(jun)勻，原因是軋(ya)輥(gun)(gun)和管件(jian)間的(de)(de)相(xiang)對(dui)速(su)度大約降低(di)了50%,軋(ya)制力沿周邊(bian)和自(zi)由變形(xing)區的(de)(de)分布更加(jia)合理，未加(jia)控制的(de)(de)變形(xing)只有(you)兩(liang)輥(gun)(gun)式軋(ya)管工藝的(de)(de)一(yi)半。更加(jia)均(jun)勻的(de)(de)變形(xing)意味著管件(jian)截面內的(de)(de)壁厚偏(pian)差較小，與具有(you)影響力的(de)(de)變量的(de)(de)關(guan)聯性較小，金屬(shu)變形(xing)應力就相(xiang)對(dui)較低(di)。
從(cong)不銹鋼(gang)管廠的(de)角度來看，三(san)輥(gun)式軋(ya)管機的(de)一(yi)個主(zhu)要優點是軋(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)穩定(ding)(ding)，而且易(yi)于掌握。這個優點很重要，因為(wei)確(que)定(ding)(ding)這種軋(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)的(de)先決(jue)條件就(jiu)是在(zai)日常生產(chan)中確(que)保產(chan)品(pin)質量的(de)可靠(kao)性和(he)持久(jiu)性。上述較低的(de)金屬應力(li)使(shi)得(de)(de)產(chan)品(pin)范圍(wei)得(de)(de)以(yi)擴大到薄壁管和(he)合金含量較高(gao)的(de)鋼(gang)管。
三輥式連(lian)軋(ya)管機可以達到無縫鋼管軋(ya)機靈活性高、在較短的(de)時間內小批量生(sheng)產不同規格(ge)的(de)管子的(de)要求、同時具有成(cheng)本較低和尺寸偏差(cha)較小等優(you)點。
為了將這些成果(guo)應用于三輥(gun)(gun)軋管工(gong)藝過程(cheng)，PQF軋機結合(he)了以下(xia)機械(xie)設計特(te)點：軋輥(gun)(gun)的準確定位和保(bao)持(chi)正定位置的穩(wen)定性，同時(shi)在(zai)軋制過程(cheng)中可以調(diao)節軋輥(gun)(gun)孔型。
軋輥裝在可擺(bai)動(dong)的橫臂上，然后(hou)裝入機(ji)架的機(ji)芯(xin)（圖26-8)。機(ji)芯(xin)裝在隧道式機(ji)座內，后(hou)者裝有(you)調整(zheng)軋輥位置的液(ye)壓(ya)小艙（每一個軋輥設有(you)一個液(ye)壓(ya)小艙），這(zhe)些結構均(jun)使軋機(ji)既(ji)穩定又緊湊，使得軋輥定位和芯(xin)棒(bang)導向(xiang)具有(you)很(hen)高的準(zhun)確度，從而將(jiang)變形(xing)過(guo)程設計得很(hen)精(jing)確。
和兩(liang)輥式(shi)MPM軋機(ji)相比較，上述結構又具有以(yi)下優點：
1. 軋(ya)機總體設計緊(jin)湊，基座深度最小；
2. 機(ji)架間距較小(xiao)，芯(xin)棒(bang)長度較短，并具有最佳的(de)芯(xin)棒(bang)導引系統；
3. 在封閉固定的環狀機架框(kuang)架內(nei)，三股(gu)軋輥力互呈120°,可相互對稱(cheng)吸收(shou)；
4. 由于變形均勻再(zai)加上每一個軋(ya)輥(gun)機可以(yi)液壓(ya)調整，可以(yi)實現軋(ya)縫(feng)的自動(dong)調整；
5. 軸承間距離較短，作用在每一(yi)個(ge)軋輥上的軋制(zhi)力較小，因此彎曲(qu)力矩較小，從(cong)而使孔型的改變量最小，管子公差明顯降低(di)。
二、壁厚測(ce)量
LASUS是(shi)設在(zai)軋機(ji)熱軋區的超(chao)聲波(bo)壁厚(hou)測量系統（圖26-9),其工藝(yi)技術(shu)原(yuan)理和(he)冷管(guan)超(chao)聲波(bo)探傷基本相同，具有同樣高的精確性(xing)、局部分辨率(lv)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)。上述(shu)測量技術(shu)特性(xing)對(dui)于正(zheng)確而詳盡地記錄熱軋管(guan)壁厚(hou)結構具有決(jue)定性(xing)意(yi)義，這樣就可(ke)以在(zai)生產過程中進行正(zheng)確的介入(ru)。
測(ce)量(liang)頭（探頭）裝在抽芯棒裝置(zhi)的(de)(de)(de)軋(ya)出(chu)區，它對PQF熱軋(ya)管和穿孔坯(pi)的(de)(de)(de)軋(ya)制數據進行記錄。在張(zhang)減機的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)端則設有另一個測(ce)量(liang)頭以記錄熱軋(ya)荒管的(de)(de)(de)壁厚偏差，并對管端增厚和內六角(jiao)形加以確認。
三、質量保證系統
穿孔機和連軋管機對壁厚形成的影(ying)響可借(jie)QAS系統(tong)中適當的分(fen)析技術(shu)而加以(yi)區分(fen)，從而對兩個(ge)機組分(fen)別實現工藝過(guo)程最佳化。在各種情況下可由(you)單通道測(ce)量系統(tong)來(lai)對這兩種影(ying)響進行(xing)區分(fen)，此時由(you)機器(qi)人控制測(ce)量頭圍繞工件的軸(zhou)線回轉。在QAS系統(tong)中設有被測(ce)數(shu)據(ju)的智能評價系統(tong)，這一系統(tong)對所(suo)測(ce)得的數(shu)據(ju)沿(yan)周邊或軸(zhou)向進行(xing)正確分(fen)類，然后加以(yi)分(fen)析評估。
四、CARTA工藝技術系統
CARTA工(gong)(gong)藝技術系(xi)統(tong)為三大軋(ya)機(ji)(ji)，即穿孔(kong)機(ji)(ji)、PQF軋(ya)機(ji)(ji)和張減(jian)機(ji)(ji)提供優(you)化操作所需(xu)的(de)(de)技術。借助(zhu)于CARTA工(gong)(gong)藝技術，生產(chan)計劃子系(xi)統(tong)得以(yi)確定工(gong)(gong)具及其整定數據。CARTA工(gong)(gong)具管理系(xi)統(tong)可以(yi)保證工(gong)(gong)具的(de)(de)正確加工(gong)(gong)以(yi)及工(gong)(gong)具機(ji)(ji)架(jia)的(de)(de)正確管理。CARTA過(guo)程管理系(xi)統(tong)完(wan)成過(guo)程控制，從而修正整定值，使尺寸(cun)偏差減(jian)至最小。CARTA工(gong)(gong)藝技術系(xi)統(tong)包括以(yi)下(xia)6個(ge)系(xi)統(tong)：
1. CARTA-CPM 這一系統得以(yi)保證穿孔(kong)機最佳化(hua)運(yun)行所(suo)需(xu)的工藝技術，即(ji)提供軋制表所(suo)需(xu)的工具數據及其(qi)整(zheng)定值，而且(qie)可以(yi)在(zai)生產過(guo)程中(zhong)對整(zheng)定值加以(yi)修正。
2. CARTA/EC(穿孔機壁(bi)厚(hou)不(bu)均(jun)控制(zhi)系統） 采(cai)用CAR-TA-EC 對壁(bi)厚(hou)不(bu)均(jun)加以控制(zhi)可獲得良好的經濟效益，這一系統由過程數(shu)據分析和故障診斷(duan)兩個系統組(zu)成，其功能是大大改善穿孔機壁(bi)厚(hou)不(bu)均(jun)的狀況。
3. CARTA/PQF 借助于CARTA/PQF的(de)PSS過(guo)程監控系(xi)(xi)統（Process Supervision System)以及CARTA/PQF的(de)液壓輥縫調節控制系(xi)(xi)統（HGC),可在(zai)軋(ya)制過(guo)程中對軋(ya)機調整進行修正，這樣可對管子產生補(bu)償影響。
更換軋(ya)(ya)制規格時，有時往往需要改變(bian)輥(gun)縫(feng)調整或改變(bian)速(su)度系(xi)列，從而(er)改變(bian)中間機架張(zhang)力狀態(tai)或延(yan)伸(shen)系(xi)數分(fen)配以(yi)優化變(bian)形過程(cheng)。這樣，可(ke)改變(bian)在軋(ya)(ya)制過程(cheng)中的(de)(de)(de)摩擦力、溫度和(he)材料性能的(de)(de)(de)影響(xiang)。輥(gun)縫(feng)調整也可(ke)以(yi)在軋(ya)(ya)制過程(cheng)中進行，以(yi)便使(shi)溫度的(de)(de)(de)影響(xiang)得(de)以(yi)補償。此外，軋(ya)(ya)制過程(cheng)中芯棒磨損的(de)(de)(de)影響(xiang)也可(ke)以(yi)采(cai)用適應性調整而(er)加以(yi)修(xiu)正。采(cai)用這一(yi)系(xi)統也可(ke)以(yi)使(shi)管(guan)端軋(ya)(ya)得(de)薄一(yi)些，以(yi)減(jian)(jian)少在張(zhang)減(jian)(jian)過程(cheng)中的(de)(de)(de)管(guan)端的(de)(de)(de)增厚(hou)。
4. CARTA/SRM 采用這一系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，張減(jian)機(ji)的軋輥速度(du)可(ke)以(yi)自動適應，從而將(jiang)壁(bi)(bi)厚偏差減(jian)至(zhi)最(zui)小(xiao)。通常所(suo)配置的過(guo)程(cheng)控(kong)(kong)制系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)包括管端控(kong)(kong)制系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)CEC和(he)平均壁(bi)(bi)厚控(kong)(kong)制系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)WTCA/L.工件通過(guo)張減(jian)機(ji)時，控(kong)(kong)制系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)調(diao)整工件的延(yan)伸，使(shi)壁(bi)(bi)厚符合(he)要求。與沒(mei)有設置控(kong)(kong)制系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的張減(jian)機(ji)相比較，壁(bi)(bi)厚偏差精度(du)和(he)收得(de)率(lv)能提高幾個百(bai)分點。從運行經(jing)濟性的角度(du)看(kan)，有必要設置這種形(xing)式的控(kong)(kong)制系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)。
5. CARTA/FPS 成品機架(jia)(jia)(jia)采用(yong)(yong)可調機架(jia)(jia)(jia)（FPS),可以減小(xiao)直徑偏差，即降低(di)平均壁厚偏差和不圓度。圖(tu)26-10所示的是用(yong)(yong)于這一用(yong)(yong)途的具有可調機架(jia)(jia)(jia)的張減機。CARTA/FPS的功能是管理專用(yong)(yong)機架(jia)(jia)(jia)和確定其整定值(zhi)。
6. CARTA/PL(Planning)這一系統對測得的(de)數(shu)據、操作(zuo)臺(tai)的(de)輸入值(zhi)和設計(ji)(ji)數(shu)據等工(gong)藝參數(shu)進(jin)行評估(gu)，其目的(de)在于建立經(jing)驗(yan)數(shu)據庫，優化過(guo)程計(ji)(ji)劃(hua)，利(li)用從生產操作(zuo)中(zhong)獲得的(de)經(jing)驗(yan)進(jin)行生產過(guo)程控制。采用這一子系統的(de)目的(de)是(shi)使一批管子的(de)生產中(zhong)以最(zui)小量(liang)的(de)管件生產出符(fu)合規定公差的(de)管子。
所有以上這些新(xin)技(ji)術的(de)目的(de)在(zai)于提高無縫不銹鋼管(guan)生產的(de)靈活性，并使尺(chi)寸偏差降為最小值。
五、天津鋼(gang)管集團有限(xian)公司(si)（TPCO)的PQF連軋(ya)管機
天津鋼管集團(tuan)有限公司的三輥(gun)連軋(ya)管機(ji)(ji)融(rong)合(he)了PQF軋(ya)管工藝所(suo)有的精粹(cui)功能，也是世(shi)界(jie)上(shang)首臺此類(lei)軋(ya)機(ji)(ji)。該廠(chang)所(suo)生產的不銹鋼管外徑(jing)為(wei)31.8~168.3mm,年產量為(wei)40萬/噸。主要設備組(zu)成為(wei)：環形爐(lu)；錐輥(gun)式穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)；5機(ji)(ji)架PQF軋(ya)管機(ji)(ji)，其(qi)前設有空軋(ya)機(ji)(ji)架，其(qi)后設有芯棒抽出(chu)機(ji)(ji)；再加(jia)熱爐(lu)；24架張減機(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。
