擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)作為一種(zhong)壓(ya)(ya)(ya)力加(jia)工的方法(fa),早(zao)在1797年(nian)(nian)就被用(yong)來擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋁管;1894年(nian)(nian)英國人 Alexnder Diok開始用(yong)冷(leng)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)錫、鉛、黃銅以(yi)及銅合金(jin)產(chan)品;1899年(nian)(nian),俄國人首先用(yong)熱擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)較難熔的金(jin)屬(shu)和(he)(he)合金(jin)棒材(cai);1924年(nian)(nian)英國用(yong)熱擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)出管子;1925年(nian)(nian),法(fa)國開始用(yong)熱擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)試制(zhi)黑色金(jin)屬(shu)產(chan)品。通過以(yi)上(shang)(shang)實踐證明了一點(dian),黑色金(jin)屬(shu)和(he)(he)有色金(jin)屬(shu)一樣可(ke)以(yi)用(yong)熱擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)法(fa)來生(sheng)(sheng)產(chan)各種(zhong)產(chan)品。于是(shi),在1928年(nian)(nian)德(de)國建成了世界上(shang)(shang)第一臺機械擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機,用(yong)來成批(pi)生(sheng)(sheng)產(chan)碳(tan)素鋼管。


   但是,由于(yu)(yu)過去(qu)鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)試驗都(dou)(dou)是利(li)用(yong)低速的(de)有(you)(you)色(se)(se)金(jin)(jin)(jin)屬擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機來進行(xing)的(de),因(yin)(yin)此當時(shi)(shi)(shi)并沒(mei)(mei)有(you)(you)進行(xing)過任何(he)關(guan)于(yu)(yu)鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)特性和(he)(he)方法(fa)的(de)試驗研究。對鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)(shi)(shi)的(de)工(gong)(gong)(gong)模(mo)具設計(ji)和(he)(he)潤(run)滑(hua)劑的(de)選擇以及(ji)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯(pi)(pi)料(liao)的(de)加熱(re),都(dou)(dou)是利(li)用(yong)有(you)(you)色(se)(se)金(jin)(jin)(jin)屬擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)范圍內已有(you)(you)的(de)經驗。試驗結果表(biao)明,這是不(bu)行(xing)的(de)。因(yin)(yin)為(wei)由于(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度很(hen)(hen)低,潤(run)滑(hua)劑的(de)選擇和(he)(he)工(gong)(gong)(gong)模(mo)具形(xing)狀的(de)設計(ji)不(bu)合適(shi)(shi)(shi),以及(ji)坯(pi)(pi)料(liao)無氧化(hua)加熱(re)的(de)可操作性和(he)(he)經濟性的(de)問題還(huan)沒(mei)(mei)有(you)(you)解決,所以不(bu)能保證擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)(shi)(shi)合適(shi)(shi)(shi)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬流(liu)動條件,以致在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程中坯(pi)(pi)料(liao)很(hen)(hen)快(kuai)被冷卻,相反工(gong)(gong)(gong)具很(hen)(hen)快(kuai)被加熱(re),導致擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程無法(fa)進行(xing)。由于(yu)(yu)當時(shi)(shi)(shi)鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)時(shi)(shi)(shi)有(you)(you)以下四個(ge)基本工(gong)(gong)(gong)藝(yi)和(he)(he)裝備(bei)(bei)上的(de)條件尚不(bu)具備(bei)(bei),致使用(yong)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)法(fa)來生(sheng)產(chan)(chan)黑(hei)色(se)(se)金(jin)(jin)(jin)屬產(chan)(chan)品并沒(mei)(mei)有(you)(you)投入工(gong)(gong)(gong)業(ye)性生(sheng)產(chan)(chan)。這四個(ge)條件是:(1)高使用(yong)壽命的(de)工(gong)(gong)(gong)模(mo)具材料(liao);(2)坯(pi)(pi)料(liao)的(de)無氧化(hua)加熱(re);(3)適(shi)(shi)(shi)當的(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)潤(run)滑(hua)劑;(4)高的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度。


  與此同時,德國的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個鋼廠(chang)和(he)一(yi)(yi)個有(you)色金(jin)(jin)屬半成品工廠(chang)合(he)作進(jin)行(xing)了鋼擠(ji)壓試驗,在(zai)(zai)原理上證實了鋼擠(ji)壓的(de)(de)(de)(de)可行(xing)性(xing)。直至20世紀40年代,高參數的(de)(de)(de)(de)蒸汽透平制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)(ye)、燃氣透平制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)(ye)、儀器(qi)儀表(biao)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)(ye)以及(ji)機器(qi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)(ye)中某些領域(yu)的(de)(de)(de)(de)快速(su)發(fa)展(zhan),都(dou)必須使用具有(you)高耐(nai)熱(re)強(qiang)度、耐(nai)酸、高電磁性(xing)和(he)其他特殊性(xing)能的(de)(de)(de)(de)高合(he)金(jin)(jin)鋼和(he)難熔合(he)金(jin)(jin)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造的(de)(de)(de)(de)零件。而當耐(nai)熱(re)強(qiang)度或其他物理化學性(xing)能提(ti)高時,許多材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)工藝塑性(xing)會明顯地下(xia)降(jiang),使一(yi)(yi)個很有(you)使用價(jia)值的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料在(zai)(zai)流動狀態下(xia),塑性(xing)指標降(jiang)低到甚(shen)至不能用軋制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)或自(zi)(zi)由(you)鍛的(de)(de)(de)(de)方(fang)法進(jin)行(xing)加工。因此,在(zai)(zai)當時,對一(yi)(yi)些不銹鋼、鎳(nie)基合(he)金(jin)(jin)等(deng)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)無縫鋼管產品,雖然(ran)用軋制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)法生(sheng)產有(you)很大的(de)(de)(de)(de)困難,但也(ye)只能用軋制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)自(zi)(zi)由(you)鍛的(de)(de)(de)(de)方(fang)法生(sheng)產,導致(zhi)這類產品生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)性(xing)和(he)可能性(xing)大大降(jiang)低。對高性(xing)能、低塑性(xing)、難變(bian)形材(cai)(cai)料產品的(de)(de)(de)(de)實際需求,促進(jin)了對高合(he)金(jin)(jin)鋼和(he)各種特殊材(cai)(cai)料熱(re)擠(ji)壓過程的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)。


  1941年,法國(guo)的塞(sai)菲拉克( CEFILAC)公(gong)(gong)司(si)(原金(jin)屬拉拔與軋制公(gong)(gong)司(si))的技術(shu)經理J.賽茹(ru)爾內(J. Sejournet)在于仁(ren)恩( Ugine)電爐鋼公(gong)(gong)司(si)的協助下成功研(yan)制出玻(bo)璃潤滑(hua)劑,奠定了鋼擠(ji)壓工藝及設備迅速發(fa)展(zhan)的基礎。同年,“玻(bo)璃潤滑(hua)劑高速擠(ji)壓法”專利(li)許可證頒(ban)發(fa)給(gei) J. Sejournet后,很(hen)快被(bei)美國(guo)、英國(guo)、西班牙、奧地利(li)、日本、瑞(rui)典和其他國(guo)家所購買(mai)(表(biao)1-1)。


表1-1.jpg


  1945年,玻璃(li)潤滑劑開(kai)始用(yong)于工(gong)(gong)業(ye)性生產(chan)。當時一些(xie)長期使用(yong)的用(yong)來生產(chan)銅和黃銅產(chan)品舊式有色(se)金屬擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji),在結(jie)構、擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)速度(du)和加熱工(gong)(gong)藝(yi)方面都已不能適應鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)的特殊要求。因此,在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋼時,這(zhe)些(xie)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)大部(bu)分被(bei)拆(chai)除,同時被(bei)現(xian)代鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)替代。當時對所設計的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)和輔助設備的結(jie)構提出了以下三點要求:


    1. 在生(sheng)產絕對可靠的條(tiao)件下,具有高的工作速(su)度(du)(du)。要求擠壓(ya)速(su)度(du)(du)為300~400m,空程速(su)度(du)(du)為650mm/s。這樣(yang),生(sheng)產的間隙時(shi)間從(cong)110s減(jian)少到25~30秒(miao)。


    2. 設計要求純擠(ji)壓(ya)時(shi)間為(wei)(wei)2~3秒(miao)。這是(shi)因(yin)(yin)為(wei)(wei)考慮到(dao)當(dang)時(shi)液壓(ya)系統的(de)(de)管(guan)和閥(fa)門的(de)(de)費用比(bi)較高,再(zai)進一步(bu)減(jian)少純擠(ji)壓(ya)時(shi)間就沒有什么(me)益處了。但是(shi),仍需調在這方面要繼續努力。因(yin)(yin)為(wei)(wei)擠(ji)壓(ya)坯(pi)料與擠(ji)壓(ya)筒和擠(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)接觸時(shi)間縮短可(ke)使(shi)工(gong)模(mo)具(ju)的(de)(de)使(shi)用壽命提(ti)高,并且(qie)檢查和更換工(gong)模(mo)具(ju)的(de)(de)工(gong)作量也可(ke)以減(jian)輕,使(shi)擠(ji)壓(ya)機的(de)(de)生(sheng)產效率提(ti)高,同時(shi)使(shi)產品的(de)(de)生(sheng)產成(cheng)本降低。


   3. 擠(ji)壓機的(de)結構(gou)強度和裝配精(jing)度要求(qiu)比(bi)有色(se)金(jin)屬(shu)(shu)擠(ji)壓的(de)要求(qiu)高。這是(shi)因(yin)為鋼(gang)(gang)擠(ji)壓時(shi)的(de)擠(ji)壓力相對(dui)比(bi)有色(se)金(jin)屬(shu)(shu)擠(ji)壓時(shi)大得多(duo),這樣可確(que)保擠(ji)壓鋼(gang)(gang)管(guan)壁厚公差精(jing)度,滿足當時(shi)特殊產(chan)品生產(chan)的(de)需要。


 20世(shi)紀50年代初(chu)期(qi),美國(guo)首先(xian)開始將低(di)頻電感(gan)應加熱(re)技術(shu)引(yin)入(ru)鋼擠壓的(de)料(liao)(liao)加熱(re)工(gong)藝(yi)并獲(huo)得成(cheng)功;接著英國(guo)也于1957年開始采用低(di)頻感(gan)應加熱(re)技術(shu)來(lai)實現(xian)擠壓坯(pi)料(liao)(liao)的(de)無氧化加熱(re),并且(qie)感(gan)應加熱(re)爐被設計(ji)成(cheng)單爐座,每小(xiao)時可(ke)無氧化加熱(re)壞(huai)料(liao)(liao)40噸。


  與(yu)此同時,由于(yu)特殊冶金(jin)(jin)技術的(de)發展,其研究(jiu)成果在擠壓工模(mo)(mo)具(ju)材料選擇工具(ju)設計和制(zhi)作中(zhong)的(de)應用(yong)(yong),使(shi)擠壓工模(mo)(mo)具(ju)在高(gao)(gao)溫下(xia)能夠(gou)承受(shou)更大(da)的(de)壓力、沖擊和疲勞負荷,提高(gao)(gao)了其使(shi)用(yong)(yong)壽命。例(li)如(ru),當(dang)時英國的(de)勞芳·莫(mo)爾優質鋼公(gong)司(Low Mour Fine steel Ltd.),采用(yong)(yong)尼(ni)莫(mo)尼(ni)克(ke)(ke)90合(he)金(jin)(jin)擠壓模(mo)(mo)擠壓時,其模(mo)(mo)具(ju)的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽命得(de)到了很大(da)的(de)提高(gao)(gao)。但是后來,由于(yu)尼(ni)莫(mo)尼(ni)克(ke)(ke)90合(he)金(jin)(jin)擠壓模(mo)(mo)在機械加(jia)工方面遇到很大(da)的(de)困(kun)難,并(bing)且(qie)(qie)使(shi)用(yong)(yong)成本比(bi)較高(gao)(gao),因(yin)而沒有被推廣使(shi)用(yong)(yong)。于(yu)是又(you)進一步地研究(jiu)出(chu)淬硬(ying)性、抗熱裂性、耐(nai)磨性和熱強(qiang)度都(dou)很高(gao)(gao),且(qie)(qie)加(jia)工容易和價廉的(de)9%W和4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠壓模(mo)(mo),其熱處理后的(de)硬(ying)度分別(bie)達到HRC49-50HRC56。用(yong)(yong)于(yu)擠壓有8個翅的(de)異型管時,擠壓模(mo)(mo)的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽命超過100次/只(zhi)。


 50年(nian)代后期,美(mei)國瓊斯·拉(la)弗林(J&L)擠(ji)壓(ya)工(gong)廠的(de)(de)(de)W. L. Steinbrenner試驗成功一種具(ju)有良好模具(ju)特性(xing)的(de)(de)(de)新材料鉬(mu)合金(jin)用于制作擠(ji)壓(ya)模,取得很好的(de)(de)(de)效(xiao)果。采用鉬(mu)合金(jin)制造的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)模容易加工(gong),不需要熱處(chu)理,并且在使(shi)用后還可以重新加工(gong)成尺寸(cun)較小一檔(dang)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)模繼續使(shi)用,其壽命可以達到200-300次/只(zhi)以上。


  至此,鋼擠(ji)壓工藝和設備上(shang)的(de)四(si)個主要(yao)難(nan)題已經基本上(shang)得到解決,鋼擠(ji)壓術(shu)進入到提高生(sheng)產率、進一步完善擠(ji)壓機(ji)結構(gou)、改善技術(shu)經濟指標(biao)的(de)新(xin)階段。


 當(dang)時,在(zai)美(mei)國和歐洲從事(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓機設(she)計和制造(zao)的(de)公司(si)(si)主要(yao)有(you)英國的(de)勞(lao)(lao)威Loewy工(gong)(gong)程(cheng)公司(si)(si)和菲爾(er)汀( Fielding)工(gong)(gong)廠設(she)計公司(si)(si),德國的(de)施勞(lao)(lao)曼(se mam)公司(si)(si)和美(mei)國的(de)皮(pi)爾(er)太克( Buried)公司(si)(si)。他們采用最新科技,大量(liang)(liang)設(she)計制造(zao)臥式液壓擠(ji)(ji)(ji)壓機,在(zai)將(jiang)近20年的(de)時間內(nei)使擠(ji)(ji)(ji)壓機的(de)數(shu)量(liang)(liang)增加了(le)9倍。其中(zhong)液壓擠(ji)(ji)(ji)壓機的(de)總(zong)能(neng)力(li)增加了(le)800%,機械擠(ji)(ji)(ji)壓機的(de)總(zong)能(neng)力(li)增加了(le)250%,并(bing)且還量(liang)(liang)制造(zao)了(le)4000~6000噸的(de)管型材擠(ji)(ji)(ji)壓機。僅勞(lao)(lao)威工(gong)(gong)程(cheng)公司(si)(si)一家就供應了(le)197臺(tai)擠(ji)(ji)(ji)壓機,其中(zhong)164臺(tai)用于有(you)色金屬,33臺(tai)用于鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓。


 1951年,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓法生產(chan)不銹(xiu)鋼管的工業性生產車間在美國的 Babcock& Wilcox公司建成投產。此后的10~20年內,國外幾乎所有的不(bu)銹鋼管(guan)生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產(chan)不銹鋼無縫管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹(xiu)鋼無(wu)縫鋼管不可缺少的生產手段。


 20世紀60年代初,鋼的(de)(de)熱擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)技術已經發展到一(yi)個相當(dang)高的(de)(de)水(shui)(shui)平。由于設計和(he)機(ji)械制(zhi)造(zao)技術的(de)(de)進(jin)步,擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)結(jie)構(gou)和(he)裝(zhuang)備不斷完善:采(cai)用(yong)(yong)了更為合理的(de)(de)4張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)柱式框架結(jie)構(gou);帶預應力(li)(li)(li)的(de)(de)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)柱固定(ding)螺帽;帶預應力(li)(li)(li)裝(zhuang)配的(de)(de)多(duo)層結(jie)構(gou)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong);旋(xuan)轉式雙擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)和(he)雙穿(chuan)孔筒(tong);旋(xuan)轉式或抽屜(ti)式模架;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)的(de)(de)自(zi)動清理和(he)冷(leng)卻;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)墊的(de)(de)自(zi)動分(fen)離和(he)自(zi)動傳輸;擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)幾乎都配備有(you)一(yi)個高壓(ya)(ya)蓄(xu)勢(shi)器(qi)(qi)系統采(cai)用(yong)(yong)具有(you)多(duo)級不同壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)組(zu)合的(de)(de)多(duo)缸結(jie)構(gou)。例如,當(dang)時在(zai)新建投產(chan)的(de)(de)一(yi)系列(lie)3000噸鋼管和(he)型鋼擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)上,不再采(cai)用(yong)(yong)一(yi)個單獨的(de)(de)3000噸水(shui)(shui)壓(ya)(ya)缸(只能用(yong)(yong)減小蓄(xu)勢(shi)器(qi)(qi)中的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)辦法來變(bian)換擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)等(deng)級),而是改為采(cai)用(yong)(yong)一(yi)種(zhong)可以(yi)(yi)在(zai)500~3000噸范(fan)圍內按照6個相同等(deng)級來變(bian)換壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況下,坯料的(de)(de)直(zhi)徑(jing)可以(yi)(yi)從125mm增大(da)到350mm,長度(du)可以(yi)(yi)由150mm增長到1000mm,使(shi)一(yi)臺(tai)擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)應用(yong)(yong)范(fan)圍擴大(da)了很多(duo),并(bing)且(qie)提(ti)高了擠(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)生產(chan)效(xiao)率。


  當時,大(da)量(liang)采用的(de)(de)是3000~5000噸(dun)臥(wo)式水(shui)壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機。與(yu)此同時,美國(guo)還(huan)建成臺(tai)1200噸(dun)的(de)(de)大(da)型(xing)(xing)臥(wo)式擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機,其(qi)中(zhong)3臺(tai)用于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋁合金,3臺(tai)用于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋼管、型(xing)(xing)鋼和(he)難熔金屬及(ji)合金。當時在各種(zhong)型(xing)(xing)號和(he)噸(dun)位的(de)(de)臥(wo)式擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機上,其(qi)最(zui)佳的(de)(de)工藝技術(shu)單項指標可達(da)到(dao)如(ru)下水(shui)平:鋼擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時的(de)(de)最(zui)大(da)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)比達(da)到(dao)70以(yi)上,而從理(li)論上和(he)實驗上可以(yi)達(da)到(dao)200;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)速(su)度提高到(dao)300~400mm/s;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)的(de)(de)空程速(su)度可以(yi)達(da)到(dao)600-700mm/s;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)周(zhou)期時間縮短到(dao)20秒;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)次(ci)數(shu)達(da)到(dao)140次(ci)/小時。


  當時還普遍采用工頻感應加(jia)熱(re)(re)(re)爐和再加(jia)熱(re)(re)(re)爐,以及帶保護氣體的環形(xing)加(jia)熱(re)(re)(re)爐等坯料無氧化(hua)加(jia)熱(re)(re)(re)設備。當時已有128臺(tai)以上的感應加(jia)熱(re)(re)(re)爐和再加(jia)熱(re)(re)(re)爐在世界各國的擠壓車間運行,單臺(tai)的最大加(jia)熱(re)(re)(re)能(neng)力達到40噸/小時。


  同時采用(yong)合(he)金(jin)(jin)鋼、高(gao)合(he)金(jin)(jin)鋼、高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)(jin)難熔金(jin)(jin)屬、金(jin)(jin)屬陶瓷、硬質合(he)金(jin)(jin)等材料來制(zhi)作擠壓機和(he)穿孔(kong)機的工(gong)模具(ju),使(shi)一些(xie)擠壓工(gong)模具(ju)的極限強度(du)達到2360MPa。


  20世紀60年代末期,世界各國已(yi)擁有135臺以(yi)上擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)和鎳及(ji)其合金(jin)(jin)的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機在運轉,其中85%~90%的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機用(yong)于生(sheng)產鋼(gang)管(guan)(guan),10%~15%的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機用(yong)于生(sheng)產型鋼(gang)。一(yi)時擠(ji)壓(ya)(ya)機成(cheng)為“最靈活的(de)(de)軋管(guan)(guan)機”,并且還推(tui)出擠(ji)壓(ya)(ya)機和張力減徑機聯合使用(yong)的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)管(guan)(guan)生(sheng)產線(xian),用(yong)來大批量生(sheng)產碳素鋼(gang)、低合金(jin)(jin)鋼(gang)、不銹鋼(gang)和耐熱鋼(gang)等鋼(gang)管(guan)(guan)。


  表1-2為(wei)(wei)國外(wai)部(bu)分國家和公司的擠壓(ya)機,表1-3為(wei)(wei)中國的部(bu)分鋼管型(xing)材擠壓(ya)機。表1-4為(wei)(wei)國外(wai)一些(xie)鋼擠壓(ya)機的主(zhu)要性能,表1-5為(wei)(wei)美(mei)國部(bu)分鋼擠壓(ya)的主(zhu)要參數。


表 1-2.jpg


  采(cai)用3000~4000噸擠(ji)壓(ya)機(ji)配(pei)置16~24機(ji)架張(zhang)力(li)(li)減(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji),張(zhang)力(li)(li)減(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)進(jin)口(kou)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)(jing)為(wei)73~170mm,生產的(de)(de)(de)成品管(guan)的(de)(de)(de)最(zui)(zui)小直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)(jing)為(wei)20-30mm,最(zui)(zui)小壁(bi)厚為(wei)2~3mm。一般進(jin)張(zhang)力(li)(li)減(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)長度為(wei)10~20m。如(ru)果采(cai)用連鑄坯生產碳素(su)鋼(gang)和低合金鋼(gang)管(guan),擠(ji)壓(ya)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)坯重還要增大(da)。通過(guo)張(zhang)力(li)(li)減(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)后(hou)的(de)(de)(de)成品管(guan)長度可以(yi)(yi)達到(dao)(dao)25~35m,張(zhang)力(li)(li)減(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)出口(kou)速度最(zui)(zui)大(da)可以(yi)(yi)達到(dao)(dao)4~6m/s,年產量在10萬噸以(yi)(yi)上(shang)。


 從當(dang)時的發展(zhan)情況來看,擠壓機與張(zhang)力減徑(jing)機配合使(shi)用時,具有以下(xia)幾方面的優勢:


 1. 提高(gao)了擠(ji)壓機的產量


    1臺3000噸擠壓機,如果是(shi)單(dan)機生產碳素鋼管(guan)年產量在5萬(wan)~6萬(wan)噸左右,而采用與張力(li)減(jian)徑(jing)機聯合組成生產線時,使其(qi)年產量可提高(gao)至10萬(wan)噸以上(shang)。


 2. 擴大了擠(ji)壓機組(zu)生產鋼管的規(gui)格范圍


     一般(ban)1臺3000噸壓機生產鋼管(guan)的(de)最小規(gui)格為d60mm×2.5mm,而配置(zhi)了(le)張力減(jian)徑機之后(hou),由張力減(jian)徑機減(jian)徑后(hou)的(de)鋼管(guan)最小規(gui)格為28mm×2.0mm,甚(shen)至可以減(jian)徑至16mm×2.0mm。


 3. 降低了生產成本


    由于擠壓(ya)機使用的(de)(de)坯料規格(ge)較少(shao),一(yi)般僅3-6個(ge)規格(ge)系列(lie),使工(gong)模具的(de)(de)準(zhun)備和消耗量(liang)相(xiang)應減少(shao)。并且生產小直徑鋼管時(shi),無需進行進一(yi)步的(de)(de)冷(leng)拔冷(leng)軋等冷(leng)加工(gong)工(gong)序。


 4. 可(ke)以靈(ling)活生產


   既可(ke)(ke)以生產批(pi)量(liang)小、塑性低的難變形高合金(jin)鋼(gang)(gang)和(he)合金(jin)鋼(gang)(gang)管(guan),又可(ke)(ke)以生產批(pi)量(liang)大(da)的小直徑碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)和(he)低合金(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)。


 因此(ci),當時聯(lian)合使(shi)用擠壓(ya)機(ji)和張力減(jian)徑(jing)機(ji)的(de)制管工(gong)藝(yi)曾一度以生(sheng)產(chan)(chan)的(de)靈活性(xing)和高效率、產(chan)(chan)品(pin)的(de)低成本和高質量(liang)(liang)挑(tiao)戰傳統(tong)的(de)軋管工(gong)藝(yi),并且其產(chan)(chan)量(liang)(liang)一度在(zai)(zai)鋼管后來,由于擠壓(ya)機(ji)和在(zai)(zai)行大量(liang)(liang)生(sheng)產(chan)(chan)和連續運行中(zhong),在(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)、品(pin)種(zhong)質量(liang)(liang)和經(jing)濟性(xing)等方(fang)面出現的(de)不足,導致聯(lian)合生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)終止生(sheng)產(chan)(chan)。


 例如,奧地利的(de)1臺3100噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)配置張力(li)減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)出現了不少(shao)問題,如擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)適合(he)于小(xiao)批量(liang)、多(duo)品種(zhong)(zhong)的(de)訂單,而(er)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)與張力(li)減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)(ji)(ji)聯用(yong)后(hou),機(ji)(ji)(ji)(ji)組則適合(he)大(da)批量(liang)、少(shao)品種(zhong)(zhong)的(de)訂單。因(yin)此,在生(sheng)產安(an)排和設(she)備(bei)效率等方面(mian)出現了矛盾。并且,帶玻璃潤(run)(run)滑劑擠(ji)壓(ya)(ya)后(hou)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)經張減(jian)(jian)后(hou),鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)內表面(mian)出現了小(xiao)球狀(zhuang)的(de)殘留物,使鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)質量(liang)達不到標準要(yao)求(qiu)。因(yin)此,擠(ji)壓(ya)(ya)后(hou)需進行張減(jian)(jian)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan),只能采用(yong)石(shi)(shi)(shi)墨作為(wei)潤(run)(run)滑劑。但采用(yong)石(shi)(shi)(shi)墨潤(run)(run)滑劑擠(ji)壓(ya)(ya)不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)時,又可(ke)能會(hui)引起鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)表面(mian)滲碳。為(wei)此,該廠曾一度只采用(yong)石(shi)(shi)(shi)墨潤(run)(run)滑劑,專門生(sheng)產碳素鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和合(he)金結(jie)構鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)。


  德國1962年(nian)建成的1臺3400噸擠壓機組配置的張(zhang)力(li)減徑機于1968年(nian)拆(chai)除其原因是采用擠壓機和張(zhang)力(li)減徑機聯合工藝,生產碳素鋼管和合金結(jie)構鋼管在(zai)經濟上不合算。


  日本(ben)神戶制鋼于1967年建成(cheng)投產的550噸擠壓機也(ye)配有(you)張力減徑(jing)機,主要用于生產碳素鋼管(guan)和合金(jin)鋼管(guan),最后張力減徑(jing)機大(da)部分(fen)時間也(ye)處于停產。


  我國長(chang)城鋼(gang)廠在20世紀60年代從德國引進的3150噸擠壓(ya)機(ji)(ji),配(pei)有24機(ji)(ji)架的張(zhang)力減(jian)徑機(ji)(ji),未能很(hen)好(hao)使用就遭拆除。


  此(ci)后建成的擠壓機(ji)(ji)(ji)(ji),如日本京浜廠的3150噸擠壓機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)羅馬(ma)尼亞共和(he)(he)國鋼管(guan)(guan)廠的3100噸擠壓機(ji)(ji)(ji)(ji)等都不(bu)再配置張(zhang)力減(jian)徑機(ji)(ji)(ji)(ji)。其(qi)原因,一(yi)方(fang)面(mian)(mian)是由于擠壓機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)張(zhang)力減(jian)徑機(ji)(ji)(ji)(ji)聯(lian)合(he)使用(yong)后在運行過(guo)程(cheng)中出現的工藝和(he)(he)經(jing)濟性方(fang)面(mian)(mian)的問(wen)題;另一(yi)方(fang)面(mian)(mian)是由于連續(xu)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組出現后,從生產(chan)效率(lv)和(he)(he)經(jing)濟性兩(liang)個方(fang)面(mian)(mian)考(kao)慮,生產(chan)碳素(su)鋼管(guan)(guan)和(he)(he)低合(he)金鋼管(guan)(guan)時,擠壓一(yi)張(zhang)減(jian)聯(lian)合(he)機(ji)(ji)(ji)(ji)組無法與連續(xu)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組相競(jing)爭(zheng)。


 表(biao)1-6為某些曾(ceng)與擠壓(ya)機(ji)(ji)聯(lian)合使用的(de)張(zhang)(zhang)力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機(ji)(ji)的(de)性能,表(biao)1-7為擠壓(ya)機(ji)(ji)曾(ceng)與張(zhang)(zhang)力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機(ji)(ji)聯(lian)合使用生(sheng)產(chan)鋼管的(de)典型規格。



 由(you)于熱擠(ji)壓(ya)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)變(bian)形方式所具有(you)(you)的(de)(de)(de)金屬流動特性(xing),能夠提高(gao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)變(bian)形能力(li),加(jia)工(gong)(gong)(gong)采(cai)用其(qi)(qi)他加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法(鍛壓(ya)和軋制)難(nan)以成(cheng)型的(de)(de)(de)低塑性(xing)、難(nan)變(bian)形的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)以及其(qi)(qi)所具有(you)(you)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)上的(de)(de)(de)靈活性(xing)和制品的(de)(de)(de)高(gao)質量等有(you)(you)利條件,使其(qi)(qi)在(zai)一些制管的(de)(de)(de)重要場合成(cheng)為最佳的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法,有(you)(you)時甚至是唯一可選擇的(de)(de)(de)、無需進行經(jing)濟(ji)性(xing)論證(zheng)的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法。


 擠(ji)壓機可以生產(chan)(chan)(chan)(chan)各種鋼(gang)(gang)種的(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)品,如碳素鋼(gang)(gang)、合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)、不(bu)銹鋼(gang)(gang)以及(ji)高(gao)溫合金(jin)(jin)和(he)難(nan)變(bian)形金(jin)(jin)屬的(de)管(guan)材(cai)和(he)異(yi)型材(cai)。國外70%以上的(de)擠(ji)壓機被用于生產(chan)(chan)(chan)(chan)鋼(gang)(gang)管(guan)并且主要(yao)生產(chan)(chan)(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan),專門用于生產(chan)(chan)(chan)(chan)型材(cai)的(de)擠(ji)壓機并不(bu)多。由于不(bu)銹鋼(gang)(gang)無縫管(guan)約有50%要(yao)進行冷(leng)軋冷(leng)拔(ba)加(jia)工后(hou)交貨使用,因(yin)此,國內外的(de)擠(ji)壓鋼(gang)(gang)管(guan)車間(jian)大多配有冷(leng)軋冷(leng)拔(ba)鋼(gang)(gang)管(guan)設備,以便(bian)生產(chan)(chan)(chan)(chan)高(gao)精度(du)的(de)冷(leng)加(jia)工不(bu)銹鋼(gang)(gang)精管(guan)。


 目前,不銹(xiu)鋼和各種難熔(rong)金(jin)屬及合金(jin)熱擠(ji)壓(ya)工(gong)藝的發展,可以(yi)(yi)從現(xian)在已(yi)(yi)在使用(yong)的擠(ji)壓(ya)機的擠(ji)壓(ya)力來衡量(liang)。現(xian)在工(gong)業(ye)上專門用(yong)于(yu)鋼質管型(xing)材的擠(ji)壓(ya)機壓(ya)力,已(yi)(yi)經從400噸增至30000噸以(yi)(yi)上。利用(yong)擠(ji)壓(ya)法還可以(yi)(yi)制造橫截面(mian)形狀(zhuang)和尺寸都能符合結(jie)構元件精度要求(qiu)的管材和型(xing)材。


 特別是自1951年末期,世界(jie)上第一個采用玻(bo)璃潤滑(hua)劑高(gao)速擠壓(ya)法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)工(gong)業性生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)車間(jian)在美國的(de)(de)(de) Babcock&wiox公(gong)司(si)建(jian)成(cheng)投產(chan)(chan)(chan)(chan),此后的(de)(de)(de)10~20年間(jian)國外幾乎所有大的(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)公(gong)司(si)都逐漸地以擠壓(ya)工(gong)藝來取代(dai)其他的(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)方法(fa)(fa),其中也包(bao)括自動(dong)軋管(guan)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工(gong)藝。并且又有以生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)低(di)塑(su)性的(de)(de)(de)高(gao)合金鋼(gang)管(guan)以及(ji)復雜結構(gou)型(xing)材為(wei)主的(de)(de)(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)投產(chan)(chan)(chan)(chan)。有人曾對20世紀50年代(dai)初至70年代(dai)投產(chan)(chan)(chan)(chan)的(de)(de)(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)組按時(shi)間(jian)區分(fen)進(jin)行(xing)不完全(quan)的(de)(de)(de)統(tong)計,來觀察世界(jie)各國建(jian)成(cheng)并投產(chan)(chan)(chan)(chan)的(de)(de)(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)發展進(jin)程:


  其(qi)中包括意(yi)大(da)利的(de)(de)本特拉(Pea)公司(si)在1965年(nian)安裝的(de)(de)兩臺(tai)(tai)1600噸立(li)式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)(he)1968年(nian)又安裝兩臺(tai)(tai)類似的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)以及5450噸臥式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)對成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)幾何(he)尺寸有(you)較高要求的(de)(de)碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)(he)低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)毛坯管(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)(mei)國的(de)(de)孤星( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵公司(si)建成(cheng)的(de)(de)5500噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)石(shi)油套管(guan)(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)(guan)等對質量和(he)(he)(he)(he)(he)可靠性有(you)高要求的(de)(de)專用管(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)(mei)國加美(mei)(mei)倫( Cameron)公司(si)的(de)(de)20000~30000噸型擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(成(cheng)功生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了直徑達1220mm的(de)(de)煤氣輸送管(guan)(guan)(guan)(guan)以及大(da)直徑三通管(guan)(guan)(guan)(guan)、關閉閥體、管(guan)(guan)(guan)(guan)接頭等配件管(guan)(guan)(guan)(guan));蘇聯(lian)于(yu)1959年(nian)先后在尼(ni)科波爾南方鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)廠建成(cheng)投產(chan)(chan)的(de)(de)120、1500壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)(he)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)商品(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等合(he)金(jin)結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)以及GCr15滾珠軸承鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)),1961年(nian)投產(chan)(chan)的(de)(de)1650噸和(he)(he)(he)(he)(he)3150噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)各(ge)1臺(tai)(tai)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)各(ge)種不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan));德(de)國里薩( Riesa)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)聯(lian)合(he)公司(si)分別(bie)在格勒(le)迪茨和(he)(he)(he)(he)(he)杰里特契的(de)(de)2000噸和(he)(he)(he)(he)(he)1600噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji);捷克斯洛伐克的(de)(de)2000噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)(he)軸承鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan))和(he)(he)(he)(he)(he)1600噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(用于(yu)生(sheng)(sheng)碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)(he)低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan))。


  目前(qian)在(zai)運行(xing)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)大部分(fen)都(dou)是20世紀(ji)70年(nian)代(dai)以前(qian)建成投產(chan)(chan)的(de)(de)(de),70年(nian)代(dai)以后新(xin)建的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)為數并(bing)不多。其中主(zhu)要有羅馬尼(ni)亞共和國鋼(gang)管廠的(de)(de)(de)3100噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji),日本京浜廠的(de)(de)(de)3150噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、前(qian)蘇聯伏爾(er)加鋼(gang)管廠的(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、美(mei)國孤星( Lone Star)鋼(gang)管廠的(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji),以及(ji)新(xin)近建成的(de)(de)(de)烏(wu)克蘭 Centralis鋼(gang)管廠的(de)(de)(de)4400噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和中國久立集(ji)團的(de)(de)(de)3500噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji),寶鋼(gang)集(ji)團特(te)殊(shu)鋼(gang)分(fen)公司的(de)(de)(de)6000噸(dun)(dun)(dun)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、山西太鋼(gang)集(ji)團的(de)(de)(de)6000噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、江(jiang)蘇華新(xin)不銹鋼(gang)管公司的(de)(de)(de)3600噸(dun)(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)等。目前(qian),在(zai)國外熱擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)工藝已經成為不銹鋼(gang)管、高(gao)鎳合金(jin)管以及(ji)難熔金(jin)屬(shu)及(ji)其合金(jin)等高(gao)性能材(cai)料管型材(cai)產(chan)(chan)品(pin)不可(ke)缺少(shao)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)手(shou)段。