三輥限動芯棒連續軋管機PQF(Premium Quality Finishing)是意大利 INNSE公司為克服二輥連續軋管機的固有局限性而研制開發的。如圖4-6所示，PQF軋管機由4~7架三輥可調式機架組成，采用限動芯棒方式操作，其中ф168mm PQF機組由于采用了獨特的芯棒運行方式，使其軋制節奏達到24s/支。代表性機組為我國天津不銹鋼(gang)管廠的ф168mm機組。
從軋(ya)鋼工藝上講三(san)輥連續(xu)軋(ya)管機比二輥連續(xu)軋(ya)管機有明顯(xian)的優(you)點(dian)(dian)，但多(duo)了(le)一(yi)個軋(ya)輥使(shi)得軋(ya)機結(jie)構(gou)有了(le)明顯(xian)的差(cha)異，用什么樣(yang)的結(jie)構(gou)形(xing)式才能滿足(zu)新機型的要(yao)求，使(shi)其發揮優(you)勢，實現(xian)高(gao)(gao)效生產，達(da)到理想的效果，一(yi)直是人們探索的目標，多(duo)年來全世(shi)界(jie)一(yi)直沒(mei)有哪家企(qi)業開發采用這項技(ji)術(shu)。進入21世(shi)紀，天津不銹(xiu)鋼管廠和米爾／因西(xi)公司共同成(cheng)功開發了(le)Φ168mm PQF限動芯棒連續(xu)軋(ya)管機，于2003年8月在(zai)天津不銹(xiu)鋼管廠建成(cheng)投產，并在(zai)當年12月就達(da)到了(le)設(she)計產量。PQF一(yi)經問世(shi)，就引起了(le)國內(nei)外同行的高(gao)(gao)度(du)重視，現(xian)對其工藝、結(jie)構(gou)和傳動等特(te)點(dian)(dian)作一(yi)簡要(yao)介紹。
一、工藝(yi)特點
三輥連續軋管機簡稱PQF,是由因西公司開發推出的。軋管時芯棒是限動的、速度是可控的，芯棒的速度應高于第一架的咬入速度，屬于限動芯棒連續軋管機，每個機架由三個軋輥組成孔型，采用三輥設計的孔型比傳統的兩輥設計的孔型圓度好，且孔型的半徑差小，有利于軋件的均勻變形，也使軋輥的磨損均勻。軋槽底部和軋槽頂部之間的圓周速度差較小，從而能在穩定的條件下使軋制的金屬變形更加均勻，使所軋制的荒管徑壁比達到45以上。凸緣面積（不與軋輥或芯棒接觸的管子面積，也就是輥縫處壁厚／外徑的凸起面積，見圖4-2)有所減小，即流向凸緣的金屬量減少了，這一優點在軋制不受外端及其他機架約束的鋼管尾端時尤為重要。事實上鋼管尾端在三輥式軋管機上軋制時受控是由于凸緣面積較小（比二輥式的小30%左右）以及軋槽底部與軋槽頂部間的圓周速度差較小的緣故，因此可以避免或大大減少管端折疊和飛翅的形成。由于圓周壓應力較高，從而能在軋制時使輥縫處產生的縱向拉應力的危險性大大降低。孔型中芯棒的穩定性較高，PQF機組可以生產高強度（P110以上）特殊鋼級油井用管、高壓鍋爐管及13Cr、304L等不銹鋼管。POF最大的優勢是，由于三輥孔型的半徑差小于兩輥，軋件變形更加均勻、平穩，使產品的壁厚精度和表面質量高于MPM,軋制的荒管直徑越大，優勢越明顯。
二(er)、結構特點(dian)
工(gong)作(zuo)機架(jia)(jia)是由(you)三個(ge)(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)組(zu)成(cheng)一體(ti)相對獨立的(de)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)單元。天津鋼管(guan)(guan)公司的(de)PQF連(lian)續軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機由(you)6個(ge)(ge)工(gong)作(zuo)機架(jia)(jia)（包括第1架(jia)(jia)空減機架(jia)(jia)即(ji)VRS)組(zu)成(cheng)。工(gong)作(zuo)機架(jia)(jia)不承(cheng)受(shou)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)力，只(zhi)承(cheng)受(shou)限動(dong)力。工(gong)作(zuo)機架(jia)(jia)內的(de)三個(ge)(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)在壓(ya)下機構(gou)和平(ping)衡裝(zhuang)置的(de)控制(zhi)下構(gou)成(cheng)一個(ge)(ge)孔(kong)型，并(bing)可對孔(kong)型進行調(diao)整。每(mei)個(ge)(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)（包括軸承(cheng)座）安(an)裝(zhuang)在一個(ge)(ge)杠桿(gan)(gan)臂上，杠桿(gan)(gan)臂通(tong)過(guo)銷(xiao)軸安(an)裝(zhuang)在工(gong)作(zuo)機架(jia)(jia)上，孔(kong)型調(diao)整時杠桿(gan)(gan)以銷(xiao)軸為支(zhi)點(dian)擺動(dong)。每(mei)個(ge)(ge)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)軸承(cheng)座的(de)兩側，工(gong)作(zuo)機架(jia)(jia)上都(dou)有導向滑板(ban)，用來保持軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)調(diao)整時的(de)位(wei)置，并(bing)承(cheng)受(shou)限動(dong)力。工(gong)作(zuo)機架(jia)(jia)上有一套軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)軸承(cheng)甘油潤滑管(guan)(guan)線系(xi)統和一套軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)冷卻水系(xi)統，由(you)液壓(ya)缸操作(zuo)的(de)快速(su)接頭將這兩個(ge)(ge)系(xi)統連(lian)接到(dao)外管(guan)(guan)網上。PQF機架(jia)(jia)示意圖(tu)參見(jian)圖(tu)4-7。
承受軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制力(li)的(de)(de)(de)是隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)，即安(an)裝有(you)(you)(you)液(ye)(ye)壓壓下缸(gang)的(de)(de)(de)高強度、高剛度的(de)(de)(de)焊接結(jie)構框架(jia)(jia)(jia)，它起(qi)到了(le)通常軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鋼機(ji)(ji)(ji)(ji)牌坊(fang)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用，這個(ge)(ge)焊接結(jie)構框架(jia)(jia)(jia)就稱(cheng)之(zhi)為“隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)”，其(qi)示意圖參見圖4-8。PQF連(lian)續軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)所有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯(xin)棒支(zhi)(zhi)(zhi)撐架(jia)(jia)(jia)都安(an)裝在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內，它們通過(guo)液(ye)(ye)壓缸(gang)從垂方(fang)向和(he)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制線方(fang)向被固定(ding)(ding)在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內，與(yu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制線相吻合(he)。PQF的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制力(li)和(he)限動力(li)都是由隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)來(lai)承受的(de)(de)(de)。隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內有(you)(you)(you)用于裝、拆卸工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯(xin)棒支(zhi)(zhi)(zhi)撐架(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)軌道(dao)(dao)(dao)(dao)，軌道(dao)(dao)(dao)(dao)保證換輥時工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯(xin)棒支(zhi)(zhi)(zhi)撐架(jia)(jia)(jia)達到正確的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)。隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)出(chu)口有(you)(you)(you)一(yi)個(ge)(ge)鎖(suo)緊門，用隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)壓缸(gang)沿軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制線方(fang)向將(jiang)工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯(xin)棒支(zhi)(zhi)(zhi)撐架(jia)(jia)(jia)固定(ding)(ding)在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)內，換輥時鎖(suo)緊門隨工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)一(yi)起(qi)被移出(chu)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)到換輥位(wei)置(zhi)。驅動每個(ge)(ge)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥的(de)(de)(de)傳動軸（共計(ji)18根）從各自的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)由外面伸入隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)與(yu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥連(lian)接。PQF軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)設(she)(she)計(ji)非常緊湊，在(zai)隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)上(shang)安(an)裝的(de)(de)(de)設(she)(she)備很密集(ji)，其(qi)中包(bao)括有(you)(you)(you)100個(ge)(ge)液(ye)(ye)壓缸(gang)、液(ye)(ye)壓管(guan)(guan)、潤滑管(guan)(guan)、冷卻(que)水(shui)管(guan)(guan)、沖渣水(shui)管(guan)(guan)和(he)各種電器控制管(guan)(guan)線等輔助設(she)(she)備，只有(you)(you)(you)通過(guo)統籌合(he)理地安(an)排才能安(an)裝恰當。與(yu)傳統的(de)(de)(de)兩輥式(shi)連(lian)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)組交叉排列的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)布置(zhi)方(fang)式(shi)比較，使用圓形隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)(dao)式(shi)的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)牌坊(fang)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)間距(ju)(ju)縮短了(le)，減少(shao)了(le)在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制過(guo)程(cheng)中因(yin)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)間距(ju)(ju)大(da)而(er)使軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件運行不穩定(ding)(ding)等因(yin)素。
三、傳動系統
PQF每(mei)個(ge)工作(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)上(shang)(shang)的三個(ge)軋(ya)輥(gun)互成120°,驅動(dong)(dong)(dong)這三個(ge)軋(ya)輥(gun)的傳動(dong)(dong)(dong)系統在隧道外也要分布在互呈120°的位置(zhi)上(shang)(shang)。同(tong)一(yi)(yi)工作(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)上(shang)(shang)的三個(ge)軋(ya)輥(gun)的轉速(su)(su)和(he)(he)加速(su)(su)度必(bi)須完全(quan)一(yi)(yi)致，因此(ci)(ci)，三個(ge)減(jian)速(su)(su)箱(xiang)(xiang)的速(su)(su)比必(bi)須完全(quan)相同(tong)，減(jian)速(su)(su)箱(xiang)(xiang)和(he)(he)傳動(dong)(dong)(dong)軸(zhou)的轉動(dong)(dong)(dong)慣量(liang)必(bi)須基本一(yi)(yi)致，電(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)的特性(xing)和(he)(he)控制變形保持(chi)一(yi)(yi)致。相鄰POF連續軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)工作(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)之(zhi)間(jian)(jian)布置(zhi)非常緊湊，間(jian)(jian)距很(hen)小(xiao)，相鄰的傳動(dong)(dong)(dong)系統的間(jian)(jian)距因此(ci)(ci)同(tong)樣也很(hen)小(xiao)，給設計減(jian)速(su)(su)機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)選擇電(dian)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)提出了苛刻的要求。傳動(dong)(dong)(dong)軸(zhou)是可伸(shen)縮的，在換輥(gun)時傳動(dong)(dong)(dong)軸(zhou)回縮脫(tuo)離和(he)(he)軋(ya)輥(gun)的連接(jie)，新(xin)工作(zuo)機(ji)(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)換入后傳動(dong)(dong)(dong)軸(zhou)伸(shen)出并和(he)(he)軋(ya)輥(gun)連接(jie)，伸(shen)縮的動(dong)(dong)(dong)作(zuo)由液壓(ya)缸來(lai)執行。
四、軋輥更換系統
已(yi)(yi)經投產的(de)最初兩套PQF連續(xu)軋(ya)管機，在設計時三個(ge)(ge)互(hu)呈120°的(de)傳動系統占據了(le)軋(ya)機四周的(de)空(kong)間(jian)、傳統（MPM式）的(de)換(huan)輥(gun)，即從側向換(huan)輥(gun)方式已(yi)(yi)不可(ke)能，只有(you)采用從軸向，即軋(ya)制(zhi)線方向來換(huan)輥(gun)。在PQF 連續(xu)軋(ya)管機和脫管機之間(jian)布置(zhi)一個(ge)(ge)換(huan)輥(gun)區，這(zhe)個(ge)(ge)換(huan)輥(gun)區應滿足以(yi)下要求：
1. 軋(ya)機出(chu)口到脫管機的(de)輸(shu)送輥(gun)(gun)道在換(huan)輥(gun)(gun)時(shi)(shi)要能移開，換(huan)輥(gun)(gun)結束(shu)后，輸(shu)送輥(gun)(gun)道要及時(shi)(shi)復位并(bing)可(ke)靠地(di)和軋(ya)制線對(dui)中；
2. 換輥(gun)區要布置兩列換輥(gun)小車，分別(bie)放置待(dai)換人的(de)工(gong)作機架和承接從隧道中(zhong)拉出的(de)需要換掉的(de)工(gong)作機架；
3. 每列換輥小車(che)由可單獨(du)橫移的(de)換輥單元組(zu)成(cheng)，其(qi)數量(liang)與(yu)工(gong)作機架(jia)和芯棒(bang)支撐架(jia)的(de)數量(liang)相(xiang)一致，兩(liang)列換輥小車(che)也可整(zheng)列橫移，并能和軋(ya)制(zhi)線正確對中以達到整(zheng)列更換和個(ge)別任意一架(jia)單獨(du)更換的(de)目的(de)。
五、芯棒的運行方(fang)式
限動(dong)芯(xin)棒(bang)(bang)連續軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)運行(xing)(xing)(xing)有兩種方式(shi)(shi)：1. 軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)結(jie)束時(shi)，芯(xin)棒(bang)(bang)停(ting)止(zhi)運動(dong)，待(dai)荒管(guan)(guan)(guan)從(cong)芯(xin)棒(bang)(bang)中(zhong)(zhong)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)出(chu)后(hou)(hou)(hou)，芯(xin)棒(bang)(bang)快(kuai)速返回(hui)，移(yi)(yi)出(chu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)線，冷(leng)(leng)卻(que)、潤滑后(hou)(hou)(hou)循環(huan)(huan)使用(yong)，傳統的(de)(de)(de)(de)MPM均采(cai)用(yong)此種運行(xing)(xing)(xing)方式(shi)(shi)；2. 軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)結(jie)束時(shi)，芯(xin)棒(bang)(bang)停(ting)止(zhi)運動(dong)，待(dai)荒管(guan)(guan)(guan)由脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)從(cong)芯(xin)棒(bang)(bang)中(zhong)(zhong)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)出(chu)后(hou)(hou)(hou)，芯(xin)棒(bang)(bang)不是(shi)回(hui)送，而是(shi)向前(qian)(qian)快(kuai)速運行(xing)(xing)(xing)跟(gen)隨荒管(guan)(guan)(guan)之后(hou)(hou)(hou)依次通(tong)過(guo)(guo)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)，芯(xin)棒(bang)(bang)穿過(guo)(guo)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)，移(yi)(yi)出(chu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)線再回(hui)送、冷(leng)(leng)卻(que)、潤滑循環(huan)(huan)使用(yong)，該方法減少了(le)芯(xin)棒(bang)(bang)的(de)(de)(de)(de)在(zai)線待(dai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時(shi)間(jian)，從(cong)而有效地縮短了(le)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)周期，加快(kuai)了(le)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)節奏，Φ168mm的(de)(de)(de)(de)PQF機(ji)(ji)(ji)(ji)組采(cai)用(yong)此種運行(xing)(xing)(xing)方式(shi)(shi)。兩種運行(xing)(xing)(xing)方式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)區(qu)別是(shi)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)完成后(hou)(hou)(hou)，芯(xin)棒(bang)(bang)是(shi)與(yu)荒管(guan)(guan)(guan)反向運行(xing)(xing)(xing)回(hui)退(tui)，離(li)開軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)移(yi)(yi)出(chu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)線冷(leng)(leng)卻(que)、潤滑、循環(huan)(huan)使用(yong)；還是(shi)同向運行(xing)(xing)(xing)芯(xin)棒(bang)(bang)前(qian)(qian)行(xing)(xing)(xing)離(li)開軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)、穿過(guo)(guo)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)撥出(chu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)線冷(leng)(leng)卻(que)、潤滑、循環(huan)(huan)使用(yong)。第二種方法因芯(xin)棒(bang)(bang)要(yao)通(tong)過(guo)(guo)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)薄壁管(guan)(guan)(guan)（脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)減徑量大于等于2倍(bei)的(de)(de)(de)(de)荒管(guan)(guan)(guan)壁厚）時(shi)要(yao)求脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥必(bi)須具備快(kuai)開快(kuai)合功(gong)能，以免芯(xin)棒(bang)(bang)撞損(sun)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥。
