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(bu)銹(xiu)鋼管廠的ф168mm機組。
從軋鋼(gang)工藝上講三輥(gun)(gun)連續軋管機(ji)比二輥(gun)(gun)連續軋管機(ji)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)(de)優點(dian)，但多(duo)了一個(ge)軋輥(gun)(gun)使得軋機(ji)結(jie)(jie)構有(you)了明(ming)顯(xian)的(de)(de)差異，用什么(me)樣的(de)(de)結(jie)(jie)構形式(shi)才能滿(man)足新機(ji)型的(de)(de)要(yao)(yao)求，使其發揮優勢，實(shi)現高效生產，達(da)到理想的(de)(de)效果(guo)，一直(zhi)是人們探索的(de)(de)目標，多(duo)年來全(quan)世(shi)界一直(zhi)沒有(you)哪家企業(ye)開(kai)發采用這項技術。進入(ru)21世(shi)紀，天津(jin)不(bu)銹鋼(gang)管廠和(he)米(mi)爾／因西公司共同(tong)成(cheng)(cheng)功開(kai)發了Φ168mm PQF限動(dong)芯棒連續軋管機(ji)，于(yu)2003年8月在天津(jin)不(bu)銹鋼(gang)管廠建成(cheng)(cheng)投(tou)產，并(bing)在當年12月就達(da)到了設計產量。PQF一經問世(shi)，就引起了國內外同(tong)行的(de)(de)高度重視(shi)，現對其工藝、結(jie)(jie)構和(he)傳動(dong)等特點(dian)作(zuo)一簡(jian)要(yao)(yao)介(jie)紹。
一、工藝特點
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(guan)。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、結(jie)構特點(dian)
工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)架(jia)(jia)是由(you)三個(ge)軋(ya)輥組成一(yi)體相對獨立的(de)軋(ya)制(zhi)單元。天(tian)津鋼管(guan)(guan)(guan)公司的(de)PQF連續軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)由(you)6個(ge)工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)架(jia)(jia)（包括(kuo)第(di)1架(jia)(jia)空(kong)減機(ji)(ji)架(jia)(jia)即VRS)組成。工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)架(jia)(jia)不承(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)(shou)軋(ya)制(zhi)力，只(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)(shou)限(xian)動(dong)力。工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)架(jia)(jia)內的(de)三個(ge)軋(ya)輥在壓(ya)下機(ji)(ji)構和(he)平衡裝(zhuang)(zhuang)置的(de)控制(zhi)下構成一(yi)個(ge)孔型(xing)，并(bing)可對孔型(xing)進行(xing)調整。每個(ge)軋(ya)輥（包括(kuo)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)座）安(an)裝(zhuang)(zhuang)在一(yi)個(ge)杠桿(gan)臂(bei)上(shang)，杠桿(gan)臂(bei)通過銷(xiao)軸(zhou)(zhou)安(an)裝(zhuang)(zhuang)在工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)架(jia)(jia)上(shang)，孔型(xing)調整時(shi)杠桿(gan)以(yi)銷(xiao)軸(zhou)(zhou)為支(zhi)點擺(bai)動(dong)。每個(ge)軋(ya)輥軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)座的(de)兩(liang)側，工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)架(jia)(jia)上(shang)都有導(dao)向滑(hua)(hua)板，用來保持軋(ya)輥調整時(shi)的(de)位置，并(bing)承(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)(shou)限(xian)動(dong)力。工作(zuo)(zuo)機(ji)(ji)架(jia)(jia)上(shang)有一(yi)套(tao)軋(ya)輥軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)甘(gan)油(you)潤滑(hua)(hua)管(guan)(guan)(guan)線(xian)系(xi)統和(he)一(yi)套(tao)軋(ya)輥冷卻水系(xi)統，由(you)液壓(ya)缸操作(zuo)(zuo)的(de)快(kuai)速接頭(tou)將這(zhe)兩(liang)個(ge)系(xi)統連接到外(wai)管(guan)(guan)(guan)網(wang)上(shang)。PQF機(ji)(ji)架(jia)(jia)示意圖(tu)參見圖(tu)4-7。
承受軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是隧(sui)(sui)道，即(ji)安(an)裝有(you)液(ye)壓壓下缸(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)強度、高(gao)剛度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊接(jie)結(jie)構框(kuang)架(jia)(jia)(jia)，它起到了通常軋(ya)(ya)(ya)(ya)鋼機(ji)(ji)(ji)牌(pai)坊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，這個焊接(jie)結(jie)構框(kuang)架(jia)(jia)(jia)就(jiu)稱之為“隧(sui)(sui)道”，其示意圖參見圖4-8。PQF連(lian)續軋(ya)(ya)(ya)(ya)管機(ji)(ji)(ji)所有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支(zhi)(zhi)撐(cheng)架(jia)(jia)(jia)都安(an)裝在(zai)隧(sui)(sui)道內，它們通過(guo)液(ye)壓缸(gang)從垂方(fang)(fang)(fang)向(xiang)和(he)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)被(bei)固(gu)定(ding)(ding)在(zai)隧(sui)(sui)道內，與(yu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)相(xiang)吻合。PQF的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)力和(he)限動(dong)力都是由隧(sui)(sui)道來承受的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。隧(sui)(sui)道內有(you)用(yong)于(yu)裝、拆(chai)卸工(gong)(gong)作(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支(zhi)(zhi)撐(cheng)架(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道，軌道保證換輥(gun)(gun)(gun)時(shi)工(gong)(gong)作(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支(zhi)(zhi)撐(cheng)架(jia)(jia)(jia)達到正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置。隧(sui)(sui)道出口有(you)一(yi)個鎖緊門(men)，用(yong)隧(sui)(sui)道上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)壓缸(gang)沿軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)(xian)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)將工(gong)(gong)作(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)和(he)芯棒(bang)支(zhi)(zhi)撐(cheng)架(jia)(jia)(jia)固(gu)定(ding)(ding)在(zai)隧(sui)(sui)道內，換輥(gun)(gun)(gun)時(shi)鎖緊門(men)隨(sui)工(gong)(gong)作(zuo)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)一(yi)起被(bei)移出隧(sui)(sui)道到換輥(gun)(gun)(gun)位置。驅動(dong)每個軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳動(dong)軸（共計18根）從各自的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置由外面(mian)伸入(ru)隧(sui)(sui)道與(yu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)連(lian)接(jie)。PQF軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)設(she)計非常緊湊，在(zai)隧(sui)(sui)道上安(an)裝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備很密(mi)集，其中(zhong)包括有(you)100個液(ye)壓缸(gang)、液(ye)壓管、潤滑管、冷卻水管、沖渣水管和(he)各種電器控制(zhi)(zhi)(zhi)管線(xian)(xian)等(deng)輔助設(she)備，只有(you)通過(guo)統籌合理地(di)安(an)排(pai)才能安(an)裝恰當。與(yu)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩輥(gun)(gun)(gun)式連(lian)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)組交(jiao)叉排(pai)列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)布置方(fang)(fang)(fang)式比較，使用(yong)圓形隧(sui)(sui)道式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)牌(pai)坊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)間距縮短了，減少了在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)過(guo)程中(zhong)因機(ji)(ji)(ji)架(jia)(jia)(jia)間距大而使軋(ya)(ya)(ya)(ya)件運行不穩(wen)定(ding)(ding)等(deng)因素。
三、傳動系統
PQF每個(ge)工(gong)(gong)作機(ji)架上的(de)(de)三個(ge)軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)互(hu)成120°,驅動(dong)(dong)這三個(ge)軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)的(de)(de)傳(chuan)動(dong)(dong)系(xi)統(tong)(tong)在隧道(dao)外也(ye)要(yao)分布在互(hu)呈120°的(de)(de)位置上。同(tong)(tong)一工(gong)(gong)作機(ji)架上的(de)(de)三個(ge)軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)速和加速度必須(xu)(xu)完全一致(zhi)，因此，三個(ge)減速箱的(de)(de)速比必須(xu)(xu)完全相同(tong)(tong)，減速箱和傳(chuan)動(dong)(dong)軸的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)動(dong)(dong)慣量必須(xu)(xu)基本一致(zhi)，電動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)特性和控制變形保持一致(zhi)。相鄰POF連(lian)續軋(ya)管機(ji)工(gong)(gong)作機(ji)架之間(jian)布置非常緊湊，間(jian)距很(hen)小，相鄰的(de)(de)傳(chuan)動(dong)(dong)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)間(jian)距因此同(tong)(tong)樣(yang)也(ye)很(hen)小，給設(she)計(ji)減速機(ji)和選擇電動(dong)(dong)機(ji)提出了(le)苛(ke)刻的(de)(de)要(yao)求。傳(chuan)動(dong)(dong)軸是(shi)可伸(shen)縮(suo)的(de)(de)，在換(huan)輥(gun)(gun)(gun)時傳(chuan)動(dong)(dong)軸回縮(suo)脫離和軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)的(de)(de)連(lian)接，新工(gong)(gong)作機(ji)架換(huan)入后(hou)傳(chuan)動(dong)(dong)軸伸(shen)出并(bing)和軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)連(lian)接，伸(shen)縮(suo)的(de)(de)動(dong)(dong)作由液壓缸來執行(xing)。
四、軋輥更換系(xi)統
已經投產的(de)最(zui)初兩套(tao)PQF連(lian)續(xu)軋(ya)管(guan)(guan)機，在設計時三(san)個互(hu)呈120°的(de)傳動系(xi)統(tong)占據了軋(ya)機四周的(de)空(kong)間、傳統(tong)（MPM式(shi)）的(de)換(huan)輥(gun)，即(ji)從側向換(huan)輥(gun)方式(shi)已不(bu)可能，只有采(cai)用從軸向，即(ji)軋(ya)制線方向來換(huan)輥(gun)。在PQF 連(lian)續(xu)軋(ya)管(guan)(guan)機和脫管(guan)(guan)機之間布置一個換(huan)輥(gun)區(qu)，這個換(huan)輥(gun)區(qu)應滿足以下要求：
1. 軋(ya)機出口(kou)到脫(tuo)管(guan)機的輸送(song)輥道在(zai)換輥時(shi)要(yao)能移開(kai)，換輥結(jie)束后，輸送(song)輥道要(yao)及時(shi)復位并(bing)可靠(kao)地和軋(ya)制線對中；
2. 換(huan)輥區(qu)要(yao)布置兩列換(huan)輥小車，分別放置待換(huan)人的工作機架和承接從隧道中拉出的需要(yao)換(huan)掉的工作機架；
3. 每(mei)列(lie)換(huan)(huan)輥小車由可(ke)單(dan)獨(du)橫移的換(huan)(huan)輥單(dan)元組成，其(qi)數量與工(gong)作機架和芯棒(bang)支撐架的數量相一致(zhi)，兩列(lie)換(huan)(huan)輥小車也可(ke)整列(lie)橫移，并能和軋制線正確對中以(yi)達到(dao)整列(lie)更換(huan)(huan)和個別任意一架單(dan)獨(du)更換(huan)(huan)的目的。
五(wu)、芯棒的運(yun)行方式
限動(dong)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)連(lian)續軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)運(yun)行(xing)(xing)有(you)兩(liang)種(zhong)(zhong)方式(shi)：1. 軋(ya)(ya)制(zhi)結束(shu)時(shi)，芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)停止運(yun)動(dong)，待(dai)(dai)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)從芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)中脫(tuo)出(chu)后(hou)(hou)(hou)，芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)快(kuai)速返(fan)回(hui)，移出(chu)軋(ya)(ya)制(zhi)線，冷卻(que)、潤(run)(run)滑后(hou)(hou)(hou)循(xun)環(huan)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)，傳統的(de)(de)MPM均采(cai)用(yong)(yong)(yong)此種(zhong)(zhong)運(yun)行(xing)(xing)方式(shi)；2. 軋(ya)(ya)制(zhi)結束(shu)時(shi)，芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)停止運(yun)動(dong)，待(dai)(dai)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)由脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)從芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)中脫(tuo)出(chu)后(hou)(hou)(hou)，芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)不是回(hui)送(song)，而是向前快(kuai)速運(yun)行(xing)(xing)跟隨(sui)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)之后(hou)(hou)(hou)依次通過(guo)脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)，芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)穿過(guo)脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)，移出(chu)軋(ya)(ya)線再回(hui)送(song)、冷卻(que)、潤(run)(run)滑循(xun)環(huan)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)，該方法(fa)減(jian)少了芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)的(de)(de)在線待(dai)(dai)軋(ya)(ya)時(shi)間，從而有(you)效地縮(suo)短了軋(ya)(ya)制(zhi)周期(qi)，加快(kuai)了軋(ya)(ya)制(zhi)節奏，Φ168mm的(de)(de)PQF機(ji)(ji)(ji)組采(cai)用(yong)(yong)(yong)此種(zhong)(zhong)運(yun)行(xing)(xing)方式(shi)。兩(liang)種(zhong)(zhong)運(yun)行(xing)(xing)方式(shi)的(de)(de)主(zhu)要區別是脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)完成(cheng)后(hou)(hou)(hou)，芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)是與(yu)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)反向運(yun)行(xing)(xing)回(hui)退，離開(kai)軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)移出(chu)軋(ya)(ya)制(zhi)線冷卻(que)、潤(run)(run)滑、循(xun)環(huan)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)；還(huan)是同向運(yun)行(xing)(xing)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)前行(xing)(xing)離開(kai)軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)、穿過(guo)脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)后(hou)(hou)(hou)撥出(chu)軋(ya)(ya)制(zhi)線冷卻(que)、潤(run)(run)滑、循(xun)環(huan)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)。第二種(zhong)(zhong)方法(fa)因芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)要通過(guo)脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)，在軋(ya)(ya)制(zhi)薄壁管(guan)(guan)(guan)（脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)減(jian)徑量(liang)大于等于2倍(bei)的(de)(de)荒(huang)(huang)管(guan)(guan)(guan)壁厚）時(shi)要求(qiu)脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)必須具(ju)備快(kuai)開(kai)快(kuai)合功能，以免芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)撞損脫(tuo)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)。
