斜軋擴徑（也稱斜軋擴管）屬于軋管的形式之一，是到目前為止通過軋制獲得最大口徑不銹鋼管的方法。鋼管斜軋擴徑工藝是一古老、成熟的工藝，早在1925~1933年間美國和德國就相繼研制出不(bu)銹鋼(gang)管斜軋擴徑機并投入了生產；1993年意大利的INNSE 公司將現代的計算機、液壓小艙等控制技術應用于斜軋熱擴徑技術中，為意大利的達爾明公司提供了一臺ф610mm斜軋擴徑機，使得斜軋擴徑工藝得到了翻新和復蘇。前世界上有4臺斜軋擴徑機在生產運行中，即美國Lorain廠1930年投產的ф660mm機組，年產15萬噸，捷克Chomutov廠有2臺斜軋擴徑機，即1928年投產的ф545mm機組，年產10萬t和隨后投產的Φ610mm機組；意大利1993年投產的ф610mm機組，年產15萬噸，德國Rath廠1933年建的ф1500mm機組早已停產。
斜軋(ya)擴(kuo)徑一般(ban)一個道次的擴(kuo)徑率為35%~65%,最大(da)可達75%甚至(zhi)80%,可生產的品種有：套管(guan)(guan)(guan)、鍋爐電站用(yong)管(guan)(guan)(guan)、氣瓶管(guan)(guan)(guan)、管(guan)(guan)(guan)線管(guan)(guan)(guan)、液(ye)壓(ya)支架管(guan)(guan)(guan)、結構管(guan)(guan)(guan)、機加工管(guan)(guan)(guan)、石(shi)油裂化管(guan)(guan)(guan)和高壓(ya)化肥管(guan)(guan)(guan)等。
一、工(gong)藝描述(shu)
斜軋(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)機(ji)組(zu)母管(guan)有兩種：一種是來(lai)自(zi)軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)組(zu)（自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)、連續軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)等）的(de)成品管(guan)；另一種是來(lai)自(zi)穿孔機(ji)后的(de)毛管(guan)。斜軋(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)機(ji)既可(ke)與主軋(ya)(ya)機(ji)成在線(xian)布(bu)置(zhi)，也(ye)可(ke)離(li)線(xian)布(bu)置(zhi)。根據來(lai)料母管(guan)的(de)壁厚(hou)和溫度(du)，在線(xian)布(bu)置(zhi)的(de)可(ke)直(zhi)接送(song)擴(kuo)徑(jing)機(ji)加工(gong)；離(li)線(xian)布(bu)置(zhi)或(huo)溫度(du)較低(di)的(de)不銹鋼管(guan)送(song)入(ru)加熱爐(lu)中(zhong)加熱至1100~1250℃,由輥道送(song)出，經(jing)高(gao)壓水進行(xing)(xing)外(wai)表面(mian)除鱗(lin)后，以螺旋的(de)運動方式送(song)入(ru)斜軋(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)機(ji)進行(xing)(xing)擴(kuo)徑(jing)軋(ya)(ya)制；溫度(du)損失較少(shao)的(de)厚(hou)壁管(guan)經(jing)橫移臺架輸送(song)和高(gao)壓水除鱗(lin)后可(ke)直(zhi)接送(song)斜軋(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)機(ji)組(zu)進行(xing)(xing)擴(kuo)徑(jing)軋(ya)(ya)制。
斜(xie)軋(ya)(ya)擴徑機主要是由兩個(ge)(ge)位(wei)于不重合(he)的(de)(de)水(shui)平面上(shang)(shang)同向轉(zhuan)動的(de)(de)錐(zhui)形輥(gun)、一對(dui)上(shang)(shang)下布(bu)置的(de)(de)固定導板以及一個(ge)(ge)錐(zhui)形頂頭和一個(ge)(ge)沿軋(ya)(ya)制(zhi)中(zhong)心線方向支撐頂頭的(de)(de)頂桿組成(cheng)，在軋(ya)(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，管(guan)徑擴大(da)、壁(bi)厚(hou)(hou)減薄，延伸(shen)系數接近1。軋(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)布(bu)置在兩個(ge)(ge)偏(pian)離的(de)(de)水(shui)平面上(shang)(shang)，沿軸(zhou)向有一個(ge)(ge)大(da)交(jiao)叉(cha)角度。軋(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)線的(de)(de)空間交(jiao)叉(cha)和垂直偏(pian)移量將產生(sheng)喂入角并使軋(ya)(ya)件作螺旋運(yun)動，如圖 4-25 所示(shi)。調整(zheng)軋(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)向位(wei)置可以改變軋(ya)(ya)件的(de)(de)咬入條件及荒管(guan)的(de)(de)外(wai)徑，頂頭位(wei)置決定擴徑后荒管(guan)的(de)(de)壁(bi)厚(hou)(hou)。軋(ya)(ya)輥(gun)由計算機進行設(she)計。
在(zai)斜軋擴徑機(ji)軋制(zhi)過程中(zhong)，通過頂(ding)(ding)頭內(nei)壁噴嘴噴鹽溶液來去(qu)除管子內(nei)表(biao)面氧化鐵(tie)皮及起(qi)潤(run)滑作用(yong)，以優化表(biao)面質量，并保證頂(ding)(ding)頭有足夠長的使用(yong)壽命(ming)。軋制(zhi)時頂(ding)(ding)頭和(he)頂(ding)(ding)桿是相連接的，但可以快速地裝拆(chai)，擴徑結束(shu)后，頂(ding)(ding)桿從管中(zhong)抽出，頂(ding)(ding)頭在(zai)軋機(ji)出口位置冷卻、檢查(cha)和(he)潤(run)滑后重復使用(yong)。
斜軋擴徑機(ji)的(de)調(diao)整依靠在(zai)線(xian)的(de)軟件(jian)包，基于少數基礎數據（管徑、鋼種、溫(wen)度等(deng)），計算機(ji)對整個軋制線(xian)計算出(chu)所(suo)有的(de)調(diao)整參(can)數。此外，這一軟件(jian)包也對軋制時(shi)的(de)動力參(can)數（如力能、電(dian)流(liu)、電(dian)機(ji)功率等(deng)）進行(xing)估算。
現代斜軋擴徑機的(de)(de)頂(ding)(ding)桿采用(yong)液壓小艙(cang)控制(zhi)定位(wei)，液壓小艙(cang)也可以在軋制(zhi)過程中調(diao)整頂(ding)(ding)頭位(wei)置，以實現控制(zhi)系(xi)統對因頂(ding)(ding)桿彈性和膨(peng)脹延(yan)伸所產生的(de)(de)長度變(bian)化進(jin)行補償，從而保證(zheng)產品質量的(de)(de)穩定性。軋制(zhi)過程管子受(shou)到(dao)上下導板的(de)(de)約(yue)束。
軋制時(shi)數據(ju)(ju)存(cun)儲(chu)(chu)系(xi)統對整(zheng)個軋線的最主(zhu)要(yao)的工(gong)(gong)藝、操作參數進(jin)行測量、顯(xian)示(shi)和記錄。這有利(li)于提高(gao)產品(pin)質(zhi)量和軋制效率(lv)，因為數據(ju)(ju)存(cun)儲(chu)(chu)系(xi)統測得的實際值和由調(diao)整(zheng)數學(xue)模型進(jin)行計算所得的預期值兩者(zhe)進(jin)行比(bi)較，若有差異，控制系(xi)統或操作者(zhe)可以立即得知(zhi)軋線的不正常(chang)功能和不正常(chang)狀(zhuang)態，并加(jia)(jia)以調(diao)整(zheng)。此外，每一(yi)(yi)根熱擴徑鋼(gang)管的主(zhu)要(yao)數據(ju)(ju)均(jun)加(jia)(jia)以存(cun)儲(chu)(chu)，可以用于進(jin)一(yi)(yi)步的工(gong)(gong)藝操作分(fen)析，以便(bian)改進(jin)實際操作。
斜軋(ya)(ya)擴徑機(ji)(ji)的一(yi)個(ge)主要特點是(shi)產品(pin)質(zhi)量(liang)穩定，保持壁厚精度不變，這是(shi)由于(yu)液(ye)(ye)壓(ya)小艙(cang)可以對(dui)軋(ya)(ya)機(ji)(ji)和扎制(zhi)時(shi)頂頭位(wei)移而(er)造(zao)成的任何(he)長(chang)度尺(chi)寸變異進行(xing)補償。主要是(shi)針對(dui)頂頭、頂桿的熱膨脹，機(ji)(ji)因利(li)履(lv)算出所要求的液(ye)(ye)壓(ya)小艙(cang)運(yun)動規(gui)律(lv)，根據軋(ya)(ya)機(ji)(ji)的實際操作對(dui)頂頭位(wei)移量(liang)進行(xing)數字模擬并加以放大，而(er)由液(ye)(ye)壓(ya)小艙(cang)控制(zhi)系統進行(xing)實時(shi)補償。
出斜軋擴(kuo)徑(jing)機后(hou)的管子(zi)由(you)橫移裝置和輥道(dao)運送(song)至均整(zheng)機進行均整(zheng)，以(yi)進一步(bu)改善管子(zi)的表(biao)面質量(liang)。均整(zheng)后(hou)的鋼(gang)(gang)(gang)管由(you)專(zhuan)用設備送(song)至步(bu)進梁式再加熱(re)爐中加熱(re)，加熱(re)好的鋼(gang)(gang)(gang)管經高壓(ya)水除(chu)鱗(lin)后(hou)在定徑(jing)機組定徑(jing)，得到成(cheng)品尺寸的不銹鋼(gang)(gang)(gang)管。定徑(jing)后(hou)的鋼(gang)(gang)(gang)管送(song)往冷(leng)(leng)床冷(leng)(leng)卻(que)，收(shou)集(ji)后(hou)在中間庫(ku)存放。
根(gen)據(ju)生產品(pin)種的要(yao)求，需要(yao)矯(jiao)(jiao)直的鋼(gang)管(guan)由吊車從中(zhong)(zhong)間(jian)庫吊運(yun)到(dao)壓力矯(jiao)(jiao)直機上(shang)進(jin)(jin)行矯(jiao)(jiao)直，之后再吊運(yun)到(dao)精整線進(jin)(jin)行精整。首先由輥道(dao)送到(dao)切割裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)處切頭(tou)尾(wei)，然后經橫(heng)移臺架送至銑頭(tou)、倒(dao)棱處加工。經過銑頭(tou)、倒(dao)棱的鋼(gang)管(guan)再送往超聲波探傷處探傷，有缺陷的鋼(gang)管(guan)被打上(shang)標(biao)記并被撥入缺陷管(guan)收(shou)集(ji)料筐，合格鋼(gang)管(guan)則運(yun)送至測長(chang)、稱重、打標(biao)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)處進(jin)(jin)行測長(chang)、稱重和打標(biao)，然后運(yun)送到(dao)中(zhong)(zhong)間(jian)庫或成(cheng)品(pin)庫轉運(yun)或發貨。
對(dui)于需要水壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)不銹鋼(gang)管(guan)，倒棱后(hou)直接送入水壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)機進行水壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)，對(dui)節奏來不及的(de)鋼(gang)管(guan)由(you)吊車吊運(yun)至(zhi)中間庫(ku)存(cun)放，然(ran)后(hou)根據生產計(ji)劃安排，再(zai)自中間庫(ku)吊出(chu)送至(zhi)水壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)機的(de)上(shang)料臺架，進行水壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)，之后(hou)測(ce)長、稱重及打標，運(yun)人成品(pin)庫(ku)存(cun)放。
對(dui)于需要熱處(chu)理和管(guan)加(jia)工的(de)鋼管(guan)，則經過矯(jiao)直、切頭尾(wei)、銑(xian)頭、探傷及稱重打(da)標后送往中(zhong)間庫存放，再轉運至公司相(xiang)應車間進(jin)行處(chu)理和加(jia)工。
對于超聲探傷后認為(wei)可以修磨(mo)的(de)(de)缺(que)陷管送入修磨(mo)臺架(jia)上(shang)進行(xing)修磨(mo)、復探；不可修磨(mo)的(de)(de)缺(que)陷或由再(zai)切鋸改尺，切除有缺(que)陷的(de)(de)部分（剩余部分作為(wei)短尺管收集、存(cun)放、發(fa)運(yun)），或直(zhi)接判(pan)為(wei)廢品。對于水(shui)壓試(shi)驗后的(de)(de)不合格鋼管直(zhi)接判(pan)為(wei)廢品或在再(zai)切鋸上(shang)改尺。
二、各種生產(chan)工藝(yi)的特點及設備選型
目(mu)前(qian)，國內外直徑(jing)大于460mm熱軋(ya)無縫不銹鋼管(guan)的生產方(fang)式(shi)主要有：擠壓法(fa)、頂(ding)管(guan)法(fa)、周(zhou)期軋(ya)管(guan)法(fa)、二次穿(chuan)孔法(fa)和擴徑(jing)法(fa)。
擠(ji)壓(ya)法主要用于(yu)低(di)塑性難(nan)變形高合金鋼管(guan)的生產(chan)；頂(ding)管(guan)機、擠(ji)壓(ya)機適于(yu)高合金特殊專用管(guan)材生產(chan)，其年產(chan)量低(di)，軋(ya)制批(pi)量小。
周(zhou)期(qi)式(shi)軋(ya)管(guan)機產(chan)(chan)(chan)品(pin)尺寸(cun)精度(du)低，缺(que)陷多，效率和成材(cai)率不(bu)(bu)高，故使用(yong)(yong)批量(liang)較大的(de)大直(zhi)(zhi)徑(jing)無縫(feng)鋼管(guan)通常(chang)采用(yong)(yong)擴(kuo)(kuo)徑(jing)的(de)方式(shi)來生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，即由已有的(de)熱軋(ya)管(guan)機組(zu)提供荒管(guan)為(wei)原料，經加(jia)熱擴(kuo)(kuo)徑(jing)、減壁(bi)(bi)(bi)軋(ya)制生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，斜軋(ya)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機可(ke)以是(shi)離(li)線布置(zhi)的(de)，也可(ke)以在線布置(zhi)。周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)法可(ke)以生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)直(zhi)(zhi)徑(jing)426mm 以上的(de)大直(zhi)(zhi)徑(jing)厚(hou)(hou)壁(bi)(bi)(bi)鋼管(guan)（如德國Rath廠(chang)的(de)周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)機組(zu)可(ke)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)φ711.2mm鋼管(guan)），但產(chan)(chan)(chan)品(pin)表面質量(liang)不(bu)(bu)佳(jia)(jia)，生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)效率不(bu)(bu)高。隨著其他更先進的(de)軋(ya)管(guan)技術的(de)出(chu)現，周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)法因其產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)壁(bi)(bi)(bi)厚(hou)(hou)精度(du)不(bu)(bu)高，已不(bu)(bu)再是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)大口徑(jing)厚(hou)(hou)壁(bi)(bi)(bi)管(guan)的(de)最(zui)(zui)佳(jia)(jia)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)方式(shi)，目前國內最(zui)(zui)大的(de)周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)機是(shi)攀成鋼的(de)ф318mm機組(zu)，產(chan)(chan)(chan)品(pin)規(gui)格范圍為(wei)ф168~377mm,設(she)計生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力12萬噸，改造后外徑(jing)擴(kuo)(kuo)大到ф508mm,產(chan)(chan)(chan)量(liang)達到17萬噸。
二(er)(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)法是(shi)將已在穿(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)穿(chuan)(chuan)出(chu)的(de)毛管(guan)(guan)在另一(yi)臺穿(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)上進(jin)行第二(er)(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)，以達到擴徑(jing)減壁(bi)的(de)目的(de)。在世界(jie)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)發展史上，美國(guo)Gary廠采用(yong)二(er)(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)法曾生(sheng)產出(chu)外徑(jing)為(wei)φ339.7~508mm,最薄壁(bi)厚為(wei)6.35mm的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)。近年(nian)來，我國(guo)江都誠德鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)公司在同一(yi)臺ф1000mm巨龍穿(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)上進(jin)行二(er)(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)，生(sheng)產出(chu)直徑(jing)約Φ600mm特大口徑(jing)厚壁(bi)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)，用(yong)于二(er)(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)的(de)另一(yi)臺ф600mm穿(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)最近已試車投產。
目(mu)前使用的(de)擴(kuo)徑(jing)(jing)機有拉(la)拔(ba)(ba)式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)機、推制式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)機和(he)輥式(shi)(shi)斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)機三種(zhong)生(sheng)產方式(shi)(shi)。前兩種(zhong)擴(kuo)徑(jing)(jing)機由于受應力狀態和(he)變形特點(dian)(dian)的(de)限(xian)制，管材表面(mian)細微缺陷(xian)擴(kuo)大，易產生(sheng)裂紋和(he)內直道缺陷(xian)，外(wai)徑(jing)(jing)、壁厚偏(pian)差及彎(wan)曲度均(jun)要變大，生(sheng)產鋼管的(de)尺寸精(jing)度、表面(mian)質(zhi)量(liang)不及輥式(shi)(shi)斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)機好。拉(la)拔(ba)(ba)式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)機因成材率低(di)、生(sheng)產效(xiao)率低(di)及工(gong)具(ju)費用高等缺點(dian)(dian)。現在許多(duo)國家一(yi)般都不再新。建拉(la)拔(ba)(ba)式(shi)(shi)擴(kuo)徑(jing)(jing)機進行擴(kuo)徑(jing)(jing)生(sheng)產。
國(guo)際(ji)上采用斜軋(ya)擴(kuo)徑(jing)法（也(ye)稱盤式擴(kuo)徑(jing)法或旋轉擴(kuo)徑(jing)法）生(sheng)(sheng)產(chan)大口徑(jing)無縫(feng)不銹鋼管的(de)主要廠(chang)家(jia)包括(kuo)：美國(guo)的(de)USS/Kobe-Lorain廠(chang)，由自動軋(ya)管機供坯，產(chan)品(pin)規格：外徑(jing)Φ406.4~660.4mm、壁厚8~10mm、最(zui)大長度13m,生(sheng)(sheng)產(chan)能力(li)15萬t/a;
捷克(ke)的VFChomutov廠，在兩臺(tai)周(zhou)期軋管(guan)機(ji)后各配(pei)一臺(tai)斜軋擴徑(jing)機(ji)，最大管(guan)徑(jing)分別是ф530mm和ф720mm,生產(chan)能力10萬t/a.
特別值得一(yi)提的是1993年投產的意大(da)利達爾明鋼管(guan)廠的斜軋擴徑(jing)機組，采用了(le)液(ye)壓小艙(cang)工(gong)藝軟件包(bao)等(deng)最新技術使得產品(pin)質(zhi)量、成材率、工(gong)具(ju)消(xiao)耗等(deng)指(zhi)標全面得到了(le)優化。該擴徑(jing)機由MPM供坯(pi)，產品(pin)規格范(fan)圍為：外徑(jing)φ355.6~622.3mm(可擴大(da)到ф711.2mm)。
據不(bu)完全統(tong)計，國際(ji)上共有(you)7臺(tai)(tai)拉(la)拔擴徑機(ji)，其中(zhong)意大利2臺(tai)(tai)、法國2臺(tai)(tai)、委內瑞(rui)拉(la)1臺(tai)(tai)、中(zhong)國1臺(tai)(tai)，阿(a)根廷1臺(tai)(tai)，除法國的1臺(tai)(tai)安裝在Φ400mm自動軋(ya)管機(ji)之(zhi)后外，其余(yu)6臺(tai)(tai)均配置在周(zhou)期軋(ya)管機(ji)之(zhi)后，生產能力一(yi)般(ban)為3萬t/a.由于拉(la)拔擴徑法生產效率低，金屬(shu)消耗大，產品質量不(bu)佳(jia)，沒有(you)得(de)到進一(yi)步發展。
近(jin)年來，推制擴徑法(fa)在我(wo)國(guo)得到(dao)了(le)(le)廣(guang)泛應用。天津鋼管實業開發公司(si)的(de)4臺推制式擴徑機可生(sheng)產(chan)φ(273~800)mm×(5.4~30)mm的(de)無(wu)縫鋼管，生(sheng)產(chan)能力約(yue)1萬～2萬噸/a.在采用了(le)(le)嚴格管理、改(gai)進工具設計、優化生(sheng)產(chan)工藝(yi)等(deng)一系列措施后，產(chan)品質量(liang)(liang)得到(dao)了(le)(le)明顯改(gai)善，但國(guo)內其他機組的(de)產(chan)品質量(liang)(liang)難以保證。
斜軋(ya)(ya)擴徑(jing)(jing)機(ji)于20世紀(ji)20年代(dai)隨著石油天然氣工(gong)業(ye)對大直徑(jing)(jing)熱軋(ya)(ya)無縫不銹鋼管的(de)需求增加而用于工(gong)業(ye)生(sheng)(sheng)產的(de)，主(zhu)要應用在(zai)美國、德國和捷克，目前有(you)4套(tao)機(ji)組在(zai)生(sheng)(sheng)產運行，生(sheng)(sheng)產鋼管的(de)最大外徑(jing)(jing)為711.2mm。
新型輥式斜(xie)軋(ya)擴徑(jing)機產(chan)品表面質量好，鋼(gang)管金屬組織均勻(yun)，尺寸精度(du)高(gao)。鋼(gang)管壁厚精度(du)可(ke)達到±4.5%~8%,生產(chan)效率高(gao)，金屬消耗(hao)小。上述優(you)點(dian)已使新型斜(xie)軋(ya)擴徑(jing)工藝(yi)成為當今(jin)一種(zhong)經濟靈活(huo)的大口徑(jing)不銹鋼(gang)管生產(chan)工藝(yi)。
斜軋擴徑的產品規格為：外徑Φ323~720mm、壁厚9.5~40mm、長度6000~12500mm。
