在PQF出現以(yi)前(qian),三輥軋管機專指阿塞爾(ASSEL).軋機或其(qi)改進(jin)型特朗斯瓦爾(Trans-val)軋機。1937年,美國蒂姆肯公(gong)司工程師.W.J.Assel在俄亥俄州 Wooster 市Wayne公(gong)司不銹鋼管廠對伍斯特爾軋機(Wooster Mill)重新進行了改造設計,他將這種改造設計后的斜軋管機以其名字命名為阿塞爾軋管機(ASSEL Mill).發明三輥軋管機的目的在于用一種帶芯棒軋制的斜軋機取代自動軋管機和均整機,主要用來生產管壁較厚的軸承管等高精度不銹鋼厚(hou)壁管(guan)。由于這種斜軋管機采用了三個軋輥,因此一般稱之為三輥軋管機,而歐美各國則習慣于稱它為阿塞爾軋管機(ASSEL Mill)。
阿塞爾軋管機不適宜軋制薄壁不銹鋼管,經改進增加軋輥快開功能后,一般產品D/S<20。這種軋管機將三個帶輥肩的軋輥布置在以軋制線為中心的等邊三角形的頂點(三個軋輥互呈120°配置),軋輥軸線與軋制線成兩個傾斜角度。以上輥為例,軋輥軸線與軋制線在包含軋制線的水平面上的投影之間的夾角被稱為喂入角,它是用來實現螺旋軋制的;軋輥軸線與軋制線在垂直平面的投影之間的夾角被稱為輾軋角。在三個軋輥和一根芯棒所包圍的空間(即孔型,如圖4-9所示)內,由穿孔送來的毛管套在長芯棒上,用喂管器送人軋管機中軋制;毛管在變形區(圖4-10)中經咬入、減壁(同時減徑)、平整和歸圓而成為荒管。斜軋螺旋軋制時金屬在變形區內受到軋輥與芯棒的周期連續作用而產生形狀和尺寸的變化。
1. 特(te)朗斯瓦爾型軋機
特朗斯瓦爾型軋機是由法國瓦盧勒克公司和英國投資鋼管公司在20世紀60年代共同研制成功的一種新型三輥軋管機,主要是為了解決隨著軋件壁厚的減薄,尾端出現開裂和形成“尾三角”,并導致軋卡問題。D/S越大,越容易產生尾三角。減小喂入角和降低軋制速度又會使管尾溫度下降,塑性降低。特朗斯瓦爾軋機是在阿塞爾軋機的基礎上發展起來的,本質上還是阿塞爾軋機,只是將軋管機機架的兩個牌坊中的一個設計成可旋轉的活動牌坊,即機架由固定牌坊A和回轉牌坊B組成,回轉牌坊在鋼管的入口側,牌坊回轉角為0°~30°,所得的喂入角為3°~10°,可連續變化。與阿塞爾所不同的是正常軋制時,可以采用允許的最大喂入角,可在軋制過程將結束時,快速準確地旋轉活動牌坊的轉角,使喂人角迅速減小、擴大孔喉,使在軋制荒管尾端時只略微減壁而不至于使不銹鋼(gang)管(guan)形成“尾三角”,同時采用小變形量和低轉速,可消除或減輕尾三角現象。實現變喂人角、變軋制速度軋制,即根據需要能在每根管子軋制過程中迅速按要求改變喂入角和軋輥轉速,這就可以使軋管機在不影響生產能力的前提下,順利地軋制薄壁管,特朗斯瓦爾軋機能軋制D/S>20甚至更大的荒管。繼法國之后,從1968年到1980年間,世界各國相繼建成10余套特朗斯瓦爾型軋管機;1985年我國江西洪都不銹鋼管廠從英國引進了一臺ф80mm特朗斯瓦爾軋機及相應的配套設備。
2. 快開法
快開(kai)法(fa)是在特朗斯瓦爾型軋(ya)管機(ji)之后發展起來的,在軋(ya)制過程(cheng)即將結(jie)束時迅速抬輥使鋼(gang)管尾端留下(xia)一小段(duan)不減(jian)壁的毛管,形(xing)成(cheng)“后剛端”以消(xiao)“尾三角(jiao)”。快開(kai)法(fa)有平(ping)抬法(fa)和斜抬法(fa)兩(liang)種。
平(ping)抬法(fa)要利用(yong)特(te)朗(lang)斯(si)瓦爾型(xing)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)上(shang)每(mei)個(ge)軋(ya)(ya)輥原有(you)的兩個(ge)快(kuai)速開(kai)(kai)啟的液壓(ya)缸(gang)和四個(ge)平(ping)衡液壓(ya)缸(gang),在軋(ya)(ya)管(guan)(guan)過程將結束時,開(kai)(kai)啟缸(gang)迅速泄壓(ya),平(ping)衡缸(gang)立即抬起軋(ya)(ya)輥,孔型(xing)打開(kai)(kai),使(shi)鋼管(guan)(guan)尾(wei)端順利通過軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji),西班牙杜巴(ba)賽斯(si)廠(已搬(ban)到我(wo)國無錫的西姆來斯(si))既(ji)采用(yong)此種方法(fa)。
斜抬法又可(ke)分為三輥(gun)(gun)快開(kai)和上輥(gun)(gun)單輥(gun)(gun)快開(kai)。
三(san)輥(gun)快(kuai)開(kai)(kai)需(xu)要在(zai)機架(jia)牌坊出(chu)口一側(ce)軋(ya)輥(gun)軸承(cheng)座上的壓(ya)下(xia)螺絲之下(xia)安裝(zhuang)一個(ge)快(kuai)速(su)(su)開(kai)(kai)啟液壓(ya)缸,在(zai)鋼(gang)管(guan)軋(ya)到尾(wei)端(duan)時(shi),開(kai)(kai)啟液壓(ya)缸迅(xun)速(su)(su)泄壓(ya),軋(ya)輥(gun)出(chu)口側(ce)軸承(cheng)座在(zai)原有的兩(liang)個(ge)平衡缸的作用下(xia)迅(xun)速(su)(su)抬起,軋(ya)輥(gun)即(ji)繞入口側(ce)支撐中心旋轉一定(ding)角(jiao)度并傾斜(xie)地上抬,孔(kong)型打(da)開(kai)(kai),使鋼(gang)管(guan)尾(wei)端(duan)形成“后(hou)剛(gang)端(duan)”,毛管(guan)便順利地通過軋(ya)管(guan)機。
單輥(gun)快(kuai)(kuai)開在上(shang)軋(ya)輥(gun)調整(zheng)裝(zhuang)置和(he)軋(ya)輥(gun)軸(zhou)承(cheng)座之間,安(an)裝(zhuang)了一個(ge)液壓快(kuai)(kuai)開裝(zhuang)置,它的作(zuo)用是(shi)在軋(ya)制快(kuai)(kuai)結束(shu)時投(tou)入工作(zuo),瞬時快(kuai)(kuai)速打開軋(ya)輥(gun)的孔喉,使鋼管(guan)尾(wei)端不經過軋(ya)制(保持原始毛管(guan)壁厚(hou)),而消除尾(wei)三角(jiao)現象來軋(ya)制薄壁管(guan)。它用一個(ge)連接環(huan)限制行程并滿足運行要求,當活(huo)塞向內運動時,上(shang)軋(ya)輥(gun)提起,以實現對(dui)毛管(guan)尾(wei)部的無(wu)壓下軋(ya)制,以此(ci)防止毛管(guan)尾(wei)端形成(cheng)三角(jiao)形喇叭(ba)口。
在(zai)軋制(zhi)過程中為使工(gong)作輥準確(que)、快速(su)打開,毛管管端的軋制(zhi)速(su)度是由紅外信(xin)號接收時間和(he)計算(suan)來確(que)定的,從而(er)形成打開工(gong)作輥所需的延時信(xin)號。
當工作輥出口(kou)端(duan)打開,就(jiu)實現了毛(mao)管尾端(duan)無(wu)壓下(xia)軋制,避(bi)免毛(mao)管尾端(duan)形(xing)成三角形(xing)喇(la)叭口(kou)。
德國米爾公(gong)司(si)生產的阿塞爾軋管(guan)機分別(bie)使(shi)(shi)用了以上兩種斜(xie)(xie)抬法(fa)。新(xin)建的阿塞爾機組(zu)大多使(shi)(shi)用上輥(gun)單輥(gun)快(kuai)開(kai)(斜(xie)(xie)抬法(fa))技術。單輥(gun)快(kuai)開(kai)液(ye)(ye)壓缸(gang)的行程(cheng)比三輥(gun)快(kuai)開(kai)的要長(chang)一些(xie),一般(ban)是(shi)三輥(gun)快(kuai)開(kai)液(ye)(ye)壓缸(gang)行程(cheng)的2倍以上,具(ju)體行程(cheng)大小(xiao)根據軋管(guan)機產品大綱中鋼管(guan)壁厚范圍而定。
3. NEL 裝置
NEL(No End Loss)是(shi)由瑞典SKF的(Ovako公(gong)司)Hofors廠(chang)于1986年試驗完成的。它是(shi)在阿塞爾軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)的人口端(duan)(duan)安裝(zhuang)(zhuang)了(le)無尾損(sun)(sun)失裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(NEL),既達到了(le)消除尾三角的目(mu)的,又沒(mei)有增大切尾損(sun)(sun)失。實際上(shang)(shang),這套裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)就是(shi)一種預軋(ya)(ya)(ya)機(ji),作為阿塞爾軋(ya)(ya)(ya)機(ji)上(shang)(shang)的一個(ge)附加裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)。在軋(ya)(ya)(ya)制薄壁管(guan)時,毛(mao)管(guan)尾端(duan)(duan)進入(ru)阿塞爾軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)軋(ya)(ya)(ya)輥前進行預減(jian)(jian)壁,以減(jian)(jian)小軋(ya)(ya)(ya)管(guan)時的減(jian)(jian)壁量,從而(er)避免出現(xian)尾三角,而(er)且沒(mei)有須切除的末(mo)軋(ya)(ya)(ya)制段(duan)。
瑞(rui)典人發明使用4個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)軋(ya)輥,當更換軋(ya)制(zhi)鋼(gang)管規格時要(yao)(yao)調整(zheng)軋(ya)制(zhi)中(zhong)心線的高度,但是這種4個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)軋(ya)輥要(yao)(yao)實現無級調整(zheng)是很困(kun)難(nan)的。因此聯(lian)邦(bang)德國(guo)米爾廠1988年購買了(le)此項技術并改進為(wei)3個(ge)預(yu)軋(ya)小(xiao)軋(ya)輥后,將(jiang)預(yu)軋(ya)裝置取名為(wei)NEL裝置。
改進(jin)(jin)后(hou)(hou)的(de)裝(zhuang)置(zhi)如圖4-17所示,由3個(ge)氣囊浮動支撐,以便與軋(ya)制中心線始終保(bao)持一致。軋(ya)機內有(you)3個(ge)小(xiao)軋(ya)輥,小(xiao)軋(ya)輥沒有(you)驅動裝(zhuang)置(zhi),按需(xu)要的(de)方向小(xiao)軋(ya)輥各傾斜3°~4°,由一套液(ye)壓(ya)缸(gang)杠桿系統使(shi)其(qi)開(kai)閉(bi)。在軋(ya)制到(dao)尾(wei)端以前(qian),3個(ge)小(xiao)軋(ya)輥處于(yu)打(da)開(kai)位,喉徑(jing)大于(yu)毛管外(wai)徑(jing),處于(yu)待工作狀態;當軋(ya)制到(dao)尾(wei)端250mm左右時,液(ye)壓(ya)缸(gang)動作,3個(ge)小(xiao)軋(ya)輥合攏,對毛管尾(wei)部(bu)予以減壁(bi),會在鋼(gang)管外(wai)表面(mian)軋(ya)出多頭相互(hu)連接的(de)螺旋線,這有(you)助于(yu)鋼(gang)管尾(wei)部(bu)外(wai)表面(mian)光(guang)滑、壁(bi)厚均勻,使(shi)隨后(hou)(hou)進(jin)(jin)入阿塞爾主(zhu)軋(ya)輥軋(ya)制的(de)鋼(gang)管尾(wei)部(bu)避免出現(xian)尾(wei)三角(jiao)。軋(ya)制過程結(jie)束,液(ye)壓(ya)缸(gang)反向動作,3個(ge)小(xiao)軋(ya)輥再次放(fang)開(kai)處于(yu)待工作位置(zhi)。
經實踐檢驗,目(mu)前國內阿塞爾機組雖然在設(she)計時(shi)有(you)NEL,但(dan)現(xian)在大多不再使用,主(zhu)要是不便于換(huan)輥和軸向調整(zheng),當生產規格(ge)多時(shi),小軋(ya)輥的調整(zheng)時(shi)間長,預軋(ya)效果不佳。
4. 階(jie)梯芯棒軋制
為(wei)了解決軋(ya)(ya)制(zhi)薄壁管(guan)(guan)(guan)(guan)時(shi)的(de)(de)尾三角(jiao)問題,有報道稱(cheng)原蘇聯曾(ceng)試(shi)驗(yan)(yan)過變端面(mian)芯(xin)(xin)棒(bang)(芯(xin)(xin)棒(bang)前(qian)面(mian)一段(duan)直(zhi)徑較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao),后面(mian)一段(duan)直(zhi)徑較(jiao)(jiao)大),在(zai)軋(ya)(ya)制(zhi)過程中(zhong),芯(xin)(xin)棒(bang)可以前(qian)后移動(dong)。如(ru)圖4-18所(suo)示,當輾軋(ya)(ya)毛管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)兩(liang)端時(shi),使(shi)用(yong)(yong)前(qian)段(duan)芯(xin)(xin)棒(bang);在(zai)輾軋(ya)(ya)毛管(guan)(guan)(guan)(guan)中(zhong)間部分(fen)時(shi),使(shi)用(yong)(yong)后段(duan)芯(xin)(xin)棒(bang),避免(mian)了管(guan)(guan)(guan)(guan)尾“尾三角(jiao)”的(de)(de)產生(sheng)。2000年前(qian)后,德國米爾公司針對傳(chuan)統阿塞爾軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機在(zai)生(sheng)產薄壁管(guan)(guan)(guan)(guan)時(shi),荒管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)前(qian)端會產生(sheng)喇叭口(kou)和壁厚(hou)不(bu)均現象,提出(chu)將芯(xin)(xin)棒(bang)工作段(duan)前(qian)端部分(fen)略減小(xiao)(xiao),使(shi)用(yong)(yong)階(jie)梯(ti)芯(xin)(xin)棒(bang)軋(ya)(ya)制(zhi)的(de)(de)方法來(lai)避免(mian)喇叭口(kou)出(chu)現。在(zai)管(guan)(guan)(guan)(guan)端被咬入后,芯(xin)(xin)棒(bang)工作段(duan)階(jie)梯(ti)前(qian)端參與減壁區軋(ya)(ya)制(zhi),由于管(guan)(guan)(guan)(guan)端減壁量(liang)極小(xiao)(xiao),這樣就減少(shao)了金屬在(zai)圓周方向的(de)(de)流(liu)動(dong),避免(mian)了荒管(guan)(guan)(guan)(guan)外端擴口(kou),從而(er)達到減少(shao)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)端鋸切量(liang),提高成(cheng)材率(lv)的(de)(de)目的(de)(de),并(bing)進行了某些規(gui)格的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)。
階(jie)梯芯棒的應用目前(qian)尚屬于試驗摸索階(jie)段,未(wei)見成(cheng)功生(sheng)產的報道。