在PQF出現以前,三輥軋(ya)管機專指阿塞(sai)爾(er)(ASSEL).軋(ya)機或其改(gai)進(jin)型特朗(lang)斯瓦爾(er)(Trans-val)軋(ya)機。1937年,美國蒂姆肯公(gong)(gong)司工程師.W.J.Assel在俄亥俄州 Wooster 市(shi)Wayne公(gong)(gong)司不銹鋼(gang)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(bu)銹(xiu)鋼(gang)厚壁(bi)管。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(bo)壁不銹鋼(gang)管(guan),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。


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1. 特朗斯瓦爾型(xing)軋(ya)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管形成“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


  快開法(fa)是在特朗斯瓦爾型軋管機之后(hou)發展起來的,在軋制(zhi)過程即將結束時迅速抬(tai)輥使鋼管尾端(duan)留下(xia)一小段不減壁的毛管,形成(cheng)“后(hou)剛端(duan)”以消(xiao)“尾三角(jiao)”。快開法(fa)有(you)平抬(tai)法(fa)和斜抬(tai)法(fa)兩(liang)種。


  平抬法要利(li)用特朗斯瓦爾型(xing)軋管機上(shang)每個軋輥原(yuan)有的(de)兩個快速開啟的(de)液壓缸(gang)(gang)和四個平衡液壓缸(gang)(gang),在軋管過(guo)程(cheng)將結束時,開啟缸(gang)(gang)迅速泄(xie)壓,平衡缸(gang)(gang)立即(ji)抬起(qi)軋輥,孔型(xing)打開,使(shi)鋼管尾端順利(li)通過(guo)軋管機,西班(ban)牙杜巴賽斯廠(已搬到我(wo)國(guo)無錫(xi)的(de)西姆來斯)既采(cai)用此種方法。


  斜(xie)抬法又可分(fen)為三輥快開(kai)(kai)和上輥單輥快開(kai)(kai)。


  三輥(gun)(gun)快開(kai)需要在機架牌(pai)坊出口(kou)一側(ce)軋(ya)輥(gun)(gun)軸承座上的(de)(de)壓下螺絲(si)之下安裝一個快速(su)開(kai)啟液壓缸(gang)(gang)(gang),在鋼管軋(ya)到尾(wei)端(duan)時,開(kai)啟液壓缸(gang)(gang)(gang)迅(xun)速(su)泄(xie)壓,軋(ya)輥(gun)(gun)出口(kou)側(ce)軸承座在原有的(de)(de)兩(liang)個平衡缸(gang)(gang)(gang)的(de)(de)作(zuo)用下迅(xun)速(su)抬起,軋(ya)輥(gun)(gun)即繞入(ru)口(kou)側(ce)支(zhi)撐中心旋轉一定角度并傾斜地(di)上抬,孔型(xing)打開(kai),使鋼管尾(wei)端(duan)形(xing)成“后剛(gang)端(duan)”,毛管便順利地(di)通過(guo)軋(ya)管機。


  單輥快(kuai)開在上軋(ya)(ya)輥調整裝置(zhi)和軋(ya)(ya)輥軸承座之間(jian),安裝了一個(ge)液壓快(kuai)開裝置(zhi),它(ta)的作(zuo)用(yong)(yong)是在軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)快(kuai)結束(shu)時投(tou)入工作(zuo),瞬時快(kuai)速打開軋(ya)(ya)輥的孔喉,使鋼(gang)管尾(wei)(wei)端不經過軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(保持原始(shi)毛管壁厚),而(er)消除尾(wei)(wei)三角現象來(lai)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)薄壁管。它(ta)用(yong)(yong)一個(ge)連(lian)接環(huan)限制(zhi)(zhi)行(xing)程并滿(man)足運行(xing)要求,當活塞(sai)向內運動時,上軋(ya)(ya)輥提起,以實現對毛管尾(wei)(wei)部的無壓下軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi),以此(ci)防止毛管尾(wei)(wei)端形(xing)成三角形(xing)喇叭口。


  在(zai)軋制過(guo)程(cheng)中(zhong)為使(shi)工作輥(gun)準確、快(kuai)速打開,毛(mao)管管端的(de)(de)軋制速度是由(you)紅外信號(hao)接收時間(jian)和計算來確定的(de)(de),從(cong)而形成打開工作輥(gun)所需(xu)的(de)(de)延時信號(hao)。


  當工作輥出口(kou)端(duan)(duan)打開,就實現了毛(mao)管尾端(duan)(duan)無壓下軋制(zhi),避(bi)免毛(mao)管尾端(duan)(duan)形成三角形喇叭口(kou)。


  德國(guo)米爾公司生產(chan)的阿(a)塞(sai)(sai)爾軋管機(ji)分別使用(yong)(yong)了以上(shang)兩種斜(xie)抬法。新建的阿(a)塞(sai)(sai)爾機(ji)組大(da)多使用(yong)(yong)上(shang)輥(gun)(gun)(gun)單輥(gun)(gun)(gun)快(kuai)開(kai)(kai)(斜(xie)抬法)技(ji)術。單輥(gun)(gun)(gun)快(kuai)開(kai)(kai)液壓(ya)缸的行程(cheng)比三輥(gun)(gun)(gun)快(kuai)開(kai)(kai)的要長(chang)一些,一般是(shi)三輥(gun)(gun)(gun)快(kuai)開(kai)(kai)液壓(ya)缸行程(cheng)的2倍以上(shang),具體行程(cheng)大(da)小根(gen)據(ju)軋管機(ji)產(chan)品(pin)大(da)綱中(zhong)鋼管壁厚范圍而(er)定。


3. NEL 裝置


  NEL(No End Loss)是由(you)瑞典SKF的(de)(Ovako公司)Hofors廠于(yu)1986年試驗完成的(de)。它(ta)是在阿(a)塞爾軋(ya)(ya)管機(ji)的(de)人口端安(an)裝了無(wu)尾(wei)損(sun)失裝置(zhi)(NEL),既達(da)到了消除(chu)尾(wei)三角的(de)目(mu)的(de),又沒有增大切尾(wei)損(sun)失。實際上,這套裝置(zhi)就是一種(zhong)預軋(ya)(ya)機(ji),作為(wei)阿(a)塞爾軋(ya)(ya)機(ji)上的(de)一個附加裝置(zhi)。在軋(ya)(ya)制薄壁管時,毛管尾(wei)端進入(ru)阿(a)塞爾軋(ya)(ya)管機(ji)軋(ya)(ya)輥前進行預減(jian)壁,以(yi)減(jian)小(xiao)軋(ya)(ya)管時的(de)減(jian)壁量,從而避免(mian)出現尾(wei)三角,而且沒有須切除(chu)的(de)末軋(ya)(ya)制段。


  瑞典(dian)人發明(ming)使用4個(ge)預軋(ya)小軋(ya)輥,當更(geng)換(huan)軋(ya)制(zhi)鋼管規格時要調整軋(ya)制(zhi)中(zhong)心(xin)線(xian)的高度,但是這種4個(ge)預軋(ya)小軋(ya)輥要實現無級調整是很困難的。因此聯邦(bang)德國米爾(er)廠(chang)1988年購買了此項技(ji)術(shu)并改(gai)進為3個(ge)預軋(ya)小軋(ya)輥后,將預軋(ya)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)取名(ming)為NEL裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)。


  改進后(hou)的裝(zhuang)置如圖4-17所示,由3個氣囊浮動(dong)支撐,以(yi)便與軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)中心線始終保持一致。軋(ya)(ya)(ya)機內有(you)3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun),小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)沒有(you)驅動(dong)裝(zhuang)置,按(an)需要的方向小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)各傾斜3°~4°,由一套液(ye)壓缸(gang)杠(gang)桿系統(tong)使其開(kai)閉。在軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)到尾(wei)(wei)端(duan)(duan)以(yi)前,3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)處(chu)(chu)于(yu)打開(kai)位(wei),喉(hou)徑(jing)大于(yu)毛管(guan)(guan)外(wai)徑(jing),處(chu)(chu)于(yu)待(dai)工(gong)(gong)作狀態;當軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)到尾(wei)(wei)端(duan)(duan)250mm左右時,液(ye)壓缸(gang)動(dong)作,3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)合攏,對毛管(guan)(guan)尾(wei)(wei)部(bu)(bu)予以(yi)減壁,會(hui)在鋼(gang)管(guan)(guan)外(wai)表面軋(ya)(ya)(ya)出多頭(tou)相(xiang)互連接的螺旋線,這有(you)助于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)尾(wei)(wei)部(bu)(bu)外(wai)表面光滑、壁厚均勻(yun),使隨后(hou)進入(ru)阿(a)塞爾主軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)的鋼(gang)管(guan)(guan)尾(wei)(wei)部(bu)(bu)避免出現尾(wei)(wei)三(san)角(jiao)。軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)過程結束,液(ye)壓缸(gang)反向動(dong)作,3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)再次放開(kai)處(chu)(chu)于(yu)待(dai)工(gong)(gong)作位(wei)置。


圖 17.jpg


  經實踐檢驗(yan),目前國內阿(a)塞爾機組雖(sui)然在設(she)計時(shi)(shi)有NEL,但現在大(da)多不再使用,主要是不便于換(huan)輥(gun)和軸(zhou)向調(diao)整,當(dang)生(sheng)產規格(ge)多時(shi)(shi),小軋輥(gun)的調(diao)整時(shi)(shi)間長,預軋效果不佳。



4. 階梯芯棒軋(ya)制


 為了解決軋(ya)制(zhi)薄壁(bi)管(guan)(guan)(guan)(guan)時的尾(wei)三角問題,有報道稱原蘇聯曾試驗(yan)過變端(duan)(duan)(duan)面芯(xin)(xin)棒(芯(xin)(xin)棒前(qian)面一段(duan)(duan)直徑較小,后(hou)面一段(duan)(duan)直徑較大),在軋(ya)制(zhi)過程中,芯(xin)(xin)棒可以(yi)前(qian)后(hou)移動。如圖4-18所示,當輾軋(ya)毛管(guan)(guan)(guan)(guan)的兩(liang)端(duan)(duan)(duan)時,使用前(qian)段(duan)(duan)芯(xin)(xin)棒;在輾軋(ya)毛管(guan)(guan)(guan)(guan)中間(jian)部(bu)分時,使用后(hou)段(duan)(duan)芯(xin)(xin)棒,避免了管(guan)(guan)(guan)(guan)尾(wei)“尾(wei)三角”的產(chan)生。2000年前(qian)后(hou),德國米(mi)爾公(gong)司針(zhen)對(dui)傳統(tong)阿塞(sai)爾軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機在生產(chan)薄壁(bi)管(guan)(guan)(guan)(guan)時,荒(huang)管(guan)(guan)(guan)(guan)的前(qian)端(duan)(duan)(duan)會(hui)產(chan)生喇叭口(kou)和壁(bi)厚不均現象,提出將芯(xin)(xin)棒工作(zuo)段(duan)(duan)前(qian)端(duan)(duan)(duan)部(bu)分略減小,使用階(jie)梯芯(xin)(xin)棒軋(ya)制(zhi)的方法(fa)來避免喇叭口(kou)出現。在管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)被咬入后(hou),芯(xin)(xin)棒工作(zuo)段(duan)(duan)階(jie)梯前(qian)端(duan)(duan)(duan)參與(yu)減壁(bi)區軋(ya)制(zhi),由(you)于管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)減壁(bi)量(liang)極小,這(zhe)樣(yang)就減少了金屬在圓周方向的流(liu)動,避免了荒(huang)管(guan)(guan)(guan)(guan)外端(duan)(duan)(duan)擴口(kou),從而達到減少不銹鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)端(duan)(duan)(duan)鋸切量(liang),提高成材(cai)率的目的,并(bing)進行了某些規格的試驗(yan)。


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階(jie)梯(ti)芯棒的(de)應用(yong)目前(qian)尚屬于(yu)試驗摸索階(jie)段,未見(jian)成功(gong)生產的(de)報道。