自從19世紀末葉以來,浙江不銹鋼管廠家即想用類似于棒材連軋的辦法來生產無縫鋼管。當時研究的目標是采用固定推桿以及隨著鋼管運動的長芯棒將空心坯軋成不銹鋼管的辦法,終于在1920年形成了Fassel軋管法(即連續軋管法),這種連續軋管工藝的特征是工作芯棒跟隨管子一起運動。迄今為止,這種軋管工藝對于生產外徑小于159mm的碳素鋼和低合金鋼的無縫不銹鋼(gang)管仍然是最適合的。其延伸系數比較小一輩為 λ=4.3~4.5,為此必須在斜軋機上以較大的延長率(最大達 λ=3.0)將經過表面處理的圓管坯穿孔成為較薄的空心坯。1962年K.Neuhoff 和Pfeiffer 曾對這種連續軋管工藝的變形過程發表過專題論文,文中指出:對于八機架連續軋管機來說,由于空心坯的進入和離開機架,金屬流動的非連續性將達16次之多,這是由于工作芯棒與空心坯之間的速度變化的緣故。由于軋制過程的這種不均勻性產生壁厚與外徑的變異,容易形成所謂“竹節”(Bauchbil-dung)。此外,這種軋管工藝的單位軋制壓力相當大,因此必須采用具有開口的、橢圓度較大的孔型,而這種開口孔型導致變形的不均勻性,由此帶來的缺點是:在管子內部容易產生裂紋和所需單位變形功太大。關于壁厚和直徑的變異可采取有效措施使之處于允許的限度之內,精確地控制軋輥的圓周速度,使之與工作芯棒的速度變化相適應,從而達到保持軋件速度恒定的目的。但開口孔型的缺點則無法消除。此外,由于軋制力較大所限,必須采用較大的輥徑,這樣就使得軋件與軋輥之間的接觸弧相當大,因此,對工作芯棒造成巨大的局部壓應力、摩擦力和較高的熱負荷。采用連續軋管法生產的無縫不銹鋼管的壁厚直徑比(S/D)不能超過0.12。


  采用(yong)浮動(dong)芯(xin)棒(bang)的(de)連續(xu)(xu)(xu)式軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)軋制不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)時,軋制過程的(de)不(bu)穩定性(xing)(xing)及(ji)這種不(bu)穩定性(xing)(xing)對管(guan)(guan)(guan)子質量的(de)不(bu)良影(ying)響,以及(ji)連續(xu)(xu)(xu)軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)的(de)經濟性(xing)(xing)問題和(he)(he)采用(yong)浮動(dong)芯(xin)棒(bang)的(de)連續(xu)(xu)(xu)軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)的(de)實際生產(chan)經驗(yan)(yan),使(shi)得Contubind公司認(ren)為(wei)有(you)必要和(he)(he)有(you)可能根(gen)據最(zui)新(xin)的(de)軋制原(yuan)理(li)(li),對1889年就已經在浙江不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)廠家生產(chan)車間內應用(yong)過的(de)、在多機(ji)架二輥式軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)上(shang)使(shi)用(yong)限動(dong)芯(xin)棒(bang)生產(chan)無(wu)縫不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)方法重新(xin)進行科學實驗(yan)(yan),提出這種軋制過程的(de)相應理(li)(li)論,并通(tong)過大規模(mo)實際試驗(yan)(yan)證實這種理(li)(li)論。


  直(zhi)到1964年(nian),在(zai)(zai)意大利(li)Dalmine公(gong)司(si)(si)(si)的(de)(de)(de)帶(dai)固定芯(xin)棒(bang)的(de)(de)(de)連續式(shi)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上(shang)(shang)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)(le)(le)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan),后來又在(zai)(zai)法(fa)(fa)國的(de)(de)(de) Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)(si)的(de)(de)(de)法(fa)(fa)塞爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上(shang)(shang)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。其(qi)(qi)中在(zai)(zai)Dalmine公(gong)司(si)(si)(si)生(sheng)產出了(le)(le)(le)(le)(le)厚壁(bi)(bi)管,而(er)Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)(si)根(gen)(gen)據 A.Tostivint 的(de)(de)(de)第(di)(di)1322304 號(hao)專利(li),在(zai)(zai)Besse'ger的(de)(de)(de)第(di)(di)二號(hao)法(fa)(fa)塞爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上(shang)(shang)采用限(xian)動(dong)(dong)(dong)芯(xin)棒(bang)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan),取得了(le)(le)(le)(le)(le)相(xiang)應的(de)(de)(de)效果。根(gen)(gen)據上(shang)(shang)述(shu)情(qing)況 Lorraine-Escaut 公(gong)司(si)(si)(si)和 Contu-bind 公(gong)司(si)(si)(si)決定共同(tong)發展限(xian)動(dong)(dong)(dong)芯(xin)棒(bang)的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)方法(fa)(fa)。從1965年(nian)到1967年(nian)間,在(zai)(zai)Besse'ges的(de)(de)(de)具有40年(nian)歷史的(de)(de)(de)7機(ji)架法(fa)(fa)塞爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(如(ru)圖13-9所示的(de)(de)(de))上(shang)(shang)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)(le)(le)8次大規模試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan),每(mei)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)持續5~25個(ge)班次。這臺法(fa)(fa)塞爾(er)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)是由一(yi)臺1000kW的(de)(de)(de)交流電動(dong)(dong)(dong)機(ji)傳動(dong)(dong)(dong)的(de)(de)(de),對軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥軸承(cheng)和軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥調整的(de)(de)(de)條件極其(qi)(qi)不利(li),但(dan)其(qi)(qi)結果卻一(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)比(bi)一(yi)次試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)好(hao),共計生(sheng)產了(le)(le)(le)(le)(le)直(zhi)徑為92mm、壁(bi)(bi)厚為3.5mm和長度為12m的(de)(de)(de)管子12000根(gen)(gen),其(qi)(qi)中有5450根(gen)(gen)是在(zai)(zai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)末期(qi)只用了(le)(le)(le)(le)(le)一(yi)根(gen)(gen)由2343號(hao)鋼(含5%鉻)制(zhi)(zhi)作的(de)(de)(de)空(kong)心水冷(leng)芯(xin)棒(bang)生(sheng)產的(de)(de)(de),這根(gen)(gen)芯(xin)棒(bang),經過(guo)了(le)(le)(le)(le)(le)鍍鉻處(chu)理(原始鍍層厚度為0.05mm),它的(de)(de)(de)滑動(dong)(dong)(dong)特性(xing)好(hao)。連續使用這根(gen)(gen)芯(xin)棒(bang)時,雖然芯(xin)棒(bang)在(zai)(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)中承(cheng)受著熱負荷,但(dan)仍然具有原來的(de)(de)(de)滑動(dong)(dong)(dong)性(xing)和剛性(xing)。


圖 13-9.jpg


軋制參數如(ru)下:


空心坯(35號鋼)                外徑(jing)125mm,壁厚(hou)18mm

管子                                   外徑92mm,壁厚3.5mm,長度12m

芯(xin)棒                                   外(wai)徑(jing)86/85mm,內徑(jing)40mm

芯(xin)棒工作長(chang)度                       3200mm

管子出口速度                       2.2m/s

延(yan)長率                                1:6.22

電(dian)動(dong)機功(gong)率                          750~1000kW

單(dan)位功率消耗                      14.2~18.3(平均16)kW·h/t


  多機架軋管(guan)機(MPM)軋出(chu)來的管(guan)子通過二機架脫管(guan)機從芯棒上(shang)拉出(chu)來,并定(ding)徑(jing)成熱尺寸(cun)88mm的不銹鋼管(guan)。沿(yan)管(guan)子長度(du)的平(ping)均終軋溫(wen)度(du)波動于920~980℃之間(jian)(jian)。看來,具有這種溫(wen)度(du)的管(guan)子不必經(jing)過中(zhong)間(jian)(jian)加熱就可直(zhi)接在張力(li)減(jian)徑(jing)機上(shang)減(jian)徑(jing)成3/8英寸(cun)的煤氣管(guan)。由測量4點的壁(bi)厚數(shu)據(ju)算出(chu)的平(ping)均壁(bi)厚值。


  MPM軋(ya)機(ji)軋(ya)出來的(de)管(guan)(guan)子內(nei)表面非(fei)常光滑,它可以與(yu)冷(leng)拔管(guan)(guan)相比。連(lian)續軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)和自動軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)所(suo)軋(ya)制的(de)樣品(pin)管(guan)(guan)與(yu)MPM軋(ya)機(ji)所(suo)軋(ya)制的(de)管(guan)(guan)子進(jin)行比較時,德(de)國專業人員毫不含糊地認為 Besse'ges的(de)MPM軋(ya)機(ji)所(suo)軋(ya)制的(de)管(guan)(guan)子最好。


 1967年11月,浙江不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管廠(chang)家的(de)MPM試(shi)驗軋機拆除了,但其試(shi)驗過(guo)程都攝(she)制成了電影(ying),這些影(ying)片保(bao)存(cun)在瑞(rui)士洛桑(sang)鋼(gang)管工(gong)業顧(gu)問工(gong)程師J.P.Calmes那里。


 內部用高壓水冷(leng)卻的插入毛(mao)管的芯棒在咬入第一(yi)機(ji)架時由油壓缸來限(xian)制(zhi)移(yi)動(dong),油壓缸的前進(jin)運動(dong)由變(bian)量泵固(gu)定地調節(jie)為某一(yi)恒定速度。


 拔出的芯(xin)棒送回原始位置,噴水使(shi)之從120~150℃降到外表(biao)為50℃的溫度。在這種軋(ya)制和冷卻(que)條件下(xia),軋(ya)制一根管子的平均周期(qi)時間為40秒(miao)。


 芯(xin)棒外表(biao)面通常采用(yong)重油-石(shi)墨混合(he)劑進行潤(run)滑,此(ci)外空(kong)心毛管內表(biao)面還要(yao)(yao)添加(jia)潤(run)滑和(he)隔熱材(cai)料,這種材(cai)料是(shi)通過空(kong)心芯(xin)棒卡頭注入毛管的。芯(xin)棒表(biao)面要(yao)(yao)特別保(bao)持光(guang)滑,以至于隨著軋制道(dao)次的增加(jia)而(er)更加(jia)光(guang)滑。