擠(ji)(ji)(ji)壓作為一(yi)(yi)(yi)種壓力加工的(de)方法(fa),早在(zai)1797年(nian)(nian)就(jiu)被用(yong)(yong)來(lai)擠(ji)(ji)(ji)壓鋁管(guan)(guan);1894年(nian)(nian)英(ying)國人(ren) Alexnder Diok開始用(yong)(yong)冷擠(ji)(ji)(ji)壓法(fa)生產(chan)錫、鉛、黃(huang)銅(tong)以(yi)及銅(tong)合金(jin)產(chan)品;1899年(nian)(nian),俄國人(ren)首先(xian)用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)(ji)壓法(fa)生產(chan)較難熔(rong)的(de)金(jin)屬(shu)(shu)和(he)合金(jin)棒材;1924年(nian)(nian)英(ying)國用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)(ji)壓法(fa)擠(ji)(ji)(ji)壓出管(guan)(guan)子(zi);1925年(nian)(nian),法(fa)國開始用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)(ji)壓法(fa)試制黑(hei)色金(jin)屬(shu)(shu)產(chan)品。通過以(yi)上(shang)實踐證明了一(yi)(yi)(yi)點,黑(hei)色金(jin)屬(shu)(shu)和(he)有色金(jin)屬(shu)(shu)一(yi)(yi)(yi)樣可以(yi)用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)(ji)壓法(fa)來(lai)生產(chan)各種產(chan)品。于(yu)是,在(zai)1928年(nian)(nian)德(de)國建成了世界上(shang)第一(yi)(yi)(yi)臺機(ji)械擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji),用(yong)(yong)來(lai)成批生產(chan)碳素鋼(gang)管(guan)(guan)。
但是(shi),由(you)于(yu)(yu)過(guo)(guo)(guo)去(qu)鋼擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)試(shi)(shi)驗都是(shi)利用(yong)低速的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)色(se)(se)金(jin)屬(shu)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機來進行(xing)的(de)(de)(de),因此當時并沒有(you)(you)(you)進行(xing)過(guo)(guo)(guo)任(ren)何關于(yu)(yu)鋼擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)特性(xing)(xing)和(he)方法的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗研究。對鋼擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)設計(ji)(ji)和(he)潤(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)選(xuan)擇以(yi)及(ji)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)加熱,都是(shi)利用(yong)有(you)(you)(you)色(se)(se)金(jin)屬(shu)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)工(gong)(gong)(gong)藝范圍(wei)內已有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)經驗。試(shi)(shi)驗結果表明,這(zhe)是(shi)不(bu)(bu)行(xing)的(de)(de)(de)。因為由(you)于(yu)(yu)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)很(hen)低,潤(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)選(xuan)擇和(he)工(gong)(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)形狀的(de)(de)(de)設計(ji)(ji)不(bu)(bu)合適(shi),以(yi)及(ji)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)無氧化加熱的(de)(de)(de)可操作性(xing)(xing)和(he)經濟性(xing)(xing)的(de)(de)(de)問題還沒有(you)(you)(you)解決,所以(yi)不(bu)(bu)能保證擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時合適(shi)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)流(liu)動條件,以(yi)致在擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過(guo)(guo)(guo)程中坯(pi)(pi)料(liao)(liao)很(hen)快被冷(leng)卻(que),相反(fan)工(gong)(gong)(gong)具(ju)(ju)很(hen)快被加熱,導致擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)過(guo)(guo)(guo)程無法進行(xing)。由(you)于(yu)(yu)當時鋼擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時有(you)(you)(you)以(yi)下四個基本工(gong)(gong)(gong)藝和(he)裝備(bei)上的(de)(de)(de)條件尚(shang)不(bu)(bu)具(ju)(ju)備(bei),致使(shi)用(yong)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法來生(sheng)產(chan)黑色(se)(se)金(jin)屬(shu)產(chan)品并沒有(you)(you)(you)投入工(gong)(gong)(gong)業性(xing)(xing)生(sheng)產(chan)。這(zhe)四個條件是(shi):(1)高使(shi)用(yong)壽命的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)材(cai)料(liao)(liao);(2)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)無氧化加熱;(3)適(shi)當的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝潤(run)滑(hua)劑;(4)高的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)。
與此同時(shi)(shi),德國的(de)一(yi)個(ge)鋼(gang)廠和(he)一(yi)個(ge)有(you)色金(jin)屬半成品(pin)工廠合(he)作進行(xing)了(le)鋼(gang)擠(ji)壓試(shi)驗,在(zai)原理上證實(shi)了(le)鋼(gang)擠(ji)壓的(de)可(ke)行(xing)性(xing)。直至(zhi)(zhi)20世紀(ji)40年代,高(gao)(gao)參(can)數的(de)蒸汽透(tou)平(ping)制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)(ye)、燃氣(qi)透(tou)平(ping)制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)(ye)、儀器儀表制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)(ye)以(yi)及機器制(zhi)(zhi)造(zao)業(ye)(ye)中(zhong)某些領域的(de)快速發(fa)展(zhan),都必須使用具有(you)高(gao)(gao)耐(nai)熱強度(du)、耐(nai)酸、高(gao)(gao)電磁(ci)性(xing)和(he)其(qi)他特殊性(xing)能的(de)高(gao)(gao)合(he)金(jin)鋼(gang)和(he)難(nan)(nan)熔合(he)金(jin)制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)零(ling)件。而當(dang)耐(nai)熱強度(du)或其(qi)他物理化(hua)學性(xing)能提(ti)高(gao)(gao)時(shi)(shi),許多材(cai)料(liao)的(de)工藝塑(su)性(xing)會明顯地下降,使一(yi)個(ge)很有(you)使用價值的(de)材(cai)料(liao)在(zai)流動(dong)狀態(tai)下,塑(su)性(xing)指標降低(di)到甚至(zhi)(zhi)不能用軋制(zhi)(zhi)或自由鍛(duan)的(de)方法進行(xing)加(jia)工。因此,在(zai)當(dang)時(shi)(shi),對一(yi)些不銹鋼(gang)、鎳基(ji)合(he)金(jin)等材(cai)料(liao)的(de)無縫鋼(gang)管產(chan)品(pin),雖然(ran)用軋制(zhi)(zhi)法生產(chan)有(you)很大的(de)困難(nan)(nan),但也只能用軋制(zhi)(zhi)和(he)自由鍛(duan)的(de)方法生產(chan),導致這類產(chan)品(pin)生產(chan)的(de)經濟(ji)性(xing)和(he)可(ke)能性(xing)大大降低(di)。對高(gao)(gao)性(xing)能、低(di)塑(su)性(xing)、難(nan)(nan)變形材(cai)料(liao)產(chan)品(pin)的(de)實(shi)際需求,促進了(le)對高(gao)(gao)合(he)金(jin)鋼(gang)和(he)各(ge)種特殊材(cai)料(liao)熱擠(ji)壓過程的(de)研究。
1941年,法國的(de)塞菲拉克(ke)( CEFILAC)公(gong)司(原金屬拉拔與軋制(zhi)公(gong)司)的(de)技術經(jing)理(li)J.賽茹爾內(J. Sejournet)在于仁(ren)恩( Ugine)電爐鋼公(gong)司的(de)協助下成功研(yan)制(zhi)出玻璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji),奠(dian)定了鋼擠(ji)壓(ya)(ya)工藝及設備迅速發展的(de)基礎。同年,“玻璃(li)潤(run)滑(hua)劑(ji)高(gao)速擠(ji)壓(ya)(ya)法”專利許可證(zheng)頒發給 J. Sejournet后,很快(kuai)被美國、英國、西班牙、奧地(di)利、日本(ben)、瑞典和其他國家所購買(mai)(表1-1)。
1945年,玻璃(li)潤滑劑開始用(yong)于工業性生(sheng)產(chan)(chan)。當時一些(xie)長期使用(yong)的用(yong)來生(sheng)產(chan)(chan)銅和黃銅產(chan)(chan)品舊(jiu)式(shi)有色(se)金屬擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji),在(zai)(zai)結(jie)構(gou)、擠(ji)壓(ya)(ya)速度和加熱工藝方面都已不能(neng)適應鋼(gang)擠(ji)壓(ya)(ya)的特殊要求。因此,在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)時,這(zhe)些(xie)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)大部分被拆除(chu),同時被現代(dai)鋼(gang)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)替代(dai)。當時對所設(she)計的擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)和輔助設(she)備的結(jie)構(gou)提出了以(yi)下三點要求:
1. 在(zai)生(sheng)產(chan)絕對(dui)可靠(kao)的(de)條件下,具(ju)有高的(de)工作速(su)度。要求擠壓速(su)度為(wei)300~400m,空程速(su)度為(wei)650mm/s。這樣,生(sheng)產(chan)的(de)間(jian)隙時(shi)間(jian)從110s減少到25~30秒。
2. 設計要求(qiu)純擠(ji)壓(ya)時間(jian)為2~3秒。這是(shi)(shi)因為考慮(lv)到當(dang)時液壓(ya)系統的管和閥(fa)門的費用比(bi)較高,再進(jin)一步減(jian)少純擠(ji)壓(ya)時間(jian)就沒(mei)有什(shen)么益處了。但是(shi)(shi),仍(reng)需調在這方(fang)面要繼續努力。因為擠(ji)壓(ya)坯料(liao)與(yu)擠(ji)壓(ya)筒和擠(ji)壓(ya)模(mo)的接觸時間(jian)縮短可使(shi)(shi)工模(mo)具(ju)的使(shi)(shi)用壽命提高,并(bing)且檢查和更換(huan)工模(mo)具(ju)的工作量也可以(yi)減(jian)輕,使(shi)(shi)擠(ji)壓(ya)機的生產效率提高,同(tong)時使(shi)(shi)產品的生產成本(ben)降低。
3. 擠壓(ya)(ya)機的結(jie)構強度(du)(du)和裝(zhuang)配精度(du)(du)要(yao)求(qiu)比(bi)有(you)(you)色金(jin)屬擠壓(ya)(ya)的要(yao)求(qiu)高。這是因(yin)為鋼擠壓(ya)(ya)時的擠壓(ya)(ya)力相對(dui)比(bi)有(you)(you)色金(jin)屬擠壓(ya)(ya)時大得(de)多(duo),這樣可確保擠壓(ya)(ya)鋼管壁(bi)厚公差精度(du)(du),滿足當(dang)時特殊(shu)產品生(sheng)產的需要(yao)。
20世紀50年(nian)代初(chu)期,美國首先(xian)開始將低頻電感應加(jia)(jia)熱(re)技(ji)術引入鋼擠壓的料加(jia)(jia)熱(re)工藝并(bing)(bing)獲(huo)得成功;接著英(ying)國也于1957年(nian)開始采用低頻感應加(jia)(jia)熱(re)技(ji)術來實現擠壓坯(pi)料的無氧(yang)(yang)化加(jia)(jia)熱(re),并(bing)(bing)且(qie)感應加(jia)(jia)熱(re)爐被設計(ji)成單(dan)爐座(zuo),每小時(shi)可無氧(yang)(yang)化加(jia)(jia)熱(re)壞料40噸。
與此同時(shi)(shi),由(you)于(yu)特殊冶金技術的(de)(de)發展,其研(yan)究成(cheng)果在(zai)(zai)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)工(gong)模(mo)(mo)具(ju)材料(liao)選擇(ze)工(gong)具(ju)設計和(he)制作中(zhong)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),使(shi)(shi)(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)工(gong)模(mo)(mo)具(ju)在(zai)(zai)高(gao)溫下能夠承受更大的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力、沖擊和(he)疲勞負荷,提高(gao)了其使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)壽(shou)命(ming)。例如,當時(shi)(shi)英國的(de)(de)勞芳·莫(mo)爾優質鋼(gang)公司(si)(Low Mour Fine steel Ltd.),采用(yong)(yong)(yong)尼(ni)(ni)莫(mo)尼(ni)(ni)克90合(he)金擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)(shi),其模(mo)(mo)具(ju)的(de)(de)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)壽(shou)命(ming)得到(dao)了很(hen)(hen)大的(de)(de)提高(gao)。但是后(hou)來,由(you)于(yu)尼(ni)(ni)莫(mo)尼(ni)(ni)克90合(he)金擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)在(zai)(zai)機(ji)械加(jia)工(gong)方面遇到(dao)很(hen)(hen)大的(de)(de)困(kun)難,并(bing)且(qie)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)成(cheng)本比較高(gao),因而沒有被推廣使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)。于(yu)是又進一步地研(yan)究出淬硬性、抗熱裂性、耐磨(mo)性和(he)熱強度都很(hen)(hen)高(gao),且(qie)加(jia)工(gong)容易(yi)和(he)價廉的(de)(de)9%W和(he)4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo),其熱處理后(hou)的(de)(de)硬度分(fen)別達(da)到(dao)HRC49-50HRC56。用(yong)(yong)(yong)于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)有8個翅的(de)(de)異(yi)型管(guan)時(shi)(shi),擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模(mo)(mo)的(de)(de)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)壽(shou)命(ming)超過100次/只。
50年代后期,美國瓊斯·拉弗林(J&L)擠(ji)壓工廠的(de)W. L. Steinbrenner試驗成功一種具(ju)有良好(hao)模具(ju)特性的(de)新材料鉬合(he)(he)金(jin)用(yong)于制作擠(ji)壓模,取得很好(hao)的(de)效果。采(cai)用(yong)鉬合(he)(he)金(jin)制造的(de)擠(ji)壓模容易加工,不需要熱處理,并且在使(shi)(shi)用(yong)后還可以重新加工成尺寸(cun)較小一檔的(de)擠(ji)壓模繼續使(shi)(shi)用(yong),其壽命(ming)可以達到200-300次/只以上。
至此,鋼擠壓工藝和設(she)備上的四個主(zhu)要難題已(yi)經基本上得(de)到(dao)解決,鋼擠壓術(shu)進(jin)入到(dao)提(ti)高生產率、進(jin)一步完善擠壓機(ji)結構、改善技術(shu)經濟指標的新階(jie)段。
當時(shi)(shi),在(zai)美國和歐洲從(cong)事(shi)擠(ji)壓(ya)機(ji)設(she)(she)計和制(zhi)造(zao)的公(gong)(gong)司(si)主(zhu)要(yao)有英(ying)國的勞威(wei)Loewy工(gong)程(cheng)公(gong)(gong)司(si)和菲爾汀( Fielding)工(gong)廠設(she)(she)計公(gong)(gong)司(si),德國的施勞曼(se mam)公(gong)(gong)司(si)和美國的皮爾太克( Buried)公(gong)(gong)司(si)。他(ta)們采(cai)用最(zui)新科(ke)技,大量設(she)(she)計制(zhi)造(zao)臥(wo)式液壓(ya)擠(ji)壓(ya)機(ji),在(zai)將(jiang)近(jin)20年(nian)的時(shi)(shi)間內使擠(ji)壓(ya)機(ji)的數量增(zeng)(zeng)加了(le)9倍。其中液壓(ya)擠(ji)壓(ya)機(ji)的總(zong)能(neng)力增(zeng)(zeng)加了(le)800%,機(ji)械擠(ji)壓(ya)機(ji)的總(zong)能(neng)力增(zeng)(zeng)加了(le)250%,并且還量制(zhi)造(zao)了(le)4000~6000噸的管型材(cai)擠(ji)壓(ya)機(ji)。僅勞威(wei)工(gong)程(cheng)公(gong)(gong)司(si)一家就供應了(le)197臺(tai)擠(ji)壓(ya)機(ji),其中164臺(tai)用于(yu)有色金屬,33臺(tai)用于(yu)鋼擠(ji)壓(ya)。
1951年,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓法生產不銹(xiu)鋼管的工業性生產車間在美國的 Babcock& Wilcox公司建成投產。此后的10~20年內,國外幾乎所有的不銹鋼管生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產不銹鋼無縫管(guan)的方法,使熱擠壓工藝成為不銹鋼無縫(feng)鋼管不可缺少的生產手段。
20世紀60年(nian)代初,鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)技術已經發展到(dao)一(yi)(yi)個(ge)相當(dang)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平。由于設(she)計和機(ji)械制造技術的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)步,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)和裝(zhuang)(zhuang)備不斷(duan)完善(shan):采用(yong)(yong)了更為(wei)合(he)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)4張(zhang)力(li)柱式(shi)(shi)框架(jia)結(jie)(jie)構(gou);帶預應力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)張(zhang)力(li)柱固定螺帽(mao);帶預應力(li)裝(zhuang)(zhuang)配的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多層結(jie)(jie)構(gou)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒;旋(xuan)轉式(shi)(shi)雙(shuang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒和雙(shuang)穿孔筒;旋(xuan)轉式(shi)(shi)或抽(chou)屜式(shi)(shi)模架(jia);擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自動(dong)清理和冷卻;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自動(dong)分離和自動(dong)傳輸;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)幾乎都配備有一(yi)(yi)個(ge)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)蓄(xu)(xu)勢(shi)器系(xi)統采用(yong)(yong)具有多級不同(tong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)組(zu)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)多缸結(jie)(jie)構(gou)。例(li)如,當(dang)時在新(xin)建投產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)系(xi)列3000噸鋼(gang)(gang)管和型鋼(gang)(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上,不再采用(yong)(yong)一(yi)(yi)個(ge)單獨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3000噸水壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)缸(只能用(yong)(yong)減小蓄(xu)(xu)勢(shi)器中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)辦法來變換擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)等(deng)(deng)級),而是(shi)改為(wei)采用(yong)(yong)一(yi)(yi)種可以在500~3000噸范圍內按照(zhao)6個(ge)相同(tong)等(deng)(deng)級來變換壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)。在這種情況(kuang)下,坯料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)直徑可以從125mm增(zeng)大(da)(da)到(dao)350mm,長(chang)度可以由150mm增(zeng)長(chang)到(dao)1000mm,使(shi)一(yi)(yi)臺擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)范圍擴大(da)(da)了很多,并且提高了擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產效率。
當時(shi)(shi),大(da)量采用(yong)的(de)是3000~5000噸臥式(shi)水壓(ya)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)。與此同時(shi)(shi),美國還(huan)建(jian)成臺(tai)(tai)1200噸的(de)大(da)型臥式(shi)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji),其(qi)中3臺(tai)(tai)用(yong)于(yu)擠(ji)壓(ya)鋁合(he)金,3臺(tai)(tai)用(yong)于(yu)擠(ji)壓(ya)鋼(gang)管(guan)、型鋼(gang)和(he)(he)難熔金屬及合(he)金。當時(shi)(shi)在(zai)各種型號和(he)(he)噸位的(de)臥式(shi)擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)上,其(qi)最佳的(de)工藝技術單項指標可達(da)(da)(da)到(dao)如下水平:鋼(gang)擠(ji)壓(ya)時(shi)(shi)的(de)最大(da)擠(ji)壓(ya)比(bi)達(da)(da)(da)到(dao)70以上,而(er)從(cong)理論上和(he)(he)實(shi)驗上可以達(da)(da)(da)到(dao)200;擠(ji)壓(ya)速度(du)提(ti)高到(dao)300~400mm/s;擠(ji)壓(ya)桿的(de)空程速度(du)可以達(da)(da)(da)到(dao)600-700mm/s;擠(ji)壓(ya)的(de)周(zhou)期時(shi)(shi)間縮短到(dao)20秒;擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)的(de)擠(ji)壓(ya)次數達(da)(da)(da)到(dao)140次/小時(shi)(shi)。
當時還(huan)普遍采用工頻(pin)感應加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)和(he)再(zai)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu),以(yi)及帶保(bao)護氣體的環形加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)等(deng)坯料無氧(yang)化加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)設備。當時已有(you)128臺以(yi)上的感應加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)和(he)再(zai)加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)在世界各國的擠壓車間運行(xing),單臺的最大加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)能力達到40噸/小時。
同時采用合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)、高合(he)(he)金(jin)(jin)鋼(gang)、高溫合(he)(he)金(jin)(jin)難(nan)熔金(jin)(jin)屬、金(jin)(jin)屬陶瓷、硬質合(he)(he)金(jin)(jin)等材料來制作擠(ji)壓(ya)機和(he)穿孔(kong)機的(de)工模(mo)具,使一些擠(ji)壓(ya)工模(mo)具的(de)極限(xian)強度達(da)到2360MPa。
20世紀(ji)60年代末期,世界(jie)各國已擁有135臺以上擠壓(ya)鋼(gang)和(he)鎳及其合金(jin)的(de)擠壓(ya)機(ji)在運轉,其中85%~90%的(de)擠壓(ya)機(ji)用(yong)于(yu)生產鋼(gang)管(guan)(guan),10%~15%的(de)擠壓(ya)機(ji)用(yong)于(yu)生產型鋼(gang)。一時擠壓(ya)機(ji)成(cheng)為“最靈活(huo)的(de)軋管(guan)(guan)機(ji)”,并且(qie)還推出擠壓(ya)機(ji)和(he)張力減徑機(ji)聯合使(shi)用(yong)的(de)擠壓(ya)鋼(gang)管(guan)(guan)生產線,用(yong)來大批量(liang)生產碳素鋼(gang)、低合金(jin)鋼(gang)、不銹鋼(gang)和(he)耐熱鋼(gang)等鋼(gang)管(guan)(guan)。
表(biao)1-2為國外部(bu)分(fen)國家和公司的(de)擠壓(ya)(ya)機,表(biao)1-3為中國的(de)部(bu)分(fen)鋼(gang)管(guan)型(xing)材擠壓(ya)(ya)機。表(biao)1-4為國外一(yi)些鋼(gang)擠壓(ya)(ya)機的(de)主要性(xing)能,表(biao)1-5為美國部(bu)分(fen)鋼(gang)擠壓(ya)(ya)的(de)主要參數。
采用(yong)3000~4000噸(dun)擠壓機配置16~24機架張力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機,張力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機進口鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)為73~170mm,生產(chan)的(de)(de)(de)成(cheng)品管(guan)(guan)的(de)(de)(de)最(zui)小(xiao)(xiao)直(zhi)徑(jing)為20-30mm,最(zui)小(xiao)(xiao)壁厚(hou)為2~3mm。一般(ban)進張力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)長(chang)度(du)為10~20m。如果(guo)采用(yong)連鑄坯(pi)生產(chan)碳(tan)素鋼(gang)和低(di)合(he)金鋼(gang)管(guan)(guan),擠壓鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)坯(pi)重還要增大(da)。通過張力(li)減(jian)(jian)徑(jing)機后的(de)(de)(de)成(cheng)品管(guan)(guan)長(chang)度(du)可以(yi)達(da)到25~35m,張力(li)減(jian)(jian)徑(jing)的(de)(de)(de)出口速度(du)最(zui)大(da)可以(yi)達(da)到4~6m/s,年產(chan)量在10萬噸(dun)以(yi)上。
從當(dang)時的發展情況來(lai)看,擠壓(ya)機(ji)與張力減徑機(ji)配合使用時,具(ju)有以下幾方面的優勢(shi):
1. 提高了擠壓機的產量
1臺(tai)3000噸擠壓機,如果是單(dan)機生產(chan)碳素鋼管(guan)年(nian)產(chan)量(liang)在5萬(wan)~6萬(wan)噸左右,而采(cai)用(yong)與(yu)張力減(jian)徑(jing)機聯合組(zu)成生產(chan)線時,使其(qi)年(nian)產(chan)量(liang)可提高至(zhi)10萬(wan)噸以上。
2. 擴大(da)了擠(ji)壓機組生產鋼管的規格范圍
一般1臺(tai)3000噸壓機生產鋼(gang)管的最小規(gui)格為d60mm×2.5mm,而配置了張力(li)減徑(jing)機之后,由張力(li)減徑(jing)機減徑(jing)后的鋼(gang)管最小規(gui)格為28mm×2.0mm,甚至(zhi)可以減徑(jing)至(zhi)16mm×2.0mm。
3. 降低了(le)生(sheng)產成本
由于擠壓機使用的坯料規(gui)(gui)格(ge)較少(shao),一般僅3-6個規(gui)(gui)格(ge)系列,使工模具的準備和消(xiao)耗量相應減少(shao)。并且生產小直徑鋼管(guan)時,無需進行進一步的冷(leng)拔冷(leng)軋等冷(leng)加(jia)工工序(xu)。
4. 可(ke)以(yi)靈活生產
既可以生產批(pi)量小(xiao)(xiao)、塑性低(di)的(de)難變形高合(he)金鋼和(he)合(he)金鋼管(guan),又可以生產批(pi)量大的(de)小(xiao)(xiao)直(zhi)徑(jing)碳素(su)鋼管(guan)和(he)低(di)合(he)金鋼管(guan)。
因此,當時聯合使用(yong)擠壓機和(he)張(zhang)力(li)減徑(jing)機的制管(guan)工藝(yi)曾一(yi)度以生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的靈(ling)活性和(he)高(gao)效率(lv)、產(chan)(chan)(chan)品(pin)的低成本和(he)高(gao)質量(liang)挑(tiao)戰傳統的軋(ya)管(guan)工藝(yi),并且其產(chan)(chan)(chan)量(liang)一(yi)度在(zai)鋼管(guan)后(hou)來,由于擠壓機和(he)在(zai)行大量(liang)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)和(he)連續運行中,在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)、品(pin)種質量(liang)和(he)經濟性等(deng)方面出現的不足,導致聯合生(sheng)產(chan)(chan)(chan)線終止生(sheng)產(chan)(chan)(chan)。
例如,奧地利的(de)1臺3100噸擠壓機(ji)配置張(zhang)力(li)減徑(jing)機(ji)后(hou)(hou)出現了(le)不少問題(ti),如擠壓機(ji)適(shi)(shi)合(he)于小(xiao)批量(liang)、多品(pin)種的(de)訂單,而擠壓機(ji)與張(zhang)力(li)減徑(jing)機(ji)聯用后(hou)(hou),機(ji)組則適(shi)(shi)合(he)大批量(liang)、少品(pin)種的(de)訂單。因(yin)此(ci),在生(sheng)產(chan)安(an)排和設備效率等方(fang)面(mian)出現了(le)矛(mao)盾。并且(qie),帶(dai)玻璃潤(run)滑劑(ji)(ji)擠壓后(hou)(hou)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)經張(zhang)減后(hou)(hou),鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)內表面(mian)出現了(le)小(xiao)球狀的(de)殘留物,使鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)質量(liang)達不到標(biao)準要求。因(yin)此(ci),擠壓后(hou)(hou)需進行張(zhang)減的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan),只(zhi)(zhi)能采(cai)(cai)(cai)用石(shi)墨作為潤(run)滑劑(ji)(ji)。但采(cai)(cai)(cai)用石(shi)墨潤(run)滑劑(ji)(ji)擠壓不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)時,又可能會(hui)引起鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)表面(mian)滲碳。為此(ci),該廠曾(ceng)一度只(zhi)(zhi)采(cai)(cai)(cai)用石(shi)墨潤(run)滑劑(ji)(ji),專門生(sheng)產(chan)碳素鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)和合(he)金(jin)結(jie)構鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)。
德國1962年建成的(de)1臺3400噸擠壓機(ji)(ji)組(zu)配置的(de)張力減徑機(ji)(ji)于1968年拆除其原(yuan)因(yin)是(shi)采用擠壓機(ji)(ji)和張力減徑機(ji)(ji)聯合(he)工藝(yi),生產碳素鋼管(guan)和合(he)金結(jie)構(gou)鋼管(guan)在經濟上不合(he)算。
日(ri)本(ben)神戶制(zhi)鋼于1967年建成投產的550噸擠壓機(ji)(ji)也配有張力減徑機(ji)(ji),主(zhu)要(yao)用(yong)于生(sheng)產碳(tan)素鋼管(guan)和合金鋼管(guan),最后張力減徑機(ji)(ji)大(da)部(bu)分時(shi)間也處于停產。
我國長(chang)城鋼廠(chang)在20世紀60年(nian)代從德國引進(jin)的(de)3150噸(dun)擠壓機,配有24機架(jia)的(de)張(zhang)力減徑機,未(wei)能很好(hao)使用就遭拆除。
此(ci)后(hou)建成的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji),如日(ri)本京浜廠的(de)(de)3150噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)和羅馬尼亞共和國鋼(gang)(gang)管廠的(de)(de)3100噸擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)等都不再配置張(zhang)力減徑(jing)機(ji)(ji)。其(qi)原因,一方(fang)面(mian)(mian)(mian)是(shi)由(you)于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)和張(zhang)力減徑(jing)機(ji)(ji)聯合使用后(hou)在運行過(guo)程中出現的(de)(de)工藝(yi)和經濟(ji)性(xing)方(fang)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)問題;另一方(fang)面(mian)(mian)(mian)是(shi)由(you)于(yu)連續(xu)(xu)軋(ya)管機(ji)(ji)組(zu)出現后(hou),從生產(chan)效率和經濟(ji)性(xing)兩個方(fang)面(mian)(mian)(mian)考慮,生產(chan)碳素鋼(gang)(gang)管和低合金鋼(gang)(gang)管時,擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)一張(zhang)減聯合機(ji)(ji)組(zu)無法與連續(xu)(xu)軋(ya)管機(ji)(ji)組(zu)相競爭。
表(biao)1-6為某些(xie)曾與擠壓(ya)機(ji)聯合使(shi)用(yong)的張力減(jian)徑機(ji)的性能,表(biao)1-7為擠壓(ya)機(ji)曾與張力減(jian)徑機(ji)聯合使(shi)用(yong)生產鋼管的典型規格。
由于熱(re)擠(ji)壓工藝的(de)(de)(de)變形(xing)方(fang)(fang)式所(suo)具(ju)有的(de)(de)(de)金屬流動特(te)性(xing),能(neng)夠提高(gao)材(cai)料的(de)(de)(de)變形(xing)能(neng)力(li),加工采用其(qi)他加工方(fang)(fang)法(fa)(鍛壓和軋制)難(nan)以成型(xing)的(de)(de)(de)低塑性(xing)、難(nan)變形(xing)的(de)(de)(de)材(cai)料以及其(qi)所(suo)具(ju)有的(de)(de)(de)工藝上的(de)(de)(de)靈活性(xing)和制品的(de)(de)(de)高(gao)質量等有利(li)條件,使(shi)其(qi)在一些制管的(de)(de)(de)重要(yao)場合成為最(zui)佳的(de)(de)(de)加工方(fang)(fang)法(fa),有時甚(shen)至是唯(wei)一可選擇的(de)(de)(de)、無需進行經濟性(xing)論證的(de)(de)(de)加工方(fang)(fang)法(fa)。
擠壓(ya)(ya)機(ji)可(ke)以(yi)(yi)生(sheng)產(chan)(chan)各種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)產(chan)(chan)品,如碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)、合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)以(yi)(yi)及高溫合金(jin)和(he)難變形金(jin)屬的(de)管(guan)(guan)(guan)材和(he)異型材。國外70%以(yi)(yi)上的(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)被用于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)并且主要生(sheng)產(chan)(chan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan),專門用于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)型材的(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)并不多。由于(yu)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)無縫管(guan)(guan)(guan)約(yue)有50%要進行冷軋冷拔加(jia)工后交貨使用,因此,國內外的(de)擠壓(ya)(ya)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)車間(jian)大多配有冷軋冷拔鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)設(she)備,以(yi)(yi)便生(sheng)產(chan)(chan)高精度的(de)冷加(jia)工不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)精管(guan)(guan)(guan)。
目前,不(bu)銹鋼和各種難熔(rong)金(jin)屬及合金(jin)熱(re)擠壓(ya)(ya)工藝的(de)發展(zhan),可以(yi)從現(xian)在(zai)已在(zai)使用(yong)(yong)的(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)的(de)擠壓(ya)(ya)力(li)來衡量。現(xian)在(zai)工業上(shang)專門用(yong)(yong)于鋼質管型(xing)材的(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)壓(ya)(ya)力(li),已經從400噸(dun)增至30000噸(dun)以(yi)上(shang)。利用(yong)(yong)擠壓(ya)(ya)法(fa)還可以(yi)制(zhi)造(zao)橫(heng)截面形狀(zhuang)和尺寸都能符(fu)合結構元件精度要求的(de)管材和型(xing)材。
特別是(shi)自1951年末(mo)期(qi),世(shi)界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓(ya)法生(sheng)產(chan)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)的(de)(de)工(gong)業性生(sheng)產(chan)車間(jian)在美國的(de)(de) Babcock&wiox公司(si)(si)建成投產(chan),此后的(de)(de)10~20年間(jian)國外幾乎所有(you)大的(de)(de)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)公司(si)(si)都逐漸(jian)地以擠壓(ya)工(gong)藝來(lai)取代(dai)其(qi)他的(de)(de)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)生(sheng)產(chan)方法,其(qi)中也包括自動軋管(guan)(guan)生(sheng)產(chan)工(gong)藝。并(bing)且(qie)又有(you)以生(sheng)產(chan)低塑性的(de)(de)高合金鋼管(guan)(guan)以及復雜(za)結(jie)構型材(cai)為(wei)主(zhu)的(de)(de)擠壓(ya)機(ji)投產(chan)。有(you)人曾對20世(shi)紀50年代(dai)初至70年代(dai)投產(chan)的(de)(de)擠壓(ya)機(ji)組按時間(jian)區分(fen)進行不(bu)完全的(de)(de)統計(ji),來(lai)觀(guan)察世(shi)界各國建成并(bing)投產(chan)的(de)(de)擠壓(ya)機(ji)的(de)(de)發展(zhan)進程:
其(qi)中包括意大(da)利(li)的(de)(de)(de)本特拉(Pea)公(gong)司(si)(si)(si)在1965年安(an)裝的(de)(de)(de)兩臺1600噸(dun)立式(shi)擠(ji)(ji)壓機(ji)和(he)(he)(he)1968年又(you)安(an)裝兩臺類(lei)似的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓機(ji)以及5450噸(dun)臥式(shi)擠(ji)(ji)壓機(ji)(用(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產對成品管(guan)(guan)(guan)幾(ji)何尺(chi)寸有較高要求的(de)(de)(de)碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)低合金鋼(gang)(gang)(gang)毛坯管(guan)(guan)(guan));美國的(de)(de)(de)孤星(xing)( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)鐵公(gong)司(si)(si)(si)建成的(de)(de)(de)5500噸(dun)擠(ji)(ji)壓機(ji)(用(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產石油(you)套管(guan)(guan)(guan)、油(you)管(guan)(guan)(guan)等對質量(liang)和(he)(he)(he)可靠性有高要求的(de)(de)(de)專(zhuan)用(yong)管(guan)(guan)(guan));美國加美倫( Cameron)公(gong)司(si)(si)(si)的(de)(de)(de)20000~30000噸(dun)型擠(ji)(ji)壓機(ji)(成功生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產了直徑達1220mm的(de)(de)(de)煤(mei)氣輸送管(guan)(guan)(guan)以及大(da)直徑三通管(guan)(guan)(guan)、關閉閥體、管(guan)(guan)(guan)接(jie)頭等配件(jian)管(guan)(guan)(guan));蘇聯(lian)(lian)于(yu)(yu)(yu)1959年先后在尼(ni)科波爾南方鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)廠建成投(tou)產的(de)(de)(de)120、1500壓機(ji)(用(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)(de)碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)合金鋼(gang)(gang)(gang)商品管(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等合金結(jie)構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)以及GCr15滾珠軸承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)),1961年投(tou)產的(de)(de)(de)1650噸(dun)和(he)(he)(he)3150噸(dun)擠(ji)(ji)壓機(ji)各(ge)1臺(用(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)(de)各(ge)種不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan));德國里薩( Riesa)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)聯(lian)(lian)合公(gong)司(si)(si)(si)分別在格勒迪茨和(he)(he)(he)杰(jie)里特契的(de)(de)(de)2000噸(dun)和(he)(he)(he)1600噸(dun)擠(ji)(ji)壓機(ji);捷(jie)克(ke)斯洛伐克(ke)的(de)(de)(de)2000噸(dun)擠(ji)(ji)壓機(ji)(用(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)軸承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan))和(he)(he)(he)1600噸(dun)擠(ji)(ji)壓機(ji)(用(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)低合金鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan))。
目前(qian)在(zai)(zai)運行的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)大(da)部分都(dou)是(shi)20世紀70年代以(yi)前(qian)建成(cheng)投產的(de)(de)(de)(de),70年代以(yi)后新建的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)為數并(bing)不(bu)多。其(qi)中主要(yao)有(you)羅(luo)馬尼亞(ya)共和國(guo)(guo)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管廠的(de)(de)(de)(de)3100噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji),日本京浜廠的(de)(de)(de)(de)3150噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、前(qian)蘇聯伏爾(er)加(jia)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管廠的(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、美國(guo)(guo)孤星( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管廠的(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji),以(yi)及新近建成(cheng)的(de)(de)(de)(de)烏克蘭 Centralis鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管廠的(de)(de)(de)(de)4400噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和中國(guo)(guo)久立集(ji)團的(de)(de)(de)(de)3500噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji),寶鋼(gang)(gang)(gang)(gang)集(ji)團特殊鋼(gang)(gang)(gang)(gang)分公司的(de)(de)(de)(de)6000噸(dun)(dun)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、山西太鋼(gang)(gang)(gang)(gang)集(ji)團的(de)(de)(de)(de)6000噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)、江蘇華(hua)新不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管公司的(de)(de)(de)(de)3600噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)等。目前(qian),在(zai)(zai)國(guo)(guo)外熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)工藝已經成(cheng)為不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管、高(gao)鎳合金(jin)管以(yi)及難(nan)熔金(jin)屬及其(qi)合金(jin)等高(gao)性(xing)能材料(liao)管型材產品不(bu)可(ke)缺少(shao)的(de)(de)(de)(de)生產手段(duan)。