在PQF出現以前,三輥軋管機專指阿(a)塞(sai)爾(er)(ASSEL).軋機或(huo)其改進型特朗(lang)斯瓦(wa)爾(er)(Trans-val)軋機。1937年,美國蒂姆肯公(gong)司工(gong)程(cheng)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(bu)銹鋼(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。


圖 10.jpg


1. 特(te)朗斯瓦爾(er)型軋機(ji)


   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(kuai)開法是在特朗斯瓦爾型軋管機之后發(fa)展起來的,在軋制過程即將結束時迅速抬(tai)輥使鋼(gang)管尾端(duan)留(liu)下(xia)一小(xiao)段不減壁的毛管,形(xing)成“后剛端(duan)”以消“尾三角(jiao)”。快(kuai)開法有(you)平抬(tai)法和斜抬(tai)法兩種。


  平抬法要利用特朗斯(si)瓦爾型軋(ya)管機上每(mei)個軋(ya)輥(gun)原有的(de)兩個快速開(kai)啟的(de)液(ye)壓(ya)缸(gang)和四(si)個平衡液(ye)壓(ya)缸(gang),在軋(ya)管過(guo)程將結(jie)束時,開(kai)啟缸(gang)迅速泄壓(ya),平衡缸(gang)立即抬起軋(ya)輥(gun),孔型打開(kai),使鋼管尾端順利通過(guo)軋(ya)管機,西(xi)(xi)班牙杜(du)巴(ba)賽(sai)斯(si)廠(已搬到我(wo)國無錫的(de)西(xi)(xi)姆來(lai)斯(si))既采用此種(zhong)方法。


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


  三輥(gun)(gun)快開(kai)需要在機架牌坊出口(kou)一(yi)側(ce)軋(ya)輥(gun)(gun)軸(zhou)承座上的(de)壓下(xia)螺絲之下(xia)安裝(zhuang)一(yi)個快速(su)開(kai)啟液(ye)壓缸,在鋼(gang)管(guan)軋(ya)到尾(wei)端時,開(kai)啟液(ye)壓缸迅速(su)泄壓,軋(ya)輥(gun)(gun)出口(kou)側(ce)軸(zhou)承座在原有的(de)兩個平衡缸的(de)作用下(xia)迅速(su)抬(tai)起,軋(ya)輥(gun)(gun)即繞入口(kou)側(ce)支撐(cheng)中心旋(xuan)轉一(yi)定角度并(bing)傾斜地上抬(tai),孔型打開(kai),使鋼(gang)管(guan)尾(wei)端形(xing)成“后剛端”,毛(mao)管(guan)便順利地通過(guo)軋(ya)管(guan)機。


  單輥(gun)快開在(zai)上軋輥(gun)調整裝(zhuang)置(zhi)和軋輥(gun)軸承座之(zhi)間,安裝(zhuang)了一個液壓快開裝(zhuang)置(zhi),它的(de)作(zuo)(zuo)用是在(zai)軋制快結束時投入工作(zuo)(zuo),瞬(shun)時快速打開軋輥(gun)的(de)孔(kong)喉,使鋼(gang)管(guan)尾端不經過軋制(保持原始毛(mao)管(guan)壁厚),而消除尾三角現象(xiang)來軋制薄壁管(guan)。它用一個連接(jie)環(huan)限(xian)制行(xing)程并滿足運行(xing)要(yao)求(qiu),當活塞向內運動時,上軋輥(gun)提起,以(yi)實現對毛(mao)管(guan)尾部的(de)無壓下軋制,以(yi)此防止(zhi)毛(mao)管(guan)尾端形成三角形喇(la)叭口。


  在軋(ya)制過程中為使工作(zuo)輥準確、快速打開,毛管(guan)管(guan)端的軋(ya)制速度(du)是由紅(hong)外信(xin)號(hao)接收(shou)時(shi)(shi)間和計(ji)算來確定的,從而形成打開工作(zuo)輥所需(xu)的延時(shi)(shi)信(xin)號(hao)。


  當工作輥出口端(duan)打開,就實現了毛(mao)管(guan)尾端(duan)無壓下軋制,避免毛(mao)管(guan)尾端(duan)形(xing)成三角(jiao)形(xing)喇(la)叭口。


  德(de)國米(mi)爾公司生產的(de)阿塞爾軋管(guan)機分別使(shi)用了(le)以上(shang)(shang)兩種(zhong)斜(xie)抬(tai)法。新建的(de)阿塞爾機組大多使(shi)用上(shang)(shang)輥單輥快(kuai)開(kai)(斜(xie)抬(tai)法)技(ji)術(shu)。單輥快(kuai)開(kai)液壓缸(gang)(gang)的(de)行(xing)程(cheng)比三輥快(kuai)開(kai)的(de)要長一(yi)些,一(yi)般是三輥快(kuai)開(kai)液壓缸(gang)(gang)行(xing)程(cheng)的(de)2倍以上(shang)(shang),具體行(xing)程(cheng)大小根據(ju)軋管(guan)機產品大綱中鋼管(guan)壁厚(hou)范(fan)圍而定。


3. NEL 裝置


  NEL(No End Loss)是(shi)由(you)瑞典SKF的(Ovako公司(si))Hofors廠(chang)于1986年(nian)試驗(yan)完(wan)成的。它是(shi)在(zai)阿(a)塞(sai)爾軋(ya)管機的人口端安(an)裝了無尾(wei)(wei)損失裝置(NEL),既達到(dao)了消除(chu)尾(wei)(wei)三角的目的,又沒有(you)增(zeng)大切尾(wei)(wei)損失。實際上(shang),這套裝置就是(shi)一種預(yu)軋(ya)機,作為(wei)阿(a)塞(sai)爾軋(ya)機上(shang)的一個(ge)附加裝置。在(zai)軋(ya)制薄壁管時,毛管尾(wei)(wei)端進入阿(a)塞(sai)爾軋(ya)管機軋(ya)輥前進行(xing)預(yu)減壁,以減小軋(ya)管時的減壁量,從而避免(mian)出現(xian)尾(wei)(wei)三角,而且沒有(you)須切除(chu)的末軋(ya)制段(duan)。


  瑞典(dian)人發明使(shi)用4個預(yu)軋(ya)(ya)小(xiao)軋(ya)(ya)輥,當更換軋(ya)(ya)制(zhi)鋼管規格時要調整軋(ya)(ya)制(zhi)中心線(xian)的高度(du),但是這種4個預(yu)軋(ya)(ya)小(xiao)軋(ya)(ya)輥要實現無級調整是很困難的。因此(ci)聯邦德國米爾(er)廠1988年(nian)購買(mai)了此(ci)項技術并改進(jin)為(wei)3個預(yu)軋(ya)(ya)小(xiao)軋(ya)(ya)輥后,將(jiang)預(yu)軋(ya)(ya)裝置取(qu)名為(wei)NEL裝置。


  改進后的(de)裝(zhuang)(zhuang)置如圖4-17所示(shi),由(you)3個(ge)氣囊浮動支撐,以便與(yu)軋制(zhi)中心線始終保持一(yi)致。軋機內有(you)3個(ge)小(xiao)軋輥(gun),小(xiao)軋輥(gun)沒有(you)驅動裝(zhuang)(zhuang)置,按需要的(de)方向(xiang)(xiang)小(xiao)軋輥(gun)各傾斜3°~4°,由(you)一(yi)套液壓缸杠桿系統使其開閉。在軋制(zhi)到尾端以前,3個(ge)小(xiao)軋輥(gun)處于(yu)打(da)開位,喉徑大于(yu)毛管(guan)(guan)(guan)外(wai)徑,處于(yu)待(dai)(dai)工(gong)作狀(zhuang)態;當軋制(zhi)到尾端250mm左(zuo)右時,液壓缸動作,3個(ge)小(xiao)軋輥(gun)合攏(long),對毛管(guan)(guan)(guan)尾部予以減壁,會在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)外(wai)表(biao)面(mian)軋出多頭相互連(lian)接的(de)螺旋線,這有(you)助于(yu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)尾部外(wai)表(biao)面(mian)光(guang)滑、壁厚均(jun)勻(yun),使隨后進入阿(a)塞爾主軋輥(gun)軋制(zhi)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)尾部避(bi)免出現尾三角(jiao)。軋制(zhi)過程結束,液壓缸反向(xiang)(xiang)動作,3個(ge)小(xiao)軋輥(gun)再(zai)次(ci)放開處于(yu)待(dai)(dai)工(gong)作位置。


圖 17.jpg


  經(jing)實(shi)踐檢驗(yan),目前國內(nei)阿塞爾(er)機(ji)組(zu)雖然在設計時有NEL,但(dan)現在大多不再使用,主要是不便于換輥和(he)軸向調整(zheng),當生產(chan)規格多時,小軋輥的調整(zheng)時間長,預軋效(xiao)果不佳。



4. 階梯芯棒軋制


 為了(le)(le)解(jie)決軋(ya)(ya)制薄(bo)壁管(guan)(guan)時的(de)尾(wei)三角(jiao)問(wen)題,有報道稱原蘇聯曾試(shi)驗過變端面芯(xin)(xin)棒(bang)(芯(xin)(xin)棒(bang)前(qian)(qian)面一段(duan)(duan)(duan)直徑(jing)較小(xiao)(xiao),后(hou)(hou)面一段(duan)(duan)(duan)直徑(jing)較大),在(zai)(zai)軋(ya)(ya)制過程中,芯(xin)(xin)棒(bang)可以前(qian)(qian)后(hou)(hou)移(yi)動。如(ru)圖(tu)4-18所(suo)示,當輾軋(ya)(ya)毛(mao)管(guan)(guan)的(de)兩端時,使用前(qian)(qian)段(duan)(duan)(duan)芯(xin)(xin)棒(bang);在(zai)(zai)輾軋(ya)(ya)毛(mao)管(guan)(guan)中間部分(fen)時,使用后(hou)(hou)段(duan)(duan)(duan)芯(xin)(xin)棒(bang),避免(mian)了(le)(le)管(guan)(guan)尾(wei)“尾(wei)三角(jiao)”的(de)產(chan)生。2000年前(qian)(qian)后(hou)(hou),德國米爾公司針(zhen)對(dui)傳統阿塞爾軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機在(zai)(zai)生產(chan)薄(bo)壁管(guan)(guan)時,荒管(guan)(guan)的(de)前(qian)(qian)端會產(chan)生喇(la)叭口和壁厚不均現象,提出將芯(xin)(xin)棒(bang)工作段(duan)(duan)(duan)前(qian)(qian)端部分(fen)略(lve)減(jian)小(xiao)(xiao),使用階梯芯(xin)(xin)棒(bang)軋(ya)(ya)制的(de)方法來避免(mian)喇(la)叭口出現。在(zai)(zai)管(guan)(guan)端被咬入后(hou)(hou),芯(xin)(xin)棒(bang)工作段(duan)(duan)(duan)階梯前(qian)(qian)端參與(yu)減(jian)壁區軋(ya)(ya)制,由(you)于管(guan)(guan)端減(jian)壁量極(ji)小(xiao)(xiao),這樣就減(jian)少(shao)了(le)(le)金屬(shu)在(zai)(zai)圓周方向(xiang)的(de)流動,避免(mian)了(le)(le)荒管(guan)(guan)外端擴口,從而(er)達到減(jian)少(shao)不銹鋼管(guan)(guan)端鋸切(qie)量,提高成材率的(de)目的(de),并進行了(le)(le)某些規格的(de)試(shi)驗。


圖 18.jpg


階(jie)梯芯(xin)棒(bang)的(de)應用目前尚屬于試驗(yan)摸索階(jie)段(duan),未見成功生產的(de)報道。