在(zai)PQF出現(xian)以前,三輥軋(ya)管機(ji)(ji)專指(zhi)阿塞爾(ASSEL).軋(ya)機(ji)(ji)或其改進型特朗斯瓦爾(Trans-val)軋(ya)機(ji)(ji)。1937年,美國蒂(di)姆肯公(gong)司工(gong)程(cheng)師.W.J.Assel在(zai)俄亥俄州 Wooster 市(shi)Wayne公(gong)司不(bu)銹鋼管廠(chang)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壁管。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。


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1. 特朗斯瓦爾型軋機


   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(kai)法(fa)


  快開法(fa)(fa)是在特朗斯瓦(wa)爾型軋(ya)管機之(zhi)后發(fa)展起來的,在軋(ya)制過程即將結束(shu)時迅(xun)速抬輥使鋼管尾(wei)(wei)端留下一小段不(bu)減壁的毛管,形(xing)成“后剛端”以消“尾(wei)(wei)三角”。快開法(fa)(fa)有平抬法(fa)(fa)和(he)斜抬法(fa)(fa)兩種。


  平抬法要利(li)用特朗(lang)斯(si)瓦爾型(xing)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機上(shang)每個(ge)軋(ya)(ya)輥原有的(de)兩個(ge)快速開(kai)啟的(de)液壓缸和(he)四個(ge)平衡液壓缸,在軋(ya)(ya)管(guan)(guan)過程(cheng)將結(jie)束時,開(kai)啟缸迅(xun)速泄壓,平衡缸立即抬起軋(ya)(ya)輥,孔型(xing)打開(kai),使鋼管(guan)(guan)尾(wei)端順利(li)通過軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機,西班牙杜巴賽(sai)斯(si)廠(已搬到我(wo)國無錫的(de)西姆來斯(si))既采用此種方法。


  斜抬法(fa)又可分為(wei)三輥(gun)快(kuai)開和上(shang)輥(gun)單輥(gun)快(kuai)開。


  三輥(gun)(gun)快開(kai)需要在(zai)機架牌(pai)坊出口一側(ce)(ce)軋輥(gun)(gun)軸承(cheng)座(zuo)上的(de)壓下(xia)螺絲之下(xia)安裝一個快速開(kai)啟液(ye)壓缸(gang),在(zai)鋼管軋到(dao)尾端時(shi),開(kai)啟液(ye)壓缸(gang)迅速泄(xie)壓,軋輥(gun)(gun)出口側(ce)(ce)軸承(cheng)座(zuo)在(zai)原有的(de)兩個平(ping)衡缸(gang)的(de)作用下(xia)迅速抬起(qi),軋輥(gun)(gun)即繞入口側(ce)(ce)支(zhi)撐中心旋轉一定(ding)角度并傾斜(xie)地上抬,孔型打開(kai),使鋼管尾端形成“后剛(gang)端”,毛管便(bian)順利地通過軋管機。


  單輥(gun)(gun)快(kuai)(kuai)開在上(shang)軋(ya)輥(gun)(gun)調整(zheng)裝置和(he)軋(ya)輥(gun)(gun)軸承(cheng)座之間(jian),安(an)裝了一個液壓(ya)快(kuai)(kuai)開裝置,它的作(zuo)用是(shi)在軋(ya)制(zhi)快(kuai)(kuai)結束時(shi)投入工作(zuo),瞬時(shi)快(kuai)(kuai)速打開軋(ya)輥(gun)(gun)的孔喉,使鋼(gang)管尾(wei)端不經過軋(ya)制(zhi)(保持原始毛管壁(bi)厚),而消除尾(wei)三角(jiao)現象來軋(ya)制(zhi)薄壁(bi)管。它用一個連接環限制(zhi)行程并滿足運行要求,當活塞向內運動時(shi),上(shang)軋(ya)輥(gun)(gun)提起(qi),以(yi)實現對毛管尾(wei)部(bu)的無壓(ya)下軋(ya)制(zhi),以(yi)此防(fang)止毛管尾(wei)端形成三角(jiao)形喇叭口。


  在軋制(zhi)過程(cheng)中為使工(gong)作(zuo)輥(gun)準確(que)、快速打(da)開(kai),毛管(guan)管(guan)端(duan)的軋制(zhi)速度是由紅外信(xin)號(hao)接收時間和計算來確(que)定的,從(cong)而形成(cheng)打(da)開(kai)工(gong)作(zuo)輥(gun)所需的延(yan)時信(xin)號(hao)。


  當工作(zuo)輥出口(kou)端打開(kai),就(jiu)實現了(le)毛(mao)管(guan)尾(wei)端無壓下(xia)軋制,避免毛(mao)管(guan)尾(wei)端形成三角形喇叭(ba)口(kou)。


  德國米爾(er)公(gong)司生產的(de)阿塞爾(er)軋管機分別使用(yong)(yong)了(le)以上兩(liang)種斜抬(tai)(tai)法。新建(jian)的(de)阿塞爾(er)機組大(da)多使用(yong)(yong)上輥(gun)單(dan)輥(gun)快開(kai)(kai)(斜抬(tai)(tai)法)技術。單(dan)輥(gun)快開(kai)(kai)液壓(ya)缸的(de)行程(cheng)比(bi)三輥(gun)快開(kai)(kai)的(de)要長一些,一般是三輥(gun)快開(kai)(kai)液壓(ya)缸行程(cheng)的(de)2倍以上,具體行程(cheng)大(da)小根據軋管機產品大(da)綱(gang)中鋼(gang)管壁厚范圍而定。


3. NEL 裝(zhuang)置


  NEL(No End Loss)是由瑞典SKF的(Ovako公(gong)司)Hofors廠于1986年試驗完成的。它是在(zai)阿塞(sai)爾(er)軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)的人口端安(an)裝(zhuang)了無尾(wei)(wei)損失裝(zhuang)置(NEL),既達到了消(xiao)除尾(wei)(wei)三(san)角(jiao)的目的,又沒有(you)增大切尾(wei)(wei)損失。實際(ji)上(shang),這套裝(zhuang)置就是一種預軋(ya)(ya)機(ji)(ji),作為阿塞(sai)爾(er)軋(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang)的一個(ge)附加裝(zhuang)置。在(zai)軋(ya)(ya)制薄壁管(guan)時(shi),毛(mao)管(guan)尾(wei)(wei)端進入阿塞(sai)爾(er)軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)軋(ya)(ya)輥前進行預減(jian)壁,以減(jian)小軋(ya)(ya)管(guan)時(shi)的減(jian)壁量,從(cong)而避免出現尾(wei)(wei)三(san)角(jiao),而且沒有(you)須(xu)切除的末(mo)軋(ya)(ya)制段。


  瑞(rui)典人發(fa)明(ming)使(shi)用4個預(yu)軋(ya)小軋(ya)輥,當更換軋(ya)制鋼管規格時(shi)要調(diao)整軋(ya)制中心線的高度,但(dan)是這種4個預(yu)軋(ya)小軋(ya)輥要實現無級調(diao)整是很(hen)困難的。因此聯(lian)邦德國(guo)米(mi)爾廠1988年(nian)購(gou)買了此項技術(shu)并改(gai)進為(wei)3個預(yu)軋(ya)小軋(ya)輥后,將(jiang)預(yu)軋(ya)裝置(zhi)取名(ming)為(wei)NEL裝置(zhi)。


  改進后(hou)的(de)(de)裝置如(ru)圖4-17所示,由(you)3個氣囊浮動支撐,以(yi)(yi)便與軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)中心線始終(zhong)保持(chi)一(yi)致。軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)內有3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun),小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)沒有驅動裝置,按需要的(de)(de)方向小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)各傾斜3°~4°,由(you)一(yi)套(tao)液(ye)壓缸杠桿系統(tong)使其開(kai)(kai)閉。在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到尾(wei)(wei)(wei)端以(yi)(yi)前,3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)處于(yu)打開(kai)(kai)位(wei),喉徑(jing)大(da)于(yu)毛管(guan)外徑(jing),處于(yu)待工作狀(zhuang)態;當(dang)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)到尾(wei)(wei)(wei)端250mm左右(you)時,液(ye)壓缸動作,3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)合攏(long),對毛管(guan)尾(wei)(wei)(wei)部(bu)予以(yi)(yi)減壁(bi),會在(zai)鋼(gang)管(guan)外表面軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)出多頭相互連接的(de)(de)螺旋線,這有助于(yu)鋼(gang)管(guan)尾(wei)(wei)(wei)部(bu)外表面光滑、壁(bi)厚均勻,使隨后(hou)進入阿塞爾主軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)尾(wei)(wei)(wei)部(bu)避免出現尾(wei)(wei)(wei)三角。軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過程(cheng)結(jie)束,液(ye)壓缸反向動作,3個小(xiao)(xiao)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)再次(ci)放開(kai)(kai)處于(yu)待工作位(wei)置。


圖 17.jpg


  經實踐檢(jian)驗(yan),目前國內阿塞(sai)爾機組(zu)雖然(ran)在(zai)設計時(shi)有NEL,但(dan)現在(zai)大多不(bu)再使用,主要是不(bu)便(bian)于換輥和軸(zhou)向調整(zheng),當生(sheng)產規格多時(shi),小(xiao)軋(ya)輥的調整(zheng)時(shi)間長,預軋(ya)效果(guo)不(bu)佳(jia)。



4. 階梯芯(xin)棒(bang)軋(ya)制


 為了解決軋制薄(bo)壁(bi)管(guan)時的(de)(de)(de)尾(wei)三角問題,有報道(dao)稱原(yuan)蘇聯曾試(shi)驗(yan)過變端(duan)面(mian)芯(xin)棒(芯(xin)棒前(qian)(qian)面(mian)一段(duan)直(zhi)徑(jing)(jing)較小(xiao)(xiao),后面(mian)一段(duan)直(zhi)徑(jing)(jing)較大),在軋制過程中,芯(xin)棒可(ke)以前(qian)(qian)后移動(dong)。如圖4-18所示(shi),當輾(zhan)軋毛(mao)管(guan)的(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)時,使用(yong)前(qian)(qian)段(duan)芯(xin)棒;在輾(zhan)軋毛(mao)管(guan)中間(jian)部(bu)分時,使用(yong)后段(duan)芯(xin)棒,避免(mian)了管(guan)尾(wei)“尾(wei)三角”的(de)(de)(de)產(chan)生。2000年前(qian)(qian)后,德國米爾(er)公司針對傳統阿塞爾(er)軋管(guan)機在生產(chan)薄(bo)壁(bi)管(guan)時,荒管(guan)的(de)(de)(de)前(qian)(qian)端(duan)會(hui)產(chan)生喇叭口和(he)壁(bi)厚不均(jun)現象,提(ti)出將芯(xin)棒工(gong)作(zuo)段(duan)前(qian)(qian)端(duan)部(bu)分略(lve)減小(xiao)(xiao),使用(yong)階梯芯(xin)棒軋制的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)來避免(mian)喇叭口出現。在管(guan)端(duan)被咬入后,芯(xin)棒工(gong)作(zuo)段(duan)階梯前(qian)(qian)端(duan)參與(yu)減壁(bi)區(qu)軋制,由于(yu)管(guan)端(duan)減壁(bi)量極小(xiao)(xiao),這樣就減少(shao)了金屬在圓周(zhou)方(fang)向的(de)(de)(de)流動(dong),避免(mian)了荒管(guan)外(wai)端(duan)擴(kuo)口,從而達(da)到減少(shao)不銹鋼管(guan)端(duan)鋸切量,提(ti)高(gao)成材率(lv)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de),并進(jin)行了某些規格(ge)的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)。


圖 18.jpg


階梯芯棒的(de)(de)應(ying)用目前尚(shang)屬于試驗(yan)摸索階段(duan),未見(jian)成功生(sheng)產的(de)(de)報(bao)道(dao)。