自從19世紀(jì)末葉以來(lái),浙江不銹鋼管廠(chǎng)家即想用類(lèi)似于棒材連軋的辦法來(lái)生產(chǎn)無(wú)縫鋼管。當(dāng)時(shí)研究的目標(biāo)是采用固定推桿以及隨著鋼管運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)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(xù)軋管法),這種連續(xù)軋管工藝的特征是工作芯棒跟隨管子一起運(yùn)動(dòng)。迄今為止,這種軋管工藝對(duì)于生產(chǎn)外徑小于159mm的碳素鋼和低合金鋼的無(wú)縫不銹鋼管仍然是最適合的。其延伸系數(shù)比較小一輩為 λ=4.3~4.5,為此必須在斜軋機(jī)上以較大的延長(zhǎng)率(最大達(dá) λ=3.0)將經(jīng)過(guò)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(duì)這種連續(xù)軋管工藝的變形過(guò)程發(fā)表過(guò)專(zhuān)題論文,文中指出:對(duì)于八機(jī)架連續(xù)軋管機(jī)來(lái)說(shuō),由于空心坯的進(jìn)入和離開(kāi)機(jī)架,金屬流動(dòng)的非連續(xù)性將達(dá)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(guò)程的這種不均勻性產(chǎn)生壁厚與外徑的變異,容易形成所謂“竹節(jié)”(Bauchbil-dung)。此外,這種軋管工藝的單位軋制壓力相當(dāng)大,因此必須采用具有開(kāi)口的、橢圓度較大的孔型,而這種開(kāi)口孔型導(dǎo)致變形的不均勻性,由此帶來(lái)的缺點(diǎn)是:在管子內(nèi)部容易產(chǎn)生裂紋和所需單位變形功太大。關(guān)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(nèi),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(yīng),從而達(dá)到保持軋件速度恒定的目的。但開(kāi)口孔型的缺點(diǎn)則無(wú)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(dāng)大,因此,對(duì)工作芯棒造成巨大的局部壓應(yīng)力、摩擦力和較高的熱負(fù)荷。采用連續(xù)軋管法生產(chǎn)的無(wú)縫不銹鋼管的壁厚直徑比(S/D)不能超過(guò)0.12。


  采用浮動(dòng)芯棒的連續(xù)式軋管機(jī)軋制不銹鋼管時(shí),軋制過(guò)程的不穩(wěn)定性及這種不穩(wěn)定性對(duì)管子質(zhì)量的不良影響,以及連續(xù)軋管機(jī)的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題和采用浮動(dòng)芯棒的連續(xù)軋管機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),使得Contubind公司認(rèn)為有必要和有可能根據(jù)最新的軋制原理,對(duì)1889年就已經(jīng)在浙江不銹鋼管廠(chǎng)家生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)應(yīng)用過(guò)的、在多機(jī)架二輥式軋管機(jī)上使用限動(dòng)芯棒生產(chǎn)無(wú)縫不銹鋼管的方法重新進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn),提出這種軋制過(guò)程的相應(yīng)理論,并通過(guò)大規(guī)模實(shí)際試驗(yàn)證實(shí)這種理論。


  直到1964年,在意大利Dalmine公司的帶固定芯棒的連續(xù)式軋機(jī)上進(jìn)行了軋制試驗(yàn),后來(lái)又在法國(guó)的 Lorraine-Escaut 公司的法塞爾軋機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。其中在Dalmine公司生產(chǎn)出了厚壁管,而Lorraine-Escaut 公司根據(jù) A.Tostivint 的第1322304 號(hào)專(zhuān)利,在Besse'ger的第二號(hào)法塞爾軋機(jī)上采用限動(dòng)芯棒進(jìn)行試驗(yàn),取得了相應(yīng)的效果。根據(jù)上述情況 Lorraine-Escaut 公司和 Contu-bind 公司決定共同發(fā)展限動(dòng)芯棒的軋制方法。從1965年到1967年間,在Besse'ges的具有40年歷史的7機(jī)架法塞爾軋機(jī)(如圖13-9所示的)上進(jìn)行了8次大規(guī)模試驗(yàn),每次試驗(yàn)持續(xù)5~25個(gè)班次。這臺(tái)法塞爾軋機(jī)是由一臺(tái)1000kW的交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的,對(duì)軋輥軸承和軋輥調(diào)整的條件極其不利,但其結(jié)果卻一次試驗(yàn)比一次試驗(yàn)好,共計(jì)生產(chǎn)了直徑為92mm、壁厚為3.5mm和長(zhǎng)度為12m的管子12000根,其中有5450根是在試驗(yàn)?zāi)┢谥挥昧艘桓?343號(hào)鋼(含5%鉻)制作的空心水冷芯棒生產(chǎn)的,這根芯棒,經(jīng)過(guò)了鍍鉻處理(原始鍍層厚度為0.05mm),它的滑動(dòng)特性好。連續(xù)使用這根芯棒時(shí),雖然芯棒在軋制過(guò)程中承受著熱負(fù)荷,但仍然具有原來(lái)的滑動(dòng)性和剛性。


圖 13-9.jpg


軋制參數(shù)如下:


空心坯(35號(hào)鋼)                外徑125mm,壁厚18mm

管子                                   外徑92mm,壁厚3.5mm,長(zhǎng)度12m

芯棒                                   外徑86/85mm,內(nèi)徑40mm

芯棒工作長(zhǎng)度                       3200mm

管子出口速度                       2.2m/s

延長(zhǎng)率                                1:6.22

電動(dòng)機(jī)功率                          750~1000kW

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


  多機(jī)架軋管機(jī)(MPM)軋出來(lái)的管子通過(guò)二機(jī)架脫管機(jī)從芯棒上拉出來(lái),并定徑成熱尺寸88mm的不銹鋼管。沿管子長(zhǎng)度的平均終軋溫度波動(dòng)于920~980℃之間??磥?lái),具有這種溫度的管子不必經(jīng)過(guò)中間加熱就可直接在張力減徑機(jī)上減徑成3/8英寸的煤氣管。由測(cè)量4點(diǎn)的壁厚數(shù)據(jù)算出的平均壁厚值。


  MPM軋機(jī)軋出來(lái)的管子內(nèi)表面非常光滑,它可以與冷拔管相比。連續(xù)軋管機(jī)和自動(dòng)軋管機(jī)所軋制的樣品管與MPM軋機(jī)所軋制的管子進(jìn)行比較時(shí),德國(guó)專(zhuān)業(yè)人員毫不含糊地認(rèn)為 Besse'ges的MPM軋機(jī)所軋制的管子最好。


 1967年11月,浙江不銹鋼管廠(chǎng)家的MPM試驗(yàn)軋機(jī)拆除了,但其試驗(yàn)過(guò)程都攝制成了電影,這些影片保存在瑞士洛桑鋼管工業(yè)顧問(wèn)工程師J.P.Calmes那里。


 內(nèi)部用高壓水冷卻的插入毛管的芯棒在咬入第一機(jī)架時(shí)由油壓缸來(lái)限制移動(dòng),油壓缸的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)由變量泵固定地調(diào)節(jié)為某一恒定速度。


 拔出的芯棒送回原始位置,噴水使之從120~150℃降到外表為50℃的溫度。在這種軋制和冷卻條件下,軋制一根管子的平均周期時(shí)間為40秒。


 芯棒外表面通常采用重油-石墨混合劑進(jìn)行潤(rùn)滑,此外空心毛管內(nèi)表面還要添加潤(rùn)滑和隔熱材料,這種材料是通過(guò)空心芯棒卡頭注入毛管的。芯棒表面要特別保持光滑,以至于隨著軋制道次的增加而更加光滑。