三輥限動(dòng)芯棒連續(xù)軋管機(jī)PQF(Premium Quality Finishing)是意大利 INNSE公司為克服二輥連續(xù)軋管機(jī)的固有局限性而研制開發(fā)的。如圖4-6所示，PQF軋管機(jī)由4~7架三輥可調(diào)式機(jī)架組成，采用限動(dòng)芯棒方式操作，其中ф168mm PQF機(jī)組由于采用了獨(dú)特的芯棒運(yùn)行方式，使其軋制節(jié)奏達(dá)到24s/支。代表性機(jī)組為我國(guó)天津不銹鋼管廠的ф168mm機(jī)組。
從軋鋼工藝上講三輥連續(xù)軋管機(jī)比二輥連續(xù)軋管機(jī)有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但多了一個(gè)軋輥使得軋機(jī)結(jié)構(gòu)有了明顯的差異，用什么樣的結(jié)構(gòu)形式才能滿足新機(jī)型的要求，使其發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，達(dá)到理想的效果，一直是人們探索的目標(biāo)，多年來(lái)全世界一直沒(méi)有哪家企業(yè)開發(fā)采用這項(xiàng)技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)，天津不銹鋼管廠和米爾／因西公司共同成功開發(fā)了Φ168mm PQF限動(dòng)芯棒連續(xù)軋管機(jī)，于2003年8月在天津不銹鋼管廠建成投產(chǎn)，并在當(dāng)年12月就達(dá)到了設(shè)計(jì)產(chǎn)量。PQF一經(jīng)問(wèn)世，就引起了國(guó)內(nèi)外同行的高度重視，現(xiàn)對(duì)其工藝、結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)等特點(diǎn)作一簡(jiǎn)要介紹。
一、工藝特點(diǎn)
三輥連續(xù)軋管機(jī)簡(jiǎn)稱PQF,是由因西公司開發(fā)推出的。軋管時(shí)芯棒是限動(dòng)的、速度是可控的，芯棒的速度應(yīng)高于第一架的咬入速度，屬于限動(dòng)芯棒連續(xù)軋管機(jī)，每個(gè)機(jī)架由三個(gè)軋輥組成孔型，采用三輥設(shè)計(jì)的孔型比傳統(tǒng)的兩輥設(shè)計(jì)的孔型圓度好，且孔型的半徑差小，有利于軋件的均勻變形，也使軋輥的磨損均勻。軋槽底部和軋槽頂部之間的圓周速度差較小，從而能在穩(wěn)定的條件下使軋制的金屬變形更加均勻，使所軋制的荒管徑壁比達(dá)到45以上。凸緣面積（不與軋輥或芯棒接觸的管子面積，也就是輥縫處壁厚／外徑的凸起面積，見圖4-2)有所減小，即流向凸緣的金屬量減少了，這一優(yōu)點(diǎn)在軋制不受外端及其他機(jī)架約束的鋼管尾端時(shí)尤為重要。事實(shí)上鋼管尾端在三輥式軋管機(jī)上軋制時(shí)受控是由于凸緣面積較小（比二輥式的小30%左右）以及軋槽底部與軋槽頂部間的圓周速度差較小的緣故，因此可以避免或大大減少管端折疊和飛翅的形成。由于圓周壓應(yīng)力較高，從而能在軋制時(shí)使輥縫處產(chǎn)生的縱向拉應(yīng)力的危險(xiǎn)性大大降低。孔型中芯棒的穩(wěn)定性較高，PQF機(jī)組可以生產(chǎn)高強(qiáng)度（P110以上）特殊鋼級(jí)油井用管、高壓鍋爐管及13Cr、304L等不銹鋼管。POF最大的優(yōu)勢(shì)是，由于三輥孔型的半徑差小于兩輥，軋件變形更加均勻、平穩(wěn)，使產(chǎn)品的壁厚精度和表面質(zhì)量高于MPM,軋制的荒管直徑越大，優(yōu)勢(shì)越明顯。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
工作機(jī)架是由三個(gè)軋輥組成一體相對(duì)獨(dú)立的軋制單元。天津鋼管公司的PQF連續(xù)軋管機(jī)由6個(gè)工作機(jī)架（包括第1架空減機(jī)架即VRS)組成。工作機(jī)架不承受軋制力，只承受限動(dòng)力。工作機(jī)架內(nèi)的三個(gè)軋輥在壓下機(jī)構(gòu)和平衡裝置的控制下構(gòu)成一個(gè)孔型，并可對(duì)孔型進(jìn)行調(diào)整。每個(gè)軋輥（包括軸承座）安裝在一個(gè)杠桿臂上，杠桿臂通過(guò)銷軸安裝在工作機(jī)架上，孔型調(diào)整時(shí)杠桿以銷軸為支點(diǎn)擺動(dòng)。每個(gè)軋輥軸承座的兩側(cè)，工作機(jī)架上都有導(dǎo)向滑板，用來(lái)保持軋輥調(diào)整時(shí)的位置，并承受限動(dòng)力。工作機(jī)架上有一套軋輥軸承甘油潤(rùn)滑管線系統(tǒng)和一套軋輥冷卻水系統(tǒng)，由液壓缸操作的快速接頭將這兩個(gè)系統(tǒng)連接到外管網(wǎng)上。PQF機(jī)架示意圖參見圖4-7。
承受軋制力的是隧道，即安裝有液壓壓下缸的高強(qiáng)度、高剛度的焊接結(jié)構(gòu)框架，它起到了通常軋鋼機(jī)牌坊的作用，這個(gè)焊接結(jié)構(gòu)框架就稱之為“隧道”，其示意圖參見圖4-8。PQF連續(xù)軋管機(jī)所有的工作機(jī)架和芯棒支撐架都安裝在隧道內(nèi)，它們通過(guò)液壓缸從垂方向和軋制線方向被固定在隧道內(nèi)，與軋制線相吻合。PQF的軋制力和限動(dòng)力都是由隧道來(lái)承受的。隧道內(nèi)有用于裝、拆卸工作機(jī)架和芯棒支撐架的軌道，軌道保證換輥時(shí)工作機(jī)架和芯棒支撐架達(dá)到正確的位置。隧道出口有一個(gè)鎖緊門，用隧道上的液壓缸沿軋制線方向?qū)⒐ぷ鳈C(jī)架和芯棒支撐架固定在隧道內(nèi)，換輥時(shí)鎖緊門隨工作機(jī)架一起被移出隧道到換輥位置。驅(qū)動(dòng)每個(gè)軋輥的傳動(dòng)軸（共計(jì)18根）從各自的位置由外面伸入隧道與軋輥連接。PQF軋機(jī)設(shè)計(jì)非常緊湊，在隧道上安裝的設(shè)備很密集，其中包括有100個(gè)液壓缸、液壓管、潤(rùn)滑管、冷卻水管、沖渣水管和各種電器控制管線等輔助設(shè)備，只有通過(guò)統(tǒng)籌合理地安排才能安裝恰當(dāng)。與傳統(tǒng)的兩輥式連軋機(jī)組交叉排列的軋機(jī)機(jī)架布置方式比較，使用圓形隧道式的軋機(jī)牌坊的機(jī)架間距縮短了，減少了在軋制過(guò)程中因機(jī)架間距大而使軋件運(yùn)行不穩(wěn)定等因素。
三、傳動(dòng)系統(tǒng)
PQF每個(gè)工作機(jī)架上的三個(gè)軋輥互成120°,驅(qū)動(dòng)這三個(gè)軋輥的傳動(dòng)系統(tǒng)在隧道外也要分布在互呈120°的位置上。同一工作機(jī)架上的三個(gè)軋輥的轉(zhuǎn)速和加速度必須完全一致，因此，三個(gè)減速箱的速比必須完全相同，減速箱和傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須基本一致，電動(dòng)機(jī)的特性和控制變形保持一致。相鄰POF連續(xù)軋管機(jī)工作機(jī)架之間布置非常緊湊，間距很小，相鄰的傳動(dòng)系統(tǒng)的間距因此同樣也很小，給設(shè)計(jì)減速機(jī)和選擇電動(dòng)機(jī)提出了苛刻的要求。傳動(dòng)軸是可伸縮的，在換輥時(shí)傳動(dòng)軸回縮脫離和軋輥的連接，新工作機(jī)架換入后傳動(dòng)軸伸出并和軋輥連接，伸縮的動(dòng)作由液壓缸來(lái)執(zhí)行。
四、軋輥更換系統(tǒng)
已經(jīng)投產(chǎn)的最初兩套PQF連續(xù)軋管機(jī)，在設(shè)計(jì)時(shí)三個(gè)互呈120°的傳動(dòng)系統(tǒng)占據(jù)了軋機(jī)四周的空間、傳統(tǒng)（MPM式）的換輥，即從側(cè)向換輥方式已不可能，只有采用從軸向，即軋制線方向來(lái)?yè)Q輥。在PQF 連續(xù)軋管機(jī)和脫管機(jī)之間布置一個(gè)換輥區(qū)，這個(gè)換輥區(qū)應(yīng)滿足以下要求：
1. 軋機(jī)出口到脫管機(jī)的輸送輥道在換輥時(shí)要能移開，換輥結(jié)束后，輸送輥道要及時(shí)復(fù)位并可靠地和軋制線對(duì)中；
2. 換輥區(qū)要布置兩列換輥小車，分別放置待換人的工作機(jī)架和承接從隧道中拉出的需要換掉的工作機(jī)架；
3. 每列換輥小車由可單獨(dú)橫移的換輥單元組成，其數(shù)量與工作機(jī)架和芯棒支撐架的數(shù)量相一致，兩列換輥小車也可整列橫移，并能和軋制線正確對(duì)中以達(dá)到整列更換和個(gè)別任意一架單獨(dú)更換的目的。
五、芯棒的運(yùn)行方式
限動(dòng)芯棒連續(xù)軋管機(jī)的芯棒運(yùn)行有兩種方式：1. 軋制結(jié)束時(shí)，芯棒停止運(yùn)動(dòng)，待荒管從芯棒中脫出后，芯棒快速返回，移出軋制線，冷卻、潤(rùn)滑后循環(huán)使用，傳統(tǒng)的MPM均采用此種運(yùn)行方式；2. 軋制結(jié)束時(shí)，芯棒停止運(yùn)動(dòng)，待荒管由脫管機(jī)從芯棒中脫出后，芯棒不是回送，而是向前快速運(yùn)行跟隨荒管之后依次通過(guò)脫管機(jī)，芯棒穿過(guò)脫管機(jī)后，移出軋線再回送、冷卻、潤(rùn)滑循環(huán)使用，該方法減少了芯棒的在線待軋時(shí)間，從而有效地縮短了軋制周期，加快了軋制節(jié)奏，Φ168mm的PQF機(jī)組采用此種運(yùn)行方式。兩種運(yùn)行方式的主要區(qū)別是脫管完成后，芯棒是與荒管反向運(yùn)行回退，離開軋機(jī)后移出軋制線冷卻、潤(rùn)滑、循環(huán)使用；還是同向運(yùn)行芯棒前行離開軋機(jī)后、穿過(guò)脫管機(jī)后撥出軋制線冷卻、潤(rùn)滑、循環(huán)使用。第二種方法因芯棒要通過(guò)脫管機(jī)，在軋制薄壁管（脫管機(jī)的減徑量大于等于2倍的荒管壁厚）時(shí)要求脫管機(jī)軋輥必須具備快開快合功能，以免芯棒撞損脫管機(jī)軋輥。
