限動芯棒連軋管工藝被稱作“Retained mandrel mill”或“Multi-stand pipe mill”(簡稱MPM),前者是從芯棒運動受控這一特點出發(fā)的,故稱為“限動芯棒連軋管工藝”,后者是從Calmes 取名的“Multi-stand pilger mill”中“Pilger”變以“Pipe”演變而來的。由于這一歷史原因,這種軋機簡稱為 MPM軋機,而不是RMM.
采用這種工藝軋管,連軋不銹鋼管外徑最大可達406mm(16英寸),最佳尺寸為339.3mm(13 3/8英寸)。該工藝的實質(zhì)是:在整個軋制過程中,控制芯棒運動速度,使其保持恒定;借助于脫管機,在軋制過程結(jié)束時,將芯棒從荒管中抽出,使其與芯棒裝置一起返回。
1. MPM工藝設(shè)備特征
a. MPM軋機的特征
MPM軋機采用機械限動式芯棒速度控制裝置,芯棒的快速動作(穿心棒、抽芯棒)及限動動作(軋制時控制芯棒速度)靠36m長的大齒條來實現(xiàn)。快速動作由兩臺500kW直流電機分別驅(qū)動兩個齒輪,從齒條的上下側(cè)帶動齒條運動。限動動作時,由8個齒輪(上下各4個)從齒條的上下側(cè)帶動齒條運動,每個齒輪均由1臺110kW直流電機單獨傳動。芯棒運動方式的改變依靠氣動離合器分別接通或脫開相應(yīng)的齒輪來實現(xiàn)。芯棒的快速行程速度為6m/s,限動速度為0.2~0.5m/s,限動工作行程為5.0~5.2m.
在Dalmine公司進行試驗時,芯棒的運動速度采用液壓控制。但因液壓系統(tǒng)控制芯棒速度不夠穩(wěn)定,有芯棒斷續(xù)運動的情況,隨后改為齒輪齒條傳動的機械系統(tǒng)。
MPM的軋輥孔型采用比普通連軋機開口角稍小的封閉式圓孔(帶弧形開口),可以采用較大的伸長率。
b. 脫管機的特征
MPM的脫管機與二輥式定徑機相同,由于MPM主軋機的第七、八機架的壓下量很小,僅靠第七、八機架軋輥的作用無法推送管子前進和使管子從芯棒前端脫出,故在MPM工藝中設(shè)置幾架脫管機,起脫管和定徑的作用。脫管機的軋輥直徑為720~850mm,輥身長420mm,第一、三架由1臺450kW的直流電機驅(qū)動,而第二架則單獨由1臺同型號電機驅(qū)動。脫管速度必須按連軋原則確定,并與MPM軋機的第八機架保持電氣連鎖。脫管機的減徑率為3.5%~4.6%,孔型與一般二輥式定徑直機相同。
c. MPM工藝的芯棒運動特征
軋制過程中,要控制芯棒的速度,使其處于恒定狀態(tài)。雖然芯棒也隨管子前進,但其前進速度應(yīng)遠小于管子的速度,軋制結(jié)束后被抽出返回。軋制28m長的管子時,芯棒長度為12m.芯棒為中空水冷芯棒,軋制結(jié)束后,芯棒溫度為400℃,需要采用內(nèi)外噴水使之均勻冷卻。
2. 限動芯棒連軋管工藝技術(shù)發(fā)展的4個階段
不銹鋼管限動芯棒連軋管工藝的技術(shù)發(fā)展史應(yīng)溯自1890年,Pfeiffer在一篇文章中寫道:“1890年發(fā)明家Heckert 申請了連軋技術(shù)專利,該技術(shù)采用十架兩輥高速軋機固定芯棒軋制空心管坯。可見在Calmes 多機架軋管機問世前80年,就已有了雛形。”1968年A.H.Calmes 取得了MPM連軋管工藝的權(quán)利,10年后,第一套MPM連軋管機在Dalmine Bergamo 鋼管廠投產(chǎn),到2003年12月天津無縫不銹鋼管廠三輥式限動芯棒連軋管機投產(chǎn),已經(jīng)歷了整整25年的時間,和全浮動芯棒連軋管技術(shù)的發(fā)展相比,這種工藝技術(shù)的發(fā)展顯得快多了。這25年的發(fā)展歷程可劃分為四個階段,如表22-3所示。