限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)

1978～1992年， MPM的推廣期

這一時(shí)期所建機(jī)組的共同點(diǎn)為：

一是連軋管機(jī)設(shè)有7～8個(gè)機(jī)架（阿根廷希德爾卡廠為6機(jī)架），因?yàn)闄C(jī)組中的穿孔機(jī)為推軋式（加斜軋延伸機(jī)）或二輥桶形輥斜軋式，其延伸系數(shù)比較小，（延伸系數(shù)一般小于3），軋件的主要延伸靠連軋管機(jī)完成，軋管機(jī)的最大延伸系數(shù)為6～7，所以連軋管機(jī)的機(jī)架數(shù)相對(duì)較多，機(jī)架數(shù)由開始的8架減少到7架甚至6架，意義在于盡量縮短芯棒工作段的長(zhǎng)度，因?yàn)樵谒堉频幕墓荛L(zhǎng)度和芯棒限動(dòng)速度不變的前提下、減少軋機(jī)第一架至最末一架軋輥中心線的距離，就可以縮短芯棒工作段的長(zhǎng)度，從而達(dá)到降低芯棒的制造、加工難度和生產(chǎn)成本的目的；二是各機(jī)組均設(shè)有2～3個(gè)孔型，主要成品管的外徑范圍大都在114～273mm之間，用以生產(chǎn)中型規(guī)格的油井管品種為主的無(wú)縫鋼管，因?yàn)橛吞锎蚓璧奶坠芤?guī)格絕大部分都在該組距范圍內(nèi)。

另一個(gè)特點(diǎn)是：前10套限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組的分布地域比較廣、國(guó)家較多，歐洲、中北美洲、南美洲和亞洲都有；這些機(jī)組既有為滿足本國(guó)所需而建設(shè)，也有為向產(chǎn)油國(guó)提供高質(zhì)量的無(wú)縫鋼管而建的。

1993～2003年， MINI-MPM的應(yīng)用期

MINI-MPM為少機(jī)架限動(dòng)芯棒連軋機(jī)的意思，原是意大利的因西公司上世紀(jì)90年代中期為完成對(duì)南非托薩（tosa）廠cps（兩步生產(chǎn)無(wú)縫鋼管法，即只有斜軋錐形輥穿孔和張力減徑兩個(gè)變形工序，而沒有軋管工序的生產(chǎn)方法，后因在生產(chǎn)壁厚8mm以下的鋼管時(shí)因螺旋印難以消除進(jìn)行增加軋管機(jī)的改造）的改造，在錐形輥穿孔機(jī)與張減機(jī)之間安裝的限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)而推出的機(jī)型。由于錐形輥穿孔機(jī)的變形能力較大，就可將原由MPM承擔(dān)的部分變形前移至穿孔機(jī)來(lái)完成，連軋工序的延伸可適當(dāng)減小，軋管機(jī)沒必要選用過多架數(shù)了，軋機(jī)的機(jī)架數(shù)由原來(lái)的7～8架減少至4～5架；與MPM相比它的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了用更短的芯棒軋制較長(zhǎng)的鋼管，芯棒的工作段長(zhǎng)度比MPM短了2～3米；芯棒總長(zhǎng)度可縮短5米左右。后來(lái)隨著錐形輥穿孔機(jī)的廣泛應(yīng)用，連軋管機(jī)的架數(shù)大多為5架；或5 1架，1為在連軋管機(jī)前增設(shè)一架空減機(jī)。

限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)是在在浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)于20世紀(jì)60年代中期進(jìn)行了工藝試驗(yàn)并獲得了可喜的成果。1978年世界上第一套限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)在意大利達(dá)爾明鋼管廠建成投產(chǎn)，將連軋管工藝發(fā)展到了一個(gè)新的水準(zhǔn)；限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)在整個(gè)軋制過程中對(duì)芯棒的運(yùn)行加以控制，使其以設(shè)定的恒定速度前進(jìn)，軋制過程結(jié)束時(shí)，由脫管機(jī)將荒管與芯棒分離后，荒管被移送到下道工序進(jìn)一步加工；芯棒則返回，撥出軋制線后，冷卻、潤(rùn)滑后循環(huán)使用。MPM使得鋼管壁厚偏差得到改善，工具、能耗有所降低，將連軋管機(jī)軋制鋼管的最大外徑由194mm擴(kuò)大到426mm。

MPM一經(jīng)問世，因其在技術(shù)、產(chǎn)量、質(zhì)量、自動(dòng)化和勞動(dòng)生產(chǎn)率等諸方面的突出優(yōu)勢(shì)，引起了無(wú)縫鋼管界的廣泛關(guān)注并得到認(rèn)同和推崇，目前已使其在除大洋州以外的五大洲得以迅速的推廣應(yīng)用；特別是1978年到1992年間的前15年，受當(dāng)時(shí)石油產(chǎn)業(yè)對(duì)油井管需求旺盛的影響，促使了MPM技術(shù)的飛速發(fā)展，相繼建成投產(chǎn)了10套限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，從第二套到第十套僅用了10年的時(shí)間。各機(jī)組情況見下表

序號(hào) 機(jī)組名稱 廠名 國(guó)家 投產(chǎn)年份 設(shè)計(jì)年產(chǎn)量（/萬(wàn)噸） 成品管規(guī)格D X S(mm) 機(jī)架數(shù)

1 365mm 達(dá)爾明廠 意大利 1978 50 159～365X3.5～25 8

2 245mm 京濱廠 日本 1983 60 114～245X4.5～40 8

3 273mm 坦姆薩廠 墨西哥 1983 60 114～273X4.5～40 7

4 245mm 費(fèi)爾菲爾 美國(guó) 1983 60 89～245X5.4～32 7

5 245mm 北方星鋼廠 美國(guó) 1987 30 114～245 7

6 245mm 阿爾戈馬廠 加拿大 1986 30 48～178X3.6~32 7

7 245mm 希德爾卡廠 阿根廷 1988 35 140～273X4.5~35 6

8 245mm 西多廠 委內(nèi)瑞拉 1990 － 114～245X4.5～35 －

9 426mm 伏爾加鋼管廠 俄羅斯 1990 72 114～245X4.5～35

159～426X6.0～35.0 7

10 250mm 天津鋼管集團(tuán) 中國(guó) 1992 50 114～273X4.5～35 7

1）一般采用錐形輥穿孔機(jī)，充分發(fā)揮錐形輥穿孔大變形、大延伸的作用，才有可能將連軋機(jī)的一部分變形量前移至穿孔機(jī)，使連軋機(jī)機(jī)架數(shù)減至4～5架，將兩變形機(jī)組的變形量均衡、合理地分配；

2）由于軋機(jī)總延伸系數(shù)減少，連軋前段單機(jī)架的變形量也可減少，同時(shí)在孔型設(shè)計(jì)上由于降低了輥縫值和開口度，使金屬橫向流動(dòng)和輥縫處凸出部分的面積減小，減緩軋制過程中的不均勻變形；

3）在同孔型尺寸的情況下，軋機(jī)前段孔型直徑變小，減小了輥速差；

4）軋出荒管的魚翅尾不規(guī)則部分減短，切頭尾減短，提高了成材率。

與MPM相比，MINI-MPM軋機(jī)優(yōu)勢(shì)與不足是：

1）占地面積減小，廠房投資減少，由于機(jī)架減少2～3架，芯棒長(zhǎng)度變短，使熱軋線設(shè)備占地面積大大縮?。?

2）設(shè)備投資減少，包括軋機(jī)、電機(jī)、減速機(jī)等；

3）軋制工具的數(shù)量減少，包括軋輥、更換機(jī)架等；

4）芯棒制造難度降低，由于芯棒工作段長(zhǎng)度變短相對(duì)制造難度和費(fèi)用大幅度降低。

5）由于減少了機(jī)架數(shù)量及軋機(jī)出口速度，機(jī)組產(chǎn)量相應(yīng)有所降低。

在這個(gè)期間，相繼建成的MINI-MPM代表性機(jī)組除南非托薩（tosa）廠的φ168mm機(jī)組為4個(gè)機(jī)架外，其余如1997年日本住友和歌山φ426 mm機(jī)組、1994年我國(guó)包鋼的φ180 mm機(jī)組（不帶空減機(jī)）與2001年鞍鋼的φ159 mm機(jī)組以及衡陽(yáng)2002年φ273 mm機(jī)組和2003年攀成鋼的φ340 mm機(jī)組（都有1架空減機(jī)）等均為5個(gè)機(jī)架。隨后2006年建成的無(wú)錫西姆萊絲φ250mm機(jī)組也是1架空減機(jī)加5個(gè)機(jī)架

從近幾年已建成投產(chǎn)的幾套MINI-MPM機(jī)組運(yùn)行效果來(lái)看，原則上說，MINI-MPM與MPM相比，不論是變形原理、變形規(guī)律、軋制速度制度、限動(dòng)速度大小還是產(chǎn)品質(zhì)量等諸方面都沒有什么本質(zhì)上的區(qū)別，僅是少了2～3個(gè)機(jī)架而已；由于絕大多數(shù)MINI-MPM機(jī)組都增設(shè)了一架空減機(jī)，與7機(jī)架MPM相比，實(shí)際只減少了1個(gè)機(jī)架；因此，現(xiàn)在已經(jīng)很少有人再用MINI-MPM這一名稱了，對(duì)兩輥的限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)不論幾個(gè)機(jī)架均稱為MPM。

限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（MPM機(jī)組）是二十世紀(jì)末期世界上最先進(jìn)的軋管工藝。

自從2003年，天津鋼管集團(tuán)股份有限公司投產(chǎn)了世界上第一套PQF（三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)）機(jī)組后，PQF已經(jīng)取代了MPM的位置，成為了世界上對(duì)先進(jìn)軋管工藝的代名詞。

限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（MPM）是在長(zhǎng) 芯棒連軋管機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái) 的，是連軋管機(jī)的第三代。MPM— 般由11架二輥軋機(jī)組成。由于長(zhǎng)芯 棒連軋管機(jī)（MM），芯棒隨管子運(yùn) 動(dòng)，軋完后要用抽出機(jī)從鋼管中將 芯棒抽出來(lái)，這種方法需大批芯棒。 由于芯棒制作、存放、儲(chǔ)備都有困 難，因而限制了MM法的發(fā)展，也 就限制了用它生產(chǎn)大口徑管 （φ168mm以上）的可能性。

針對(duì)這個(gè)問題，人們研制出了 MPM法。其工藝過程為：經(jīng)推軋穿 孔并經(jīng)延伸的毛管，送至MPM前 臺(tái)，將涂好潤(rùn)滑劑的芯棒插入毛管 并迅速送入軋機(jī)，直至芯棒前端到 達(dá)第7機(jī)架前后位置，然后將毛管 送入軋機(jī)軋制。軋制時(shí)，芯棒在限動(dòng) 速度下隨同管子前進(jìn)，并要求芯棒 前端至少與毛管前端同時(shí)到達(dá)第8 機(jī)架。毛管全部軋完時(shí)，芯棒前端伸 出第8機(jī)架中心線約4m左右。從 MPM軋出來(lái)的管子隨即進(jìn)入脫管 機(jī)。軋完后，毛管尾部由脫管機(jī)拉出 第8機(jī)架，芯棒快速退回原位。重新 更換芯棒后，進(jìn)行下一根管子的軋 制。軋制過程中芯棒不需進(jìn)行冷卻， 而是以4～5根芯棒為一組實(shí)現(xiàn)機(jī) 外冷卻循環(huán)使用。

MPM與MM相比，MPM有 如下特點(diǎn)：（1）降低工具消耗，可使 芯棒消耗量降至每噸鋼管1公斤左 右。（2）改善了管子質(zhì)量。由于限動(dòng) 芯棒軋管具有搓軋性質(zhì)，有利于金 屬延伸，減小了橫變形，并避免 MM連軋管出現(xiàn)的“竹節(jié)”缺陷，使 管子內(nèi)、外表面質(zhì)量和尺寸精度均 有所改善。（3）軋制壓力和電能消耗 比MM的低1/3。（4）取消了脫棒 機(jī)，縮短了工藝流程，提高了連軋機(jī) 的終軋溫度，并可省去定減徑前的 再加熱爐。（5）擴(kuò)大了品種。與MM 相比，可軋大管和更厚或更薄的管 子。（6）延伸系數(shù)可達(dá)6～10，可采 用較厚的毛管，為采用連鑄坯為原 料創(chuàng)造了條件。但是，MPM的生產(chǎn) 率比MM的小得多，每分鐘只能軋 兩根鋼管。由此，限制了MPM的發(fā) 展。

第一代連軋管機(jī)為全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)簡(jiǎn)稱MM（Mandrel Mill），一般設(shè)有7—9個(gè)機(jī)架，后部設(shè)有張力減徑機(jī)。軋制過程中對(duì)芯棒速度不加以控制，芯棒由被輾軋金屬的摩擦力帶動(dòng)自由跟隨管子通過軋機(jī)，芯棒的運(yùn)行速度是不受控的；軋制過程中芯棒的運(yùn)行速度隨著各機(jī)架的咬入、拋鋼有波動(dòng)，從而引起管子壁厚的波動(dòng)；軋制結(jié)束后，芯棒隨荒管軋出至連軋機(jī)后的輸出輥道。在軋制中薄壁管時(shí)芯棒的全長(zhǎng)幾乎都在荒管內(nèi)，。帶有芯棒的荒管橫移至脫棒線，由脫棒機(jī)將芯棒從荒管中抽出以便冷卻、潤(rùn)滑后循環(huán)使用。

浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)的特點(diǎn)是：（1）連軋機(jī)由7～9架二輥式軋機(jī)組成，一般機(jī)架與水平面成45°布置，相鄰機(jī)架互成90°布置。（2）每個(gè)機(jī)架由調(diào)節(jié)精度高的直流電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)裝置布置在軋機(jī)的兩側(cè)，最新的軋機(jī)由2臺(tái)或3臺(tái)串聯(lián)的直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)每個(gè)軋輥或通過齒輪座驅(qū)動(dòng)兩個(gè)軋輥。（3）連軋管機(jī)和高效率的張力減徑機(jī)相組合，大大擴(kuò)大了連軋管機(jī)組所生產(chǎn)管子的品種和規(guī)格，而管坯規(guī)格只有一兩種，顯著地簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，并提高了作業(yè)率。（4）浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)生產(chǎn)的最大管材直徑為168mm，這是因?yàn)槭艿介L(zhǎng)芯棒（約30m）重量的限制。鋼管軋后芯棒脫出時(shí)的溫度很高（170～250℃），由于在線循環(huán)使用，芯棒必須冷卻到70～80℃。限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)可軋制最大直徑為426mm的管材。（5）新投產(chǎn)的機(jī)組都裝有用于工藝過程控制的電子計(jì)算機(jī)。從管坯裝入加熱爐到精整切管全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。（6）采用水溶性無(wú)煙潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑芯棒。 （7）采用在線正火工藝等。

連軋管機(jī)的發(fā)展歷史悠久，1932年張力減徑機(jī)在美國(guó)問世后，隨著張力減徑技術(shù)的不斷完善和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，使連軋管機(jī)在生產(chǎn)工藝和設(shè)備上日趨完善，得到了迅速的發(fā)展和推廣。連軋管機(jī)發(fā)展分為四個(gè)階段，即全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)、半限動(dòng)/限動(dòng)芯捧連軋管機(jī)、Mini—MPM和PQV軋機(jī)。在浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)的基礎(chǔ)上，限動(dòng)芯棒軋管機(jī)于20世紀(jì)60年代中期進(jìn)行了工藝試驗(yàn)，獲得了可喜的成果。1978年世界上第一套限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（MPM）在意大利達(dá)爾明鋼管廠建成投產(chǎn)，連軋管工藝發(fā)展到一個(gè)新的臺(tái)階。20世紀(jì)90年代末又推出了三輥連軋管機(jī)（PQF）技術(shù)，使連軋管工藝裝備躍上了更高的臺(tái)階，它的每個(gè)階段的變化都會(huì)使生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備發(fā)生很大的改變，從浮動(dòng)芯棒變?yōu)橄迍?dòng)芯棒，改善了因竹節(jié)問題對(duì)壁厚精度的影響，由于芯棒變短使連軋機(jī)組生產(chǎn)大口徑管成為可能。

連續(xù)軋管機(jī)是一種高效率軋機(jī)，有多機(jī)架 （7～9架）和少機(jī)架（3～4架）之分。芯棒運(yùn)動(dòng)方式有兩種：一種是軋管時(shí)芯棒隨管子自由運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的連軋管叫浮動(dòng)芯棒連軋管； 另一種是軋管時(shí)芯棒運(yùn)動(dòng)速度受到限制并可控制，這時(shí)的連軋管叫限動(dòng)芯棒連軋管。