熱軋鋼管生產(chǎn)工藝流程
2．1一般工藝流程
熱軋無縫鋼管的生產(chǎn)工藝流程包括坯料軋前準(zhǔn)備、管坯加熱、穿孔、軋制、定減徑和鋼管冷卻、精整等幾個基本工序。
當(dāng)今熱軋無縫鋼管生產(chǎn)的一般主要變形工序有三個：穿孔、軋管和定減徑；其各自的工藝目的和要求為：
2.1.1穿孔：將實心的管坯變?yōu)榭招牡拿埽晃覀兛梢岳斫鉃槎ㄐ停葘④埣嗝娑閳A環(huán)狀；其設(shè)備被稱為穿孔機。對穿孔工藝的要求是：首先要保證穿出的毛管壁厚均勻，橢圓度小，幾何尺寸精度高；其次是毛管的內(nèi)外表面要較光滑，不得有結(jié)疤、折疊、裂紋等缺陷；第三是要有相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，以適應(yīng)整個機組的生產(chǎn)節(jié)奏，使毛管的終軋溫度能滿足軋管機的要求。
2.1.2軋管：將厚壁的毛管變?yōu)楸”冢ń咏善繁诤瘢┑幕墓埽晃覀兛梢砸暺錇槎ū冢锤鶕?jù)后續(xù)的工序減徑量和經(jīng)驗公式確定本工序荒管的壁厚值；該設(shè)備被稱為軋管機。對軋管工藝的要求是：第一是將厚壁毛管變成薄壁荒管（減壁延伸）時首先要保證荒管具有較高的壁厚均勻度；其次荒管具有良好的內(nèi)外表面質(zhì)量。
2.1.3定減徑（包括張減）：大圓變小圓，簡稱定徑；相應(yīng)的設(shè)備為定（減）徑機,其主要作用是消除前道工序軋制過程中造成的荒管外徑不一（同一支或同一批），以提高熱軋成品管的外徑精度和真圓度。對定減徑工藝的要求是：首先在一定的總減徑率和較小的單機架減徑率條件下來達(dá)到定徑目的，第二可實現(xiàn)使用一種規(guī)格管坯生產(chǎn)多種規(guī)格成品管的任務(wù)，第三還可進(jìn)一步改善鋼管的外表面質(zhì)量。
20世紀(jì)80年代末,曾出現(xiàn)過試圖取消軋管工序,僅使用穿孔加定減的方法生產(chǎn)無縫鋼管,簡稱CPS,即斜軋穿孔和張減的英文縮寫),并在南非的Tosa廠進(jìn)行了工業(yè)試驗,用來生產(chǎn)外徑:３３.４～１７９.８mm，壁厚3.4～25mm的鋼管，其中定徑最小外徑為101.6mm；張減最大外徑我101.6mm。經(jīng)過實踐檢驗，該工藝在產(chǎn)生壁厚大于10mm的鋼管時質(zhì)量尚可，但在生產(chǎn)壁厚小于8mm的鋼管時通過定徑、張減不能完全消除穿孔毛管的螺旋線，影響了鋼管的外觀質(zhì)量。在隨后的改造中不得不在穿孔機于定減徑機之間增設(shè)了一臺MINI-MPM(4機架)來確保產(chǎn)品質(zhì)量。
2．2各熱軋機組生產(chǎn)工藝過程特點
我們通常將毛管的壁厚加工稱之為軋管。軋管是鋼管成型過程中最重要的一個工序環(huán)節(jié)。這個環(huán)節(jié)的主要任務(wù)是按照成品鋼管的要求將厚壁的毛管減薄至與成品鋼管相適應(yīng)的程度，即它必須考慮到后繼定、減徑工序時壁厚的變化，這個環(huán)節(jié)還要提高毛管的內(nèi)外表面質(zhì)量和壁厚的均勻度。通過軋管減壁延伸工序后的管子一般稱為荒管。軋管減壁方法的基本特點是在毛管內(nèi)按上剛性芯棒，由外部工具（軋輥或模孔）對毛管壁厚進(jìn)行壓縮減壁。依據(jù)變形原理和設(shè)備特點的不同，它有許多種生產(chǎn)方法，如表1所示。一般習(xí)慣根據(jù)軋管機的形式來命名熱軋機組。軋管機分單機架和多機架，單機架有自動軋管機、阿塞爾軋機、ACCU-ROLL等,斜軋管機都是單機架的；連軋管機都是多機架的，通常4~8個機架，如MPM、PQF等。目前主要使用連軋（屬于縱軋）與斜軋兩種軋管工藝。
2..2.1連續(xù)軋管機的幾種形式：連軋管機是在毛管內(nèi)穿入長芯棒后，經(jīng)過多機架順序布臵且相臨機架輥縫互錯（二輥式輥縫互錯90°，如圖1所示；三輥式輥縫互錯60°）的連軋機軋成鋼管，它是當(dāng)今被最廣泛應(yīng)用的縱軋鋼管方法。連軋管機軋制過程中，軋件變形實際上是受多組（4~8組）軋輥與芯棒的反復(fù)作用從圓到橢圓…橢圓再到圓的過程。
連軋管機的發(fā)展歷史悠久，早在19世紀(jì)末就曾嘗試在長芯棒上進(jìn)行軋管，但種種原因，至1950年世界上僅有6臺連軋管機。1960年后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，特別是電子計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，使連軋管機在生產(chǎn)工藝和設(shè)備上日趨完善，得到了迅速的發(fā)展和推廣。在浮動芯棒連軋管機的基礎(chǔ)上，限動芯棒連軋管機于20世紀(jì)60年代中期進(jìn)行了工藝試驗，獲得了可喜的成果。1978年世界上第一套限動芯棒連軋管機（MPM）在意大利達(dá)爾明鋼管廠建成投產(chǎn)，連軋管工藝發(fā)展到了一個新的水準(zhǔn)。20世紀(jì)90年代末又推出了三輥連軋管機（PQF）技術(shù)，使連軋管工藝裝備躍上了更高的臺階。
連軋管機在PQF出現(xiàn)以前，都是兩輥式的，即由兩個軋輥為一組組成孔型,二輥式的機架既有與地面呈45°交錯布臵的，也有與地面垂直、水平交錯布臵的；PQF為三輥式的，即由三個軋輥為一組組成孔型；；MPM與PQF孔型構(gòu)成見（圖
2）；連軋管時，孔型頂部的金屬由于受到軋輥外壓力和芯棒內(nèi)壓力作用而產(chǎn)生軸向延伸，并向圓周橫向?qū)捳梗仔蛡?cè)壁部分的金屬與芯棒不接觸，但它被頂部軸向延伸的金屬對它附加的拉應(yīng)力作用而產(chǎn)生軸向延伸，并同時產(chǎn)生軸向拉縮。不論兩輥式的還是三輥式的連軋管機，按芯棒的運行方式可分為以下三種形式。
2.2.1.1浮動芯棒連軋管機（或全浮動芯棒連軋管機）：簡稱MM（Mandrel Mill），一般設(shè)有8個機架。軋制過程中對芯棒速度不加以控制，芯棒由被輾軋金屬的摩擦力帶動自由跟隨管子通過軋機，芯棒的運行速度是不受控的;軋制過程中芯棒的運行速度隨著各機架的咬入、拋鋼有波動，從而引起管子壁厚的波動；軋制結(jié)束后，芯棒隨荒管軋出至連軋機后的輸出輥道，在軋制中、薄壁管時芯棒的幾乎全長都在荒管內(nèi)，見圖3；帶有芯棒的荒管橫移至脫棒線，由脫棒機將芯棒從荒管中抽出以便冷卻、潤滑后循環(huán)使用。其特點是軋制節(jié)奏快，每分鐘可軋4支甚至更多的鋼管； 但荒管的壁厚精度稍低、設(shè)有脫棒機其工藝流程較長、芯棒的長度接近于管子的長度；適合生產(chǎn)較小規(guī)格（外徑小于177.8mm）的無縫鋼管。比較有代表性的浮動芯棒連軋管機有德國米爾海姆廠的RK2機組和我國寶鋼的φ140 mm機組。
浮動芯棒連軋管機的工作特點是：由于在軋制時不控制芯棒速度，因此在整個軋制過程中，芯棒速度多次變化。例如，在一臺8機架的連軋管機上，當(dāng)金屬進(jìn)入第一機架時，芯棒在摩擦力的作用下，以接近第一機架的軋制速度運行；當(dāng)金屬進(jìn)入第二機架時，芯棒速度就要改變，以第一和第二機架軋制速度之間的某個速度運行；當(dāng)進(jìn)入第三機架時，則芯棒速度已變?yōu)榈谝弧⒌诙偷谌龣C架軋制速度之間的某個速度；依此類推，直至進(jìn)入第八機架，芯棒速度便經(jīng)過了8次變化，已1～8機架間的某個速度運行，進(jìn)入一個相對穩(wěn)定的軋制階段。在此階段，前面機架的軋制速度比芯棒速度慢（稱為慢速機架），后面機架的軋制速度比芯棒速度快（稱為快速機架），如果中間某個機架的軋制速度恰好與芯棒運行速度相同則稱為同步機架。隨后當(dāng)金屬逐漸從有關(guān)機架中軋出時，在芯棒速度變化為2～8機架間的某個速度；當(dāng)金屬由第二機架軋出，則芯棒速度又變?yōu)榈谌恋诎藱C架間的某個速度，以此類推，直至金屬從第八機架軋出為止。
由上可以看出，在鋼管的軋制過程中，芯棒的速度至少要變化15次，芯棒速度的變化將導(dǎo)致金屬流動條件的改變。浮動芯棒連軋管機由于軋制過程中芯棒速度改變而使得金屬流動發(fā)生變化，因金屬流動的不規(guī)律而引起鋼管縱向的壁厚和直徑變化，盡管對此采取了不少措施并取得了一定的效果，當(dāng)軋制條件的變化依然存在，且產(chǎn)品管的尺寸精度始終不如限動芯棒軋機。此外，芯棒長，使制造費用加大，制造困難，且長芯棒的重量也很大，鋼管帶著過重的芯棒在輥道上運行將會導(dǎo)致鋼管表面損傷。故目前浮動芯棒連軋管機均用于小型機組。
連軋管時，荒管可以看作是在不同直徑的軋輥間連續(xù)軋制形成的。穿在鋼管中的芯棒可以看作是曲率半徑無窮大的內(nèi)軋輥。浮動芯棒軋制時，芯棒除受到軋輥經(jīng)軋件傳遞來的作用力外，再無其他外力作用。當(dāng)軋件頭部經(jīng)第一機架咬入后，隨著軋件逐一走向后面的延伸機架，作用在芯棒上的機架數(shù)相繼增多，
故芯
棒速度不斷提高，這個階段稱為“咬入”階段。當(dāng)軋件頭部進(jìn)入最末機架后，整個軋件處在連軋管機所有機架的軋制中，芯棒速度維持不變，稱為“穩(wěn)定扎著急”階段。當(dāng)軋件尾部離開第一機架后，芯棒速度友逐級提高，直到軋出延伸，稱為“軋出”階段。軋輥工作圓周速度是安“穩(wěn)定軋制”狀態(tài)下設(shè)定的。軋制過程中軋件又是遵循著體積不變定律的。然而由芯棒引起的軋件速度的升高，使流入后面機架的金屬必然增多，也就是說，后面的機架由芯棒送入了比其設(shè)定的軋輥圓周速度所允許的還要多的金屬，這就出現(xiàn)了使斷面積增大的金屬積累。這種逐步流入的附加金屬造成的較大斷面，盡管在最后的機架上得到了加工，但仍然導(dǎo)致在荒管的一些部位上直徑變大和壁厚變厚，這種現(xiàn)象稱為“竹節(jié)”。原則上講可能在整根鋼管上均出現(xiàn)“竹節(jié)”。顯然“竹節(jié)”現(xiàn)象屬縱向壁厚不均，對隨后的張減機軋制是不利的，應(yīng)盡可能防止。
為了防止或減少“竹節(jié)”形成，孔型設(shè)計分配壓下量時，在保證總延伸不變的前提下，適當(dāng)增加前幾架壓下量。這樣，就可在后面幾個機架中使芯棒速度的躍增得到減弱，從而減輕芯棒速度變化的影響。良好的芯棒潤滑有利于延伸和降低能耗，也可以減少竹節(jié)的形成。還可以采用電控技術(shù)防止竹節(jié)的產(chǎn)生。由電子計算機進(jìn)行預(yù)設(shè)定，軋輥轉(zhuǎn)速按要求變化，當(dāng)軋件通過時對軋輥進(jìn)行校準(zhǔn)，使各機架的出口速度與芯棒速度的變化相適應(yīng)。
70年代盛行浮動芯棒連軋管機機組。由于受到芯棒重量的限制，至今這種機組僅能生產(chǎn)直徑小于177.8mm一下的鋼管。
2.2.1.2半浮動（或半限動）芯棒連軋管機：德國人稱MRK-S（Mannesmann bohr-Kontimill Stripper）；法國人稱Neuval-R。半浮動芯棒連軋管機一般7～8個機架。
德國設(shè)計的工藝為：在軋制過程中，前半程，芯棒不是自由地隨軋件前進(jìn)，而是受限動機構(gòu)的控制，以一恒定速度前進(jìn)，芯棒與軋件的速差分布是不一致的，第1架的軋件出口速度小于芯棒速度；自第2架開始，軋件的速度快于芯棒的速度，形成穩(wěn)定的差速軋制狀態(tài)；當(dāng)完成主要變形、管子脫離倒數(shù)第3架時，限動機構(gòu)加速釋放芯棒，像浮動芯棒一樣由鋼管將芯棒帶出軋機。德國式的半浮動芯棒連軋管機于20世紀(jì)80年代初在日本八幡廠建成投產(chǎn)。
法國研制的工藝為：在鋼管由最后一個機架軋出時才松開芯棒，即在軋制過程中具有限動芯棒軋機的工藝特點，而在終軋后松開芯棒；芯棒隨荒管至連軋機后的輸出輥道。法國式的半浮動芯棒連軋管機于20世紀(jì)70年代后期在法國的圣索夫鋼管廠投入生產(chǎn)。
不論德國工藝還是法國工藝，半浮動芯棒軋管機軋制結(jié)束后，約有1/3長的荒管（尾部）包住芯棒前端，見圖4；帶有芯棒的荒管橫移至脫棒線，由脫棒機將芯棒從荒管中抽出以便冷卻、潤滑后循環(huán)使用。其特點是荒管壁厚的精度較高、節(jié)奏較快，每分鐘可軋3支甚至更多的鋼管，芯棒長度雖然比浮動式的短得多，而比限動芯棒軋機略長一些；設(shè)有脫棒機工藝其流程較長；適合生產(chǎn)較小規(guī)格（外徑小于219mm）的無縫鋼管。德國模式的代表機組有日本的八幡廠的φ194 mm機組和我國衡陽的φ89 mm機組；法國模式的機組至今僅有一套，就是法國V&M公司圣索夫廠的φ127 mm機組。
半浮動芯棒連軋管機在扎著過程中對芯棒速度也進(jìn)行控制，但在軋制結(jié)束之前即將芯棒放開，像浮動芯棒連軋管機一樣由鋼管將芯棒帶出軋機，然后由脫棒機將芯棒從荒管中抽出。在對芯棒速度進(jìn)行限動時，就在一定程度上解決了金屬流動規(guī)律性的問題，將芯棒放開以后，又如同浮動芯棒連軋管機一樣要考慮脫
棒條件的限制，因此半浮動芯棒連軋管機所軋制的鋼管直徑不宜太大。
半浮動芯棒連軋管機兼顧了限動芯棒與浮動芯棒軋管機的優(yōu)點，既保持了較高的軋制節(jié)奏，又確保了鋼管的壁厚精度及內(nèi)外表面質(zhì)量，只是由于需要設(shè)臵脫棒機，使其軋制規(guī)格的上限受到限制。
2.2.1.3限動芯棒連軋管機: 簡稱MPM（Multi-Stand Pipe Mill），是意大利因西公司推廣應(yīng)用的，一般7～8個機架。軋管時芯棒的運行是限動的、速度是可控的；芯棒的速度應(yīng)高于第一架的咬入速度而低于第一架的軋出速度。軋制的整個過程中芯棒速度是恒定不變的，從而確保管子壁厚的精度，軋制不同的管子時芯棒的速度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。軋制結(jié)束后，芯棒停止，由脫管機將荒管從芯棒中脫出，而后芯棒回送離開軋機，撥出軋線冷卻、潤滑后循環(huán)使用。其特點是荒管的壁厚的精度高，用脫管機取代了脫棒機，縮短了工藝流程，芯棒較短；但軋制節(jié)奏慢，每分鐘可軋2支或稍多一點的鋼管；適合生產(chǎn)中等規(guī)格（外徑小于460mm）的無縫鋼管。代表性機組有意大利達(dá)爾明的φ356 mm機組和我國天津鋼管公司的φ250 mm機組。
為了解決浮動芯棒連軋管機軋制過程中金屬流動不規(guī)律的問題，縮短芯棒長度，解決芯棒制造上的困難，20世紀(jì)60年代國外就開始試驗限動芯棒軋制，70年代獲得成功，在意大利的達(dá)爾明廠投入工業(yè)生產(chǎn)。
限動芯棒連軋管機的基本特點就是控制芯棒的運行速度，使芯棒在整個扎著過程中均以低于第一機架金屬軋出速度的恒定速度前進(jìn)，這是相當(dāng)重要的工藝改進(jìn)，使限動芯棒軋機具有浮動芯棒軋機不可比擬的優(yōu)越性。近年來的實踐表明，芯棒的速度應(yīng)高于第一機架的咬入速度而低于第一機架的軋出速度。這樣，在整個扎著過程中芯棒的移動速度均以低于所有機架的軋制速度，避免了不規(guī)律的金屬流動和軋制條件的變化。由于芯棒速度受到控制，每一機架的軋制壓力都較小，金屬流動有規(guī)律，延伸系數(shù)可達(dá)一些，這就可以獲得非常好的壁厚偏差。
由于芯棒速度限動，可大大縮短芯棒的長度，軋制32m的鋼管，芯棒的工作長度只有15m。鋼管從芯棒上軋出后用脫管機將其從芯棒前端抽出，芯棒快速返回，不像在浮動芯棒軋機上受脫棒條件的限制，因此可以生產(chǎn)中型和大型規(guī)格的無縫鋼管。
限動芯棒連軋管機是在浮動芯棒連軋管機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與浮動芯棒連軋管機相比，限動芯棒連軋管機有如下優(yōu)點：
1)降低了工具消耗。由于限動芯棒連軋管機的芯棒較之浮動芯棒連軋管機的芯棒要短，鋼管與芯棒的接觸時間短，從而提高了芯棒的使用壽命，一般使芯棒消耗降至每噸鋼管1公斤左右。
2)改善了鋼管的質(zhì)量。由于限動芯棒連軋管機具有搓軋（芯棒與鋼管內(nèi)表面相對運動）性質(zhì)，有利于金屬的延伸，加之帶有微張力軋制狀態(tài)，從而減小了橫向變形，根本不存在浮動芯棒連軋所產(chǎn)生的“竹節(jié)”現(xiàn)象，使鋼管內(nèi)外表面和尺寸精度有了很大提高。
3)取消了脫棒機，縮短了工藝流程，提高了鋼管的終軋溫度。部分品種可省去定徑前的再加熱工序，從而節(jié)省了能源。
4)擴大了產(chǎn)品規(guī)格。由于采用了限動芯棒軋制，可以減小芯棒的長度，減輕了芯棒的重量，允許加大芯棒的直徑，使鋼管的最大外徑由177.8mm擴大到426mm甚至更大.另外,限動芯棒連軋管機還可軋制徑壁比更大(D/S＞40)的鋼管。
限動芯棒連軋管機代表著現(xiàn)代無縫鋼管生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，它集中體現(xiàn)了無縫鋼管生產(chǎn)的連續(xù)性、高效率、機械化及工業(yè)自動化的發(fā)展趨勢。80年代以后
已經(jīng)在無縫鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域占了主導(dǎo)的地位。
少機架限動芯棒連軋管機（MINI-MPM）是在上世紀(jì)90年代意大利因西公司推出的工藝，它的實質(zhì)與MPM一樣；當(dāng)時主要是針對南非托沙廠的技術(shù)改造，設(shè)計為四個機架，基本保留了MPM機組的優(yōu)點，與MPM相比它的最大特點是實現(xiàn)了用更短的芯棒軋制長鋼管，芯棒的工作段長度比MPM少2～3米；芯棒總長度可縮短5米左右。芯棒可以制造成整體，兩端都加工有限動頭可以調(diào)頭使用，降低芯棒的消耗。隨著錐形輥穿孔機的普及應(yīng)用，使熱軋無縫鋼管的變形量前移成為可能，連軋工序的延伸可適當(dāng)減小，連軋管機不用再設(shè)臵7～8架就可實現(xiàn)所要求的熱軋變形了，所以在而后興建的限動芯棒連軋管機組大多采用5個機架的MINI-MPM。代表機組有包頭鋼鐵公司的180機組；鞍山鋼鐵公司的159機組；衡
和軋槽頂部之間的圓周速度差較小，從而能在穩(wěn)定的條件下使軋制時的金屬變形更加均勻。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/外經(jīng)的凸起面積 ) 有所減小，即流向凸緣的金屬量減少了。這一優(yōu)點在軋制不受外端及其它機架約束的鋼管尾端時尤為重要。事實上鋼管尾端在三輥式軋管機上軋制時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，能避免或大大減少管端折疊和飛翅的形成。因圓周壓應(yīng)力較高，從而能在軋制時使輥縫處產(chǎn)生的縱向拉應(yīng)力的危險性大大降低。孔型中芯棒的穩(wěn)定性較高。PQF機組可以生產(chǎn)高強度（P110以上）特殊鋼級油井用管、高壓鍋爐管及13Cr、304L等不銹鋼管。PQF最大的優(yōu)勢是：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。φ168mmPQF機組由于采用了獨特的芯棒運行方式，使其軋制節(jié)奏達(dá)到24秒/支。代表性機組為我國天津鋼管公司的φ168 mm機組。
限動芯棒連軋管機芯棒運行有兩種方式：一是軋制結(jié)束時，芯棒停止運動，待荒管從芯棒中脫出后，芯棒快速返回，撥出軋制線，冷卻、潤滑后循環(huán)使用，傳統(tǒng)的MPM均采用此中運行方式；另一種運行方式為：軋制結(jié)束時，芯棒停止運動，待荒管由脫管機從芯棒中脫出后，芯棒不是回送，而是向前快速運行跟隨荒管之后依次通過脫管機，芯棒穿過脫管機后，撥出軋線再回送、冷卻、潤滑循環(huán)使用，該方法減少了芯棒的在線待軋（非軋鋼）時間。從而有效地縮短了軋制周期，加快了軋制節(jié)奏。PQF采用此中運行方式；兩種運行方式的主要區(qū)別是脫管完成后，芯棒是與荒管反向運行回退離開軋機后撥出軋制線冷卻、潤滑、循環(huán)使用；還是同向運行芯棒前行離開軋機后、穿過脫管機后撥出軋制線冷卻、潤滑、循環(huán)使用。第二種方法因芯棒要通過脫管機，在軋制薄壁管（脫管機的減徑量大于等于2倍的荒管壁厚）時要求脫管機軋輥必須具備快開快合功能，以免芯棒撞損脫管機軋輥。
121－芯棒；2－荒管
圖3 浮動芯棒軋制后芯棒/荒管示意圖
1 1－芯棒；2－荒管 2
圖4 半浮動芯棒軋制后芯棒/荒管示意圖
2.2.1.5 關(guān)于脫管機和脫棒機
為了完成將連軋管機軋出的荒管與芯棒脫開分離的工藝目的,便于荒管在后道工序進(jìn)一步加工成品鋼管，一般采用兩種方法:
2．2.1.5．1一是軋制結(jié)束后荒管/芯棒被一起移出軋制線,荒管受軸向約束不動,用裝臵將芯棒從荒管中抽出；我們將這種荒管不動,芯棒動的設(shè)備稱為脫棒機。當(dāng)帶芯棒的荒管進(jìn)入脫棒位臵后，脫棒鏈上的脫棒卡緊裝臵就勾住芯棒的尾柄，而液壓開閉的卡板擋住荒管，脫棒鏈從荒管中抽出芯棒。脫棒鏈轉(zhuǎn)過半圈完成一次脫棒動作，鏈所走過的距離約為芯棒長度的1.1倍.脫棒機的最大速度大于4.5m/s。到達(dá)終位的誤差為±50mm。脫出的芯棒經(jīng)輸送輥道送到芯棒定位升降擋板前，然后由芯棒移送裝臵把芯棒送入芯棒冷卻槽，循環(huán)使用。脫棒機安裝位臵與連軋管機平行。脫棒機有兩列脫棒鏈。這兩列脫棒鏈用橫梁連接起來。兩列脫棒鏈間共有兩個脫棒橫梁及多個承載橫梁。脫棒橫梁用來從荒管中抽出芯棒，而承載橫梁用來在脫棒過程中支承芯棒。在脫棒橫梁上用螺栓緊固與軋件尺寸相關(guān)的脫棒卡緊裝臵。當(dāng)更換軋制芯棒時，需要更換脫棒卡緊裝臵。
2．.2.1.5．2另一種是軋制結(jié)束后，芯棒停止運動，荒管在線被裝臵將其從芯棒中脫出；我們將這種芯棒不動,荒管動的設(shè)備稱為脫管機。脫管機既有兩輥式的，也有三輥式的。脫管機的設(shè)臵有兩個重要的工藝目的：一是將荒管從芯棒上抽出，完成脫管目的。在軋制線上脫管，省去了脫棒機，縮短了工藝流程，提高了終軋溫度；二是起校正（定徑）作用，也就是說在每一支鋼管生產(chǎn)中，該機也有延伸和定徑作用。為生產(chǎn)薄壁管和中厚壁管，每架脫管機的孔型名義直徑必須小于軋管機芯棒直徑。在生產(chǎn)薄壁管時，脫管機的減徑量要相應(yīng)加大，否則薄壁管不易被脫出。每架脫管機上都裝有安全臼，以防止芯棒進(jìn)入脫管機時損傷軋輥及相關(guān)的機械部分。在事故情況下，假如當(dāng)帶芯棒的荒管進(jìn)入脫管機孔型時，若脫管機軋輥承受的徑向載荷大于預(yù)設(shè)值，則軋輥孔型會相應(yīng)張開，防止芯棒頂壞軋輥及設(shè)備。
2.2.1.6 連軋管機按芯棒運行方式進(jìn)行分類的方法/原則？
2.6.1連軋管機限動芯棒與半浮動芯棒工藝主要區(qū)別在于以下兩點：一是軋制過程中芯棒速度是否恒定不變；二是使用脫管機還是脫棒機。限動芯棒工藝應(yīng)該同時滿足軋制過程中芯棒速度恒定不變和使用脫管機這兩個條件。因此，將目前建成投產(chǎn)的這套PQF機組稱為三輥限動芯棒連軋管機較為恰當(dāng)，而稱之為半浮動芯棒顯然是欠準(zhǔn)確的。
2.2.1.6.2曾有學(xué)者提出用半限動替代半浮動這一名稱,意在強調(diào)對芯棒的限動功能；但從已發(fā)表的許多文章來看，絕大多使用都半浮動這一名稱。還有人認(rèn)為法國式的機組因其軋制過程中芯棒速度是受控的，應(yīng)該屬于限動芯棒類型。由于機組配備的是脫棒機，軋管機孔型設(shè)計是要考慮脫棒間隙，孔型的側(cè)壁開口角度要比MPM的大，故將法國人設(shè)計的連軋管機組歸為半浮動類型。
2.2.1.6.3采用脫出荒管之后，芯棒向前行進(jìn)通過脫管機、繞軋機出口側(cè)進(jìn)行循環(huán)這一獨特的運行方式，與傳統(tǒng)的限動芯棒機組相比：明顯地減少了芯棒的運行時間、加快了限動芯棒連軋管機組的軋制節(jié)奏、提高生產(chǎn)效率, 實現(xiàn)了人們的對限動芯棒連軋管機既要鋼管壁厚精度高、又要軋制節(jié)奏快這一美好愿望，但對脫管機的要求較高，需具備輥縫快開快合功能；這并不能說明為提高軋制節(jié)奏，在其它中、大型限動芯棒連軋管機組也適用這種芯棒運行方式，因為隨著芯棒規(guī)格、重量的增加，芯棒在向前輸送通過脫管機的過程中可能要遇到一些困難。
2．2.1.7空減機（空心坯減徑機的簡稱）的配臵
一套連軋管機為使其產(chǎn)品外徑范圍盡可能地寬，設(shè)計時一般選用2～5個孔型，軋管機后配備張減機的選擇孔型數(shù)較少；軋管機后配備定徑機的選擇孔型數(shù)較多。由于孔型尺寸的變化相應(yīng)地軋管機入口的毛管外徑也要隨著發(fā)生變化；為適應(yīng)軋管機入口毛管外徑變化，通常有兩種方法：一是選用幾種外徑的管坯，針對不同的孔型選用不同規(guī)格的管坯，每次更換孔型時需對穿孔機的受料槽、導(dǎo)衛(wèi)裝臵（導(dǎo)板或?qū)ПP）進(jìn)行更換，這樣做有兩點不足，一方面占用較多工作時間；另一方面管坯料場、穿孔機工具需要場地較大。第二種方法是在穿孔機與軋管機之間布臵一臺空減機，通過空減機可使用一種外徑尺寸的管坯滿足軋管機不同孔型成為可能。
2．2.1.7．1浮動芯棒連軋管機組采用穿孔機與軋管機之間布臵空減機的方法比較經(jīng)濟，這樣既可僅用一個規(guī)格的管坯組織生產(chǎn)，減少了管坯庫的面積和穿孔機相關(guān)的軋制工具數(shù)量，又可以減少換孔型的時間，提高了機組的作業(yè)率。經(jīng)空減機后的毛管在運往連軋管機入口臺架前，先通過一個吹灰裝臵用壓縮空氣吹去毛管內(nèi)的細(xì)小氧化鐵皮，以減少對芯棒的磨損和管子內(nèi)表面缺陷。同時空減機亦消除了導(dǎo)盤式穿孔機所造成的毛管頭尾外徑差，使軋制過程穩(wěn)定。這種單獨布臵的空減機一般使用三輥式、3～6個機架。
2．2.1.7．2半浮動芯棒連軋管機組將空減機布臵在連軋管機的入口側(cè)，即與連軋管機串列布臵，一般為兩輥式、2～4架；在保持了原有空減機優(yōu)點的同時，可縮短工藝流程，減少占地面積。這種變化一方面是因為錐形輥穿孔機的應(yīng)用使變形前移，軋管機的機架數(shù)相應(yīng)減少（減少2～3架）,串列布臵因芯棒的長度增加而引起的軋制節(jié)奏變化不是很多（因軋制終了芯棒向前運動）；另一方面串列布臵可減少毛管在縱向移動過程中內(nèi)表面的氧化和溫降，能更有效地確保鋼管質(zhì)量。
2．2.1.7．3限動芯棒連軋管機組在最初時沒有空減機，采用的是一種規(guī)格的管坯對應(yīng)一個孔型，這主要是因為軋制時芯棒與軋件內(nèi)表面的相對運動比浮動時的大，芯棒的工作條件更為惡劣，芯棒更容易磨損和劃傷。限動芯棒工藝上不允許毛管在進(jìn)入軋管機前做縱向運動。必須有效的防止毛管內(nèi)表面的二次氧化，才能確保鋼管的質(zhì)量，因此不可能像浮動芯棒那樣在穿孔機與軋管機之間布臵空減機。如采用半浮動芯棒的串列布臵，因芯棒長度的增加使軋制節(jié)奏更加變慢，（因軋制終了芯棒向后運動），將影響機組的產(chǎn)能的發(fā)揮，也是不經(jīng)濟的。近十年來，限動芯棒機組也在不斷吸收其他機組的長處，在軋管機入口側(cè)串列布臵1架空減機（二輥、三輥、四輥形式均有），目的在于消除毛管內(nèi)表面與芯棒之間的間隙和毛管外徑的頭尾直徑偏差，使軋制更加平穩(wěn)，從而提高軋輥的使用壽命，確保鋼管的幾何尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量。
2．2.1.8吹硼砂的工藝目的
限動芯棒連軋管機組比浮動、半浮動機組多了一個工序是在軋管機入口前向毛管內(nèi)用氮氣噴抗氧化劑，其工藝目的是去除內(nèi)表面的氧化鐵皮并防止二次氧化。抗氧化劑在高溫時下呈熔融狀態(tài)可起到很好的潤滑作用。對抗氧化劑的成分、顆粒尺寸、化學(xué)穩(wěn)定性、物理穩(wěn)定性及吹撒的數(shù)量、噴吹的壓力、時間都有嚴(yán)格的要求，主要是解決軋管機的延伸大，軋制時芯棒與軋件間相對運動較大，芯棒的工作條件更為惡劣，芯棒更容易磨損和劃傷，潤滑條件不好時容易發(fā)生軋卡事故或軋制終了時脫管機不能將荒管從芯棒中順利的抽出。
2．2.1.9芯棒的選材的原則
連軋管機的芯棒選材時根據(jù)其工作環(huán)境而定的，浮動芯棒在軋制時芯棒只受徑向的壓、拉應(yīng)力，軸向除經(jīng)軋件的張力傳遞外，基本不受力，只是在脫棒時有很小的軸向力；限動芯棒、半浮動芯棒在軋制時芯棒既受徑向的壓拉應(yīng)力，也要承受很大的軸向拉應(yīng)力，工作條件更為惡劣。一般浮動芯棒選用H11材料，限動芯棒選用H13材料，半浮動芯棒兩者均可。
浮動的芯棒一般是一段式的；限動的芯棒一般采用三段式，由工作段、延長桿和尾柄組成。少機架（4～5架）連軋管機也有將芯棒設(shè)計成兩端帶夾持尾柄，可以調(diào)頭使用，以減少芯棒消耗。
2.2.2三輥（斜）軋管機軋管：在PQF以前，三輥軋管機專指阿塞爾（ASSEL）軋機或其改進(jìn)型特郎斯瓦爾（Transval）軋機。阿塞爾軋機由美國蒂姆肯公司工程師W〃J〃Assel于1932年發(fā)明的，當(dāng)時主要用來生產(chǎn)管壁較厚的軸承管。阿塞爾軋管機不適宜軋制薄壁管；經(jīng)改進(jìn)增加軋輥快開功能后，一般產(chǎn)品D/S＜20；這種軋管機由三個帶輥肩的布臵在以軋制線為形心的等邊三角形的頂點，（三個軋輥互成120°配臵）軋輥軸線與軋制線成兩個傾斜角度。軋輥軸線在垂直方向與軋制線傾斜一個喂入角，用來實現(xiàn)螺旋軋制；在水平方向與軋制線交錯一個輾軋角。在三個軋輥和一根芯棒所包圍的空間（即孔型，圖3所示）內(nèi)，由穿孔送來的毛管套在 長芯棒上，用喂管器送入軋管機中軋制；毛管在變形區(qū)（圖4）中經(jīng)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(qū)內(nèi)受到軋輥與芯棒的周期連續(xù)作用而產(chǎn)生形狀和尺寸的變化。
軋件變形實際上是從圓到圓三角再到圓的過程。特郎斯瓦爾軋機由法國人在ASSEL的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，本質(zhì)上還是阿塞爾軋機，所不同的是可在軋制過程中實現(xiàn)變喂入角、變軋制速度，即根據(jù)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(zhuǎn)速，主要是解決軋制薄壁管問題，可軋制D/S＞35的荒管。阿塞爾軋管機優(yōu)點是：產(chǎn)品精密性高，因為帶芯棒的斜軋，在一道次中多次的輾壓作用，使壁厚精度大大提高，也不易產(chǎn)生劃道、耳子和青線等缺陷；生產(chǎn)中靈活性大，借助軋輥的離合就可改變孔型尺寸，特別適應(yīng)較小量多批定貨，對組織生產(chǎn)有很大的優(yōu)越性；可生產(chǎn)D/S=2.5的特厚壁管；工具儲備數(shù)量少。不足是規(guī)格范圍窄，品種受限制，不能生產(chǎn)不銹鋼等難變形材質(zhì)；產(chǎn)能低，年產(chǎn)低于25萬噸；延伸較小（一般μ＜2.5）；荒管D/S一般＜35、長度小于15米。
圖4阿塞爾軋機的變形區(qū)
三輥軋管機，按芯棒的運行方式也可分為以下三種形式。
2.2.2.1浮動式：與上述連軋管機的浮動芯棒形式相同。
2.2.2.2限動式：與上述連軋管機的限動芯棒形式相近，芯棒前進(jìn)的速度比荒管的小，由專門機構(gòu)控制，只是使用一支空心芯棒，芯棒在線內(nèi)水冷，軋制結(jié)束后，將芯棒從荒管中回退抽出并返回原始位臵，繼續(xù)進(jìn)行下一根管子的軋制操作。三套就是采用這種芯棒運行方式的。
2.2.2.3回退式：將芯棒裝在小車上，芯棒的運行受到小車的限制，芯棒穿過毛管并達(dá)到最前部極限位臵時開始軋管，軋制時開動芯棒小車使芯棒按給定速度后退，芯棒逐漸地從鋼管已軋完的部分中抽出，軋制結(jié)束時抽出工作已全部完畢。這種方式可生產(chǎn)D/S=2.5的特厚壁管。
2.2.3各機組的異同
2.2.3.1PQF和Assel都是三輥軋管機。PQF是多機架連軋管機，軋制時，鋼管及芯棒一起作直線運動，；而Assel是單機架斜軋管機，軋制時，鋼管及芯棒一起作螺旋運動；當(dāng)產(chǎn)品規(guī)格相同或相近時，PQF的產(chǎn)量約是Assel的2~4倍。
2.2.3.2PQF機組生產(chǎn)效率高，延伸系數(shù)大（μ＞6）能軋制長達(dá)30米以上的荒管，產(chǎn)品質(zhì)量好（體現(xiàn)在內(nèi)外表面上），壁厚精度高；品種、規(guī)格范圍寬，即能生產(chǎn)碳綱、合金鋼，又能生產(chǎn)不銹鋼；可生產(chǎn)D/S＞45的薄壁管，生產(chǎn)成本低，金屬消耗低；適合大批量連續(xù)化生產(chǎn)。不足是一次投資大，軋制工具占用資金較多；生產(chǎn)的靈活性稍差；更換孔型時間較長，不適宜小批量的生產(chǎn)；限動芯棒連軋管機在軋制厚壁管時受連軋機與脫管機距離的制約，致使許多規(guī)格的厚壁管產(chǎn)品不能生產(chǎn)。
2.2.3.3Assel軋機，適宜軋制中厚壁鋼管，適應(yīng)高精度、小批量、多品種的高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)，借助軋輥的離合就可改變孔型尺寸，特別適應(yīng)較小量多批定貨。天津鋼管公司在現(xiàn)有兩套適于生產(chǎn)大批量專用管材的連軋管機組的基礎(chǔ)上，第三套采用了Assel三輥斜軋機組，在生產(chǎn)市場急需的壁厚＞40mm的厚壁管的時，因沒有脫管機軋制厚壁管時限制較少，三輥軋管機（Assel）可作為連軋管機組生產(chǎn)品種的補充，可進(jìn)一步優(yōu)化公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、合理地調(diào)配資源、增加生
產(chǎn)的靈活性、特別在是應(yīng)對小批量、多品種、多規(guī)格的市場的需求時使公司的市場競爭能力得到加強。
*軋鋼的幾種形式
根據(jù)軋件變形原理，一般將軋鋼分為以下三種形式：
*.1縱軋：軋件的運行方向（軸線）與軋輥軸線垂直，軋件作直線運動；型鋼、板材生產(chǎn)及無縫鋼管的連軋（一根軋件同時在兩個或兩個以上的孔型或機架中軋制稱為連軋）等都屬于縱軋。
*.2橫軋：軋件的運行方向（軸線）與軋輥軸線平行，軋件作回轉(zhuǎn)運動；機車輪轂、自行車軸等的生產(chǎn)屬于橫軋。
*.3斜軋：軋件的運行方向（軸線）與軋輥軸線既不垂直也不平行，軋件除了前進(jìn)運動外，還有饒本身軸線之旋轉(zhuǎn)，作螺旋前進(jìn)運動；最常見的無縫鋼管穿孔（推軋穿孔、擠壓穿孔除外）生產(chǎn)屬于斜軋；三套的ASSEL軋管也是斜軋。
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