第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不(bu)銹鋼(gang)管廠投產。投產后不斷加以改進，終于發展成世界上生產優質無縫不銹(xiu)鋼管的主流工藝設備，由于市場要求進一步提高不銹鋼管生產的效益，幾年前這種工藝發展到了它的頂峰。由于PQF工藝的發展，MPM軋管工藝的種種限制已被克服，從而將MPM軋管工藝向前推進了一大步。在中國天津鋼管有限公司（TPCO)PQF軋管機的順利投產表明這種軋管工藝將成為無縫鋼管生產的一種標準工藝。
世(shi)界(jie)上最新型的無縫(feng)不(bu)銹鋼管軋(ya)機于2003年年底在天津投(tou)產，這(zhe)是世(shi)界(jie)上第一(yi)臺 PQF軋(ya)管機（圖26-5)。PQF 是 PremiumQuality Finishing 三詞(ci)的縮寫。
PQF連軋管機能(neng)保證最佳的產品(pin)質量(liang)。當(dang)然，只有(you)當(dang)軋管機在(zai)日常生產中能(neng)保證產品(pin)優質，它才具有(you)真正的競爭優勢。這(zhe)就需要軋機在(zai)運行中即堅固可靠，又(you)易于操作。
早在1999年，SMS就有(you)發展PQF軋(ya)機的設想。在穿孔和張減工(gong)藝的優化方面，SMS-Meer 擁有(you)多項(xiang)專(zhuan)門技術，而SMS-Uemag-Innse的主(zhu)要技術領域則在MPM連續軋(ya)管工(gong)藝方面。
新(xin)的(de)軋管機設備的(de)目(mu)標(biao)是使鋼管質(zhi)量(liang)有一(yi)個飛躍，定量(liang)地說，就是使現在常用的(de)直徑、壁(bi)厚公差(cha)減少50%。
世界范圍內(nei)無縫不銹(xiu)鋼管(guan)設(she)備(bei)制(zhi)(zhi)造的(de)經驗，顯示出(chu)在設(she)備(bei)改進提高(gao)這(zhe)方面具有(you)很大(da)的(de)潛力，這(zhe)一潛力沒有(you)被挖掘出(chu)來的(de)原(yuan)因是由于軋(ya)管(guan)設(she)備(bei)和輔(fu)助設(she)備(bei)配置不當。對(dui)于軋(ya)制(zhi)(zhi)全過(guo)程監控而言，缺(que)少合適的(de)檢測技術，穿(chuan)孔工藝過(guo)程難以掌握。另外，在軋(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程中也缺(que)乏進行適當修正調節的(de)執行裝置。
只有當所(suo)有問題具有一(yi)致且全面(mian)的解決辦法后，才能在(zai)實際運行中實現(xian)既(ji)定的目(mu)標。因此，在(zai)PQF這一(yi)理念中結合(he)了一(yi)系列完(wan)整的解決方(fang)案（圖26-6),包括：
1. 輥(gun)式穿孔機，設有最優(you)化的(de)軋(ya)輥(gun)箱(xiang)和導衛裝置以及扭轉變形小的(de)機架；
2. 用(yong)于軋(ya)制延伸的三輥式(shi)連軋(ya)機(ji)，這種軋(ya)機(ji)容易操作，且產品(pin)質量優(you)越；
3. HGC輥縫液(ye)壓調節系統，使(shi)軋管延伸階段的壁厚偏差減至最小值；
4. CARTA工(gong)藝系統，可以優(you)化(hua)生產(chan)計劃(hua)并在生產(chan)過(guo)程(cheng)中進行(xing)在線(xian)調節；
5. CARTA/FGF,即自由孔型形狀工藝系統，厚(hou)壁管的質量得以優(you)化；
6. 張(zhang)減(jian)機(ji)采用三組疊加(jia)傳動和(he)可(ke)調式精軋機(ji)架（FPS)以(yi)減(jian)少張(zhang)減(jian)管的直徑偏差值(zhi)；
7. LASUS壁(bi)厚測量(liang)系統，可(ke)對壁(bi)厚進行可(ke)靠的(de)、高分(fen)辨率(lv)的(de)測量(liang)；
8. QAS質(zhi)量保證(zheng)系統(tong)，可對測(ce)得的數據進行智(zhi)能評(ping)估(gu)，并提供有效的工藝過程監(jian)控(kong)。
一、三輥式連軋管機
早(zao)在20世紀90年代初，SMS-Demag-Innse 就(jiu)對三輥(gun)軋(ya)(ya)管(guan)機作過報道，認(ren)為這(zhe)(zhe)是(shi)已發展完善(shan)的(de)(de)(de)(de)二(er)輥(gun)式MPM軋(ya)(ya)機進一步發展的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)。三輥(gun)式連軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)優點(dian)是(shi)顯(xian)而易見(jian)的(de)(de)(de)(de)，因為在張(zhang)減工(gong)藝領域早(zao)已實(shi)現了(le)由二(er)輥(gun)式機架(jia)向(xiang)三輥(gun)式機架(jia)的(de)(de)(de)(de)轉變，使無(wu)縫不銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)質量顯(xian)著提(ti)高。對這(zhe)(zhe)種工(gong)藝危險性(xing)的(de)(de)(de)(de)預測(ce)，是(shi)三輥(gun)式軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)藝應(ying)用成熟(shu)較晚的(de)(de)(de)(de)原因之一，因此要盡可能做到不用價格昂貴(gui)的(de)(de)(de)(de)試驗軋(ya)(ya)機來開發與MPM軋(ya)(ya)機不同(tong)的(de)(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)(de)孔型設計技(ji)術，特別要注(zhu)意將軋(ya)(ya)件從芯棒(bang)上(shang)脫出的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。SMS-Meer 和(he) SMS-Demag-Innse應(ying)用以MPM軋(ya)(ya)機操作經(jing)驗為基礎的(de)(de)(de)(de)FEM有限(xian)元模(mo)擬(ni)法（圖26-7),實(shi)施了(le)技(ji)術安全措(cuo)施，獲得了(le)為安裝(zhuang)新的(de)(de)(de)(de)PQF軋(ya)(ya)管(guan)工(gong)藝所需(xu)的(de)(de)(de)(de)訣竅。這(zhe)(zhe)是(shi)一項獨立的(de)(de)(de)(de)技(ji)術，它(ta)可安全、切實(shi)地被引入實(shi)際(ji)應(ying)用之中。
與(yu)兩(liang)輥(gun)式(shi)軋管(guan)工藝(yi)相比，三輥(gun)式(shi)工藝(yi)在(zai)質量和成本方面的(de)(de)(de)優越性在(zai)于三輥(gun)式(shi)機架中更(geng)加均勻(yun)的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)過程。三輥(gun)式(shi)結構(gou)使得金屬流變(bian)得均勻(yun)，原因是(shi)軋輥(gun)和管(guan)件間的(de)(de)(de)相對速(su)度大(da)約(yue)降低(di)了50%,軋制(zhi)力(li)(li)沿(yan)周邊和自由變(bian)形(xing)區(qu)的(de)(de)(de)分布更(geng)加合理，未(wei)加控制(zhi)的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)只有兩(liang)輥(gun)式(shi)軋管(guan)工藝(yi)的(de)(de)(de)一半。更(geng)加均勻(yun)的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)意味(wei)著管(guan)件截面內的(de)(de)(de)壁(bi)厚偏差(cha)較小，與(yu)具有影響(xiang)力(li)(li)的(de)(de)(de)變(bian)量的(de)(de)(de)關聯(lian)性較小，金屬變(bian)形(xing)應力(li)(li)就相對較低(di)。
從不銹鋼(gang)管廠的(de)角度來(lai)看(kan)，三輥式軋管機的(de)一個主要優點(dian)是(shi)軋制(zhi)過程穩定，而且易于掌握(wo)。這個優點(dian)很(hen)重要，因為確定這種軋制(zhi)過程的(de)先決條件就是(shi)在(zai)日常生(sheng)產中確保產品質量的(de)可靠性(xing)和(he)持久(jiu)性(xing)。上述較(jiao)低的(de)金屬(shu)應力使(shi)得產品范圍得以擴大到薄(bo)壁管和(he)合(he)金含量較(jiao)高的(de)鋼(gang)管。
三輥(gun)式連軋管機(ji)可以達到無縫鋼管軋機(ji)靈(ling)活性(xing)高、在較(jiao)短的(de)(de)時(shi)間內小批量(liang)生(sheng)產不同規格的(de)(de)管子的(de)(de)要求、同時(shi)具有(you)成本較(jiao)低和尺(chi)寸偏差較(jiao)小等優點(dian)。
為了將這(zhe)些成果應用(yong)于三輥軋(ya)管工(gong)藝過程，PQF軋(ya)機(ji)結合了以下機(ji)械設計特點：軋(ya)輥的準確定(ding)位和保(bao)持(chi)正定(ding)位置的穩定(ding)性，同時(shi)在軋(ya)制過程中可以調節軋(ya)輥孔型(xing)。
軋(ya)輥裝(zhuang)在可擺動的(de)(de)橫臂上，然后(hou)裝(zhuang)入(ru)機架的(de)(de)機芯（圖26-8)。機芯裝(zhuang)在隧道式機座內，后(hou)者裝(zhuang)有(you)調整(zheng)軋(ya)輥位(wei)置的(de)(de)液(ye)壓小艙（每一(yi)個(ge)軋(ya)輥設有(you)一(yi)個(ge)液(ye)壓小艙），這些結構均(jun)使(shi)軋(ya)機既穩定(ding)又緊湊，使(shi)得軋(ya)輥定(ding)位(wei)和芯棒導向具有(you)很(hen)高(gao)的(de)(de)準確(que)度，從而(er)將變形過程(cheng)設計得很(hen)精確(que)。
和(he)兩輥式(shi)MPM軋機(ji)相比較，上述結(jie)構又具有以下優點(dian)：
1. 軋機總體(ti)設計緊湊，基(ji)座深度最(zui)小；
2. 機架間距(ju)較小，芯(xin)棒(bang)長度較短，并(bing)具有最佳(jia)的芯(xin)棒(bang)導引系統；
3. 在(zai)封(feng)閉固定的環狀機(ji)架框(kuang)架內，三股軋輥力(li)互呈120°,可相互對(dui)稱吸收；
4. 由于變形均勻(yun)再(zai)加(jia)上每一(yi)個軋輥機可(ke)以液壓調(diao)整，可(ke)以實現(xian)軋縫的(de)自動調(diao)整；
5. 軸承間(jian)距離(li)較短(duan)，作用(yong)在每一個軋輥上的軋制力較小，因(yin)此彎曲力矩較小，從而使孔型的改變量最小，管子公差明(ming)顯降低。
二、壁厚測量
LASUS是設(she)在(zai)軋機(ji)熱軋區的(de)超(chao)聲波(bo)壁厚(hou)測(ce)量系(xi)統（圖26-9),其工(gong)藝技(ji)術原(yuan)理和冷(leng)管超(chao)聲波(bo)探傷基本相同，具有(you)同樣高的(de)精確性(xing)(xing)、局部分辨率和可(ke)靠性(xing)(xing)。上述測(ce)量技(ji)術特性(xing)(xing)對于正確而詳盡地記錄熱軋管壁厚(hou)結構(gou)具有(you)決定性(xing)(xing)意義，這樣就可(ke)以(yi)在(zai)生(sheng)產過(guo)程(cheng)中進行正確的(de)介入。
測(ce)量頭(tou)（探頭(tou)）裝(zhuang)在抽芯棒裝(zhuang)置的(de)軋(ya)出(chu)區，它對(dui)PQF熱軋(ya)管和(he)穿孔坯的(de)軋(ya)制(zhi)數據進行(xing)記錄(lu)。在張減機的(de)輸出(chu)端則(ze)設有另一(yi)個測(ce)量頭(tou)以(yi)記錄(lu)熱軋(ya)荒管的(de)壁厚偏差，并對(dui)管端增厚和(he)內六角形加以(yi)確認。
三、質量(liang)保證系統
穿孔機(ji)(ji)(ji)和連軋(ya)管機(ji)(ji)(ji)對(dui)壁厚形成的(de)(de)影響可借QAS系統(tong)(tong)中適當(dang)的(de)(de)分(fen)析(xi)技術而加以(yi)(yi)區分(fen)，從(cong)而對(dui)兩個機(ji)(ji)(ji)組分(fen)別實(shi)現(xian)工(gong)藝過(guo)程(cheng)最佳化。在各種情況下可由單通(tong)道測(ce)(ce)量系統(tong)(tong)來對(dui)這兩種影響進(jin)行區分(fen)，此時由機(ji)(ji)(ji)器人控(kong)制(zhi)測(ce)(ce)量頭圍繞工(gong)件(jian)的(de)(de)軸線回轉(zhuan)。在QAS系統(tong)(tong)中設(she)有被(bei)測(ce)(ce)數據的(de)(de)智能評價系統(tong)(tong)，這一系統(tong)(tong)對(dui)所測(ce)(ce)得的(de)(de)數據沿周(zhou)邊或軸向進(jin)行正確分(fen)類，然后加以(yi)(yi)分(fen)析(xi)評估。
四、CARTA工藝技術系統
CARTA工(gong)藝技(ji)術(shu)系(xi)統(tong)(tong)為三大軋(ya)機(ji)，即穿孔機(ji)、PQF軋(ya)機(ji)和張減機(ji)提(ti)供優化操作所需的技(ji)術(shu)。借助于CARTA工(gong)藝技(ji)術(shu)，生產計(ji)劃子(zi)系(xi)統(tong)(tong)得以(yi)確定(ding)工(gong)具(ju)及其整(zheng)定(ding)數據。CARTA工(gong)具(ju)管(guan)(guan)理系(xi)統(tong)(tong)可(ke)以(yi)保證工(gong)具(ju)的正確加工(gong)以(yi)及工(gong)具(ju)機(ji)架的正確管(guan)(guan)理。CARTA過程管(guan)(guan)理系(xi)統(tong)(tong)完(wan)成過程控制，從(cong)而(er)修正整(zheng)定(ding)值，使尺(chi)寸(cun)偏差減至最小。CARTA工(gong)藝技(ji)術(shu)系(xi)統(tong)(tong)包(bao)括以(yi)下6個系(xi)統(tong)(tong)：
1. CARTA-CPM 這一系統得以保(bao)證穿(chuan)孔(kong)機(ji)最佳化運行所需的(de)工藝(yi)技(ji)術(shu)，即提供軋制表所需的(de)工具(ju)數據及其整(zheng)定值，而(er)且可以在生(sheng)產過程中對整(zheng)定值加以修(xiu)正(zheng)。
2. CARTA/EC(穿孔(kong)機(ji)壁(bi)厚不(bu)(bu)均(jun)控制系統(tong)） 采用CAR-TA-EC 對壁(bi)厚不(bu)(bu)均(jun)加以控制可獲得良(liang)好(hao)的(de)經(jing)濟效益，這一系統(tong)由過程(cheng)數據(ju)分析和故(gu)障診斷(duan)兩(liang)個(ge)系統(tong)組(zu)成(cheng)，其功能是(shi)大大改(gai)善穿孔(kong)機(ji)壁(bi)厚不(bu)(bu)均(jun)的(de)狀(zhuang)況。
3. CARTA/PQF 借助于CARTA/PQF的(de)PSS過(guo)程監控(kong)(kong)系統(tong)(tong)（Process Supervision System)以(yi)及(ji)CARTA/PQF的(de)液壓輥縫(feng)調(diao)節(jie)控(kong)(kong)制系統(tong)(tong)（HGC),可在軋制過(guo)程中對(dui)軋機調(diao)整進行修正(zheng)，這樣可對(dui)管(guan)子產生補償影響。
更(geng)換軋(ya)(ya)制(zhi)規(gui)格(ge)時，有(you)時往往需要改(gai)(gai)變(bian)輥(gun)縫調整(zheng)或改(gai)(gai)變(bian)速度系(xi)(xi)列，從(cong)而改(gai)(gai)變(bian)中(zhong)間機架張力狀態或延伸系(xi)(xi)數分(fen)配以(yi)優化變(bian)形過(guo)(guo)(guo)程。這樣，可改(gai)(gai)變(bian)在(zai)(zai)(zai)軋(ya)(ya)制(zhi)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)的摩擦力、溫度和材(cai)料性(xing)能的影(ying)響。輥(gun)縫調整(zheng)也(ye)可以(yi)在(zai)(zai)(zai)軋(ya)(ya)制(zhi)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)進行，以(yi)便使溫度的影(ying)響得以(yi)補償。此外，軋(ya)(ya)制(zhi)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)芯棒磨損的影(ying)響也(ye)可以(yi)采用適應(ying)性(xing)調整(zheng)而加(jia)以(yi)修(xiu)正。采用這一系(xi)(xi)統也(ye)可以(yi)使管端(duan)軋(ya)(ya)得薄一些，以(yi)減(jian)(jian)少在(zai)(zai)(zai)張減(jian)(jian)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)的管端(duan)的增厚(hou)。
4. CARTA/SRM 采用這一(yi)系(xi)統，張減機的(de)(de)軋輥速度可以自動適應，從而(er)將壁厚偏差減至最小(xiao)。通常所配置的(de)(de)過(guo)程控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統包(bao)括管(guan)端控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統CEC和平均壁厚控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統WTCA/L.工(gong)件(jian)通過(guo)張減機時(shi)，控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統調整工(gong)件(jian)的(de)(de)延伸，使壁厚符合要求。與(yu)沒有設(she)置控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統的(de)(de)張減機相比較，壁厚偏差精度和收得率(lv)能提高幾個百分(fen)點。從運(yun)行經濟性的(de)(de)角(jiao)度看，有必要設(she)置這種形式(shi)的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)統。
5. CARTA/FPS 成品機(ji)架(jia)采用(yong)(yong)可(ke)(ke)調機(ji)架(jia)（FPS),可(ke)(ke)以減小直徑(jing)偏差(cha)，即降低平(ping)均壁厚(hou)偏差(cha)和(he)不圓度。圖26-10所示(shi)的是用(yong)(yong)于這一用(yong)(yong)途的具有可(ke)(ke)調機(ji)架(jia)的張減機(ji)。CARTA/FPS的功能是管(guan)理專用(yong)(yong)機(ji)架(jia)和(he)確定其整定值。
6. CARTA/PL(Planning)這一系統對測得(de)的(de)(de)數據(ju)、操作臺的(de)(de)輸(shu)入值和設計數據(ju)等工藝參數進行(xing)評估，其目的(de)(de)在于建立經驗(yan)數據(ju)庫，優化過程(cheng)計劃，利用(yong)從(cong)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)操作中獲(huo)得(de)的(de)(de)經驗(yan)進行(xing)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)控制。采(cai)用(yong)這一子系統的(de)(de)目的(de)(de)是使一批管子的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中以最小量的(de)(de)管件生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)出符(fu)合規定(ding)公差的(de)(de)管子。
所有以上這些(xie)新技術的目的在于提高無縫不銹(xiu)鋼管生產(chan)的靈活性，并(bing)使尺寸偏差降為最小值。
五、天(tian)津鋼管集團有(you)限公司（TPCO)的PQF連軋管機
天津鋼(gang)管(guan)(guan)集團有(you)限公司的(de)三輥(gun)連軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)融合了(le)PQF軋(ya)管(guan)(guan)工藝所有(you)的(de)精(jing)粹功能(neng)，也是世(shi)界(jie)上首臺此類軋(ya)機(ji)(ji)。該廠所生產(chan)的(de)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)外徑為(wei)31.8~168.3mm,年產(chan)量為(wei)40萬/噸。主要設備組成為(wei)：環形爐(lu)；錐輥(gun)式穿孔機(ji)(ji)；5機(ji)(ji)架PQF軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)，其(qi)前(qian)設有(you)空軋(ya)機(ji)(ji)架，其(qi)后設有(you)芯棒(bang)抽出機(ji)(ji)；再加熱爐(lu)；24架張減機(ji)(ji)。
為縮短節奏時，增加產量，軋機的芯棒由抽出裝置抽出，為此芯棒抽出機設有液壓輥縫控制設施。PQF三輥軋管工藝比較容易掌握，易于達到高級產品質量水平，可軋制如304L不銹鋼(gang)等合金含量較高的鋼管，因此可以說實現了軋管工藝技術更進一步的目標。
