斜軋擴徑（也稱斜軋擴管）屬于軋管的形式之一，是到目前為止通過軋制獲得最大口徑不(bu)銹鋼管的方法。鋼管斜軋擴徑工藝是一古老、成熟的工藝，早在1925~1933年間美國和德國就相繼研制出不銹鋼管斜軋擴徑機并投入了生產；1993年意大利的INNSE 公司將現代的計算機、液壓小艙等控制技術應用于斜軋熱擴徑技術中，為意大利的達爾明公司提供了一臺ф610mm斜軋擴徑機，使得斜軋擴徑工藝得到了翻新和復蘇。前世界上有4臺斜軋擴徑機在生產運行中，即美國Lorain廠1930年投產的ф660mm機組，年產15萬噸，捷克Chomutov廠有2臺斜軋擴徑機，即1928年投產的ф545mm機組，年產10萬t和隨后投產的Φ610mm機組；意大利1993年投產的ф610mm機組，年產15萬噸，德國Rath廠1933年建的ф1500mm機組早已停產。
斜軋擴(kuo)徑一般一個道次的擴(kuo)徑率為35%~65%,最大可達75%甚至80%,可生產的品(pin)種(zhong)有(you)：套(tao)管(guan)(guan)、鍋爐電站用(yong)管(guan)(guan)、氣瓶管(guan)(guan)、管(guan)(guan)線管(guan)(guan)、液壓支架管(guan)(guan)、結構管(guan)(guan)、機加工管(guan)(guan)、石油裂化管(guan)(guan)和(he)高壓化肥(fei)管(guan)(guan)等(deng)。
一、工藝描述
斜軋(ya)擴(kuo)徑機(ji)(ji)組母管(guan)(guan)(guan)有兩種：一(yi)種是來(lai)自軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組（自動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)、連續軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)等）的(de)(de)(de)成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)；另一(yi)種是來(lai)自穿孔機(ji)(ji)后的(de)(de)(de)毛管(guan)(guan)(guan)。斜軋(ya)擴(kuo)徑機(ji)(ji)既可(ke)與主軋(ya)機(ji)(ji)成(cheng)在線布(bu)(bu)置(zhi)，也(ye)可(ke)離(li)線布(bu)(bu)置(zhi)。根據來(lai)料母管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)壁(bi)(bi)厚(hou)和(he)溫(wen)(wen)度(du)，在線布(bu)(bu)置(zhi)的(de)(de)(de)可(ke)直接(jie)送(song)擴(kuo)徑機(ji)(ji)加(jia)(jia)工；離(li)線布(bu)(bu)置(zhi)或(huo)溫(wen)(wen)度(du)較低的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)(guan)送(song)入加(jia)(jia)熱爐中加(jia)(jia)熱至1100~1250℃,由輥(gun)道(dao)送(song)出(chu)，經高壓水進行外表面除鱗后，以螺旋(xuan)的(de)(de)(de)運動方式送(song)入斜軋(ya)擴(kuo)徑機(ji)(ji)進行擴(kuo)徑軋(ya)制(zhi)；溫(wen)(wen)度(du)損失(shi)較少的(de)(de)(de)厚(hou)壁(bi)(bi)管(guan)(guan)(guan)經橫(heng)移臺架輸送(song)和(he)高壓水除鱗后可(ke)直接(jie)送(song)斜軋(ya)擴(kuo)徑機(ji)(ji)組進行擴(kuo)徑軋(ya)制(zhi)。
斜軋(ya)(ya)擴徑(jing)(jing)機(ji)主要(yao)是(shi)由(you)兩(liang)個位于不重合的(de)水平面(mian)上同向轉動的(de)錐形輥(gun)(gun)(gun)、一對上下(xia)布(bu)置的(de)固定導(dao)板以(yi)及一個錐形頂頭(tou)和一個沿(yan)軋(ya)(ya)制(zhi)中心線方向支撐頂頭(tou)的(de)頂桿(gan)組成(cheng)，在軋(ya)(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)中，管徑(jing)(jing)擴大(da)、壁厚減薄(bo)，延伸系數(shu)接近1。軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)軸布(bu)置在兩(liang)個偏離的(de)水平面(mian)上，沿(yan)軸向有一個大(da)交叉角度(du)。軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)軸線的(de)空間交叉和垂直偏移量將產生(sheng)喂(wei)入角并使軋(ya)(ya)件作螺旋運動，如(ru)圖 4-25 所示。調整軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)軸向位置可以(yi)改變軋(ya)(ya)件的(de)咬入條件及荒(huang)管的(de)外(wai)徑(jing)(jing)，頂頭(tou)位置決定擴徑(jing)(jing)后荒(huang)管的(de)壁厚。軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)由(you)計算機(ji)進行設計。
在斜軋(ya)(ya)擴徑機軋(ya)(ya)制(zhi)過程中(zhong)，通過頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)內壁噴(pen)嘴噴(pen)鹽溶液來去除管(guan)(guan)子內表(biao)面氧化(hua)鐵(tie)皮(pi)及起潤滑作(zuo)用，以優化(hua)表(biao)面質量，并保證頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)有足(zu)夠長的使用壽命。軋(ya)(ya)制(zhi)時頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)和頂(ding)(ding)桿是相連接的，但(dan)可以快速地裝(zhuang)拆，擴徑結束后，頂(ding)(ding)桿從管(guan)(guan)中(zhong)抽出(chu)，頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)在軋(ya)(ya)機出(chu)口位置冷卻、檢查和潤滑后重復(fu)使用。
斜軋(ya)擴(kuo)徑機(ji)的調整(zheng)依(yi)靠在(zai)線的軟件(jian)包，基于少數基礎數據（管徑、鋼(gang)種(zhong)、溫度等(deng)），計(ji)算(suan)機(ji)對整(zheng)個軋(ya)制線計(ji)算(suan)出(chu)所(suo)有的調整(zheng)參數。此外，這(zhe)一軟件(jian)包也對軋(ya)制時的動力(li)參數（如力(li)能、電流、電機(ji)功率等(deng)）進行(xing)估算(suan)。
現代斜軋(ya)擴徑機的頂(ding)桿采用液壓小艙控制(zhi)定位(wei)，液壓小艙也可(ke)以在(zai)軋(ya)制(zhi)過程中調整頂(ding)頭位(wei)置，以實現控制(zhi)系統(tong)對因頂(ding)桿彈性(xing)和膨脹延(yan)伸所(suo)產生的長度變化(hua)進行補償，從而保證產品質量的穩定性(xing)。軋(ya)制(zhi)過程管子(zi)受到上下導板的約(yue)束。
軋制時(shi)數據(ju)存(cun)(cun)儲(chu)系統(tong)對(dui)整(zheng)個軋線的最主(zhu)要的工(gong)藝、操(cao)作(zuo)(zuo)參數進(jin)行測量(liang)、顯示和(he)(he)記錄。這(zhe)有(you)利于(yu)提高產品(pin)質量(liang)和(he)(he)軋制效(xiao)率，因為數據(ju)存(cun)(cun)儲(chu)系統(tong)測得的實際值(zhi)和(he)(he)由調整(zheng)數學模(mo)型進(jin)行計算所得的預期值(zhi)兩(liang)者進(jin)行比較(jiao)，若有(you)差(cha)異，控(kong)制系統(tong)或操(cao)作(zuo)(zuo)者可以立即得知軋線的不正(zheng)常功能(neng)和(he)(he)不正(zheng)常狀態(tai)，并加(jia)以調整(zheng)。此外(wai)，每一根熱擴(kuo)徑鋼管的主(zhu)要數據(ju)均(jun)加(jia)以存(cun)(cun)儲(chu)，可以用于(yu)進(jin)一步的工(gong)藝操(cao)作(zuo)(zuo)分(fen)析，以便改進(jin)實際操(cao)作(zuo)(zuo)。
斜軋(ya)擴徑機(ji)(ji)的一(yi)個(ge)主要特點是產品質量(liang)穩定(ding)，保持壁厚(hou)精度不變，這(zhe)是由(you)(you)于(yu)液壓小(xiao)艙可以(yi)對(dui)(dui)軋(ya)機(ji)(ji)和扎制時頂頭位移(yi)而造成的任何長(chang)度尺寸(cun)變異進行補(bu)償。主要是針對(dui)(dui)頂頭、頂桿的熱膨脹(zhang)，機(ji)(ji)因利(li)履算出所要求的液壓小(xiao)艙運(yun)動規律，根據軋(ya)機(ji)(ji)的實際操作對(dui)(dui)頂頭位移(yi)量(liang)進行數字模擬并(bing)加(jia)以(yi)放大，而由(you)(you)液壓小(xiao)艙控制系統進行實時補(bu)償。
出斜軋擴(kuo)徑(jing)機后的管子由橫(heng)移(yi)裝置和輥道運送(song)至均(jun)整(zheng)機進行均(jun)整(zheng)，以進一步改善管子的表面質量。均(jun)整(zheng)后的鋼管由專用(yong)設備送(song)至步進梁(liang)式再加熱(re)爐(lu)中加熱(re)，加熱(re)好的鋼管經高壓水除鱗后在定徑(jing)機組定徑(jing)，得到成品尺寸(cun)的不銹(xiu)鋼管。定徑(jing)后的鋼管送(song)往冷(leng)床(chuang)冷(leng)卻(que)，收(shou)集后在中間庫存放。
根據生(sheng)產品(pin)種的要求，需要矯直的鋼管由吊車(che)從中(zhong)間庫吊運到壓力矯直機(ji)上進(jin)(jin)行(xing)矯直，之后(hou)(hou)再吊運到精整(zheng)(zheng)線進(jin)(jin)行(xing)精整(zheng)(zheng)。首先由輥道送到切割(ge)裝置處(chu)切頭尾(wei)，然(ran)后(hou)(hou)經橫移臺(tai)架送至(zhi)銑頭、倒(dao)棱處(chu)加工。經過(guo)銑頭、倒(dao)棱的鋼管再送往超聲(sheng)波探傷處(chu)探傷，有(you)缺陷的鋼管被打(da)上標(biao)記并被撥入(ru)缺陷管收(shou)集料(liao)筐，合(he)格鋼管則運送至(zhi)測(ce)長、稱重(zhong)、打(da)標(biao)裝置處(chu)進(jin)(jin)行(xing)測(ce)長、稱重(zhong)和打(da)標(biao)，然(ran)后(hou)(hou)運送到中(zhong)間庫或成品(pin)庫轉運或發貨。
對(dui)于需要水(shui)壓試(shi)驗(yan)(yan)的(de)不銹鋼管，倒棱后直接送入(ru)水(shui)壓試(shi)驗(yan)(yan)機進行水(shui)壓試(shi)驗(yan)(yan)，對(dui)節奏(zou)來不及的(de)鋼管由吊(diao)車(che)吊(diao)運至中間庫(ku)存(cun)放(fang)，然后根(gen)據生(sheng)產計劃(hua)安排，再自中間庫(ku)吊(diao)出送至水(shui)壓試(shi)驗(yan)(yan)機的(de)上料臺架，進行水(shui)壓試(shi)驗(yan)(yan)，之后測長、稱重及打標，運人成(cheng)品庫(ku)存(cun)放(fang)。
對于需要熱處理和管加(jia)工的鋼管，則經過(guo)矯直、切頭(tou)尾、銑頭(tou)、探傷及稱(cheng)重打標后送(song)往中間庫(ku)存(cun)放，再轉運(yun)至(zhi)公司相(xiang)應車間進行處理和加(jia)工。
對(dui)于超(chao)聲探(tan)(tan)傷后(hou)認為可以修磨的(de)缺(que)陷管送(song)入修磨臺架上進行修磨、復探(tan)(tan)；不可修磨的(de)缺(que)陷或由再切鋸改(gai)(gai)尺，切除有缺(que)陷的(de)部分（剩(sheng)余部分作為短尺管收集、存放、發運），或直(zhi)接(jie)判(pan)為廢(fei)品(pin)。對(dui)于水壓試驗后(hou)的(de)不合格鋼管直(zhi)接(jie)判(pan)為廢(fei)品(pin)或在再切鋸上改(gai)(gai)尺。
二、各(ge)種(zhong)生產(chan)工藝的特點及設(she)備選型
目(mu)前，國內外(wai)直(zhi)徑(jing)(jing)大于460mm熱軋無縫不銹(xiu)鋼管的生產方式主要有：擠壓(ya)法(fa)、頂管法(fa)、周(zhou)期軋管法(fa)、二次(ci)穿孔法(fa)和擴徑(jing)(jing)法(fa)。
擠(ji)壓法主要(yao)用(yong)于低塑性難變形高合金(jin)鋼管(guan)(guan)的(de)生產(chan)；頂管(guan)(guan)機、擠(ji)壓機適于高合金(jin)特殊專用(yong)管(guan)(guan)材生產(chan)，其年產(chan)量(liang)低，軋(ya)制(zhi)批(pi)量(liang)小。
周期(qi)式(shi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機產(chan)(chan)(chan)品尺(chi)寸精(jing)度低，缺陷多，效率(lv)(lv)和成材率(lv)(lv)不高(gao)，故使(shi)用(yong)批量(liang)較大的(de)(de)(de)(de)(de)大直徑(jing)(jing)(jing)(jing)無縫鋼(gang)管(guan)通常采用(yong)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)來生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，即由已有的(de)(de)(de)(de)(de)熱軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機組提(ti)供(gong)荒管(guan)為原料，經加熱擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)、減壁(bi)軋(ya)(ya)(ya)制生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，斜(xie)軋(ya)(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機可(ke)以是離(li)線布(bu)置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)，也(ye)可(ke)以在線布(bu)置(zhi)(zhi)。周期(qi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)法可(ke)以生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)直徑(jing)(jing)(jing)(jing)426mm 以上的(de)(de)(de)(de)(de)大直徑(jing)(jing)(jing)(jing)厚(hou)壁(bi)鋼(gang)管(guan)（如德國Rath廠(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)周期(qi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機組可(ke)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)φ711.2mm鋼(gang)管(guan)），但產(chan)(chan)(chan)品表面質(zhi)量(liang)不佳，生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)效率(lv)(lv)不高(gao)。隨著其他更先進的(de)(de)(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)技術的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)現，周期(qi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)法因其產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)壁(bi)厚(hou)精(jing)度不高(gao)，已不再是生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)大口(kou)徑(jing)(jing)(jing)(jing)厚(hou)壁(bi)管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)最佳生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)方(fang)式(shi)，目前國內最大的(de)(de)(de)(de)(de)周期(qi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機是攀成鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)ф318mm機組，產(chan)(chan)(chan)品規格范圍為ф168~377mm,設計生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力12萬噸，改造后外徑(jing)(jing)(jing)(jing)擴(kuo)大到ф508mm,產(chan)(chan)(chan)量(liang)達到17萬噸。
二(er)(er)次穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)法是將已(yi)在(zai)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)穿(chuan)(chuan)出的(de)毛管在(zai)另一臺穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)上進(jin)行第二(er)(er)次穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)，以達到擴徑(jing)減壁(bi)的(de)目的(de)。在(zai)世界鋼(gang)(gang)(gang)管發展史上，美(mei)國Gary廠采用二(er)(er)次穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)法曾生產出外徑(jing)為φ339.7~508mm,最薄壁(bi)厚為6.35mm的(de)不銹鋼(gang)(gang)(gang)管。近(jin)(jin)年(nian)來，我(wo)國江都誠德鋼(gang)(gang)(gang)管公司在(zai)同(tong)一臺ф1000mm巨龍穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)上進(jin)行二(er)(er)次穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)，生產出直徑(jing)約Φ600mm特大口徑(jing)厚壁(bi)鋼(gang)(gang)(gang)管，用于二(er)(er)次穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)的(de)另一臺ф600mm穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)最近(jin)(jin)已(yi)試車投產。
目前(qian)使用的擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)有拉拔(ba)式(shi)(shi)(shi)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)、推制式(shi)(shi)(shi)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)輥(gun)式(shi)(shi)(shi)斜軋(ya)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)三種生(sheng)(sheng)產方式(shi)(shi)(shi)。前(qian)兩(liang)種擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)由于受應力狀態(tai)和(he)變形特點的限制，管材(cai)(cai)表(biao)面(mian)(mian)細微缺(que)陷擴(kuo)(kuo)大，易產生(sheng)(sheng)裂(lie)紋和(he)內直道缺(que)陷，外徑(jing)、壁厚(hou)偏差及彎曲(qu)度均(jun)要(yao)變大，生(sheng)(sheng)產鋼管的尺(chi)寸(cun)精度、表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)量不及輥(gun)式(shi)(shi)(shi)斜軋(ya)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)好。拉拔(ba)式(shi)(shi)(shi)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)因成材(cai)(cai)率低、生(sheng)(sheng)產效率低及工具費用高等缺(que)點。現在(zai)許(xu)多國(guo)家(jia)一般都不再新。建拉拔(ba)式(shi)(shi)(shi)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)進行擴(kuo)(kuo)徑(jing)生(sheng)(sheng)產。
國際上采用斜軋擴(kuo)徑(jing)(jing)法(fa)（也稱盤式擴(kuo)徑(jing)(jing)法(fa)或(huo)旋轉擴(kuo)徑(jing)(jing)法(fa)）生(sheng)產(chan)(chan)大口徑(jing)(jing)無縫不銹鋼管的主要廠(chang)家(jia)包括：美國的USS/Kobe-Lorain廠(chang)，由自(zi)動(dong)軋管機供坯，產(chan)(chan)品(pin)規格：外(wai)徑(jing)(jing)Φ406.4~660.4mm、壁厚(hou)8~10mm、最大長度13m,生(sheng)產(chan)(chan)能力15萬t/a;
捷克的VFChomutov廠，在兩臺(tai)周期軋管機后各(ge)配(pei)一臺(tai)斜軋擴徑(jing)機，最大管徑(jing)分別是ф530mm和(he)ф720mm,生產(chan)能力10萬(wan)t/a.
特別值(zhi)得(de)(de)一提的(de)(de)是1993年投產的(de)(de)意大利達爾明(ming)鋼管廠的(de)(de)斜軋擴徑(jing)(jing)機組，采用了液壓小(xiao)艙工(gong)(gong)藝軟(ruan)件包等(deng)最(zui)新技術使得(de)(de)產品(pin)(pin)質量、成材率、工(gong)(gong)具消(xiao)耗等(deng)指標全面得(de)(de)到(dao)(dao)了優化。該擴徑(jing)(jing)機由MPM供坯，產品(pin)(pin)規格范圍為：外徑(jing)(jing)φ355.6~622.3mm(可擴大到(dao)(dao)ф711.2mm)。
據不完全(quan)統(tong)計，國(guo)際上(shang)共有7臺拉(la)拔(ba)擴(kuo)徑機，其(qi)中(zhong)(zhong)意大(da)利2臺、法(fa)國(guo)2臺、委(wei)內瑞拉(la)1臺、中(zhong)(zhong)國(guo)1臺，阿根廷1臺，除法(fa)國(guo)的(de)1臺安裝在Φ400mm自動軋管(guan)機之后外，其(qi)余6臺均(jun)配置在周期軋管(guan)機之后，生(sheng)產(chan)能力一般為3萬t/a.由于(yu)拉(la)拔(ba)擴(kuo)徑法(fa)生(sheng)產(chan)效率低，金屬消耗大(da)，產(chan)品質量不佳，沒有得到進一步發展。
近(jin)年來(lai)，推制擴徑法(fa)在我國得到(dao)(dao)了廣泛應用。天津鋼管實業(ye)開發公司的4臺推制式擴徑機(ji)可生產φ(273~800)mm×(5.4~30)mm的無縫鋼管，生產能力約1萬(wan)～2萬(wan)噸/a.在采用了嚴格管理、改進工具(ju)設計、優化(hua)生產工藝等(deng)一系列措施后，產品質量(liang)(liang)得到(dao)(dao)了明顯改善，但(dan)國內其他機(ji)組的產品質量(liang)(liang)難以保證。
斜軋擴徑機于20世紀20年代隨著石油(you)天(tian)然氣(qi)工業對大直徑熱(re)軋無縫(feng)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的需求增加而用于工業生產的，主要應用在美國(guo)(guo)、德國(guo)(guo)和捷克，目前(qian)有(you)4套機組在生產運行，生產鋼(gang)管(guan)的最大外徑為711.2mm。
新型輥(gun)式(shi)斜軋(ya)擴徑(jing)機產品表面質量好，鋼(gang)管(guan)金屬(shu)組織均(jun)勻，尺寸精度(du)高。鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚精度(du)可達到±4.5%~8%,生產效率高，金屬(shu)消(xiao)耗小。上述(shu)優點已使(shi)新型斜軋(ya)擴徑(jing)工(gong)藝成為(wei)當今一種經濟靈活的(de)大口徑(jing)不銹鋼(gang)管(guan)生產工(gong)藝。
斜軋(ya)擴徑的(de)產品規格為：外徑Φ323~720mm、壁厚(hou)9.5~40mm、長度6000~12500mm。
