第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不(bu)銹鋼管廠投產。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。
世界上最(zui)新(xin)型的無縫不(bu)銹鋼(gang)管軋機(ji)于(yu)2003年(nian)年(nian)底在天(tian)津投(tou)產(chan)，這是(shi)世界上第一臺 PQF軋管機(ji)（圖(tu)26-5)。PQF 是(shi) PremiumQuality Finishing 三(san)詞(ci)的縮寫(xie)。
PQF連軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)能保證(zheng)最佳的(de)產(chan)品質量。當然，只有當軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)在日常生產(chan)中能保證(zheng)產(chan)品優(you)質，它才具有真正的(de)競爭優(you)勢。這就需要軋(ya)機(ji)(ji)在運行中即堅固(gu)可靠，又易(yi)于(yu)操作。
早在1999年，SMS就(jiu)有發展PQF軋(ya)機的設想。在穿孔和張減工藝的優化(hua)方(fang)面，SMS-Meer 擁有多項專門(men)技術(shu)，而SMS-Uemag-Innse的主要技術(shu)領域則(ze)在MPM連(lian)續軋(ya)管工藝方(fang)面。
新的軋管機設(she)備的目(mu)標是使鋼管質量有一個飛躍，定(ding)量地說，就是使現在常用的直(zhi)徑、壁厚公差減少(shao)50%。
世界范(fan)圍內(nei)無縫不(bu)銹鋼管設備制造(zao)的(de)(de)經驗，顯示出在設備改進提高這(zhe)方面具有很大(da)的(de)(de)潛(qian)力(li)，這(zhe)一(yi)潛(qian)力(li)沒有被(bei)挖掘出來的(de)(de)原因是由于(yu)軋管設備和輔(fu)助設備配(pei)置不(bu)當。對于(yu)軋制全(quan)過(guo)程監控而言(yan)，缺(que)少合適(shi)的(de)(de)檢測技術，穿孔工藝過(guo)程難以掌握。另(ling)外(wai)，在軋制過(guo)程中也(ye)缺(que)乏進行(xing)適(shi)當修(xiu)正調節的(de)(de)執(zhi)行(xing)裝置。
只有當所有問題具有一致且全面(mian)的解決辦(ban)法后，才能在(zai)實際運行中實現既定的目標。因此，在(zai)PQF這一理念(nian)中結(jie)合了一系列完整的解決方案（圖26-6),包括：
1. 輥式穿(chuan)孔機，設有(you)最優化的(de)軋輥箱和導(dao)衛裝置以及扭(niu)轉(zhuan)變形小(xiao)的(de)機架；
2. 用于軋制延(yan)伸的三(san)輥式連(lian)軋機(ji)，這種軋機(ji)容易操作，且(qie)產品質量優越；
3. HGC輥縫液壓調節系統(tong)，使軋管延(yan)伸階段的壁厚偏差減至最小值(zhi)；
4. CARTA工藝系統，可以優化生(sheng)產(chan)計劃并在生(sheng)產(chan)過程中進行在線調節；
5. CARTA/FGF,即自(zi)由孔型形狀工(gong)藝系統，厚壁管的質量得以(yi)優化(hua)；
6. 張減(jian)機(ji)采用三組疊(die)加傳(chuan)動和可調式精(jing)軋機(ji)架（FPS)以減(jian)少張減(jian)管的直徑偏差值；
7. LASUS壁厚(hou)測(ce)量系統，可對壁厚(hou)進行可靠的(de)、高分辨(bian)率的(de)測(ce)量；
8. QAS質量(liang)保證系統，可對測得的(de)數據進行智能評估，并提(ti)供有效(xiao)的(de)工藝過(guo)程監控(kong)。
一(yi)、三(san)輥式連(lian)軋(ya)管機
早在20世紀(ji)90年代初，SMS-Demag-Innse 就(jiu)對(dui)三輥軋(ya)管(guan)機(ji)作過報道，認為(wei)這是已發展(zhan)完善(shan)的(de)(de)(de)二輥式MPM軋(ya)機(ji)進一步發展(zhan)的(de)(de)(de)方向。三輥式連軋(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)的(de)(de)(de)優點(dian)是顯而易見的(de)(de)(de)，因為(wei)在張減工(gong)藝(yi)(yi)(yi)領域早已實(shi)(shi)現了(le)由二輥式機(ji)架向三輥式機(ji)架的(de)(de)(de)轉(zhuan)變，使(shi)無縫不(bu)(bu)銹鋼管(guan)的(de)(de)(de)質量顯著(zhu)提高。對(dui)這種工(gong)藝(yi)(yi)(yi)危險性的(de)(de)(de)預(yu)測(ce)，是三輥式軋(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)應用(yong)(yong)(yong)成熟較晚(wan)的(de)(de)(de)原因之一，因此要盡可(ke)能做到不(bu)(bu)用(yong)(yong)(yong)價格昂貴的(de)(de)(de)試驗軋(ya)機(ji)來開發與MPM軋(ya)機(ji)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)新(xin)的(de)(de)(de)孔型(xing)設計技術，特別要注意將軋(ya)件從芯棒上脫出的(de)(de)(de)問題(ti)。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應用(yong)(yong)(yong)以(yi)MPM軋(ya)機(ji)操(cao)作經驗為(wei)基礎的(de)(de)(de)FEM有限元模擬法（圖26-7),實(shi)(shi)施(shi)了(le)技術安全(quan)措施(shi)，獲得了(le)為(wei)安裝新(xin)的(de)(de)(de)PQF軋(ya)管(guan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)所需(xu)的(de)(de)(de)訣竅。這是一項獨立的(de)(de)(de)技術，它可(ke)安全(quan)、切實(shi)(shi)地被(bei)引入(ru)實(shi)(shi)際(ji)應用(yong)(yong)(yong)之中。
與兩輥式軋(ya)管(guan)工藝(yi)相(xiang)比，三(san)輥式工藝(yi)在(zai)質量和成本方面的(de)(de)優(you)越性(xing)在(zai)于三(san)輥式機架中更(geng)加(jia)均勻的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)過程。三(san)輥式結(jie)構使得(de)金(jin)屬流變(bian)得(de)均勻，原因(yin)是(shi)軋(ya)輥和管(guan)件(jian)間的(de)(de)相(xiang)對速(su)度大約降低了50%,軋(ya)制力(li)沿(yan)周邊和自由變(bian)形(xing)(xing)區的(de)(de)分布更(geng)加(jia)合(he)理，未(wei)加(jia)控制的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)只有(you)兩輥式軋(ya)管(guan)工藝(yi)的(de)(de)一半。更(geng)加(jia)均勻的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)意味著(zhu)管(guan)件(jian)截面內的(de)(de)壁厚偏差較(jiao)(jiao)小，與具(ju)有(you)影響力(li)的(de)(de)變(bian)量的(de)(de)關聯性(xing)較(jiao)(jiao)小，金(jin)屬變(bian)形(xing)(xing)應(ying)力(li)就相(xiang)對較(jiao)(jiao)低。
從不銹鋼管(guan)廠的角度來看，三(san)輥式(shi)軋管(guan)機的一個(ge)主要(yao)優點(dian)是(shi)軋制過程穩定，而且易(yi)于(yu)掌(zhang)握。這個(ge)優點(dian)很重要(yao)，因為確(que)(que)定這種軋制過程的先決條件就是(shi)在日常生產(chan)(chan)中確(que)(que)保產(chan)(chan)品(pin)質(zhi)量的可靠(kao)性和持久性。上述(shu)較低的金屬應(ying)力使得產(chan)(chan)品(pin)范(fan)圍(wei)得以擴大(da)到薄壁管(guan)和合金含量較高的鋼管(guan)。
三輥(gun)式連軋(ya)管機可以(yi)達到無(wu)縫鋼管軋(ya)機靈(ling)活性高、在較短的(de)(de)時間內小批量生產(chan)不同規格的(de)(de)管子的(de)(de)要求、同時具有成本較低(di)和尺寸(cun)偏差較小等優點(dian)。
為了將這(zhe)些成果(guo)應(ying)用于三輥(gun)(gun)軋(ya)管工(gong)藝(yi)過(guo)程，PQF軋(ya)機(ji)結合了以(yi)下機(ji)械設計特(te)點(dian)：軋(ya)輥(gun)(gun)的準確定位(wei)和保持正定位(wei)置的穩定性，同時在軋(ya)制(zhi)過(guo)程中可以(yi)調節軋(ya)輥(gun)(gun)孔型。
軋輥(gun)裝(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)可(ke)擺(bai)動的(de)橫臂上，然后裝(zhuang)(zhuang)入機架的(de)機芯（圖26-8)。機芯裝(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)隧道式(shi)機座內，后者(zhe)裝(zhuang)(zhuang)有(you)調整軋輥(gun)位置(zhi)的(de)液壓(ya)小(xiao)艙（每一(yi)個(ge)軋輥(gun)設有(you)一(yi)個(ge)液壓(ya)小(xiao)艙），這些(xie)結構均使(shi)軋機既穩定(ding)又(you)緊湊，使(shi)得軋輥(gun)定(ding)位和芯棒(bang)導向(xiang)具有(you)很高的(de)準確度，從而將變形過程設計得很精(jing)確。
和兩輥(gun)式(shi)MPM軋機相比較，上述結構又具有以(yi)下(xia)優點：
1. 軋機總體設計緊湊，基(ji)座深度最小(xiao)；
2. 機架間距較小(xiao)，芯棒(bang)長度較短，并具(ju)有(you)最(zui)佳的芯棒(bang)導引系統；
3. 在(zai)封閉固定的環狀機架(jia)框架(jia)內，三股軋輥(gun)力互呈(cheng)120°,可相互對稱(cheng)吸收；
4. 由于變(bian)形均勻再(zai)加上每一個軋輥機可(ke)以(yi)(yi)液壓調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)，可(ke)以(yi)(yi)實現軋縫的自動調(diao)(diao)整(zheng)(zheng)；
5. 軸(zhou)承間距離較短，作用在每一個軋(ya)輥上的(de)軋(ya)制力(li)較小(xiao)，因(yin)此彎曲力(li)矩較小(xiao)，從而使孔型(xing)的(de)改變量最小(xiao)，管子公差明(ming)顯降低。
二、壁厚測量
LASUS是設在(zai)軋(ya)機熱軋(ya)區的(de)超(chao)聲(sheng)波壁厚(hou)測量(liang)(liang)系統（圖26-9),其工(gong)藝技術原理和(he)冷管(guan)超(chao)聲(sheng)波探(tan)傷基本相同，具有同樣高的(de)精確(que)(que)性、局部分辨率和(he)可靠性。上述測量(liang)(liang)技術特性對于正(zheng)確(que)(que)而詳盡地記(ji)錄熱軋(ya)管(guan)壁厚(hou)結構具有決定性意義(yi)，這(zhe)樣就可以(yi)在(zai)生產過程中(zhong)進(jin)行正(zheng)確(que)(que)的(de)介入。
測量(liang)頭（探頭）裝在抽芯(xin)棒裝置的(de)軋出區，它對PQF熱軋管(guan)和穿孔坯的(de)軋制數據進行記(ji)錄。在張減機(ji)的(de)輸(shu)出端則(ze)設有另一個測量(liang)頭以記(ji)錄熱軋荒管(guan)的(de)壁厚(hou)偏差，并(bing)對管(guan)端增厚(hou)和內六角形(xing)加以確認。
三(san)、質量保證(zheng)系(xi)統(tong)
穿(chuan)孔機和連軋(ya)管機對(dui)壁厚(hou)形成的(de)(de)影(ying)響可(ke)借QAS系統中(zhong)適當的(de)(de)分(fen)(fen)析技術而(er)加以區(qu)分(fen)(fen)，從而(er)對(dui)兩個(ge)機組分(fen)(fen)別實現工藝過程(cheng)最佳化。在(zai)各種情況下可(ke)由單通道測(ce)量(liang)系統來(lai)對(dui)這兩種影(ying)響進行區(qu)分(fen)(fen)，此時由機器人控制測(ce)量(liang)頭圍繞工件的(de)(de)軸線回轉。在(zai)QAS系統中(zhong)設有(you)被測(ce)數據的(de)(de)智能評價(jia)系統，這一系統對(dui)所測(ce)得的(de)(de)數據沿周邊或軸向進行正確分(fen)(fen)類，然后(hou)加以分(fen)(fen)析評估。
四、CARTA工藝技(ji)術系統(tong)
CARTA工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)(shu)系統(tong)(tong)(tong)為三大(da)軋(ya)機，即穿孔機、PQF軋(ya)機和張減機提供優(you)化(hua)操(cao)作所需的技(ji)術(shu)(shu)。借助于CARTA工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)(shu)，生產計劃(hua)子系統(tong)(tong)(tong)得以(yi)(yi)(yi)確定(ding)工(gong)具(ju)及其整定(ding)數據。CARTA工(gong)具(ju)管理系統(tong)(tong)(tong)可以(yi)(yi)(yi)保證工(gong)具(ju)的正(zheng)確加工(gong)以(yi)(yi)(yi)及工(gong)具(ju)機架的正(zheng)確管理。CARTA過(guo)程管理系統(tong)(tong)(tong)完(wan)成過(guo)程控制，從而修正(zheng)整定(ding)值，使尺寸偏差(cha)減至最小。CARTA工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)(shu)系統(tong)(tong)(tong)包括以(yi)(yi)(yi)下6個(ge)系統(tong)(tong)(tong)：
1. CARTA-CPM 這(zhe)一系統得以保證穿孔機最佳化運行所需(xu)的工(gong)藝技術(shu)，即提供軋制表(biao)所需(xu)的工(gong)具數據及其整(zheng)定值(zhi)，而且可(ke)以在生(sheng)產(chan)過程中對整(zheng)定值(zhi)加(jia)以修正。
2. CARTA/EC(穿(chuan)孔機壁(bi)厚(hou)不(bu)均控制(zhi)系統） 采(cai)用CAR-TA-EC 對壁(bi)厚(hou)不(bu)均加以控制(zhi)可(ke)獲(huo)得良好的經濟效益(yi)，這(zhe)一(yi)系統由過程(cheng)數據分析和故(gu)障診斷兩個系統組(zu)成，其功能是大大改善穿(chuan)孔機壁(bi)厚(hou)不(bu)均的狀況。
3. CARTA/PQF 借助于CARTA/PQF的PSS過(guo)程監控(kong)系統（Process Supervision System)以及CARTA/PQF的液(ye)壓輥縫(feng)調節控(kong)制系統（HGC),可在(zai)軋(ya)(ya)制過(guo)程中對軋(ya)(ya)機調整進(jin)行修正，這樣可對管子(zi)產生補償影響。
更換(huan)軋(ya)制(zhi)規(gui)格時(shi)，有時(shi)往往需(xu)要改(gai)變(bian)(bian)輥縫(feng)(feng)調整(zheng)或改(gai)變(bian)(bian)速度系列，從而(er)改(gai)變(bian)(bian)中(zhong)間機(ji)架張力(li)狀態或延伸(shen)系數分配以優化變(bian)(bian)形過(guo)(guo)程(cheng)。這樣，可改(gai)變(bian)(bian)在(zai)軋(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)摩擦力(li)、溫度和材料性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。輥縫(feng)(feng)調整(zheng)也可以在(zai)軋(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)進行，以便使溫度的(de)(de)影(ying)響(xiang)得(de)(de)以補償。此(ci)外，軋(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)芯棒磨損的(de)(de)影(ying)響(xiang)也可以采用(yong)適應性(xing)(xing)調整(zheng)而(er)加(jia)以修(xiu)正。采用(yong)這一(yi)系統也可以使管端軋(ya)得(de)(de)薄一(yi)些，以減少在(zai)張減過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)管端的(de)(de)增(zeng)厚。
4. CARTA/SRM 采(cai)用這一系(xi)(xi)統(tong)(tong)，張減機的(de)軋輥(gun)速度可以自(zi)動(dong)適應(ying)，從而(er)將壁厚(hou)偏差減至(zhi)最小(xiao)。通常所(suo)配(pei)置(zhi)的(de)過程控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)包括管端(duan)控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)CEC和平均壁厚(hou)控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)WTCA/L.工(gong)件(jian)通過張減機時，控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)調整(zheng)工(gong)件(jian)的(de)延伸，使壁厚(hou)符合要求(qiu)。與(yu)沒(mei)有設置(zhi)控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)張減機相比較，壁厚(hou)偏差精度和收(shou)得率能提高幾個百分點。從運行經濟性的(de)角度看，有必要設置(zhi)這種形式的(de)控制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。
5. CARTA/FPS 成(cheng)品機(ji)架采用(yong)可(ke)調(diao)機(ji)架（FPS),可(ke)以減(jian)小直徑偏差，即(ji)降低平均壁厚偏差和(he)不(bu)圓度(du)。圖26-10所示的(de)是(shi)用(yong)于這一用(yong)途的(de)具有可(ke)調(diao)機(ji)架的(de)張減(jian)機(ji)。CARTA/FPS的(de)功能是(shi)管理(li)專用(yong)機(ji)架和(he)確定(ding)其(qi)整定(ding)值。
6. CARTA/PL(Planning)這(zhe)一系統(tong)對測(ce)得的(de)(de)(de)數據、操作臺的(de)(de)(de)輸(shu)入值和(he)設計數據等(deng)工藝(yi)參數進行評估，其(qi)目(mu)的(de)(de)(de)在于建(jian)立經驗數據庫，優化過程(cheng)計劃，利用從生(sheng)(sheng)產(chan)操作中(zhong)獲得的(de)(de)(de)經驗進行生(sheng)(sheng)產(chan)過程(cheng)控(kong)制。采用這(zhe)一子(zi)系統(tong)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是使一批管(guan)子(zi)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)以最(zui)小(xiao)量的(de)(de)(de)管(guan)件生(sheng)(sheng)產(chan)出符合規定公差的(de)(de)(de)管(guan)子(zi)。
所有以(yi)上這些新技(ji)術(shu)的(de)目的(de)在于提(ti)高無縫不銹鋼管(guan)生產的(de)靈活性，并(bing)使尺寸偏差(cha)降為最小值。
五(wu)、天津鋼(gang)管(guan)集團(tuan)有(you)限公司（TPCO)的PQF連軋管(guan)機
天(tian)津鋼管(guan)集團有限(xian)公司的(de)三輥連軋(ya)管(guan)機(ji)融(rong)合了PQF軋(ya)管(guan)工藝所有的(de)精粹(cui)功能，也是世界上首臺此類軋(ya)機(ji)。該廠所生產的(de)不(bu)銹鋼管(guan)外徑(jing)為(wei)31.8~168.3mm,年(nian)產量為(wei)40萬/噸。主(zhu)要(yao)設備組(zu)成(cheng)為(wei)：環(huan)形爐；錐輥式穿孔(kong)機(ji)；5機(ji)架PQF軋(ya)管(guan)機(ji)，其前設有空軋(ya)機(ji)架，其后設有芯棒抽出機(ji)；再(zai)加熱(re)爐；24架張減機(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(bu)銹鋼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。
