第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不銹鋼管廠(chang)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(bu)銹鋼(gang)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)界上最新(xin)型的無(wu)縫不銹鋼管(guan)軋機于(yu)2003年(nian)年(nian)底(di)在天津(jin)投產，這是(shi)世(shi)界上第一臺 PQF軋管(guan)機（圖26-5)。PQF 是(shi) PremiumQuality Finishing 三(san)詞的縮寫。
PQF連軋管機能(neng)保(bao)(bao)證(zheng)最佳的產(chan)品質量(liang)。當(dang)然，只(zhi)有(you)當(dang)軋管機在日常生產(chan)中(zhong)(zhong)能(neng)保(bao)(bao)證(zheng)產(chan)品優質，它才具有(you)真正的競爭優勢。這(zhe)就(jiu)需要(yao)軋機在運(yun)行中(zhong)(zhong)即堅固可靠(kao)，又(you)易于操作(zuo)。
早在1999年，SMS就有發(fa)展PQF軋機的設想。在穿孔和(he)張減(jian)工藝的優化(hua)方面，SMS-Meer 擁有多項專門技術(shu)，而SMS-Uemag-Innse的主要技術(shu)領域則(ze)在MPM連續軋管(guan)工藝方面。
新的軋(ya)管機設(she)備的目標是使鋼(gang)管質(zhi)量有一個飛躍，定量地說，就是使現在常用(yong)的直(zhi)徑、壁厚(hou)公差減少50%。
世界(jie)范圍內無縫不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)設(she)備制造的(de)(de)經驗，顯示出在設(she)備改進提高這方面具有很大的(de)(de)潛(qian)力(li)，這一潛(qian)力(li)沒(mei)有被挖掘出來的(de)(de)原因是(shi)由(you)于軋(ya)管(guan)設(she)備和輔助設(she)備配置不(bu)當(dang)。對于軋(ya)制全過(guo)程(cheng)(cheng)監(jian)控(kong)而言，缺(que)少合(he)適的(de)(de)檢測技術，穿(chuan)孔(kong)工藝過(guo)程(cheng)(cheng)難(nan)以掌(zhang)握。另外，在軋(ya)制過(guo)程(cheng)(cheng)中也(ye)缺(que)乏進行適當(dang)修正調節的(de)(de)執行裝置。
只有(you)當所有(you)問題(ti)具有(you)一致且全(quan)面的解決辦法后，才(cai)能在實(shi)際運(yun)行中實(shi)現既定的目標。因此，在PQF這(zhe)一理念中結合了(le)一系列完(wan)整的解決方案（圖26-6),包(bao)括：
1. 輥式穿孔機，設有最(zui)優化(hua)的(de)軋輥箱和導衛裝置以及扭轉(zhuan)變形(xing)小的(de)機架；
2. 用于(yu)軋(ya)(ya)制延伸的三輥式連軋(ya)(ya)機，這(zhe)種軋(ya)(ya)機容易操作，且產品質量優越；
3. HGC輥縫液壓調節系統(tong)，使軋管延伸階(jie)段(duan)的壁厚(hou)偏(pian)差減至(zhi)最小值(zhi)；
4. CARTA工藝系(xi)統(tong)，可以(yi)優(you)化生產計劃并在生產過(guo)程中進行在線調節；
5. CARTA/FGF,即自由孔(kong)型形狀(zhuang)工藝系(xi)統，厚壁管的質量得以優(you)化；
6. 張減機(ji)采用三組疊加傳動(dong)和可調(diao)式精軋(ya)機(ji)架（FPS)以減少張減管的直徑偏(pian)差值(zhi)；
7. LASUS壁厚(hou)測(ce)量(liang)(liang)系統(tong)，可對壁厚(hou)進行可靠的(de)、高(gao)分辨率的(de)測(ce)量(liang)(liang)；
8. QAS質量保證系統，可對測得的數據進行智能評(ping)估，并提(ti)供有效的工(gong)藝過(guo)程(cheng)監控。
一、三輥(gun)式連(lian)軋管機
早(zao)在20世紀90年代初，SMS-Demag-Innse 就對(dui)三輥軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)作過報道，認為(wei)這(zhe)(zhe)是已(yi)發展完善(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)二輥式MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)進一步發展的(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)。三輥式連軋(ya)(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)(de)(de)優點是顯(xian)而易(yi)見的(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)(yin)為(wei)在張減工(gong)(gong)藝領域(yu)早(zao)已(yi)實現了(le)(le)由二輥式機(ji)(ji)(ji)架向(xiang)三輥式機(ji)(ji)(ji)架的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)變，使(shi)無縫不(bu)銹鋼(gang)管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)顯(xian)著提高。對(dui)這(zhe)(zhe)種(zhong)工(gong)(gong)藝危(wei)險性的(de)(de)(de)(de)(de)預(yu)測，是三輥式軋(ya)(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝應用(yong)(yong)成熟較晚的(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)(yin)之一，因(yin)(yin)此(ci)要(yao)盡可能做(zuo)到不(bu)用(yong)(yong)價格(ge)昂(ang)貴的(de)(de)(de)(de)(de)試驗軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)來(lai)開發與MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)孔型設(she)計技(ji)術(shu)，特別要(yao)注意將(jiang)軋(ya)(ya)(ya)件從芯棒上脫出的(de)(de)(de)(de)(de)問題。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應用(yong)(yong)以MPM軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)操(cao)作經驗為(wei)基礎的(de)(de)(de)(de)(de)FEM有限元模(mo)擬法（圖26-7),實施了(le)(le)技(ji)術(shu)安(an)(an)全措施，獲(huo)得(de)了(le)(le)為(wei)安(an)(an)裝(zhuang)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)PQF軋(ya)(ya)(ya)管(guan)工(gong)(gong)藝所需的(de)(de)(de)(de)(de)訣(jue)竅(qiao)。這(zhe)(zhe)是一項獨立的(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)，它(ta)可安(an)(an)全、切實地被引入實際應用(yong)(yong)之中。
與(yu)兩(liang)(liang)輥(gun)式軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)相比，三輥(gun)式工(gong)藝(yi)在質(zhi)量和(he)(he)成本方面(mian)的(de)(de)(de)(de)優(you)越性在于三輥(gun)式機架中更(geng)加(jia)均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)過(guo)程。三輥(gun)式結構使得金屬(shu)流變(bian)(bian)得均勻(yun)(yun)，原因是(shi)軋(ya)輥(gun)和(he)(he)管(guan)(guan)件(jian)間的(de)(de)(de)(de)相對速度大(da)約(yue)降低了(le)50%,軋(ya)制力(li)沿周(zhou)邊和(he)(he)自由(you)變(bian)(bian)形(xing)區(qu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)布更(geng)加(jia)合理，未加(jia)控制的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)只有兩(liang)(liang)輥(gun)式軋(ya)管(guan)(guan)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)一半。更(geng)加(jia)均勻(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)形(xing)意味著管(guan)(guan)件(jian)截面(mian)內的(de)(de)(de)(de)壁厚偏(pian)差(cha)較小，與(yu)具有影響力(li)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)量的(de)(de)(de)(de)關聯性較小，金屬(shu)變(bian)(bian)形(xing)應力(li)就相對較低。
從不銹鋼管(guan)廠的(de)(de)角度來看，三輥式軋管(guan)機的(de)(de)一個主(zhu)要優點是軋制(zhi)過程穩定，而且易于掌握。這個優點很(hen)重要，因(yin)為確定這種軋制(zhi)過程的(de)(de)先決條件就是在日常(chang)生產(chan)中確保(bao)產(chan)品質(zhi)量(liang)的(de)(de)可靠(kao)性和持久(jiu)性。上述較低的(de)(de)金屬應力使得產(chan)品范圍得以擴大到薄壁管(guan)和合金含量(liang)較高的(de)(de)鋼管(guan)。
三輥式(shi)連軋管機可以達到無縫鋼管軋機靈活性高、在(zai)較(jiao)短的(de)時間(jian)內小(xiao)批量(liang)生產不同(tong)規格的(de)管子(zi)的(de)要求、同(tong)時具有成本較(jiao)低和尺寸偏差(cha)較(jiao)小(xiao)等優點。
為了將(jiang)這些成(cheng)果應(ying)用于三輥軋管(guan)工藝過程，PQF軋機結合了以(yi)下機械(xie)設計(ji)特點：軋輥的(de)準確定(ding)位(wei)和保(bao)持正定(ding)位(wei)置(zhi)的(de)穩定(ding)性，同時在軋制過程中(zhong)可(ke)以(yi)調節(jie)軋輥孔(kong)型。
軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)裝(zhuang)在可擺動的(de)橫臂上，然后裝(zhuang)入(ru)機(ji)架的(de)機(ji)芯(xin)（圖26-8)。機(ji)芯(xin)裝(zhuang)在隧(sui)道式機(ji)座(zuo)內(nei)，后者裝(zhuang)有調整軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)位置(zhi)的(de)液壓小艙（每一(yi)個(ge)軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)設(she)有一(yi)個(ge)液壓小艙），這(zhe)些結構均使軋(ya)機(ji)既(ji)穩(wen)定又緊湊，使得(de)軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)定位和芯(xin)棒導(dao)向具(ju)有很(hen)高的(de)準(zhun)確度，從而將變形過程設(she)計得(de)很(hen)精確。
和兩輥(gun)式MPM軋機相比較，上述結構又具有以下優(you)點：
1. 軋機總體設計緊湊，基座(zuo)深(shen)度最小；
2. 機架間(jian)距較小，芯棒長度較短(duan)，并具(ju)有最佳的芯棒導引系統(tong)；
3. 在封(feng)閉固定的環狀(zhuang)機架框架內，三股軋輥力互呈120°,可(ke)相互對稱吸(xi)收；
4. 由(you)于(yu)變形均勻再加上每一個軋輥(gun)機可(ke)以液壓調整，可(ke)以實現軋縫的(de)自(zi)動(dong)調整；
5. 軸承間(jian)距(ju)離較(jiao)短，作用在每(mei)一(yi)個(ge)軋輥上的(de)軋制力較(jiao)小(xiao)，因此(ci)彎曲(qu)力矩(ju)較(jiao)小(xiao)，從而使孔型(xing)的(de)改(gai)變量最小(xiao)，管子(zi)公(gong)差明顯降(jiang)低。
二(er)、壁厚測(ce)量
LASUS是設(she)在軋(ya)(ya)機熱軋(ya)(ya)區的(de)超聲(sheng)波壁(bi)厚測量(liang)系統（圖(tu)26-9),其(qi)工藝(yi)技(ji)術原(yuan)理和冷管(guan)超聲(sheng)波探傷基本相同，具有(you)同樣高(gao)的(de)精(jing)確性(xing)(xing)、局部分辨率和可(ke)靠性(xing)(xing)。上(shang)述(shu)測量(liang)技(ji)術特(te)性(xing)(xing)對于正確而(er)詳盡地記(ji)錄(lu)熱軋(ya)(ya)管(guan)壁(bi)厚結構(gou)具有(you)決定性(xing)(xing)意(yi)義，這(zhe)樣就可(ke)以在生產過程(cheng)中進行正確的(de)介入。
測量(liang)頭(tou)（探頭(tou)）裝在(zai)抽芯(xin)棒裝置的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)出區(qu)，它對PQF熱軋(ya)(ya)管(guan)和穿孔坯的(de)(de)(de)軋(ya)(ya)制數據進行記錄。在(zai)張減機的(de)(de)(de)輸出端則設(she)有另一個測量(liang)頭(tou)以記錄熱軋(ya)(ya)荒管(guan)的(de)(de)(de)壁(bi)厚(hou)偏差，并對管(guan)端增(zeng)厚(hou)和內六角形(xing)加以確(que)認。
三、質量(liang)保證系(xi)統
穿孔(kong)機和連軋(ya)管機對(dui)壁厚形成(cheng)的(de)影(ying)響可借QAS系(xi)統中(zhong)適當的(de)分(fen)(fen)析技術(shu)而加以區分(fen)(fen)，從而對(dui)兩(liang)個(ge)機組分(fen)(fen)別實現工藝過程(cheng)最佳(jia)化。在(zai)各種(zhong)情況下可由單(dan)通道測(ce)量系(xi)統來對(dui)這兩(liang)種(zhong)影(ying)響進行(xing)區分(fen)(fen)，此時由機器人控制測(ce)量頭(tou)圍繞工件的(de)軸線回(hui)轉。在(zai)QAS系(xi)統中(zhong)設有(you)被(bei)測(ce)數據(ju)的(de)智能評價系(xi)統，這一系(xi)統對(dui)所測(ce)得的(de)數據(ju)沿周邊(bian)或軸向(xiang)進行(xing)正確分(fen)(fen)類(lei)，然后加以分(fen)(fen)析評估。
四、CARTA工藝技術系(xi)統
CARTA工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)技(ji)(ji)術系(xi)(xi)統(tong)為三大軋(ya)(ya)機(ji)(ji)，即穿孔機(ji)(ji)、PQF軋(ya)(ya)機(ji)(ji)和張減機(ji)(ji)提供優化操作所需的技(ji)(ji)術。借助于CARTA工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)技(ji)(ji)術，生產計劃子系(xi)(xi)統(tong)得以(yi)(yi)確(que)定工(gong)(gong)(gong)(gong)具及其整(zheng)定數據。CARTA工(gong)(gong)(gong)(gong)具管理系(xi)(xi)統(tong)可以(yi)(yi)保證工(gong)(gong)(gong)(gong)具的正(zheng)確(que)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)以(yi)(yi)及工(gong)(gong)(gong)(gong)具機(ji)(ji)架的正(zheng)確(que)管理。CARTA過程(cheng)管理系(xi)(xi)統(tong)完成過程(cheng)控制，從(cong)而修(xiu)正(zheng)整(zheng)定值，使尺寸偏差減至最小。CARTA工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)技(ji)(ji)術系(xi)(xi)統(tong)包括以(yi)(yi)下6個(ge)系(xi)(xi)統(tong)：
1. CARTA-CPM 這一(yi)系統得以保(bao)證穿孔機最佳化運行所(suo)需的工藝技術，即提(ti)供軋制表所(suo)需的工具數(shu)據(ju)及其整定值(zhi)，而且可以在(zai)生(sheng)產過程(cheng)中(zhong)對整定值(zhi)加以修正。
2. CARTA/EC(穿(chuan)孔機(ji)壁厚(hou)不(bu)均控(kong)制系統） 采用CAR-TA-EC 對壁厚(hou)不(bu)均加(jia)以控(kong)制可獲得良好的經濟效益，這(zhe)一(yi)系統由(you)過程數據分析和故障診斷(duan)兩個系統組成，其功(gong)能是大(da)大(da)改(gai)善穿(chuan)孔機(ji)壁厚(hou)不(bu)均的狀(zhuang)況。
3. CARTA/PQF 借(jie)助于CARTA/PQF的PSS過程監控(kong)系統（Process Supervision System)以及CARTA/PQF的液壓輥縫調(diao)節控(kong)制系統（HGC),可(ke)在軋制過程中對軋機(ji)調(diao)整進行(xing)修正，這樣可(ke)對管子產生(sheng)補償影響(xiang)。
更(geng)換軋(ya)制(zhi)(zhi)規格時(shi)，有(you)時(shi)往往需(xu)要改(gai)變(bian)輥縫調整(zheng)或(huo)改(gai)變(bian)速度系(xi)列，從而改(gai)變(bian)中(zhong)間機架張力狀態或(huo)延伸系(xi)數分配以(yi)優化變(bian)形過(guo)程(cheng)。這(zhe)樣(yang)，可改(gai)變(bian)在(zai)(zai)軋(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)摩(mo)擦力、溫(wen)(wen)度和(he)材料性能的(de)(de)影響。輥縫調整(zheng)也可以(yi)在(zai)(zai)軋(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)進(jin)行，以(yi)便(bian)使溫(wen)(wen)度的(de)(de)影響得以(yi)補償。此外，軋(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)程(cheng)中(zhong)芯(xin)棒磨損的(de)(de)影響也可以(yi)采用適應(ying)性調整(zheng)而加以(yi)修(xiu)正。采用這(zhe)一系(xi)統也可以(yi)使管端軋(ya)得薄一些，以(yi)減(jian)少在(zai)(zai)張減(jian)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)管端的(de)(de)增厚(hou)。
4. CARTA/SRM 采用這一系(xi)(xi)(xi)(xi)統，張減(jian)機(ji)(ji)的(de)軋輥速度(du)可以(yi)自動適應，從而將(jiang)壁(bi)厚(hou)偏差(cha)減(jian)至最小。通常所配置的(de)過(guo)程控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統包括管端控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統CEC和平均壁(bi)厚(hou)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統WTCA/L.工(gong)件(jian)(jian)通過(guo)張減(jian)機(ji)(ji)時，控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統調整(zheng)工(gong)件(jian)(jian)的(de)延伸，使壁(bi)厚(hou)符(fu)合要求。與沒有(you)設置控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統的(de)張減(jian)機(ji)(ji)相比較，壁(bi)厚(hou)偏差(cha)精(jing)度(du)和收得率能提高(gao)幾(ji)個(ge)百分(fen)點。從運行經濟性(xing)的(de)角度(du)看，有(you)必(bi)要設置這種形式的(de)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統。
5. CARTA/FPS 成品機(ji)(ji)架(jia)采(cai)用可(ke)調(diao)機(ji)(ji)架(jia)（FPS),可(ke)以減小直徑偏(pian)差(cha)，即(ji)降(jiang)低(di)平均壁厚偏(pian)差(cha)和不圓度(du)。圖(tu)26-10所示(shi)的(de)(de)是用于(yu)這一(yi)用途的(de)(de)具有(you)可(ke)調(diao)機(ji)(ji)架(jia)的(de)(de)張減機(ji)(ji)。CARTA/FPS的(de)(de)功能是管理專用機(ji)(ji)架(jia)和確定其整定值。
6. CARTA/PL(Planning)這一系(xi)統(tong)對測(ce)得的(de)(de)(de)(de)數據、操作臺的(de)(de)(de)(de)輸入(ru)值和設計數據等工藝參數進行評估，其目的(de)(de)(de)(de)在于建立經(jing)驗(yan)數據庫(ku)，優化過程計劃(hua)，利用(yong)從生產操作中獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)經(jing)驗(yan)進行生產過程控制。采用(yong)這一子(zi)(zi)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是使一批(pi)管(guan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)生產中以最小(xiao)量的(de)(de)(de)(de)管(guan)件(jian)生產出符合(he)規(gui)定公(gong)差(cha)的(de)(de)(de)(de)管(guan)子(zi)(zi)。
所有以上這些新技術的(de)目的(de)在(zai)于提高(gao)無縫不銹鋼管生產的(de)靈(ling)活性，并使尺寸偏差降(jiang)為(wei)最小值。
五、天津鋼管(guan)集團有限公司（TPCO)的(de)PQF連(lian)軋管(guan)機
天津(jin)鋼(gang)(gang)管集團有(you)限公司的三輥(gun)連軋管機融合了PQF軋管工藝所有(you)的精粹(cui)功能，也是世界上(shang)首臺此類軋機。該廠所生產的不銹鋼(gang)(gang)管外徑為31.8~168.3mm,年產量為40萬(wan)/噸。主要設備組(zu)成為：環形爐(lu)；錐輥(gun)式(shi)穿孔機；5機架PQF軋管機，其前設有(you)空(kong)軋機架，其后設有(you)芯(xin)棒抽出機；再加熱爐(lu)；24架張減機。
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(xiu)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。
