第一臺355.6mm的MPM軋管機于1978年在Dalmine 不銹鋼管廠投產。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(shang)最新型的無縫不銹鋼(gang)管(guan)軋(ya)機于2003年(nian)年(nian)底在天(tian)津投產，這是世界上(shang)第一臺(tai) PQF軋(ya)管(guan)機（圖(tu)26-5)。PQF 是 PremiumQuality Finishing 三詞的縮(suo)寫。
PQF連軋管(guan)機(ji)能保證最佳的產品質(zhi)量。當然，只(zhi)有當軋管(guan)機(ji)在日常生產中(zhong)能保證產品優質(zhi)，它才具有真正(zheng)的競(jing)爭優勢。這就需(xu)要軋機(ji)在運(yun)行中(zhong)即(ji)堅固可(ke)靠(kao)，又易(yi)于操作。
早(zao)在1999年，SMS就有(you)(you)發展(zhan)PQF軋機的設想。在穿(chuan)孔和張減工藝(yi)的優(you)化方(fang)(fang)面，SMS-Meer 擁有(you)(you)多項專門技術，而SMS-Uemag-Innse的主要技術領域(yu)則在MPM連續軋管(guan)工藝(yi)方(fang)(fang)面。
新的(de)軋管機(ji)設備的(de)目標是使鋼管質(zhi)量有一個(ge)飛躍(yue)，定量地說，就是使現(xian)在(zai)常用的(de)直徑(jing)、壁(bi)厚公(gong)差減少50%。
世界范圍內(nei)無縫不銹鋼管設(she)備(bei)制(zhi)造的經驗(yan)，顯示(shi)出(chu)在設(she)備(bei)改進(jin)提高這(zhe)方面具有(you)很大的潛(qian)力，這(zhe)一潛(qian)力沒有(you)被挖掘出(chu)來的原因(yin)是(shi)由于軋(ya)管設(she)備(bei)和輔助(zhu)設(she)備(bei)配置(zhi)不當。對于軋(ya)制(zhi)全過(guo)程(cheng)(cheng)監控而言(yan)，缺少(shao)合適(shi)的檢測技術，穿孔工藝過(guo)程(cheng)(cheng)難以掌(zhang)握。另(ling)外，在軋(ya)制(zhi)過(guo)程(cheng)(cheng)中也缺乏進(jin)行(xing)(xing)適(shi)當修正調(diao)節(jie)的執行(xing)(xing)裝置(zhi)。
只有當所有問題具有一致且全面的解決辦法后，才能在實(shi)際運行(xing)中實(shi)現既定的目標。因此，在PQF這一理念(nian)中結(jie)合了一系(xi)列完整的解決方案（圖26-6),包括：
1. 輥(gun)式穿孔機，設有最優化(hua)的(de)軋輥(gun)箱(xiang)和(he)導衛裝(zhuang)置以(yi)及扭轉變形小的(de)機架；
2. 用于軋制延伸的(de)三輥式連軋機，這(zhe)種(zhong)軋機容易(yi)操作(zuo)，且產品質量優越；
3. HGC輥縫液(ye)壓調(diao)節系統，使軋管延伸階段(duan)的(de)壁(bi)厚偏(pian)差減至(zhi)最小值；
4. CARTA工藝系統，可(ke)以優化(hua)生(sheng)產(chan)計劃并(bing)在生(sheng)產(chan)過程中進行在線調節；
5. CARTA/FGF,即自由孔型形狀工藝系統，厚壁管的質量(liang)得以優化；
6. 張(zhang)減(jian)(jian)機采(cai)用(yong)三組疊(die)加(jia)傳(chuan)動和(he)可調式精(jing)軋機架（FPS)以減(jian)(jian)少張(zhang)減(jian)(jian)管(guan)的直徑(jing)偏差值；
7. LASUS壁厚測量系統，可(ke)對壁厚進行可(ke)靠的(de)、高(gao)分辨率的(de)測量；
8. QAS質量(liang)保證系統，可對(dui)測得的數據進行智能評估，并提供有效(xiao)的工藝(yi)過程(cheng)監控(kong)。
一、三輥式連軋管機
早(zao)(zao)在20世紀90年代初，SMS-Demag-Innse 就對三(san)(san)輥(gun)(gun)軋(ya)管機(ji)作過(guo)報(bao)道，認為(wei)這(zhe)是(shi)已(yi)發展完善(shan)的(de)(de)(de)二輥(gun)(gun)式MPM軋(ya)機(ji)進一步發展的(de)(de)(de)方向。三(san)(san)輥(gun)(gun)式連(lian)軋(ya)管工藝(yi)的(de)(de)(de)優點是(shi)顯而易(yi)見的(de)(de)(de)，因(yin)為(wei)在張減工藝(yi)領(ling)域(yu)早(zao)(zao)已(yi)實(shi)(shi)現了由(you)二輥(gun)(gun)式機(ji)架(jia)向三(san)(san)輥(gun)(gun)式機(ji)架(jia)的(de)(de)(de)轉變，使無縫不(bu)銹鋼管的(de)(de)(de)質(zhi)量顯著提高。對這(zhe)種工藝(yi)危險性(xing)的(de)(de)(de)預測，是(shi)三(san)(san)輥(gun)(gun)式軋(ya)管工藝(yi)應(ying)用(yong)成熟較晚的(de)(de)(de)原因(yin)之一，因(yin)此(ci)要(yao)盡可能做到不(bu)用(yong)價格昂貴的(de)(de)(de)試(shi)驗軋(ya)機(ji)來開發與MPM軋(ya)機(ji)不(bu)同的(de)(de)(de)新的(de)(de)(de)孔型(xing)設計技術，特別要(yao)注意將軋(ya)件從芯棒上脫出的(de)(de)(de)問(wen)題。SMS-Meer 和 SMS-Demag-Innse應(ying)用(yong)以MPM軋(ya)機(ji)操作經驗為(wei)基(ji)礎的(de)(de)(de)FEM有(you)限(xian)元模擬法（圖26-7),實(shi)(shi)施了技術安(an)(an)全措施，獲得了為(wei)安(an)(an)裝(zhuang)新的(de)(de)(de)PQF軋(ya)管工藝(yi)所需的(de)(de)(de)訣竅。這(zhe)是(shi)一項獨(du)立的(de)(de)(de)技術，它可安(an)(an)全、切實(shi)(shi)地被(bei)引入實(shi)(shi)際應(ying)用(yong)之中(zhong)。
與(yu)兩輥(gun)式(shi)軋(ya)管(guan)(guan)工藝相比，三輥(gun)式(shi)工藝在質(zhi)量和成本方面的(de)(de)優越性在于三輥(gun)式(shi)機架中更(geng)加(jia)均勻的(de)(de)變(bian)形過程。三輥(gun)式(shi)結構使得(de)金(jin)屬流(liu)變(bian)得(de)均勻，原因(yin)是(shi)軋(ya)輥(gun)和管(guan)(guan)件間的(de)(de)相對(dui)速度大約降(jiang)低(di)了(le)50%,軋(ya)制力沿周邊和自(zi)由變(bian)形區的(de)(de)分布更(geng)加(jia)合理，未(wei)加(jia)控制的(de)(de)變(bian)形只有兩輥(gun)式(shi)軋(ya)管(guan)(guan)工藝的(de)(de)一半。更(geng)加(jia)均勻的(de)(de)變(bian)形意味著管(guan)(guan)件截面內的(de)(de)壁厚偏差較小，與(yu)具有影響力的(de)(de)變(bian)量的(de)(de)關聯性較小，金(jin)屬變(bian)形應力就相對(dui)較低(di)。
從不銹(xiu)鋼管(guan)廠的(de)(de)角(jiao)度來看，三輥式軋(ya)管(guan)機的(de)(de)一(yi)個主要優點(dian)是軋(ya)制(zhi)(zhi)過程(cheng)穩定，而且易于掌握。這個優點(dian)很(hen)重(zhong)要，因為確(que)定這種軋(ya)制(zhi)(zhi)過程(cheng)的(de)(de)先決(jue)條(tiao)件(jian)就是在日常生產中確(que)保產品(pin)質量的(de)(de)可靠性和(he)持久性。上(shang)述較(jiao)低的(de)(de)金屬應力使得產品(pin)范圍得以(yi)擴(kuo)大到薄(bo)壁管(guan)和(he)合(he)金含(han)量較(jiao)高的(de)(de)鋼管(guan)。
三輥式連(lian)軋管(guan)機可以達到無縫鋼管(guan)軋機靈活性(xing)高(gao)、在(zai)較短的(de)時間內小批量(liang)生產不同規格的(de)管(guan)子(zi)的(de)要(yao)求、同時具有成(cheng)本較低和尺寸偏(pian)差較小等優(you)點(dian)。
為(wei)了將這些(xie)成果應(ying)用于三輥(gun)軋(ya)管工(gong)藝過程，PQF軋(ya)機(ji)結合了以(yi)下機(ji)械設計特(te)點：軋(ya)輥(gun)的(de)準確定(ding)位和保持正定(ding)位置的(de)穩定(ding)性(xing)，同時(shi)在軋(ya)制(zhi)過程中可以(yi)調(diao)節軋(ya)輥(gun)孔型。
軋輥(gun)裝(zhuang)(zhuang)在可擺動的橫臂(bei)上，然(ran)后裝(zhuang)(zhuang)入(ru)機(ji)(ji)架的機(ji)(ji)芯（圖26-8)。機(ji)(ji)芯裝(zhuang)(zhuang)在隧道式機(ji)(ji)座內，后者裝(zhuang)(zhuang)有(you)調整軋輥(gun)位(wei)置的液壓小艙（每一(yi)個(ge)軋輥(gun)設(she)有(you)一(yi)個(ge)液壓小艙），這些結構(gou)均使軋機(ji)(ji)既穩定(ding)又緊湊(cou)，使得軋輥(gun)定(ding)位(wei)和(he)芯棒導向具有(you)很高的準確度，從(cong)而將變形過程設(she)計得很精確。
和(he)兩(liang)輥(gun)式(shi)MPM軋機(ji)相比較，上述結構又具有以(yi)下優點(dian)：
1. 軋機總體設計緊湊，基座深度最小；
2. 機架間距較(jiao)小，芯棒長度(du)較(jiao)短，并(bing)具有最(zui)佳的芯棒導(dao)引(yin)系統；
3. 在(zai)封閉(bi)固定的(de)環(huan)狀機架(jia)框架(jia)內，三股(gu)軋輥力互呈120°,可相互對稱(cheng)吸收；
4. 由于變形均勻再加上每一個軋輥機可(ke)以(yi)液壓調整(zheng)，可(ke)以(yi)實現軋縫(feng)的(de)自動調整(zheng)；
5. 軸(zhou)承間距離較短，作用在每(mei)一個(ge)軋輥(gun)上的軋制力較小，因此彎曲力矩較小，從而使孔型的改變量最小，管子公差明顯降低。
二、壁(bi)厚測量
LASUS是設(she)在軋機熱軋區的(de)超聲波(bo)壁(bi)厚測量系統（圖26-9),其(qi)工藝技術原理和冷管超聲波(bo)探傷基本相同，具有(you)同樣高的(de)精確(que)性(xing)、局(ju)部分辨率和可靠性(xing)。上述測量技術特性(xing)對于(yu)正確(que)而詳盡地記錄(lu)熱軋管壁(bi)厚結構具有(you)決定性(xing)意義，這(zhe)樣就可以在生產過(guo)程中進行正確(que)的(de)介入。
測量(liang)頭（探頭）裝在抽芯棒(bang)裝置的(de)(de)軋出(chu)區，它對PQF熱軋管和穿孔(kong)坯的(de)(de)軋制數據進行記錄。在張(zhang)減機的(de)(de)輸出(chu)端則設有另一個測量(liang)頭以(yi)記錄熱軋荒管的(de)(de)壁厚偏差，并(bing)對管端增厚和內(nei)六(liu)角(jiao)形加(jia)以(yi)確認。
三、質量保證系統
穿孔機(ji)和(he)連軋管機(ji)對(dui)壁厚形成的(de)影響可(ke)借QAS系(xi)(xi)統(tong)(tong)中適當(dang)的(de)分(fen)(fen)析技術而(er)加(jia)以區分(fen)(fen)，從而(er)對(dui)兩個機(ji)組分(fen)(fen)別(bie)實現工藝過(guo)程最佳化。在(zai)各種(zhong)情況下可(ke)由(you)單通道測量系(xi)(xi)統(tong)(tong)來對(dui)這(zhe)兩種(zhong)影響進(jin)行區分(fen)(fen)，此時由(you)機(ji)器人控(kong)制測量頭圍繞工件的(de)軸線回轉。在(zai)QAS系(xi)(xi)統(tong)(tong)中設(she)有被(bei)測數據的(de)智(zhi)能(neng)評價系(xi)(xi)統(tong)(tong)，這(zhe)一系(xi)(xi)統(tong)(tong)對(dui)所測得(de)的(de)數據沿周邊或軸向進(jin)行正確分(fen)(fen)類，然后加(jia)以分(fen)(fen)析評估(gu)。
四(si)、CARTA工藝(yi)技術系統
CARTA工(gong)藝(yi)技術系(xi)(xi)統為(wei)三大軋(ya)機(ji)，即(ji)穿孔機(ji)、PQF軋(ya)機(ji)和張減機(ji)提(ti)供優(you)化操作(zuo)所需的技術。借助于CARTA工(gong)藝(yi)技術，生(sheng)產計劃(hua)子系(xi)(xi)統得以確定工(gong)具及(ji)其(qi)整定數據。CARTA工(gong)具管(guan)理(li)(li)系(xi)(xi)統可以保證工(gong)具的正(zheng)(zheng)確加工(gong)以及(ji)工(gong)具機(ji)架的正(zheng)(zheng)確管(guan)理(li)(li)。CARTA過程(cheng)管(guan)理(li)(li)系(xi)(xi)統完(wan)成過程(cheng)控制，從而修正(zheng)(zheng)整定值(zhi)，使尺寸(cun)偏差減至最小。CARTA工(gong)藝(yi)技術系(xi)(xi)統包(bao)括以下6個系(xi)(xi)統：
1. CARTA-CPM 這一系統得(de)以(yi)保證穿孔機最佳化運行所需(xu)的工藝技術，即提供軋制表所需(xu)的工具數據(ju)及(ji)其(qi)整(zheng)定值，而且可(ke)以(yi)在生產(chan)過程中(zhong)對(dui)整(zheng)定值加以(yi)修正。
2. CARTA/EC(穿孔(kong)(kong)機(ji)(ji)壁(bi)厚不均控制(zhi)系統） 采用CAR-TA-EC 對壁(bi)厚不均加以控制(zhi)可獲得良好(hao)的經濟效益，這(zhe)一(yi)系統由過程數據(ju)分析和故(gu)障診斷兩(liang)個系統組成，其功(gong)能是大大改善穿孔(kong)(kong)機(ji)(ji)壁(bi)厚不均的狀況。
3. CARTA/PQF 借(jie)助(zhu)于CARTA/PQF的PSS過程監控系統(tong)（Process Supervision System)以及(ji)CARTA/PQF的液壓輥縫調(diao)節控制系統(tong)（HGC),可在軋制過程中對軋機(ji)調(diao)整進行(xing)修正，這樣可對管子產生補償影響。
更換軋(ya)制規格(ge)時，有時往往需要改(gai)變輥(gun)縫(feng)(feng)調(diao)(diao)整或(huo)改(gai)變速度(du)系(xi)列，從而(er)(er)改(gai)變中(zhong)間機架張(zhang)力(li)(li)狀(zhuang)態或(huo)延伸系(xi)數(shu)分配以優化變形過程。這樣(yang)，可(ke)改(gai)變在(zai)軋(ya)制過程中(zhong)的(de)(de)摩(mo)擦力(li)(li)、溫(wen)度(du)和材料性能的(de)(de)影響。輥(gun)縫(feng)(feng)調(diao)(diao)整也可(ke)以在(zai)軋(ya)制過程中(zhong)進行，以便使溫(wen)度(du)的(de)(de)影響得以補償。此外(wai)，軋(ya)制過程中(zhong)芯棒磨(mo)損的(de)(de)影響也可(ke)以采用(yong)適應性調(diao)(diao)整而(er)(er)加(jia)以修正。采用(yong)這一(yi)系(xi)統也可(ke)以使管端(duan)軋(ya)得薄一(yi)些，以減少在(zai)張(zhang)減過程中(zhong)的(de)(de)管端(duan)的(de)(de)增厚。
4. CARTA/SRM 采用這一系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)，張(zhang)減(jian)(jian)機的軋輥速(su)度(du)(du)可以自動適應，從而將壁厚偏差減(jian)(jian)至最(zui)小。通(tong)常(chang)所配置(zhi)的過(guo)程控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)包括管端控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)CEC和(he)平均壁厚控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)WTCA/L.工件通(tong)過(guo)張(zhang)減(jian)(jian)機時(shi)，控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)調整工件的延伸(shen)，使壁厚符合要(yao)(yao)求。與沒(mei)有設(she)置(zhi)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的張(zhang)減(jian)(jian)機相比較，壁厚偏差精度(du)(du)和(he)收得率能(neng)提高幾個百(bai)分點。從運行經濟性的角度(du)(du)看，有必要(yao)(yao)設(she)置(zhi)這種形式的控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)。
5. CARTA/FPS 成(cheng)品機(ji)架(jia)采用(yong)可(ke)調機(ji)架(jia)（FPS),可(ke)以減(jian)小(xiao)直(zhi)徑偏差(cha)，即降(jiang)低平均壁厚偏差(cha)和不圓(yuan)度。圖26-10所示的是用(yong)于這一用(yong)途(tu)的具有(you)可(ke)調機(ji)架(jia)的張減(jian)機(ji)。CARTA/FPS的功(gong)能是管理專用(yong)機(ji)架(jia)和確(que)定其整定值。
6. CARTA/PL(Planning)這(zhe)一系統(tong)對測得的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)、操(cao)作臺的(de)(de)(de)輸入值和設計(ji)數(shu)據(ju)等(deng)工藝參(can)數(shu)進行評估，其目(mu)的(de)(de)(de)在于建立經驗數(shu)據(ju)庫，優化過程計(ji)劃，利用從生產(chan)操(cao)作中(zhong)獲得的(de)(de)(de)經驗進行生產(chan)過程控制。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)生產(chan)中(zhong)以最小(xiao)量的(de)(de)(de)管(guan)件生產(chan)出符(fu)合規定公差的(de)(de)(de)管(guan)子(zi)。
所有(you)以上這些新(xin)技(ji)術(shu)的(de)目的(de)在(zai)于(yu)提高無縫不銹鋼管生產的(de)靈活性，并使(shi)尺(chi)寸偏差降為最小值。
五、天津(jin)鋼管(guan)集團(tuan)有限公司（TPCO)的PQF連軋管(guan)機
天津鋼(gang)管集(ji)團(tuan)有限(xian)公(gong)司的(de)三(san)輥連(lian)軋(ya)管機(ji)(ji)融(rong)合(he)了PQF軋(ya)管工藝(yi)所(suo)(suo)有的(de)精粹功(gong)能(neng)，也(ye)是世界(jie)上(shang)首臺此類軋(ya)機(ji)(ji)。該(gai)廠所(suo)(suo)生(sheng)產的(de)不銹(xiu)鋼(gang)管外徑為(wei)31.8~168.3mm,年(nian)產量為(wei)40萬/噸(dun)。主要設(she)備組成為(wei)：環(huan)形爐；錐輥式穿孔機(ji)(ji)；5機(ji)(ji)架(jia)PQF軋(ya)管機(ji)(ji)，其(qi)前(qian)設(she)有空軋(ya)機(ji)(ji)架(jia)，其(qi)后設(she)有芯(xin)棒抽出(chu)機(ji)(ji)；再加熱爐；24架(jia)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(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。
