擠(ji)壓(ya)作為一(yi)種壓(ya)力(li)加工的方法(fa),早在(zai)1797年(nian)(nian)就被用(yong)(yong)來(lai)擠(ji)壓(ya)鋁管(guan);1894年(nian)(nian)英國(guo)人 Alexnder Diok開始用(yong)(yong)冷擠(ji)壓(ya)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)錫、鉛、黃銅以(yi)及銅合(he)金產(chan)(chan)品(pin);1899年(nian)(nian),俄國(guo)人首(shou)先用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)較(jiao)難熔的金屬和合(he)金棒材;1924年(nian)(nian)英國(guo)用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)法(fa)擠(ji)壓(ya)出管(guan)子(zi);1925年(nian)(nian),法(fa)國(guo)開始用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)法(fa)試制(zhi)黑色金屬產(chan)(chan)品(pin)。通過以(yi)上(shang)實踐證明了(le)一(yi)點(dian),黑色金屬和有(you)色金屬一(yi)樣(yang)可以(yi)用(yong)(yong)熱擠(ji)壓(ya)法(fa)來(lai)生(sheng)產(chan)(chan)各種產(chan)(chan)品(pin)。于是,在(zai)1928年(nian)(nian)德國(guo)建(jian)成了(le)世(shi)界(jie)上(shang)第一(yi)臺(tai)機械(xie)擠(ji)壓(ya)機,用(yong)(yong)來(lai)成批生(sheng)產(chan)(chan)碳素(su)鋼管(guan)。
但是(shi),由(you)于過去鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)試(shi)驗(yan)(yan)都是(shi)利用低速的(de)(de)(de)(de)(de)有色金屬(shu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機來進行的(de)(de)(de)(de)(de),因此當(dang)時并沒(mei)有進行過任何關于鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)特(te)性(xing)和方法的(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)研究。對(dui)鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)模具(ju)(ju)設(she)計和潤(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)以(yi)及擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)坯料的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)熱,都是(shi)利用有色金屬(shu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)工(gong)藝(yi)范圍(wei)內已有的(de)(de)(de)(de)(de)經驗(yan)(yan)。試(shi)驗(yan)(yan)結果(guo)表(biao)明,這是(shi)不行的(de)(de)(de)(de)(de)。因為由(you)于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)很(hen)(hen)低,潤(run)滑(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)和工(gong)模具(ju)(ju)形狀的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計不合適,以(yi)及坯料無氧化加(jia)熱的(de)(de)(de)(de)(de)可操(cao)作(zuo)性(xing)和經濟(ji)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)還沒(mei)有解決,所以(yi)不能保證擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時合適的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)流動條件,以(yi)致在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)過程中坯料很(hen)(hen)快(kuai)被(bei)冷卻,相反(fan)工(gong)具(ju)(ju)很(hen)(hen)快(kuai)被(bei)加(jia)熱,導(dao)致擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)過程無法進行。由(you)于當(dang)時鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)時有以(yi)下(xia)四(si)個基本工(gong)藝(yi)和裝(zhuang)備上的(de)(de)(de)(de)(de)條件尚不具(ju)(ju)備,致使用擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)法來生產(chan)黑色金屬(shu)產(chan)品并沒(mei)有投入(ru)工(gong)業性(xing)生產(chan)。這四(si)個條件是(shi):(1)高(gao)使用壽命(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)模具(ju)(ju)材料;(2)坯料的(de)(de)(de)(de)(de)無氧化加(jia)熱;(3)適當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)潤(run)滑(hua)劑;(4)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)速度(du)(du)。
與(yu)此同時,德國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)鋼(gang)廠(chang)和一個(ge)有(you)(you)色金屬半成品(pin)工廠(chang)合(he)作進(jin)行(xing)了鋼(gang)擠壓(ya)試驗,在原理上(shang)證實了鋼(gang)擠壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)可行(xing)性(xing)(xing)。直至20世紀40年代,高(gao)參數的(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽透(tou)平制造(zao)業(ye)、燃(ran)氣透(tou)平制造(zao)業(ye)、儀(yi)器(qi)儀(yi)表制造(zao)業(ye)以及機器(qi)制造(zao)業(ye)中某些領域的(de)(de)(de)(de)(de)快速(su)發展(zhan),都必須(xu)使用(yong)(yong)具有(you)(you)高(gao)耐(nai)熱強度、耐(nai)酸、高(gao)電磁性(xing)(xing)和其(qi)他(ta)特殊性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)合(he)金鋼(gang)和難熔(rong)合(he)金制造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)零件。而(er)當(dang)耐(nai)熱強度或其(qi)他(ta)物理化(hua)學性(xing)(xing)能(neng)提(ti)高(gao)時,許(xu)多材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)工藝塑(su)性(xing)(xing)會明顯地下降,使一個(ge)很有(you)(you)使用(yong)(yong)價值的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)在流動狀態下,塑(su)性(xing)(xing)指標降低(di)到甚至不能(neng)用(yong)(yong)軋(ya)(ya)制或自(zi)由(you)鍛的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)加工。因此,在當(dang)時,對(dui)一些不銹鋼(gang)、鎳基合(he)金等材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)無縫(feng)鋼(gang)管產(chan)(chan)品(pin),雖然用(yong)(yong)軋(ya)(ya)制法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)有(you)(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)困難,但也只能(neng)用(yong)(yong)軋(ya)(ya)制和自(zi)由(you)鍛的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan),導致這類產(chan)(chan)品(pin)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)濟(ji)性(xing)(xing)和可能(neng)性(xing)(xing)大大降低(di)。對(dui)高(gao)性(xing)(xing)能(neng)、低(di)塑(su)性(xing)(xing)、難變形材料(liao)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)實際需(xu)求,促(cu)進(jin)了對(dui)高(gao)合(he)金鋼(gang)和各種(zhong)特殊材料(liao)熱擠壓(ya)過程的(de)(de)(de)(de)(de)研究。
1941年(nian),法國的(de)(de)(de)塞菲拉克( CEFILAC)公司(原金屬拉拔與軋制(zhi)公司)的(de)(de)(de)技術經理J.賽茹爾內(J. Sejournet)在于仁恩( Ugine)電爐鋼(gang)公司的(de)(de)(de)協助下成功研制(zhi)出(chu)玻璃(li)潤滑劑,奠定了鋼(gang)擠(ji)壓(ya)工藝及(ji)設備迅速(su)發展(zhan)的(de)(de)(de)基礎。同年(nian),“玻璃(li)潤滑劑高速(su)擠(ji)壓(ya)法”專利許可證(zheng)頒發給 J. Sejournet后,很快(kuai)被美國、英國、西(xi)班牙、奧(ao)地利、日本、瑞典和其他(ta)國家所購(gou)買(表(biao)1-1)。
1945年(nian),玻璃潤滑(hua)劑開始用于工業性生(sheng)產。當(dang)時一些(xie)長期使用的用來生(sheng)產銅和(he)黃銅產品舊式有色(se)金(jin)屬擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji),在結構、擠(ji)(ji)壓(ya)速度(du)和(he)加(jia)熱工藝(yi)方面都已不能適應鋼擠(ji)(ji)壓(ya)的特殊要(yao)求。因此,在擠(ji)(ji)壓(ya)鋼時,這些(xie)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)大部分(fen)被(bei)拆除,同時被(bei)現(xian)代鋼擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)替(ti)代。當(dang)時對(dui)所(suo)設(she)計的擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)和(he)輔(fu)助設(she)備的結構提(ti)出了以下三點要(yao)求:
1. 在生(sheng)產絕對可靠的(de)條件下,具有高的(de)工作(zuo)速度(du)。要(yao)求擠壓(ya)速度(du)為300~400m,空程速度(du)為650mm/s。這樣,生(sheng)產的(de)間(jian)隙時間(jian)從110s減少(shao)到25~30秒。
2. 設計要求純(chun)(chun)擠壓(ya)時間為(wei)(wei)2~3秒。這(zhe)是因為(wei)(wei)考慮到當(dang)時液壓(ya)系(xi)統的(de)(de)管(guan)和閥門的(de)(de)費用(yong)比較(jiao)高,再(zai)進一步(bu)減少純(chun)(chun)擠壓(ya)時間就(jiu)沒(mei)有什么益處(chu)了。但是,仍需調在(zai)這(zhe)方面(mian)要繼續努力(li)。因為(wei)(wei)擠壓(ya)坯料與(yu)擠壓(ya)筒和擠壓(ya)模的(de)(de)接觸時間縮(suo)短可(ke)使工模具(ju)的(de)(de)使用(yong)壽命(ming)提高,并(bing)且檢查和更換工模具(ju)的(de)(de)工作量(liang)也可(ke)以減輕,使擠壓(ya)機(ji)的(de)(de)生(sheng)產效率(lv)提高,同時使產品的(de)(de)生(sheng)產成本降低。
3. 擠壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)結構(gou)強(qiang)度和裝配精度要(yao)求比有色(se)金屬擠壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)要(yao)求高。這(zhe)(zhe)是因為鋼擠壓(ya)(ya)(ya)時的(de)(de)擠壓(ya)(ya)(ya)力相對比有色(se)金屬擠壓(ya)(ya)(ya)時大得多(duo),這(zhe)(zhe)樣可(ke)確保擠壓(ya)(ya)(ya)鋼管壁厚公差精度,滿足當時特殊產(chan)品生產(chan)的(de)(de)需(xu)要(yao)。
20世紀50年代初期,美國首(shou)先(xian)開始將低頻(pin)電感應加熱技術引(yin)入(ru)鋼(gang)擠壓的料加熱工藝(yi)并獲得成功(gong);接著英(ying)國也于1957年開始采用(yong)低頻(pin)感應加熱技術來實(shi)現擠壓坯料的無氧化(hua)加熱,并且感應加熱爐(lu)被設計成單爐(lu)座(zuo),每小時可無氧化(hua)加熱壞料40噸(dun)。
與此同時,由于特殊冶金技術的(de)(de)(de)發展,其(qi)(qi)研究成果在擠壓工(gong)(gong)模具(ju)(ju)材料選擇工(gong)(gong)具(ju)(ju)設計和(he)制作中的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong),使擠壓工(gong)(gong)模具(ju)(ju)在高溫下能夠承受更(geng)大(da)的(de)(de)(de)壓力、沖擊(ji)和(he)疲勞負(fu)荷(he),提高了(le)其(qi)(qi)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)。例如(ru),當時英(ying)國(guo)的(de)(de)(de)勞芳·莫爾優質鋼公司(Low Mour Fine steel Ltd.),采用(yong)(yong)尼(ni)莫尼(ni)克(ke)90合(he)(he)金擠壓模擠壓時,其(qi)(qi)模具(ju)(ju)的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)得到(dao)了(le)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)提高。但是后來,由于尼(ni)莫尼(ni)克(ke)90合(he)(he)金擠壓模在機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)方面遇到(dao)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)困難,并(bing)且使用(yong)(yong)成本比較(jiao)高,因而(er)沒(mei)有被推廣使用(yong)(yong)。于是又(you)進一(yi)步地研究出淬硬性(xing)、抗熱(re)裂性(xing)、耐磨性(xing)和(he)熱(re)強度都很(hen)高,且加(jia)工(gong)(gong)容易和(he)價廉的(de)(de)(de)9%W和(he)4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠壓模,其(qi)(qi)熱(re)處理后的(de)(de)(de)硬度分(fen)別達到(dao)HRC49-50HRC56。用(yong)(yong)于擠壓有8個翅的(de)(de)(de)異型管時,擠壓模的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)超(chao)過100次/只。
50年(nian)代(dai)后(hou)期,美國瓊(qiong)斯·拉弗林(J&L)擠(ji)壓(ya)工廠(chang)的W. L. Steinbrenner試驗成功(gong)一種(zhong)具(ju)有良(liang)好模(mo)具(ju)特(te)性的新材料鉬(mu)合(he)金(jin)用(yong)(yong)于制(zhi)作擠(ji)壓(ya)模(mo),取得很好的效果。采用(yong)(yong)鉬(mu)合(he)金(jin)制(zhi)造(zao)的擠(ji)壓(ya)模(mo)容(rong)易加(jia)工,不需要熱處理(li),并且在使用(yong)(yong)后(hou)還(huan)可(ke)以重新加(jia)工成尺寸較小一檔的擠(ji)壓(ya)模(mo)繼續使用(yong)(yong),其壽命可(ke)以達到200-300次/只以上(shang)。
至此(ci),鋼擠(ji)壓(ya)(ya)工藝和設(she)備(bei)上(shang)的(de)四個(ge)主要難題已經基本上(shang)得到解決,鋼擠(ji)壓(ya)(ya)術進(jin)入(ru)到提高生產率、進(jin)一步完(wan)善(shan)擠(ji)壓(ya)(ya)機結(jie)構、改(gai)善(shan)技術經濟指標的(de)新(xin)階段。
當(dang)時,在(zai)美國(guo)和(he)(he)歐洲(zhou)從事擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)設(she)計(ji)和(he)(he)制造的(de)(de)(de)(de)(de)公(gong)司主要(yao)有(you)英國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)勞威Loewy工程公(gong)司和(he)(he)菲爾汀(ting)( Fielding)工廠設(she)計(ji)公(gong)司,德國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)施勞曼(se mam)公(gong)司和(he)(he)美國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)皮爾太克( Buried)公(gong)司。他們采用(yong)(yong)最新科技(ji),大量設(she)計(ji)制造臥式液(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),在(zai)將近(jin)20年的(de)(de)(de)(de)(de)時間內(nei)使擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)數量增加(jia)了(le)(le)9倍。其(qi)中(zhong)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)總能力(li)增加(jia)了(le)(le)800%,機(ji)(ji)械擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)總能力(li)增加(jia)了(le)(le)250%,并(bing)且還量制造了(le)(le)4000~6000噸的(de)(de)(de)(de)(de)管型材(cai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)。僅勞威工程公(gong)司一家就(jiu)供(gong)應了(le)(le)197臺(tai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其(qi)中(zhong)164臺(tai)用(yong)(yong)于有(you)色金屬,33臺(tai)用(yong)(yong)于鋼(gang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)。
1951年,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高速擠壓法生產不銹(xiu)鋼管的工業性生產車間在美國的 Babcock& Wilcox公司建成投產。此后的10~20年內,國外幾乎所有的不(bu)銹鋼(gang)管生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生產不(bu)銹鋼無(wu)縫(feng)管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹(xiu)鋼無(wu)縫鋼管不可缺少的生產手段。
20世紀60年代初,鋼(gang)的(de)(de)(de)熱擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)技術已經(jing)發展(zhan)到(dao)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)相當(dang)高的(de)(de)(de)水(shui)(shui)平。由(you)于設計和機(ji)械制(zhi)造技術的(de)(de)(de)進步,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)結構(gou)和裝(zhuang)備不(bu)(bu)斷完善(shan):采用(yong)(yong)(yong)了(le)更為合理(li)(li)的(de)(de)(de)4張力(li)柱式(shi)框架(jia)結構(gou);帶預應力(li)的(de)(de)(de)張力(li)柱固(gu)定螺帽;帶預應力(li)裝(zhuang)配(pei)的(de)(de)(de)多(duo)層結構(gou)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒;旋轉(zhuan)式(shi)雙擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒和雙穿孔(kong)筒;旋轉(zhuan)式(shi)或抽屜式(shi)模架(jia);擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)筒的(de)(de)(de)自動(dong)(dong)清(qing)理(li)(li)和冷卻;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)墊(dian)的(de)(de)(de)自動(dong)(dong)分離(li)和自動(dong)(dong)傳輸;擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)幾(ji)乎都配(pei)備有(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)蓄勢器(qi)系統采用(yong)(yong)(yong)具有(you)多(duo)級(ji)不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)組(zu)合的(de)(de)(de)多(duo)缸結構(gou)。例如,當(dang)時在新建投產(chan)(chan)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)系列3000噸鋼(gang)管(guan)和型鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)上,不(bu)(bu)再采用(yong)(yong)(yong)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)單獨(du)的(de)(de)(de)3000噸水(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)缸(只能用(yong)(yong)(yong)減小(xiao)蓄勢器(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)辦法來變換擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)等(deng)級(ji)),而是改為采用(yong)(yong)(yong)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)可以在500~3000噸范圍內(nei)按照(zhao)6個(ge)(ge)相同(tong)等(deng)級(ji)來變換壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)。在這種(zhong)情(qing)況下,坯料(liao)的(de)(de)(de)直徑可以從125mm增大到(dao)350mm,長度可以由(you)150mm增長到(dao)1000mm,使一(yi)(yi)(yi)臺擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)范圍擴大了(le)很多(duo),并且(qie)提高了(le)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)效率。
當時,大量采用(yong)的(de)(de)(de)是3000~5000噸臥(wo)(wo)式水(shui)壓(ya)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機。與(yu)此(ci)同時,美國還建(jian)成臺1200噸的(de)(de)(de)大型(xing)(xing)臥(wo)(wo)式擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機,其(qi)中3臺用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋁(lv)合金(jin)(jin),3臺用(yong)于擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)鋼(gang)管(guan)、型(xing)(xing)鋼(gang)和(he)難熔(rong)金(jin)(jin)屬(shu)及合金(jin)(jin)。當時在各(ge)種型(xing)(xing)號和(he)噸位的(de)(de)(de)臥(wo)(wo)式擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機上(shang)(shang),其(qi)最佳的(de)(de)(de)工藝技術(shu)單項指標可(ke)(ke)達(da)(da)到(dao)(dao)如下水(shui)平:鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)時的(de)(de)(de)最大擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)比達(da)(da)到(dao)(dao)70以(yi)(yi)上(shang)(shang),而從(cong)理(li)論上(shang)(shang)和(he)實驗上(shang)(shang)可(ke)(ke)以(yi)(yi)達(da)(da)到(dao)(dao)200;擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)速(su)度提高到(dao)(dao)300~400mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)桿的(de)(de)(de)空程(cheng)速(su)度可(ke)(ke)以(yi)(yi)達(da)(da)到(dao)(dao)600-700mm/s;擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)的(de)(de)(de)周(zhou)期時間縮短到(dao)(dao)20秒;擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)機的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)次(ci)(ci)數達(da)(da)到(dao)(dao)140次(ci)(ci)/小時。
當時(shi)還普遍采(cai)用工頻感應(ying)加(jia)(jia)熱爐(lu)和再加(jia)(jia)熱爐(lu),以及帶保護氣體的環(huan)形加(jia)(jia)熱爐(lu)等坯(pi)料無氧化加(jia)(jia)熱設備(bei)。當時(shi)已有128臺以上的感應(ying)加(jia)(jia)熱爐(lu)和再加(jia)(jia)熱爐(lu)在世界各(ge)國的擠(ji)壓車(che)間運行,單臺的最大加(jia)(jia)熱能(neng)力達到40噸/小時(shi)。
同時采(cai)用合(he)金(jin)鋼、高合(he)金(jin)鋼、高溫(wen)合(he)金(jin)難(nan)熔金(jin)屬、金(jin)屬陶瓷、硬(ying)質(zhi)合(he)金(jin)等材料來制(zhi)作擠壓機和穿孔機的工模具(ju),使一些(xie)擠壓工模具(ju)的極限(xian)強度達(da)到2360MPa。
20世紀60年代末(mo)期,世界(jie)各國已擁有(you)135臺以上(shang)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)鋼(gang)(gang)和鎳(nie)及其合(he)(he)金(jin)的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機在(zai)運轉,其中85%~90%的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機用于生(sheng)產(chan)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan),10%~15%的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機用于生(sheng)產(chan)型(xing)鋼(gang)(gang)。一時擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機成為“最靈活的(de)軋管(guan)(guan)機”,并且還推出擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)機和張力減徑機聯合(he)(he)使用的(de)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)生(sheng)產(chan)線(xian),用來大批量(liang)生(sheng)產(chan)碳素鋼(gang)(gang)、低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)、不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和耐熱鋼(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)。
表1-2為國(guo)(guo)外部分國(guo)(guo)家和公司的(de)擠壓機,表1-3為中國(guo)(guo)的(de)部分鋼管型材擠壓機。表1-4為國(guo)(guo)外一些(xie)鋼擠壓機的(de)主要性能,表1-5為美國(guo)(guo)部分鋼擠壓的(de)主要參數。
采用(yong)3000~4000噸(dun)擠(ji)壓機(ji)配置(zhi)16~24機(ji)架(jia)張(zhang)力減(jian)徑(jing)(jing)機(ji),張(zhang)力減(jian)徑(jing)(jing)機(ji)進口(kou)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)直徑(jing)(jing)為(wei)73~170mm,生(sheng)產的(de)(de)成品管(guan)的(de)(de)最小直徑(jing)(jing)為(wei)20-30mm,最小壁厚(hou)為(wei)2~3mm。一(yi)般進張(zhang)力減(jian)徑(jing)(jing)機(ji)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)長(chang)度為(wei)10~20m。如果采用(yong)連鑄坯生(sheng)產碳(tan)素(su)鋼(gang)和低合金鋼(gang)管(guan),擠(ji)壓鋼(gang)管(guan)的(de)(de)坯重(zhong)還要增大(da)。通過張(zhang)力減(jian)徑(jing)(jing)機(ji)后(hou)的(de)(de)成品管(guan)長(chang)度可(ke)以(yi)達到25~35m,張(zhang)力減(jian)徑(jing)(jing)的(de)(de)出口(kou)速度最大(da)可(ke)以(yi)達到4~6m/s,年產量(liang)在10萬噸(dun)以(yi)上。
從當時的(de)發(fa)展情況來看,擠壓機(ji)與張力減徑機(ji)配(pei)合(he)使用時,具有以(yi)下(xia)幾(ji)方面的(de)優勢(shi):
1. 提高了擠壓機的產(chan)量(liang)
1臺3000噸擠壓機(ji),如果是(shi)單機(ji)生(sheng)產(chan)(chan)碳素鋼管年產(chan)(chan)量在5萬~6萬噸左右(you),而采用與張力減(jian)徑機(ji)聯合(he)組成生(sheng)產(chan)(chan)線時,使(shi)其年產(chan)(chan)量可(ke)提高至10萬噸以上。
2. 擴大了擠壓機組生產(chan)鋼管的(de)規格范圍
一般1臺3000噸壓機(ji)(ji)生產(chan)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的最(zui)小(xiao)規(gui)格為d60mm×2.5mm,而配置了張力減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)之后(hou)(hou),由張力減(jian)(jian)徑機(ji)(ji)減(jian)(jian)徑后(hou)(hou)的鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)最(zui)小(xiao)規(gui)格為28mm×2.0mm,甚(shen)至可以減(jian)(jian)徑至16mm×2.0mm。
3. 降低(di)了生(sheng)產成本
由于擠(ji)壓機使用的(de)坯料(liao)規格較少(shao),一般僅(jin)3-6個規格系列,使工(gong)(gong)模具(ju)的(de)準備和消耗(hao)量相應減少(shao)。并且生產小直徑鋼(gang)管時(shi),無需進(jin)行進(jin)一步(bu)的(de)冷(leng)(leng)拔冷(leng)(leng)軋(ya)等冷(leng)(leng)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序。
4. 可以(yi)靈活生產
既可(ke)以生(sheng)產批(pi)量小(xiao)、塑(su)性低的難變形高(gao)合金(jin)鋼(gang)(gang)和(he)合金(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan),又(you)可(ke)以生(sheng)產批(pi)量大(da)的小(xiao)直徑碳素鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)和(he)低合金(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)。
因此,當時聯合使用(yong)擠壓(ya)機(ji)和(he)(he)張(zhang)力減(jian)徑機(ji)的(de)(de)制管工藝(yi)曾一(yi)度(du)以生(sheng)(sheng)(sheng)產的(de)(de)靈活性和(he)(he)高(gao)效(xiao)率、產品(pin)的(de)(de)低成(cheng)本和(he)(he)高(gao)質(zhi)量(liang)挑戰傳統的(de)(de)軋管工藝(yi),并且其產量(liang)一(yi)度(du)在鋼管后來,由(you)于擠壓(ya)機(ji)和(he)(he)在行(xing)大量(liang)生(sheng)(sheng)(sheng)產和(he)(he)連續運行(xing)中,在生(sheng)(sheng)(sheng)產工藝(yi)、品(pin)種質(zhi)量(liang)和(he)(he)經濟性等方(fang)面出現的(de)(de)不(bu)足,導致(zhi)聯合生(sheng)(sheng)(sheng)產線(xian)終止生(sheng)(sheng)(sheng)產。
例如(ru),奧地利的(de)1臺(tai)3100噸擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)配置張(zhang)力減(jian)徑機(ji)后(hou)出現(xian)了不(bu)(bu)少問(wen)題,如(ru)擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)適合于小批量(liang)(liang)、多品種的(de)訂單(dan),而擠壓(ya)(ya)(ya)機(ji)與張(zhang)力減(jian)徑機(ji)聯用后(hou),機(ji)組(zu)則適合大批量(liang)(liang)、少品種的(de)訂單(dan)。因此,在生產安(an)排和(he)設備效率等方(fang)面出現(xian)了矛盾。并且,帶(dai)玻璃潤滑(hua)(hua)劑(ji)擠壓(ya)(ya)(ya)后(hou)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管經張(zhang)減(jian)后(hou),鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管的(de)內表面出現(xian)了小球狀的(de)殘(can)留物(wu),使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管質量(liang)(liang)達不(bu)(bu)到標準要(yao)求(qiu)。因此,擠壓(ya)(ya)(ya)后(hou)需進行張(zhang)減(jian)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管,只(zhi)能(neng)采用石(shi)(shi)墨作為潤滑(hua)(hua)劑(ji)。但采用石(shi)(shi)墨潤滑(hua)(hua)劑(ji)擠壓(ya)(ya)(ya)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管時,又可能(neng)會引起鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管表面滲碳(tan)。為此,該廠曾一度(du)只(zhi)采用石(shi)(shi)墨潤滑(hua)(hua)劑(ji),專門生產碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管和(he)合金(jin)結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管。
德國1962年建成(cheng)的(de)(de)1臺(tai)3400噸擠(ji)壓機(ji)(ji)組配置的(de)(de)張力(li)減徑(jing)(jing)機(ji)(ji)于1968年拆除其原(yuan)因是采用擠(ji)壓機(ji)(ji)和張力(li)減徑(jing)(jing)機(ji)(ji)聯合工藝,生產(chan)碳素鋼管和合金結構鋼管在經濟(ji)上不合算。
日本神戶(hu)制鋼于1967年建成投產(chan)的550噸(dun)擠(ji)壓機(ji)(ji)也(ye)配有張(zhang)力(li)減(jian)徑機(ji)(ji),主要(yao)用(yong)于生(sheng)產(chan)碳(tan)素鋼管和(he)合金鋼管,最后張(zhang)力(li)減(jian)徑機(ji)(ji)大部分(fen)時間也(ye)處于停產(chan)。
我國長城鋼廠(chang)在20世紀60年代(dai)從德國引進的3150噸擠壓機(ji)(ji),配(pei)有(you)24機(ji)(ji)架的張力減(jian)徑(jing)機(ji)(ji),未能很好使用就遭拆除。
此后建成的(de)擠(ji)壓(ya)機,如日(ri)本京浜廠的(de)3150噸擠(ji)壓(ya)機和(he)羅馬尼亞共和(he)國鋼管廠的(de)3100噸擠(ji)壓(ya)機等都不再配置(zhi)張力減(jian)徑機。其原(yuan)因,一(yi)(yi)方(fang)面(mian)是(shi)由于擠(ji)壓(ya)機和(he)張力減(jian)徑機聯合(he)(he)使用后在運行過(guo)程中出現的(de)工藝和(he)經(jing)濟性方(fang)面(mian)的(de)問題;另(ling)一(yi)(yi)方(fang)面(mian)是(shi)由于連續軋(ya)管機組(zu)出現后,從生產(chan)效率和(he)經(jing)濟性兩個(ge)方(fang)面(mian)考(kao)慮,生產(chan)碳(tan)素鋼管和(he)低(di)合(he)(he)金鋼管時(shi),擠(ji)壓(ya)一(yi)(yi)張減(jian)聯合(he)(he)機組(zu)無法(fa)與連續軋(ya)管機組(zu)相競(jing)爭。
表1-6為(wei)(wei)某(mou)些(xie)曾與擠壓機(ji)聯合使用的(de)張力減徑機(ji)的(de)性能,表1-7為(wei)(wei)擠壓機(ji)曾與張力減徑機(ji)聯合使用生產鋼管的(de)典型(xing)規格。
由于熱(re)擠(ji)壓工(gong)(gong)藝的(de)(de)變形方(fang)式所具有(you)的(de)(de)金(jin)屬流動(dong)特性,能(neng)夠提高(gao)材料的(de)(de)變形能(neng)力,加(jia)工(gong)(gong)采用其他加(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)(鍛壓和軋制)難以成(cheng)型的(de)(de)低塑性、難變形的(de)(de)材料以及其所具有(you)的(de)(de)工(gong)(gong)藝上的(de)(de)靈活(huo)性和制品的(de)(de)高(gao)質量等(deng)有(you)利(li)條件,使(shi)其在一些制管的(de)(de)重要場合成(cheng)為最佳(jia)的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa),有(you)時甚至是唯一可(ke)選擇的(de)(de)、無需進行經濟(ji)性論證(zheng)的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)。
擠(ji)壓(ya)(ya)機可以生產(chan)各種(zhong)鋼(gang)種(zhong)的(de)產(chan)品,如碳素(su)鋼(gang)、合金鋼(gang)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)以及高溫合金和(he)難變形金屬的(de)管材(cai)和(he)異(yi)型材(cai)。國外(wai)(wai)70%以上(shang)的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機被用于生產(chan)鋼(gang)管并且主(zhu)要生產(chan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管,專門用于生產(chan)型材(cai)的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機并不(bu)多。由(you)于不(bu)銹(xiu)鋼(gang)無縫(feng)管約有(you)50%要進行冷軋(ya)冷拔加(jia)(jia)工后交貨使用,因此,國內外(wai)(wai)的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)管車間大多配(pei)有(you)冷軋(ya)冷拔鋼(gang)管設備(bei),以便生產(chan)高精度(du)的(de)冷加(jia)(jia)工不(bu)銹(xiu)鋼(gang)精管。
目前(qian),不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)各種難熔金屬及合(he)金熱(re)擠(ji)(ji)壓(ya)工藝的(de)發展,可以(yi)從現(xian)在(zai)已在(zai)使用的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)力來衡(heng)量。現(xian)在(zai)工業上(shang)專門用于鋼(gang)質管型材的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機壓(ya)力,已經(jing)從400噸增至30000噸以(yi)上(shang)。利用擠(ji)(ji)壓(ya)法還(huan)可以(yi)制造橫截面形(xing)狀(zhuang)和(he)尺寸都(dou)能符合(he)結構元件精度要求的(de)管材和(he)型材。
特別是自1951年(nian)末(mo)期,世界上第一(yi)個采用玻璃(li)潤滑劑高(gao)速擠(ji)壓(ya)法(fa)生產(chan)(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)(guan)的(de)(de)(de)工業性生產(chan)(chan)車間(jian)在美國的(de)(de)(de) Babcock&wiox公司建成投(tou)產(chan)(chan),此后的(de)(de)(de)10~20年(nian)間(jian)國外幾乎所有(you)大的(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)(guan)公司都逐漸地以(yi)擠(ji)壓(ya)工藝來(lai)取(qu)代(dai)其(qi)他的(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)(guan)生產(chan)(chan)方法(fa),其(qi)中(zhong)也包括(kuo)自動軋管(guan)(guan)生產(chan)(chan)工藝。并且又有(you)以(yi)生產(chan)(chan)低塑(su)性的(de)(de)(de)高(gao)合金鋼管(guan)(guan)以(yi)及復雜(za)結構型材為主的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機投(tou)產(chan)(chan)。有(you)人曾(ceng)對20世紀50年(nian)代(dai)初至70年(nian)代(dai)投(tou)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機組(zu)按時間(jian)區分進行(xing)不完(wan)全的(de)(de)(de)統計,來(lai)觀察世界各國建成并投(tou)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)機的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)進程:
其中包括意(yi)大(da)利(li)的(de)(de)本(ben)特(te)拉(la)(Pea)公(gong)司(si)(si)在1965年安裝的(de)(de)兩臺(tai)(tai)1600噸(dun)(dun)(dun)(dun)立式擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)(he)(he)1968年又安裝兩臺(tai)(tai)類(lei)似的(de)(de)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)以及5450噸(dun)(dun)(dun)(dun)臥式擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產對成品管(guan)(guan)(guan)(guan)幾(ji)何尺寸有較高要求的(de)(de)碳素鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)毛坯管(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)國的(de)(de)孤星(xing)( Lone Star)鋼(gang)(gang)(gang)鐵公(gong)司(si)(si)建成的(de)(de)5500噸(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產石油套管(guan)(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)(guan)等對質量(liang)和(he)(he)(he)(he)可靠性有高要求的(de)(de)專用(yong)(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)國加美(mei)倫( Cameron)公(gong)司(si)(si)的(de)(de)20000~30000噸(dun)(dun)(dun)(dun)型(xing)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(成功(gong)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產了直徑達1220mm的(de)(de)煤氣(qi)輸送管(guan)(guan)(guan)(guan)以及大(da)直徑三通管(guan)(guan)(guan)(guan)、關閉(bi)閥體、管(guan)(guan)(guan)(guan)接頭等配(pei)件管(guan)(guan)(guan)(guan));蘇聯(lian)于(yu)1959年先(xian)后在尼科波爾南方鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)廠建成投(tou)產的(de)(de)120、1500壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)碳素鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)商品管(guan)(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等合(he)金(jin)結構鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)以及GCr15滾珠軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)),1961年投(tou)產的(de)(de)1650噸(dun)(dun)(dun)(dun)和(he)(he)(he)(he)3150噸(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)各(ge)1臺(tai)(tai)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)各(ge)種不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan));德(de)國里(li)薩( Riesa)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)聯(lian)合(he)公(gong)司(si)(si)分(fen)別(bie)在格勒迪茨和(he)(he)(he)(he)杰里(li)特(te)契的(de)(de)2000噸(dun)(dun)(dun)(dun)和(he)(he)(he)(he)1600噸(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji);捷克斯(si)洛伐克的(de)(de)2000噸(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan))和(he)(he)(he)(he)1600噸(dun)(dun)(dun)(dun)擠壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)碳素鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)(he)(he)低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan))。
目(mu)前(qian)在運行的(de)(de)擠(ji)壓機大部分都是(shi)20世紀(ji)70年代以前(qian)建成(cheng)(cheng)投產的(de)(de),70年代以后新建的(de)(de)擠(ji)壓機為(wei)數并(bing)不(bu)(bu)多。其中主要有羅(luo)馬尼亞共和國(guo)鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)3100噸(dun)擠(ji)壓機,日本京浜廠(chang)的(de)(de)3150噸(dun)擠(ji)壓機、前(qian)蘇聯伏爾加鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)5500噸(dun)擠(ji)壓機、美國(guo)孤星(xing)( Lone Star)鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)5500噸(dun)擠(ji)壓機,以及(ji)新近建成(cheng)(cheng)的(de)(de)烏克蘭 Centralis鋼(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)4400噸(dun)擠(ji)壓機和中國(guo)久(jiu)立集團的(de)(de)3500噸(dun)擠(ji)壓機,寶鋼(gang)集團特殊鋼(gang)分公司(si)的(de)(de)6000噸(dun)壓機、山西(xi)太(tai)鋼(gang)集團的(de)(de)6000噸(dun)擠(ji)壓機、江蘇華(hua)新不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)公司(si)的(de)(de)3600噸(dun)擠(ji)壓機等(deng)。目(mu)前(qian),在國(guo)外熱擠(ji)壓工藝已經成(cheng)(cheng)為(wei)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)、高(gao)(gao)鎳(nie)合金(jin)管(guan)以及(ji)難熔(rong)金(jin)屬及(ji)其合金(jin)等(deng)高(gao)(gao)性能材料管(guan)型材產品不(bu)(bu)可(ke)缺少的(de)(de)生產手段。