擠(ji)(ji)壓(ya)作(zuo)為一(yi)(yi)種(zhong)壓(ya)力加工的方法(fa)(fa),早(zao)在(zai)(zai)1797年(nian)就被用(yong)(yong)來擠(ji)(ji)壓(ya)鋁管;1894年(nian)英國人(ren) Alexnder Diok開始用(yong)(yong)冷(leng)擠(ji)(ji)壓(ya)法(fa)(fa)生(sheng)產錫、鉛(qian)、黃銅以及銅合金(jin)產品;1899年(nian),俄(e)國人(ren)首(shou)先用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)壓(ya)法(fa)(fa)生(sheng)產較難(nan)熔(rong)的金(jin)屬(shu)和合金(jin)棒(bang)材;1924年(nian)英國用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)壓(ya)法(fa)(fa)擠(ji)(ji)壓(ya)出管子;1925年(nian),法(fa)(fa)國開始用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)壓(ya)法(fa)(fa)試(shi)制黑色金(jin)屬(shu)產品。通(tong)過(guo)以上實(shi)踐(jian)證(zheng)明了(le)一(yi)(yi)點,黑色金(jin)屬(shu)和有(you)色金(jin)屬(shu)一(yi)(yi)樣(yang)可(ke)以用(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)(ji)壓(ya)法(fa)(fa)來生(sheng)產各(ge)種(zhong)產品。于是,在(zai)(zai)1928年(nian)德國建成了(le)世(shi)界上第一(yi)(yi)臺機(ji)(ji)械(xie)擠(ji)(ji)壓(ya)機(ji)(ji),用(yong)(yong)來成批(pi)生(sheng)產碳素鋼管。
但是(shi)(shi),由于過去鋼擠壓(ya)(ya)試驗都(dou)是(shi)(shi)利用(yong)低(di)(di)速(su)的(de)(de)(de)有(you)色金屬擠壓(ya)(ya)機來(lai)進(jin)行(xing)的(de)(de)(de),因此當時(shi)并(bing)沒有(you)進(jin)行(xing)過任何關于鋼擠壓(ya)(ya)特性(xing)和(he)(he)方法(fa)的(de)(de)(de)試驗研(yan)究。對(dui)鋼擠壓(ya)(ya)時(shi)的(de)(de)(de)工(gong)模(mo)具(ju)(ju)設計和(he)(he)潤滑(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)選擇以及(ji)擠壓(ya)(ya)坯料(liao)的(de)(de)(de)加熱(re),都(dou)是(shi)(shi)利用(yong)有(you)色金屬擠壓(ya)(ya)工(gong)藝(yi)范圍內已有(you)的(de)(de)(de)經驗。試驗結果(guo)表明(ming),這是(shi)(shi)不(bu)(bu)行(xing)的(de)(de)(de)。因為由于擠壓(ya)(ya)速(su)度很(hen)低(di)(di),潤滑(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)選擇和(he)(he)工(gong)模(mo)具(ju)(ju)形狀的(de)(de)(de)設計不(bu)(bu)合適(shi)(shi),以及(ji)坯料(liao)無(wu)氧化(hua)加熱(re)的(de)(de)(de)可操作性(xing)和(he)(he)經濟性(xing)的(de)(de)(de)問題(ti)還沒有(you)解決,所(suo)以不(bu)(bu)能(neng)保證擠壓(ya)(ya)時(shi)合適(shi)(shi)的(de)(de)(de)金屬流動條件(jian),以致(zhi)(zhi)在擠壓(ya)(ya)過程中坯料(liao)很(hen)快(kuai)被冷卻,相(xiang)反工(gong)具(ju)(ju)很(hen)快(kuai)被加熱(re),導致(zhi)(zhi)擠壓(ya)(ya)過程無(wu)法(fa)進(jin)行(xing)。由于當時(shi)鋼擠壓(ya)(ya)時(shi)有(you)以下(xia)四(si)個基本工(gong)藝(yi)和(he)(he)裝備上的(de)(de)(de)條件(jian)尚不(bu)(bu)具(ju)(ju)備,致(zhi)(zhi)使用(yong)擠壓(ya)(ya)法(fa)來(lai)生(sheng)產黑色金屬產品并(bing)沒有(you)投入工(gong)業性(xing)生(sheng)產。這四(si)個條件(jian)是(shi)(shi):(1)高使用(yong)壽(shou)命(ming)的(de)(de)(de)工(gong)模(mo)具(ju)(ju)材料(liao);(2)坯料(liao)的(de)(de)(de)無(wu)氧化(hua)加熱(re);(3)適(shi)(shi)當的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)潤滑(hua)劑(ji);(4)高的(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)速(su)度。
與此同(tong)時(shi),德國的(de)(de)(de)一個鋼(gang)(gang)廠和(he)(he)(he)(he)一個有色金(jin)屬(shu)半(ban)成品工廠合(he)作進(jin)行(xing)了鋼(gang)(gang)擠壓(ya)(ya)試驗,在(zai)(zai)原理上證實了鋼(gang)(gang)擠壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)可行(xing)性(xing)(xing)。直(zhi)至(zhi)20世紀40年代,高(gao)(gao)參數的(de)(de)(de)蒸汽透平制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)、燃氣透平制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)、儀(yi)器儀(yi)表制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)以及機器制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造業(ye)中某些領域的(de)(de)(de)快(kuai)速發展(zhan),都(dou)必須使(shi)用(yong)(yong)具有高(gao)(gao)耐熱強度(du)、耐酸、高(gao)(gao)電磁(ci)性(xing)(xing)和(he)(he)(he)(he)其他(ta)特(te)殊性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)難熔合(he)金(jin)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造的(de)(de)(de)零件。而當耐熱強度(du)或其他(ta)物(wu)理化(hua)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)提高(gao)(gao)時(shi),許多材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)工藝塑性(xing)(xing)會明顯地(di)下(xia)降(jiang),使(shi)一個很(hen)有使(shi)用(yong)(yong)價(jia)值(zhi)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料在(zai)(zai)流動(dong)狀態下(xia),塑性(xing)(xing)指標(biao)降(jiang)低到甚至(zhi)不(bu)(bu)能(neng)(neng)用(yong)(yong)軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)或自(zi)由(you)鍛的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)加工。因(yin)此,在(zai)(zai)當時(shi),對(dui)一些不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)、鎳基(ji)合(he)金(jin)等材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)無縫鋼(gang)(gang)管產(chan)(chan)品,雖然用(yong)(yong)軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)有很(hen)大的(de)(de)(de)困難,但(dan)也只能(neng)(neng)用(yong)(yong)軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)(he)(he)自(zi)由(you)鍛的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan),導致(zhi)這(zhe)類產(chan)(chan)品生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)經濟性(xing)(xing)和(he)(he)(he)(he)可能(neng)(neng)性(xing)(xing)大大降(jiang)低。對(dui)高(gao)(gao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、低塑性(xing)(xing)、難變形材(cai)(cai)料產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)實際需求(qiu),促進(jin)了對(dui)高(gao)(gao)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)各(ge)種(zhong)特(te)殊材(cai)(cai)料熱擠壓(ya)(ya)過程的(de)(de)(de)研究(jiu)。
1941年,法國(guo)(guo)的塞菲拉(la)克( CEFILAC)公(gong)司(原金屬拉(la)拔與(yu)軋制公(gong)司)的技術(shu)經理J.賽茹爾內(J. Sejournet)在于仁恩( Ugine)電爐鋼公(gong)司的協助下成功(gong)研制出玻璃潤滑(hua)(hua)劑(ji)(ji),奠定了(le)鋼擠壓工藝及設備迅速(su)發展的基礎。同年,“玻璃潤滑(hua)(hua)劑(ji)(ji)高(gao)速(su)擠壓法”專(zhuan)利(li)(li)許可證頒(ban)發給 J. Sejournet后,很快被美(mei)國(guo)(guo)、英(ying)國(guo)(guo)、西班牙、奧(ao)地利(li)(li)、日本、瑞典和其(qi)他國(guo)(guo)家所購買(表(biao)1-1)。
1945年,玻璃潤滑(hua)劑開(kai)始用(yong)于(yu)工業性生產。當(dang)時(shi)一些(xie)長期(qi)使用(yong)的(de)用(yong)來生產銅和黃銅產品舊式有色金(jin)屬擠壓(ya)機(ji),在結構(gou)、擠壓(ya)速(su)度和加熱(re)工藝(yi)方面都已不能適應鋼(gang)擠壓(ya)的(de)特殊要求。因此,在擠壓(ya)鋼(gang)時(shi),這些(xie)擠壓(ya)機(ji)大部分被(bei)拆除,同時(shi)被(bei)現(xian)代鋼(gang)擠壓(ya)機(ji)替代。當(dang)時(shi)對所設(she)計(ji)的(de)擠壓(ya)機(ji)和輔助設(she)備的(de)結構(gou)提出了以下三點要求:
1. 在生產(chan)絕對可靠的(de)條件下,具有高的(de)工作速(su)度。要求擠壓速(su)度為300~400m,空(kong)程速(su)度為650mm/s。這(zhe)樣,生產(chan)的(de)間(jian)(jian)隙時間(jian)(jian)從(cong)110s減(jian)少到25~30秒。
2. 設計要求純(chun)擠壓(ya)時(shi)間為(wei)2~3秒(miao)。這是(shi)因(yin)為(wei)考慮(lv)到當時(shi)液壓(ya)系統的管和(he)閥門的費用比較高,再(zai)進一步減(jian)少純(chun)擠壓(ya)時(shi)間就(jiu)沒有什么(me)益處了。但是(shi),仍需調在這方面(mian)要繼續努力。因(yin)為(wei)擠壓(ya)坯料與擠壓(ya)筒和(he)擠壓(ya)模(mo)的接觸時(shi)間縮(suo)短可(ke)使工模(mo)具(ju)的使用壽命提(ti)(ti)高,并且檢查和(he)更換工模(mo)具(ju)的工作量也可(ke)以減(jian)輕,使擠壓(ya)機的生產(chan)效率提(ti)(ti)高,同時(shi)使產(chan)品的生產(chan)成(cheng)本(ben)降低。
3. 擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)的(de)結構強度和裝配(pei)精度要求(qiu)比有(you)色(se)金屬擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)的(de)要求(qiu)高。這是因為鋼(gang)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)力相對比有(you)色(se)金屬擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時大得(de)多,這樣可確保擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋼(gang)管壁厚公差精度,滿足當時特殊(shu)產(chan)(chan)品(pin)生產(chan)(chan)的(de)需要。
20世紀50年代初期,美國首先(xian)開(kai)始將(jiang)低頻(pin)電感(gan)應(ying)加(jia)熱技(ji)(ji)術(shu)引入(ru)鋼(gang)擠(ji)壓(ya)的料(liao)加(jia)熱工藝并獲得成(cheng)功;接(jie)著(zhu)英(ying)國也于1957年開(kai)始采用(yong)低頻(pin)感(gan)應(ying)加(jia)熱技(ji)(ji)術(shu)來實(shi)現擠(ji)壓(ya)坯料(liao)的無(wu)(wu)氧化加(jia)熱,并且感(gan)應(ying)加(jia)熱爐被(bei)設計(ji)成(cheng)單爐座,每小時可無(wu)(wu)氧化加(jia)熱壞料(liao)40噸。
與此同時,由于特殊冶金技(ji)術的發展,其(qi)(qi)研(yan)(yan)究(jiu)成(cheng)果在擠(ji)(ji)壓工模(mo)具(ju)(ju)材料選擇工具(ju)(ju)設計和(he)(he)(he)制作中的應(ying)用,使(shi)擠(ji)(ji)壓工模(mo)具(ju)(ju)在高溫下能夠承受更大的壓力、沖擊(ji)和(he)(he)(he)疲勞負荷,提高了其(qi)(qi)使(shi)用壽(shou)命。例如,當時英(ying)國(guo)的勞芳·莫爾優質鋼公司(si)(Low Mour Fine steel Ltd.),采用尼(ni)(ni)莫尼(ni)(ni)克(ke)90合金擠(ji)(ji)壓模(mo)擠(ji)(ji)壓時,其(qi)(qi)模(mo)具(ju)(ju)的使(shi)用壽(shou)命得到了很大的提高。但是后來,由于尼(ni)(ni)莫尼(ni)(ni)克(ke)90合金擠(ji)(ji)壓模(mo)在機(ji)械(xie)加工方(fang)面(mian)遇到很大的困難,并且使(shi)用成(cheng)本(ben)比較高,因而沒有(you)被推廣使(shi)用。于是又(you)進(jin)一(yi)步地研(yan)(yan)究(jiu)出淬硬性、抗(kang)熱(re)裂性、耐磨性和(he)(he)(he)熱(re)強(qiang)度都很高,且加工容易和(he)(he)(he)價廉的9%W和(he)(he)(he)4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠(ji)(ji)壓模(mo),其(qi)(qi)熱(re)處理后的硬度分別(bie)達到HRC49-50HRC56。用于擠(ji)(ji)壓有(you)8個翅的異型管時,擠(ji)(ji)壓模(mo)的使(shi)用壽(shou)命超(chao)過100次/只。
50年代后(hou)期,美國瓊(qiong)斯(si)·拉(la)弗(fu)林(lin)(J&L)擠壓工(gong)廠(chang)的(de)(de)W. L. Steinbrenner試驗成功一種具(ju)有良好(hao)模(mo)具(ju)特性的(de)(de)新材料鉬(mu)合金(jin)用(yong)(yong)于制作擠壓模(mo),取得很好(hao)的(de)(de)效(xiao)果。采用(yong)(yong)鉬(mu)合金(jin)制造的(de)(de)擠壓模(mo)容(rong)易加(jia)工(gong),不需要熱處理,并(bing)且在使用(yong)(yong)后(hou)還(huan)可以重新加(jia)工(gong)成尺寸較小一檔的(de)(de)擠壓模(mo)繼續使用(yong)(yong),其壽命可以達到200-300次/只以上(shang)。
至(zhi)此(ci),鋼(gang)擠壓(ya)(ya)工(gong)藝和設備(bei)上的四個主(zhu)要難題已經(jing)基本上得到(dao)解決(jue),鋼(gang)擠壓(ya)(ya)術進(jin)入到(dao)提高生(sheng)產率、進(jin)一步完善擠壓(ya)(ya)機結構(gou)、改(gai)善技術經(jing)濟指標的新階段(duan)。
當時,在美國和(he)歐(ou)洲從事擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機設(she)計和(he)制(zhi)(zhi)造的公(gong)(gong)司(si)(si)主要有(you)英(ying)國的勞(lao)威Loewy工程公(gong)(gong)司(si)(si)和(he)菲(fei)爾汀( Fielding)工廠(chang)設(she)計公(gong)(gong)司(si)(si),德國的施(shi)勞(lao)曼(man)(se mam)公(gong)(gong)司(si)(si)和(he)美國的皮爾太克( Buried)公(gong)(gong)司(si)(si)。他們(men)采用(yong)(yong)最(zui)新(xin)科技(ji),大量(liang)設(she)計制(zhi)(zhi)造臥式液壓(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機,在將近20年的時間內使擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機的數(shu)量(liang)增加了9倍。其中(zhong)液壓(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機的總能力(li)增加了800%,機械擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機的總能力(li)增加了250%,并且還量(liang)制(zhi)(zhi)造了4000~6000噸的管型(xing)材擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機。僅(jin)勞(lao)威工程公(gong)(gong)司(si)(si)一家就供應了197臺擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機,其中(zhong)164臺用(yong)(yong)于有(you)色金屬,33臺用(yong)(yong)于鋼擠(ji)(ji)(ji)壓(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鋼(gang)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,國外幾乎所有的不銹鋼管生產大公司都逐漸以擠壓法取代了其他生(sheng)產不銹鋼無縫管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹鋼(gang)無縫鋼(gang)管(guan)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)壓技(ji)術(shu)已經發展到一(yi)(yi)(yi)個(ge)相(xiang)當(dang)高的(de)(de)(de)水平。由于設計和機(ji)械制造技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)進(jin)步,擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)的(de)(de)(de)結構和裝備(bei)不斷(duan)完(wan)善:采用了更為合(he)理的(de)(de)(de)4張(zhang)力(li)(li)柱(zhu)式框架結構;帶預(yu)應(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)張(zhang)力(li)(li)柱(zhu)固(gu)定螺帽;帶預(yu)應(ying)力(li)(li)裝配的(de)(de)(de)多層(ceng)結構擠(ji)(ji)(ji)壓筒;旋轉式雙擠(ji)(ji)(ji)壓筒和雙穿孔筒;旋轉式或(huo)抽(chou)屜(ti)式模架;擠(ji)(ji)(ji)壓筒的(de)(de)(de)自動(dong)清理和冷卻;擠(ji)(ji)(ji)壓墊的(de)(de)(de)自動(dong)分離和自動(dong)傳輸;擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)幾乎(hu)都配備(bei)有(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)高壓蓄勢(shi)器(qi)系統采用具有(you)多級不同(tong)壓力(li)(li)組合(he)的(de)(de)(de)多缸(gang)結構。例如,當(dang)時在新建投產(chan)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)系列3000噸(dun)鋼(gang)管和型鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)上,不再采用一(yi)(yi)(yi)個(ge)單獨的(de)(de)(de)3000噸(dun)水壓缸(gang)(只能用減小蓄勢(shi)器(qi)中的(de)(de)(de)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)辦法來變換(huan)(huan)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)的(de)(de)(de)壓力(li)(li)等(deng)級),而是(shi)改為采用一(yi)(yi)(yi)種(zhong)可以(yi)(yi)在500~3000噸(dun)范圍內按照6個(ge)相(xiang)同(tong)等(deng)級來變換(huan)(huan)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)。在這種(zhong)情況下,坯料的(de)(de)(de)直徑可以(yi)(yi)從125mm增(zeng)大(da)到350mm,長(chang)度可以(yi)(yi)由150mm增(zeng)長(chang)到1000mm,使一(yi)(yi)(yi)臺擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)的(de)(de)(de)應(ying)用范圍擴大(da)了很多,并(bing)且提高了擠(ji)(ji)(ji)壓機(ji)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)效率。
當時(shi),大(da)量采(cai)用(yong)的(de)(de)是3000~5000噸(dun)臥式水壓(ya)擠(ji)壓(ya)機(ji)。與此(ci)同時(shi),美國(guo)還建成臺(tai)(tai)1200噸(dun)的(de)(de)大(da)型(xing)臥式擠(ji)壓(ya)機(ji),其(qi)中3臺(tai)(tai)用(yong)于擠(ji)壓(ya)鋁合(he)金,3臺(tai)(tai)用(yong)于擠(ji)壓(ya)鋼管、型(xing)鋼和難(nan)熔(rong)金屬及合(he)金。當時(shi)在(zai)各種型(xing)號和噸(dun)位的(de)(de)臥式擠(ji)壓(ya)機(ji)上,其(qi)最佳的(de)(de)工藝技術(shu)單項指標(biao)可(ke)達(da)到(dao)如下(xia)水平:鋼擠(ji)壓(ya)時(shi)的(de)(de)最大(da)擠(ji)壓(ya)比達(da)到(dao)70以上,而從理論上和實驗上可(ke)以達(da)到(dao)200;擠(ji)壓(ya)速度(du)(du)提高到(dao)300~400mm/s;擠(ji)壓(ya)桿的(de)(de)空程(cheng)速度(du)(du)可(ke)以達(da)到(dao)600-700mm/s;擠(ji)壓(ya)的(de)(de)周期(qi)時(shi)間縮短(duan)到(dao)20秒(miao);擠(ji)壓(ya)機(ji)的(de)(de)擠(ji)壓(ya)次(ci)數達(da)到(dao)140次(ci)/小時(shi)。
當時還普遍采用工頻感(gan)應加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)和(he)再加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu),以(yi)及帶(dai)保(bao)護氣體的(de)環形加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)等坯(pi)料無氧化加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)設備(bei)。當時已有128臺以(yi)上的(de)感(gan)應加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)和(he)再加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)在世界(jie)各國的(de)擠壓車間運行,單臺的(de)最大加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)能力達到40噸/小(xiao)時。
同時采(cai)用合(he)金(jin)鋼、高合(he)金(jin)鋼、高溫合(he)金(jin)難(nan)熔金(jin)屬、金(jin)屬陶瓷、硬質合(he)金(jin)等材料來制作擠(ji)壓機(ji)和穿孔機(ji)的工模(mo)具(ju)(ju),使一(yi)些擠(ji)壓工模(mo)具(ju)(ju)的極限(xian)強度達到2360MPa。
20世紀60年代末期(qi),世界(jie)各國已(yi)擁有135臺以上擠壓(ya)(ya)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)鎳(nie)及其合(he)金的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)在運轉,其中85%~90%的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)用(yong)(yong)于生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管,10%~15%的(de)(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)用(yong)(yong)于生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)型(xing)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。一(yi)時擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)成為“最靈(ling)活(huo)的(de)(de)軋管機(ji)(ji)(ji)”,并(bing)且(qie)還推出擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和(he)張力減徑機(ji)(ji)(ji)聯(lian)合(he)使用(yong)(yong)的(de)(de)擠壓(ya)(ya)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線,用(yong)(yong)來(lai)大(da)批量生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)、低合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)耐熱鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管。
表(biao)1-2為國(guo)外(wai)部分國(guo)家和公司的(de)(de)擠(ji)壓機,表(biao)1-3為中國(guo)的(de)(de)部分鋼管型材擠(ji)壓機。表(biao)1-4為國(guo)外(wai)一些鋼擠(ji)壓機的(de)(de)主要性能,表(biao)1-5為美國(guo)部分鋼擠(ji)壓的(de)(de)主要參數(shu)。
采用3000~4000噸擠(ji)壓機配置16~24機架張(zhang)(zhang)力(li)(li)減(jian)徑機,張(zhang)(zhang)力(li)(li)減(jian)徑機進(jin)口鋼管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)直(zhi)徑為(wei)73~170mm,生產(chan)的(de)(de)成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)最(zui)小直(zhi)徑為(wei)20-30mm,最(zui)小壁厚為(wei)2~3mm。一般(ban)進(jin)張(zhang)(zhang)力(li)(li)減(jian)徑機鋼管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)長度(du)(du)為(wei)10~20m。如果采用連鑄坯生產(chan)碳(tan)素鋼和低合金鋼管(guan)(guan)(guan),擠(ji)壓鋼管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)坯重還要增大(da)。通過張(zhang)(zhang)力(li)(li)減(jian)徑機后的(de)(de)成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)(guan)長度(du)(du)可以(yi)達到25~35m,張(zhang)(zhang)力(li)(li)減(jian)徑的(de)(de)出口速度(du)(du)最(zui)大(da)可以(yi)達到4~6m/s,年產(chan)量在10萬噸以(yi)上。
從當時的發(fa)展(zhan)情(qing)況(kuang)來看(kan),擠(ji)壓機(ji)與張力減徑機(ji)配合使用時,具有以下幾(ji)方面的優勢:
1. 提高了擠壓機的(de)產量(liang)
1臺3000噸擠壓機,如果是單機生(sheng)(sheng)產碳素(su)鋼(gang)管年產量在(zai)5萬(wan)~6萬(wan)噸左右,而采(cai)用與(yu)張力減徑機聯合組成生(sheng)(sheng)產線時,使其年產量可提高至10萬(wan)噸以上(shang)。
2. 擴(kuo)大了擠(ji)壓機組(zu)生產鋼管的規格范圍
一般1臺3000噸壓(ya)機(ji)生產鋼管(guan)(guan)的最(zui)小規格為d60mm×2.5mm,而配置了張力減徑機(ji)之后,由(you)張力減徑機(ji)減徑后的鋼管(guan)(guan)最(zui)小規格為28mm×2.0mm,甚(shen)至可(ke)以減徑至16mm×2.0mm。
3. 降低了生產成(cheng)本
由于擠壓(ya)機使用的坯(pi)料規(gui)格較少,一般僅3-6個規(gui)格系列,使工模具的準備和消(xiao)耗量相應減(jian)少。并且生產小直徑(jing)鋼管時,無需進(jin)行進(jin)一步(bu)的冷拔冷軋等冷加工工序。
4. 可(ke)以靈活生產
既(ji)可(ke)以生(sheng)產(chan)批量(liang)小、塑性低(di)的難變形高合(he)(he)金鋼和合(he)(he)金鋼管,又(you)可(ke)以生(sheng)產(chan)批量(liang)大的小直徑碳素(su)鋼管和低(di)合(he)(he)金鋼管。
因(yin)此,當(dang)時聯合使用擠(ji)壓機(ji)和(he)(he)(he)張力減徑機(ji)的(de)制管工藝(yi)曾一度(du)以生產(chan)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)(he)(he)高(gao)效率(lv)、產(chan)品(pin)的(de)低成本和(he)(he)(he)高(gao)質(zhi)量(liang)挑(tiao)戰傳(chuan)統的(de)軋管工藝(yi),并且(qie)其產(chan)量(liang)一度(du)在鋼管后來,由于擠(ji)壓機(ji)和(he)(he)(he)在行(xing)大量(liang)生產(chan)和(he)(he)(he)連續運行(xing)中,在生產(chan)工藝(yi)、品(pin)種質(zhi)量(liang)和(he)(he)(he)經濟性(xing)等方面(mian)出現(xian)的(de)不足,導致聯合生產(chan)線(xian)終止(zhi)生產(chan)。
例(li)如(ru)(ru),奧地(di)利的(de)(de)(de)(de)1臺3100噸(dun)擠(ji)壓機(ji)配置張(zhang)力減(jian)(jian)徑(jing)機(ji)后(hou)(hou)出現了不(bu)少(shao)問題,如(ru)(ru)擠(ji)壓機(ji)適合于小(xiao)批量(liang)、多品(pin)種的(de)(de)(de)(de)訂單(dan),而擠(ji)壓機(ji)與張(zhang)力減(jian)(jian)徑(jing)機(ji)聯用后(hou)(hou),機(ji)組則適合大批量(liang)、少(shao)品(pin)種的(de)(de)(de)(de)訂單(dan)。因此(ci),在生產安(an)排(pai)和(he)設備效率等方(fang)面出現了矛盾。并且,帶玻(bo)璃潤(run)滑(hua)(hua)(hua)劑(ji)擠(ji)壓后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)經張(zhang)減(jian)(jian)后(hou)(hou),鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)(de)內表面出現了小(xiao)球狀的(de)(de)(de)(de)殘留物,使鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)質量(liang)達不(bu)到標準要求。因此(ci),擠(ji)壓后(hou)(hou)需進行張(zhang)減(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan),只能采用石(shi)墨作為(wei)潤(run)滑(hua)(hua)(hua)劑(ji)。但采用石(shi)墨潤(run)滑(hua)(hua)(hua)劑(ji)擠(ji)壓不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)時(shi),又(you)可(ke)能會(hui)引起鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)表面滲碳(tan)。為(wei)此(ci),該廠曾一度(du)只采用石(shi)墨潤(run)滑(hua)(hua)(hua)劑(ji),專(zhuan)門生產碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)和(he)合金結構鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)。
德國(guo)1962年建(jian)成(cheng)的(de)(de)1臺3400噸擠(ji)壓機(ji)組(zu)配置的(de)(de)張(zhang)力(li)減徑機(ji)于1968年拆除其(qi)原因是采(cai)用擠(ji)壓機(ji)和張(zhang)力(li)減徑機(ji)聯合(he)工藝,生產碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)和合(he)金結構鋼(gang)(gang)管(guan)在經(jing)濟上不合(he)算。
日本神戶制(zhi)鋼(gang)于(yu)1967年建成投產的(de)550噸擠壓(ya)機也配有張力減徑機,主要用于(yu)生產碳素鋼(gang)管和合(he)金鋼(gang)管,最后張力減徑機大部分時間也處于(yu)停產。
我國(guo)長城鋼廠在20世紀60年(nian)代從德(de)國(guo)引進的3150噸擠壓機,配有(you)24機架的張力減徑機,未能很好使用就(jiu)遭(zao)拆(chai)除。
此(ci)后建成的(de)(de)擠壓(ya)機(ji),如日本(ben)京浜廠(chang)(chang)的(de)(de)3150噸擠壓(ya)機(ji)和羅(luo)馬尼亞共和國鋼管(guan)(guan)廠(chang)(chang)的(de)(de)3100噸擠壓(ya)機(ji)等(deng)都不再配置張力(li)減徑機(ji)。其(qi)原因,一方面是由于擠壓(ya)機(ji)和張力(li)減徑機(ji)聯(lian)合使用后在(zai)運行過程中出現(xian)的(de)(de)工(gong)藝和經濟性(xing)方面的(de)(de)問題;另(ling)一方面是由于連(lian)續軋管(guan)(guan)機(ji)組(zu)出現(xian)后,從生(sheng)產效率和經濟性(xing)兩(liang)個方面考(kao)慮,生(sheng)產碳(tan)素鋼管(guan)(guan)和低合金鋼管(guan)(guan)時(shi),擠壓(ya)一張減聯(lian)合機(ji)組(zu)無法與連(lian)續軋管(guan)(guan)機(ji)組(zu)相競爭。
表(biao)1-6為某些(xie)曾與擠壓機(ji)聯(lian)合使用的(de)(de)張(zhang)力減(jian)(jian)徑機(ji)的(de)(de)性(xing)能,表(biao)1-7為擠壓機(ji)曾與張(zhang)力減(jian)(jian)徑機(ji)聯(lian)合使用生(sheng)產鋼管的(de)(de)典型規格。
由于熱擠壓(ya)工(gong)藝的(de)變形方(fang)式(shi)所具(ju)有(you)的(de)金屬流動特性,能(neng)夠提高材料的(de)變形能(neng)力,加(jia)工(gong)采(cai)用其(qi)他加(jia)工(gong)方(fang)法(鍛壓(ya)和(he)軋制)難(nan)以成型的(de)低塑性、難(nan)變形的(de)材料以及其(qi)所具(ju)有(you)的(de)工(gong)藝上的(de)靈活性和(he)制品的(de)高質量(liang)等有(you)利條(tiao)件,使(shi)其(qi)在一(yi)些制管的(de)重要場合成為最佳的(de)加(jia)工(gong)方(fang)法,有(you)時甚至是(shi)唯一(yi)可選擇的(de)、無(wu)需(xu)進行經濟性論證(zheng)的(de)加(jia)工(gong)方(fang)法。
擠壓機可以(yi)(yi)生(sheng)產(chan)各種鋼(gang)種的(de)產(chan)品,如碳素鋼(gang)、合(he)金(jin)鋼(gang)、不(bu)銹鋼(gang)以(yi)(yi)及(ji)高(gao)溫合(he)金(jin)和(he)難變形金(jin)屬的(de)管(guan)材和(he)異(yi)型材。國(guo)外(wai)(wai)70%以(yi)(yi)上的(de)擠壓機被用于(yu)生(sheng)產(chan)鋼(gang)管(guan)并且主要(yao)生(sheng)產(chan)不(bu)銹鋼(gang)管(guan),專門用于(yu)生(sheng)產(chan)型材的(de)擠壓機并不(bu)多(duo)。由于(yu)不(bu)銹鋼(gang)無(wu)縫管(guan)約有50%要(yao)進(jin)行冷(leng)(leng)軋冷(leng)(leng)拔(ba)加(jia)工(gong)后交(jiao)貨(huo)使用,因此,國(guo)內外(wai)(wai)的(de)擠壓鋼(gang)管(guan)車間大多(duo)配有冷(leng)(leng)軋冷(leng)(leng)拔(ba)鋼(gang)管(guan)設備,以(yi)(yi)便生(sheng)產(chan)高(gao)精度(du)的(de)冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)不(bu)銹鋼(gang)精管(guan)。
目前,不銹鋼和(he)(he)各種難(nan)熔金(jin)屬及合(he)金(jin)熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)工藝的(de)發展,可以從現(xian)在(zai)(zai)已(yi)(yi)在(zai)(zai)使用的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)力來(lai)衡量。現(xian)在(zai)(zai)工業(ye)上專(zhuan)門用于鋼質管型材(cai)的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機壓(ya)(ya)(ya)力,已(yi)(yi)經從400噸增至30000噸以上。利用擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)法還(huan)可以制造橫截面形狀和(he)(he)尺(chi)寸(cun)都(dou)能符合(he)結構(gou)元件精(jing)度要(yao)求的(de)管材(cai)和(he)(he)型材(cai)。
特別是自1951年(nian)末(mo)期,世(shi)界上第一個采(cai)用玻璃潤滑(hua)劑(ji)高速擠(ji)壓(ya)法(fa)生(sheng)產(chan)不銹(xiu)鋼(gang)管的(de)工(gong)業性生(sheng)產(chan)車間(jian)(jian)(jian)在美國(guo)的(de) Babcock&wiox公(gong)(gong)司(si)建成投(tou)產(chan),此(ci)后(hou)的(de)10~20年(nian)間(jian)(jian)(jian)國(guo)外(wai)幾乎所有(you)大的(de)不銹(xiu)鋼(gang)管公(gong)(gong)司(si)都逐漸(jian)地以擠(ji)壓(ya)工(gong)藝來取代其他的(de)不銹(xiu)鋼(gang)管生(sheng)產(chan)方法(fa),其中也包(bao)括自動軋管生(sheng)產(chan)工(gong)藝。并(bing)且又(you)有(you)以生(sheng)產(chan)低塑(su)性的(de)高合金(jin)鋼(gang)管以及復(fu)雜結構型(xing)材為主的(de)擠(ji)壓(ya)機投(tou)產(chan)。有(you)人曾對(dui)20世(shi)紀(ji)50年(nian)代初至70年(nian)代投(tou)產(chan)的(de)擠(ji)壓(ya)機組按時間(jian)(jian)(jian)區分進行不完全的(de)統計,來觀察(cha)世(shi)界各國(guo)建成并(bing)投(tou)產(chan)的(de)擠(ji)壓(ya)機的(de)發展進程:
其中包括意大利的(de)(de)(de)(de)本特拉(Pea)公(gong)司在1965年(nian)安裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)兩(liang)臺1600噸(dun)(dun)立式擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)和(he)(he)1968年(nian)又安裝(zhuang)兩(liang)臺類似的(de)(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)以及5450噸(dun)(dun)臥式擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)對(dui)成品(pin)(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)幾何尺(chi)寸(cun)有較(jiao)高要求的(de)(de)(de)(de)碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)毛(mao)坯(pi)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)(mei)(mei)國的(de)(de)(de)(de)孤(gu)星( Lone Star)鋼(gang)(gang)鐵(tie)公(gong)司建成的(de)(de)(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)石(shi)油套管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)等(deng)對(dui)質量和(he)(he)可(ke)靠性有高要求的(de)(de)(de)(de)專(zhuan)用(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));美(mei)(mei)(mei)國加美(mei)(mei)(mei)倫(lun)( Cameron)公(gong)司的(de)(de)(de)(de)20000~30000噸(dun)(dun)型(xing)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(成功生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了(le)直徑(jing)達1220mm的(de)(de)(de)(de)煤氣輸送管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)以及大直徑(jing)三通(tong)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、關閉閥體(ti)、管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)接頭等(deng)配件(jian)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));蘇聯于(yu)(yu)1959年(nian)先后在尼科(ke)波(bo)爾南方鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)廠(chang)建成投產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)120、1500壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)(de)(de)碳素(su)鋼(gang)(gang)和(he)(he)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)商品(pin)(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等(deng)合(he)(he)金(jin)結構(gou)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)以及GCr15滾珠軸承鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)),1961年(nian)投產(chan)(chan)的(de)(de)(de)(de)1650噸(dun)(dun)和(he)(he)3150噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)各(ge)1臺(用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan));德國里(li)薩( Riesa)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)聯合(he)(he)公(gong)司分別在格勒(le)迪(di)茨和(he)(he)杰里(li)特契(qi)的(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)和(he)(he)1600噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji);捷克(ke)(ke)斯洛(luo)伐克(ke)(ke)的(de)(de)(de)(de)2000噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)軸承鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan))和(he)(he)1600噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(用(yong)于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)碳素(su)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)(he)低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan))。
目前(qian)在(zai)運行的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)大(da)部分都是20世紀70年代(dai)(dai)以(yi)前(qian)建成(cheng)投產(chan)的(de)(de),70年代(dai)(dai)以(yi)后新(xin)建的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)為數(shu)并(bing)不多(duo)。其中(zhong)主要有羅(luo)馬尼亞共和(he)(he)國鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)3100噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),日(ri)本京浜廠的(de)(de)3150噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、前(qian)蘇聯伏爾加鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、美國孤星( Lone Star)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),以(yi)及新(xin)近建成(cheng)的(de)(de)烏克蘭 Centralis鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)廠的(de)(de)4400噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)中(zhong)國久立集團的(de)(de)3500噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji),寶(bao)鋼(gang)(gang)集團特殊鋼(gang)(gang)分公司的(de)(de)6000噸(dun)(dun)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、山西太鋼(gang)(gang)集團的(de)(de)6000噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)、江蘇華新(xin)不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)公司的(de)(de)3600噸(dun)(dun)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)等。目前(qian),在(zai)國外(wai)熱擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)工藝已經成(cheng)為不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)、高鎳(nie)合金(jin)(jin)管(guan)(guan)以(yi)及難熔金(jin)(jin)屬及其合金(jin)(jin)等高性(xing)能材(cai)料管(guan)(guan)型材(cai)產(chan)品不可缺少的(de)(de)生產(chan)手段。