斜軋擴徑（也稱斜軋擴管）屬于軋管的形式之一，是到目前為止通過軋制獲得最大口徑不銹鋼(gang)管的方法。鋼管斜軋擴徑工藝是一古老、成熟的工藝，早在1925~1933年間美國和德國就相繼研制出不銹鋼(gang)管斜軋擴徑機并投入了生產；1993年意大利的INNSE 公司將現代的計算機、液壓小艙等控制技術應用于斜軋熱擴徑技術中，為意大利的達爾明公司提供了一臺ф610mm斜軋擴徑機，使得斜軋擴徑工藝得到了翻新和復蘇。前世界上有4臺斜軋擴徑機在生產運行中，即美國Lorain廠1930年投產的ф660mm機組，年產15萬噸，捷克Chomutov廠有2臺斜軋擴徑機，即1928年投產的ф545mm機組，年產10萬t和隨后投產的Φ610mm機組；意大利1993年投產的ф610mm機組，年產15萬噸，德國Rath廠1933年建的ф1500mm機組早已停產。
斜軋擴(kuo)徑一般一個道次的(de)擴(kuo)徑率為35%~65%,最(zui)大可達75%甚至80%,可生(sheng)產的(de)品種有：套管(guan)、鍋爐電(dian)站用管(guan)、氣瓶管(guan)、管(guan)線(xian)管(guan)、液壓支架管(guan)、結構(gou)管(guan)、機加(jia)工管(guan)、石油(you)裂化(hua)管(guan)和高壓化(hua)肥管(guan)等。
一(yi)、工藝描述
斜(xie)(xie)(xie)軋(ya)(ya)擴徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)組母管有(you)兩種：一種是(shi)來(lai)自軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)(ji)(ji)組（自動軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)(ji)(ji)、連續軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)(ji)(ji)等）的成(cheng)品管；另一種是(shi)來(lai)自穿孔(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji)后的毛(mao)管。斜(xie)(xie)(xie)軋(ya)(ya)擴徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)既可與主(zhu)軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)成(cheng)在線(xian)布置，也(ye)可離線(xian)布置。根(gen)據來(lai)料母管的壁厚和(he)溫度(du)，在線(xian)布置的可直(zhi)接送(song)擴徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)加(jia)工；離線(xian)布置或溫度(du)較(jiao)低的不銹鋼管送(song)入(ru)加(jia)熱(re)爐中加(jia)熱(re)至1100~1250℃,由輥(gun)道送(song)出(chu)，經高壓(ya)水(shui)進行外表(biao)面除鱗(lin)后，以螺旋的運動方式送(song)入(ru)斜(xie)(xie)(xie)軋(ya)(ya)擴徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)進行擴徑(jing)(jing)軋(ya)(ya)制；溫度(du)損失較(jiao)少的厚壁管經橫移臺(tai)架輸送(song)和(he)高壓(ya)水(shui)除鱗(lin)后可直(zhi)接送(song)斜(xie)(xie)(xie)軋(ya)(ya)擴徑(jing)(jing)機(ji)(ji)(ji)(ji)組進行擴徑(jing)(jing)軋(ya)(ya)制。
斜(xie)軋(ya)(ya)(ya)擴(kuo)徑(jing)(jing)機主(zhu)要是(shi)由兩個位(wei)于不重合的(de)水平面(mian)上同向(xiang)(xiang)轉動(dong)的(de)錐形輥(gun)、一(yi)(yi)對上下布置(zhi)的(de)固定導板以(yi)及(ji)一(yi)(yi)個錐形頂(ding)頭和一(yi)(yi)個沿軋(ya)(ya)(ya)制中(zhong)心線方(fang)向(xiang)(xiang)支(zhi)撐頂(ding)頭的(de)頂(ding)桿組(zu)成，在軋(ya)(ya)(ya)制過(guo)程(cheng)中(zhong)，管徑(jing)(jing)擴(kuo)大、壁(bi)厚減薄，延伸系數接近1。軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)(zhou)布置(zhi)在兩個偏離的(de)水平面(mian)上，沿軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)有一(yi)(yi)個大交叉(cha)角(jiao)度。軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)(zhou)線的(de)空間(jian)交叉(cha)和垂直偏移量將(jiang)產(chan)生喂(wei)入角(jiao)并使軋(ya)(ya)(ya)件作螺(luo)旋(xuan)運動(dong)，如圖 4-25 所示(shi)。調整軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)位(wei)置(zhi)可以(yi)改變軋(ya)(ya)(ya)件的(de)咬入條(tiao)件及(ji)荒(huang)管的(de)外徑(jing)(jing)，頂(ding)頭位(wei)置(zhi)決定擴(kuo)徑(jing)(jing)后荒(huang)管的(de)壁(bi)厚。軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)由計(ji)算機進行設(she)計(ji)。
在斜(xie)軋擴徑機(ji)軋制(zhi)過(guo)程中(zhong)，通過(guo)頂頭內(nei)壁噴(pen)嘴噴(pen)鹽溶液(ye)來去除管子內(nei)表(biao)面(mian)氧化(hua)鐵皮及起潤滑作(zuo)用，以優(you)化(hua)表(biao)面(mian)質量，并保證頂頭有足夠長(chang)的使(shi)用壽命(ming)。軋制(zhi)時頂頭和頂桿是相連(lian)接的，但(dan)可以快速地裝拆，擴徑結束后，頂桿從管中(zhong)抽(chou)出，頂頭在軋機(ji)出口位置冷卻、檢查(cha)和潤滑后重(zhong)復使(shi)用。
斜軋(ya)擴徑機的調整依靠在(zai)線(xian)的軟(ruan)件包，基于(yu)少(shao)數(shu)(shu)基礎數(shu)(shu)據（管(guan)徑、鋼(gang)種、溫度等(deng)），計(ji)算(suan)機對整個軋(ya)制線(xian)計(ji)算(suan)出所有的調整參(can)數(shu)(shu)。此外(wai)，這一(yi)軟(ruan)件包也(ye)對軋(ya)制時的動力參(can)數(shu)(shu)（如力能、電流(liu)、電機功率(lv)等(deng)）進行估算(suan)。
現代斜軋擴徑機的頂(ding)桿采用液壓小艙控(kong)(kong)制(zhi)定位(wei)，液壓小艙也(ye)可以(yi)在軋制(zhi)過程中調整頂(ding)頭位(wei)置，以(yi)實(shi)現控(kong)(kong)制(zhi)系統對因頂(ding)桿彈性和膨脹延(yan)伸所產生的長度(du)變化(hua)進行補償，從(cong)而保證產品(pin)質量的穩定性。軋制(zhi)過程管子受到(dao)上下導板的約束。
軋制(zhi)時數據(ju)存儲系(xi)統對整(zheng)個軋線的(de)(de)最主(zhu)要的(de)(de)工藝(yi)、操(cao)(cao)作(zuo)參數進行(xing)(xing)測(ce)量(liang)、顯(xian)示(shi)和記錄。這有利(li)于(yu)提高(gao)產品質量(liang)和軋制(zhi)效率，因為(wei)數據(ju)存儲系(xi)統測(ce)得(de)的(de)(de)實(shi)際(ji)值和由調整(zheng)數學模(mo)型進行(xing)(xing)計算所得(de)的(de)(de)預(yu)期值兩者進行(xing)(xing)比較，若有差異(yi)，控(kong)制(zhi)系(xi)統或操(cao)(cao)作(zuo)者可以立即得(de)知軋線的(de)(de)不(bu)正(zheng)(zheng)常(chang)功能和不(bu)正(zheng)(zheng)常(chang)狀(zhuang)態，并加以調整(zheng)。此外，每一根熱擴(kuo)徑鋼管的(de)(de)主(zhu)要數據(ju)均加以存儲，可以用(yong)于(yu)進一步的(de)(de)工藝(yi)操(cao)(cao)作(zuo)分析，以便改(gai)進實(shi)際(ji)操(cao)(cao)作(zuo)。
斜軋(ya)擴徑機(ji)的(de)(de)一個主(zhu)要特點(dian)是產品質(zhi)量穩定(ding)，保(bao)持(chi)壁(bi)厚(hou)精度不(bu)變(bian)(bian)，這是由于液壓小艙(cang)可以(yi)對(dui)軋(ya)機(ji)和扎制時(shi)頂(ding)頭位移而造(zao)成的(de)(de)任(ren)何長度尺寸(cun)變(bian)(bian)異進(jin)行補償(chang)。主(zhu)要是針(zhen)對(dui)頂(ding)頭、頂(ding)桿的(de)(de)熱膨脹，機(ji)因(yin)利履算出所要求的(de)(de)液壓小艙(cang)運動規律，根據軋(ya)機(ji)的(de)(de)實際操作對(dui)頂(ding)頭位移量進(jin)行數(shu)字模擬并加以(yi)放(fang)大，而由液壓小艙(cang)控制系統進(jin)行實時(shi)補償(chang)。
出斜軋擴徑(jing)機(ji)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)管(guan)子由(you)(you)橫移裝置和輥道運(yun)送(song)至(zhi)均(jun)整(zheng)機(ji)進(jin)行均(jun)整(zheng)，以進(jin)一(yi)步(bu)改善管(guan)子的(de)(de)表(biao)面質量。均(jun)整(zheng)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)由(you)(you)專(zhuan)用設備送(song)至(zhi)步(bu)進(jin)梁式再加熱(re)爐中加熱(re)，加熱(re)好的(de)(de)鋼(gang)管(guan)經高壓水除(chu)鱗后(hou)(hou)(hou)在定(ding)徑(jing)機(ji)組定(ding)徑(jing)，得到成品尺寸的(de)(de)不銹鋼(gang)管(guan)。定(ding)徑(jing)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)鋼(gang)管(guan)送(song)往(wang)冷(leng)床冷(leng)卻，收集后(hou)(hou)(hou)在中間(jian)庫存(cun)放(fang)。
根據生產品(pin)種的要(yao)求，需要(yao)矯直的鋼管由吊車從中間(jian)庫吊運(yun)到(dao)壓力矯直機上進(jin)行矯直，之后再吊運(yun)到(dao)精(jing)整(zheng)線進(jin)行精(jing)整(zheng)。首先(xian)由輥道送(song)到(dao)切割(ge)裝置處(chu)切頭(tou)尾，然后經橫移臺架送(song)至(zhi)(zhi)銑頭(tou)、倒棱(leng)處(chu)加(jia)工。經過銑頭(tou)、倒棱(leng)的鋼管再送(song)往超聲波探(tan)傷處(chu)探(tan)傷，有缺陷的鋼管被打上標記并被撥入缺陷管收集料筐(kuang)，合格鋼管則(ze)運(yun)送(song)至(zhi)(zhi)測長、稱重、打標裝置處(chu)進(jin)行測長、稱重和打標，然后運(yun)送(song)到(dao)中間(jian)庫或成(cheng)品(pin)庫轉(zhuan)運(yun)或發貨。
對于需要水壓試(shi)驗(yan)的不銹鋼管，倒棱后直接送(song)入(ru)水壓試(shi)驗(yan)機進行水壓試(shi)驗(yan)，對節奏來不及(ji)的鋼管由吊(diao)(diao)(diao)車吊(diao)(diao)(diao)運至中間庫存放，然后根據生(sheng)產計劃安排，再自中間庫吊(diao)(diao)(diao)出送(song)至水壓試(shi)驗(yan)機的上料臺架，進行水壓試(shi)驗(yan)，之(zhi)后測長、稱重及(ji)打標，運人成品庫存放。
對(dui)于(yu)需要(yao)熱處(chu)理(li)和管加工的鋼(gang)管，則經過矯直、切(qie)頭(tou)(tou)尾、銑頭(tou)(tou)、探(tan)傷及稱重打標后送往中間庫存放，再轉運至公司相(xiang)應車間進行處(chu)理(li)和加工。
對于超聲(sheng)探傷后(hou)認(ren)為(wei)(wei)可(ke)以修(xiu)磨(mo)的(de)缺(que)陷管(guan)送入修(xiu)磨(mo)臺架(jia)上(shang)(shang)進行(xing)修(xiu)磨(mo)、復探；不可(ke)修(xiu)磨(mo)的(de)缺(que)陷或由(you)再(zai)(zai)切鋸改尺，切除有缺(que)陷的(de)部分（剩余部分作為(wei)(wei)短尺管(guan)收(shou)集、存(cun)放、發運），或直接(jie)判(pan)為(wei)(wei)廢品(pin)。對于水壓試驗后(hou)的(de)不合格鋼管(guan)直接(jie)判(pan)為(wei)(wei)廢品(pin)或在(zai)再(zai)(zai)切鋸上(shang)(shang)改尺。
二、各種生(sheng)產工藝(yi)的特(te)點及設(she)備選型
目(mu)前，國內外(wai)直徑(jing)大于460mm熱(re)軋無縫(feng)不銹鋼管(guan)的生產方式主要有：擠壓法、頂管(guan)法、周期(qi)軋管(guan)法、二(er)次穿孔(kong)法和(he)擴(kuo)徑(jing)法。
擠壓(ya)法(fa)主要用于低(di)塑性(xing)難變形高合金鋼管的生產；頂(ding)管機、擠壓(ya)機適(shi)于高合金特殊(shu)專(zhuan)用管材(cai)生產，其年產量低(di)，軋(ya)制批量小。
周(zhou)期(qi)式軋(ya)(ya)管機(ji)產(chan)(chan)(chan)品尺寸精度低，缺陷多，效(xiao)(xiao)率和成(cheng)材率不(bu)(bu)高，故使(shi)用批量較(jiao)大的(de)(de)大直(zhi)徑(jing)無縫鋼(gang)管通常采用擴(kuo)(kuo)徑(jing)的(de)(de)方(fang)式來生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，即由(you)已(yi)有的(de)(de)熱軋(ya)(ya)管機(ji)組提供荒管為原(yuan)料，經加熱擴(kuo)(kuo)徑(jing)、減壁軋(ya)(ya)制生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，斜(xie)軋(ya)(ya)擴(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)可(ke)以是(shi)離線布(bu)置的(de)(de)，也可(ke)以在(zai)線布(bu)置。周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管法可(ke)以生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)直(zhi)徑(jing)426mm 以上的(de)(de)大直(zhi)徑(jing)厚(hou)壁鋼(gang)管（如(ru)德國(guo)Rath廠的(de)(de)周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管機(ji)組可(ke)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)φ711.2mm鋼(gang)管），但產(chan)(chan)(chan)品表面質量不(bu)(bu)佳，生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)效(xiao)(xiao)率不(bu)(bu)高。隨(sui)著(zhu)其他更先進(jin)的(de)(de)軋(ya)(ya)管技(ji)術的(de)(de)出現(xian)，周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管法因(yin)其產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)壁厚(hou)精度不(bu)(bu)高，已(yi)不(bu)(bu)再(zai)是(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)大口徑(jing)厚(hou)壁管的(de)(de)最佳生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)方(fang)式，目(mu)前國(guo)內最大的(de)(de)周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管機(ji)是(shi)攀(pan)成(cheng)鋼(gang)的(de)(de)ф318mm機(ji)組，產(chan)(chan)(chan)品規格范圍(wei)為ф168~377mm,設計(ji)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力12萬(wan)(wan)噸，改造后外徑(jing)擴(kuo)(kuo)大到(dao)ф508mm,產(chan)(chan)(chan)量達(da)到(dao)17萬(wan)(wan)噸。
二(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)法是將已在(zai)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)穿(chuan)(chuan)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)毛管(guan)在(zai)另(ling)一(yi)(yi)臺(tai)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang)進行第二(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)，以達到擴徑減(jian)壁的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。在(zai)世界(jie)鋼(gang)管(guan)發展(zhan)史上(shang)，美(mei)國(guo)(guo)Gary廠(chang)采用二(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)法曾生產(chan)出(chu)(chu)外徑為(wei)φ339.7~508mm,最薄壁厚(hou)為(wei)6.35mm的(de)(de)(de)不銹鋼(gang)管(guan)。近年(nian)來(lai)，我國(guo)(guo)江都誠(cheng)德鋼(gang)管(guan)公司在(zai)同一(yi)(yi)臺(tai)ф1000mm巨龍穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang)進行二(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)，生產(chan)出(chu)(chu)直徑約Φ600mm特(te)大口(kou)徑厚(hou)壁鋼(gang)管(guan)，用于(yu)二(er)次(ci)(ci)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)臺(tai)ф600mm穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)最近已試車投產(chan)。
目前使用的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)有拉(la)拔式擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)、推制式擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)和(he)(he)輥(gun)式斜(xie)軋擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)三種(zhong)生產(chan)方式。前兩種(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)由于受應力狀態和(he)(he)變形特點(dian)(dian)的(de)限制，管(guan)材表(biao)面(mian)細(xi)微缺(que)陷(xian)擴(kuo)(kuo)(kuo)大，易產(chan)生裂紋和(he)(he)內直道(dao)缺(que)陷(xian)，外徑(jing)、壁(bi)厚偏差(cha)及(ji)彎曲(qu)度(du)均要變大，生產(chan)鋼管(guan)的(de)尺寸(cun)精度(du)、表(biao)面(mian)質量不(bu)及(ji)輥(gun)式斜(xie)軋擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)好。拉(la)拔式擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)因成材率(lv)低(di)、生產(chan)效率(lv)低(di)及(ji)工具(ju)費用高(gao)等缺(que)點(dian)(dian)。現(xian)在許多國家一般都不(bu)再新。建拉(la)拔式擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)機(ji)(ji)進(jin)行擴(kuo)(kuo)(kuo)徑(jing)生產(chan)。
國際上采用斜軋(ya)擴徑(jing)法（也稱盤式擴徑(jing)法或(huo)旋轉擴徑(jing)法）生產大口徑(jing)無縫不銹鋼管的(de)主要廠家包括：美(mei)國的(de)USS/Kobe-Lorain廠，由自動軋(ya)管機供坯，產品規格：外徑(jing)Φ406.4~660.4mm、壁(bi)厚(hou)8~10mm、最大長度13m,生產能力(li)15萬(wan)t/a;
捷(jie)克的(de)VFChomutov廠(chang)，在兩臺周期軋管機后各配一(yi)臺斜(xie)軋擴徑機，最大管徑分別是(shi)ф530mm和ф720mm,生產能力(li)10萬(wan)t/a.
特別值得(de)一提的(de)是(shi)1993年投產的(de)意大利達爾明鋼管廠(chang)的(de)斜軋擴(kuo)徑(jing)機組，采用(yong)了液壓小(xiao)艙工(gong)藝軟(ruan)件包等最新技術使得(de)產品質量(liang)、成材率(lv)、工(gong)具(ju)消耗等指標(biao)全面(mian)得(de)到了優化。該擴(kuo)徑(jing)機由MPM供坯，產品規格范圍為(wei)：外徑(jing)φ355.6~622.3mm(可擴(kuo)大到ф711.2mm)。
據(ju)不(bu)完全統計(ji)，國際上共有(you)7臺(tai)拉拔擴徑(jing)機，其(qi)中(zhong)意大利2臺(tai)、法國2臺(tai)、委內瑞拉1臺(tai)、中(zhong)國1臺(tai)，阿根廷1臺(tai)，除法國的1臺(tai)安裝在Φ400mm自動軋管機之(zhi)后外(wai)，其(qi)余6臺(tai)均配(pei)置在周期(qi)軋管機之(zhi)后，生產能力一般為3萬t/a.由于(yu)拉拔擴徑(jing)法生產效率低，金屬消耗大，產品質(zhi)量(liang)不(bu)佳，沒(mei)有(you)得到(dao)進(jin)一步發(fa)展(zhan)。
近年來(lai)，推制擴(kuo)徑法在我國得(de)到(dao)了(le)(le)廣泛應用(yong)。天(tian)津鋼管(guan)實業(ye)開發公司的4臺推制式擴(kuo)徑機(ji)(ji)可生產(chan)φ(273~800)mm×(5.4~30)mm的無縫鋼管(guan)，生產(chan)能(neng)力約1萬(wan)～2萬(wan)噸(dun)/a.在采用(yong)了(le)(le)嚴格管(guan)理(li)、改進工具(ju)設計、優化生產(chan)工藝等一系列(lie)措(cuo)施后，產(chan)品(pin)質(zhi)量得(de)到(dao)了(le)(le)明顯改善，但國內(nei)其他機(ji)(ji)組(zu)的產(chan)品(pin)質(zhi)量難以保證。
斜軋(ya)擴徑(jing)(jing)機(ji)于20世紀(ji)20年代(dai)隨著石油(you)天然氣(qi)工業(ye)對大(da)直徑(jing)(jing)熱軋(ya)無縫不銹(xiu)鋼(gang)管的需求增加而用于工業(ye)生(sheng)產的，主要應用在(zai)美國(guo)、德(de)國(guo)和捷(jie)克，目前有4套(tao)機(ji)組在(zai)生(sheng)產運行(xing)，生(sheng)產鋼(gang)管的最大(da)外徑(jing)(jing)為711.2mm。
新(xin)型輥式斜軋擴徑機產品表面質(zhi)量好，鋼管(guan)(guan)金屬組織均勻，尺寸精度高。鋼管(guan)(guan)壁厚精度可(ke)達到±4.5%~8%,生產效率(lv)高，金屬消耗小(xiao)。上述優點已使新(xin)型斜軋擴徑工(gong)藝(yi)成為當今一種經濟靈活的(de)大口徑不(bu)銹鋼管(guan)(guan)生產工(gong)藝(yi)。
斜軋(ya)擴徑的產品規(gui)格為：外徑Φ323~720mm、壁厚(hou)9.5~40mm、長(chang)度6000~12500mm。
