1937年,Wooster軋機重新進行設(shè)計,他就是以其名字命名的斜軋管機,這是一種斜軋管工藝,在芯棒上使空心坯減壁。Assel的軋管機其獨特之處在于使用3個軋輥,而大多數(shù)斜軋工藝采用的是2個軋輥的斜軋管機。和自動軋管機相比,Assel軋管機所生產(chǎn)的管子壁厚比較均勻,內(nèi)表面比較光潔。
1939年9月爆發(fā)的第二次世界大戰(zhàn)對軍工生產(chǎn)起到了刺激作用,軍艦、飛機、坦克、槍械和其他軍事項目需要大量的管材。雖然無縫鋼管被視作制造炮管的原材料,但在美國卻忽略了無縫不銹鋼管的這一用途,其部隊所使用炮管仍由鍛造后的實心體經(jīng)鏜孔或鉆孔制作。在第二次世界大戰(zhàn)期間,在Henry Timken 領(lǐng)導(dǎo)下顯示了無縫鋼管是制作炮管的上乘材料這一優(yōu)勢,隨后成立的Timken武器裝備公司采用無縫鋼管生產(chǎn)了數(shù)萬支炮管。
Timken 隨后著手將 Canten軋機改造成為采用三輥軋管工藝原理的軋管機,這項計劃在1952年完成。
1. 三輥軋管工藝概述
由于這種斜軋管機采用3個軋輥,因此一般稱之為三輥軋管機,而歐美各國則習(xí)慣于稱它為阿塞爾軋管機(Assel Mill).三輥軋管機采用長芯棒軋管,軋輥的中間有突棱(有些資料也稱之為“肩”),高度為5.5~16mm,在軋制時實現(xiàn)主要的壓下,并可以實現(xiàn)較大的壓下量。在長芯棒上軋管可以獲得表面光滑的成品管,并且直徑和壁厚準(zhǔn)確。
軋輥中心線傾斜于軋制中心線,并傾斜于通過軋制中心線和軋輥中央所形成的平面,當(dāng)改變傾斜角時,軋制角和送進角均隨之改變,軋輥的直徑根據(jù)所軋鋼管的直徑選定。在蘇聯(lián)國立冶金工廠設(shè)計院設(shè)計的三輥軋管機上,軋制Φ40~75mm的鋼管時,選擇的軋輥直徑為240mm;軋制Φ76~160mm的鋼管時,選擇的軋輥直徑為470mm;當(dāng)延伸系數(shù)為1.7~3.3時,軋管機允許鋼管以0.14~0.34m/s前進速度軋制。
三輥軋管機主要用于生產(chǎn)厚壁的軸承管和其他壁厚為5~25mm或壁厚更大一些的鋼管。1939年5月,德國鋼管公司的技術(shù)人員參觀 Wooster 鋼管廠時,軋管工藝參數(shù)為:外徑38~76mm,平均壁厚6.3mm,延伸系數(shù)2,壁厚公差5%,小時產(chǎn)量3噸。
三輥軋管機上也可以軋制管壁較?。?.5mm以下)的鋼管,如法國 Vallourec 鋼管廠用它軋制φ56x2.4mm,長11m的鋼管。當(dāng)Assel于1954年參觀德國 Hilden 鋼管廠時,就三輥軋管機生產(chǎn)較薄壁鋼管的問題座談時指出,Vallourec廠是通過調(diào)整軋輥各段長度來實現(xiàn)軋制D/S=24的鋼管的。
2. Transval 軋機
三輥軋管機原僅用于厚壁管生產(chǎn),應(yīng)用這種軋管工藝受到軋件三角形形成的限制,而這一傾向在軋制薄壁管時尤為明顯,三角形的形成使軋件承受交替的彎曲應(yīng)力,以致產(chǎn)生裂紋,并在軋出端形成“尾三角”,有時造成后卡,這種傾向在D/S值大時特別嚴(yán)重,故在經(jīng)典的普通的三輥軋管機上軋制管子的D/S值以12為限,三輥軋管機60余年的發(fā)展就是一部采取改進措施軋制薄壁管的發(fā)展史。
Mehren 在德國 Düsseldorf 市 Lierenfeld 鋼管廠工作時就和該廠的Assel軋機研究小組人員一起研究制造了七臺三輥軋管機,為了減輕三角形形成現(xiàn)象,進一步能軋制薄壁管,在Mehren先生指導(dǎo)下進行試驗,措施是在臨近軋制完成時改變喂入角。二戰(zhàn)后Mehren 先生離德赴法在Vallourec 公司 Aulnoye 鋼管廠繼續(xù)進行上述試驗,直到1952年制造出機架可以回轉(zhuǎn)的三輥軋管機,其主要技術(shù)特征是用液壓傳動以回轉(zhuǎn)機架,但傳動裝置仍置于輸入側(cè)。當(dāng)時這一軋機被稱為Mehren軋機,Mehren先生辭世后,這種三輥軋管機易名為Transval軋機。并成為Vallourec專利,為了同一個目的即為了軋薄壁管后來又研究出了三種辦法即(1)采用電氣或液壓辦法快速調(diào)整軋輥;(2)CAM三輥軋管機;(3)采用NEL調(diào)整系統(tǒng)的三輥軋管機。采用這些措施,三輥軋管機所生產(chǎn)成品管的D/S值可達35~40,但有時會產(chǎn)生管子質(zhì)量劣化的傾向。
3. Assel 和 Mehren
Assel 和Mehren 分別是經(jīng)典三輥軋管機和Transval三輥軋管機的發(fā)明者。
W.J.Assel是 Timken Steel & Tube 公司(廠)的工程師,1937年他負(fù)責(zé)對 Wooster 不銹鋼管廠的軋管機進行改造,接著又對Canton鋼管廠的軋管機進行類似的改造,這兩項技術(shù)改造的結(jié)果就是世界上第一臺和第二臺三輥軋管機,Assel軋管機誕生,除了三輥軋管機的專利以外,他還獲得其他4項軋管專利,其內(nèi)容涉及管坯處理、鋼管定徑及軋管工藝改進等方面。
Mehren 是 Düsseldorf 市 Lierenfeld 不銹鋼管廠的工程師,在他的指導(dǎo)下,該廠制造了七臺三輥軋管機,為了將三輥軋管機應(yīng)用于薄壁不銹鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域,Mehren 在該不銹鋼管廠進行了試驗研究,其工藝的特點是在臨近軋制完畢時改變喂進角,二戰(zhàn)結(jié)束后Mehren 去法國Vallourec 公司 Aulnoye鋼管廠工作,繼續(xù)進行上述試驗,在軋制將結(jié)束時,采用液壓傳動以回轉(zhuǎn)機架,當(dāng)時這種軋機被稱為Mehren 軋機,Mehren辭世后,Vallourec將傳動裝置改設(shè)在軋出端,并申請專利,將這種軋機改稱為Transval軋機。