自從19世紀末葉以來,浙江不銹鋼管廠家即想用類似于棒材連軋的辦法來生產無縫鋼管。當時研究的目標是采用固定推桿以及隨著鋼管運動的長芯棒將空心坯軋成不銹鋼管的辦法,終于在1920年形成了Fassel軋管法(即連續軋管法),這種連續軋管工藝的特征是工作芯棒跟隨管子一起運動。迄今為止,這種軋管工藝對于生產外徑小于159mm的碳素鋼和低合金鋼的無縫不銹鋼管仍然是最適合的。其延伸系數比較小一輩為 λ=4.3~4.5,為此必須在斜軋機上以較大的延長率(最大達 λ=3.0)將經過表面處理的圓管坯穿孔成為較薄的空心坯。1962年K.Neuhoff 和Pfeiffer 曾對這種連續軋管工藝的變形過程發表過專題論文,文中指出:對于八機架連續軋管機來說,由于空心坯的進入和離開機架,金屬流動的非連續性將達16次之多,這是由于工作芯棒與空心坯之間的速度變化的緣故。由于軋制過程的這種不均勻性產生壁厚與外徑的變異,容易形成所謂“竹節”(Bauchbil-dung)。此外,這種軋管工藝的單位軋制壓力相當大,因此必須采用具有開口的、橢圓度較大的孔型,而這種開口孔型導致變形的不均勻性,由此帶來的缺點是:在管子內部容易產生裂紋和所需單位變形功太大。關于壁厚和直徑的變異可采取有效措施使之處于允許的限度之內,精確地控制軋輥的圓周速度,使之與工作芯棒的速度變化相適應,從而達到保持軋件速度恒定的目的。但開口孔型的缺點則無法消除。此外,由于軋制力較大所限,必須采用較大的輥徑,這樣就使得軋件與軋輥之間的接觸弧相當大,因此,對工作芯棒造成巨大的局部壓應力、摩擦力和較高的熱負荷。采用連續軋管法生產的無縫不銹鋼管的壁厚直徑比(S/D)不能超過0.12。
采用浮動芯棒的連續式軋管機軋制不銹鋼管時,軋制過程的不穩定性及這種不穩定性對管子質量的不良影響,以及連續軋管機的經濟性問題和采用浮動芯棒的連續軋管機的實際生產經驗,使得Contubind公司認為有必要和有可能根據最新的軋制原理,對1889年就已經在浙江不銹鋼管廠家生產車間內應用過的、在多機架二輥式軋管機上使用限動芯棒生產無縫不銹鋼管的方法重新進行科學實驗,提出這種軋制過程的相應理論,并通過大規模實際試驗證實這種理論。
直到1964年,在意大利Dalmine公司的帶固定芯棒的連續式軋機上進行了軋制試驗,后來又在法國的 Lorraine-Escaut 公司的法塞爾軋機上進行試驗。其中在Dalmine公司生產出了厚壁管,而Lorraine-Escaut 公司根據 A.Tostivint 的第1322304 號專利,在Besse'ger的第二號法塞爾軋機上采用限動芯棒進行試驗,取得了相應的效果。根據上述情況 Lorraine-Escaut 公司和 Contu-bind 公司決定共同發展限動芯棒的軋制方法。從1965年到1967年間,在Besse'ges的具有40年歷史的7機架法塞爾軋機(如圖13-9所示的)上進行了8次大規模試驗,每次試驗持續5~25個班次。這臺法塞爾軋機是由一臺1000kW的交流電動機傳動的,對軋輥軸承和軋輥調整的條件極其不利,但其結果卻一次試驗比一次試驗好,共計生產了直徑為92mm、壁厚為3.5mm和長度為12m的管子12000根,其中有5450根是在試驗末期只用了一根由2343號鋼(含5%鉻)制作的空心水冷芯棒生產的,這根芯棒,經過了鍍鉻處理(原始鍍層厚度為0.05mm),它的滑動特性好。連續使用這根芯棒時,雖然芯棒在軋制過程中承受著熱負荷,但仍然具有原來的滑動性和剛性。
軋制參數如下:
空心坯(35號鋼) 外徑125mm,壁厚18mm
管子 外徑92mm,壁厚3.5mm,長度12m
芯棒 外徑86/85mm,內徑40mm
芯棒工作長度 3200mm
管子出口速度 2.2m/s
延長率 1:6.22
電動機功率 750~1000kW
單位功率消耗 14.2~18.3(平均16)kW·h/t
多機架軋管機(MPM)軋出來的管子通過二機架脫管機從芯棒上拉出來,并定徑成熱尺寸88mm的不銹鋼管。沿管子長度的平均終軋溫度波動于920~980℃之間。看來,具有這種溫度的管子不必經過中間加熱就可直接在張力減徑機上減徑成3/8英寸的煤氣管。由測量4點的壁厚數據算出的平均壁厚值。
MPM軋機軋出來的管子內表面非常光滑,它可以與冷拔管相比。連續軋管機和自動軋管機所軋制的樣品管與MPM軋機所軋制的管子進行比較時,德國專業人員毫不含糊地認為 Besse'ges的MPM軋機所軋制的管子最好。
1967年11月,浙江不銹鋼管廠家的MPM試驗軋機拆除了,但其試驗過程都攝制成了電影,這些影片保存在瑞士洛桑鋼管工業顧問工程師J.P.Calmes那里。
內部用高壓水冷卻的插入毛管的芯棒在咬入第一機架時由油壓缸來限制移動,油壓缸的前進運動由變量泵固定地調節為某一恒定速度。
拔出的芯棒送回原始位置,噴水使之從120~150℃降到外表為50℃的溫度。在這種軋制和冷卻條件下,軋制一根管子的平均周期時間為40秒。
芯棒外表面通常采用重油-石墨混合劑進行潤滑,此外空心毛管內表面還要添加潤滑和隔熱材料,這種材料是通過空心芯棒卡頭注入毛管的。芯棒表面要特別保持光滑,以至于隨著軋制道次的增加而更加光滑。