擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)作為一種壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力加(jia)工的方法(fa)(fa),早在1797年就被用(yong)(yong)(yong)(yong)來擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)鋁管;1894年英國(guo)(guo)(guo)人(ren) Alexnder Diok開始用(yong)(yong)(yong)(yong)冷擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)錫、鉛、黃銅以及銅合(he)金(jin)(jin)產(chan)(chan)品;1899年,俄國(guo)(guo)(guo)人(ren)首(shou)先(xian)用(yong)(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)較(jiao)難熔的金(jin)(jin)屬和合(he)金(jin)(jin)棒(bang)材;1924年英國(guo)(guo)(guo)用(yong)(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)出管子;1925年,法(fa)(fa)國(guo)(guo)(guo)開始用(yong)(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)試制黑(hei)色(se)(se)(se)金(jin)(jin)屬產(chan)(chan)品。通過以上(shang)實踐證明了一點,黑(hei)色(se)(se)(se)金(jin)(jin)屬和有色(se)(se)(se)金(jin)(jin)屬一樣可以用(yong)(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)法(fa)(fa)來生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)各種產(chan)(chan)品。于是,在1928年德國(guo)(guo)(guo)建成了世(shi)界(jie)上(shang)第(di)一臺機械擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機,用(yong)(yong)(yong)(yong)來成批生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)碳(tan)素鋼管。
但(dan)是(shi)(shi),由(you)于過(guo)去(qu)鋼擠(ji)壓(ya)試驗(yan)都是(shi)(shi)利(li)用(yong)低速(su)的(de)(de)(de)(de)有(you)色(se)金(jin)屬擠(ji)壓(ya)機來進行的(de)(de)(de)(de),因(yin)此當時(shi)(shi)(shi)并沒(mei)(mei)有(you)進行過(guo)任何關于鋼擠(ji)壓(ya)特性(xing)和(he)方法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)研究。對鋼擠(ji)壓(ya)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)設(she)計和(he)潤滑劑的(de)(de)(de)(de)選擇以(yi)及擠(ji)壓(ya)坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)熱,都是(shi)(shi)利(li)用(yong)有(you)色(se)金(jin)屬擠(ji)壓(ya)工(gong)(gong)藝(yi)范(fan)圍內已有(you)的(de)(de)(de)(de)經(jing)(jing)驗(yan)。試驗(yan)結果(guo)表明,這(zhe)是(shi)(shi)不行的(de)(de)(de)(de)。因(yin)為由(you)于擠(ji)壓(ya)速(su)度很(hen)低,潤滑劑的(de)(de)(de)(de)選擇和(he)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)形狀的(de)(de)(de)(de)設(she)計不合適(shi),以(yi)及坯(pi)(pi)料無(wu)氧(yang)(yang)化加(jia)(jia)熱的(de)(de)(de)(de)可操作(zuo)性(xing)和(he)經(jing)(jing)濟性(xing)的(de)(de)(de)(de)問題(ti)還沒(mei)(mei)有(you)解決,所以(yi)不能保證擠(ji)壓(ya)時(shi)(shi)(shi)合適(shi)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬流(liu)動條件,以(yi)致(zhi)在擠(ji)壓(ya)過(guo)程(cheng)中坯(pi)(pi)料很(hen)快(kuai)(kuai)被冷卻,相反(fan)工(gong)(gong)具(ju)(ju)很(hen)快(kuai)(kuai)被加(jia)(jia)熱,導致(zhi)擠(ji)壓(ya)過(guo)程(cheng)無(wu)法(fa)(fa)進行。由(you)于當時(shi)(shi)(shi)鋼擠(ji)壓(ya)時(shi)(shi)(shi)有(you)以(yi)下四(si)個(ge)基本工(gong)(gong)藝(yi)和(he)裝備上的(de)(de)(de)(de)條件尚(shang)不具(ju)(ju)備,致(zhi)使用(yong)擠(ji)壓(ya)法(fa)(fa)來生(sheng)產(chan)(chan)黑(hei)色(se)金(jin)屬產(chan)(chan)品并沒(mei)(mei)有(you)投入工(gong)(gong)業性(xing)生(sheng)產(chan)(chan)。這(zhe)四(si)個(ge)條件是(shi)(shi):(1)高使用(yong)壽命的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)模(mo)具(ju)(ju)材料;(2)坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)(de)無(wu)氧(yang)(yang)化加(jia)(jia)熱;(3)適(shi)當的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)潤滑劑;(4)高的(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)速(su)度。
與此(ci)同(tong)時(shi),德國的(de)(de)一個(ge)鋼(gang)廠(chang)和(he)一個(ge)有色(se)金(jin)屬半成(cheng)品(pin)工(gong)廠(chang)合(he)(he)作進行(xing)了(le)鋼(gang)擠(ji)壓(ya)試驗,在原(yuan)理上證實了(le)鋼(gang)擠(ji)壓(ya)的(de)(de)可(ke)行(xing)性(xing)(xing)(xing)。直至20世(shi)紀40年代,高(gao)參(can)數的(de)(de)蒸(zheng)汽透平制(zhi)(zhi)造(zao)業、燃(ran)氣透平制(zhi)(zhi)造(zao)業、儀(yi)器儀(yi)表制(zhi)(zhi)造(zao)業以及機器制(zhi)(zhi)造(zao)業中某些領域(yu)的(de)(de)快速發展,都必須使用(yong)(yong)(yong)具有高(gao)耐熱強(qiang)度、耐酸(suan)、高(gao)電磁性(xing)(xing)(xing)和(he)其(qi)他特殊(shu)(shu)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)高(gao)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)和(he)難(nan)(nan)熔合(he)(he)金(jin)制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)(de)零件。而當耐熱強(qiang)度或其(qi)他物理化學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)提高(gao)時(shi),許多材(cai)料(liao)的(de)(de)工(gong)藝塑性(xing)(xing)(xing)會明顯地下降(jiang),使一個(ge)很有使用(yong)(yong)(yong)價值的(de)(de)材(cai)料(liao)在流動(dong)狀態(tai)下,塑性(xing)(xing)(xing)指標降(jiang)低到甚至不能(neng)(neng)用(yong)(yong)(yong)軋制(zhi)(zhi)或自由鍛的(de)(de)方(fang)法(fa)進行(xing)加工(gong)。因(yin)此(ci),在當時(shi),對一些不銹鋼(gang)、鎳基合(he)(he)金(jin)等(deng)材(cai)料(liao)的(de)(de)無縫鋼(gang)管產(chan)(chan)(chan)品(pin),雖然用(yong)(yong)(yong)軋制(zhi)(zhi)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)有很大的(de)(de)困難(nan)(nan),但也(ye)只能(neng)(neng)用(yong)(yong)(yong)軋制(zhi)(zhi)和(he)自由鍛的(de)(de)方(fang)法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)(chan),導致這類產(chan)(chan)(chan)品(pin)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)經濟(ji)性(xing)(xing)(xing)和(he)可(ke)能(neng)(neng)性(xing)(xing)(xing)大大降(jiang)低。對高(gao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)、低塑性(xing)(xing)(xing)、難(nan)(nan)變形材(cai)料(liao)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)實際需求,促進了(le)對高(gao)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)和(he)各(ge)種特殊(shu)(shu)材(cai)料(liao)熱擠(ji)壓(ya)過程的(de)(de)研(yan)究。
1941年,法國的(de)塞菲(fei)拉(la)克(ke)( CEFILAC)公司(si)(原(yuan)金屬(shu)拉(la)拔(ba)與軋(ya)制公司(si))的(de)技(ji)術經理J.賽(sai)茹爾內(J. Sejournet)在(zai)于仁恩(en)( Ugine)電爐(lu)鋼(gang)公司(si)的(de)協(xie)助下成功研(yan)制出玻璃(li)潤(run)滑劑,奠定了鋼(gang)擠(ji)壓工(gong)藝(yi)及設備迅速(su)發展的(de)基(ji)礎(chu)。同年,“玻璃(li)潤(run)滑劑高速(su)擠(ji)壓法”專利(li)許可證(zheng)頒發給 J. Sejournet后,很快(kuai)被美國、英(ying)國、西班牙、奧地利(li)、日(ri)本、瑞(rui)典和其(qi)他國家所(suo)購買(mai)(表(biao)1-1)。
1945年,玻璃潤滑劑開始用(yong)(yong)于工業性生(sheng)產(chan)。當時(shi)一些長期使(shi)用(yong)(yong)的(de)用(yong)(yong)來生(sheng)產(chan)銅和(he)黃(huang)銅產(chan)品舊式(shi)有色(se)金屬(shu)擠(ji)(ji)壓(ya)機,在結構、擠(ji)(ji)壓(ya)速度和(he)加熱工藝方面都已不能適應鋼擠(ji)(ji)壓(ya)的(de)特(te)殊要求。因(yin)此,在擠(ji)(ji)壓(ya)鋼時(shi),這(zhe)些擠(ji)(ji)壓(ya)機大部分被拆(chai)除,同時(shi)被現代(dai)鋼擠(ji)(ji)壓(ya)機替代(dai)。當時(shi)對所設計的(de)擠(ji)(ji)壓(ya)機和(he)輔助設備的(de)結構提出了以下三點要求:
1. 在生(sheng)產絕對可靠(kao)的(de)條件下,具有高(gao)的(de)工(gong)作速(su)(su)度。要求擠壓速(su)(su)度為300~400m,空程速(su)(su)度為650mm/s。這樣,生(sheng)產的(de)間(jian)隙時間(jian)從110s減少到25~30秒。
2. 設計要(yao)求(qiu)純(chun)擠壓(ya)(ya)(ya)時間(jian)為(wei)2~3秒(miao)。這是(shi)因(yin)為(wei)考慮到(dao)當時液壓(ya)(ya)(ya)系統(tong)的管和(he)閥門的費(fei)用比較高,再(zai)進一步減(jian)少(shao)純(chun)擠壓(ya)(ya)(ya)時間(jian)就沒有什么(me)益處了。但(dan)是(shi),仍(reng)需(xu)調在這方面要(yao)繼(ji)續努(nu)力。因(yin)為(wei)擠壓(ya)(ya)(ya)坯料與擠壓(ya)(ya)(ya)筒和(he)擠壓(ya)(ya)(ya)模的接觸時間(jian)縮短可(ke)使工模具的使用壽命提高,并且檢查和(he)更換工模具的工作量也可(ke)以(yi)減(jian)輕,使擠壓(ya)(ya)(ya)機的生產效率提高,同時使產品的生產成本降(jiang)低。
3. 擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)機的(de)(de)結構強度(du)和裝配精度(du)要(yao)求(qiu)比(bi)有(you)色金屬擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)的(de)(de)要(yao)求(qiu)高。這是因(yin)為鋼(gang)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)力相對比(bi)有(you)色金屬擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)時大得多,這樣可確保擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚公差精度(du),滿足當時特殊產品生(sheng)產的(de)(de)需要(yao)。
20世紀50年代初期,美國首先(xian)開始將低(di)頻電感(gan)應加(jia)熱(re)(re)技術引(yin)入鋼(gang)擠壓的(de)料(liao)加(jia)熱(re)(re)工藝并(bing)獲得成功;接(jie)著英國也于1957年開始采用低(di)頻感(gan)應加(jia)熱(re)(re)技術來(lai)實現擠壓坯(pi)料(liao)的(de)無氧(yang)化(hua)加(jia)熱(re)(re),并(bing)且感(gan)應加(jia)熱(re)(re)爐被設計(ji)成單爐座(zuo),每小時可無氧(yang)化(hua)加(jia)熱(re)(re)壞料(liao)40噸。
與此(ci)同時,由于(yu)(yu)(yu)特(te)殊冶(ye)金技術(shu)的(de)(de)(de)發展,其(qi)研究成果在擠(ji)(ji)壓(ya)工模(mo)具材料選擇工具設計和制(zhi)作中的(de)(de)(de)應(ying)用(yong),使(shi)擠(ji)(ji)壓(ya)工模(mo)具在高(gao)溫下能夠承(cheng)受更大(da)的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)、沖擊和疲勞(lao)負(fu)荷,提高(gao)了其(qi)使(shi)用(yong)壽命(ming)(ming)。例如,當時英國的(de)(de)(de)勞(lao)芳·莫爾優質鋼公(gong)司(Low Mour Fine steel Ltd.),采用(yong)尼莫尼克90合(he)金擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)擠(ji)(ji)壓(ya)時,其(qi)模(mo)具的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)(ming)得到了很(hen)(hen)大(da)的(de)(de)(de)提高(gao)。但(dan)是后來,由于(yu)(yu)(yu)尼莫尼克90合(he)金擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)在機械加工方面遇到很(hen)(hen)大(da)的(de)(de)(de)困難(nan),并且使(shi)用(yong)成本比較高(gao),因而沒有被推(tui)廣使(shi)用(yong)。于(yu)(yu)(yu)是又進一步地研究出(chu)淬硬(ying)性、抗熱裂性、耐磨性和熱強度都很(hen)(hen)高(gao),且加工容易和價廉的(de)(de)(de)9%W和4.25W-Cr-Co-V-Mo鋼擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo),其(qi)熱處理后的(de)(de)(de)硬(ying)度分別(bie)達到HRC49-50HRC56。用(yong)于(yu)(yu)(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)有8個(ge)翅的(de)(de)(de)異型管(guan)時,擠(ji)(ji)壓(ya)模(mo)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)(ming)超過100次/只(zhi)。
50年代(dai)后期,美國瓊斯·拉(la)弗(fu)林(J&L)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)工廠的(de)(de)W. L. Steinbrenner試驗成功一(yi)種具有良好(hao)模具特性的(de)(de)新材料(liao)鉬合金用于制(zhi)作擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模,取(qu)得(de)很(hen)好(hao)的(de)(de)效果。采用鉬合金制(zhi)造的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模容易加工,不需要熱處理(li),并且在使用后還可以(yi)(yi)重(zhong)新加工成尺(chi)寸較小一(yi)檔的(de)(de)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)模繼續使用,其壽命可以(yi)(yi)達到200-300次(ci)/只以(yi)(yi)上。
至此,鋼擠(ji)壓(ya)工(gong)藝和(he)設備上(shang)的四個主要(yao)難題已經基本上(shang)得到解決(jue),鋼擠(ji)壓(ya)術(shu)進入到提(ti)高生產率(lv)、進一(yi)步完善擠(ji)壓(ya)機結(jie)構、改善技術(shu)經濟指標(biao)的新階段(duan)。
當時(shi)(shi),在美國(guo)和歐洲(zhou)從事擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)設計(ji)和制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)(de)公司(si)(si)主(zhu)要有(you)英國(guo)的(de)(de)(de)(de)勞(lao)(lao)威Loewy工程公司(si)(si)和菲爾汀(ting)( Fielding)工廠設計(ji)公司(si)(si),德(de)國(guo)的(de)(de)(de)(de)施勞(lao)(lao)曼(se mam)公司(si)(si)和美國(guo)的(de)(de)(de)(de)皮爾太(tai)克( Buried)公司(si)(si)。他們采(cai)用最新科技(ji),大量設計(ji)制(zhi)造(zao)臥(wo)式液壓(ya)(ya)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji),在將近20年的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間內使擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量增加(jia)了(le)9倍。其(qi)中液壓(ya)(ya)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)總能(neng)力增加(jia)了(le)800%,機(ji)(ji)械擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)總能(neng)力增加(jia)了(le)250%,并且還量制(zhi)造(zao)了(le)4000~6000噸(dun)的(de)(de)(de)(de)管型(xing)材擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)。僅(jin)勞(lao)(lao)威工程公司(si)(si)一家就供(gong)應了(le)197臺(tai)(tai)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji),其(qi)中164臺(tai)(tai)用于有(you)色金屬,33臺(tai)(tai)用于鋼擠壓(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(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(sheng)產不銹(xiu)鋼無縫管的方法,使熱擠壓工藝成為不銹(xiu)鋼無縫鋼管不可缺少的生產手段。
20世紀(ji)60年代初(chu),鋼(gang)的(de)(de)(de)熱(re)擠(ji)壓(ya)(ya)技(ji)術已(yi)經發展到一(yi)個(ge)相當(dang)高(gao)的(de)(de)(de)水平。由于(yu)設計和機(ji)(ji)械制造技(ji)術的(de)(de)(de)進步,擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構和裝備不斷完善(shan):采用(yong)了(le)更為(wei)合理的(de)(de)(de)4張(zhang)力柱式(shi)框(kuang)架結(jie)(jie)構;帶(dai)預應力的(de)(de)(de)張(zhang)力柱固定螺帽;帶(dai)預應力裝配的(de)(de)(de)多(duo)層結(jie)(jie)構擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong);旋轉式(shi)雙擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)和雙穿孔筒(tong);旋轉式(shi)或抽屜式(shi)模(mo)架;擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)的(de)(de)(de)自(zi)動清理和冷卻;擠(ji)壓(ya)(ya)墊的(de)(de)(de)自(zi)動分離和自(zi)動傳(chuan)輸(shu);擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)幾(ji)乎(hu)都(dou)配備有一(yi)個(ge)高(gao)壓(ya)(ya)蓄(xu)勢器(qi)系統采用(yong)具有多(duo)級(ji)不同壓(ya)(ya)力組合的(de)(de)(de)多(duo)缸結(jie)(jie)構。例(li)如,當(dang)時在新建投產的(de)(de)(de)一(yi)系列3000噸鋼(gang)管(guan)和型鋼(gang)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)上,不再(zai)采用(yong)一(yi)個(ge)單獨的(de)(de)(de)3000噸水壓(ya)(ya)缸(只能用(yong)減小蓄(xu)勢器(qi)中的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)辦法來變換擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力等(deng)級(ji)),而是(shi)改(gai)為(wei)采用(yong)一(yi)種可以(yi)在500~3000噸范圍內按照6個(ge)相同等(deng)級(ji)來變換壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)。在這種情況下,坯料的(de)(de)(de)直徑可以(yi)從125mm增大(da)到350mm,長(chang)度可以(yi)由150mm增長(chang)到1000mm,使(shi)一(yi)臺擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)應用(yong)范圍擴大(da)了(le)很多(duo),并且提高(gao)了(le)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)生產效率(lv)。
當時(shi),大(da)量采用的是3000~5000噸臥式水壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)。與此(ci)同時(shi),美國還建成(cheng)臺(tai)1200噸的大(da)型(xing)臥式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji),其中3臺(tai)用于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋁合金,3臺(tai)用于擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)鋼管、型(xing)鋼和難(nan)熔(rong)金屬及合金。當時(shi)在各種型(xing)號和噸位的臥式擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)上(shang),其最佳的工(gong)藝技(ji)術單項指標可(ke)達到(dao)如下水平(ping):鋼擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)時(shi)的最大(da)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)比達到(dao)70以(yi)(yi)(yi)上(shang),而從理(li)論(lun)上(shang)和實驗(yan)上(shang)可(ke)以(yi)(yi)(yi)達到(dao)200;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)速度提高到(dao)300~400mm/s;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿的空程速度可(ke)以(yi)(yi)(yi)達到(dao)600-700mm/s;擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)的周期時(shi)間縮短到(dao)20秒(miao);擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)次(ci)(ci)數達到(dao)140次(ci)(ci)/小(xiao)時(shi)。
當時還普遍采用工頻感應(ying)加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)(lu)和再(zai)加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)(lu),以及帶保(bao)護(hu)氣體的環形加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)(lu)等坯料無氧化加(jia)(jia)(jia)熱設備(bei)。當時已有128臺(tai)以上的感應(ying)加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)(lu)和再(zai)加(jia)(jia)(jia)熱爐(lu)(lu)在(zai)世界各國的擠壓車間(jian)運行,單臺(tai)的最大加(jia)(jia)(jia)熱能力達到40噸/小時。
同時采用合(he)金鋼、高合(he)金鋼、高溫合(he)金難熔金屬(shu)、金屬(shu)陶瓷、硬質合(he)金等材料來制(zhi)作擠壓機和(he)穿孔機的工模(mo)具(ju),使一些擠壓工模(mo)具(ju)的極(ji)限(xian)強度達到2360MPa。
20世(shi)紀60年代(dai)末(mo)期,世(shi)界各國已擁有135臺以上(shang)擠(ji)壓(ya)鋼(gang)(gang)(gang)和鎳及其(qi)合金的擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)在運(yun)轉,其(qi)中85%~90%的擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)用(yong)于(yu)生產(chan)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan),10%~15%的擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)用(yong)于(yu)生產(chan)型鋼(gang)(gang)(gang)。一時擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)成為“最靈(ling)活的軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)”,并且還推出擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)和張力減徑機(ji)(ji)(ji)(ji)聯合使(shi)用(yong)的擠(ji)壓(ya)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)生產(chan)線,用(yong)來大批(pi)量生產(chan)碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)、低(di)合金鋼(gang)(gang)(gang)、不銹鋼(gang)(gang)(gang)和耐熱鋼(gang)(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)。
表1-2為(wei)國外部(bu)分(fen)國家和公司的擠壓機(ji),表1-3為(wei)中(zhong)國的部(bu)分(fen)鋼管型材擠壓機(ji)。表1-4為(wei)國外一些鋼擠壓機(ji)的主要性能(neng),表1-5為(wei)美國部(bu)分(fen)鋼擠壓的主要參數(shu)。
采(cai)用(yong)3000~4000噸擠壓(ya)機(ji)配置16~24機(ji)架張(zhang)力(li)減(jian)(jian)(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji),張(zhang)力(li)減(jian)(jian)(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)進(jin)口鋼(gang)管的(de)(de)(de)(de)直徑(jing)(jing)(jing)(jing)為73~170mm,生產的(de)(de)(de)(de)成品(pin)(pin)管的(de)(de)(de)(de)最小直徑(jing)(jing)(jing)(jing)為20-30mm,最小壁(bi)厚為2~3mm。一般(ban)進(jin)張(zhang)力(li)減(jian)(jian)(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)鋼(gang)管的(de)(de)(de)(de)長(chang)度為10~20m。如(ru)果采(cai)用(yong)連鑄坯生產碳(tan)素鋼(gang)和(he)低(di)合金(jin)鋼(gang)管,擠壓(ya)鋼(gang)管的(de)(de)(de)(de)坯重(zhong)還(huan)要(yao)增大。通過(guo)張(zhang)力(li)減(jian)(jian)(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)機(ji)后的(de)(de)(de)(de)成品(pin)(pin)管長(chang)度可(ke)以(yi)達到25~35m,張(zhang)力(li)減(jian)(jian)(jian)徑(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)出(chu)口速度最大可(ke)以(yi)達到4~6m/s,年產量(liang)在10萬噸以(yi)上(shang)。
從當時(shi)的發展情況來看,擠壓機(ji)與張力(li)減徑機(ji)配合使用時(shi),具有以下幾方面的優(you)勢:
1. 提高(gao)了(le)擠壓(ya)機(ji)的產量
1臺3000噸擠壓機(ji)(ji),如果(guo)是單機(ji)(ji)生產(chan)碳素鋼管年產(chan)量在5萬(wan)~6萬(wan)噸左右,而采用與(yu)張力減徑(jing)機(ji)(ji)聯(lian)合(he)組成生產(chan)線時(shi),使其年產(chan)量可提高至10萬(wan)噸以上。
2. 擴(kuo)大了擠壓機組生產鋼管(guan)的(de)規格范圍
一般1臺3000噸壓機(ji)生產鋼(gang)管(guan)的最小規(gui)格為(wei)d60mm×2.5mm,而配置了張(zhang)力減徑(jing)(jing)機(ji)之后(hou),由張(zhang)力減徑(jing)(jing)機(ji)減徑(jing)(jing)后(hou)的鋼(gang)管(guan)最小規(gui)格為(wei)28mm×2.0mm,甚至可以減徑(jing)(jing)至16mm×2.0mm。
3. 降低了生產成本
由于(yu)擠壓機(ji)使用(yong)的坯料規(gui)格較少,一(yi)般僅3-6個(ge)規(gui)格系列,使工模具的準備和(he)消耗量(liang)相(xiang)應減少。并且生產小直徑鋼管(guan)時,無需進(jin)行進(jin)一(yi)步的冷拔(ba)冷軋等冷加工工序(xu)。
4. 可(ke)以靈活生(sheng)產(chan)
既(ji)可(ke)以(yi)生產(chan)批量小、塑性低(di)的(de)難變形高(gao)合金鋼和(he)合金鋼管(guan),又可(ke)以(yi)生產(chan)批量大的(de)小直徑(jing)碳素鋼管(guan)和(he)低(di)合金鋼管(guan)。
因此(ci),當時(shi)聯合使用擠壓機和張力減(jian)徑(jing)機的(de)制管工藝(yi)曾(ceng)一(yi)度以生產(chan)的(de)靈活性和高效率(lv)、產(chan)品(pin)(pin)的(de)低成本(ben)和高質量(liang)挑戰(zhan)傳統(tong)的(de)軋管工藝(yi),并且(qie)其產(chan)量(liang)一(yi)度在鋼管后來,由于擠壓機和在行大量(liang)生產(chan)和連續運行中,在生產(chan)工藝(yi)、品(pin)(pin)種質量(liang)和經濟性等方面出現的(de)不(bu)足,導(dao)致聯合生產(chan)線終止(zhi)生產(chan)。
例如,奧(ao)地(di)利的(de)1臺3100噸擠壓(ya)機配置張力減(jian)徑機后(hou)(hou)出(chu)現了不少問題,如擠壓(ya)機適合(he)于小(xiao)批(pi)量、多品種的(de)訂(ding)單,而擠壓(ya)機與張力減(jian)徑機聯用(yong)(yong)后(hou)(hou),機組則適合(he)大批(pi)量、少品種的(de)訂(ding)單。因(yin)此,在生產安排(pai)和設備效率(lv)等方面出(chu)現了矛(mao)盾。并(bing)且,帶玻璃(li)潤滑(hua)劑(ji)(ji)擠壓(ya)后(hou)(hou)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管經張減(jian)后(hou)(hou),鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管的(de)內(nei)表(biao)面出(chu)現了小(xiao)球狀的(de)殘留物,使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管質量達不到(dao)標準(zhun)要求(qiu)。因(yin)此,擠壓(ya)后(hou)(hou)需(xu)進行張減(jian)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管,只能采用(yong)(yong)石墨(mo)作(zuo)為潤滑(hua)劑(ji)(ji)。但采用(yong)(yong)石墨(mo)潤滑(hua)劑(ji)(ji)擠壓(ya)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管時,又可能會引(yin)起鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管表(biao)面滲(shen)碳。為此,該廠曾一度只采用(yong)(yong)石墨(mo)潤滑(hua)劑(ji)(ji),專(zhuan)門生產碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管和合(he)金結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管。
德國1962年建(jian)成的(de)1臺3400噸(dun)擠壓機(ji)組配置的(de)張力(li)減徑(jing)機(ji)于1968年拆(chai)除其(qi)原因是采用擠壓機(ji)和張力(li)減徑(jing)機(ji)聯合工藝,生產碳素鋼(gang)管(guan)和合金(jin)結構鋼(gang)管(guan)在經濟上不合算。
日本(ben)神(shen)戶制鋼于1967年建成(cheng)投產(chan)的550噸擠壓機也配有張力減徑機,主要用于生產(chan)碳素鋼管(guan)和合金鋼管(guan),最后張力減徑機大(da)部(bu)分時(shi)間也處(chu)于停產(chan)。
我國長(chang)城鋼廠在(zai)20世紀60年(nian)代從德國引(yin)進的3150噸擠壓機,配有(you)24機架的張力減(jian)徑機,未能很好使用就遭拆除。
此后建成(cheng)的擠(ji)壓(ya)機(ji),如日本京浜廠(chang)(chang)的3150噸擠(ji)壓(ya)機(ji)和羅馬(ma)尼亞共和國(guo)鋼(gang)管(guan)廠(chang)(chang)的3100噸擠(ji)壓(ya)機(ji)等都不再配置張力減徑(jing)機(ji)。其原因,一(yi)方面(mian)是(shi)由(you)于擠(ji)壓(ya)機(ji)和張力減徑(jing)機(ji)聯合(he)使用后在運行過程中出現的工(gong)藝(yi)和經(jing)濟性方面(mian)的問題(ti);另一(yi)方面(mian)是(shi)由(you)于連續(xu)軋(ya)管(guan)機(ji)組出現后,從生(sheng)產效率和經(jing)濟性兩個方面(mian)考(kao)慮,生(sheng)產碳素鋼(gang)管(guan)和低合(he)金鋼(gang)管(guan)時(shi),擠(ji)壓(ya)一(yi)張減聯合(he)機(ji)組無法與連續(xu)軋(ya)管(guan)機(ji)組相競爭。
表(biao)1-6為(wei)某些曾與(yu)擠(ji)壓機聯合使用的張(zhang)力減(jian)徑機的性能,表(biao)1-7為(wei)擠(ji)壓機曾與(yu)張(zhang)力減(jian)徑機聯合使用生產鋼管(guan)的典型規格。
由于熱擠壓工(gong)(gong)(gong)藝的(de)(de)變(bian)形方式所具(ju)有的(de)(de)金屬流(liu)動特性(xing),能(neng)(neng)夠提高材料(liao)的(de)(de)變(bian)形能(neng)(neng)力,加(jia)工(gong)(gong)(gong)采(cai)用其他(ta)加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法(fa)(fa)(鍛(duan)壓和軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi))難以成(cheng)型的(de)(de)低塑(su)性(xing)、難變(bian)形的(de)(de)材料(liao)以及其所具(ju)有的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝上的(de)(de)靈活性(xing)和制(zhi)(zhi)(zhi)品的(de)(de)高質量(liang)等有利條件,使(shi)其在一(yi)些制(zhi)(zhi)(zhi)管的(de)(de)重要場合成(cheng)為最(zui)佳的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法(fa)(fa),有時甚至是唯一(yi)可選擇的(de)(de)、無需(xu)進行經濟性(xing)論證的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)方法(fa)(fa)。
擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)可以(yi)(yi)生(sheng)(sheng)產(chan)各種(zhong)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)產(chan)品,如碳素鋼(gang)(gang)、合金鋼(gang)(gang)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)以(yi)(yi)及高溫合金和難變形金屬的(de)管(guan)材(cai)和異(yi)型(xing)材(cai)。國外(wai)70%以(yi)(yi)上的(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)被用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)鋼(gang)(gang)管(guan)并且主要生(sheng)(sheng)產(chan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan),專(zhuan)門用于(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)型(xing)材(cai)的(de)擠壓(ya)(ya)機(ji)(ji)并不(bu)多(duo)。由于(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)無縫管(guan)約有50%要進(jin)行冷軋冷拔加(jia)工(gong)后(hou)交(jiao)貨(huo)使用,因此(ci),國內外(wai)的(de)擠壓(ya)(ya)鋼(gang)(gang)管(guan)車間大多(duo)配有冷軋冷拔鋼(gang)(gang)管(guan)設備,以(yi)(yi)便生(sheng)(sheng)產(chan)高精度(du)的(de)冷加(jia)工(gong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)精管(guan)。
目前,不銹鋼(gang)和(he)各種(zhong)難熔(rong)金屬及合(he)金熱擠(ji)壓(ya)工藝(yi)的(de)(de)發展,可以從(cong)現(xian)在已在使用的(de)(de)擠(ji)壓(ya)機的(de)(de)擠(ji)壓(ya)力(li)來衡量。現(xian)在工業(ye)上專(zhuan)門用于鋼(gang)質管型(xing)材(cai)的(de)(de)擠(ji)壓(ya)機壓(ya)力(li),已經從(cong)400噸增至30000噸以上。利用擠(ji)壓(ya)法還(huan)可以制造(zao)橫截面形狀和(he)尺(chi)寸都能符合(he)結構元件精度要求(qiu)的(de)(de)管材(cai)和(he)型(xing)材(cai)。
特(te)別是自(zi)1951年末期,世界上第一個采用玻璃潤滑劑高(gao)速擠(ji)壓法生(sheng)產(chan)(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)(guan)的工(gong)(gong)業性生(sheng)產(chan)(chan)車間在美國的 Babcock&wiox公(gong)司建成(cheng)投(tou)(tou)產(chan)(chan),此后的10~20年間國外(wai)幾乎所有大的不銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)(guan)公(gong)司都逐(zhu)漸地以擠(ji)壓工(gong)(gong)藝來(lai)取代其(qi)他(ta)的不銹(xiu)(xiu)鋼管(guan)(guan)生(sheng)產(chan)(chan)方法,其(qi)中也包括自(zi)動軋管(guan)(guan)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)(gong)藝。并且又有以生(sheng)產(chan)(chan)低(di)塑(su)性的高(gao)合金鋼管(guan)(guan)以及復雜結構型材(cai)為主的擠(ji)壓機(ji)(ji)投(tou)(tou)產(chan)(chan)。有人曾對20世紀50年代初至70年代投(tou)(tou)產(chan)(chan)的擠(ji)壓機(ji)(ji)組按(an)時間區分進行不完全的統計,來(lai)觀察世界各(ge)國建成(cheng)并投(tou)(tou)產(chan)(chan)的擠(ji)壓機(ji)(ji)的發展(zhan)進程:
其中(zhong)包(bao)括意大(da)利的(de)(de)(de)本特拉(Pea)公(gong)(gong)司(si)在1965年(nian)(nian)安(an)裝的(de)(de)(de)兩臺1600噸立式(shi)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)和1968年(nian)(nian)又安(an)裝兩臺類似(si)的(de)(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)以(yi)(yi)及5450噸臥(wo)式(shi)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)對成品(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)幾何尺(chi)寸有(you)較高要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)碳素鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和低合金(jin)(jin)鋼(gang)毛坯管(guan)(guan)(guan)(guan));美國的(de)(de)(de)孤(gu)星( Lone Star)鋼(gang)鐵公(gong)(gong)司(si)建成的(de)(de)(de)5500噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)石(shi)油套管(guan)(guan)(guan)(guan)、油管(guan)(guan)(guan)(guan)等(deng)對質量和可靠性有(you)高要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)專用管(guan)(guan)(guan)(guan));美國加美倫( Cameron)公(gong)(gong)司(si)的(de)(de)(de)20000~30000噸型(xing)擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(成功生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了(le)直(zhi)徑達1220mm的(de)(de)(de)煤氣輸送管(guan)(guan)(guan)(guan)以(yi)(yi)及大(da)直(zhi)徑三通管(guan)(guan)(guan)(guan)、關(guan)閉閥體、管(guan)(guan)(guan)(guan)接頭等(deng)配件管(guan)(guan)(guan)(guan));蘇聯于(yu)(yu)1959年(nian)(nian)先后(hou)在尼科波爾南方鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)廠(chang)建成投產(chan)(chan)的(de)(de)(de)120、1500壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中(zhong)(25~70mm)×(2.5~3.0mm) 的(de)(de)(de)碳素鋼(gang)和合金(jin)(jin)鋼(gang)商(shang)品(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)、12Cr5MoA、36Mn2Si等(deng)合金(jin)(jin)結(jie)構鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)以(yi)(yi)及GCr15滾珠軸(zhou)承鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)),1961年(nian)(nian)投產(chan)(chan)的(de)(de)(de)1650噸和3150噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)各(ge)1臺(用于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(57~159mm)×(4.5~20.0mm)的(de)(de)(de)各(ge)種不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan));德國里(li)(li)薩( Riesa)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)聯合公(gong)(gong)司(si)分別在格勒迪茨和杰(jie)里(li)(li)特契的(de)(de)(de)2000噸和1600噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji);捷克斯(si)洛伐克的(de)(de)(de)2000噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和軸(zhou)承鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan))和1600噸擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(用于(yu)(yu)生(sheng)(sheng)碳素鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)和低合金(jin)(jin)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan))。
目(mu)前(qian)(qian)在(zai)運行的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)大部分都是20世紀70年(nian)代以(yi)前(qian)(qian)建(jian)成(cheng)(cheng)投產的(de)(de),70年(nian)代以(yi)后新建(jian)的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)為數并(bing)不多。其(qi)中(zhong)主要有羅(luo)馬尼亞共和(he)(he)國(guo)鋼(gang)(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)3100噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji),日本(ben)京(jing)浜廠(chang)的(de)(de)3150噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、前(qian)(qian)蘇(su)聯伏爾加鋼(gang)(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、美(mei)國(guo)孤星( Lone Star)鋼(gang)(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)5500噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji),以(yi)及(ji)新近建(jian)成(cheng)(cheng)的(de)(de)烏(wu)克蘭 Centralis鋼(gang)(gang)管(guan)廠(chang)的(de)(de)4400噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)(he)中(zhong)國(guo)久立集團(tuan)的(de)(de)3500噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji),寶鋼(gang)(gang)集團(tuan)特殊鋼(gang)(gang)分公(gong)司(si)的(de)(de)6000噸(dun)(dun)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、山西太(tai)鋼(gang)(gang)集團(tuan)的(de)(de)6000噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、江蘇(su)華(hua)新不銹鋼(gang)(gang)管(guan)公(gong)司(si)的(de)(de)3600噸(dun)(dun)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)等。目(mu)前(qian)(qian),在(zai)國(guo)外(wai)熱(re)擠(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)工藝已經(jing)成(cheng)(cheng)為不銹鋼(gang)(gang)管(guan)、高(gao)鎳合金(jin)(jin)管(guan)以(yi)及(ji)難熔金(jin)(jin)屬(shu)及(ji)其(qi)合金(jin)(jin)等高(gao)性(xing)能材料管(guan)型材產品不可缺(que)少的(de)(de)生產手段(duan)。