不銹鋼管擠壓機(jī)有多種類型,有機(jī)械擠壓機(jī)和液壓擠壓機(jī)(液壓擠壓機(jī)又有水壓和油壓之分);立式擠壓機(jī)和臥式擠壓機(jī),一般機(jī)械擠壓機(jī)以立式居多,而液壓擠壓機(jī)則以臥式居多;此外還有三柱式擠壓機(jī)和四柱式擠壓機(jī)之分,一般老式擠壓機(jī)有不少是三柱式的,而三柱式擠壓機(jī)又有正三角“Δ”和倒三角“V”布置之分,現(xiàn)代擠壓機(jī)都已普遍采用四柱式。原上鋼五廠的40MN(4000t)擠壓機(jī)是二柱式擠壓機(jī),但由于二柱式擠壓機(jī)擠壓時的擠壓中心線調(diào)整要求與兩根張力柱的中心線在同一個平面內(nèi)。否則,任何原因所引起擠壓中心線的偏離,都將導(dǎo)致不銹鋼管和空心型材擠壓時的壁厚不均。因此,二柱式臥式擠壓機(jī)不適合擠壓不銹鋼管和空心異形材,只能用于擠壓實(shí)心的棒材和型材。
目前,廣泛使用的四柱式臥式擠壓機(jī)一般為500~6000t級,并有向大噸位擠壓機(jī)發(fā)展的趨勢,10000t級的擠壓機(jī)已在不少國家使用。美國的空軍部門于20世紀(jì)中就已建成了6臺12000t級的大型擠壓機(jī),3臺用于擠壓鋁合金,3臺用于擠壓鋼及難熔合金,柯蒂斯·萊特公司建成的一臺120MN(12000t)的擠壓機(jī),就是其中擠壓鋼材的一臺。
表8-29中所列是國外一些擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)及使用情況,可以看出,臥式液壓擠壓機(jī)中,四柱式使用得比較普遍,且擠壓機(jī)上都具有內(nèi)置式穿孔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),同時可以生產(chǎn)不銹鋼管、棒、型材。
表8-30為英國菲爾汀設(shè)計公司于1973年后設(shè)計制造投產(chǎn)的兩臺臥式管型材擠壓機(jī)的主要技術(shù)性能。
四柱臥式擠壓機(jī)如圖8-29所示,可以看出,四柱式、臥式并設(shè)有內(nèi)置式獨(dú)立的穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī),由前橫梁、后橫梁、主柱塞活動梁和穿孔柱塞活動梁等部分組成。后橫梁固定在基礎(chǔ)上,前橫梁則通過滑動軸承或滑軌可以隨著擠壓力的大小前后浮動。前后橫梁通過4根張力柱連結(jié)在一起形成剛性框架結(jié)構(gòu)。主柱塞動梁由主缸和回程缸帶動,穿孔動梁由穿孔缸和回程缸帶動,按照工藝程序在基礎(chǔ)滑道上移動。擠壓桿固定在主柱塞上,而芯棒系統(tǒng)固定在穿孔動梁上。擠壓筒則由擠壓筒移動缸帶動,并鎖緊和松開。擠壓機(jī)所有動梁的前后移動都可以在基礎(chǔ)滑道上自如的進(jìn)行。擠壓機(jī)同時還設(shè)有擠壓中心線的調(diào)整機(jī)構(gòu),以確保設(shè)備磨損時不致影響到擠壓機(jī)的中心線,保證擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量。
液壓的管型材擠壓機(jī)一般都是制造成臥式擠壓機(jī),其噸位可以在600~33000噸,供給擠壓機(jī)作為動力源的高壓水的工作壓力都在24~32MPa.一臺具有單擠壓筒和帶有雙工位的旋轉(zhuǎn)式或抽屜式模架的擠壓機(jī),其裝入空心坯料、清除擠壓余料、清理擠壓筒內(nèi)襯以及其他方面的所有輔助工序都在擠壓中心線上完成,且不是在主要工序的時間內(nèi)同時完成的,結(jié)構(gòu)上不是屬于先進(jìn)的擠壓機(jī),其生產(chǎn)能力每小時可以達(dá)到60~80次(圖8-30).而高生產(chǎn)率的現(xiàn)代化管型材擠壓機(jī)配置有在旋轉(zhuǎn)框架內(nèi)的兩個擠壓筒,使大部分輔助工序與主要工序同時完成,使擠壓機(jī)的生產(chǎn)能力提高到每小時擠壓100~120次(圖8-30)。
美國 Lone Star 鋼廠的55MN(5500t)臥式鋼管擠壓機(jī)是由 Mannesmann-Meer提供技術(shù)和Fielding公司共同設(shè)計制造的。該擠壓機(jī)采用了雙工位,能軸向移動和轉(zhuǎn)動的擠壓筒座上安置2個坯料擠壓筒,用安裝在雙工位旋轉(zhuǎn)模架上的2只模子生產(chǎn)石油管和不銹鋼管產(chǎn)品。5500t臥式鋼管擠壓機(jī)的主要性能如下:
擠壓機(jī)公稱壓力 5500t
總擠壓力等級 5500t,4000t,1500t
擠壓力等級(當(dāng)扣除回程力時) 4950t,3150t
該擠壓機(jī)配備有不銹鋼管擠壓次數(shù)的自動計數(shù)器。
近代所有的快速水力擠壓機(jī)都配備有一個高壓水蓄力器。就像自由鍛造壓力機(jī)一樣,擠壓機(jī)具有幾級不同的壓力。如20世紀(jì)50年代末期建成的一些鋼管和型鋼擠壓機(jī),不再采用一個單獨(dú)的3000t水壓缸(只能用減小蓄力器中壓力的辦法來變換擠壓機(jī)的壓力),而改用一種可以在500~3000t,按6個不同等級來變換壓力的擠壓機(jī)。這樣就使擠壓機(jī)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大很多。
擠壓筒對于模子的位置固定不變,這就要求送錠器具有不同的長度,以適應(yīng)坯料在較長的范圍內(nèi)變化,通常送錠器被設(shè)計成1號和2號兩部分,在自動操作中,當(dāng)擠壓桿將坯料推進(jìn)擠壓筒一定長度時,1號送錠器自動退出,2號送錠器繼續(xù)送坯料進(jìn)擠壓筒,直至擠壓筒的端面位置。此外,為了節(jié)省時間和高壓水,要盡可能地縮短行程長度。
在不銹鋼管和型鋼擠壓機(jī)上,目前尚不能在同一個過程中、在同一臺擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓和穿孔兩個工序。這是因為在長鋼坯穿孔之后,要保持玻璃潤滑劑薄膜是困難的。因此,當(dāng)空心坯進(jìn)行擠壓時,移動穿孔芯棒所需要的壓力就比較小了。這樣在主柱塞中所裝設(shè)的穿孔芯棒移動裝置做成內(nèi)置式的穿孔裝置就能夠滿足工藝要求了。
在具有多級壓力的擠壓機(jī)上,也可以利用一個裝置在外面的水壓缸,借助這個水壓缸可以用來移動或固定芯棒,或者作為一個獨(dú)立的穿孔裝置,成為外置式的穿孔裝置。并且,這個水壓缸往往可以加到主水壓缸的任何一個組合中,形成多級壓力的擠壓機(jī)。
近代的擠壓機(jī),由于極高的擠壓速度和空程速度,因而要求采用特殊的措施來進(jìn)行安裝。對于低速工作的擠壓機(jī)來說,主液壓缸可以安裝在地腳板上,而地腳板再固定在基礎(chǔ)上。而對于高速工作的擠壓機(jī),基礎(chǔ)就必須能承受沖擊負(fù)荷。
為了避免沖擊,必須將擠壓機(jī)的前梁安裝在活動的地腳板上,擠壓時,前梁通過滑動軸承可以隨著擠壓力的大小,在軌道上前后浮動。因此在操縱閥和擠壓機(jī)之間的所有高壓管道都必然要適應(yīng)擠壓機(jī)前梁在擠壓過程中隨著擠壓力的變化前后浮動。
為了提高擠壓機(jī)的生產(chǎn)能力,擠壓機(jī)的很多動作以及輔助設(shè)備的工作周期應(yīng)該實(shí)現(xiàn)自動化或半自動化操作。只有當(dāng)一些動作相互交叉地進(jìn)行,才有可能縮短擠壓機(jī)的工作周期。因此,需要特別注意使擠壓機(jī)的各個相關(guān)部分在擠壓過程中所處的位置,不致被隨后的動作所干擾。在半自動化或自動化操作的情況下,必須有轉(zhuǎn)換為手動或者按鈕操作的可能性(譬如在進(jìn)行擠壓機(jī)調(diào)整或空載行程時)。
當(dāng)擠壓機(jī)要達(dá)到60~80根/h的生產(chǎn)率,在坯料和擠壓墊的運(yùn)送當(dāng)中就不能有停歇時間。同時,裝料器退出的速度也不能慢。在這樣高的生產(chǎn)效率的情況下,裝料器必須在裝有主缸的后橫梁向前運(yùn)動的時候就迅速地退出。擠壓墊的收集裝置必須在擠壓余料被推出后,將其收集起來,并且將壓余連同擠壓墊一起送到一個墊片分離裝置上,將擠壓墊同壓余分離開。此后,擠壓墊便自動地進(jìn)入一個冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻,然后再送回擠壓機(jī)繼續(xù)使用。
在擠壓車間里,由于玻璃潤滑劑粉末的沉積,往往會造成機(jī)械的一些滑動部件在擠壓時很快地磨損。因此,防護(hù)不便或不夠的部件都采用特殊的材料來制作,這些材料不是同玻璃不起作用就是易于清除殘留在上面的玻璃。而對于像主柱塞或其他運(yùn)動部件上不可能這樣做時,就用可移動的或固定的罩子或可伸縮的軟性的折疊物(俗稱手風(fēng)琴)遮蓋起來,并且加以密封,防止玻璃粉末進(jìn)入。
此外,適當(dāng)?shù)膲毫櫥部梢允挂恍┎考馐懿AХ鄢练e的影響。
根據(jù)德國工廠的經(jīng)驗,對于擠壓速度的要求是在設(shè)計壓力達(dá)到80%~90%的時候,就應(yīng)該能夠得到所要求的擠壓速度。因此,建議采用以下的關(guān)系式來確定建立水泵房時的高壓水效率:
有些擠壓機(jī),這個效率僅僅只有在40%~60%的范圍內(nèi)操作,有時還要低一些。幾乎在所有的情況下,此效率低的原因都是由于水力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不良,而由于擠壓機(jī)使用不好的僅僅只有小部分。
至今擠壓機(jī)絕大部分都還是采用水來傳動。當(dāng)要求在一個短時間內(nèi)具有很高的速度,就必須有一個高壓水蓄力器,因為在很短的擠壓時間(2~4s)內(nèi)所需要的水量是非常大的。當(dāng)采用直接傳動時,所安設(shè)的水泵能力就要很大。水在一個封閉的系統(tǒng)中,并且在水里加入1%~1.5%的油,既避免設(shè)備生銹,同時還可以起到潤滑劑的作用。
近年來所安裝的高壓水泵房,幾乎大部分都是采用32MPa(約316個大氣壓),大家都把這一壓力看作為各種不同因素的最為有利的綜合指標(biāo)。如果水的壓力低,則活塞、閥門和輸送管道的斷面尺寸就要加大,同時,由于擠壓機(jī)要求具有高的工作速度,如果壓力低,水的流量就會很大,這樣對設(shè)備有害。
可以從一個集中的蓄力總站得到更高的壓力。這對于擠壓機(jī)和穿孔機(jī)聯(lián)合操作的時候特別有利。同時,這也是一種很經(jīng)濟(jì)的工作方法,可以使大型的不銹鋼管和型鋼擠壓機(jī)得到3~5個或者更多的壓力等級,這樣就可以同時經(jīng)濟(jì)合理地適應(yīng)各種不同產(chǎn)品規(guī)格的生產(chǎn)。