美國Phoenix 鋼鐵公司無縫鋼管廠采用Calmes軋管工藝，其軋管機組的平面布置圖是由意大利 Albert Calmes博士設計的，Phoenix 鋼鐵公司設計科在其他工程公司的配合下完成詳細設計，為了生產各種鋼號的優質無縫鋼管，使其內外徑和壁厚均具有良好的公差，軋管機組的設計以下列三方面內容為核心：Calmes在水壓沖孔機方面的專利、Calmes關于改進曼內斯曼延伸機方面的專利以及他所提出的周期軋管機的軋輥孔型。
這一(yi)軋管(guan)機組采用(yong)Phoenix 鋼(gang)鐵(tie)公司平爐頂(ding)鑄生產的最大重量(liang)達8000磅的波浪形鋼(gang)錠為原(yuan)料，成品管(guan)直(zhi)徑為51/2~16英(ying)寸(cun)壁厚為1/4~3英(ying)寸(cun)。
這(zhe)種軋管(guan)(guan)機(ji)組的(de)一大特(te)點是直接采(cai)用平(ping)爐鋼錠在一個連(lian)續的(de)工藝(yi)過程(cheng)(cheng)中軋制(zhi)成管(guan)(guan)，并(bing)且僅(jin)一次加(jia)(jia)熱就(jiu)能完成沖(chong)孔、延伸，周(zhou)期軋管(guan)(guan)各工藝(yi)過程(cheng)(cheng)，其主(zhu)要(yao)工藝(yi)過程(cheng)(cheng)是：鋼錠清(qing)理、加(jia)(jia)熱、沖(chong)孔、延伸、周(zhou)期軋管(guan)(guan)，再加(jia)(jia)熱、定徑、修(xiu)磨，精整(zheng)和(he)水(shui)壓試(shi)驗，以(yi)下主(zhu)要(yao)論述沖(chong)孔、延伸和(he)周(zhou)期軋管(guan)(guan)等三個工藝(yi)過程(cheng)(cheng)。
1. 水壓沖孔
鋼(gang)錠(ding)經火(huo)焰燒剝去除表面(mian)缺陷后，在車底式加熱爐內(nei)加熱到2340~2370℉。用(yong)小車運送(song)到沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)機(ji)(ji)上(shang)進行沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)操作。鋼(gang)錠(ding)在1200t水(shui)壓(ya)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)機(ji)(ji)上(shang)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)，其(qi)操作過程如下(xia)：用(yong)水(shui)壓(ya)操縱的(de)裝料機(ji)(ji)將(jiang)鋼(gang)錠(ding)送(song)人沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)機(ji)(ji)，將(jiang)其(qi)置(zhi)于(yu)支架上(shang)的(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)位(wei)置(zhi)，兩(liang)個(ge)(ge)支架中有一(yi)個(ge)(ge)是固定(ding)在沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)上(shang)的(de)，而另(ling)一(yi)個(ge)(ge)則可以伸縮，沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)前(qian)移(yi)時即將(jiang)鋼(gang)錠(ding)套住(zhu)，開始沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)操作。鋼(gang)錠(ding)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)后，其(qi)形狀像杯(bei)子，被(bei)稱為杯(bei)狀體(ti)(ti)，沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)的(de)內(nei)徑決定(ding)杯(bei)狀體(ti)(ti)的(de)外徑。沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)頭直(zhi)徑則確定(ding)杯(bei)狀體(ti)(ti)內(nei)孔(kong)的(de)直(zhi)徑，圖13-1所示是沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)前(qian)移(yi)但尚未套上(shang)鋼(gang)錠(ding)前(qian)端(duan)時的(de)狀況，沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)前(qian)移(yi)達到其(qi)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)程的(de)75%,可伸縮支架從下(xia)部移(yi)出，圖13-2示出鋼(gang)錠(ding)已被(bei)套入沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)內(nei)。
圖13-3示出(chu)整個杯狀體還套在沖(chong)孔模內的(de)(de)情況，從圖13-3可以看(kan)出(chu)被沖(chong)孔的(de)(de)鋼錠前端只剩(sheng)下很薄的(de)(de)杯底。鋼錠呈方(fang)形(xing)或圓形(xing)，即(ji)直徑為13英寸(cun)，16英寸(cun)，19英寸(cun)和(he)21英寸(cun)的(de)(de)波浪(lang)形(xing)圓錠。
2. 杯狀體(ti)延伸
在(zai)延伸(shen)(shen)機上(shang)，杯(bei)狀(zhuang)體(ti)在(zai)兩(liang)個(ge)在(zai)水平(ping)面上(shang)成反向傾斜(xie)的(de)斜(xie)置軋輥(gun)間，通過(guo)具有(you)一(yi)定形(xing)狀(zhuang)的(de)頂(ding)頭進行軋制。在(zai)垂直平(ping)面上(shang)有(you)兩(liang)個(ge)固(gu)定導板，其作用是限(xian)制變形(xing)區的(de)杯(bei)狀(zhuang)體(ti)的(de)斷面形(xing)狀(zhuang)使之(zhi)不至于過(guo)分橢圓。這種(zhong)延伸(shen)(shen)機與(yu)曼內(nei)斯(si)曼斜(xie)軋穿(chuan)(chuan)孔機很相似，它可以(yi)延伸(shen)(shen)杯(bei)狀(zhuang)體(ti)，并(bing)穿(chuan)(chuan)透杯(bei)底(di)使之(zhi)成為(wei)空(kong)心坯。
圖(tu)13-4示出(chu)采用曼(man)內斯曼(man)輥(gun)型的(de)延(yan)伸(shen)機對(dui)杯狀體進行延(yan)伸(shen)的(de)過(guo)程。圖(tu)13-5所示是(shi)采用了Calmes軋輥(gun)的(de)情況，空心坯延(yan)伸(shen)時，最(zui)(zui)好選用延(yan)伸(shen)率 λ＝1.75,最(zui)(zui)大不超過(guo)2。
延伸機采用3相(xiang)、60Hz、功率為2208kW(3000馬(ma)力(li)）的同步電機傳(chuan)動(dong)，額定(ding)電壓、轉(zhuan)速分(fen)別為6900V,1500r/min,減速機的速比為3。
延伸機(ji)的(de)主要特點之一(yi)是它所生產的(de)空(kong)心坯壁厚比(bi)較均勻。斜(xie)軋延伸機(ji)的(de)延伸過程(cheng)可參看圖13-6。
杯狀體離開(kai)(kai)軋輥成為空心(xin)坯后，用(yong)以夾持頂桿的鎖門(men)就打(da)開(kai)(kai)，空心(xin)坯從延伸(shen)機(ji)輸(shu)出，用(yong)橫移小車將其(qi)運送到周期(qi)軋管(guan)機(ji)。
3. 周(zhou)期軋(ya)管機軋(ya)管
周期軋(ya)管(guan)(guan)機由(you)一(yi)臺額定功率(lv)為(wei)1472kW(2000馬力）的(de)(de)(de)(de)(de)電動(dong)(dong)(dong)機傳動(dong)(dong)(dong)，該電動(dong)(dong)(dong)機的(de)(de)(de)(de)(de)功率(lv)能達2208kW(3000馬力）而不至于過分發(fa)熱。電動(dong)(dong)(dong)機軸(zhou)上配有飛(fei)輪，在每一(yi)轉中它既提供能量又獲得能量，軋(ya)機速(su)(su)(su)度(du)是30~105r/min,較低的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)用于軋(ya)制大管(guan)(guan)，而較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)用來軋(ya)小(xiao)管(guan)(guan)。操(cao)作喂(wei)(wei)料(liao)(liao)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓水(shui)壓力為(wei)2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以(yi)向(xiang)一(yi)個前(qian)進缸(gang)(gang)和兩個回(hui)程(cheng)缸(gang)(gang)供水(shui)，正(zheng)常(chang)運轉時(shi)，向(xiang)前(qian)進缸(gang)(gang)連續地供高(gao)(gao)壓水(shui)，向(xiang)前(qian)喂(wei)(wei)料(liao)(liao)時(shi)，高(gao)(gao)壓水(shui)由(you)回(hui)程(cheng)缸(gang)(gang)流出(chu)，因此(ci)向(xiang)前(qian)喂(wei)(wei)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)受到從回(hui)程(cheng)缸(gang)(gang)排(pai)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓水(shui)量的(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制。這一(yi)操(cao)作在咬人時(shi)是手工(gong)操(cao)作，由(you)操(cao)作工(gong)自(zi)行控(kong)制，軋(ya)制時(shi)則是自(zi)動(dong)(dong)(dong)操(cao)作的(de)(de)(de)(de)(de)，操(cao)作工(gong)應使喂(wei)(wei)料(liao)(liao)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)進速(su)(su)(su)度(du)與軋(ya)輥的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)度(du)同(tong)步；此(ci)外，操(cao)作工(gong)還(huan)必須控(kong)制空氣壓力p1,空心坯咬人時(shi)，迅速(su)(su)(su)把空氣從缸(gang)(gang)里排(pai)出(chu)，開始軋(ya)制后(hou)，根(gen)據所(suo)軋(ya)管(guan)(guan)子的(de)(de)(de)(de)(de)規格調整空氣壓力P1.液壓自(zi)動(dong)(dong)(dong)喂(wei)(wei)料(liao)(liao)器(qi)斷面示(shi)意圖如圖13-7所(suo)示(shi)。
該喂料(liao)器的(de)(de)一(yi)個特點是(shi)(shi)，空氣缸的(de)(de)沖(chong)程長度(du)都保持不(bu)變。軋(ya)制152~203mm管(guan)子時沖(chong)程長度(du)為(wei)(wei)(wei)762mm,而軋(ya)制228~406mm的(de)(de)管(guan)子時，則沖(chong)程長度(du)為(wei)(wei)(wei)838mm.這(zhe)(zhe)意(yi)味(wei)著軋(ya)輥(gun)(gun)工(gong)作段長度(du)是(shi)(shi)恒(heng)定不(bu)變的(de)(de)，在(zai)(zai)軋(ya)輥(gun)(gun)車床(chuang)上凸輪的(de)(de)安裝位(wei)置恰可使(shi)軋(ya)輥(gun)(gun)的(de)(de)工(gong)作段和(he)所對應的(de)(de)喂料(liao)器一(yi)致(zhi)。喂料(liao)的(de)(de)方向與軋(ya)輥(gun)(gun)旋轉(zhuan)的(de)(de)方向是(shi)(shi)相反的(de)(de)，軋(ya)機操作工(gong)控制喂料(liao)速度(du)并將此(ci)速度(du)和(he)軋(ya)輥(gun)(gun)轉(zhuan)速保持同(tong)步。芯(xin)棒(bang)(bang)長度(du)為(wei)(wei)(wei)4572~4877mm,同(tong)時使(shi)用的(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)為(wei)(wei)(wei)5根(gen)，其(qi)中一(yi)根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)用于軋(ya)制，其(qi)余芯(xin)棒(bang)(bang)在(zai)(zai)空氣中冷(leng)卻(que)(que)，然后浸(jin)人(ren)水(shui)中進一(yi)步冷(leng)卻(que)(que)，一(yi)般是(shi)(shi)3根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)在(zai)(zai)空氣中冷(leng)卻(que)(que)，一(yi)根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)在(zai)(zai)水(shui)里(li)冷(leng)卻(que)(que)，軋(ya)機運行中5根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)就這(zhe)(zhe)樣反復(fu)循環著。
根據所軋(ya)(ya)管子(zi)(zi)規格(ge)調(diao)(diao)下輥高(gao)度，調(diao)(diao)整后(hou)其高(gao)度是(shi)不變的(de)(de)(de)。當空(kong)心坯被軋(ya)(ya)成帶(dai)有(you)皮(pi)爾格(ge)頭的(de)(de)(de)管子(zi)(zi)后(hou)，應(ying)將上輥抬起。上輥是(shi)由(you)高(gao)壓水缸來(lai)平衡(heng)的(de)(de)(de)，其升降由(you)電動機操作(zuo)，由(you)于芯棒(bang)(bang)全(quan)長有(you)1.6mm左右的(de)(de)(de)“退拔”，為使壁厚保持不變，軋(ya)(ya)制時通過一個微調(diao)(diao)裝(zhuang)置而(er)將軋(ya)(ya)輥升高(gao)，微調(diao)(diao)裝(zhuang)置由(you)專用電動機和減速箱組成，減速箱的(de)(de)(de)出軸通過空(kong)氣離合器與(yu)壓下螺絲(si)電動機的(de)(de)(de)軸相連(lian)，軋(ya)(ya)制時操作(zuo)工將上軋(ya)(ya)輥逐漸抬高(gao)以(yi)補償芯棒(bang)(bang)的(de)(de)(de)錐度和熱膨(peng)脹。
軋(ya)(ya)制過程(cheng)中金(jin)屬(shu)流動(dong)的方向與喂料的方向相(xiang)同，軋(ya)(ya)輥(gun)每轉一周后，芯棒(bang)回轉90°左右。當空心坯被(bei)軋(ya)(ya)制并由芯棒(bang)前端向前移動(dong)時，毛(mao)管繼續在(zai)導槽上滑(hua)移，空心坯完(wan)全軋(ya)(ya)成管子后，上軋(ya)(ya)輥(gun)抬起，升降輥(gun)升起，將(jiang)毛(mao)管輸送到(dao)熱鋸，切去端頭和(he)皮(pi)爾(er)格(ge)頭，然(ran)后測量和(he)稱量管子，在(zai)管壁(bi)上標出測得(de)的重(zhong)量。
