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。
這一軋管(guan)機組采用Phoenix 鋼(gang)鐵公司平爐頂鑄生(sheng)產的最大(da)重量達8000磅的波浪(lang)形鋼(gang)錠為(wei)原料(liao)，成品管(guan)直(zhi)徑(jing)為(wei)51/2~16英(ying)(ying)寸壁厚(hou)為(wei)1/4~3英(ying)(ying)寸。
這(zhe)種軋(ya)管機(ji)組(zu)的一大特點是(shi)(shi)直接采用平爐鋼錠(ding)在一個連續(xu)的工(gong)藝過(guo)程(cheng)(cheng)中軋(ya)制成管，并且(qie)僅一次加熱(re)就(jiu)能(neng)完(wan)成沖孔(kong)、延(yan)伸，周期(qi)軋(ya)管各工(gong)藝過(guo)程(cheng)(cheng)，其主要工(gong)藝過(guo)程(cheng)(cheng)是(shi)(shi)：鋼錠(ding)清理、加熱(re)、沖孔(kong)、延(yan)伸、周期(qi)軋(ya)管，再加熱(re)、定徑(jing)、修磨，精整和(he)水壓(ya)試(shi)驗(yan)，以下主要論(lun)述沖孔(kong)、延(yan)伸和(he)周期(qi)軋(ya)管等三(san)個工(gong)藝過(guo)程(cheng)(cheng)。
1. 水壓沖孔
鋼(gang)錠(ding)經火(huo)焰燒剝(bo)去除表(biao)面缺陷后，在車底式加熱(re)爐(lu)內加熱(re)到(dao)2340~2370℉。用(yong)小車運送到(dao)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)上進行沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作(zuo)。鋼(gang)錠(ding)在1200t水壓(ya)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)上沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)，其(qi)操(cao)作(zuo)過程如下(xia)：用(yong)水壓(ya)操(cao)縱(zong)的(de)(de)裝(zhuang)料機(ji)將(jiang)鋼(gang)錠(ding)送人沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)，將(jiang)其(qi)置于支(zhi)架(jia)(jia)上的(de)(de)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)位置，兩個(ge)支(zhi)架(jia)(jia)中有一個(ge)是(shi)固定(ding)在沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)(mo)上的(de)(de)，而另一個(ge)則可(ke)以伸縮(suo)，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)(mo)前(qian)移(yi)時(shi)即將(jiang)鋼(gang)錠(ding)套住(zhu)，開始沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作(zuo)。鋼(gang)錠(ding)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)后，其(qi)形狀(zhuang)像杯(bei)子，被稱為杯(bei)狀(zhuang)體，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)(mo)的(de)(de)內徑(jing)決定(ding)杯(bei)狀(zhuang)體的(de)(de)外徑(jing)。沖(chong)(chong)頭直徑(jing)則確定(ding)杯(bei)狀(zhuang)體內孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)直徑(jing)，圖(tu)13-1所(suo)示(shi)是(shi)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)(mo)前(qian)移(yi)但(dan)尚未套上鋼(gang)錠(ding)前(qian)端時(shi)的(de)(de)狀(zhuang)況，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)(mo)前(qian)移(yi)達到(dao)其(qi)沖(chong)(chong)程的(de)(de)75%,可(ke)伸縮(suo)支(zhi)架(jia)(jia)從下(xia)部移(yi)出，圖(tu)13-2示(shi)出鋼(gang)錠(ding)已被套入沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)(mo)內。
圖(tu)13-3示出(chu)整個杯狀體(ti)還套在沖孔模內的情況，從圖(tu)13-3可以看(kan)出(chu)被沖孔的鋼(gang)錠前端只(zhi)剩下很薄的杯底。鋼(gang)錠呈方形或圓形，即直徑為13英寸(cun)(cun)，16英寸(cun)(cun)，19英寸(cun)(cun)和21英寸(cun)(cun)的波浪(lang)形圓錠。
2. 杯狀體延伸
在(zai)延(yan)伸機上(shang)，杯狀(zhuang)體(ti)在(zai)兩個在(zai)水(shui)平面(mian)(mian)上(shang)成(cheng)反(fan)向傾斜的(de)斜置軋(ya)(ya)輥(gun)間(jian)，通過具有一定形(xing)狀(zhuang)的(de)頂(ding)頭進行軋(ya)(ya)制。在(zai)垂直平面(mian)(mian)上(shang)有兩個固(gu)定導(dao)板，其作用(yong)是限制變(bian)形(xing)區的(de)杯狀(zhuang)體(ti)的(de)斷面(mian)(mian)形(xing)狀(zhuang)使之不至于過分橢(tuo)圓。這種延(yan)伸機與曼內斯曼斜軋(ya)(ya)穿孔機很相(xiang)似，它可以延(yan)伸杯狀(zhuang)體(ti)，并穿透杯底使之成(cheng)為空心坯。
圖13-4示出采用(yong)(yong)曼(man)內斯曼(man)輥(gun)(gun)型的(de)(de)延伸機對(dui)杯狀體進行延伸的(de)(de)過(guo)程。圖13-5所示是采用(yong)(yong)了Calmes軋輥(gun)(gun)的(de)(de)情況，空心坯延伸時(shi)，最(zui)好選(xuan)用(yong)(yong)延伸率 λ＝1.75,最(zui)大(da)不(bu)超過(guo)2。
延(yan)伸(shen)機(ji)(ji)(ji)采用3相(xiang)、60Hz、功率為2208kW(3000馬力）的(de)同步電機(ji)(ji)(ji)傳動，額定電壓、轉速(su)(su)分別(bie)為6900V,1500r/min,減速(su)(su)機(ji)(ji)(ji)的(de)速(su)(su)比為3。
延(yan)伸(shen)機的主(zhu)要特點之(zhi)一是它所生產的空心(xin)坯(pi)壁(bi)厚比較均(jun)勻。斜軋(ya)延(yan)伸(shen)機的延(yan)伸(shen)過程可參看(kan)圖13-6。
杯狀體(ti)離(li)開軋(ya)輥成為空(kong)心坯后，用(yong)以夾持(chi)頂(ding)桿的鎖門(men)就打開，空(kong)心坯從延伸機(ji)輸出，用(yong)橫(heng)移小車將其運送(song)到周期(qi)軋(ya)管機(ji)。
3. 周(zhou)期軋管機軋管
周期軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)由一臺額定功率(lv)為1472kW(2000馬力）的(de)(de)電動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)傳動(dong)(dong)(dong)，該(gai)電動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)功率(lv)能達2208kW(3000馬力）而不(bu)至于(yu)過分發熱。電動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)軸(zhou)上配有(you)飛輪，在(zai)每一轉中(zhong)它既提(ti)供(gong)能量又獲(huo)得(de)能量，軋(ya)(ya)機(ji)(ji)速度(du)是(shi)30~105r/min,較低(di)的(de)(de)速度(du)用于(yu)軋(ya)(ya)制(zhi)大管，而較高(gao)的(de)(de)速度(du)用來軋(ya)(ya)小管。操作(zuo)(zuo)(zuo)喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)(qi)的(de)(de)高(gao)壓(ya)(ya)水(shui)壓(ya)(ya)力為2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向(xiang)(xiang)一個前進(jin)缸(gang)(gang)和兩個回程(cheng)缸(gang)(gang)供(gong)水(shui)，正常(chang)運轉時(shi)，向(xiang)(xiang)前進(jin)缸(gang)(gang)連續(xu)地供(gong)高(gao)壓(ya)(ya)水(shui)，向(xiang)(xiang)前喂(wei)(wei)料(liao)時(shi)，高(gao)壓(ya)(ya)水(shui)由回程(cheng)缸(gang)(gang)流出(chu)(chu)，因此(ci)向(xiang)(xiang)前喂(wei)(wei)料(liao)的(de)(de)速度(du)受到從回程(cheng)缸(gang)(gang)排(pai)出(chu)(chu)的(de)(de)高(gao)壓(ya)(ya)水(shui)量的(de)(de)控制(zhi)。這一操作(zuo)(zuo)(zuo)在(zai)咬(yao)人(ren)時(shi)是(shi)手工(gong)(gong)操作(zuo)(zuo)(zuo)，由操作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)(gong)自(zi)(zi)行控制(zhi)，軋(ya)(ya)制(zhi)時(shi)則是(shi)自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)操作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)，操作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)(gong)應使喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)(qi)的(de)(de)前進(jin)速度(du)與軋(ya)(ya)輥的(de)(de)速度(du)同步；此(ci)外(wai)，操作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)(gong)還必(bi)須控制(zhi)空(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)力p1,空(kong)心(xin)坯咬(yao)人(ren)時(shi)，迅速把空(kong)氣(qi)從缸(gang)(gang)里(li)排(pai)出(chu)(chu)，開始軋(ya)(ya)制(zhi)后，根(gen)據所軋(ya)(ya)管子的(de)(de)規(gui)格調整(zheng)空(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)力P1.液壓(ya)(ya)自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)(qi)斷(duan)面(mian)示意圖如圖13-7所示。
該喂(wei)料(liao)(liao)器的(de)一個特點是(shi)，空氣(qi)缸的(de)沖(chong)程(cheng)長(chang)度(du)(du)都保(bao)持不(bu)變。軋(ya)制152~203mm管子時沖(chong)程(cheng)長(chang)度(du)(du)為(wei)(wei)762mm,而軋(ya)制228~406mm的(de)管子時，則(ze)沖(chong)程(cheng)長(chang)度(du)(du)為(wei)(wei)838mm.這意味著軋(ya)輥(gun)工作(zuo)段長(chang)度(du)(du)是(shi)恒定不(bu)變的(de)，在(zai)(zai)軋(ya)輥(gun)車床(chuang)上凸(tu)輪的(de)安裝位(wei)置恰可使軋(ya)輥(gun)的(de)工作(zuo)段和所對應的(de)喂(wei)料(liao)(liao)器一致。喂(wei)料(liao)(liao)的(de)方(fang)向與軋(ya)輥(gun)旋轉(zhuan)的(de)方(fang)向是(shi)相(xiang)反(fan)(fan)的(de)，軋(ya)機操(cao)作(zuo)工控制喂(wei)料(liao)(liao)速(su)度(du)(du)并(bing)將(jiang)此(ci)速(su)度(du)(du)和軋(ya)輥(gun)轉(zhuan)速(su)保(bao)持同(tong)步(bu)。芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)長(chang)度(du)(du)為(wei)(wei)4572~4877mm,同(tong)時使用的(de)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)為(wei)(wei)5根，其(qi)中(zhong)(zhong)一根芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)用于(yu)軋(ya)制，其(qi)余芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)(zai)空氣(qi)中(zhong)(zhong)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)，然后浸人水中(zhong)(zhong)進一步(bu)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)，一般是(shi)3根芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)(zai)空氣(qi)中(zhong)(zhong)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)，一根芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)(zai)水里冷(leng)(leng)(leng)卻(que)，軋(ya)機運行中(zhong)(zhong)5根芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)就這樣反(fan)(fan)復循(xun)環著。
根據所軋管子規(gui)格(ge)調下輥(gun)高(gao)度(du)(du)，調整后(hou)其高(gao)度(du)(du)是不(bu)(bu)變(bian)的(de)。當空心坯被(bei)軋成帶有皮爾格(ge)頭(tou)的(de)管子后(hou)，應將(jiang)上輥(gun)抬起。上輥(gun)是由(you)高(gao)壓水缸來平(ping)衡的(de)，其升降由(you)電(dian)動機操作，由(you)于芯棒全長(chang)有1.6mm左右的(de)“退拔”，為(wei)使壁厚(hou)保(bao)持不(bu)(bu)變(bian)，軋制時(shi)通(tong)過一個微(wei)調裝置而將(jiang)軋輥(gun)升高(gao)，微(wei)調裝置由(you)專用電(dian)動機和減速(su)箱組成，減速(su)箱的(de)出軸(zhou)(zhou)通(tong)過空氣離合器(qi)與壓下螺絲電(dian)動機的(de)軸(zhou)(zhou)相連，軋制時(shi)操作工將(jiang)上軋輥(gun)逐漸(jian)抬高(gao)以補償芯棒的(de)錐度(du)(du)和熱膨脹。
軋(ya)(ya)(ya)制過程中(zhong)金屬流動的方向(xiang)與喂料(liao)的方向(xiang)相同，軋(ya)(ya)(ya)輥每轉一周后，芯(xin)棒回轉90°左(zuo)右(you)。當空(kong)心坯(pi)被軋(ya)(ya)(ya)制并由芯(xin)棒前端(duan)向(xiang)前移動時，毛管繼續在(zai)導槽(cao)上(shang)滑移，空(kong)心坯(pi)完全軋(ya)(ya)(ya)成管子后，上(shang)軋(ya)(ya)(ya)輥抬起，升降輥升起，將(jiang)毛管輸送(song)到熱鋸，切去端(duan)頭和皮爾格頭，然后測(ce)量和稱量管子，在(zai)管壁(bi)上(shang)標出測(ce)得的重量。
