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(zhe)一軋(ya)管機組采用Phoenix 鋼鐵公司平爐頂鑄(zhu)生產的最大重(zhong)量達(da)8000磅(bang)的波浪(lang)形鋼錠為(wei)(wei)原料(liao)，成品管直徑(jing)為(wei)(wei)51/2~16英(ying)寸壁(bi)厚為(wei)(wei)1/4~3英(ying)寸。
這種(zhong)軋(ya)管機組的(de)一大(da)特點(dian)是(shi)直接采用(yong)平爐鋼錠(ding)在(zai)一個連續(xu)的(de)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)中(zhong)軋(ya)制成(cheng)管，并且僅一次加(jia)(jia)熱(re)就能(neng)完成(cheng)沖孔(kong)、延伸，周(zhou)期軋(ya)管各(ge)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)，其主要工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)是(shi)：鋼錠(ding)清理、加(jia)(jia)熱(re)、沖孔(kong)、延伸、周(zhou)期軋(ya)管，再加(jia)(jia)熱(re)、定徑、修磨，精整和水壓(ya)試驗(yan)，以下主要論述沖孔(kong)、延伸和周(zhou)期軋(ya)管等三(san)個工(gong)(gong)藝(yi)(yi)過程(cheng)。
1. 水壓沖孔(kong)
鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)經火焰燒(shao)剝去除表面(mian)缺陷(xian)后，在車底式加(jia)熱爐內(nei)加(jia)熱到2340~2370℉。用小車運(yun)送到沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)上(shang)(shang)進行沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)操作。鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)在1200t水(shui)壓沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)上(shang)(shang)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)，其操作過(guo)程(cheng)如下(xia)：用水(shui)壓操縱(zong)的(de)裝料機(ji)(ji)(ji)將(jiang)鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)送人(ren)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)，將(jiang)其置(zhi)(zhi)于(yu)支架上(shang)(shang)的(de)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)位置(zhi)(zhi)，兩個(ge)支架中有一(yi)個(ge)是固定(ding)在沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)上(shang)(shang)的(de)，而另一(yi)個(ge)則可(ke)以(yi)伸縮，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)前移時即將(jiang)鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)套住，開始沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)操作。鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)后，其形狀像杯子，被稱為杯狀體，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)的(de)內(nei)徑(jing)決定(ding)杯狀體的(de)外徑(jing)。沖(chong)(chong)(chong)頭直徑(jing)則確定(ding)杯狀體內(nei)孔(kong)(kong)(kong)的(de)直徑(jing)，圖13-1所示是沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)前移但尚(shang)未套上(shang)(shang)鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)前端(duan)時的(de)狀況，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)前移達到其沖(chong)(chong)(chong)程(cheng)的(de)75%,可(ke)伸縮支架從下(xia)部移出，圖13-2示出鋼(gang)(gang)錠(ding)(ding)已被套入(ru)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)內(nei)。
圖13-3示出(chu)整(zheng)個(ge)杯狀體(ti)還套(tao)在(zai)沖(chong)孔模內的情況，從圖13-3可以看出(chu)被沖(chong)孔的鋼(gang)錠(ding)前端只剩下很(hen)薄的杯底。鋼(gang)錠(ding)呈(cheng)方形(xing)(xing)(xing)或圓形(xing)(xing)(xing)，即直(zhi)徑為13英(ying)寸，16英(ying)寸，19英(ying)寸和(he)21英(ying)寸的波浪形(xing)(xing)(xing)圓錠(ding)。
2. 杯狀(zhuang)體(ti)延伸
在(zai)(zai)(zai)延伸(shen)機(ji)上(shang)，杯(bei)狀(zhuang)體在(zai)(zai)(zai)兩個(ge)在(zai)(zai)(zai)水平面(mian)(mian)上(shang)成反向傾斜(xie)的斜(xie)置軋輥間，通過(guo)具有(you)一定形狀(zhuang)的頂頭進行軋制(zhi)。在(zai)(zai)(zai)垂直平面(mian)(mian)上(shang)有(you)兩個(ge)固定導板，其(qi)作用是限制(zhi)變形區的杯(bei)狀(zhuang)體的斷面(mian)(mian)形狀(zhuang)使(shi)之(zhi)不(bu)至于過(guo)分橢圓。這種延伸(shen)機(ji)與曼(man)內斯(si)曼(man)斜(xie)軋穿孔機(ji)很相(xiang)似，它可以延伸(shen)杯(bei)狀(zhuang)體，并穿透杯(bei)底使(shi)之(zhi)成為空心坯。
圖13-4示出采(cai)用曼內斯曼輥(gun)型(xing)的(de)延(yan)伸(shen)機對杯(bei)狀體進行延(yan)伸(shen)的(de)過(guo)程。圖13-5所示是采(cai)用了(le)Calmes軋輥(gun)的(de)情況，空心坯延(yan)伸(shen)時，最好選用延(yan)伸(shen)率 λ＝1.75,最大不超過(guo)2。
延伸(shen)機采用3相、60Hz、功率為(wei)(wei)2208kW(3000馬力）的同步電機傳動，額(e)定電壓、轉速分別為(wei)(wei)6900V,1500r/min,減速機的速比(bi)為(wei)(wei)3。
延伸機的主要特點之一是它所生產的空心(xin)坯壁(bi)厚比(bi)較均勻。斜軋延伸機的延伸過程可參看圖(tu)13-6。
杯狀體離(li)開(kai)軋輥成為空(kong)心坯(pi)后，用以(yi)夾持頂桿(gan)的鎖門就打開(kai)，空(kong)心坯(pi)從延伸(shen)機輸出，用橫(heng)移小(xiao)車將(jiang)其運送(song)到周期(qi)軋管機。
3. 周(zhou)期軋(ya)管機軋(ya)管
周期軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)由一(yi)(yi)臺(tai)額定功(gong)率為(wei)1472kW(2000馬力）的(de)(de)(de)電動(dong)機(ji)(ji)傳動(dong)，該電動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)功(gong)率能(neng)達2208kW(3000馬力）而不至于過(guo)分(fen)發(fa)熱。電動(dong)機(ji)(ji)軸上配(pei)有(you)飛輪(lun)，在(zai)每一(yi)(yi)轉中(zhong)它既提供能(neng)量又獲得能(neng)量，軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)速度(du)是30~105r/min,較低(di)的(de)(de)(de)速度(du)用(yong)于軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)大(da)管(guan)(guan)(guan)，而較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)速度(du)用(yong)來(lai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)小管(guan)(guan)(guan)。操(cao)作(zuo)(zuo)喂(wei)料(liao)器的(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓水(shui)壓力為(wei)2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向(xiang)一(yi)(yi)個前進(jin)缸(gang)和兩個回(hui)程(cheng)缸(gang)供水(shui)，正常運轉時(shi)，向(xiang)前進(jin)缸(gang)連續(xu)地供高(gao)(gao)壓水(shui)，向(xiang)前喂(wei)料(liao)時(shi)，高(gao)(gao)壓水(shui)由回(hui)程(cheng)缸(gang)流(liu)出，因此(ci)向(xiang)前喂(wei)料(liao)的(de)(de)(de)速度(du)受到(dao)從(cong)回(hui)程(cheng)缸(gang)排出的(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓水(shui)量的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。這一(yi)(yi)操(cao)作(zuo)(zuo)在(zai)咬人時(shi)是手工操(cao)作(zuo)(zuo)，由操(cao)作(zuo)(zuo)工自行控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)，軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)則是自動(dong)操(cao)作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)，操(cao)作(zuo)(zuo)工應使喂(wei)料(liao)器的(de)(de)(de)前進(jin)速度(du)與軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)(de)速度(du)同步；此(ci)外，操(cao)作(zuo)(zuo)工還必須控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)空氣壓力p1,空心坯(pi)咬人時(shi)，迅速把(ba)空氣從(cong)缸(gang)里排出，開始軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)后，根據所(suo)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)子的(de)(de)(de)規格調整(zheng)空氣壓力P1.液(ye)壓自動(dong)喂(wei)料(liao)器斷面示(shi)意圖如圖13-7所(suo)示(shi)。
該喂(wei)料(liao)(liao)器的(de)(de)一個特點(dian)是(shi)，空氣(qi)缸(gang)的(de)(de)沖程(cheng)(cheng)長度(du)都保(bao)持不(bu)變。軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)152~203mm管子(zi)時(shi)沖程(cheng)(cheng)長度(du)為(wei)762mm,而軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)228~406mm的(de)(de)管子(zi)時(shi)，則(ze)沖程(cheng)(cheng)長度(du)為(wei)838mm.這意(yi)味著(zhu)軋(ya)(ya)輥(gun)工作(zuo)段長度(du)是(shi)恒定不(bu)變的(de)(de)，在軋(ya)(ya)輥(gun)車床上(shang)凸輪的(de)(de)安(an)裝位(wei)置恰可使軋(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)工作(zuo)段和(he)所對應的(de)(de)喂(wei)料(liao)(liao)器一致。喂(wei)料(liao)(liao)的(de)(de)方向與軋(ya)(ya)輥(gun)旋轉(zhuan)的(de)(de)方向是(shi)相反(fan)的(de)(de)，軋(ya)(ya)機操作(zuo)工控制(zhi)(zhi)(zhi)喂(wei)料(liao)(liao)速(su)度(du)并(bing)將此速(su)度(du)和(he)軋(ya)(ya)輥(gun)轉(zhuan)速(su)保(bao)持同步(bu)。芯(xin)棒(bang)長度(du)為(wei)4572~4877mm,同時(shi)使用的(de)(de)芯(xin)棒(bang)為(wei)5根(gen)(gen)，其中(zhong)一根(gen)(gen)芯(xin)棒(bang)用于軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)，其余芯(xin)棒(bang)在空氣(qi)中(zhong)冷(leng)(leng)卻(que)，然后浸人水(shui)中(zhong)進一步(bu)冷(leng)(leng)卻(que)，一般是(shi)3根(gen)(gen)芯(xin)棒(bang)在空氣(qi)中(zhong)冷(leng)(leng)卻(que)，一根(gen)(gen)芯(xin)棒(bang)在水(shui)里冷(leng)(leng)卻(que)，軋(ya)(ya)機運行中(zhong)5根(gen)(gen)芯(xin)棒(bang)就(jiu)這樣(yang)反(fan)復循環著(zhu)。
根據所軋(ya)管(guan)子規(gui)格調(diao)下(xia)輥(gun)高(gao)度(du)，調(diao)整后其(qi)高(gao)度(du)是不變的(de)。當空(kong)心坯被(bei)軋(ya)成(cheng)帶有(you)皮爾(er)格頭的(de)管(guan)子后，應(ying)將上(shang)輥(gun)抬起。上(shang)輥(gun)是由(you)高(gao)壓水缸來平衡的(de)，其(qi)升降由(you)電(dian)動機操作(zuo)，由(you)于(yu)芯棒全長有(you)1.6mm左(zuo)右(you)的(de)“退(tui)拔(ba)”，為使壁厚保(bao)持不變，軋(ya)制時通過一個微(wei)調(diao)裝(zhuang)置而將軋(ya)輥(gun)升高(gao)，微(wei)調(diao)裝(zhuang)置由(you)專(zhuan)用電(dian)動機和(he)減速箱(xiang)(xiang)組成(cheng)，減速箱(xiang)(xiang)的(de)出軸通過空(kong)氣(qi)離合器與壓下(xia)螺(luo)絲電(dian)動機的(de)軸相連，軋(ya)制時操作(zuo)工將上(shang)軋(ya)輥(gun)逐漸抬高(gao)以補(bu)償芯棒的(de)錐(zhui)度(du)和(he)熱膨(peng)脹。
軋(ya)(ya)制過(guo)程中金(jin)屬流動(dong)的(de)方向(xiang)與喂料的(de)方向(xiang)相(xiang)同，軋(ya)(ya)輥每轉(zhuan)(zhuan)一周后(hou)，芯棒(bang)回轉(zhuan)(zhuan)90°左右。當空(kong)心坯(pi)被軋(ya)(ya)制并(bing)由芯棒(bang)前端(duan)(duan)向(xiang)前移動(dong)時(shi)，毛管(guan)繼續在(zai)導槽(cao)上(shang)滑移，空(kong)心坯(pi)完全軋(ya)(ya)成管(guan)子后(hou)，上(shang)軋(ya)(ya)輥抬起，升降(jiang)輥升起，將(jiang)毛管(guan)輸送到熱(re)鋸，切(qie)去(qu)端(duan)(duan)頭和皮爾格頭，然后(hou)測量和稱(cheng)量管(guan)子，在(zai)管(guan)壁上(shang)標出測得的(de)重量。
