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)一軋管(guan)機組采用(yong)Phoenix 鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司(si)平爐頂鑄生產的最大重量達(da)8000磅的波浪形鋼(gang)錠為原料(liao)，成品(pin)管(guan)直徑為51/2~16英寸壁(bi)厚為1/4~3英寸。
這種軋(ya)管(guan)機組(zu)的一(yi)大特點是直(zhi)接采用平爐鋼錠(ding)在(zai)一(yi)個(ge)連續的工(gong)藝(yi)過程(cheng)中軋(ya)制成管(guan)，并且僅(jin)一(yi)次(ci)加熱(re)(re)就(jiu)能完成沖(chong)孔、延(yan)伸(shen)(shen)，周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)各工(gong)藝(yi)過程(cheng)，其主(zhu)要工(gong)藝(yi)過程(cheng)是：鋼錠(ding)清理、加熱(re)(re)、沖(chong)孔、延(yan)伸(shen)(shen)、周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)，再加熱(re)(re)、定徑、修(xiu)磨(mo)，精整和(he)水壓試驗(yan)，以下主(zhu)要論述沖(chong)孔、延(yan)伸(shen)(shen)和(he)周(zhou)期(qi)軋(ya)管(guan)等三個(ge)工(gong)藝(yi)過程(cheng)。
1. 水壓(ya)沖(chong)孔
鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)經火焰(yan)燒剝去除表面缺(que)陷后，在車底式加熱(re)爐(lu)內加熱(re)到(dao)(dao)2340~2370℉。用小(xiao)車運送(song)到(dao)(dao)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)機上(shang)(shang)進行沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)操(cao)(cao)作(zuo)。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)在1200t水壓(ya)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)機上(shang)(shang)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)，其操(cao)(cao)作(zuo)過程(cheng)如下(xia)：用水壓(ya)操(cao)(cao)縱的(de)裝料機將(jiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)送(song)人(ren)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)機，將(jiang)其置于支架上(shang)(shang)的(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)位置，兩個(ge)支架中有一個(ge)是固定在沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)上(shang)(shang)的(de)，而(er)另一個(ge)則(ze)可(ke)以(yi)伸縮，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移時即將(jiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)套(tao)住，開始沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)操(cao)(cao)作(zuo)。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)后，其形(xing)狀像杯子，被稱(cheng)為杯狀體，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)的(de)內徑(jing)(jing)決定杯狀體的(de)外徑(jing)(jing)。沖(chong)(chong)(chong)(chong)頭直徑(jing)(jing)則(ze)確定杯狀體內孔(kong)(kong)(kong)的(de)直徑(jing)(jing)，圖(tu)13-1所示(shi)是沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移但尚未套(tao)上(shang)(shang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)前(qian)端時的(de)狀況，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移達(da)到(dao)(dao)其沖(chong)(chong)(chong)(chong)程(cheng)的(de)75%,可(ke)伸縮支架從下(xia)部移出，圖(tu)13-2示(shi)出鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)已被套(tao)入沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)內。
圖13-3示出(chu)整個杯狀體(ti)還套在沖孔(kong)模內的(de)情況，從圖13-3可以看出(chu)被沖孔(kong)的(de)鋼錠前端只(zhi)剩下很薄的(de)杯底。鋼錠呈方形或圓形，即(ji)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(de)波浪形圓錠。
2. 杯狀體(ti)延伸
在延(yan)伸(shen)機上，杯狀體在兩(liang)個在水平面上成(cheng)反向傾斜的(de)(de)斜置(zhi)軋輥間，通(tong)過具(ju)有一定形狀的(de)(de)頂頭(tou)進行軋制(zhi)。在垂直平面上有兩(liang)個固定導板，其作用是限制(zhi)變形區的(de)(de)杯狀體的(de)(de)斷面形狀使(shi)之(zhi)不(bu)至于過分橢圓。這種延(yan)伸(shen)機與(yu)曼內斯(si)曼斜軋穿(chuan)(chuan)孔機很(hen)相似，它可以(yi)延(yan)伸(shen)杯狀體，并穿(chuan)(chuan)透(tou)杯底(di)使(shi)之(zhi)成(cheng)為空心(xin)坯(pi)。
圖13-4示(shi)出采用(yong)曼內(nei)斯曼輥型的(de)延伸(shen)機對(dui)杯(bei)狀體進行延伸(shen)的(de)過(guo)程。圖13-5所示(shi)是采用(yong)了Calmes軋輥的(de)情況，空(kong)心坯延伸(shen)時，最好選用(yong)延伸(shen)率 λ＝1.75,最大(da)不超過(guo)2。
延伸機采用3相、60Hz、功率為(wei)(wei)2208kW(3000馬(ma)力）的(de)同步電機傳動(dong)，額定(ding)電壓、轉速分(fen)別(bie)為(wei)(wei)6900V,1500r/min,減速機的(de)速比為(wei)(wei)3。
延(yan)伸(shen)機的主要特點(dian)之一是(shi)它所生產的空心坯壁厚比較(jiao)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(zhuang)體離開軋輥成為空心(xin)(xin)坯后，用以夾持頂桿的鎖門就(jiu)打開，空心(xin)(xin)坯從(cong)延伸機輸(shu)出，用橫移小車(che)將其運送到(dao)周期(qi)軋管機。
3. 周期軋(ya)管(guan)機軋(ya)管(guan)
周(zhou)期軋(ya)(ya)管(guan)機由一(yi)臺額(e)定功(gong)率為(wei)(wei)1472kW(2000馬力）的(de)(de)(de)電動機傳動，該電動機的(de)(de)(de)功(gong)率能達2208kW(3000馬力）而(er)不至于(yu)過(guo)分發(fa)熱。電動機軸上(shang)配有飛輪，在(zai)每一(yi)轉中它(ta)既提供(gong)能量又(you)獲(huo)得(de)能量，軋(ya)(ya)機速(su)(su)度(du)(du)(du)是(shi)30~105r/min,較低(di)的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)(du)用于(yu)軋(ya)(ya)制(zhi)大(da)管(guan)，而(er)較高(gao)的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)(du)用來軋(ya)(ya)小管(guan)。操作(zuo)(zuo)(zuo)喂料(liao)(liao)(liao)器的(de)(de)(de)高(gao)壓水壓力為(wei)(wei)2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向一(yi)個前(qian)進(jin)(jin)缸(gang)和兩個回程缸(gang)供(gong)水，正常運轉時(shi)，向前(qian)進(jin)(jin)缸(gang)連續地供(gong)高(gao)壓水，向前(qian)喂料(liao)(liao)(liao)時(shi)，高(gao)壓水由回程缸(gang)流(liu)出，因此(ci)向前(qian)喂料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)(du)受到從回程缸(gang)排出的(de)(de)(de)高(gao)壓水量的(de)(de)(de)控制(zhi)。這一(yi)操作(zuo)(zuo)(zuo)在(zai)咬人時(shi)是(shi)手(shou)工(gong)操作(zuo)(zuo)(zuo)，由操作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)自(zi)行(xing)控制(zhi)，軋(ya)(ya)制(zhi)時(shi)則是(shi)自(zi)動操作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)，操作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)應使喂料(liao)(liao)(liao)器的(de)(de)(de)前(qian)進(jin)(jin)速(su)(su)度(du)(du)(du)與軋(ya)(ya)輥的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)(du)同步；此(ci)外，操作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)還(huan)必須控制(zhi)空氣壓力p1,空心坯咬人時(shi)，迅(xun)速(su)(su)把空氣從缸(gang)里排出，開(kai)始軋(ya)(ya)制(zhi)后，根據所(suo)軋(ya)(ya)管(guan)子的(de)(de)(de)規格調整空氣壓力P1.液壓自(zi)動喂料(liao)(liao)(liao)器斷面示意圖如圖13-7所(suo)示。
該(gai)喂(wei)料器的(de)一個特點是，空氣(qi)缸的(de)沖(chong)程(cheng)長(chang)(chang)度(du)都保持(chi)不(bu)變(bian)。軋(ya)制(zhi)152~203mm管子(zi)時沖(chong)程(cheng)長(chang)(chang)度(du)為(wei)762mm,而軋(ya)制(zhi)228~406mm的(de)管子(zi)時，則(ze)沖(chong)程(cheng)長(chang)(chang)度(du)為(wei)838mm.這意味著(zhu)軋(ya)輥(gun)工(gong)作段(duan)長(chang)(chang)度(du)是恒定(ding)不(bu)變(bian)的(de)，在(zai)軋(ya)輥(gun)車床上凸(tu)輪(lun)的(de)安裝位置(zhi)恰(qia)可使(shi)(shi)軋(ya)輥(gun)的(de)工(gong)作段(duan)和(he)所對(dui)應的(de)喂(wei)料器一致(zhi)。喂(wei)料的(de)方向與(yu)軋(ya)輥(gun)旋轉的(de)方向是相(xiang)反的(de)，軋(ya)機操(cao)作工(gong)控制(zhi)喂(wei)料速度(du)并將此速度(du)和(he)軋(ya)輥(gun)轉速保持(chi)同(tong)步(bu)。芯(xin)棒(bang)長(chang)(chang)度(du)為(wei)4572~4877mm,同(tong)時使(shi)(shi)用(yong)的(de)芯(xin)棒(bang)為(wei)5根(gen)，其中(zhong)一根(gen)芯(xin)棒(bang)用(yong)于(yu)軋(ya)制(zhi)，其余(yu)芯(xin)棒(bang)在(zai)空氣(qi)中(zhong)冷卻，然后浸人水(shui)(shui)中(zhong)進(jin)一步(bu)冷卻，一般(ban)是3根(gen)芯(xin)棒(bang)在(zai)空氣(qi)中(zhong)冷卻，一根(gen)芯(xin)棒(bang)在(zai)水(shui)(shui)里冷卻，軋(ya)機運行中(zhong)5根(gen)芯(xin)棒(bang)就這樣反復(fu)循環(huan)著(zhu)。
根(gen)據所(suo)軋(ya)管子(zi)規格調(diao)下(xia)輥(gun)(gun)(gun)高(gao)度，調(diao)整后其高(gao)度是不變(bian)的(de)。當空(kong)心(xin)坯被(bei)軋(ya)成帶有(you)皮爾格頭的(de)管子(zi)后，應將上輥(gun)(gun)(gun)抬(tai)起。上輥(gun)(gun)(gun)是由高(gao)壓水(shui)缸來平(ping)衡的(de)，其升降由電(dian)動機(ji)操作，由于芯棒全長有(you)1.6mm左(zuo)右的(de)“退(tui)拔”，為使壁厚保持不變(bian)，軋(ya)制時通過一個微調(diao)裝(zhuang)置(zhi)而將軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)升高(gao)，微調(diao)裝(zhuang)置(zhi)由專用電(dian)動機(ji)和(he)減(jian)速箱組成，減(jian)速箱的(de)出(chu)軸通過空(kong)氣離合(he)器與壓下(xia)螺絲電(dian)動機(ji)的(de)軸相(xiang)連(lian)，軋(ya)制時操作工將上軋(ya)輥(gun)(gun)(gun)逐(zhu)漸抬(tai)高(gao)以(yi)補償(chang)芯棒的(de)錐度和(he)熱膨(peng)脹。
軋(ya)制過程中金屬(shu)流動的(de)方向(xiang)與喂料(liao)的(de)方向(xiang)相同，軋(ya)輥(gun)(gun)每轉一周后(hou)，芯棒回轉90°左右。當空心坯被軋(ya)制并由芯棒前端(duan)向(xiang)前移動時，毛管(guan)繼續在(zai)導槽上(shang)滑移，空心坯完全軋(ya)成管(guan)子(zi)后(hou)，上(shang)軋(ya)輥(gun)(gun)抬起(qi)，升降輥(gun)(gun)升起(qi)，將毛管(guan)輸送到熱鋸，切去(qu)端(duan)頭(tou)和皮(pi)爾格頭(tou)，然后(hou)測(ce)量和稱量管(guan)子(zi)，在(zai)管(guan)壁上(shang)標出測(ce)得的(de)重量。
