Calmes 是(shi)在(zai)改進(jin)方(fang)坯(pi)連鑄(zhu)技(ji)(ji)術和水壓(ya)穿孔(kong)技(ji)(ji)術兩個方(fang)面技(ji)(ji)術的(de)(de)基礎上(shang)而(er)發(fa)展起PPM技(ji)(ji)術的(de)(de),在(zai)PPM發(fa)明之前解決連鑄(zhu)坯(pi)穿孔(kong)問題的(de)(de)幾個途徑主要是(shi):
1. 將連鑄方坯軋成圓坯后,再用斜(xie)軋穿孔(kong);
2. 采用三輥式(shi)穿(chuan)孔機對低碳鋼的連(lian)鑄坯穿(chuan)孔,至(zhi)于(yu)其他鋼種,則用經過軋制的連(lian)鑄坯進行穿(chuan)孔;
3. 在水壓沖孔機上對連鑄坯進行沖孔。
而PPM可以直接對連鑄方坯穿孔,這在(zai)技術發(fa)展史上不能(neng)不說(shuo)是(shi)一大(da)進步。
A.H.Calmes 為發展壓力穿孔工藝而做的大量試驗始自20世紀50年代末,于60年代末制成試驗軋機,接著,在Dalmine 不銹鋼管(guan)廠進行了工業性試驗。
1971年意大(da)利 Dalmine 廠建立了(le)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)由加熱到壓(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)的(de)(de)完整工(gong)業性試驗車間,試驗證明,壓(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)工(gong)藝可(ke)以實(shi)現連(lian)鑄方(fang)坯的(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)。所(suo)以,1978年8月在意大(da)利Bergamo投產的(de)(de)世界上第一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)MPM軋(ya)管廠采(cai)用了(le)PPM,這臺壓(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)軋(ya)輥(gun)輥(gun)徑(jing)為1280mm,電機(ji)(ji)功率為500kW,推料機(ji)(ji)的(de)(de)最(zui)大(da)推力(li)為2300kN.壓(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)前設有(you)(you)兩個(ge)(ge)導(dao)向(xiang)(xiang)裝(zhuang)置,一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)是(shi)(shi)輥(gun)式(shi)導(dao)向(xiang)(xiang)裝(zhuang)置,另一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)是(shi)(shi)板(ban)式(shi)導(dao)向(xiang)(xiang)裝(zhuang)置。后者(zhe)是(shi)(shi)日本(ben)八幡廠滾動(dong)式(shi)導(dao)板(ban)裝(zhuang)置的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)改進,四塊導(dao)板(ban)各由液壓(ya)缸壓(ya)向(xiang)(xiang)鋼(gang)坯,使方(fang)坯保持在中(zhong)心線上,壓(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)的(de)(de)推桿是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)根圓棒,前端有(you)(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)方(fang)形推頭,在推桿的(de)(de)中(zhong)部有(you)(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)段1m左右(you)的(de)(de)方(fang)形截面的(de)(de)導(dao)向(xiang)(xiang)段,在其四面鑲有(you)(you)可(ke)以更換的(de)(de)耐(nai)磨(mo)襯(chen)板(ban)。在推鋼(gang)時,這一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)段方(fang)形導(dao)向(xiang)(xiang)段不通過軋(ya)輥(gun),而只是(shi)(shi)在輥(gun)式(shi)導(dao)向(xiang)(xiang)裝(zhuang)置中(zhong)起(qi)導(dao)向(xiang)(xiang)作用。
壓力穿(chuan)孔(kong)頂(ding)頭(tou)和頂(ding)桿(gan)擰在(zai)一(yi)起,穿(chuan)孔(kong)結束(shu)后(hou),頂(ding)桿(gan)連同空心坯一(yi)起橫向移出到(dao)一(yi)條輥道上,在(zai)此擋住(zhu)穿(chuan)孔(kong)坯而將頂(ding)桿(gan)(及頂(ding)頭(tou))抽出,穿(chuan)孔(kong)后(hou)空心坯的(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)(jun)平均(jun)(jun)為15%,經過一(yi)次延伸以后(hou),空心坯的(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)(jun)可(ke)減去(qu)70%.因此荒管的(de)壁(bi)厚不(bu)均(jun)(jun)約為±5%,具體(ti)數據是:
對于壁厚為5.5~6.35mm的鋼(gang)管(guan)ΔS=±7%;
對于(yu)壁厚為15~18mm的鋼管ΔS=3.5%.
穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后的(de)(de)(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)(pi)(pi)要(yao)在(zai)(zai)延(yan)(yan)(yan)伸(shen)(shen)機(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)(shang)延(yan)(yan)(yan)伸(shen)(shen),減小管(guan)壁(bi)厚(hou)度,消除壁(bi)厚(hou)不均(jun)。在(zai)(zai)1961年進行(xing)旨在(zai)(zai)消除壁(bi)厚(hou)不均(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan),采(cai)用了如上(shang)(shang)所(suo)(suo)述(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)方式。后的(de)(de)(de)(de)(de)1964~1965年在(zai)(zai)一臺16英寸(cun)(cun)(cun)周期軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)(shang)進行(xing)軋(ya)管(guan)試(shi)(shi)驗(yan),其(qi)簡況(kuang)如下:管(guan)坯(pi)(pi)(pi)為(wei)包(bao)括不銹鋼在(zai)(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)各種鋼種的(de)(de)(de)(de)(de)6~5/8英寸(cun)(cun)(cun)方鋼錠,穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后空心(xin)坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)(wai)徑為(wei)8 1/4英寸(cun)(cun)(cun),壁(bi)厚(hou)為(wei)2英寸(cun)(cun)(cun),當L/I·D為(wei)12.5時,仍(reng)然可獲得壁(bi)厚(hou)均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)(pi)(pi)。在(zai)(zai)1966年開始設計(ji)(ji)、制(zhi)造工藝性(xing)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji),在(zai)(zai)1969年制(zhi)成試(shi)(shi)驗(yan)用的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji),所(suo)(suo)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)(pi)(pi)外(wai)(wai)徑為(wei)10~16 1/2英寸(cun)(cun)(cun)。鑒(jian)于采(cai)用連鑄方坯(pi)(pi)(pi)生產無縫鋼管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)意義,將1968年試(shi)(shi)驗(yan)計(ji)(ji)劃的(de)(de)(de)(de)(de)重點放在(zai)(zai)連鑄坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)上(shang)(shang),接(jie)著(zhu)采(cai)用各種鋼種,特別是在(zai)(zai)斜軋(ya)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)(shang)難以(yi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼種,進行(xing)了大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)試(shi)(shi)驗(yan),其(qi)結(jie)(jie)(jie)果(guo)如下:9 1/2英寸(cun)(cun)(cun)連鑄方坯(pi)(pi)(pi),經過加熱(re)、定心(xin)、定型和(he)清除氧化鐵(tie)皮后,在(zai)(zai)壓(ya)力(li)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)成空心(xin)坯(pi)(pi)(pi),其(qi)外(wai)(wai)徑為(wei)11 3/4英寸(cun)(cun)(cun),內(nei)徑為(wei)6英寸(cun)(cun)(cun),方坯(pi)(pi)(pi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)時的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)(yan)(yan)伸(shen)(shen)系數(shu)為(wei)1.08~1.18,通過軋(ya)輥孔(kong)(kong)(kong)型以(yi)及出口導套的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)換,可以(yi)改變(bian)空心(xin)坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)(wai)徑和(he)延(yan)(yan)(yan)伸(shen)(shen)系數(shu)。當延(yan)(yan)(yan)伸(shen)(shen)系數(shu)為(wei)1.10時所(suo)(suo)得的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)果(guo)為(wei)最(zui)好(hao),截面也較圓(yuan)。但(dan)應指出,壓(ya)力(li)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)并不在(zai)(zai)于獲得完(wan)全圓(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)(pi)(pi)和(he)較巨(ju)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)(yan)(yan)長率,而是在(zai)(zai)不使(shi)金屬結(jie)(jie)(jie)構(gou)受到(dao)(dao)不利的(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)狀態下,將方形鑄坯(pi)(pi)(pi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)成為(wei)內(nei)表面質量良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)圓(yuan)形空心(xin)坯(pi)(pi)(pi),最(zui)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)比L/I·D可達24,而在(zai)(zai)水壓(ya)沖孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)(shang),穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)比僅為(wei)6,若其(qi)后設置延(yan)(yan)(yan)伸(shen)(shen)機(ji)(ji)(ji)(ji),也只能達到(dao)(dao)9,在(zai)(zai)壓(ya)力(li)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji)上(shang)(shang),雖然L/I·D值很高,但(dan)其(qi)壁(bi)厚(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)偏差仍(reng)在(zai)(zai)允許范圍內(nei)。
除了加熱(re)均(jun)勻(yun)與否以外(wai),影響壁厚不均(jun)程度的(de)主(zhu)要因素是:
1. 設計方(fang)面的(de)(de)因(yin)素 入口導套、出口導套、軋輥孔型、頂桿的(de)(de)中(zhong)心要在一(yi)條直(zhi)線上;
2. 工具(ju)方面的(de)因素 要將穿孔工具(ju)的(de)公差(cha)值減(jian)至最小(xiao);
3. 定心問(wen)題 在方坯的前端要有一個準確的中心孔;
4. 穿孔(kong)頂頭(tou)和頂桿的強度問題 當方坯加熱溫度為2300~2360 ℉時,頂桿的單位載荷不應(ying)超過65kg/m㎡.

