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)(guan)機(ji)組采用Phoenix 鋼鐵公司平(ping)爐頂鑄生產的最大重量(liang)達8000磅的波浪形鋼錠為原料，成品管(guan)(guan)直徑為51/2~16英寸壁厚為1/4~3英寸。
這種軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機組的一(yi)大特點是(shi)直接采用平爐鋼錠在一(yi)個(ge)(ge)連續的工藝(yi)過(guo)程中軋(ya)(ya)制成管(guan)(guan)，并(bing)且僅(jin)一(yi)次加(jia)熱(re)就(jiu)能完成沖孔、延伸(shen)，周期軋(ya)(ya)管(guan)(guan)各工藝(yi)過(guo)程，其主要工藝(yi)過(guo)程是(shi)：鋼錠清理、加(jia)熱(re)、沖孔、延伸(shen)、周期軋(ya)(ya)管(guan)(guan)，再加(jia)熱(re)、定徑、修(xiu)磨，精整和(he)水壓試(shi)驗，以(yi)下主要論(lun)述沖孔、延伸(shen)和(he)周期軋(ya)(ya)管(guan)(guan)等(deng)三個(ge)(ge)工藝(yi)過(guo)程。
1. 水壓(ya)沖(chong)孔
鋼錠(ding)經火焰燒剝(bo)去除(chu)表面缺陷后，在(zai)(zai)車底(di)式加熱爐內加熱到2340~2370℉。用小車運送到沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang)(shang)進行(xing)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作。鋼錠(ding)在(zai)(zai)1200t水壓沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang)(shang)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)，其(qi)操(cao)作過程(cheng)如下：用水壓操(cao)縱的(de)(de)(de)(de)裝料機(ji)將(jiang)(jiang)鋼錠(ding)送人沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)，將(jiang)(jiang)其(qi)置于支(zhi)架上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)位置，兩(liang)個(ge)支(zhi)架中有一個(ge)是固定(ding)在(zai)(zai)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)，而另一個(ge)則(ze)可以伸縮(suo)，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前移時(shi)即將(jiang)(jiang)鋼錠(ding)套(tao)住，開始(shi)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作。鋼錠(ding)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)后，其(qi)形狀像杯(bei)子，被稱為杯(bei)狀體(ti)，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)的(de)(de)(de)(de)內徑(jing)決定(ding)杯(bei)狀體(ti)的(de)(de)(de)(de)外徑(jing)。沖(chong)(chong)(chong)頭直(zhi)徑(jing)則(ze)確定(ding)杯(bei)狀體(ti)內孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)，圖13-1所示是沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前移但尚未套(tao)上(shang)(shang)鋼錠(ding)前端時(shi)的(de)(de)(de)(de)狀況(kuang)，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前移達到其(qi)沖(chong)(chong)(chong)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)75%,可伸縮(suo)支(zhi)架從下部移出，圖13-2示出鋼錠(ding)已(yi)被套(tao)入沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)內。
圖13-3示出(chu)整個(ge)杯(bei)狀體(ti)還套在沖孔模內的(de)情(qing)況，從圖13-3可以看(kan)出(chu)被沖孔的(de)鋼錠前端只剩(sheng)下很(hen)薄的(de)杯(bei)底。鋼錠呈方形或圓(yuan)形，即直徑為13英(ying)寸(cun)，16英(ying)寸(cun)，19英(ying)寸(cun)和21英(ying)寸(cun)的(de)波浪形圓(yuan)錠。
2. 杯狀體延伸
在(zai)(zai)延(yan)(yan)伸機(ji)上(shang)，杯狀(zhuang)體在(zai)(zai)兩個在(zai)(zai)水(shui)平面上(shang)成(cheng)(cheng)反向傾(qing)斜(xie)的斜(xie)置軋輥間，通過(guo)具有一定形(xing)(xing)狀(zhuang)的頂頭(tou)進行(xing)軋制(zhi)(zhi)。在(zai)(zai)垂直平面上(shang)有兩個固定導板(ban)，其(qi)作用是(shi)限制(zhi)(zhi)變(bian)形(xing)(xing)區的杯狀(zhuang)體的斷面形(xing)(xing)狀(zhuang)使之(zhi)不至于過(guo)分橢(tuo)圓(yuan)。這(zhe)種延(yan)(yan)伸機(ji)與曼內斯曼斜(xie)軋穿孔機(ji)很相似，它可以延(yan)(yan)伸杯狀(zhuang)體，并穿透杯底使之(zhi)成(cheng)(cheng)為(wei)空(kong)心坯。
圖13-4示出采用(yong)曼(man)內斯(si)曼(man)輥型的延伸機(ji)對杯狀體進行延伸的過程。圖13-5所示是采用(yong)了Calmes軋輥的情況，空心坯延伸時，最(zui)好選用(yong)延伸率 λ＝1.75,最(zui)大不超過2。
延(yan)伸機(ji)采用3相、60Hz、功率為(wei)2208kW(3000馬(ma)力）的同步電機(ji)傳動(dong)，額定(ding)電壓、轉速分別為(wei)6900V,1500r/min,減速機(ji)的速比為(wei)3。
延伸(shen)機(ji)的主要特(te)點之一是它所(suo)生產(chan)的空心坯壁厚比較均勻(yun)。斜軋(ya)延伸(shen)機(ji)的延伸(shen)過程(cheng)可參看圖13-6。
杯(bei)狀(zhuang)體離開軋輥成為空心坯后(hou)，用(yong)以夾持頂(ding)桿的鎖門就(jiu)打開，空心坯從延伸機輸(shu)出，用(yong)橫移小車將其(qi)運送到(dao)周期軋管機。
3. 周期軋(ya)管機(ji)軋(ya)管
周期(qi)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機由(you)一臺(tai)額定功率為1472kW(2000馬(ma)力(li)(li)）的電動機傳(chuan)動，該(gai)電動機的功率能(neng)(neng)(neng)達(da)2208kW(3000馬(ma)力(li)(li)）而(er)不(bu)至于(yu)過分發熱。電動機軸上配(pei)有(you)飛輪，在(zai)每一轉中(zhong)它既提供能(neng)(neng)(neng)量又獲得(de)能(neng)(neng)(neng)量，軋(ya)(ya)機速(su)(su)度(du)(du)是(shi)30~105r/min,較低的速(su)(su)度(du)(du)用于(yu)軋(ya)(ya)制大管(guan)(guan)，而(er)較高(gao)(gao)的速(su)(su)度(du)(du)用來軋(ya)(ya)小(xiao)管(guan)(guan)。操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)喂料(liao)(liao)器的高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)為2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向(xiang)一個前(qian)(qian)進缸(gang)和(he)兩個回(hui)程(cheng)(cheng)缸(gang)供水，正常運轉時(shi)，向(xiang)前(qian)(qian)進缸(gang)連續地供高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水，向(xiang)前(qian)(qian)喂料(liao)(liao)時(shi)，高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水由(you)回(hui)程(cheng)(cheng)缸(gang)流出，因此向(xiang)前(qian)(qian)喂料(liao)(liao)的速(su)(su)度(du)(du)受到從回(hui)程(cheng)(cheng)缸(gang)排出的高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水量的控(kong)制。這(zhe)一操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)在(zai)咬人時(shi)是(shi)手(shou)工(gong)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)，由(you)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)自行控(kong)制，軋(ya)(ya)制時(shi)則是(shi)自動操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)的，操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)應(ying)使喂料(liao)(liao)器的前(qian)(qian)進速(su)(su)度(du)(du)與軋(ya)(ya)輥的速(su)(su)度(du)(du)同步；此外，操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)還必須控(kong)制空氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)p1,空心坯咬人時(shi)，迅(xun)速(su)(su)把空氣(qi)(qi)從缸(gang)里排出，開始軋(ya)(ya)制后，根(gen)據(ju)所(suo)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)子的規(gui)格調整空氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)P1.液壓(ya)(ya)(ya)(ya)自動喂料(liao)(liao)器斷面示意圖如圖13-7所(suo)示。
該喂(wei)料器的(de)一(yi)個特點是，空(kong)氣(qi)(qi)(qi)缸(gang)的(de)沖程長度都(dou)保持不變。軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)152~203mm管子時(shi)沖程長度為(wei)762mm,而軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)228~406mm的(de)管子時(shi)，則沖程長度為(wei)838mm.這意味著軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)工作段(duan)長度是恒定不變的(de)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)車床上凸(tu)輪的(de)安裝位置恰(qia)可使軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)的(de)工作段(duan)和所對應的(de)喂(wei)料器一(yi)致。喂(wei)料的(de)方(fang)向(xiang)與軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)旋轉(zhuan)(zhuan)的(de)方(fang)向(xiang)是相反的(de)，軋(ya)(ya)(ya)機操作工控制(zhi)(zhi)喂(wei)料速(su)度并將(jiang)此速(su)度和軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)轉(zhuan)(zhuan)速(su)保持同步。芯(xin)棒長度為(wei)4572~4877mm,同時(shi)使用的(de)芯(xin)棒為(wei)5根(gen)(gen)，其中(zhong)(zhong)(zhong)一(yi)根(gen)(gen)芯(xin)棒用于軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)，其余芯(xin)棒在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)冷卻(que)，然后浸人水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)進一(yi)步冷卻(que)，一(yi)般是3根(gen)(gen)芯(xin)棒在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)冷卻(que)，一(yi)根(gen)(gen)芯(xin)棒在(zai)水(shui)(shui)里冷卻(que)，軋(ya)(ya)(ya)機運行中(zhong)(zhong)(zhong)5根(gen)(gen)芯(xin)棒就這樣反復循環著。
根據(ju)所軋(ya)管(guan)子規格(ge)調(diao)下輥(gun)高(gao)(gao)度(du)，調(diao)整后其高(gao)(gao)度(du)是(shi)不(bu)變的(de)(de)。當空心坯(pi)被軋(ya)成帶有皮(pi)爾格(ge)頭的(de)(de)管(guan)子后，應(ying)將(jiang)上(shang)(shang)輥(gun)抬起。上(shang)(shang)輥(gun)是(shi)由高(gao)(gao)壓水缸來平(ping)衡的(de)(de)，其升降由電(dian)動機操作，由于芯棒全長有1.6mm左右(you)的(de)(de)“退(tui)拔(ba)”，為使(shi)壁厚(hou)保持不(bu)變，軋(ya)制(zhi)時通(tong)過一個(ge)微調(diao)裝(zhuang)置而將(jiang)軋(ya)輥(gun)升高(gao)(gao)，微調(diao)裝(zhuang)置由專用(yong)電(dian)動機和(he)減速箱組成，減速箱的(de)(de)出軸通(tong)過空氣離(li)合(he)器與壓下螺(luo)絲(si)電(dian)動機的(de)(de)軸相連，軋(ya)制(zhi)時操作工將(jiang)上(shang)(shang)軋(ya)輥(gun)逐漸抬高(gao)(gao)以(yi)補償芯棒的(de)(de)錐(zhui)度(du)和(he)熱膨脹。
軋(ya)制(zhi)過程(cheng)中金屬流動的方向(xiang)(xiang)與喂料(liao)的方向(xiang)(xiang)相同，軋(ya)輥(gun)每(mei)轉(zhuan)一周后，芯棒回(hui)轉(zhuan)90°左右。當(dang)空(kong)心坯被軋(ya)制(zhi)并由芯棒前(qian)端向(xiang)(xiang)前(qian)移動時(shi)，毛(mao)管(guan)(guan)繼續在導槽上滑移，空(kong)心坯完(wan)全軋(ya)成管(guan)(guan)子后，上軋(ya)輥(gun)抬起，升降輥(gun)升起，將毛(mao)管(guan)(guan)輸送(song)到熱(re)鋸，切(qie)去端頭(tou)和皮爾(er)格頭(tou)，然后測量和稱量管(guan)(guan)子，在管(guan)(guan)壁上標出測得的重(zhong)量。
