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 鋼鐵公司平爐(lu)頂鑄(zhu)生產(chan)的最大重量達8000磅(bang)的波浪(lang)形鋼錠為原料，成品管(guan)直徑為51/2~16英寸(cun)壁厚為1/4~3英寸(cun)。
這種軋管機組的(de)一(yi)大特點是直接采(cai)用平爐鋼錠(ding)在一(yi)個(ge)連續的(de)工藝過(guo)程(cheng)中(zhong)軋制成(cheng)管，并且僅一(yi)次加熱就能完成(cheng)沖孔(kong)、延伸(shen)(shen)，周(zhou)期軋管各(ge)工藝過(guo)程(cheng)，其主(zhu)要工藝過(guo)程(cheng)是：鋼錠(ding)清理、加熱、沖孔(kong)、延伸(shen)(shen)、周(zhou)期軋管，再加熱、定徑、修(xiu)磨，精整(zheng)和(he)水壓(ya)試驗(yan)，以下主(zhu)要論述(shu)沖孔(kong)、延伸(shen)(shen)和(he)周(zhou)期軋管等三(san)個(ge)工藝過(guo)程(cheng)。
1. 水壓沖孔
鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)經(jing)火焰燒剝去除表面缺陷后，在車(che)底式加熱爐內(nei)(nei)加熱到2340~2370℉。用(yong)小車(che)運送到沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang)(shang)進行沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操作(zuo)。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)在1200t水壓沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang)(shang)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)，其(qi)操作(zuo)過程(cheng)如下(xia)：用(yong)水壓操縱的(de)(de)(de)裝料機(ji)將鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)送人沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機(ji)，將其(qi)置(zhi)于支(zhi)架(jia)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)位置(zhi)，兩個(ge)支(zhi)架(jia)中(zhong)有一(yi)個(ge)是固定(ding)(ding)在沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模上(shang)(shang)的(de)(de)(de)，而(er)另一(yi)個(ge)則(ze)(ze)可以伸縮(suo)，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模前(qian)移(yi)時即將鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)套(tao)住，開(kai)始(shi)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操作(zuo)。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)后，其(qi)形(xing)狀(zhuang)像杯子，被(bei)稱為(wei)杯狀(zhuang)體(ti)(ti)，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模的(de)(de)(de)內(nei)(nei)徑決定(ding)(ding)杯狀(zhuang)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)外徑。沖(chong)(chong)頭直徑則(ze)(ze)確定(ding)(ding)杯狀(zhuang)體(ti)(ti)內(nei)(nei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)直徑，圖13-1所示(shi)是沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模前(qian)移(yi)但尚未套(tao)上(shang)(shang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)前(qian)端時的(de)(de)(de)狀(zhuang)況，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模前(qian)移(yi)達到其(qi)沖(chong)(chong)程(cheng)的(de)(de)(de)75%,可伸縮(suo)支(zhi)架(jia)從(cong)下(xia)部移(yi)出，圖13-2示(shi)出鋼(gang)(gang)(gang)(gang)錠(ding)(ding)已被(bei)套(tao)入沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模內(nei)(nei)。
圖13-3示出整(zheng)個杯狀體還套在沖孔(kong)模內(nei)的情況，從圖13-3可以(yi)看(kan)出被(bei)沖孔(kong)的鋼錠(ding)(ding)(ding)前端只(zhi)剩下(xia)很薄的杯底。鋼錠(ding)(ding)(ding)呈方形(xing)或(huo)圓(yuan)形(xing)，即(ji)直(zhi)徑為13英(ying)寸(cun)，16英(ying)寸(cun)，19英(ying)寸(cun)和(he)21英(ying)寸(cun)的波浪形(xing)圓(yuan)錠(ding)(ding)(ding)。
2. 杯狀體延伸
在延伸機(ji)上(shang)，杯狀(zhuang)體(ti)在兩個在水平面上(shang)成反向傾斜的(de)斜置軋(ya)輥間，通(tong)過具有(you)一定(ding)(ding)形(xing)(xing)狀(zhuang)的(de)頂頭進行軋(ya)制(zhi)。在垂(chui)直平面上(shang)有(you)兩個固定(ding)(ding)導(dao)板，其作用是(shi)限制(zhi)變形(xing)(xing)區(qu)的(de)杯狀(zhuang)體(ti)的(de)斷面形(xing)(xing)狀(zhuang)使(shi)之不至于過分橢圓。這種延伸機(ji)與(yu)曼內斯曼斜軋(ya)穿孔機(ji)很相(xiang)似，它可以(yi)延伸杯狀(zhuang)體(ti)，并穿透杯底使(shi)之成為(wei)空心坯(pi)。
圖(tu)13-4示(shi)出采用曼內(nei)斯曼輥型的延(yan)(yan)伸機(ji)對杯(bei)狀(zhuang)體進行延(yan)(yan)伸的過程。圖(tu)13-5所(suo)示(shi)是采用了Calmes軋輥的情況，空心坯延(yan)(yan)伸時，最好(hao)選(xuan)用延(yan)(yan)伸率 λ＝1.75,最大不超過2。
延伸機采(cai)用3相(xiang)、60Hz、功率為2208kW(3000馬力）的同(tong)步電機傳動，額定電壓、轉速(su)分別為6900V,1500r/min,減速(su)機的速(su)比為3。
延(yan)伸(shen)(shen)機的(de)(de)主要特點之一是它所生產的(de)(de)空心坯(pi)壁(bi)厚比較均(jun)勻。斜(xie)軋延(yan)伸(shen)(shen)機的(de)(de)延(yan)伸(shen)(shen)過程可參(can)看圖13-6。
杯(bei)狀(zhuang)體離開軋輥成(cheng)為空心坯后，用(yong)以(yi)夾(jia)持頂桿的鎖門就打開，空心坯從延伸機(ji)(ji)輸(shu)出，用(yong)橫(heng)移小(xiao)車將其運(yun)送到周期軋管機(ji)(ji)。
3. 周期軋(ya)(ya)管機軋(ya)(ya)管
周期(qi)軋(ya)管機(ji)(ji)由(you)一(yi)臺額定(ding)功率為(wei)1472kW(2000馬力）的(de)(de)(de)電(dian)動機(ji)(ji)傳動，該電(dian)動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)功率能達2208kW(3000馬力）而不至于過分發熱。電(dian)動機(ji)(ji)軸上配有飛(fei)輪(lun)，在每一(yi)轉(zhuan)中它既(ji)提(ti)供能量(liang)又(you)獲得(de)能量(liang)，軋(ya)機(ji)(ji)速(su)度是30~105r/min,較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)速(su)度用(yong)于軋(ya)制(zhi)(zhi)大(da)管，而較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)速(su)度用(yong)來(lai)軋(ya)小管。操(cao)作(zuo)(zuo)喂(wei)(wei)料(liao)(liao)器的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)壓(ya)(ya)力為(wei)2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向一(yi)個(ge)前(qian)進(jin)缸(gang)(gang)和兩個(ge)回程缸(gang)(gang)供水(shui)，正常運轉(zhuan)時(shi)(shi)，向前(qian)進(jin)缸(gang)(gang)連續地供高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)，向前(qian)喂(wei)(wei)料(liao)(liao)時(shi)(shi)，高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)由(you)回程缸(gang)(gang)流出，因此向前(qian)喂(wei)(wei)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)速(su)度受到從回程缸(gang)(gang)排(pai)出的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)量(liang)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)。這一(yi)操(cao)作(zuo)(zuo)在咬人時(shi)(shi)是手工操(cao)作(zuo)(zuo)，由(you)操(cao)作(zuo)(zuo)工自行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)，軋(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)(shi)則是自動操(cao)作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)，操(cao)作(zuo)(zuo)工應(ying)使喂(wei)(wei)料(liao)(liao)器的(de)(de)(de)前(qian)進(jin)速(su)度與軋(ya)輥的(de)(de)(de)速(su)度同步；此外(wai)，操(cao)作(zuo)(zuo)工還(huan)必須控(kong)制(zhi)(zhi)空氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力p1,空心坯咬人時(shi)(shi)，迅速(su)把空氣(qi)(qi)從缸(gang)(gang)里排(pai)出，開始軋(ya)制(zhi)(zhi)后，根據所軋(ya)管子的(de)(de)(de)規格調整空氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力P1.液壓(ya)(ya)自動喂(wei)(wei)料(liao)(liao)器斷面示意(yi)圖如(ru)圖13-7所示。
該喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)特點是，空氣缸的(de)沖程(cheng)(cheng)長(chang)(chang)度(du)(du)都保(bao)持不(bu)變(bian)。軋制152~203mm管(guan)子時(shi)沖程(cheng)(cheng)長(chang)(chang)度(du)(du)為762mm,而軋制228~406mm的(de)管(guan)子時(shi)，則沖程(cheng)(cheng)長(chang)(chang)度(du)(du)為838mm.這(zhe)意味著軋輥工作(zuo)段(duan)長(chang)(chang)度(du)(du)是恒定不(bu)變(bian)的(de)，在(zai)軋輥車(che)床上凸輪的(de)安裝(zhuang)位置恰可使(shi)軋輥的(de)工作(zuo)段(duan)和所對應的(de)喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)一(yi)致。喂(wei)(wei)料(liao)的(de)方向(xiang)與軋輥旋轉的(de)方向(xiang)是相反的(de)，軋機(ji)操作(zuo)工控(kong)制喂(wei)(wei)料(liao)速度(du)(du)并將此速度(du)(du)和軋輥轉速保(bao)持同(tong)(tong)步。芯(xin)(xin)棒(bang)長(chang)(chang)度(du)(du)為4572~4877mm,同(tong)(tong)時(shi)使(shi)用的(de)芯(xin)(xin)棒(bang)為5根(gen)(gen)(gen)，其中(zhong)一(yi)根(gen)(gen)(gen)芯(xin)(xin)棒(bang)用于軋制，其余芯(xin)(xin)棒(bang)在(zai)空氣中(zhong)冷(leng)卻(que)，然(ran)后浸人水(shui)中(zhong)進(jin)一(yi)步冷(leng)卻(que)，一(yi)般是3根(gen)(gen)(gen)芯(xin)(xin)棒(bang)在(zai)空氣中(zhong)冷(leng)卻(que)，一(yi)根(gen)(gen)(gen)芯(xin)(xin)棒(bang)在(zai)水(shui)里(li)冷(leng)卻(que)，軋機(ji)運行中(zhong)5根(gen)(gen)(gen)芯(xin)(xin)棒(bang)就這(zhe)樣反復循環著。
根據(ju)所軋管子(zi)規格調下輥高度，調整后(hou)(hou)其高度是(shi)不變(bian)的。當(dang)空(kong)心(xin)坯被軋成帶有(you)皮(pi)爾格頭(tou)的管子(zi)后(hou)(hou)，應將上(shang)輥抬起。上(shang)輥是(shi)由(you)高壓水(shui)缸來平衡的，其升降由(you)電(dian)動機(ji)操(cao)(cao)作，由(you)于芯(xin)棒全長有(you)1.6mm左(zuo)右的“退(tui)拔”，為使壁厚保(bao)持不變(bian)，軋制時通過一個(ge)微調裝置而將軋輥升高，微調裝置由(you)專用電(dian)動機(ji)和減(jian)速(su)箱(xiang)組成，減(jian)速(su)箱(xiang)的出軸通過空(kong)氣離(li)合器與壓下螺絲電(dian)動機(ji)的軸相連，軋制時操(cao)(cao)作工將上(shang)軋輥逐漸抬高以補償芯(xin)棒的錐度和熱(re)膨(peng)脹。
軋制過(guo)程(cheng)中金屬流(liu)動(dong)的方(fang)向(xiang)(xiang)與喂(wei)料的方(fang)向(xiang)(xiang)相同，軋輥每轉一周后(hou)，芯(xin)棒(bang)回轉90°左右(you)。當(dang)空(kong)心坯被軋制并(bing)由芯(xin)棒(bang)前(qian)端向(xiang)(xiang)前(qian)移動(dong)時，毛管(guan)(guan)繼(ji)續在導槽上(shang)滑移，空(kong)心坯完全軋成管(guan)(guan)子后(hou)，上(shang)軋輥抬起，升(sheng)降輥升(sheng)起，將(jiang)毛管(guan)(guan)輸(shu)送(song)到(dao)熱(re)鋸(ju)，切去端頭和皮爾格頭，然后(hou)測(ce)量(liang)和稱量(liang)管(guan)(guan)子，在管(guan)(guan)壁上(shang)標(biao)出(chu)測(ce)得(de)的重量(liang)。
