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(yi)軋管(guan)機組采用Phoenix 鋼(gang)鐵(tie)公司(si)平爐頂鑄生產的最大(da)重量達8000磅的波浪形鋼(gang)錠為原料，成品管(guan)直徑為51/2~16英(ying)寸壁厚(hou)為1/4~3英(ying)寸。
這種(zhong)軋(ya)管機(ji)組的一(yi)大特點是直接采用平爐鋼錠在一(yi)個(ge)連續(xu)的工(gong)藝(yi)過(guo)程中軋(ya)制成管，并且僅一(yi)次加熱就(jiu)能完成沖孔(kong)、延(yan)(yan)伸，周期軋(ya)管各工(gong)藝(yi)過(guo)程，其主要工(gong)藝(yi)過(guo)程是：鋼錠清理、加熱、沖孔(kong)、延(yan)(yan)伸、周期軋(ya)管，再加熱、定徑、修磨(mo)，精整和水壓試驗，以(yi)下主要論述沖孔(kong)、延(yan)(yan)伸和周期軋(ya)管等三個(ge)工(gong)藝(yi)過(guo)程。
1. 水壓沖孔
鋼(gang)錠(ding)經火(huo)焰燒(shao)剝去除表面缺陷后(hou)(hou)，在(zai)(zai)車底式加(jia)熱爐內(nei)加(jia)熱到2340~2370℉。用小車運送到沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機(ji)上(shang)進行沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)操作。鋼(gang)錠(ding)在(zai)(zai)1200t水壓(ya)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機(ji)上(shang)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)，其(qi)(qi)操作過程(cheng)如下(xia)：用水壓(ya)操縱的裝料機(ji)將(jiang)(jiang)鋼(gang)錠(ding)送人(ren)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機(ji)，將(jiang)(jiang)其(qi)(qi)置于支架上(shang)的沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)位置，兩(liang)個(ge)(ge)支架中有(you)一個(ge)(ge)是固定在(zai)(zai)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)上(shang)的，而另一個(ge)(ge)則可(ke)以伸(shen)縮，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)前(qian)移(yi)(yi)時(shi)即將(jiang)(jiang)鋼(gang)錠(ding)套住(zhu)，開始(shi)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)操作。鋼(gang)錠(ding)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)后(hou)(hou)，其(qi)(qi)形狀(zhuang)像杯子，被稱為(wei)杯狀(zhuang)體，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)的內(nei)徑(jing)決定杯狀(zhuang)體的外徑(jing)。沖(chong)(chong)(chong)頭直徑(jing)則確定杯狀(zhuang)體內(nei)孔(kong)(kong)的直徑(jing)，圖13-1所示是沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)前(qian)移(yi)(yi)但尚(shang)未套上(shang)鋼(gang)錠(ding)前(qian)端時(shi)的狀(zhuang)況，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)前(qian)移(yi)(yi)達到其(qi)(qi)沖(chong)(chong)(chong)程(cheng)的75%,可(ke)伸(shen)縮支架從下(xia)部移(yi)(yi)出，圖13-2示出鋼(gang)錠(ding)已被套入沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)內(nei)。
圖13-3示出整(zheng)個杯狀體還套(tao)在(zai)沖孔模內的情況，從圖13-3可以看出被(bei)沖孔的鋼錠(ding)(ding)前(qian)端只剩下(xia)很(hen)薄的杯底(di)。鋼錠(ding)(ding)呈方形或圓形，即(ji)直徑(jing)為13英(ying)(ying)寸(cun)，16英(ying)(ying)寸(cun)，19英(ying)(ying)寸(cun)和(he)21英(ying)(ying)寸(cun)的波浪形圓錠(ding)(ding)。
2. 杯狀體延伸
在(zai)(zai)(zai)(zai)延伸機上，杯(bei)(bei)狀體在(zai)(zai)(zai)(zai)兩個在(zai)(zai)(zai)(zai)水(shui)平面(mian)(mian)上成反向傾斜(xie)的(de)斜(xie)置軋輥間，通過(guo)具有一定形(xing)狀的(de)頂頭進行(xing)軋制。在(zai)(zai)(zai)(zai)垂直(zhi)平面(mian)(mian)上有兩個固定導板，其作用(yong)是限制變形(xing)區(qu)的(de)杯(bei)(bei)狀體的(de)斷面(mian)(mian)形(xing)狀使之(zhi)(zhi)不至(zhi)于過(guo)分橢圓。這種延伸機與(yu)曼內斯曼斜(xie)軋穿(chuan)孔機很相似，它可以延伸杯(bei)(bei)狀體，并穿(chuan)透杯(bei)(bei)底(di)使之(zhi)(zhi)成為(wei)空心坯(pi)。
圖13-4示(shi)出采用曼(man)內斯(si)曼(man)輥型的(de)延(yan)伸(shen)機對杯狀體進(jin)行延(yan)伸(shen)的(de)過(guo)程。圖13-5所示(shi)是采用了Calmes軋(ya)輥的(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2208kW(3000馬力）的同步電(dian)機傳動，額定(ding)電(dian)壓、轉速(su)分別為6900V,1500r/min,減(jian)速(su)機的速(su)比為3。
延(yan)伸(shen)機(ji)的(de)主要特點之一(yi)是它所生產(chan)的(de)空(kong)心坯壁厚(hou)比較均(jun)勻。斜軋延(yan)伸(shen)機(ji)的(de)延(yan)伸(shen)過(guo)程(cheng)可(ke)參(can)看圖13-6。
杯狀體離開(kai)軋輥成為(wei)空心(xin)(xin)坯后，用以夾持頂桿(gan)的(de)鎖門就(jiu)打開(kai)，空心(xin)(xin)坯從延伸(shen)機輸出，用橫移小(xiao)車將其運送(song)到(dao)周期軋管機。
3. 周期軋管(guan)機軋管(guan)
周期軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)由一(yi)臺額定(ding)功率為(wei)1472kW(2000馬(ma)力(li)(li)）的(de)(de)電動(dong)機(ji)傳動(dong)，該電動(dong)機(ji)的(de)(de)功率能(neng)達2208kW(3000馬(ma)力(li)(li)）而不(bu)至于過(guo)分發熱。電動(dong)機(ji)軸(zhou)上配(pei)有飛輪，在每一(yi)轉中(zhong)它(ta)既提供(gong)能(neng)量又獲得能(neng)量，軋(ya)機(ji)速度(du)是30~105r/min,較低的(de)(de)速度(du)用(yong)于軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)大管(guan)(guan)，而較高(gao)的(de)(de)速度(du)用(yong)來軋(ya)小管(guan)(guan)。操(cao)(cao)(cao)作(zuo)喂(wei)料(liao)(liao)器(qi)的(de)(de)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)為(wei)2800 Ibl/in或(huo)1500 Ibf/in,以向一(yi)個前(qian)(qian)(qian)進(jin)缸(gang)和兩個回(hui)(hui)程(cheng)缸(gang)供(gong)水(shui)，正常運轉時，向前(qian)(qian)(qian)進(jin)缸(gang)連續地供(gong)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)，向前(qian)(qian)(qian)喂(wei)料(liao)(liao)時，高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)由回(hui)(hui)程(cheng)缸(gang)流出，因此向前(qian)(qian)(qian)喂(wei)料(liao)(liao)的(de)(de)速度(du)受到從(cong)回(hui)(hui)程(cheng)缸(gang)排(pai)出的(de)(de)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)量的(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)。這一(yi)操(cao)(cao)(cao)作(zuo)在咬(yao)人時是手工(gong)操(cao)(cao)(cao)作(zuo)，由操(cao)(cao)(cao)作(zuo)工(gong)自行控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)時則是自動(dong)操(cao)(cao)(cao)作(zuo)的(de)(de)，操(cao)(cao)(cao)作(zuo)工(gong)應使喂(wei)料(liao)(liao)器(qi)的(de)(de)前(qian)(qian)(qian)進(jin)速度(du)與軋(ya)輥(gun)的(de)(de)速度(du)同(tong)步；此外，操(cao)(cao)(cao)作(zuo)工(gong)還(huan)必須控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)空氣(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)p1,空心(xin)坯(pi)咬(yao)人時，迅(xun)速把空氣(qi)從(cong)缸(gang)里排(pai)出，開始(shi)軋(ya)制(zhi)(zhi)(zhi)后，根據所(suo)軋(ya)管(guan)(guan)子的(de)(de)規格調整空氣(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)P1.液壓(ya)(ya)(ya)(ya)自動(dong)喂(wei)料(liao)(liao)器(qi)斷(duan)面示意圖(tu)如圖(tu)13-7所(suo)示。
該喂(wei)料(liao)器(qi)的(de)(de)(de)一個特(te)點是(shi)(shi)，空(kong)氣(qi)(qi)缸的(de)(de)(de)沖程長度(du)(du)都保(bao)持不(bu)變。軋(ya)(ya)(ya)制152~203mm管(guan)子(zi)時(shi)沖程長度(du)(du)為762mm,而(er)軋(ya)(ya)(ya)制228~406mm的(de)(de)(de)管(guan)子(zi)時(shi)，則(ze)沖程長度(du)(du)為838mm.這(zhe)意味著(zhu)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)工作(zuo)段(duan)長度(du)(du)是(shi)(shi)恒定不(bu)變的(de)(de)(de)，在軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)車床上凸輪的(de)(de)(de)安裝位置恰(qia)可使(shi)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)的(de)(de)(de)工作(zuo)段(duan)和(he)所對應(ying)的(de)(de)(de)喂(wei)料(liao)器(qi)一致。喂(wei)料(liao)的(de)(de)(de)方(fang)向與軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)(de)(de)方(fang)向是(shi)(shi)相(xiang)反(fan)的(de)(de)(de)，軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)操作(zuo)工控(kong)制喂(wei)料(liao)速(su)度(du)(du)并將(jiang)此速(su)度(du)(du)和(he)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)轉(zhuan)速(su)保(bao)持同步。芯(xin)棒(bang)(bang)長度(du)(du)為4572~4877mm,同時(shi)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)為5根(gen)，其中(zhong)(zhong)一根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)用(yong)于軋(ya)(ya)(ya)制，其余芯(xin)棒(bang)(bang)在空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)冷卻(que)(que)，然后浸人水(shui)中(zhong)(zhong)進一步冷卻(que)(que)，一般是(shi)(shi)3根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)在空(kong)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)冷卻(que)(que)，一根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)在水(shui)里冷卻(que)(que)，軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)運行(xing)中(zhong)(zhong)5根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)就這(zhe)樣反(fan)復循環著(zhu)。
根據所(suo)軋管子規格(ge)調(diao)下輥(gun)高度(du)，調(diao)整后(hou)其高度(du)是不(bu)變的。當空心坯(pi)被軋成帶有(you)(you)皮(pi)爾(er)格(ge)頭的管子后(hou)，應將上輥(gun)抬起。上輥(gun)是由(you)高壓水缸來(lai)平衡(heng)的，其升降由(you)電(dian)(dian)動(dong)機操作，由(you)于芯(xin)棒全長有(you)(you)1.6mm左右的“退拔”，為(wei)使(shi)壁厚保持不(bu)變，軋制(zhi)時(shi)(shi)通過一個微(wei)(wei)調(diao)裝(zhuang)置(zhi)而將軋輥(gun)升高，微(wei)(wei)調(diao)裝(zhuang)置(zhi)由(you)專用電(dian)(dian)動(dong)機和減速(su)箱組成，減速(su)箱的出軸(zhou)(zhou)通過空氣離合器與壓下螺絲(si)電(dian)(dian)動(dong)機的軸(zhou)(zhou)相連，軋制(zhi)時(shi)(shi)操作工將上軋輥(gun)逐漸抬高以補償芯(xin)棒的錐度(du)和熱膨脹。
軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)過程中金屬流動的方(fang)向(xiang)與喂料的方(fang)向(xiang)相同，軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥每(mei)轉一周后(hou)，芯棒回轉90°左右。當空心坯(pi)被軋(ya)(ya)(ya)(ya)制(zhi)并由芯棒前端(duan)向(xiang)前移動時，毛管繼續(xu)在導槽(cao)上(shang)滑移，空心坯(pi)完全軋(ya)(ya)(ya)(ya)成管子(zi)后(hou)，上(shang)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥抬起，升(sheng)降輥升(sheng)起，將毛管輸送(song)到(dao)熱(re)鋸，切去端(duan)頭(tou)和皮爾(er)格頭(tou)，然后(hou)測量(liang)和稱量(liang)管子(zi)，在管壁上(shang)標出測得的重量(liang)。
