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(ya)管機組采用Phoenix 鋼鐵公(gong)司平爐頂鑄生產的(de)最大重(zhong)量達(da)8000磅的(de)波(bo)浪形鋼錠為原料，成品管直徑(jing)為51/2~16英寸壁厚為1/4~3英寸。
這(zhe)種軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)組的一大特點是直接采(cai)用平爐(lu)鋼錠在一個連續的工(gong)藝(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中軋(ya)(ya)制成管(guan)，并且僅(jin)一次加熱就(jiu)能完成沖(chong)孔(kong)、延伸，周(zhou)期軋(ya)(ya)管(guan)各(ge)工(gong)藝(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，其主要工(gong)藝(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是：鋼錠清理(li)、加熱、沖(chong)孔(kong)、延伸、周(zhou)期軋(ya)(ya)管(guan)，再加熱、定(ding)徑、修磨，精整和(he)(he)水壓試(shi)驗，以下(xia)主要論(lun)述沖(chong)孔(kong)、延伸和(he)(he)周(zhou)期軋(ya)(ya)管(guan)等三個工(gong)藝(yi)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。
1. 水壓沖孔
鋼錠(ding)經火焰燒(shao)剝(bo)去除表面缺陷后，在車(che)底式加(jia)熱爐(lu)內(nei)加(jia)熱到2340~2370℉。用(yong)小車(che)運送(song)到沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)機上進行沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作。鋼錠(ding)在1200t水(shui)壓(ya)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)機上沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)，其(qi)操(cao)作過程如下：用(yong)水(shui)壓(ya)操(cao)縱(zong)的裝料機將鋼錠(ding)送(song)人沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)機，將其(qi)置于支(zhi)架上的沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)位置，兩個支(zhi)架中有(you)一(yi)個是(shi)固定在沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)上的，而另一(yi)個則(ze)可以伸(shen)(shen)縮，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移時即將鋼錠(ding)套(tao)住，開始(shi)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作。鋼錠(ding)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)后，其(qi)形(xing)狀(zhuang)像(xiang)杯(bei)子，被(bei)稱為杯(bei)狀(zhuang)體，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)的內(nei)徑(jing)(jing)決定杯(bei)狀(zhuang)體的外徑(jing)(jing)。沖(chong)(chong)頭直(zhi)徑(jing)(jing)則(ze)確定杯(bei)狀(zhuang)體內(nei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)的直(zhi)徑(jing)(jing)，圖(tu)13-1所示(shi)是(shi)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移但(dan)尚未(wei)套(tao)上鋼錠(ding)前(qian)端時的狀(zhuang)況，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移達到其(qi)沖(chong)(chong)程的75%,可伸(shen)(shen)縮支(zhi)架從下部(bu)移出，圖(tu)13-2示(shi)出鋼錠(ding)已被(bei)套(tao)入沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)內(nei)。
圖(tu)13-3示出整(zheng)個杯狀體還套在沖孔模內的(de)情(qing)況，從圖(tu)13-3可以看出被沖孔的(de)鋼錠前(qian)端只剩下很薄的(de)杯底。鋼錠呈方形(xing)或(huo)圓形(xing)，即直徑為13英(ying)(ying)(ying)寸(cun)，16英(ying)(ying)(ying)寸(cun)，19英(ying)(ying)(ying)寸(cun)和21英(ying)(ying)(ying)寸(cun)的(de)波浪形(xing)圓錠。
2. 杯狀(zhuang)體延伸
在(zai)延(yan)伸機上(shang)，杯狀體(ti)在(zai)兩(liang)個在(zai)水(shui)平面上(shang)成(cheng)反向傾斜(xie)的(de)(de)斜(xie)置軋輥間，通過(guo)具有一定形(xing)狀的(de)(de)頂(ding)頭進行軋制。在(zai)垂直平面上(shang)有兩(liang)個固定導板(ban)，其作用是限制變(bian)形(xing)區的(de)(de)杯狀體(ti)的(de)(de)斷面形(xing)狀使之(zhi)不至(zhi)于過(guo)分橢圓。這(zhe)種延(yan)伸機與曼內斯曼斜(xie)軋穿孔機很(hen)相似，它可以延(yan)伸杯狀體(ti)，并穿透杯底使之(zhi)成(cheng)為(wei)空(kong)心坯。
圖13-4示(shi)(shi)出采用曼內斯(si)曼輥(gun)型的(de)(de)延(yan)伸機對杯(bei)狀體進行延(yan)伸的(de)(de)過(guo)程(cheng)。圖13-5所(suo)示(shi)(shi)是采用了Calmes軋輥(gun)的(de)(de)情(qing)況，空心坯延(yan)伸時(shi)，最好選用延(yan)伸率 λ＝1.75,最大不超過(guo)2。
延(yan)伸(shen)機(ji)采用3相、60Hz、功率為2208kW(3000馬力）的(de)同步電機(ji)傳動，額(e)定電壓、轉速分別為6900V,1500r/min,減速機(ji)的(de)速比為3。
延伸機的主要特點之一是(shi)它所生產(chan)的空(kong)心(xin)坯(pi)壁厚(hou)比較均勻。斜軋延伸機的延伸過程可參看圖13-6。
杯狀(zhuang)體離開(kai)軋輥成(cheng)為空心坯后，用以夾持頂桿(gan)的鎖(suo)門就打開(kai)，空心坯從延(yan)伸(shen)機輸出，用橫移小車將其運送到(dao)周期軋管機。
3. 周期軋管(guan)機軋管(guan)
周期軋(ya)管機(ji)由一(yi)臺額定功率為1472kW(2000馬力）的(de)(de)(de)電(dian)動(dong)機(ji)傳動(dong)，該電(dian)動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)功率能達2208kW(3000馬力）而不至于過分發熱。電(dian)動(dong)機(ji)軸上配有飛輪，在每(mei)一(yi)轉中它既提供(gong)能量又獲(huo)得能量，軋(ya)機(ji)速度是(shi)(shi)30~105r/min,較低的(de)(de)(de)速度用(yong)于軋(ya)制(zhi)大(da)管，而較高的(de)(de)(de)速度用(yong)來軋(ya)小管。操作(zuo)(zuo)喂料器(qi)的(de)(de)(de)高壓水壓力為2800 Ibl/in或(huo)1500 Ibf/in,以向(xiang)一(yi)個前進(jin)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和兩個回(hui)程缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)供(gong)水，正常(chang)運轉時，向(xiang)前進(jin)缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)連續地(di)供(gong)高壓水，向(xiang)前喂料時，高壓水由回(hui)程缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)流(liu)出(chu)，因(yin)此(ci)(ci)向(xiang)前喂料的(de)(de)(de)速度受到從回(hui)程缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)排出(chu)的(de)(de)(de)高壓水量的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)。這一(yi)操作(zuo)(zuo)在咬人時是(shi)(shi)手工操作(zuo)(zuo)，由操作(zuo)(zuo)工自行(xing)控(kong)制(zhi)，軋(ya)制(zhi)時則是(shi)(shi)自動(dong)操作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)，操作(zuo)(zuo)工應(ying)使(shi)喂料器(qi)的(de)(de)(de)前進(jin)速度與軋(ya)輥的(de)(de)(de)速度同步；此(ci)(ci)外(wai)，操作(zuo)(zuo)工還必須控(kong)制(zhi)空(kong)氣(qi)壓力p1,空(kong)心坯咬人時，迅速把空(kong)氣(qi)從缸(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)里排出(chu)，開始軋(ya)制(zhi)后，根據所軋(ya)管子的(de)(de)(de)規格調整空(kong)氣(qi)壓力P1.液(ye)壓自動(dong)喂料器(qi)斷面示(shi)意圖如圖13-7所示(shi)。
該喂料(liao)器(qi)的一(yi)個特點是(shi)(shi)，空氣缸的沖(chong)(chong)程長(chang)度(du)(du)(du)都保持(chi)不(bu)變(bian)。軋制(zhi)152~203mm管(guan)子(zi)時沖(chong)(chong)程長(chang)度(du)(du)(du)為762mm,而軋制(zhi)228~406mm的管(guan)子(zi)時，則沖(chong)(chong)程長(chang)度(du)(du)(du)為838mm.這(zhe)意味(wei)著軋輥工(gong)作(zuo)段(duan)長(chang)度(du)(du)(du)是(shi)(shi)恒(heng)定不(bu)變(bian)的，在軋輥車床(chuang)上(shang)凸輪的安裝位置恰可使軋輥的工(gong)作(zuo)段(duan)和所對(dui)應的喂料(liao)器(qi)一(yi)致(zhi)。喂料(liao)的方向與(yu)軋輥旋轉(zhuan)的方向是(shi)(shi)相反的，軋機(ji)操作(zuo)工(gong)控制(zhi)喂料(liao)速度(du)(du)(du)并將(jiang)此(ci)速度(du)(du)(du)和軋輥轉(zhuan)速保持(chi)同步。芯(xin)棒長(chang)度(du)(du)(du)為4572~4877mm,同時使用的芯(xin)棒為5根(gen)(gen)，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)一(yi)根(gen)(gen)芯(xin)棒用于軋制(zhi)，其(qi)余芯(xin)棒在空氣中(zhong)(zhong)(zhong)冷(leng)卻(que)，然后浸人水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)進一(yi)步冷(leng)卻(que)，一(yi)般是(shi)(shi)3根(gen)(gen)芯(xin)棒在空氣中(zhong)(zhong)(zhong)冷(leng)卻(que)，一(yi)根(gen)(gen)芯(xin)棒在水(shui)(shui)里冷(leng)卻(que)，軋機(ji)運行中(zhong)(zhong)(zhong)5根(gen)(gen)芯(xin)棒就這(zhe)樣(yang)反復循環(huan)著。
根據所軋(ya)(ya)管子規格(ge)調下輥高度(du)，調整后其高度(du)是不(bu)(bu)變的(de)。當空心坯被軋(ya)(ya)成帶有(you)皮(pi)爾格(ge)頭的(de)管子后，應將上輥抬(tai)起(qi)。上輥是由(you)高壓水缸來平衡(heng)的(de)，其升降(jiang)由(you)電動機操(cao)作，由(you)于芯(xin)棒全長有(you)1.6mm左(zuo)右的(de)“退拔”，為使(shi)壁厚(hou)保持(chi)不(bu)(bu)變，軋(ya)(ya)制(zhi)時通過一個微調裝置而(er)將軋(ya)(ya)輥升高，微調裝置由(you)專(zhuan)用電動機和減(jian)速箱組(zu)成，減(jian)速箱的(de)出軸(zhou)通過空氣離合器與(yu)壓下螺絲電動機的(de)軸(zhou)相連(lian)，軋(ya)(ya)制(zhi)時操(cao)作工將上軋(ya)(ya)輥逐漸抬(tai)高以補償芯(xin)棒的(de)錐度(du)和熱膨脹。
軋(ya)(ya)制過程中金(jin)屬流動的方向(xiang)與喂(wei)料的方向(xiang)相同，軋(ya)(ya)輥每(mei)轉一周(zhou)后，芯棒回轉90°左右(you)。當空心(xin)坯被軋(ya)(ya)制并由芯棒前端向(xiang)前移動時，毛管(guan)(guan)繼續在(zai)導槽上(shang)(shang)滑移，空心(xin)坯完(wan)全(quan)軋(ya)(ya)成管(guan)(guan)子后，上(shang)(shang)軋(ya)(ya)輥抬起，升降(jiang)輥升起，將(jiang)毛管(guan)(guan)輸(shu)送到熱鋸，切去端頭和(he)皮爾格頭，然后測量(liang)(liang)和(he)稱量(liang)(liang)管(guan)(guan)子，在(zai)管(guan)(guan)壁(bi)上(shang)(shang)標(biao)出測得的重量(liang)(liang)。
