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(zhe)一軋管(guan)機(ji)組(zu)采用Phoenix 鋼鐵公司平爐頂鑄生產的最大(da)重量達(da)8000磅的波(bo)浪形鋼錠為原料，成(cheng)品管(guan)直(zhi)徑為51/2~16英寸壁厚為1/4~3英寸。


  這(zhe)種(zhong)軋(ya)(ya)管機組的一(yi)大特點是直接(jie)采用平爐鋼(gang)錠(ding)在一(yi)個連續的工藝過(guo)程(cheng)中軋(ya)(ya)制成管，并且僅一(yi)次加熱就能完成沖(chong)(chong)孔(kong)、延(yan)(yan)伸，周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管各(ge)工藝過(guo)程(cheng)，其主(zhu)要(yao)工藝過(guo)程(cheng)是：鋼(gang)錠(ding)清(qing)理、加熱、沖(chong)(chong)孔(kong)、延(yan)(yan)伸、周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管，再加熱、定(ding)徑、修磨(mo)，精整(zheng)和水壓試(shi)驗，以下主(zhu)要(yao)論述沖(chong)(chong)孔(kong)、延(yan)(yan)伸和周(zhou)期(qi)軋(ya)(ya)管等三(san)個工藝過(guo)程(cheng)。



1. 水壓沖孔


  鋼錠經(jing)火焰(yan)燒剝去除表面缺陷后，在車(che)底式(shi)加(jia)熱(re)爐(lu)內(nei)(nei)加(jia)熱(re)到(dao)2340~2370℉。用(yong)小車(che)運送到(dao)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)上(shang)(shang)進(jin)行沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)操作。鋼錠在1200t水(shui)壓(ya)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)上(shang)(shang)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)，其操作過程如(ru)下(xia)：用(yong)水(shui)壓(ya)操縱的(de)(de)(de)(de)裝料(liao)機(ji)(ji)將鋼錠送人沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)，將其置(zhi)于支架上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)位(wei)置(zhi)，兩個支架中(zhong)有一個是固(gu)定在沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)，而另一個則(ze)可(ke)以伸縮，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模前(qian)(qian)移(yi)時即將鋼錠套住，開始沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)操作。鋼錠沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)后，其形狀(zhuang)像(xiang)杯(bei)子，被(bei)稱為(wei)杯(bei)狀(zhuang)體，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模的(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)徑(jing)(jing)決定杯(bei)狀(zhuang)體的(de)(de)(de)(de)外徑(jing)(jing)。沖(chong)(chong)(chong)(chong)頭直徑(jing)(jing)則(ze)確定杯(bei)狀(zhuang)體內(nei)(nei)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)直徑(jing)(jing)，圖13-1所示是沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模前(qian)(qian)移(yi)但尚未套上(shang)(shang)鋼錠前(qian)(qian)端時的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)況，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模前(qian)(qian)移(yi)達到(dao)其沖(chong)(chong)(chong)(chong)程的(de)(de)(de)(de)75%,可(ke)伸縮支架從下(xia)部移(yi)出，圖13-2示出鋼錠已被(bei)套入(ru)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模內(nei)(nei)。


圖 13-1.jpg

圖 13-2.jpg


  圖13-3示出整個杯(bei)狀(zhuang)體還(huan)套在(zai)沖孔模內的(de)(de)情況，從圖13-3可以(yi)看出被沖孔的(de)(de)鋼錠前端只(zhi)剩(sheng)下很薄的(de)(de)杯(bei)底(di)。鋼錠呈方形(xing)或圓形(xing)，即直徑為(wei)13英(ying)寸(cun)，16英(ying)寸(cun)，19英(ying)寸(cun)和21英(ying)寸(cun)的(de)(de)波浪形(xing)圓錠。


圖 13-3.jpg



2. 杯狀體延伸


在(zai)延(yan)伸(shen)機上，杯(bei)狀(zhuang)體在(zai)兩個在(zai)水(shui)平(ping)面上成(cheng)(cheng)反向(xiang)傾斜(xie)的(de)斜(xie)置軋輥間，通過具有(you)一(yi)定形狀(zhuang)的(de)頂頭進行軋制。在(zai)垂直平(ping)面上有(you)兩個固定導板，其作用是限制變形區的(de)杯(bei)狀(zhuang)體的(de)斷(duan)面形狀(zhuang)使之(zhi)不至于過分橢(tuo)圓。這種(zhong)延(yan)伸(shen)機與曼(man)內斯曼(man)斜(xie)軋穿(chuan)孔機很相似，它(ta)可以延(yan)伸(shen)杯(bei)狀(zhuang)體，并穿(chuan)透杯(bei)底使之(zhi)成(cheng)(cheng)為(wei)空心坯。


 圖13-4示(shi)出采(cai)用(yong)曼內斯(si)曼輥型的(de)延(yan)伸機對杯狀(zhuang)體進行延(yan)伸的(de)過程。圖13-5所(suo)示(shi)是采(cai)用(yong)了(le)Calmes軋輥的(de)情況，空心坯延(yan)伸時(shi)，最(zui)(zui)好選用(yong)延(yan)伸率 λ＝1.75,最(zui)(zui)大(da)不超過2。


圖 13-4.jpg


 延伸機(ji)采(cai)用3相、60Hz、功率(lv)為2208kW(3000馬力(li)）的同步電機(ji)傳動，額定電壓、轉速(su)分別(bie)為6900V,1500r/min,減速(su)機(ji)的速(su)比為3。


 延伸(shen)機的主要(yao)特點之一是(shi)它所(suo)生產(chan)的空心坯壁厚(hou)比(bi)較均勻。斜軋延伸(shen)機的延伸(shen)過程(cheng)可參看圖13-6。


圖 13-6.jpg


 杯狀體離開軋(ya)輥成(cheng)為(wei)空心坯后，用以夾持頂桿的(de)鎖(suo)門就打開，空心坯從延伸機輸(shu)出，用橫移小車(che)將其運送到(dao)周期軋(ya)管(guan)機。



3. 周期軋(ya)管機軋(ya)管


  周期軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)(ji)由(you)一臺額定功率為(wei)1472kW(2000馬(ma)(ma)力(li)）的電動(dong)(dong)機(ji)(ji)傳動(dong)(dong)，該電動(dong)(dong)機(ji)(ji)的功率能達2208kW(3000馬(ma)(ma)力(li)）而不至(zhi)于過分發熱。電動(dong)(dong)機(ji)(ji)軸(zhou)上配有(you)飛輪，在(zai)每一轉中它(ta)既(ji)提供能量又獲(huo)得(de)能量，軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)速(su)度(du)(du)是30~105r/min,較(jiao)低的速(su)度(du)(du)用于軋(ya)(ya)(ya)制大(da)管(guan)，而較(jiao)高(gao)(gao)的速(su)度(du)(du)用來軋(ya)(ya)(ya)小管(guan)。操(cao)(cao)作(zuo)喂料(liao)器的高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)力(li)為(wei)2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向(xiang)(xiang)一個前進缸(gang)(gang)(gang)和(he)兩個回(hui)程(cheng)缸(gang)(gang)(gang)供水(shui)(shui)，正常運(yun)轉時，向(xiang)(xiang)前進缸(gang)(gang)(gang)連(lian)續地供高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)，向(xiang)(xiang)前喂料(liao)時，高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)由(you)回(hui)程(cheng)缸(gang)(gang)(gang)流(liu)出(chu)，因此(ci)向(xiang)(xiang)前喂料(liao)的速(su)度(du)(du)受到從回(hui)程(cheng)缸(gang)(gang)(gang)排出(chu)的高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)量的控制。這一操(cao)(cao)作(zuo)在(zai)咬人時是手(shou)工操(cao)(cao)作(zuo)，由(you)操(cao)(cao)作(zuo)工自行控制，軋(ya)(ya)(ya)制時則是自動(dong)(dong)操(cao)(cao)作(zuo)的，操(cao)(cao)作(zuo)工應使喂料(liao)器的前進速(su)度(du)(du)與軋(ya)(ya)(ya)輥的速(su)度(du)(du)同步；此(ci)外，操(cao)(cao)作(zuo)工還(huan)必(bi)須控制空氣壓(ya)(ya)力(li)p1,空心(xin)坯咬人時，迅速(su)把空氣從缸(gang)(gang)(gang)里排出(chu)，開(kai)始軋(ya)(ya)(ya)制后，根據所軋(ya)(ya)(ya)管(guan)子(zi)的規格調整(zheng)空氣壓(ya)(ya)力(li)P1.液(ye)壓(ya)(ya)自動(dong)(dong)喂料(liao)器斷面示意(yi)圖如圖13-7所示。


圖 13-7.jpg


  該喂(wei)(wei)料器的(de)(de)一個(ge)特點是(shi)，空(kong)氣(qi)缸的(de)(de)沖程(cheng)長(chang)(chang)度(du)(du)都保持(chi)不變。軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制152~203mm管(guan)子時沖程(cheng)長(chang)(chang)度(du)(du)為762mm,而軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制228~406mm的(de)(de)管(guan)子時，則沖程(cheng)長(chang)(chang)度(du)(du)為838mm.這意(yi)味著軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)工(gong)(gong)作段長(chang)(chang)度(du)(du)是(shi)恒定不變的(de)(de)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)車床上凸輪(lun)的(de)(de)安裝位置(zhi)恰可(ke)使軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)工(gong)(gong)作段和所對應(ying)的(de)(de)喂(wei)(wei)料器一致(zhi)。喂(wei)(wei)料的(de)(de)方(fang)向與軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)(de)方(fang)向是(shi)相(xiang)反的(de)(de)，軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機操作工(gong)(gong)控制喂(wei)(wei)料速(su)度(du)(du)并(bing)將此速(su)度(du)(du)和軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)轉(zhuan)速(su)保持(chi)同步(bu)。芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)長(chang)(chang)度(du)(du)為4572~4877mm,同時使用的(de)(de)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)為5根(gen)，其中一根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)用于軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)制，其余芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)空(kong)氣(qi)中冷卻(que)，然(ran)后浸人水(shui)中進一步(bu)冷卻(que)，一般(ban)是(shi)3根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)空(kong)氣(qi)中冷卻(que)，一根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)水(shui)里冷卻(que)，軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機運行中5根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)就這樣反復循環著。


  根據(ju)所軋管(guan)子規格調下輥(gun)高度(du)，調整后其高度(du)是不變(bian)的(de)(de)(de)。當空(kong)心坯被軋成帶有(you)皮(pi)爾格頭的(de)(de)(de)管(guan)子后，應將上輥(gun)抬起。上輥(gun)是由高壓水缸(gang)來(lai)平衡的(de)(de)(de)，其升降由電動機操作，由于芯棒全長有(you)1.6mm左(zuo)右的(de)(de)(de)“退拔”，為(wei)使壁厚保持(chi)不變(bian)，軋制時通過(guo)(guo)一個微(wei)調裝置而將軋輥(gun)升高，微(wei)調裝置由專(zhuan)用電動機和減速箱組成，減速箱的(de)(de)(de)出軸(zhou)通過(guo)(guo)空(kong)氣(qi)離合器與壓下螺(luo)絲電動機的(de)(de)(de)軸(zhou)相連，軋制時操作工將上軋輥(gun)逐(zhu)漸抬高以補償芯棒的(de)(de)(de)錐度(du)和熱(re)膨脹。


  軋(ya)(ya)制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)輥每轉一周后(hou)，芯棒回轉90°左右(you)。當空(kong)心(xin)坯(pi)被軋(ya)(ya)制并由芯棒前端向(xiang)前移(yi)(yi)動時，毛管(guan)(guan)繼(ji)續(xu)在(zai)導(dao)槽上滑移(yi)(yi)，空(kong)心(xin)坯(pi)完(wan)全軋(ya)(ya)成管(guan)(guan)子(zi)后(hou)，上軋(ya)(ya)輥抬起(qi)，升降(jiang)輥升起(qi)，將(jiang)毛管(guan)(guan)輸送到(dao)熱(re)鋸，切去端頭和(he)皮爾格頭，然后(hou)測量(liang)和(he)稱量(liang)管(guan)(guan)子(zi)，在(zai)管(guan)(guan)壁上標出測得的重量(liang)。