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)軋管機(ji)組采(cai)用Phoenix 鋼(gang)(gang)鐵(tie)公司(si)平(ping)爐(lu)頂鑄生(sheng)產的最大重量達8000磅(bang)的波浪形鋼(gang)(gang)錠(ding)為原料，成(cheng)品管直徑為51/2~16英寸(cun)壁厚為1/4~3英寸(cun)。
這(zhe)種軋(ya)管(guan)機組的一(yi)大特點(dian)是直接(jie)采用(yong)平(ping)爐(lu)鋼(gang)錠在一(yi)個(ge)連(lian)續的工藝(yi)(yi)過程中軋(ya)制成(cheng)管(guan)，并且僅(jin)一(yi)次加熱(re)就(jiu)能(neng)完成(cheng)沖(chong)孔、延伸(shen)(shen)，周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)軋(ya)管(guan)各(ge)工藝(yi)(yi)過程，其主(zhu)要(yao)工藝(yi)(yi)過程是：鋼(gang)錠清(qing)理(li)、加熱(re)、沖(chong)孔、延伸(shen)(shen)、周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)軋(ya)管(guan)，再加熱(re)、定(ding)徑、修(xiu)磨(mo)，精整和水壓試驗，以下(xia)主(zhu)要(yao)論述沖(chong)孔、延伸(shen)(shen)和周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)軋(ya)管(guan)等三(san)個(ge)工藝(yi)(yi)過程。
1. 水壓沖孔
鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)經火焰燒(shao)剝去除表面缺陷后，在車(che)底(di)式加熱(re)爐內(nei)加熱(re)到2340~2370℉。用(yong)小車(che)運送到沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機上(shang)進行沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作(zuo)。鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)在1200t水壓(ya)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機上(shang)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)，其(qi)(qi)(qi)操(cao)作(zuo)過程(cheng)如下：用(yong)水壓(ya)操(cao)縱的(de)裝料機將鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)送人沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機，將其(qi)(qi)(qi)置(zhi)(zhi)于支(zhi)(zhi)(zhi)架(jia)上(shang)的(de)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)位置(zhi)(zhi)，兩個支(zhi)(zhi)(zhi)架(jia)中有一個是固定(ding)在沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)上(shang)的(de)，而另一個則可以伸縮(suo)，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移(yi)時即將鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)套(tao)住，開始(shi)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)作(zuo)。鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)后，其(qi)(qi)(qi)形狀(zhuang)(zhuang)像杯(bei)子，被(bei)稱為(wei)杯(bei)狀(zhuang)(zhuang)體，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)的(de)內(nei)徑決定(ding)杯(bei)狀(zhuang)(zhuang)體的(de)外徑。沖(chong)(chong)(chong)頭直徑則確定(ding)杯(bei)狀(zhuang)(zhuang)體內(nei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)直徑，圖(tu)13-1所示是沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移(yi)但(dan)尚未套(tao)上(shang)鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)前(qian)端(duan)時的(de)狀(zhuang)(zhuang)況，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)前(qian)移(yi)達到其(qi)(qi)(qi)沖(chong)(chong)(chong)程(cheng)的(de)75%,可伸縮(suo)支(zhi)(zhi)(zhi)架(jia)從下部移(yi)出(chu)(chu)，圖(tu)13-2示出(chu)(chu)鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)已被(bei)套(tao)入沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)內(nei)。
圖(tu)13-3示出(chu)(chu)整(zheng)個(ge)杯狀體還(huan)套在沖孔(kong)模內的(de)情況，從圖(tu)13-3可以看出(chu)(chu)被沖孔(kong)的(de)鋼(gang)錠(ding)前端只剩下很薄的(de)杯底。鋼(gang)錠(ding)呈(cheng)方(fang)形或(huo)圓形，即(ji)直徑為13英寸(cun)，16英寸(cun)，19英寸(cun)和21英寸(cun)的(de)波浪形圓錠(ding)。
2. 杯(bei)狀體(ti)延伸
在(zai)(zai)延伸(shen)機(ji)上，杯(bei)狀體在(zai)(zai)兩個在(zai)(zai)水平面(mian)上成反向(xiang)傾斜的斜置軋(ya)輥間(jian)，通過(guo)(guo)具有一(yi)定(ding)形狀的頂頭(tou)進行軋(ya)制(zhi)(zhi)。在(zai)(zai)垂直(zhi)平面(mian)上有兩個固定(ding)導板，其作(zuo)用是限制(zhi)(zhi)變(bian)形區的杯(bei)狀體的斷(duan)面(mian)形狀使之不至于(yu)過(guo)(guo)分橢圓。這種延伸(shen)機(ji)與曼內斯曼斜軋(ya)穿孔機(ji)很(hen)相似，它可以延伸(shen)杯(bei)狀體，并穿透(tou)杯(bei)底使之成為空心坯。
圖(tu)13-4示(shi)出采用曼內斯曼輥(gun)型的延(yan)伸(shen)機對杯狀體進行延(yan)伸(shen)的過程。圖(tu)13-5所示(shi)是采用了Calmes軋輥(gun)的情況(kuang)，空(kong)心坯延(yan)伸(shen)時，最(zui)好選用延(yan)伸(shen)率 λ＝1.75,最(zui)大不超(chao)過2。
延(yan)伸(shen)機(ji)采(cai)用3相、60Hz、功率為(wei)(wei)2208kW(3000馬力）的同步(bu)電(dian)機(ji)傳動，額定電(dian)壓、轉速分別為(wei)(wei)6900V,1500r/min,減速機(ji)的速比為(wei)(wei)3。
延(yan)伸(shen)(shen)機(ji)的主(zhu)要特點之一(yi)是它(ta)所生產的空心坯壁(bi)厚比較均勻。斜(xie)軋延(yan)伸(shen)(shen)機(ji)的延(yan)伸(shen)(shen)過程可(ke)參看圖13-6。
杯(bei)狀體(ti)離開軋(ya)輥成為空(kong)心坯(pi)后，用以夾持頂桿的鎖(suo)門就打開，空(kong)心坯(pi)從延伸機輸出，用橫移(yi)小車將其(qi)運送到周期(qi)軋(ya)管機。
3. 周期軋管(guan)(guan)機軋管(guan)(guan)
周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機由(you)一(yi)臺額定功(gong)率為1472kW(2000馬力(li)(li)）的電動(dong)(dong)機傳動(dong)(dong)，該電動(dong)(dong)機的功(gong)率能達(da)2208kW(3000馬力(li)(li)）而(er)不至于過分發熱。電動(dong)(dong)機軸上配有(you)飛(fei)輪(lun)，在每(mei)一(yi)轉中它既提供能量(liang)(liang)又獲得能量(liang)(liang)，軋(ya)(ya)(ya)機速(su)度(du)(du)是(shi)30~105r/min,較低的速(su)度(du)(du)用(yong)于軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)大(da)管(guan)，而(er)較高(gao)的速(su)度(du)(du)用(yong)來軋(ya)(ya)(ya)小管(guan)。操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)喂料器(qi)的高(gao)壓(ya)水(shui)壓(ya)力(li)(li)為2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向(xiang)一(yi)個前進(jin)缸和兩個回(hui)程缸供水(shui)，正常運轉時(shi)(shi)，向(xiang)前進(jin)缸連續地供高(gao)壓(ya)水(shui)，向(xiang)前喂料時(shi)(shi)，高(gao)壓(ya)水(shui)由(you)回(hui)程缸流出(chu)，因此向(xiang)前喂料的速(su)度(du)(du)受到從回(hui)程缸排(pai)出(chu)的高(gao)壓(ya)水(shui)量(liang)(liang)的控(kong)制(zhi)(zhi)。這一(yi)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)在咬人(ren)時(shi)(shi)是(shi)手工(gong)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)，由(you)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)自行(xing)控(kong)制(zhi)(zhi)，軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)(shi)則(ze)是(shi)自動(dong)(dong)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)的，操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)應使喂料器(qi)的前進(jin)速(su)度(du)(du)與軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)的速(su)度(du)(du)同步；此外，操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)還必須控(kong)制(zhi)(zhi)空氣(qi)壓(ya)力(li)(li)p1,空心(xin)坯咬人(ren)時(shi)(shi)，迅速(su)把空氣(qi)從缸里(li)排(pai)出(chu)，開始軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)后，根據(ju)所軋(ya)(ya)(ya)管(guan)子的規格調整空氣(qi)壓(ya)力(li)(li)P1.液壓(ya)自動(dong)(dong)喂料器(qi)斷面示意圖(tu)如圖(tu)13-7所示。
該(gai)喂(wei)料器的(de)(de)一(yi)個特點是，空(kong)(kong)氣(qi)(qi)缸的(de)(de)沖(chong)程長(chang)(chang)(chang)度都保持不(bu)變。軋(ya)(ya)制(zhi)152~203mm管子時(shi)沖(chong)程長(chang)(chang)(chang)度為(wei)762mm,而軋(ya)(ya)制(zhi)228~406mm的(de)(de)管子時(shi)，則沖(chong)程長(chang)(chang)(chang)度為(wei)838mm.這意味著(zhu)軋(ya)(ya)輥(gun)工(gong)作段(duan)長(chang)(chang)(chang)度是恒定不(bu)變的(de)(de)，在(zai)軋(ya)(ya)輥(gun)車床上凸輪的(de)(de)安裝位置恰可使軋(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)工(gong)作段(duan)和所對應的(de)(de)喂(wei)料器一(yi)致。喂(wei)料的(de)(de)方向與(yu)軋(ya)(ya)輥(gun)旋(xuan)轉的(de)(de)方向是相(xiang)反的(de)(de)，軋(ya)(ya)機(ji)操作工(gong)控(kong)制(zhi)喂(wei)料速度并(bing)將此速度和軋(ya)(ya)輥(gun)轉速保持同(tong)步。芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)長(chang)(chang)(chang)度為(wei)4572~4877mm,同(tong)時(shi)使用的(de)(de)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)為(wei)5根(gen)，其中一(yi)根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)用于軋(ya)(ya)制(zhi)，其余芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)中冷(leng)卻，然后浸人水(shui)中進一(yi)步冷(leng)卻，一(yi)般是3根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)中冷(leng)卻，一(yi)根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)在(zai)水(shui)里冷(leng)卻，軋(ya)(ya)機(ji)運行中5根(gen)芯(xin)(xin)(xin)棒(bang)(bang)就這樣(yang)反復循環著(zhu)。
根據所軋(ya)(ya)管子規格調下輥高度，調整后其(qi)高度是不變(bian)的(de)(de)(de)。當空心坯被軋(ya)(ya)成(cheng)帶有(you)皮(pi)爾(er)格頭的(de)(de)(de)管子后，應將(jiang)(jiang)上(shang)(shang)輥抬起。上(shang)(shang)輥是由(you)高壓水(shui)缸來(lai)平(ping)衡的(de)(de)(de)，其(qi)升降(jiang)由(you)電(dian)動(dong)機操作(zuo)，由(you)于芯棒全長有(you)1.6mm左(zuo)右的(de)(de)(de)“退拔”，為使壁(bi)厚保持不變(bian)，軋(ya)(ya)制(zhi)時通過一個微調裝置而(er)將(jiang)(jiang)軋(ya)(ya)輥升高，微調裝置由(you)專用(yong)電(dian)動(dong)機和(he)減(jian)速箱組成(cheng)，減(jian)速箱的(de)(de)(de)出軸通過空氣離合器與壓下螺絲(si)電(dian)動(dong)機的(de)(de)(de)軸相連，軋(ya)(ya)制(zhi)時操作(zuo)工(gong)將(jiang)(jiang)上(shang)(shang)軋(ya)(ya)輥逐漸抬高以補償芯棒的(de)(de)(de)錐度和(he)熱膨脹。
軋(ya)(ya)(ya)制過程中金屬流動(dong)(dong)的(de)方向與喂(wei)料(liao)的(de)方向相同，軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)每(mei)轉(zhuan)一(yi)周后，芯棒回(hui)轉(zhuan)90°左右。當空心坯(pi)被軋(ya)(ya)(ya)制并(bing)由芯棒前端(duan)向前移(yi)動(dong)(dong)時，毛管(guan)繼續在導槽上(shang)滑移(yi)，空心坯(pi)完全軋(ya)(ya)(ya)成管(guan)子后，上(shang)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)抬起(qi)，升降輥(gun)升起(qi)，將毛管(guan)輸送到熱鋸，切去端(duan)頭(tou)和皮爾格頭(tou)，然后測(ce)(ce)量(liang)和稱量(liang)管(guan)子，在管(guan)壁上(shang)標出(chu)測(ce)(ce)得的(de)重量(liang)。
