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)一軋管機(ji)組采用Phoenix 鋼鐵公司平爐頂(ding)鑄生產的最大重量達(da)8000磅的波浪形鋼錠為(wei)原料(liao)，成品(pin)管直徑為(wei)51/2~16英(ying)寸壁厚為(wei)1/4~3英(ying)寸。
這種軋(ya)(ya)(ya)管機組的(de)一大特(te)點是直接采用平爐鋼(gang)錠(ding)在一個(ge)(ge)連(lian)續的(de)工(gong)藝過程(cheng)(cheng)中軋(ya)(ya)(ya)制成(cheng)管，并(bing)且僅一次(ci)加(jia)熱就(jiu)能(neng)完成(cheng)沖(chong)孔、延(yan)伸，周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)管各工(gong)藝過程(cheng)(cheng)，其主要(yao)工(gong)藝過程(cheng)(cheng)是：鋼(gang)錠(ding)清理、加(jia)熱、沖(chong)孔、延(yan)伸、周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)管，再加(jia)熱、定徑、修(xiu)磨，精整和水壓(ya)試驗(yan)，以下主要(yao)論述(shu)沖(chong)孔、延(yan)伸和周(zhou)期軋(ya)(ya)(ya)管等三個(ge)(ge)工(gong)藝過程(cheng)(cheng)。
1. 水壓沖孔
鋼(gang)(gang)錠(ding)經火(huo)焰燒(shao)剝去(qu)除表(biao)面(mian)缺陷后(hou)，在(zai)車(che)底式加(jia)熱爐內(nei)(nei)(nei)加(jia)熱到(dao)(dao)2340~2370℉。用小(xiao)車(che)運送到(dao)(dao)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機上(shang)進行沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)操(cao)作(zuo)。鋼(gang)(gang)錠(ding)在(zai)1200t水(shui)壓沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機上(shang)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)，其(qi)操(cao)作(zuo)過程(cheng)如下(xia)：用水(shui)壓操(cao)縱的(de)(de)裝料機將鋼(gang)(gang)錠(ding)送人沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)機，將其(qi)置于(yu)支架(jia)上(shang)的(de)(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)位置，兩個(ge)(ge)支架(jia)中(zhong)有(you)一個(ge)(ge)是(shi)固定(ding)在(zai)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模上(shang)的(de)(de)，而另一個(ge)(ge)則可以伸(shen)縮，沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模前(qian)移(yi)時即將鋼(gang)(gang)錠(ding)套(tao)住，開始沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)操(cao)作(zuo)。鋼(gang)(gang)錠(ding)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)后(hou)，其(qi)形狀(zhuang)(zhuang)像杯子(zi)，被稱為杯狀(zhuang)(zhuang)體，沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模的(de)(de)內(nei)(nei)(nei)徑(jing)(jing)決定(ding)杯狀(zhuang)(zhuang)體的(de)(de)外(wai)徑(jing)(jing)。沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)頭(tou)直徑(jing)(jing)則確定(ding)杯狀(zhuang)(zhuang)體內(nei)(nei)(nei)孔(kong)(kong)的(de)(de)直徑(jing)(jing)，圖(tu)(tu)13-1所(suo)示是(shi)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模前(qian)移(yi)但尚(shang)未套(tao)上(shang)鋼(gang)(gang)錠(ding)前(qian)端時的(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)況(kuang)，沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模前(qian)移(yi)達到(dao)(dao)其(qi)沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)程(cheng)的(de)(de)75%,可伸(shen)縮支架(jia)從下(xia)部移(yi)出(chu)，圖(tu)(tu)13-2示出(chu)鋼(gang)(gang)錠(ding)已(yi)被套(tao)入沖(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)(kong)模內(nei)(nei)(nei)。
圖13-3示出(chu)整個杯狀體還套在沖(chong)孔模內的(de)情況，從(cong)圖13-3可(ke)以看(kan)出(chu)被(bei)沖(chong)孔的(de)鋼(gang)錠(ding)前(qian)端(duan)只剩下很薄的(de)杯底(di)。鋼(gang)錠(ding)呈方形或圓形，即直徑(jing)為13英寸(cun)(cun)(cun)，16英寸(cun)(cun)(cun)，19英寸(cun)(cun)(cun)和(he)21英寸(cun)(cun)(cun)的(de)波浪形圓錠(ding)。
2. 杯狀體(ti)延伸(shen)
在延(yan)伸(shen)(shen)機上(shang)(shang)，杯(bei)(bei)狀(zhuang)體在兩個在水(shui)平面(mian)上(shang)(shang)成反向傾斜(xie)的斜(xie)置軋輥(gun)間，通過具(ju)有(you)一定形狀(zhuang)的頂頭進行軋制。在垂直平面(mian)上(shang)(shang)有(you)兩個固定導板，其作(zuo)用是限制變形區(qu)的杯(bei)(bei)狀(zhuang)體的斷(duan)面(mian)形狀(zhuang)使之不至(zhi)于(yu)過分橢圓。這種延(yan)伸(shen)(shen)機與(yu)曼(man)內斯曼(man)斜(xie)軋穿孔(kong)機很相(xiang)似，它(ta)可(ke)以延(yan)伸(shen)(shen)杯(bei)(bei)狀(zhuang)體，并穿透杯(bei)(bei)底(di)使之成為空心坯。
圖13-4示出采用曼內斯曼輥型(xing)的延伸機對杯狀體進行延伸的過程(cheng)。圖13-5所示是(shi)采用了Calmes軋輥的情況(kuang)，空心坯延伸時，最好選用延伸率(lv) λ＝1.75,最大不超(chao)過2。
延伸(shen)機(ji)采(cai)用3相、60Hz、功率(lv)為(wei)(wei)2208kW(3000馬力）的(de)(de)同步(bu)電(dian)機(ji)傳動，額定電(dian)壓(ya)、轉速(su)分(fen)別為(wei)(wei)6900V,1500r/min,減(jian)速(su)機(ji)的(de)(de)速(su)比為(wei)(wei)3。
延伸(shen)機的主(zhu)要特點之一是它所生產的空(kong)心坯壁厚比較均勻(yun)。斜軋延伸(shen)機的延伸(shen)過程(cheng)可(ke)參看圖13-6。
杯(bei)狀體離開軋(ya)輥成為空心坯后(hou)，用(yong)以夾(jia)持頂(ding)桿(gan)的鎖門就(jiu)打開，空心坯從延伸機輸(shu)出(chu)，用(yong)橫移小車將其運送到周期軋(ya)管機。
3. 周期軋(ya)管(guan)機軋(ya)管(guan)
周期軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)由(you)一臺(tai)額(e)定功率(lv)為1472kW(2000馬(ma)力）的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)傳動(dong)(dong)，該電(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)功率(lv)能達(da)2208kW(3000馬(ma)力）而(er)不至于過分發(fa)熱。電(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)軸上配有飛輪，在每一轉中(zhong)它既(ji)提供(gong)能量(liang)又獲得能量(liang)，軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)速度是30~105r/min,較低的(de)(de)(de)(de)(de)速度用(yong)于軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)大管(guan)(guan)，而(er)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)速度用(yong)來軋(ya)(ya)(ya)小管(guan)(guan)。操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)力為2800 Ibl/in或(huo)1500 Ibf/in,以向(xiang)(xiang)一個前(qian)進(jin)缸(gang)(gang)和(he)兩個回程(cheng)(cheng)缸(gang)(gang)供(gong)水(shui)(shui)，正常運轉時(shi)(shi)，向(xiang)(xiang)前(qian)進(jin)缸(gang)(gang)連(lian)續(xu)地供(gong)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)，向(xiang)(xiang)前(qian)喂(wei)(wei)料(liao)時(shi)(shi)，高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)由(you)回程(cheng)(cheng)缸(gang)(gang)流出，因此向(xiang)(xiang)前(qian)喂(wei)(wei)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)速度受到(dao)從回程(cheng)(cheng)缸(gang)(gang)排出的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)。這一操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)在咬人時(shi)(shi)是手工操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)，由(you)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工自(zi)行控制(zhi)(zhi)，軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)(shi)則是自(zi)動(dong)(dong)操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)，操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工應使喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)進(jin)速度與(yu)軋(ya)(ya)(ya)輥的(de)(de)(de)(de)(de)速度同(tong)步；此外，操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)工還必(bi)須控制(zhi)(zhi)空氣(qi)壓(ya)(ya)力p1,空心坯咬人時(shi)(shi)，迅速把(ba)空氣(qi)從缸(gang)(gang)里(li)排出，開始軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)后，根(gen)據所軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)子的(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)格調整空氣(qi)壓(ya)(ya)力P1.液壓(ya)(ya)自(zi)動(dong)(dong)喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)斷面示意圖(tu)如(ru)圖(tu)13-7所示。
該喂(wei)料器(qi)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個特點是(shi)，空氣(qi)缸(gang)的(de)(de)沖程長(chang)度(du)(du)(du)都保持不變。軋制152~203mm管(guan)子時(shi)沖程長(chang)度(du)(du)(du)為(wei)762mm,而軋制228~406mm的(de)(de)管(guan)子時(shi)，則沖程長(chang)度(du)(du)(du)為(wei)838mm.這(zhe)意味著(zhu)軋輥(gun)工作(zuo)(zuo)段長(chang)度(du)(du)(du)是(shi)恒定不變的(de)(de)，在軋輥(gun)車床(chuang)上凸輪的(de)(de)安裝位(wei)置恰(qia)可使(shi)軋輥(gun)的(de)(de)工作(zuo)(zuo)段和所對應的(de)(de)喂(wei)料器(qi)一(yi)(yi)(yi)致。喂(wei)料的(de)(de)方向與軋輥(gun)旋轉的(de)(de)方向是(shi)相反(fan)的(de)(de)，軋機操(cao)作(zuo)(zuo)工控(kong)制喂(wei)料速(su)(su)度(du)(du)(du)并將此速(su)(su)度(du)(du)(du)和軋輥(gun)轉速(su)(su)保持同步。芯(xin)(xin)棒(bang)長(chang)度(du)(du)(du)為(wei)4572~4877mm,同時(shi)使(shi)用(yong)的(de)(de)芯(xin)(xin)棒(bang)為(wei)5根，其中(zhong)一(yi)(yi)(yi)根芯(xin)(xin)棒(bang)用(yong)于軋制，其余(yu)芯(xin)(xin)棒(bang)在空氣(qi)中(zhong)冷(leng)卻(que)，然后浸人水中(zhong)進一(yi)(yi)(yi)步冷(leng)卻(que)，一(yi)(yi)(yi)般是(shi)3根芯(xin)(xin)棒(bang)在空氣(qi)中(zhong)冷(leng)卻(que)，一(yi)(yi)(yi)根芯(xin)(xin)棒(bang)在水里冷(leng)卻(que)，軋機運行中(zhong)5根芯(xin)(xin)棒(bang)就這(zhe)樣反(fan)復(fu)循環著(zhu)。
根據所軋管子(zi)規格調下輥高(gao)度，調整后其高(gao)度是(shi)不(bu)(bu)變的(de)(de)。當空心坯被軋成(cheng)(cheng)帶(dai)有皮爾格頭的(de)(de)管子(zi)后，應將(jiang)上輥抬起。上輥是(shi)由高(gao)壓(ya)水缸(gang)來平衡的(de)(de)，其升(sheng)降由電(dian)動(dong)機(ji)操作，由于芯(xin)棒全長有1.6mm左右的(de)(de)“退拔(ba)”，為使(shi)壁厚(hou)保持不(bu)(bu)變，軋制時通(tong)過一個微(wei)調裝置(zhi)而將(jiang)軋輥升(sheng)高(gao)，微(wei)調裝置(zhi)由專用電(dian)動(dong)機(ji)和減(jian)速箱(xiang)組成(cheng)(cheng)，減(jian)速箱(xiang)的(de)(de)出(chu)軸通(tong)過空氣離合器與壓(ya)下螺絲電(dian)動(dong)機(ji)的(de)(de)軸相連(lian)，軋制時操作工將(jiang)上軋輥逐(zhu)漸抬高(gao)以補償(chang)芯(xin)棒的(de)(de)錐度和熱膨(peng)脹(zhang)。
軋(ya)(ya)制過程中金屬流(liu)動的(de)(de)方(fang)向與喂料的(de)(de)方(fang)向相(xiang)同，軋(ya)(ya)輥每轉(zhuan)(zhuan)一周后，芯棒回轉(zhuan)(zhuan)90°左右。當空心坯被軋(ya)(ya)制并由芯棒前(qian)端向前(qian)移動時，毛管(guan)(guan)繼續(xu)在(zai)導槽上(shang)滑移，空心坯完(wan)全軋(ya)(ya)成管(guan)(guan)子后，上(shang)軋(ya)(ya)輥抬起，升(sheng)降輥升(sheng)起，將毛管(guan)(guan)輸送到熱(re)鋸，切去端頭和(he)皮(pi)爾格頭，然后測(ce)量(liang)和(he)稱量(liang)管(guan)(guan)子，在(zai)管(guan)(guan)壁上(shang)標(biao)出測(ce)得的(de)(de)重量(liang)。
