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)一軋管機組采用Phoenix 鋼鐵公司(si)平爐(lu)頂鑄生產(chan)的最大重量達8000磅的波浪(lang)形鋼錠為原料，成品管直徑為51/2~16英(ying)寸壁厚為1/4~3英(ying)寸。
這種軋(ya)管機組的一(yi)大特點是(shi)(shi)直接采用平(ping)爐(lu)鋼錠(ding)在一(yi)個連續的工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)中軋(ya)制成管，并且僅一(yi)次加(jia)熱(re)就能完成沖孔(kong)、延(yan)伸，周期(qi)軋(ya)管各工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)，其(qi)主要工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)：鋼錠(ding)清(qing)理(li)、加(jia)熱(re)、沖孔(kong)、延(yan)伸、周期(qi)軋(ya)管，再加(jia)熱(re)、定徑(jing)、修磨，精整(zheng)和(he)水壓試驗，以下主要論述沖孔(kong)、延(yan)伸和(he)周期(qi)軋(ya)管等三(san)個工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)。
1. 水(shui)壓沖孔(kong)
鋼錠(ding)經(jing)火焰(yan)燒剝去除表面缺陷后(hou)，在(zai)(zai)車底式加熱爐內加熱到2340~2370℉。用(yong)小車運(yun)送(song)到沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)機(ji)上(shang)進行沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)操(cao)作。鋼錠(ding)在(zai)(zai)1200t水壓沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)機(ji)上(shang)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)，其(qi)操(cao)作過程如下：用(yong)水壓操(cao)縱(zong)的(de)裝料機(ji)將鋼錠(ding)送(song)人沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)機(ji)，將其(qi)置于支(zhi)架上(shang)的(de)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)位置，兩個(ge)支(zhi)架中有一(yi)個(ge)是固定在(zai)(zai)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)上(shang)的(de)，而另一(yi)個(ge)則可以(yi)伸(shen)縮，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)前(qian)移(yi)時(shi)即將鋼錠(ding)套住，開始沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)操(cao)作。鋼錠(ding)沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)后(hou)，其(qi)形(xing)狀(zhuang)像(xiang)杯(bei)(bei)子，被(bei)稱為杯(bei)(bei)狀(zhuang)體，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)的(de)內徑(jing)(jing)決(jue)定杯(bei)(bei)狀(zhuang)體的(de)外徑(jing)(jing)。沖(chong)(chong)(chong)(chong)頭直徑(jing)(jing)則確定杯(bei)(bei)狀(zhuang)體內孔(kong)的(de)直徑(jing)(jing)，圖13-1所示是沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)前(qian)移(yi)但尚未(wei)套上(shang)鋼錠(ding)前(qian)端時(shi)的(de)狀(zhuang)況，沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)前(qian)移(yi)達到其(qi)沖(chong)(chong)(chong)(chong)程的(de)75%,可伸(shen)縮支(zhi)架從下部移(yi)出，圖13-2示出鋼錠(ding)已被(bei)套入沖(chong)(chong)(chong)(chong)孔(kong)模(mo)內。
圖13-3示出(chu)(chu)整個杯狀(zhuang)體還(huan)套在沖(chong)孔模內的(de)(de)情況(kuang)，從圖13-3可以看出(chu)(chu)被沖(chong)孔的(de)(de)鋼錠(ding)前端只剩下(xia)很薄的(de)(de)杯底。鋼錠(ding)呈方形或(huo)圓形，即直徑為13英寸(cun)，16英寸(cun)，19英寸(cun)和21英寸(cun)的(de)(de)波浪形圓錠(ding)。
2. 杯狀(zhuang)體延伸(shen)
在延伸機上(shang)，杯狀體在兩個(ge)在水平面(mian)上(shang)成(cheng)反向傾斜的(de)斜置軋輥間，通過具有一定(ding)形(xing)狀的(de)頂頭進行(xing)軋制(zhi)。在垂直平面(mian)上(shang)有兩個(ge)固定(ding)導(dao)板，其作用是(shi)限制(zhi)變形(xing)區(qu)的(de)杯狀體的(de)斷面(mian)形(xing)狀使之不至于過分橢圓。這(zhe)種延伸機與曼內斯曼斜軋穿(chuan)孔(kong)機很相似，它可以延伸杯狀體，并穿(chuan)透杯底使之成(cheng)為空心坯。
圖13-4示出采用曼內(nei)斯(si)曼輥型的(de)延伸(shen)機對(dui)杯狀體進行延伸(shen)的(de)過程。圖13-5所示是(shi)采用了(le)Calmes軋輥的(de)情況，空心坯延伸(shen)時，最(zui)好選用延伸(shen)率 λ＝1.75,最(zui)大不超過2。
延伸機(ji)采用3相、60Hz、功率為2208kW(3000馬(ma)力）的(de)同步電機(ji)傳動，額定電壓、轉(zhuan)速(su)分(fen)別為6900V,1500r/min,減(jian)速(su)機(ji)的(de)速(su)比為3。
延(yan)伸機(ji)的(de)主要特點之(zhi)一(yi)是它(ta)所生(sheng)產的(de)空心坯(pi)壁(bi)厚(hou)比較均勻(yun)。斜軋(ya)延(yan)伸機(ji)的(de)延(yan)伸過程可參看圖13-6。
杯狀(zhuang)體離開(kai)軋輥(gun)成為空心(xin)坯后，用以夾持頂桿的鎖門就打開(kai)，空心(xin)坯從延伸機(ji)輸出，用橫移小車將其(qi)運(yun)送到(dao)周期軋管機(ji)。
3. 周期軋(ya)管機軋(ya)管
周期軋(ya)(ya)(ya)管機由(you)一(yi)臺額定功率為1472kW(2000馬力(li)）的(de)電動(dong)(dong)機傳動(dong)(dong)，該電動(dong)(dong)機的(de)功率能(neng)達2208kW(3000馬力(li)）而不至于(yu)過分發熱。電動(dong)(dong)機軸上(shang)配(pei)有飛輪，在(zai)(zai)每一(yi)轉中它(ta)既提供能(neng)量又獲得能(neng)量，軋(ya)(ya)(ya)機速(su)(su)(su)度是(shi)30~105r/min,較低(di)的(de)速(su)(su)(su)度用于(yu)軋(ya)(ya)(ya)制大管，而較高(gao)的(de)速(su)(su)(su)度用來軋(ya)(ya)(ya)小管。操作(zuo)喂(wei)料(liao)器(qi)的(de)高(gao)壓(ya)水(shui)壓(ya)力(li)為2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向一(yi)個(ge)前(qian)進(jin)缸和(he)兩個(ge)回程(cheng)缸供水(shui)，正常運(yun)轉時，向前(qian)進(jin)缸連(lian)續地供高(gao)壓(ya)水(shui)，向前(qian)喂(wei)料(liao)時，高(gao)壓(ya)水(shui)由(you)回程(cheng)缸流出，因此(ci)向前(qian)喂(wei)料(liao)的(de)速(su)(su)(su)度受到(dao)從回程(cheng)缸排(pai)出的(de)高(gao)壓(ya)水(shui)量的(de)控(kong)制。這一(yi)操作(zuo)在(zai)(zai)咬人(ren)時是(shi)手工操作(zuo)，由(you)操作(zuo)工自(zi)行控(kong)制，軋(ya)(ya)(ya)制時則是(shi)自(zi)動(dong)(dong)操作(zuo)的(de)，操作(zuo)工應(ying)使喂(wei)料(liao)器(qi)的(de)前(qian)進(jin)速(su)(su)(su)度與軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)速(su)(su)(su)度同步；此(ci)外，操作(zuo)工還必須控(kong)制空氣(qi)壓(ya)力(li)p1,空心坯(pi)咬人(ren)時，迅速(su)(su)(su)把空氣(qi)從缸里排(pai)出，開始軋(ya)(ya)(ya)制后，根據(ju)所(suo)軋(ya)(ya)(ya)管子的(de)規格調整空氣(qi)壓(ya)力(li)P1.液(ye)壓(ya)自(zi)動(dong)(dong)喂(wei)料(liao)器(qi)斷面示意(yi)圖如(ru)圖13-7所(suo)示。
該喂(wei)料器的(de)一(yi)個特(te)點是(shi)，空(kong)氣(qi)缸(gang)的(de)沖程(cheng)長(chang)(chang)度(du)都保持不變(bian)。軋制(zhi)152~203mm管子時沖程(cheng)長(chang)(chang)度(du)為(wei)762mm,而軋制(zhi)228~406mm的(de)管子時，則沖程(cheng)長(chang)(chang)度(du)為(wei)838mm.這(zhe)意味著軋輥(gun)工作(zuo)段長(chang)(chang)度(du)是(shi)恒定不變(bian)的(de)，在軋輥(gun)車床上凸輪的(de)安裝位置(zhi)恰可使軋輥(gun)的(de)工作(zuo)段和(he)所對應的(de)喂(wei)料器一(yi)致。喂(wei)料的(de)方向(xiang)與軋輥(gun)旋轉的(de)方向(xiang)是(shi)相反的(de)，軋機(ji)操作(zuo)工控制(zhi)喂(wei)料速度(du)并將此速度(du)和(he)軋輥(gun)轉速保持同步。芯(xin)棒長(chang)(chang)度(du)為(wei)4572~4877mm,同時使用(yong)的(de)芯(xin)棒為(wei)5根(gen)，其中一(yi)根(gen)芯(xin)棒用(yong)于軋制(zhi)，其余芯(xin)棒在空(kong)氣(qi)中冷(leng)卻，然后浸人水(shui)(shui)中進一(yi)步冷(leng)卻，一(yi)般是(shi)3根(gen)芯(xin)棒在空(kong)氣(qi)中冷(leng)卻，一(yi)根(gen)芯(xin)棒在水(shui)(shui)里冷(leng)卻，軋機(ji)運行中5根(gen)芯(xin)棒就這(zhe)樣反復循(xun)環著。
根據所軋(ya)管子(zi)(zi)規格(ge)調下輥(gun)高(gao)度，調整后其(qi)高(gao)度是(shi)不(bu)變的(de)。當空(kong)心坯被軋(ya)成帶有皮(pi)爾格(ge)頭的(de)管子(zi)(zi)后，應將上輥(gun)抬起。上輥(gun)是(shi)由高(gao)壓水缸(gang)來平衡的(de)，其(qi)升降(jiang)由電動機操(cao)作(zuo)，由于芯棒全(quan)長有1.6mm左右的(de)“退拔(ba)”，為使壁厚保持不(bu)變，軋(ya)制時通過(guo)一個微調裝(zhuang)置而將軋(ya)輥(gun)升高(gao)，微調裝(zhuang)置由專(zhuan)用電動機和(he)減速箱(xiang)組成，減速箱(xiang)的(de)出軸通過(guo)空(kong)氣離合器(qi)與壓下螺(luo)絲電動機的(de)軸相連，軋(ya)制時操(cao)作(zuo)工(gong)將上軋(ya)輥(gun)逐漸(jian)抬高(gao)以補(bu)償芯棒的(de)錐度和(he)熱膨脹。
軋制(zhi)過程(cheng)中金(jin)屬流動的(de)方向與喂料的(de)方向相同，軋輥每(mei)轉(zhuan)(zhuan)一周后，芯棒回轉(zhuan)(zhuan)90°左右。當空(kong)(kong)心(xin)坯被軋制(zhi)并由芯棒前端(duan)(duan)向前移動時，毛管(guan)繼(ji)續在導(dao)槽上滑移，空(kong)(kong)心(xin)坯完(wan)全(quan)軋成管(guan)子后，上軋輥抬起，升降輥升起，將(jiang)毛管(guan)輸送到熱鋸，切去端(duan)(duan)頭和皮爾格(ge)頭，然后測量(liang)(liang)和稱量(liang)(liang)管(guan)子，在管(guan)壁上標出測得的(de)重量(liang)(liang)。
