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。


  這一軋管機組采用Phoenix 鋼鐵公司平爐頂(ding)鑄生(sheng)產的最(zui)大重量(liang)達8000磅的波浪形鋼錠為(wei)(wei)原料，成品管直(zhi)徑為(wei)(wei)51/2~16英(ying)寸(cun)壁厚為(wei)(wei)1/4~3英(ying)寸(cun)。


  這種軋管(guan)機組的一大(da)特(te)點(dian)是直接(jie)采用平(ping)爐鋼(gang)錠在(zai)一個連續(xu)的工藝(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中軋制成(cheng)(cheng)管(guan)，并且僅一次加(jia)熱就能完成(cheng)(cheng)沖孔(kong)、延(yan)伸(shen)，周期(qi)(qi)軋管(guan)各(ge)工藝(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)，其主要工藝(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)是：鋼(gang)錠清理、加(jia)熱、沖孔(kong)、延(yan)伸(shen)、周期(qi)(qi)軋管(guan)，再加(jia)熱、定徑、修(xiu)磨，精(jing)整和水壓試驗，以下主要論述沖孔(kong)、延(yan)伸(shen)和周期(qi)(qi)軋管(guan)等三個工藝(yi)(yi)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。



1. 水壓(ya)沖孔


  鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠經火焰燒剝去除表(biao)面缺陷后，在車底(di)式加熱(re)爐(lu)內加熱(re)到(dao)2340~2370℉。用小車運送到(dao)沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)機上進行沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)(cao)作(zuo)。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠在1200t水壓沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)機上沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)，其(qi)操(cao)(cao)作(zuo)過程(cheng)如下(xia)：用水壓操(cao)(cao)縱的(de)(de)(de)(de)裝料機將鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠送人沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)機，將其(qi)置(zhi)(zhi)于支(zhi)架上的(de)(de)(de)(de)沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)位置(zhi)(zhi)，兩個(ge)(ge)支(zhi)架中有一(yi)個(ge)(ge)是固定在沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)模上的(de)(de)(de)(de)，而(er)另(ling)一(yi)個(ge)(ge)則可以伸(shen)縮，沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)模前(qian)(qian)移(yi)(yi)時即將鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠套(tao)住，開始沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)操(cao)(cao)作(zuo)。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)后，其(qi)形狀像(xiang)杯子，被稱為(wei)杯狀體(ti)，沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)模的(de)(de)(de)(de)內徑(jing)(jing)決定杯狀體(ti)的(de)(de)(de)(de)外(wai)徑(jing)(jing)。沖頭直徑(jing)(jing)則確定杯狀體(ti)內孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)直徑(jing)(jing)，圖13-1所示(shi)是沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)模前(qian)(qian)移(yi)(yi)但尚未套(tao)上鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠前(qian)(qian)端時的(de)(de)(de)(de)狀況，沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)模前(qian)(qian)移(yi)(yi)達到(dao)其(qi)沖程(cheng)的(de)(de)(de)(de)75%,可伸(shen)縮支(zhi)架從下(xia)部移(yi)(yi)出，圖13-2示(shi)出鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)錠已被套(tao)入沖孔(kong)(kong)(kong)(kong)模內。


圖 13-1.jpg

圖 13-2.jpg


  圖13-3示(shi)出(chu)整個杯狀體還套在沖(chong)孔(kong)模內的情況，從圖13-3可(ke)以看出(chu)被沖(chong)孔(kong)的鋼錠(ding)(ding)前端只剩下很薄的杯底。鋼錠(ding)(ding)呈方形或圓形，即直徑為13英(ying)(ying)寸，16英(ying)(ying)寸，19英(ying)(ying)寸和(he)21英(ying)(ying)寸的波(bo)浪形圓錠(ding)(ding)。


圖 13-3.jpg



2. 杯狀體延伸


在延(yan)伸(shen)機(ji)上，杯(bei)狀(zhuang)體(ti)(ti)在兩(liang)個在水(shui)平面上成(cheng)反向傾斜的(de)斜置軋輥間，通過具有一定形(xing)(xing)狀(zhuang)的(de)頂頭進行軋制(zhi)。在垂直平面上有兩(liang)個固定導板，其(qi)作用是限制(zhi)變形(xing)(xing)區(qu)的(de)杯(bei)狀(zhuang)體(ti)(ti)的(de)斷面形(xing)(xing)狀(zhuang)使(shi)之不至于過分橢圓。這種延(yan)伸(shen)機(ji)與(yu)曼內斯曼斜軋穿孔機(ji)很相似，它(ta)可以延(yan)伸(shen)杯(bei)狀(zhuang)體(ti)(ti)，并穿透(tou)杯(bei)底使(shi)之成(cheng)為空心(xin)坯(pi)。


 圖13-4示(shi)出采用曼內斯曼輥(gun)型的延伸(shen)機對杯狀(zhuang)體(ti)進行延伸(shen)的過程。圖13-5所示(shi)是采用了Calmes軋輥(gun)的情況，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。


圖 13-4.jpg


 延伸機(ji)(ji)采用3相、60Hz、功率為(wei)2208kW(3000馬力(li)）的(de)同步電機(ji)(ji)傳動，額定電壓(ya)、轉速(su)分別為(wei)6900V,1500r/min,減速(su)機(ji)(ji)的(de)速(su)比為(wei)3。


 延(yan)伸機的主要特點之一是它所生產的空心坯壁厚比較均勻。斜軋(ya)延(yan)伸機的延(yan)伸過程可參看圖13-6。


圖 13-6.jpg


 杯狀(zhuang)體離開軋(ya)輥成為空心坯后，用(yong)以夾持(chi)頂桿(gan)的(de)鎖門就打開，空心坯從(cong)延伸機輸(shu)出，用(yong)橫移(yi)小車(che)將其(qi)運(yun)送到周期軋(ya)管機。



3. 周期(qi)軋管機軋管


  周期(qi)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機(ji)由(you)一臺額定(ding)功率(lv)為1472kW(2000馬(ma)力）的(de)(de)電(dian)動(dong)機(ji)傳動(dong)，該電(dian)動(dong)機(ji)的(de)(de)功率(lv)能達2208kW(3000馬(ma)力）而(er)不(bu)至于過(guo)分發熱。電(dian)動(dong)機(ji)軸上配有飛輪，在每(mei)一轉中它既提供能量(liang)又獲得(de)能量(liang)，軋(ya)(ya)(ya)機(ji)速(su)度(du)是30~105r/min,較低的(de)(de)速(su)度(du)用于軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)大管(guan)，而(er)較高的(de)(de)速(su)度(du)用來軋(ya)(ya)(ya)小管(guan)。操作(zuo)喂料(liao)(liao)器(qi)的(de)(de)高壓(ya)(ya)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)力為2800 Ibl/in或1500 Ibf/in,以向(xiang)一個(ge)前(qian)(qian)(qian)進(jin)缸(gang)(gang)(gang)和兩個(ge)回程(cheng)缸(gang)(gang)(gang)供水(shui)(shui)，正常運(yun)轉時(shi)，向(xiang)前(qian)(qian)(qian)進(jin)缸(gang)(gang)(gang)連(lian)續地(di)供高壓(ya)(ya)水(shui)(shui)，向(xiang)前(qian)(qian)(qian)喂料(liao)(liao)時(shi)，高壓(ya)(ya)水(shui)(shui)由(you)回程(cheng)缸(gang)(gang)(gang)流出，因(yin)此(ci)向(xiang)前(qian)(qian)(qian)喂料(liao)(liao)的(de)(de)速(su)度(du)受(shou)到從(cong)回程(cheng)缸(gang)(gang)(gang)排出的(de)(de)高壓(ya)(ya)水(shui)(shui)量(liang)的(de)(de)控(kong)制(zhi)。這一操作(zuo)在咬人時(shi)是手工(gong)操作(zuo)，由(you)操作(zuo)工(gong)自(zi)行控(kong)制(zhi)，軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)時(shi)則是自(zi)動(dong)操作(zuo)的(de)(de)，操作(zuo)工(gong)應使喂料(liao)(liao)器(qi)的(de)(de)前(qian)(qian)(qian)進(jin)速(su)度(du)與軋(ya)(ya)(ya)輥的(de)(de)速(su)度(du)同步(bu)；此(ci)外，操作(zuo)工(gong)還必須(xu)控(kong)制(zhi)空(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)力p1,空(kong)心坯(pi)咬人時(shi)，迅速(su)把空(kong)氣(qi)從(cong)缸(gang)(gang)(gang)里排出，開始軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)后，根據所(suo)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)子的(de)(de)規格調整空(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)力P1.液壓(ya)(ya)自(zi)動(dong)喂料(liao)(liao)器(qi)斷面示意圖如圖13-7所(suo)示。


圖 13-7.jpg


  該(gai)喂(wei)料器(qi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個特點是(shi)(shi)(shi)，空氣(qi)缸(gang)的(de)(de)(de)(de)沖(chong)程長度(du)都保持(chi)不變。軋(ya)(ya)制152~203mm管子時沖(chong)程長度(du)為(wei)762mm,而軋(ya)(ya)制228~406mm的(de)(de)(de)(de)管子時，則沖(chong)程長度(du)為(wei)838mm.這意味著軋(ya)(ya)輥工(gong)作(zuo)(zuo)段(duan)長度(du)是(shi)(shi)(shi)恒定不變的(de)(de)(de)(de)，在(zai)軋(ya)(ya)輥車床上凸輪的(de)(de)(de)(de)安裝位置(zhi)恰可使(shi)軋(ya)(ya)輥的(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)段(duan)和所對(dui)應的(de)(de)(de)(de)喂(wei)料器(qi)一(yi)(yi)致。喂(wei)料的(de)(de)(de)(de)方向與軋(ya)(ya)輥旋轉的(de)(de)(de)(de)方向是(shi)(shi)(shi)相反的(de)(de)(de)(de)，軋(ya)(ya)機(ji)操(cao)作(zuo)(zuo)工(gong)控制喂(wei)料速度(du)并將此速度(du)和軋(ya)(ya)輥轉速保持(chi)同(tong)步(bu)。芯(xin)棒(bang)(bang)長度(du)為(wei)4572~4877mm,同(tong)時使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)芯(xin)棒(bang)(bang)為(wei)5根(gen)，其中(zhong)一(yi)(yi)根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)用(yong)于軋(ya)(ya)制，其余(yu)芯(xin)棒(bang)(bang)在(zai)空氣(qi)中(zhong)冷(leng)卻(que)(que)，然后浸人水中(zhong)進一(yi)(yi)步(bu)冷(leng)卻(que)(que)，一(yi)(yi)般是(shi)(shi)(shi)3根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)在(zai)空氣(qi)中(zhong)冷(leng)卻(que)(que)，一(yi)(yi)根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)在(zai)水里冷(leng)卻(que)(que)，軋(ya)(ya)機(ji)運行(xing)中(zhong)5根(gen)芯(xin)棒(bang)(bang)就這樣反復循環著。


  根據所軋(ya)管(guan)子規(gui)格(ge)(ge)調下(xia)輥(gun)高度，調整后其高度是(shi)不變的。當空心坯被(bei)軋(ya)成帶有(you)皮(pi)爾格(ge)(ge)頭的管(guan)子后，應將上輥(gun)抬(tai)起(qi)。上輥(gun)是(shi)由(you)(you)高壓(ya)水缸來平衡的，其升降由(you)(you)電動機操(cao)(cao)作，由(you)(you)于芯棒全長(chang)有(you)1.6mm左右的“退拔”，為使壁厚(hou)保持不變，軋(ya)制(zhi)時(shi)通(tong)過一個微調裝置而將軋(ya)輥(gun)升高，微調裝置由(you)(you)專用電動機和減(jian)速箱組成，減(jian)速箱的出(chu)軸通(tong)過空氣離(li)合器與壓(ya)下(xia)螺絲電動機的軸相連，軋(ya)制(zhi)時(shi)操(cao)(cao)作工將上軋(ya)輥(gun)逐漸抬(tai)高以(yi)補償芯棒的錐度和熱膨脹(zhang)。


  軋制過程中金(jin)屬流動的(de)方(fang)向(xiang)(xiang)與喂料的(de)方(fang)向(xiang)(xiang)相(xiang)同，軋輥(gun)每轉一周后(hou)(hou)，芯(xin)棒回轉90°左右。當空(kong)心坯被軋制并由芯(xin)棒前端向(xiang)(xiang)前移(yi)動時，毛(mao)(mao)管(guan)(guan)繼續在導槽上(shang)滑移(yi)，空(kong)心坯完全軋成管(guan)(guan)子(zi)(zi)后(hou)(hou)，上(shang)軋輥(gun)抬起(qi)，升(sheng)降輥(gun)升(sheng)起(qi)，將(jiang)毛(mao)(mao)管(guan)(guan)輸送到熱鋸，切去端頭和皮爾格頭，然后(hou)(hou)測量和稱(cheng)量管(guan)(guan)子(zi)(zi)，在管(guan)(guan)壁上(shang)標(biao)出(chu)測得的(de)重量。