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(gang)鐵公司平爐(lu)頂鑄(zhu)生產(chan)的(de)最大重量達8000磅的(de)波浪形(xing)鋼(gang)錠(ding)為(wei)原(yuan)料，成品管直徑為(wei)51/2~16英寸壁厚為(wei)1/4~3英寸。

  這種(zhong)軋(ya)管(guan)(guan)機組(zu)的一(yi)大特點是直接(jie)采用(yong)平(ping)爐鋼(gang)錠(ding)在一(yi)個(ge)連續(xu)的工藝(yi)(yi)(yi)過程(cheng)(cheng)中軋(ya)制(zhi)成管(guan)(guan)，并(bing)且僅(jin)一(yi)次加(jia)熱(re)就能(neng)完成沖孔(kong)、延(yan)伸，周期(qi)軋(ya)管(guan)(guan)各工藝(yi)(yi)(yi)過程(cheng)(cheng)，其(qi)主(zhu)要工藝(yi)(yi)(yi)過程(cheng)(cheng)是：鋼(gang)錠(ding)清理、加(jia)熱(re)、沖孔(kong)、延(yan)伸、周期(qi)軋(ya)管(guan)(guan)，再(zai)加(jia)熱(re)、定(ding)徑(jing)、修磨，精整和(he)水(shui)壓試驗，以下主(zhu)要論(lun)述(shu)沖孔(kong)、延(yan)伸和(he)周期(qi)軋(ya)管(guan)(guan)等三(san)個(ge)工藝(yi)(yi)(yi)過程(cheng)(cheng)。

1. 水壓(ya)沖孔

  鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)經火焰燒(shao)剝(bo)去除表面缺陷后(hou)，在車(che)底(di)式加(jia)熱(re)爐(lu)內加(jia)熱(re)到(dao)2340~2370℉。用(yong)小(xiao)車(che)運送到(dao)沖(chong)孔機上進行沖(chong)孔操作(zuo)。鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)在1200t水(shui)壓(ya)沖(chong)孔機上沖(chong)孔，其操作(zuo)過程(cheng)如(ru)下：用(yong)水(shui)壓(ya)操縱的(de)(de)(de)(de)裝(zhuang)料機將(jiang)鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)送人沖(chong)孔機，將(jiang)其置于(yu)支(zhi)架上的(de)(de)(de)(de)沖(chong)孔位置，兩個(ge)支(zhi)架中有一(yi)個(ge)是固定(ding)(ding)在沖(chong)孔模上的(de)(de)(de)(de)，而另一(yi)個(ge)則可(ke)以伸縮，沖(chong)孔模前(qian)移時即將(jiang)鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)套住，開始沖(chong)孔操作(zuo)。鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)沖(chong)孔后(hou)，其形狀(zhuang)像杯(bei)子，被稱為杯(bei)狀(zhuang)體，沖(chong)孔模的(de)(de)(de)(de)內徑(jing)決定(ding)(ding)杯(bei)狀(zhuang)體的(de)(de)(de)(de)外徑(jing)。沖(chong)頭直(zhi)徑(jing)則確定(ding)(ding)杯(bei)狀(zhuang)體內孔的(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)，圖(tu)13-1所示是沖(chong)孔模前(qian)移但(dan)尚未套上鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)前(qian)端(duan)時的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)況，沖(chong)孔模前(qian)移達到(dao)其沖(chong)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)75%,可(ke)伸縮支(zhi)架從下部移出，圖(tu)13-2示出鋼(gang)錠(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)已被套入沖(chong)孔模內。

  圖13-3示(shi)出(chu)整個杯狀體還套在(zai)沖孔(kong)模(mo)內的(de)情況，從(cong)圖13-3可以看出(chu)被沖孔(kong)的(de)鋼錠前(qian)端只剩(sheng)下(xia)很薄的(de)杯底。鋼錠呈方形或圓形，即直(zhi)徑為13英(ying)(ying)寸(cun)，16英(ying)(ying)寸(cun)，19英(ying)(ying)寸(cun)和(he)21英(ying)(ying)寸(cun)的(de)波浪(lang)形圓錠。

2. 杯狀體延(yan)伸

在(zai)(zai)延(yan)伸(shen)(shen)機(ji)上，杯(bei)(bei)狀體(ti)(ti)在(zai)(zai)兩(liang)個在(zai)(zai)水平(ping)面(mian)上成(cheng)反向傾斜的斜置軋(ya)輥間，通過(guo)具(ju)有一定(ding)形狀的頂頭進(jin)行軋(ya)制(zhi)(zhi)。在(zai)(zai)垂直平(ping)面(mian)上有兩(liang)個固(gu)定(ding)導板，其作用是限制(zhi)(zhi)變形區的杯(bei)(bei)狀體(ti)(ti)的斷面(mian)形狀使(shi)之(zhi)不至于(yu)過(guo)分橢圓。這種延(yan)伸(shen)(shen)機(ji)與曼(man)內斯曼(man)斜軋(ya)穿(chuan)孔機(ji)很相似，它可以延(yan)伸(shen)(shen)杯(bei)(bei)狀體(ti)(ti)，并穿(chuan)透杯(bei)(bei)底使(shi)之(zhi)成(cheng)為(wei)空心坯。

 圖(tu)13-4示出(chu)采用(yong)(yong)曼內斯(si)曼輥型的延(yan)伸機對杯狀體進行延(yan)伸的過(guo)程。圖(tu)13-5所示是采用(yong)(yong)了Calmes軋輥的情(qing)況，空心坯延(yan)伸時(shi)，最(zui)好選用(yong)(yong)延(yan)伸率 λ＝1.75,最(zui)大(da)不(bu)超(chao)過(guo)2。

 延伸(shen)機(ji)采用(yong)3相、60Hz、功率為2208kW(3000馬力）的同步電(dian)機(ji)傳動，額定電(dian)壓、轉速(su)分(fen)別為6900V,1500r/min,減速(su)機(ji)的速(su)比為3。

 延(yan)伸(shen)(shen)機的主(zhu)要特點之一是它所(suo)生產的空心坯壁厚(hou)比較(jiao)均勻。斜軋延(yan)伸(shen)(shen)機的延(yan)伸(shen)(shen)過程可參看圖(tu)13-6。

 杯狀體離開軋輥成為空心坯后(hou)，用(yong)以(yi)夾持頂桿的鎖門(men)就(jiu)打開，空心坯從延伸機輸出，用(yong)橫移小車將(jiang)其運送到周期軋管機。

3. 周期軋(ya)管機軋(ya)管

  周期(qi)軋(ya)(ya)管(guan)機(ji)由一(yi)臺額定功率為(wei)1472kW(2000馬力(li)）的電動機(ji)傳動，該電動機(ji)的功率能(neng)(neng)達2208kW(3000馬力(li)）而不至(zhi)于過(guo)分發(fa)熱(re)。電動機(ji)軸上配有飛輪，在每一(yi)轉中它(ta)既(ji)提(ti)供(gong)(gong)能(neng)(neng)量又(you)獲得能(neng)(neng)量，軋(ya)(ya)機(ji)速(su)度是(shi)(shi)30~105r/min,較低(di)的速(su)度用于軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)大(da)管(guan)，而較高(gao)(gao)(gao)(gao)的速(su)度用來軋(ya)(ya)小管(guan)。操作(zuo)(zuo)喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)的高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水壓(ya)(ya)力(li)為(wei)2800 Ibl/in或(huo)1500 Ibf/in,以向(xiang)一(yi)個前進(jin)缸和兩個回(hui)程(cheng)(cheng)缸供(gong)(gong)水，正常運轉時(shi)(shi)，向(xiang)前進(jin)缸連(lian)續地供(gong)(gong)高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水，向(xiang)前喂(wei)(wei)料(liao)時(shi)(shi)，高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水由回(hui)程(cheng)(cheng)缸流出(chu)(chu)，因(yin)此向(xiang)前喂(wei)(wei)料(liao)的速(su)度受到從(cong)回(hui)程(cheng)(cheng)缸排出(chu)(chu)的高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)水量的控制(zhi)(zhi)。這一(yi)操作(zuo)(zuo)在咬人(ren)時(shi)(shi)是(shi)(shi)手工操作(zuo)(zuo)，由操作(zuo)(zuo)工自(zi)行控制(zhi)(zhi)，軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)時(shi)(shi)則是(shi)(shi)自(zi)動操作(zuo)(zuo)的，操作(zuo)(zuo)工應使喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)的前進(jin)速(su)度與(yu)軋(ya)(ya)輥的速(su)度同步；此外(wai)，操作(zuo)(zuo)工還必須控制(zhi)(zhi)空(kong)(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)力(li)p1,空(kong)(kong)心坯(pi)咬人(ren)時(shi)(shi)，迅速(su)把(ba)空(kong)(kong)氣(qi)從(cong)缸里排出(chu)(chu)，開始軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)后，根據所(suo)(suo)軋(ya)(ya)管(guan)子的規格調整空(kong)(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)力(li)P1.液壓(ya)(ya)自(zi)動喂(wei)(wei)料(liao)器(qi)斷(duan)面示意(yi)圖如圖13-7所(suo)(suo)示。

  該喂料(liao)器的(de)(de)(de)一(yi)個特點是，空(kong)氣(qi)缸的(de)(de)(de)沖程長度(du)都保(bao)(bao)持不變。軋(ya)(ya)制(zhi)152~203mm管(guan)子(zi)時沖程長度(du)為762mm,而軋(ya)(ya)制(zhi)228~406mm的(de)(de)(de)管(guan)子(zi)時，則沖程長度(du)為838mm.這意味著軋(ya)(ya)輥工作(zuo)段(duan)(duan)長度(du)是恒定不變的(de)(de)(de)，在軋(ya)(ya)輥車床上凸輪的(de)(de)(de)安裝位置恰可使(shi)軋(ya)(ya)輥的(de)(de)(de)工作(zuo)段(duan)(duan)和所對應(ying)的(de)(de)(de)喂料(liao)器一(yi)致。喂料(liao)的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)與軋(ya)(ya)輥旋轉的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)是相反的(de)(de)(de)，軋(ya)(ya)機操作(zuo)工控(kong)制(zhi)喂料(liao)速度(du)并將(jiang)此速度(du)和軋(ya)(ya)輥轉速保(bao)(bao)持同步。芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)長度(du)為4572~4877mm,同時使(shi)用的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)為5根，其中一(yi)根芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)用于軋(ya)(ya)制(zhi)，其余芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)在空(kong)氣(qi)中冷(leng)卻(que)，然后浸人水中進一(yi)步冷(leng)卻(que)，一(yi)般是3根芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)在空(kong)氣(qi)中冷(leng)卻(que)，一(yi)根芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)在水里(li)冷(leng)卻(que)，軋(ya)(ya)機運行中5根芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)就這樣反復循(xun)環著。

  根據所軋(ya)(ya)(ya)管子規(gui)格(ge)調下(xia)輥高(gao)度(du)(du)，調整后(hou)其高(gao)度(du)(du)是不變(bian)的(de)(de)。當空心(xin)坯被軋(ya)(ya)(ya)成帶有(you)皮爾(er)格(ge)頭的(de)(de)管子后(hou)，應將上(shang)輥抬起。上(shang)輥是由(you)(you)高(gao)壓水(shui)缸來平衡的(de)(de)，其升降由(you)(you)電(dian)動機(ji)操(cao)作(zuo)，由(you)(you)于芯(xin)棒(bang)全長(chang)有(you)1.6mm左(zuo)右的(de)(de)“退(tui)拔”，為使(shi)壁厚保持不變(bian)，軋(ya)(ya)(ya)制時通過一(yi)個微(wei)調裝(zhuang)置(zhi)而將軋(ya)(ya)(ya)輥升高(gao)，微(wei)調裝(zhuang)置(zhi)由(you)(you)專用電(dian)動機(ji)和減速箱組(zu)成，減速箱的(de)(de)出軸通過空氣離合器與壓下(xia)螺絲電(dian)動機(ji)的(de)(de)軸相(xiang)連，軋(ya)(ya)(ya)制時操(cao)作(zuo)工將上(shang)軋(ya)(ya)(ya)輥逐漸抬高(gao)以補償芯(xin)棒(bang)的(de)(de)錐度(du)(du)和熱膨(peng)脹(zhang)。

  軋(ya)制過(guo)程中金屬流動(dong)(dong)的方(fang)向與喂(wei)料的方(fang)向相同，軋(ya)輥(gun)(gun)每轉一周后(hou)，芯棒回轉90°左(zuo)右(you)。當空心(xin)坯被軋(ya)制并由芯棒前端(duan)向前移動(dong)(dong)時，毛(mao)管繼(ji)續在(zai)導槽上滑移，空心(xin)坯完全軋(ya)成管子后(hou)，上軋(ya)輥(gun)(gun)抬(tai)起，升降輥(gun)(gun)升起，將毛(mao)管輸送(song)到熱(re)鋸(ju)，切去端(duan)頭(tou)和(he)皮(pi)爾(er)格頭(tou)，然后(hou)測量和(he)稱量管子，在(zai)管壁上標(biao)出測得(de)的重量。