Calmes 是在(zai)改進(jin)方(fang)坯連鑄技(ji)術和水壓穿孔(kong)(kong)技(ji)術兩個(ge)方(fang)面(mian)技(ji)術的基礎上而發展(zhan)起PPM技(ji)術的,在(zai)PPM發明之前解(jie)決連鑄坯穿孔(kong)(kong)問題的幾個(ge)途(tu)徑主要是:
1. 將連鑄方坯軋成(cheng)圓(yuan)坯后(hou),再用斜軋穿孔;
2. 采用三輥式穿孔機對低(di)碳(tan)鋼的連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)坯穿孔,至于其(qi)他鋼種,則用經過軋制(zhi)的連(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)坯進行(xing)穿孔;
3. 在水(shui)壓沖(chong)孔(kong)機上對連(lian)鑄坯進行沖(chong)孔(kong)。
而PPM可(ke)以直接對連(lian)鑄方(fang)坯穿孔,這在技(ji)術發展史上不能不說是一大(da)進(jin)步(bu)。
A.H.Calmes 為發展壓力穿孔工藝而做的大量試驗始自20世紀50年代末,于60年代末制成試驗軋機,接著,在Dalmine 不銹鋼(gang)管廠進行了工業性試驗。
1971年意大利 Dalmine 廠建立了一(yi)個(ge)(ge)由加(jia)熱到壓(ya)(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)完整工(gong)業性試(shi)驗(yan)車間,試(shi)驗(yan)證明,壓(ya)(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)工(gong)藝可以實現連鑄方坯的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)。所以,1978年8月在(zai)(zai)(zai)(zai)意大利Bergamo投(tou)產(chan)的(de)(de)(de)(de)世界上第一(yi)個(ge)(ge)MPM軋管廠采用了PPM,這臺壓(ya)(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)軋輥輥徑為(wei)1280mm,電機(ji)功率(lv)為(wei)500kW,推(tui)料(liao)機(ji)的(de)(de)(de)(de)最大推(tui)力(li)為(wei)2300kN.壓(ya)(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)前設有兩(liang)個(ge)(ge)導(dao)(dao)(dao)向(xiang)(xiang)(xiang)裝置,一(yi)個(ge)(ge)是(shi)輥式導(dao)(dao)(dao)向(xiang)(xiang)(xiang)裝置,另一(yi)個(ge)(ge)是(shi)板式導(dao)(dao)(dao)向(xiang)(xiang)(xiang)裝置。后者是(shi)日(ri)本八幡廠滾動(dong)式導(dao)(dao)(dao)板裝置的(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)改進,四塊導(dao)(dao)(dao)板各由液(ye)壓(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)向(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)坯,使方坯保持在(zai)(zai)(zai)(zai)中心線上,壓(ya)(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)的(de)(de)(de)(de)推(tui)桿是(shi)一(yi)根圓棒(bang),前端(duan)有一(yi)個(ge)(ge)方形(xing)(xing)推(tui)頭(tou),在(zai)(zai)(zai)(zai)推(tui)桿的(de)(de)(de)(de)中部有一(yi)個(ge)(ge)一(yi)段(duan)1m左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)方形(xing)(xing)截面的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)向(xiang)(xiang)(xiang)段(duan),在(zai)(zai)(zai)(zai)其四面鑲有可以更換的(de)(de)(de)(de)耐磨襯板。在(zai)(zai)(zai)(zai)推(tui)鋼(gang)時,這一(yi)段(duan)方形(xing)(xing)導(dao)(dao)(dao)向(xiang)(xiang)(xiang)段(duan)不通過軋輥,而只是(shi)在(zai)(zai)(zai)(zai)輥式導(dao)(dao)(dao)向(xiang)(xiang)(xiang)裝置中起導(dao)(dao)(dao)向(xiang)(xiang)(xiang)作用。
壓力(li)穿(chuan)孔(kong)頂(ding)頭和(he)頂(ding)桿擰在一起,穿(chuan)孔(kong)結束后,頂(ding)桿連同空心坯一起橫(heng)向移出(chu)到一條輥道上,在此擋住穿(chuan)孔(kong)坯而將頂(ding)桿(及頂(ding)頭)抽出(chu),穿(chuan)孔(kong)后空心坯的壁(bi)(bi)厚(hou)不均平均為15%,經(jing)過一次(ci)延伸以后,空心坯的壁(bi)(bi)厚(hou)不均可減去70%.因此荒(huang)管(guan)的壁(bi)(bi)厚(hou)不均約為±5%,具體數(shu)據是:
對于壁厚為(wei)5.5~6.35mm的鋼(gang)管ΔS=±7%;
對于壁厚為15~18mm的鋼(gang)管ΔS=3.5%.
穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后(hou)的(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)要在(zai)(zai)(zai)(zai)延(yan)(yan)伸(shen)機(ji)上(shang)延(yan)(yan)伸(shen),減小管(guan)壁(bi)厚(hou)度,消除(chu)壁(bi)厚(hou)不(bu)均。在(zai)(zai)(zai)(zai)1961年進行(xing)旨(zhi)在(zai)(zai)(zai)(zai)消除(chu)壁(bi)厚(hou)不(bu)均的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan),采(cai)用了如上(shang)所述的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)式(shi)。后(hou)的(de)(de)(de)1964~1965年在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)臺16英(ying)寸(cun)(cun)(cun)周期(qi)軋管(guan)機(ji)上(shang)進行(xing)軋管(guan)試(shi)驗(yan),其簡況如下(xia):管(guan)坯(pi)為(wei)(wei)包括不(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)(zai)內的(de)(de)(de)各種(zhong)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)6~5/8英(ying)寸(cun)(cun)(cun)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)鋼(gang)(gang)錠(ding),穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)后(hou)空心(xin)坯(pi)的(de)(de)(de)外(wai)徑(jing)為(wei)(wei)8 1/4英(ying)寸(cun)(cun)(cun),壁(bi)厚(hou)為(wei)(wei)2英(ying)寸(cun)(cun)(cun),當(dang)L/I·D為(wei)(wei)12.5時(shi),仍(reng)然可獲得(de)壁(bi)厚(hou)均勻的(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)1966年開始設(she)計(ji)、制造工藝性試(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)壓力穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji),在(zai)(zai)(zai)(zai)1969年制成(cheng)試(shi)驗(yan)用的(de)(de)(de)壓力穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji),所穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)外(wai)徑(jing)為(wei)(wei)10~16 1/2英(ying)寸(cun)(cun)(cun)。鑒(jian)于采(cai)用連鑄方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)坯(pi)生(sheng)產無縫鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)重要意義,將1968年試(shi)驗(yan)計(ji)劃的(de)(de)(de)重點放在(zai)(zai)(zai)(zai)連鑄坯(pi)的(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)上(shang),接(jie)著采(cai)用各種(zhong)鋼(gang)(gang)種(zhong),特(te)別是在(zai)(zai)(zai)(zai)斜軋穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang)難以(yi)(yi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),進行(xing)了大量的(de)(de)(de)壓力穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)試(shi)驗(yan),其結(jie)(jie)果如下(xia):9 1/2英(ying)寸(cun)(cun)(cun)連鑄方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)坯(pi),經過(guo)加(jia)熱(re)、定心(xin)、定型和(he)(he)清除(chu)氧化鐵皮(pi)后(hou),在(zai)(zai)(zai)(zai)壓力穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)成(cheng)空心(xin)坯(pi),其外(wai)徑(jing)為(wei)(wei)11 3/4英(ying)寸(cun)(cun)(cun),內徑(jing)為(wei)(wei)6英(ying)寸(cun)(cun)(cun),方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)坯(pi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)時(shi)的(de)(de)(de)延(yan)(yan)伸(shen)系數(shu)為(wei)(wei)1.08~1.18,通過(guo)軋輥孔(kong)(kong)(kong)型以(yi)(yi)及(ji)出口導(dao)套的(de)(de)(de)變(bian)換(huan),可以(yi)(yi)改變(bian)空心(xin)坯(pi)的(de)(de)(de)外(wai)徑(jing)和(he)(he)延(yan)(yan)伸(shen)系數(shu)。當(dang)延(yan)(yan)伸(shen)系數(shu)為(wei)(wei)1.10時(shi)所得(de)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)果為(wei)(wei)最好,截(jie)面(mian)也較圓。但應指出,壓力穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)法的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)并不(bu)在(zai)(zai)(zai)(zai)于獲得(de)完全圓的(de)(de)(de)空心(xin)坯(pi)和(he)(he)較巨(ju)大的(de)(de)(de)延(yan)(yan)長率,而是在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)使金屬結(jie)(jie)構受到不(bu)利的(de)(de)(de)應力狀態下(xia),將方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)形鑄坯(pi)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)成(cheng)為(wei)(wei)內表(biao)面(mian)質量良好的(de)(de)(de)圓形空心(xin)坯(pi),最大的(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)比L/I·D可達24,而在(zai)(zai)(zai)(zai)水壓沖孔(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang),穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)比僅為(wei)(wei)6,若其后(hou)設(she)置延(yan)(yan)伸(shen)機(ji),也只能達到9,在(zai)(zai)(zai)(zai)壓力穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機(ji)上(shang),雖然L/I·D值(zhi)很高,但其壁(bi)厚(hou)的(de)(de)(de)偏差仍(reng)在(zai)(zai)(zai)(zai)允許(xu)范圍內。
除了加熱均勻與否以(yi)外,影響壁厚不(bu)均程度的主(zhu)要(yao)因素是:
1. 設計方面的(de)(de)因素 入口(kou)(kou)導(dao)套、出口(kou)(kou)導(dao)套、軋(ya)輥孔型(xing)、頂桿的(de)(de)中心要在一(yi)條直線(xian)上;
2. 工(gong)具方(fang)面的因素 要將穿孔工(gong)具的公差值(zhi)減(jian)至最小;
3. 定心(xin)問題 在(zai)方坯的前端要(yao)有一個(ge)準(zhun)確的中心(xin)孔(kong);
4. 穿孔頂(ding)頭(tou)和頂(ding)桿的強(qiang)度問題 當方坯加熱溫度為2300~2360 ℉時,頂(ding)桿的單位載荷不(bu)應超過65kg/m㎡.