CN1015342B - 把空心坯料制成管料的方法及装置 - Google Patents

Abstract

空心坯料(13)在穿孔机(1.2)的第一操作期间是前进越过装于穿孔杆(6)前端(5)上的穿孔头(10)，且在穿孔头撤离后返回。在空心坯料(13)的前进期间，润滑剂依靠惰性载气流通过穿孔杆(6)的前部(14)上的出口孔(16，17)立即施加于刚被穿孔头(10)加工过的空心坯料内壁上。这样，润滑剂在第一操作期间被均匀地施加于空心坯料的壁面上以在穿孔机第二操作期间使用并向后类推地用于第三操作期间(在矫平机中)。这样在工艺过程中没有任何迟缓，亦即，操作可以成功地无间断执行，且润滑剂的环境污染问题不会出现。

Description

本发明涉及通过使用各种操作把空心坯料制成管料的加工工艺方法及装置。

空心坯料一般是指在管料的生产过程中的空心的圆状中间产品。关于空心坯料的生产是通过在心棒旋转的穿孔机中用一根心轴将轧制成圆形的钢料或连续浇铸的坯料穿轧而制成的。接着把空心坯料放在粗滚轧机中进行粗轧以进一步拉长及厚度矫平。粗轧一般有两步，亦称之谓两传（two    passes）。在每步或每传中，空心坯料被一对工作辊送到装于穿孔杆前端上的穿孔头那里进行穿孔，在这之后穿孔头移走且返回辊将空心坯料撤回。在第二步或第二传中，其穿孔头比第一步中的穿孔头要略大一些。之后，空心坯料的内壁在均整机内得以矫平整均。

在第一步之前，在空心坯料中施加了加有润滑剂的氧化皮去除剂。例如欧洲专利No.250881中所述的装置，它采用了一个滑动组件，该滑动组件被送到空心坯料的空心空间并被置于中心，在此之后通入一股充吸了氧化皮去除剂的空气流，这股气流被该装置导引到空心坯料的空心空间之中。在这股充吸了氧化皮去除剂的空气流过空心空间之后，该装置依靠滑动组件而缩回。经过了一段去除氧化皮所需的反应时间之后，第一传或第一步就开始了。

在第二步即第二传之前，润滑剂粉末或颗粒被加到空心坯料内。因为上述二步应该是在尽可能少的间断下相继执行（时间的间断只是由于 把第二个穿孔头放置在穿孔杆上而需的时间），所以只剩下了很短的时间用来施加润滑剂。正因为这样，在已有技术中通常是靠人用铲子把润滑剂扔到空心坯料的前端。在均整机内进行矫平均整之前亦是采用同样的办法，即靠铲子把润滑剂扔到空心坯料中。

上述这种润滑剂的施加方法有相当多的缺点。它需要一个专门的工作人员来操作润滑剂，而且如果只由一人来兼顾施加润滑剂以及把穿孔头安置在穿孔杆上的话，则生产过程会被迟缓（通常大约每隔十秒钟，工作人员就必须在过程中再次施加润滑剂，所以这个人实际上无法干其它工作）。另外，扔撒润滑剂会导致粉尘云而污染环境，对操作者的健康是有害的。而且，扔撒润滑剂会导致润滑剂粘附于空心坯料的前端的内壁下部而其内壁的上背部处的润滑剂不足，这样会导致润滑剂不匀，或者导致浪费大量的润滑剂而润滑剂加的还不够。

本发明就是为了解决上述已有技术中所存在的问题。本发明的一个目的是提供一个装置及一个加工工艺方法，用以来在各个加工工艺中给空心坯料的内壁均匀地施加润滑剂和/或氧化皮去除剂，亦即使得生产过程不被迟缓而操作能尽可能在少的间断下执行，而且没有环境污染。本发明的装置及加工工艺方法能达到上述目的。

本发明包括通过几个操作来把空心坯料制成管料的加工工艺方法。在本发明的制作过程中，空心坯料至少在第一个操作中是前进而越过一个放在穿孔杆上的穿孔头，并且该空心坯料在该穿孔头撤走之后就被缩回来了。至少在第一个操作过程之中，在该空心坯料的前进及或返回的期间，将润滑剂和/或氧化皮去除剂施加在该空心坯料的内壁上。

最好，在空心坯料的前进及或返回期间，润滑剂和/或氧化皮去除剂是加在已被穿孔头加工处理过的空心坯料的内壁上而为下个操作的进一 步加工处理作准备。

至少在第一个操作过程中，最好是把一种惰性气体导引到空心坯料的内部以防止其内壁形成氧化皮。润滑剂和/或氧化皮去除剂最好是利用载气流而把它们导引的空心坯料的内壁上，载气最好是惰性气体且是通过穿孔杆的前端或与上述前端相连的穿孔杆的某部分而被导至空心坯料的。充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气流最好是前进通过穿孔杆而从穿孔杆的前端处的或与前端相连的穿孔杆的一部分处的一个或多个出口孔出来而被导引到空心坯料的内壁。最好是用氮气作为载气来携带润滑剂和/或氧化皮去除剂，且不充吸润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气始终通过穿孔杆及出口孔以防止空心坯料内壁的起氧化皮以及防止冷却水穿入到出口孔内。对于充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气最好在出口孔处形成一个涡旋，这样，充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气流被导引离开穿孔头且以涡旋被导引到空心坯料的内壁上去。

最好在空心坯料的每个前进期间把润滑剂和/或氧化皮去除剂施加在穿孔头后面的空心坯料的那段内壁上。在空心坯料的每个返回期间最好也把润滑剂和/或氧化皮去除剂通过前端或与之相连的穿孔杆某部分施加于空心坯料的内壁上。在空心坯料具有第二步及第三步操作时，第二步操作使空心坯料前进越过装于穿孔杆前端的较大直径的穿孔头，而第三步操作使空心坯料被矫平整匀化，在这种情况下，相应地在第一步操作及第二步操作中把润滑剂和/或氧化皮去除剂施加于已被穿孔头加工处理过的空心坯料的内壁上以便相应的第二及第三步操作。

本发明还包括实施本发明加工工艺方法的装置。本发明的装置包括一个滚轧机、一个穿孔杆以及一个能安装于穿孔杆上的穿孔头。该穿孔杆具有润滑剂和/或氧化皮去除剂的供料管并有一个或多个出口孔以便 这些润滑剂和/或氧化皮去除剂能经穿孔杆的前端或与前端相连的穿孔杆某部分处流出来。

该供料管最好是在穿孔杆之内按同轴方式布置。穿孔杆的邻近于其前端的部分处有多个流道，这些流道从穿孔杆的轴线处通向穿孔杆的外套处，而流道是和供料管相连的且流道是弯曲的，所以充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气是以涡旋从流道流出的。

也可以是这样的形式，穿孔杆前端有一个开口，该开口与穿孔头的后凸台相配且开口转变为一个空腔区，在空腔区中设有一个具有叶片的涡旋装置，它与供料管以这种方式连接，以使当穿孔头由开口处撤离时充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气能流经供料管以涡旋从开口流出。

本发明的这一点是很重要的：在相应的操作期间把润滑剂和/或氧化皮去除剂施加在空心坯料的内壁上，亦即：在空心坯料相对于穿孔杆的运动过程中，最好不是把润滑剂和/或氧化皮去除剂施加在这一操作所要加工的空心坯料的表面上，而是恰当地靠惰性载气流的帮助把它们通过穿孔杆前端或与前端相连的穿孔杆部分而经出口出来施加到空心坯料在这步操作中已被穿孔头加工过的那部分内表面上，为下一步操作（第二步或矫平整匀）使用。

在操作期间施加润滑剂和/或氧化皮去除剂，能使它们在空心坯料表面上自动分布均匀，对已被加工过的内表面施加润滑剂和/或氧化皮去除剂最好是随着空心坯料的前进，靠邻近于穿孔头的穿孔杆部分并连同惰性气体一起立即施加于相应的刚加工过的空心坯料的表面上，而不要在坯料的一开始就施加。所用的制剂可以是纯润滑剂，也可以附加包含有氧化皮去除剂，以便很快地去除已经生成的初始氧化皮。（在第一 步及第二步加工之间的时间太短，因而不能完全去除。）

下面通过结合附图对本发明的实施例进行较为详细的叙述。

图1是滚轧空心坯料过程中经过穿孔机的穿孔杆及穿孔头的纵向轴剖面图;

图2是图1沿线Ⅱ-Ⅱ的剖面;

图3是图1的穿孔杆的一种变更的纵向轴剖面图;

图4是图3中沿线Ⅳ-Ⅳ的剖视图。

在图1及2中所示的穿孔机具有一对工作辊1及2、以及一对回缩辊3及4。穿孔头10是由导引部分8及工作部分9组成的，工作部分9是位于穿孔杆6的前端5上，穿孔杆6是靠在滚轧机后面的支座上（未示）而得到支撑的。为了可拆卸地夹住穿孔头10，穿孔杆6的前端5有一个凹口11，穿孔头10的后部锥形凸台就是座落于凹口11中。辊1、2与穿孔头10之间形成一个环形空隙，这空隙与第一传所需的空心坯料13的厚度相适应。

从穿孔杆6的轴向孔15到该杆外套边缘环套16的各个导管17是被安排在靠近前端头5的穿孔杆6的前部14之中的。导管17靠孔15与供料管18相通，该供料管18用螺纹与孔15的后端相连接且与14部分相焊接，充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂（此后简称润滑剂）的载气（氮气）就以弯曲流动进入边缘环套16使载气以涡旋通过环套向后流出（如图1向右）。（从工程生产的观点，部件14由两个零件焊接一起而构成，而在这两个零件的邻接处，铣出流道16。）

供料管18插入到穿孔杆6的空间20中，该供料管18延伸到后部是开口的穿孔杆后端。供料管18与供给软管21相连接，软管21是从杆6经过空间20向后而连到充填装置上的（未示），以使润滑剂 充填到载气流中去。（上述装置可以按共同未决美国专利申请第293525号中所述的装置而实施，上述专利是在89年1月5日申请的因而不属于现有技术，该293525号专利的有关部分被作为参考在此被引证。）进而，在空心空间20中安排有一冷却水管（未示），该冷却水管伸到接近于空心空间20的前端壁23处且冷却水是从空心空间20出来而返回到水源去的（未示）。在操作中从冷却水管流出的流动向前的冷却水首先冷却壁面23，接着冷却前杆部分14，而当冷却水从空间20返回时，可冷却穿孔杆6的全部其它剩余部分，之后冷却水从空间20的后部流出（图1中向右）。

被心棒旋转穿孔机中的穿孔心轴穿好了孔的空心坯料13在被图1所示的滚轧机加工之前首先是去除氧化皮，例如使用欧洲专利申请第250881号中所述的装置来实现去除氧化皮，即在滚轧机加工之前就把氧化皮去除剂施加到空心坯料中去，上述氧化皮去除剂可以是一种既起去除氧化皮作用又起润滑作用的制剂，可以是把润滑剂加入到氧化皮去除剂中去的制剂。在经过一段必要的去除氧化皮时间之后，空心坯料13就在图1所示的滚轧机中进行第一传滚轧。这里，利用一对以箭头25所示旋转方向旋转的工作辊1及2把空心坯料沿箭头26推进而越过穿孔杆6前端5上的穿孔头。

在空心坯料13沿箭头26的全部前进过程期间，被充填装置（未示）充吸了润滑剂（润滑剂粉末或颗粒，可加入添加剂）的氮气流经过供料管21、18、15以及具有向后弯曲的（图1中向右）流道16而流到空心坯料13的内壁上。这样，充吸了润滑剂的氮气流以向后弯曲的方式在穿孔头10的后面流出，从而均匀分布在刚被穿孔头加工过的空心坯料内壁上的润滑剂就可沉积下来。所以在第一传中施加于空心 坯料内壁上的润滑剂并不是用于第一传的，而只是为下一传（第二传）润滑作准备的，第一传中的润滑是由第一传之前的靠前述装置施加的氧化皮去除剂所保证的，该氧化皮去除剂是同时能起润滑作用的或者是其中含有润滑剂的混合物。

所以，润滑剂在空心坯料开始前进时不会从空心坯料中向后流出，且润滑剂供给开始时是能由充填装置控制的以致使润滑剂只是在穿孔头已经覆盖了一段空心坯料的进程之后才从流道17处流出。在前进终了之时，调整润滑剂的供给，但通过供料管21、18、15及流道16的氮气流是始终连续保持恒定的。

在空心坯料13全部前进通过穿孔头10且当穿孔头10撤走之后，由一对以转向27旋转的返回辊3及4把空心坯料13以箭头28的方向返回。在此同时，氮气仍是经供料管21、18、15及流道16连续地保持恒量流动（如果不供给润滑剂，则氮气流量可减少些）。

在前进终了和返回终了时，流动越过工作辊1及2的冷却水能被喷雾在穿孔杆6的前部14上。由于氮气流始终是通过流道16流出的，因此由润滑剂与水相混合而造成的流道堵塞的危险可被避免。

现在接着进行第二传，对这传来讲，具有较大直径的穿孔头10是放置于穿孔杆6上的（氮气流即使是在换装穿孔头时仍是保持供给的）。如同第一传一样，空心坯料13在第二传中前进越过较大直径的穿孔头10，且再次被返回而越过穿孔头10。对于这第二传的润滑是在第一传过程中施加的。同样，在第二传的前进过程中，润滑剂是施加于已被穿孔头10加工过的那段空心坯料的内壁上的。在这第二传中施加的润滑剂是为第三步操作（未示）即空心坯料内壁在均整机内进行整匀的操作中所使用的。

在图3及4所示的本发明实施例的改进方案中，穿孔杆31的前端30亦有一开口34，开口34正好与穿孔头33的后凸台32相配合。在杆的前部，开口34转变成一空心空间36，在36中设有一个涡旋装置38，即该装置38具有4个叶片35且与供料管37连接以使润滑剂供入。叶片35被一个漏斗39所围绕，而该漏斗39的颈部40是座落在供料管37上的。叶片是这样制造及安排的，以使充吸了润滑剂的载气流在穿孔头33被撤离开口34时能流经供料管37并以涡旋从漏斗39及开口40流出。经过杆31的空心空间20而连到充填装置中去的供给软管如图1的实施例一样是连接于供料管37上的。

此方案与图1及2的实施例相比，润滑剂并不是在空心坯料前进过程中施加的（在图3中未示），而只是在穿孔头33撤离后空心坯料返回过程中施加的。在开始时利用充填装置只让氮气流通过供料管37。润滑剂的供给是这样由充填装置控制的，润滑剂只是在空心坯料靠返回辊已经往回了一段路程之后才从涡旋装置38处流出来，上述这点很有意义，它使以涡旋流出的载气流所携带的润滑剂几乎完全地沉积在空心坯料的内壁上而且最多只有很少量的可忽略的润滑剂从空心坯料的端部流出。直到返回过程的终了，润滑剂连续地由载气流经涡旋装置38而被带出，所以空心坯料的全部内壁都均匀覆盖着润滑剂。

同样，采用图3及4所示的变更实施例在第一传中施加的润滑剂是用以在第二传中润滑穿孔头的。相应与第一传中的那样，在第二传中的空心坯料返回期间，润滑剂是连续地通过涡旋装置38而被施加于已在前进26期间由穿孔头33加工过的空心坯料的内表面上，以便第三操作矫平整均中润滑用。

图1及2所示的实施例与图3及4所示的变更实施例相比有其优点， 即润滑剂是在内表面的加工后立即加入的，所以实际上氧化皮从一开始就不能发生而且该润滑剂有去除氧化皮的作用或在其中包含有氧化皮去除剂从而去除氧化皮的作用时间增加了。图3及4实施例的方案比图1及2的实施例的方案在结构上有其优点，它在穿孔杆中并不需要横向的孔从而从工艺的观点来看能较为简单而稳定可靠地加以实施。

在图1所示的实施例中，如前所述，流道17的出口端是朝向后面的（图1中向右），从而充吸了润滑剂的载气流会以涡旋向着后方流出（图1中向右）。如果流道17是安在近于前端5的，这样，上述安排是适合的，否则的话，在穿孔头9的前进期间出来的载气的涡旋会被破坏从而引起不均匀的润滑剂分布，而且如果润滑剂不是严格地按正确时间来停止供给，则润滑剂在前进终了时会从空心坯料及穿孔头10那里流出从而污染环境。流道17可以安排在一个径向平面内，但要得到均匀的润滑剂分布则必须有许多个流道，流道17也可以安排成（按箭头28的方向）向前而进入边缘环套16内。在后一种情况下，它们最好是安排在更为靠后的地方，这时部分14具有相应较长的尺寸，而穿孔头10在任何情况下都防止了润滑剂在空心坯料前进期间从空心坯料的前部流出。

采用图1及2所示的实施例，原则上润滑剂在空心坯料沿方向26前进及沿方向28返回的两期间内都可以施加，但这双重施加润滑剂不是必要的而只是不必要地浪费了许多润滑剂。

如前所述，要被加入到空心坯料的润滑剂可以这样组成，如前述那样，它同时起到予防性的氧化皮去除剂作用，亦即在起初时就已经防止了起氧化皮，并且根据空心坯料的材料及加工的类型（第二传或矫平整匀）可以向润滑剂中加入各种适当的添加剂。如前述，润滑剂最好是用 惰性载气流来加入，尤其是氮气为好，而且惰性载气流（未充填润滑剂的）是维持恒定的，有时也可适当减少惰性气流量，所以起氧化皮在一开始就被阻止了。特别是当使用足够量的惰性气体时，也可使用纯润滑剂。

注意共同未决美国专利申请第243703号是1988年9月13日申请的。

Claims (16)

1、以几个操作来把空心坯料制成管料的加工工艺方法，所述的空心坯料(13)至少是在第一个操作中前进越过一个放在穿孔杆(6，31)的前端(5，30)上的穿孔头(10，33)的，并且该空心坯料在所述的穿孔头撤走之后就缩回，其特征在于，至少在第一个操作过程中，在所述的空心坯料(13)前进及或返回期间，将润滑剂和/或氧化皮去除剂施加于该空心坯料(13)的内壁上。

2、按权利要求1所述的工艺方法，其特征是，在空心坯料（13）的前进及或返回期间，润滑剂和/或氧化皮去除剂是加在已被穿孔头（10，33）加工过的空心坯料（13）的内壁上而为下个操作的进一步加工作准备的。

3、按权利要求2所述的工艺方法，其特征是，至少在第一个操作过程中把一种惰性气体导引到空心坯料（13）的内部以防止其内壁的起氧化皮。

4、按权利要求3所述的工艺方法，其特征是，润滑剂和/或氧化皮去除剂是利用载气流通过前端（5，30）或与上述前端相连的穿孔杆（6，31）的部分（14）而被导引到空心坯料（13）的内壁上。

5、按权利要求4所述的工艺方法，其特征是，所述的载气流是一种惰性气体流。

6、按权利要求4所述工艺方法，其特征是，充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气流前进通过穿孔杆（6，31）而从穿孔杆前端（5，30）处的或与前端相连的穿孔杆部分（14）处的一个或多个出口孔（16，17，34）流出而被导引到空心坯料（13）的内壁上。

7、按权利要求6所述的工艺方法，其特征是，用作载气以携带润滑剂和/或氧化皮去除剂的惰性气体始终是通过穿孔杆（6，31）及出口孔（16，17，34）的以防止空心坯料（13）内壁起氧化皮并防止冷却水穿入到出口孔（16，17，34）内，即使惰性气体不充填润滑剂时也是常流着。

8、按权利要求7所述的工艺方法，其特征是，惰性气体是氮气。

9、按权利要求6所述的工艺方法，其特征是，对充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气在其出口孔或多个出口孔（16，17，34）处形成一个涡旋。

10、按权利要求1至9中任一个所述的工艺方法，其特征是，被导引离开穿孔头（10）且充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气流是以涡旋被导引到空心坯料（13）的内壁上的。

11、按权利要求1所述的工艺方法，其特征是，空心坯料（13）的各个返回期间，将润滑剂和/或氧化皮去除剂通过前端（30）或与前端相连的穿孔杆（6，31）的部分（14）施加于空心坯料（13）的内壁上。

12、按权利要求11所述的工艺方法，其特征是，空心坯料（13）在第二操作期间前进越过装于穿孔杆（6，31）的前端（5，30）的较大直径穿孔头并且空心坯料（13）在第三操作期间被矫平整匀，那时相应地在第一步及第二步操作中把润滑剂和/或氧化皮去除剂施加于已被穿孔头（10，33）加工过的空心坯料（13）的内壁上以便进行相应的第二及第三步操作。

13、实施按权利要求1所述的工艺方法的装置，其特征是，有一个滚轧机（1，2）、一根穿孔杆（6，31）及一个穿孔头（10，33），该穿孔头能被安置于穿孔杆的前端（5，30），该穿孔杆有一供料管（21，18，15，37）以及一个或多个出口孔（16，17，34）以使润滑剂和/或氧化皮去除剂能流到其端头（5，30）或与端头相连的部分（14）那里。

14、按权利要求13所述的装置，其特征是，供料管（21，18，15，37）是同心地安排在穿孔杆（6，31）之中的。

15、按权利要求13所述的装置，其特征是，邻近于前端（5）的穿孔杆（6）的部分（14）具有各种流道（17），这些流道是与供料管（21，18，15）相连的且从穿孔杆（6）的中心流向穿孔杆环套，这些流道是弯曲的使充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气通过这些流道（17）时以涡旋流出。

16、按权利要求13所述的装置，其特征是，前端（30）有一个开口（34），该开口与穿孔头（33）的后凸台相配合，且该开口形成一个空心空间（36），在此空间设有一个具有叶片（35）的涡旋装置（38），且该空间是与供料管（37）相连接的，从而使得在穿孔头（33）撤离开口（34）时充吸了润滑剂和/或氧化皮去除剂的载气能流经供料管（37）而以涡旋从开口（34）流出。

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