CN102179450A - 一种无缝钢管热扩工艺及热扩管机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无缝钢管热扩工艺及热扩管机，热扩工艺步骤为，先对无缝钢管的一端进行热扩，然后在该端置入一内环，夹紧钢管后再继续对钢管的其余部分进行扩管。热扩管机包括机架、升降辊道、后台小车装置、锁定夹紧装置、顶杆、主传动油缸，内环装置。本发明的优点在于：设备结构简单，工作可靠，生产效率高，成材率高，产品性能稳定，本发明热扩工艺及热扩管机易于实现连续自动化生产。

Description

一种无缝钢管热扩工艺及热扩管机

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管热扩工艺及热扩管机，尤其适用于生产中、薄壁无缝钢管的热扩工艺及热扩管机。

背景技术

目前常用的无缝钢管扩管机有三种：“中频加热扩管机，“斜轧热扩管机”和“卷边加热扩管机”等。

“中频加热扩管机”是利用中频加热的方式对钢管进行局部的加热，然后推动钢管向前运动，变形金属在压应力的作用下通过一个锥形的扩管模而对钢管外径进行扩大的一种扩径设备，该设备的特点是生产组织灵活，但效率低，周期长，生产成本高，成品的性能差，因而该工艺只能使用在某些领域内。

“斜轧热扩管机”是利用斜轧的方式对钢管进行轧制扩径的一种设备，由于该设备的结构比较复杂，投资大，生产维护困难、辅助时间长、设备成本高，所以没有完全推广开。

“卷边加热扩管设备”是在冷态时把作为原料的无缝钢管两端切齐，通过头部加热的方式，利用卷边设备对钢管头部进行翻边，然后再用加热炉对翻边后的钢管进行全长加热，全长加热后的钢管再利用卷边加热扩管设备对钢管进行扩径。由于该设备只能对卷边后的钢管进行扩径，因此钢管要在冷态下把钢管切头，加热卷边，所以，成材率较低，并且钢管要二次加热，形成的氧化铁皮在扩径时把钢管的内表面划伤，产品的质量较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无缝钢管热扩工艺及热扩管机，克服现有技术存在的上述缺陷，以实现连续自动化生产，显著提高产品质量和生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无缝钢管热扩工艺，它包括如下步骤：

1、对经过全长加热的无缝钢管的一端进行热扩；

2、在已经扩管的一端内置入一个内环，该内环的外径与已经扩孔的管段内径相吻合；

3、在与内环对应的位置，从钢管外侧进行夹紧；

4、继续对钢管的其余部分进行扩管。

本发明同时提供了一种无缝钢管热扩管机，它包括机架、升降辊道、后台小车装置、锁定夹紧装置、顶杆5、主传动油缸6，内环装置7。

其中机架包括至少两根横梁12，各横梁12平行于机架轴线且以机架轴线为中心对称均布。所述的升降辊道包括至少两组升降辊装置2，各升降辊装置2沿机架轴线方向排列在机架轴线下方，各升降辊装置2包括升降辊21和升降油缸24。所述的后台小车装置包括后台小车32、后台小车轨道33和后台油缸31，所述后台小车轨道33平行于机架轴线设置，后台小车32滑动安装于后台小车轨道33上，后台油缸31安装于机架左端与后台小车32之间。所述的锁定夹紧装置包括一组主锁定夹紧装置41和至少一组辅锁定夹紧装置42，其中主锁定夹紧装置41安装在机架的右端，该主锁定夹紧装置41包括至少两只卡爪43，各卡爪43通过导向装置44和夹紧油缸46安装在机架横梁12上，各辅锁定夹紧装置42均布在机架中部，其结构与上述主锁定夹紧装置41相同。所述的顶杆5沿机架轴线安装在机架右侧，顶杆5的左端安装有扩孔芯轴53。所述主传动油缸6连接在顶杆5的右端，用于沿轴向驱动顶杆5，主传动油缸6与顶杆5同轴安装在顶杆5右侧。所述的内环装置7包括内环支撑架72和驱动内环支架72的内环油缸73，内环支撑架72的前端设有内环71。

进一步的，所述主传动油缸6利用主油缸支座61固定安装，主油缸支座61与机架之间利用两根拉杆62连接。

所述的一种无缝钢管热扩管机，还可以进一步包括有顶杆小车装置9，所述顶杆小车装置9包括由几块中厚板焊接而成的顶杆小车92，该顶杆小车92的中部设有与顶杆5配合的圆孔，在顶杆小车92两侧各设有两只辊子91，辊子91通过轴和轴承安装在顶杆小车92上，上述共四只辊子91分别依靠于两根拉杆62的内侧面，辊子91的外径凹槽面是个半圆形面结构，直径近似于拉杆62的直径，同时，在顶杆小车92下方沿主传动油缸6轴线方向设有顶杆小车道轨93，在顶杆小车92底部相应地设有滚轮94。

进一步的，在主锁闭夹紧装置41附近设有一组顶杆对中装置8，该顶杆对中装置8包括两个对中辊81，该两个对中辊分别固定在左滑架82和右滑架83上，所述的左滑架82和右滑架83均安装在光轴84上，左滑架82上设有左齿条，右滑架83上设有右齿条，左齿条和右齿条均与齿轮啮合，所述齿轮由电机带动涡轮减速器驱动。

所述的升降辊装置2中更进一步的还可以包括链条传动机构，该链条传动机构包括上链轮27a、下链轮27b、链条28和减速电机26，其中减速电机26固定安装于上述升降架22上，上链轮27a安装在升降辊21的轴29的一端，下链轮27b安装在减速电机26的输出轴上，上链轮27a与下链轮27b之间利用链条28连接。利用该链条传动机构，可以控制升降辊21转动，从而带动钢管沿轴向前后运动，更加便于对钢管进行操作。

本无缝钢管热扩管机工作过程是：将待扩孔的毛坯管52置于机架内，升降辊装置2之上；上下调整升降辊道使得毛坯管52的轴线与机架轴线重合；启动后台油缸31，驱动后台小车32沿后台小车轨道33向右移动，推动毛坯管52向右移动至主锁定夹紧装置41处；启动各辅锁定夹紧装置42夹紧毛坯管52；启动主传动油缸6，通过顶杆5将扩孔芯轴53推入毛坯管52右端，使得毛坯管52的右端得以扩径，同时，内环装置7驱动内环支撑架72前端的内环71跟随扩孔芯轴53进入毛坯管52内，直至将内环71送入到主锁定夹紧装置41处；启动主锁定夹紧装置41将毛坯管52和内环71一同锁定；随后，主传动油缸6通过顶杆5继续推动扩孔芯轴53从右至左穿过毛坯管52，此过程中，当扩孔芯轴53移动到某一组辅锁定夹紧装置42附近时，及时打开该组辅锁定夹紧装置42，当扩孔芯轴53穿过该组辅锁定夹紧装置42后，及时锁定该组辅锁定夹紧装置42，直至扩孔芯轴53穿过整个毛坯管52，使得毛坯管52得以扩径。

本发明所述无缝钢管热扩管机的优点在于：本发明的优点在于：设备结构简单，工作可靠，生产效率高，成材率高，产品性能稳定，本发明热扩工艺及热扩管机易于实现连续自动化生产。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是升降辊装置的结构示意图；

图4是顶杆小车装置的结构图；

图5是顶杆对中装置的结构图；

图6是内环装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一

本发明提供了一种无缝钢管热扩工艺，它包括如下步骤：

1、对经过全长加热的无缝钢管的一端进行热扩；

2、在已经扩管的一端内置入一个内环，该内环的外径与已经扩孔的管段内径相吻合；

3、在与内环对应的位置，从钢管外侧进行夹紧；

4、继续对钢管的其余部分进行扩管。

参见图1，本实施例提供了一种用于实施上述无缝钢管热扩工艺的无缝钢管热扩管机，包括机架、升降辊道、后台小车装置、锁定夹紧装置、顶杆5、主传动油缸6、内环装置7。

其中机架包括固定连接为一体的左端梁11、右端梁13和四根横梁12，各横梁12平行于机架轴线且相对于机架轴线对称均布。

本实施例中的升降辊道由四组升降辊装置2组成，参见图1、2、3，各升降辊装置沿机架轴线方向排列在机架轴线下方，各升降辊装置均包括升降辊21、升降架22、固定座23和升降油缸24，其中升降辊21通过一个轴29和两个轴承安装在升降架22上，升降架22的下方设有固定座23，固定座23与升降架22之间设有升降油缸24。本实施例所述的升降辊装置2，在升降架22与固定座23之间设有一组导向滑板25，这样是让升降辊21在上下运动过程中保持平稳，并且可以将升降架22与固定座23之间的摩擦力降到最低。

本实施例所述的升降辊装置2中还包括链条传动机构，参见图3，该链条传动机构包括上链轮27a、下链轮27b、链条28和减速电机26，其中减速电机26固定安装于上述升降架22上，上链轮27a安装在升降辊21的轴29的一端，下链轮27b安装在减速电机26的输出轴上，上链轮27a与下链轮27b之间利用链条28连接。利用该链条传动机构，可以控制升降辊21转动，从而带动钢管沿轴向前后运动，更加便于对钢管进行操作。

为实现快速连续操作，本实施例中设有冷床51，该冷床51具有一倾斜的上支撑面，该支撑面通过机架内部的扩孔区域的下方，待扩孔的毛坯管52可以沿该支撑面自动滚动到升降辊道上方。

同时，在冷床51上设有挡料装置，该挡料装置可以由一个气缸连接一个挡料板，挡料板一头固定在挡料座上，另一头固定在气缸的活塞杆上。当气缸缩回时，挡料板翻出冷床面，可以将沿冷床滚向本实施例所述的无缝钢管热扩管机的毛坯管挡在扩管区域内，以便进行扩孔操作。扩孔结束后，气缸升出将挡料板翻入冷床51下面，让钢管沿冷床自行滚出扩管区域并进入成品辊道中。

参见图1，所述的后台小车装置包括后台小车32、后台小车轨道33和后台油缸31，本实施例中所述后台小车轨道33设置在机架轴线上方且与机架轴线平行设置，后台小车32吊装在后台小车轨道33的下方，后台油缸31安装于机架左端梁11与后台小车32之间。后台小车32在扩管过程中用于轴向推动钢管52和承受刚开始扩径时的部分轧制力。

本实施例中所述的锁定夹紧装置包括一组主锁定夹紧装置41和三组辅锁定夹紧装置42，其中主锁定夹紧装置41安装在机架的右端梁13附近，参见1、2，该主锁定夹紧装置41包括四组锁定装置，各锁定装置均包括卡爪43、卡爪导向板44、压板45和夹紧油缸46，各卡爪43通过导向装置44和夹紧油缸46安装在机架横梁12上，所述卡爪导向板44固定连接在机架横梁12上，卡爪导向板44的轴线与机架轴线垂直相交，压板45利用固定螺栓47与机架横梁12形成固定连接，夹紧油缸46设于底板45与卡爪43之间，且同轴安装于卡爪导向板44内部。

所述的三组辅锁定夹紧装置42分布在机架的中部，每组辅锁定夹紧装置42的结构与上述主锁定夹紧装置41相同。

参见图1，顶杆5沿机架轴线安装在机架右侧，顶杆5的右端与主传动油缸6连接，左端安装有扩孔芯轴53。由于本实施例机组是采用前台主油缸穿式扩管，毛坯管52是处在高温状态下扩管，所以将扩孔芯轴53固定于一个根长的顶杆5上，可以最大程度上避免在扩管过程中，主传动油缸6的活塞杆与炙热的钢管52接触，即最大程度上避免了主传动油缸6在高温区域下工作，大大的提高了主传动油缸6的使用寿命。

参见图1，主传动油缸6与顶杆5同轴连接用于驱动顶杆5作轴向运动，主传动油缸6与顶杆5同轴安装在顶杆5右侧，本实施例中，用于固定主传动油缸6的主油缸支座61与机架之间利用两根拉杆62连接，可以将扩管所产生的部分轧制力转载到机架上，避免了因轧制力的过大，主油缸支座61不能够完全承受巨大的轧制力而让主传动油缸6产生轻微的移动，保证扩孔芯轴53始终保持在轧制线上。

由于顶杆5长度较长，当主传动油缸6的活塞杆升出的距离过长时，固定在活塞杆上的顶杆5会有个自身向下的重力，而此时的主传动油缸6活塞杆无法承受此重力，故本实施例中加设了一组顶杆小车装置9。

参见图1、4，该顶杆小车装置9包括由几块中厚板焊接而成的顶杆小车92，该顶杆小车92的中部设有与顶杆5配合的圆孔，在该顶杆小车92两侧各设有两只辊子91，辊子91通过轴和轴承安装在顶杆小车92上。上述共四只辊子91分别依靠于两根拉杆62的内侧面，辊子91的外径凹槽面是个半圆形面结构，直径近似于拉杆62的直径。同时，在顶杆小车92下方沿主传动油缸6轴线方向设有顶杆小车道轨93，在顶杆小车92底部相应地设有滚轮94。

这样可以将主传动油缸6的活塞杆与顶杆5尾部向下的重力转载于拉杆62和顶杆小车道轨93上，在扩管过程中主传动油缸6推动顶杆小车92，顶杆小车92就可以在两根拉杆62和顶杆小车道轨93的限制下，准确沿主传动油缸6的轴线往返运动，同样顶杆5也随之来回运动。

由于顶杆5过长，仅仅将其左端支撑于顶杆小车92上，顶杆右端自身有一定的向下的重力，而顶杆5头部无受到一个向上的支撑力，无法使扩孔芯轴53在扩管过程中，始终保持在轧制线上。因此本实施例中，在离主锁闭夹紧装置41不远地方加上一组顶杆对中装置8，参见图1、5，它包括两个对中辊81，该两个对中辊分别固定在左滑架82和右滑架83上，所述的左滑架82和右滑架83均安装在光轴84上，左滑架82上设有左齿条，右滑架83上设有右齿条，左齿条和右齿条均与齿轮啮合，所述齿轮由电机带动涡轮减速器驱动，利用本装置可以很精确的将扩孔芯轴53调至轧制线上，保证了扩管后钢管的内径，也降低了顶杆小车92受到顶杆5部分向下的重力，保证了设备的安全性。

参照附图6，所述的内环送入装置7包括内环支撑架72，该内环支撑架72上设有两个滑套分别用于与两根拉杆62配合，内环支撑架72的前端呈管状，其内径可供顶杆5穿过，内环支撑架72的前端设有内环71，内环支撑架72的两侧分别设有一个内环油缸73，各内环油缸73的轴线均与顶杆5轴线平行。

内环支撑架72利用拉杆62和顶杆5进行导向，同时内环油缸73的升缩可以将内环支撑架72前端的内环71送入或者拉出钢管52内部，确保了内环71能准确无误的送入钢管内部，从而让钢管能被主锁闭夹紧装置41能够牢牢抱紧锁死。

当毛坯管52由后台小车32将其右端送入主锁闭夹紧装置41时，三组辅锁闭夹紧装置42同时夹紧钢管52，顶杆5推动扩孔芯轴53迅速穿入钢管52内部，三组辅锁闭夹紧装置42同时夹紧钢管，对钢管的外径不产生变形的情况下而夹紧的，对于不同规格、不同材料的钢管52，可采取调节夹紧油缸46压力的大小。在扩管初期，扩孔芯轴53刚穿入钢管52内部时，后三组辅锁闭夹紧装置42和后台小车装置承载了扩管过程中产生的轧制力。当扩孔芯轴53穿过主锁定夹紧装置41，且内环装置7将内环71送入到位后，主锁闭夹紧装置41夹紧钢管52和内环，由于内环可以起到支撑作用，主锁定夹紧装置41可以对钢管52施加非常大的夹紧力，而不会使钢管变形。此后，每组辅锁闭夹紧装置42可根据扩孔芯轴53的位置单独分开或夹紧，当扩孔芯轴53移动到某一组辅锁定夹紧装置42附近时，及时打开该组辅锁定夹紧装置42，当扩孔芯轴53穿过该组辅锁定夹紧装置42后，及时锁定该组辅锁定夹紧装置42，直至扩孔芯轴53穿过整个毛坯管52，使得毛坯管52得以扩径。由于主锁定夹紧装置41对钢管右端施加了足够大的夹紧力，各组辅锁闭夹紧装置42在后期扩管过程中只需要起到扶正钢管52在轧制中心位置和对钢管52外径控制的作用，不会使钢管52变形。

实施例二

本实施例所述的无缝钢管热扩管机，也可用于在钢管52冷拔前，中频加热后对钢管52头部的压下进行操作，即钢管52在穿孔后滚入热扩管机组区域时，由后台小车32和辅锁闭夹紧装置42保证钢管52的位置，在顶杆5左端安装压头磨具，该压头磨具在顶杆5巨大的推力下对钢管头部进行的压制，可以使钢管52头部变小。

实施例三

为了保证生产的连续性和该机组的自动化系统，本实施例所述的无缝钢管热扩管机，在后台小车32上添加了一组扩孔芯轴夹紧装置，以便当扩管结束后，顶杆5在退回时，由该扩孔芯轴夹紧装置将扩孔芯轴53夹住，以便顶杆5可在无阻力情况下退回起始位置，待钢管52有顺利滚出扩管区域，顶杆5升出，可自行装置扩孔芯轴53。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种无缝钢管热扩工艺，其特征在于它包括如下步骤：

(1)对经过全长加热的无缝钢管的一端进行热扩；

(2)在已经扩管的一端内置入一个内环，该内环的外径与已经扩孔的管段内径相吻合；

(3)在与内环对应的位置，从钢管外侧进行夹紧；

(4)继续对钢管的其余部分进行扩管。

2.一种无缝钢管热扩管机，其特征在于：它包括机架、升降辊道、后台小车装置、锁定夹紧装置、顶杆(5)、主传动油缸(6)，内环装置(7)，其中：

所述机架包括至少两根横梁(12)，各横梁(12)平行于机架轴线且以机架轴线为中心对称均布；

所述的升降辊道包括至少两组升降辊装置(2)，各升降辊装置(2)沿机架轴线方向排列在机架轴线下方，各升降辊装置(2)包括升降辊(21)和升降油缸(24)；

所述的后台小车装置包括后台小车(32)、后台小车轨道(33)和后台油缸(31)，所述后台小车轨道(33)平行于机架轴线设置，后台小车(32)滑动安装于后台小车轨道(33)上，后台油缸(31)安装于机架左端与后台小车(32)之间；

所述的锁定夹紧装置包括一组主锁定夹紧装置(41)和至少一组辅锁定夹紧装置(42)，其中主锁定夹紧装置(41)安装在机架的右端，该主锁定夹紧装置(41)包括至少两只卡爪(43)，各卡爪(43)通过导向装置(44)和夹紧油缸(46)安装在机架横梁(12)上，各辅锁定夹紧装置(42)均布在机架中部，其结构与上述主锁定夹紧装置(41)相同；

所述的顶杆(5)沿机架轴线安装在机架右侧，顶杆(5)的左端安装有扩孔芯轴(53)；

所述主传动油缸(6)与顶杆(5)同轴安装在顶杆(5)右侧；

所述内环装置(7)包括内环支撑架(72)和驱动内环支架(72)的内环油缸(73)，内环支撑架(72)的前端设有内环(71)。

3.如权利要求2所述的一种无缝钢管热扩管机，其特征在于：所述主传动油缸(6)利用主油缸支座(61)固定安装，主油缸支座(61)与机架之间利用两根拉杆(62)连接。

4.如权利要求2所述的一种无缝钢管热扩管机，其特征在于：它还包括有顶杆小车装置(9)，所述顶杆小车装置(9)包括由几块中厚板焊接而成的顶杆小车(92)，该顶杆小车(92)的中部设有与顶杆(5)配合的圆孔，在顶杆小车(92)两侧各设有两只辊子(91)，辊子(91)通过轴和轴承安装在顶杆小车(92)上，上述共四只辊子(91)分别依靠于两根拉杆(62)的内侧面，辊子(91)的外径凹槽面是个半圆形面结构，直径近似于拉杆(62)的直径，同时，在顶杆小车(92)下方沿主传动油缸(6)轴线方向设有顶杆小车道轨(93)，在顶杆小车(92)底部相应地设有滚轮(94)。

5.如权利要求2所述的一种无缝钢管热扩管机，其特征在于：在主锁闭夹紧装置(41)附近设有一组顶杆对中装置(8)，该顶杆对中装置(8)包括两个对中辊(81)，该两个对中辊分别固定在左滑架(82)和右滑架(83)上，所述的左滑架(82)和右滑架(83)均安装在光轴(84)上，左滑架(82)上设有左齿条，右滑架(83)上设有右齿条，左齿条和右齿条均与齿轮啮合，所述齿轮由电机带动涡轮减速器驱动。

6.如权利要求2所述的一种无缝钢管热扩管机，其特征在于：所述的升降辊装置(2)中还包括链条传动机构，该链条传动机构包括上链轮(27a)、下链轮(27b)、链条(28)和减速电机(26)，其中减速电机(26)固定安装于上述升降架(22)上，上链轮(27a)安装在升降辊(21)的轴(29)的一端，下链轮(27b)安装在减速电机(26)的输出轴上，上链轮(27a)与下链轮(27b)之间利用链条(28)连接。

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