CN103008348B - 斜轧轧管机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种斜轧轧管机组，包括：环形炉、出炉辊道、管坯横移链床、穿孔机前台、穿孔机、穿孔机后台、顶头更换箱、顶杆装置、穿轧运输链床、芯棒操作机、轧管机前台、轧管机、轧管机后台、定径机前辊道、定径机、定径机后辊道、冷床、矫直机前辊道、矫直机和矫直机后辊道；所述的轧管机组，是目前国内最短的一条生产作业线；轧管机前台和轧管机后台均设置有抱芯装置；使用了新的冷床布置方式。提供了一种占地面积小、短小精干的生产作业线。轧机前后台均设置抱芯装置以保证轧制过程的稳定；钢管运行时间短，不设置再加热炉，节省了能源；在保证冷床冷却效果不变的前提下，冷床布置不超过另外一跨，节省了厂房。

Description

斜轧轧管机组

技术领域

本发明涉及热轧无缝钢管生产设备，特别涉及一种设备布置更合理的斜轧轧管机组。

背景技术

如图3所示为安徽天大集团特种钢管厂φ140三辊轧管机生产线，其由前至后依次包括：环形加热炉71、穿孔机前台72、穿孔机主机座73、穿孔机出口台74、顶杆装置75、穿孔机主传动76、毛管上料台架77、芯棒操作装置78、轧管机入口台79、轧管机主机座80、轧管机主传动81、轧管机出口台82、轧管机出口辊道83、脱棒机84、芯棒冷却系统85、切管锯86、检查台架87、常化台架88、步进式再加热炉89、高压水除鳞装置90、减径机91、冷床92和矫直机93。各部件的主要结构和功能为：

（1）环形加热炉71

环形加热炉71炉底呈环形，在炉底驱动装置的作用下承载管坯由入料端旋转至出料端，装料机从管坯上料辊道上夹取管坯并将其装入环形加热炉71内，在炉底旋转过程中将管坯进行加热。主要由桥架、行走小车和夹钳等组成。出料机从环形加热炉71内夹取加热好的管坯，移出环形炉，并在横梁装置的砧座上方予以释放，经辊道运输拨入穿孔机前台72。

（2）穿孔机前台72

穿孔机前台72主要由入口导槽和推坯机两大部分组成，其功能为接受加热后的管坯，由推坯机推入穿孔机内，辅助穿孔机咬入。

（3）穿孔机主机座73

穿孔机主机座73为实心管坯到空心毛管的主变形工具。穿孔机主机座73为菌式穿孔机，两套锥形轧辊上下布置，单独传动，轧辊两侧的导板水平布置。上下轧辊分别由一套万向接轴、主减速机、主电机组成的主传动系统来驱动。

（4）穿孔机出口台74

穿孔机出口台74主要由两个三辊导向装置、三辊导向定位装置、输出辊道、拨料装置、脱管装置及连接底座等组成。其功能是与后端的顶杆装置75组合在一起，与穿孔机紧密配合，共同完成管坯穿孔。

（5）顶杆装置75

顶杆装置75主要由机座装置、闭锁装置、顶杆止推小车、支承车、导轨装置、钢丝绳装配、卷筒装置、传动装置等组成。其功能是和穿孔机出口台74组合在一起，共同配合穿孔机完成管坯的穿轧，穿孔时，它使顶头、顶杆牢固地位于穿轧位置，顶头位置可以轴向调整，由闭锁装置双向锁紧。顶杆采用内水冷式，每穿孔一次更换一个顶头或者直到一个顶头损坏才更换。顶杆内水冷式结构例如公告号为CN201783506U，名称为“大口径斜轧管机顶头顶杆快速连接装置”的中国实用新型专利所示。

（6）穿孔机主传动76

穿孔机主传动76由电机、减速机、万向节轴、联轴器、上下托架及上下底座等组成。其功能是驱动穿孔机轧辊实现管坯咬入、穿孔，该系统具有支撑、伸缩万向节轴的功能，可实现快速换辊，提高劳动生产率。

（7）毛管上料台架77

毛管上料台架77为带链式驱动装置的斜蓖条结构，毛管上料台架77的主要功能是接受由穿孔机出口台74拨出的毛管，并将其运输到轧管机入口台79一侧，拨入轧管机入口台79，进入轧制循环。

（8）芯棒操作装置78

芯棒操作装置78的主要功能是：在全浮轧制状态下，轧制前，接受由芯棒冷却系统85的出芯棒装置进入的芯棒，启动链条传动装置，推动芯棒沿轧制线插入轧管机主机座80的预定位置，并使芯棒得到充分润滑。轧制完成后，芯棒与茺管进入轧管机出口台82，经脱棒机84后将芯棒从荒管中脱出，芯棒输送至芯棒冷却系统85冷却后准备下一个轧制周期。

（9）轧管机入口台79

轧管机入口台79的主要功能是：由毛管传送装置接受从毛管上料台架77进入的毛管，使其进入轧管机轧制线，由芯棒操作装置78驱动芯棒进行穿棒至设定位置，启动夹送辊及升降辊道，将毛管及芯棒喂入轧管机进行轧制，咬入后，夹送辊打开，升降辊道下降。在轧制过程中，由三辊抱芯装置对轧线上的毛管及芯棒进行导向。

（10）轧管机主机座80

轧管机主机座80为毛管减径、减壁轧出荒管的主变形工具，选用太重Ⅱ型Φ108三辊轧管机。机架为上开式固定机架，机盖与机座通过铰轴连接，且机盖可以绕该铰轴转动，从而实现机盖的快速打开、闭合及机盖的锁紧，该功能通过油缸实现。工作状态，机盖锁紧缸有杆腔保压。

（11）轧管机主传动81

轧管机主传动81是轧管机主机工作的动力设备，由1台主电机通过减速机、万向接轴直接传动3个轧辊。

（12）轧管机出口台82

轧管机出口台82安装于轧管机出口侧，下面连接再加热炉前的运输设备。由1个导槽，1个导槽脱棒装置，8个升降传动辊道，1个非传动升降辊道，1个夹送辊道装置，7个三辊定心机等组成。

（13）轧管机出口辊道83

轧管机出口辊道83的主要功能是将轧管机出口台82上的轧后荒管或套在芯棒上的荒管输送到过渡用链式运输机的上料侧，主要为辊道运输设备。

（14）脱棒机84

脱棒机84由模口开合，被动链轮、链条、主动链轮座、传动、运行控制装置、梁及底座等组成。模口开合装置与模口联结，模口由两半部分组成,正常工作时间闭合，形成一比芯棒直径稍大的孔，以便于芯棒从荒管中脱出。

（15）芯棒冷却系统85

芯棒冷却系统85的主要功能是将轧后脱出的芯棒拨入冷却槽，经过冷却槽的冷却，达到适合润滑、轧制的温度，然后拨出到芯棒操作装置78。其结构为6支芯棒分别放置于缓慢回转的冷却转筒的锯齿轮内水下部分的6组齿内，随冷却转筒一起旋转并进入冷却水池，转半周后露出水面再拨出，合格芯棒进入芯棒操作装置78，不合格芯棒予以剔除。

（16）切管锯86

对轧后荒管进行切头、切尾处理，由切管锯86完成。切管锯86由锯床、托管挡管器及料头收集装置等组成。

（17）检查台架87

根据工艺要求，需要对荒管进行抽检，由检查台架87完成，检查台架87包括拨入拨出装置、检查托辊及驱动装置等。

（18）常化台架88

常化台架88的结构与过渡台架相似，不同之处在于常化台架88的运行速度可调，并安装有反向运输链，以满足荒管慢速运行控制冷却的需要，并保证荒管在冷却过程中自转，防止由于冷却不均产生弯曲。常化是一种钢管轧制中的可选热处理工艺，或称正火。

（19）步进式再加热炉89

炉子采用两大段加热，在加热段和均热段各有3个温度控制段，炉顶为平顶，采用天然气为燃料的平焰烧咀。炉子四周全用6mm钢板包扎起来，外部有加固型钢的钢架。炉底是用型钢制造的大梁支撑起整个炉体，炉顶为了支挂平焰烧咀、天然气、空气管道和炉顶操作平台等，设有炉顶大梁纵、横向加固装置。

（20）高压水除鳞装置90

为保证成品管的质量，在定径以前，必须将再加热过程中毛管表面产生的氧化皮清除。所以在定径机入口前端，设置专用的高压水除鳞装置90，毛管到达时，高压水打开，从而达到除鳞的目的。

（21）减径机91

减径机91（或称定径机）采用了三辊式单独传动的结构，用于将来自轧管机轧制出经再加热的钢管微张力减径轧制成一系列成品规格的钢管。减径机91由机架装置（轧辊机架、导辊机架、导管机架）、本体设备、换辊设备、主传动设备四部分组成。

（22）冷床92

冷床结构为齿条步进式。冷床走钢线宽度:25000mm。该冷床可使管材在床面上作有控的纯滚动，避免了表面擦伤和碰撞，保证了管材的表面质量。上冷床时管材最高温度900℃，下冷床时管材温度可降至＜120℃。

（23）矫直机93

以辊道从冷床92把钢管移至矫直机93，钢管经轧制后，在矫直机后辊道之后便可进行包装和储运。矫直机具体结构例如中国专利公开号：CN101279336A，名称为“三辊矫直机”。矫直机主要作用是对来料钢管进行矫直，消除钢管在轧制、运输、热处理和冷却过程中产生的弯曲，使钢管直度符合相关要求，同时起到对钢管归圆的作用，保证管端及钢管外表面质量。

如图3所示，安徽天大集团特种钢管厂φ140三辊轧管机生产线工作流程如下：管坯加热—→锥形辊穿孔—→穿芯棒—→三辊轧管—→切头（尾）—→在线抽检—→常化（根据工艺要求设定）—→再加热—→高压水除鳞—→微张力定减径—→取样—→冷却。

现行斜轧管机都是使用多根芯棒以轧机后循环的生产方法，轧制过程中对芯棒速度不加以控制，芯棒由被辗轧金属的摩擦力带动自由跟随管子通过轧机，芯棒的运行速度是不受控的；轧制结束后，芯棒随荒管轧出至轧机后的输出辊道，在轧制中，薄壁管芯棒的几乎全长都在荒管内；带有芯棒的荒管横移至脱棒线，由脱棒机将芯棒从荒管中抽出以便冷却、润滑后循环使用。其特点是轧制节奏快，每分钟可轧3支甚至更多的钢管；但荒管的壁厚精度稍低、设有脱棒机使其工艺流程较长、芯棒的长度大于荒管的长度；适合生产较小规格（外径小于177.8mm）的无缝钢管。比较有代表性的浮动芯棒斜轧管机还有德国米尔与我国合作制造的湖北大冶φ170mm三辊轧管机组。这种机组虽轧机前后台设备均便于布置抱芯装置，轧制过程稳定，但因流程线过长，故占地面积大。

现有技术斜轧轧管机组是占地面积大、流程长的机组，为了辅助提高效率，轧制线上还装配有例如：脱棒机84、芯棒冷却系统85、切管锯86、检查台架87、常化台架88、步进式再加热炉89和高压水除鳞装置90等一些辅助设置，虽能使机组产量较高，但钢管在运行过程中，温度热损失较大，钢管在运行过程中途需设置再加热炉，钢管需二次加热以便保证后边工序的轧制所需温度，既浪费了能源又增加了环境污染。另外冷床为了保证冷却效果，需要一百多米的长度，现有技术设备往往从一个厂房跨延伸到另一个厂房跨，增加了厂房建设面积，增加了设备投资。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，综合了全浮芯棒和限动芯棒小循环生产方式的各自优点，在考虑了斜轧轧管机组最大利益的前提下，提供了一种占地面积小、短小精干的生产作业线。轧机前后台均设置抱芯装置以保证轧制过程的稳定；钢管运行时间短，不设置再加热炉，节省了能源；在保证冷床冷却效果不变的前提下，冷床布置不超过另外一跨，节省了厂房。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种斜轧轧管机组，由环形炉、出炉辊道、管坯横移链床、穿孔机组、穿轧运输链床、轧管机组、定径机前辊道、定径机、定径机后辊道、冷却系统、矫直机前辊道和矫直机组成；其特征在于，所述环形炉的出料口外安装所述出炉辊道；所述出炉辊道后端的侧向安装有所述穿孔机组，所述管坯横移链床连接于所述出炉辊道和所述穿孔机组；所述轧管机组安装于所述穿孔机组侧向外，并且所述轧管机组与所述穿孔机组之间通过所述穿轧运输链床连接；所述轧管机组后方安装有所述定径机，所述轧管机组与所述定径机之间通过所述定径机前辊道连接；所述定径机后方安装有所述冷却系统，所述冷却系统与所述定径机之间通过所述定径机后辊道连接；所述冷却系统侧方安装有所述矫直机，所述冷却系统与所述矫直机之间通过所述矫直机前辊道连接；

其中：所述穿孔机组为单顶杆限动穿孔机组，所述穿孔机组从前向后依次安装有：穿孔机前台、穿孔机、穿孔机后台和顶杆装置；所述轧管机组为单芯棒限动斜轧机组，所述轧管机组从前向后依次安装有：芯棒操作机、轧管机前台、轧管机和轧管机后台，所述轧管机前台和后台均设置有抱芯装置；所述冷却系统包括至少两个横向放置的冷床。

本发明与现有技术相比，由于使用单根芯棒生产方式，芯棒不需要循环，精简了工艺流程，不需要布置更多的设备，减少了占地面积，节省了投资；由于从轧管机出来的钢管直线直接进入定径机，轧管机与定径机之间使用最小距离，使得钢管在进入定径机之前不需设置再加热炉，节省了能源，减少了空气污染；由于将一台近百米长的冷床分为四台冷床平行布置，缩短了横向长度，避免了建设另一厂房跨的需要，减少了投资费用；由于将矫直机拐回头来布置，才更有利于设备的紧凑，因而才使整体效果更为合理化。

根据上述构思，所述轧管机为阿塞尔三辊斜轧管机。

根据上述构思，所述穿孔机为菌形辊穿孔机。

根据上述构思，所述穿孔机组的顶杆装置前端安装有顶头更换箱，所述顶杆装置中顶杆的顶头以顶头更换箱进行更换和冷却，能在穿孔间隙时间快速冷却顶头。

根据上述构思，所述轧管机使用单根芯棒生产，芯棒采用内水冷。

根据上述构思，所述矫直机相反于轧制方向安装，所述矫直机入料端连接于所述冷却系统出料端。

根据上述构思，所述冷却系统包括至少一个齿条步进式冷床和一个链式冷床，所述齿条步进式冷床在前而所述链式冷床安装在后，二者输送方向相反，且二者一端都对齐于一条冷床辊道，通过所述冷床辊道连通所述齿条步进式冷床和所述链式冷床。

根据上述构思，所述步进式冷床为平行布置的三个步进式冷床。

根据上述构思，所述的环形炉、出炉辊道和管坯横移链床，用于给穿孔机备料并将备好的料送往穿孔机；所述的穿孔机可得到高质量的毛管和提高工艺适应性及生产率；穿孔机组的顶杆顶头冷却使用了顶头更换箱，可以在穿孔间隙时间快速冷却顶头，在穿孔过程中由于没有冷却水继续冷却顶头，轧件温度损失小，保证了轧管机所需的轧制温度；所述的轧管机使用单根芯棒生产，芯棒采用内水冷，芯棒冷却充分，又可以允许轧管机前台布置抱芯装置，增加了轧管过程的稳定性；机组缩短了轧管机与定径机之间的距离，所述的定径机前没有设置再加热炉，从轧管机出来的钢管可允许直接进入定径机；从定径机出来的钢管已是尺寸精确的钢管，需要充分将其温度冷却下来以保持精度，冷床需要很长的长度，客观原因，冷床只能垂直于生产流程的方向布置，给厂房设计和工艺排布带来很大难度，为了消除这种不适应性，所述的1#冷床、2#冷床、3#冷床和4#冷床采取了分段平行布置的方式，既可保证热钢管充分冷却下来，又使冷床设置在同一个厂房跨内，不占用另一个厂房跨的地方。

附图说明

图1是本发明斜轧轧管机组前部设备布置示意图；

图2是本发明斜轧轧管机组后部设备布置示意图；

图3为现有技术全浮芯棒斜轧管机组设备布置简图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

如图1、图2所示，本发明提供一种斜轧轧管机组，由环形炉1、出炉辊道2、管坯横移链床3、穿孔机组40、穿轧运输链床9、轧管机组100、定径机前辊道14、定径机15、定径机后辊道16、冷却系统50、矫直机前辊道21和矫直机22组成。环形炉1的出料口11外安装出炉辊道2；出炉辊道2后端的侧向安装有穿孔机组40，管坯横移链床3连接于出炉辊道2和穿孔机组40；轧管机组100安装于穿孔机组40侧向外，并且轧管机组100与穿孔机组40之间通过穿轧运输链床9连接；轧管机组100后方安装有定径机15，轧管机组100与定径机15之间通过定径机前辊道14连接；定径机15后方安装有冷却系统50，冷却系统50与定径机15之间通过定径机后辊道16连接；冷却系统50出料端的侧方安装有反向安装的矫直机22，冷却系统50与矫直机22之间通过矫直机前辊道21连接。

环形炉1在热轧生产线中的作用是将锯切之后的合格定尺管坯由常温（20℃）加热到1280±5℃，以供穿孔机组40进行穿孔工序。环形炉1是目前世界上用于加热圆管坯的最理想的工业炉炉型。本发明环形炉1的特点是炉底呈环形，在炉底驱动装置的作用下承载管坯由入料端旋转至出料端，再由出料机从出料口11将加热好的管坯取出。在管坯随炉底运动过程中通过炉墙、炉顶等处的烧嘴加热达到合格的出料温度，并满足温度均匀性要求。本发明将环形炉1与机组设备布置在同一厂房跨A内。

出炉辊道2与环形炉1出料口11和管坯横移链床3紧密联接，将加热好的管坯从环形炉1出料口11顺轧制方向X向穿孔机组40输送，辊道优选是由多个用电机带动的输送辊子所组成（本说明书之后所述的辊道也相同）。横移链床3是将管坯从出炉辊道2横向移至穿孔机组40的现有输送设备，横移链床3垂直于轧制方向X布置，顺正方向Y横向输送管坯。本发明出炉辊道2和横移链床3都以最短长度设置，不再设置备用辊道接口等设备，设备精简紧凑，降低了管坯温度损失。

如图1所示，穿孔机组40为单顶杆限动穿孔机组，穿孔机组40从前向后依次安装有：穿孔机前台4、穿孔机5、穿孔机后台6、顶头更换箱7和顶杆装置8。管坯穿孔是热轧无缝钢管生产中重要的工序之一，该工序是将实心管坯穿轧成空心毛管，是金属变形的第一道工序，该工序使用的主要设备是穿孔机5。

穿孔机前台4安装于横移链床3出料一端，并且，穿孔机前台4前端还具有一个推头41，前台设备一般还包括受料槽和导管。能以推头41从前向后推热管坯进入穿孔机5进行穿孔，穿孔机前台4具体结构参见公开号为CN102489589A，名称为：“管坯防甩装置及穿孔机”的中国专利。推头41具体结构参见公开号为CN101439359A，名称为“用于穿孔机进口台带活动接头的推料器”的中国专利。加热好的管坯经拨料钩放入穿孔机前台4的V形受料槽，闭合扣瓦装置（管坯防甩装置），推头41将管坯经导管推入穿孔机5主机座，轧辊旋转将管坯咬入，进行轧制穿孔。

为得到高质量的毛管和提高工艺适应性及生产率，本发明穿孔机5采用菌形辊，现有菌形辊穿孔机参见中国专利公开号为CN2303690Y，名称为“一种菌式穿孔机”，或公开号为CN1362297A名称为“动态平稳的二辊大口径菌式穿孔机”。穿孔机5主传动装置51布置在穿孔机5的出口侧，主传动装置51的万向接轴511呈扩散形布置，主传动装置51一般由主电机或主电机变速箱组成。穿孔机5的机架中还应包括轧辊和导向设备（导盘或导板）。因菌式穿孔机已为现有成熟技术，故不再赘述。

穿孔机后台6安装有若干个抱芯装置61，抱芯装置61之间又装有升降辊62，由于安装了若干个抱芯装置61，才使得穿孔过程稳定。抱芯装置61可为三辊定心机，参见公开号为CN201275545Y的中国实用新型专利中给出的定心辊。

穿孔机5顶杆的使用方式为顶杆不循环，顶杆装置8安装于穿孔机组40的最后端，本发明中在顶杆装置8前端装配顶头更换箱7。顶杆装置8通过在后端推动和拉回一个长顶杆来参与穿孔作业。且本发明中顶杆采用内水冷式，而顶头为外水冷式，每穿孔一次更换一个顶头或者直到一个顶头损坏才更换。顶杆内水冷式结构例如公开号为CN101224469A，名称为“可移动芯棒的冷却润滑装置”中国专利中技术。

参见公开号为CN1137426A，名称为“用于芯棒轧管机的顶头更换装置”所给出技术，本发明中以顶头更换箱7安装在穿孔机后台6和顶杆装置8之间，将每一次穿完孔后的顶头更换下来，并且进行冷却，由新的顶头参与穿孔，由于使用了顶头更换箱7，顶头是在非工作时用冷却水降温，顶头不需在穿孔过程中进行冷却，因而在穿孔过程中不使轧件有较大的降温，保证了轧管机所需的轧制温度。顶头在线循环，即使用一支顶杆，每穿孔一次，顶头更换一次，一般情况下使用三个顶头，顶头循环的次序是1，2，3，再1，2，3。这种方式只更换顶头，使用方便，生产节奏快，减少了更换顶杆或顶头的环节。

穿孔工艺中：首先要保证穿出的毛管壁厚均匀，椭圆度小，几何尺寸精度高；其次是毛管的内外表面要较光滑，不得有结疤、折叠、裂纹等缺陷；第三是要有相应的穿孔速度和轧制周期，以适应整个机组的生产节奏，使毛管的终轧温度能满足轧管机的要求。本发明利用现有最新技术的穿孔机前台4、穿孔机5、穿孔机后台6、顶头更换箱7和顶杆装置8，顺轧制方向X排列设置于环形炉1的一侧，经环形炉1加热的管坯会最快的时间进入穿孔机前台4，然后经菌式穿孔机5轧制后成为毛管到达穿孔机后台6，由于穿孔机后台6不再设顶杆限动循环部件，所以穿孔机后台6可设置多组新型抱芯装置61来抱紧毛管，使得穿孔过程稳定快速，且顶头不在穿孔过程中进行冷却，因而在穿孔过程中不使轧件有较大的降温，使经穿孔机组40轧制的毛管温度仍可以维持在1200±5℃。

为了提高生产率、缩短轧制周期，减少轧件温降，穿孔机后台6正方向Y侧安装了穿轧运输链床9，并配合穿轧运输链床9两端拨料钩将穿孔后毛管，顺正方向Y横向移至轧管机组100，穿轧运输链床9使用了常用的穿轧运输链床，穿轧运输链床9能以最快的速度将穿好孔后的钢管运输到轧管机组100，而且，在需要时，穿轧运输链床9还可储存一定数量毛管，减慢运输速度，以便于协调穿孔机组40和轧管机组100之间的生产进度，以此能替代现有常化台架的调节功能。

如图1所示，本发明轧管机组100为单芯棒限动斜轧机组，主机架选为阿塞尔（ASSEL）轧机，轧管机组100从前向后顺轧制方向X依次安装有：芯棒操作机10、轧管机前台11、轧管机12、轧管机后台13，本发明中轧管机前台11和后台13均设置有抱芯装置。

轧管机前台11设置了若干个抱芯装置，能在轧制过程约束住钢管和芯棒，保证了钢管在轧制过程中的稳定性。抱芯装置可为可调式三辊定心装置，分布在芯棒操作机10和轧管机12之间，它的作用一是抱毛管，二是抱芯棒，三是打开接受毛管。芯棒操作机10和轧管机前台11请参见公开号为CN101214500A，名称为“轧管机芯棒液压限动装置”所给出的结构。

芯棒操作机10使用单根芯棒限动生产方式，一根芯棒重复使用，芯棒采用内部循环水冷却，不再设置芯棒循环系统，精简了工艺流程，不需要布置更多的设备，减少了占地面积，节省了投资；更重要的是，由于芯棒不向另一侧横向运输（芯棒不循环），才可以允许轧管机前台布置抱芯装置，芯棒冷却及润滑结构参见公开号为CN101224469A，名称为“可移动芯棒的冷却润滑装置”所公开的技术。

本发明轧管机12为阿塞尔轧制工艺，芯棒采用限动形式，这种限动芯棒的方式具有很多优点；首先重要的一点是取消了毛管与芯棒间的脱棒系统和芯棒冷却循环系统；二是芯棒采取预旋转，便于实现毛管一次咬入；芯棒连续内部冷却和在线外表面石墨润滑，延长芯棒的使用寿命，确保荒管内表面质量；限动芯棒的长度要比全浮芯棒的长度短的多，可节约工具消耗。

轧管机12的三个轧辊121在机架中呈120度角布置，与长芯棒构成一个相对封闭的环状孔型。轧辊轴线相对于轧制中心线垂直方向和水平方向均倾斜于一定角度，分别叫喂入角和辗轧角。轧辊形状呈锥形，中间段有一个凸起叫做辊肩，轧制时与长芯棒完成集中变形，实现较大的压下量，延伸系数可达2左右。

轧管机后台13上在输送辊子之间还安装了若干个抱芯装置，参见公开号为CN201275545Y的中国实用新型专利中给出的定心辊。事实证明，这对轧制过程的稳定作用非常重要，还有利于钢管的平直度，此外可防止荒管表面划伤和薄壁管发生表面扭曲现象。

轧管过程中，芯棒前进的速度比荒管的小，由芯棒操作机10控制，只是使用一支空心芯棒，芯棒在线内水冷，轧制结束后，将芯棒从荒管中回退抽出并返回原始位置，轧管机后台13带动荒管继续向前输送，芯棒则继续进行下一根管子的轧制操作。

最重要的是，本发明以轧管机组100的轧管机前台11平行对齐穿孔机组40的穿孔机后台6，轧管机前台11前端的芯棒操作机10能摆放于环形炉1一侧的空间。同时两机组采用相似的单顶杆或芯棒限动轧制方式，集成了现有轧机后循环流程的全浮芯棒斜轧机组和轧机前循环流程的限动芯棒轧管机组的优点，克服了二者的缺点。且二者可调整的轧制速度范围也相同，因此，速度同步性好，不必针对这一点再安装其它备用处置设备，以此便可节约大量的设备成本和空间。

如图1所示，在轧管机组100后端顺轧制方向X设置有定径机15，定径机15通过定径机前辊道14连接轧管机后台13，定径机15后端设置有定径机后辊道16，以便于将定径机15处理完成的荒管向后部设备输送；这里定径机前辊道14、定径机后辊道16与轧管机后台13在同一直线上，并控制为最短的长度，以缩短轧管机组100与定径机15之间的距离，经轧管机组100轧制的荒管温度仍可维持在1000±5℃，能满足定径机15对荒管温度950-1050℃的要求，所以定径机15之前可以不再设置再加热炉，从轧管机组100出来的荒管可直接进入定径机15进行轧制加工。

本发明选用的定径机15选为三辊式集中差速传动的微张力定径机，型号为SRW550J14M。定径工序是热轧生产线的金属热变形的最后一道工序。本工序的工艺任务主要是通过一系列的操作后，除保持斜轧后的钢管具有光滑的外表面光洁度和高精度的尺寸外，还要使热轧成品钢管具有优良的综合使用性能。其目的是，在一定的总减径率和较小的单机架减径率条件下来达到定径作用。

如图2所示，在定径机15之后设置有冷却系统50，冷却系统50包括1#冷床17、2#冷床18、3#冷床19、冷床辊道201和4#冷床20。

定径机后辊道16反于正方向Y的一侧并排设置有1#冷床17、2#冷床18和3#冷床19，三组冷床17、18、19相对于轧制方向X横向设置，且三组冷床17、18、19相反于正方向Y进行输送钢管。1#冷床17、2#冷床18和3#冷床19冷床优选为齿条步进式冷床，参见中国专利公开号为CN101797591A，名称为“用于小齿距步进式冷床的踏步装置”。从定径机后辊道16过来的钢管在进入冷却系统50前，温度一般还保持于800℃，钢管经拨料钩可选择移至1#冷床17、2#冷床18或3#冷床19，之后以步进式冷床的矫直功能，能使钢管在还处于热状态时能得以矫直。

4#冷床20使用了链式冷床，参见例如中国专利公开号为CN2836946A，名称为一种半反链传动的钢管冷床，采用这种配置方法，是因为链式冷床放在后边，根据需要可以调节运行速度，但最主要原因还是节约了成本。4#冷床20长度可以尽量适配厂房跨A的宽度，4#冷床出料口端下侧为矫直机前辊道21，矫直机前辊道21相反于轧制方向X输送钢管。

冷却系统50的工作过程是：从定径机后辊道16接受钢管，经1#冷床17、2#冷床18或3#冷床19边冷却边输送，最后到达最末端的冷床辊道201，冷床辊道201在此端连接1#冷床17、2#冷床18、3#冷床19和4#冷床20，冷床辊道201顺轧制方向X输送钢管，将经1#冷床17、2#冷床18或3#冷床19下来的钢管输送至4#冷床20一端，经拨料钩将钢管移至4#冷床20，4#冷床20顺正方向Y慢慢输送横向输送钢管，以完成冷却降温。

冷却系统50的特点在于：1#冷床17，2#冷床18，3#冷床19，和4#冷床20是依次平行布置的，这样可以缩短冷床横向的伸出长度，节省了横向空间，避免了占用过多的厂房。

如图2所示，矫直机22是相反于轧制方向X排列的，矫直机前辊道21从4#冷床20以相反于轧制方向X把钢管运至矫直机22，钢管经轧制后，在矫直机后辊道23之后便可进行包装和储运。矫直机具体结构参见公开号：CN101279336A，名称为“三辊矫直机”；或公开号CN101653795A，名称为“立式液压矫直机”。矫直机主要作用是对来料钢管进行矫直，消除钢管在轧制、运输、热处理和冷却过程中产生的弯曲，使钢管直度符合相关要求，同时起到对钢管归圆的作用，保证管端及钢管外表面质量。本发明中矫直机22利用了厂房立柱和四个冷床之间的空隙，是紧贴着厂房立柱布置的，这样可以避免单独占据空间而引起的浪费其它不使用的空间。

本发明斜轧轧管机组的工作过程如下：

首先将管坯在环形炉1中加热到穿孔所需的温度，经出炉辊道2，由管坯横移链床3把一根热管坯运输到穿孔机前台4上，推头41推热管坯进入穿孔机5进行穿孔，通过穿孔机5的热管坯在顶头的作用下变为空心坯毛管，毛管进入穿孔机后台6中后，顶杆装置8从毛管拉出收回顶头和顶杆，拨料钩将毛管拨入穿轧运输链床9，穿轧运输链床9快速运输毛管进入轧管机前台11，由芯棒操作机10将芯棒快速穿入毛管内并连同毛管同时进入轧管机12，毛管轧制后从轧管机12出来进入轧管机后台13时已成为尺寸较为精确的荒管，再通过定径机前辊道14进入定径机15进一步轧制成为尺寸精确的钢管，钢管由定径机后辊道16进入1#冷床17、2#冷床18或33#冷床19，然后进入4#冷床20将温度冷却，冷却后的钢管经矫直机前辊道21，进入矫直机22矫直后成为成品管，成品管经矫直机后辊道23输出到下一工序。

传统的斜轧管机组轧制工艺顶杆或芯棒采用浮动形式，而本发明轧管机轧制工艺顶杆或芯棒均采用限动形式，这种限动方式具有很多优点；

首先，本发明顶杆选用了内冷却式顶杆，顶杆装置8前端装配顶头更换箱7，将每一次穿完孔后的顶头更换下来，并且进行冷却，由新的顶头参与穿孔，由于使用了顶头更换箱7，顶头是在非工作时用冷却水降温，顶头不需在穿孔过程中进行冷却，因而在穿孔过程中不使轧件有较大的降温，保证了轧管机所需的轧制温度。

其次，芯棒操作机10使用单根芯棒限动生产方式，一根芯棒重复使用，芯棒采用内部循环水冷却，不再设置芯棒循环系统，精简了工艺流程，不需要布置更多的设备，减少了占地面积，节省了投资。

另外，本发明由于设备精简以及其它设备的控温措施，所以不再设置二次加热有关的常化台架、步进式再加热炉和高压水除鳞装置，简化了设备，降低了成本。本发明还取消了切管锯和检查台架，因为本发明设置的1#冷床17、2#冷床18、3#冷床19为并排设置，钢管可选择其一进入，随时可以停下进行抽样检查。再有就是，芯棒采取预旋转，便于实现毛管一次咬入；单支芯棒在线冷却和表面石墨润滑，可延长芯棒的使用寿命，确保荒管内表面质量；单支芯棒比多支芯棒使用可节约工具消耗；限动芯棒的长度要比全浮芯棒的长度短的多，可节约工具消耗。

虽然已参照典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种斜轧轧管机组，由环形炉、出炉辊道、管坯横移链床、穿孔机组、穿轧运输链床、轧管机组、定径机前辊道、定径机、定径机后辊道、冷却系统、矫直机前辊道和矫直机组成；其特征在于，所述环形炉的出料口外安装所述出炉辊道；所述出炉辊道后端的侧向安装有所述穿孔机组，所述管坯横移链床连接在所述出炉辊道和所述穿孔机组之间；所述轧管机组安装于所述穿孔机组侧向外，并且所述轧管机组与所述穿孔机组之间通过所述穿轧运输链床连接；所述轧管机组后方安装有所述定径机，所述轧管机组与所述定径机之间通过所述定径机前辊道连接；所述定径机后方安装有所述冷却系统，所述冷却系统与所述定径机之间通过所述定径机后辊道连接；所述冷却系统侧方安装有所述矫直机，所述冷却系统与所述矫直机之间通过所述矫直机前辊道连接；其中：

所述穿孔机组为单顶杆限动穿孔机组，所述穿孔机组从前向后依次安装有：穿孔机前台、穿孔机、穿孔机后台和顶杆装置；

所述轧管机组为单芯棒限动斜轧机组，所述轧管机组从前向后依次安装有：芯棒操作机、轧管机前台、轧管机和轧管机后台，所述轧管机前台和所述轧管机后台均设置有抱芯装置；

所述冷却系统包括至少两个横向放置的冷床。

2.如权利要求1所述的斜轧轧管机组，其特征在于，所述穿孔机组的顶杆装置前端安装有顶头更换箱，所述顶杆装置中顶杆的顶头以顶头更换箱进行更换和冷却，能在穿孔间隙时间快速冷却顶头。

3.如权利要求2所述的斜轧轧管机组，其特征在于，所述轧管机使用单根芯棒生产，芯棒采用内水冷。

4.如权利要求3所述的斜轧轧管机组，其特征在于，所述矫直机相反于轧制方向安装，所述矫直机入料端连接于所述冷却系统出料端。

5.如权利要求1至4任一项所述的斜轧轧管机组，其特征在于，所述冷却系统包括至少一个齿条步进式冷床和至少一个链式冷床，所述齿条步进式冷床在前而所述链式冷床安装在后，二者输送方向相反，且二者一端都对齐于一条冷床辊道，通过所述冷床辊道连通所述齿条步进式冷床和所述链式冷床。

6.如权利要求5所述的斜轧轧管机组，其特征在于，所述齿条步进式冷床为平行布置的三个齿条步进式冷床。

7.如权利要求1至4任一项所述的斜轧轧管机组，其特征在于，所述轧管机为阿塞尔三辊斜轧管机。

8.如权利要求1至4任一项所述的斜轧轧管机组，其特征在于，所述穿孔机为菌形辊穿孔机。