CN104438495A - 一步法热煨弯管装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一步法热煨弯管装置及工艺，其中工艺为，（一）采用补偿原理计算出成型弯管的理论长度，采用等离子火焰自动切割机或锯床进行下料，使用机械坡口机进行破口，制作成弯管原材料短节；（二）调整快装卡具的圆心和三爪定位式卡盘的中心在同一条线上，进行上料，将钢管原材料一端滑套在三爪定位顶头上，通过锥刺轮锁紧，另一端放进快装卡具中，通过辅助推拉油缸卡紧，再用快装羊角螺栓锁紧；（三）通过中频加热装置加热，液压推进装置推进，同时旋转摇臂到规定角度，弯管煨制完成；（四）下线，检验合格后入库。通过对原有工艺装置的关键部位的创新，改变了原有的工艺装置和工序，从而达到了提高生产效率，保证了产品质量的目的。

Description

一步法热煨弯管装置及工艺

技术领域

 本发明涉及热煨弯管的制造工序及装置，具体地说是一步法热煨弯管装置及工艺。

背景技术

 近几年随着长输管道的建设的快速发展，热煨弯管在管道建设中的重要性日益提提高，使用的也越来越多，弯管成为长输管道建设的关键配件之一，它的生产速度和质量严重制约着长输管线的建设周期。目前常用的热煨弯管工艺装置的制造工序为：上料、放线、煨制、切割、下线、破口、整形、成型。该工艺在弯管煨制以后存在较多后续处理工序，严重影响了弯管的生产效率和质量。

原有的工艺装置存如下缺点：1.上料后放线，增加了生产准备时间；2.煨制后需要切割才能下线，增加了后处理时间；3.下线后破口，需要增加破口托架和较大的加工空间，增加了破口难度，破口效率不高；4.需要较多的时间进行整形，影响出厂时间。总之，用原有的工艺装置和工艺流程生产热煨弯管存在生产效率较慢、需要整形、存在较多不安全因素、需要较大作业空间等缺点，无法满足目前长输管道项目建设的紧迫性。

所以极有必要开发一种改变原有热煨弯管工序的工艺以及提高生产效率的一种热煨弯管装置。

发明内容

 本发明的目的在于提供一步法热煨弯管装置及工艺，通过对原有工艺装置的关键部位的创新，改变了原有的工艺装置和工序，从而达到了提高生产效率，保证了产品质量的目的。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一步法热煨弯管装置，包括连接在钢管其中一端的液压推进装置以及连接在钢管另一端的旋转摇臂，所述液压推进装置通过三爪定位式顶头与钢管连接，所述旋转摇臂通过快装卡具与钢管连接，所述快装卡具附近设置有用来加热钢管的中频加热装置。

所述液压推进装置采用双液压缸结构形式或者四液压缸结构形式；所述钢管原材料的圆心、三爪定位式顶头的圆心及所述的快装卡具的圆心在同一条直线上。

所述三爪定位式顶头包括连接在一起的卡盘本体、加长型卡爪，所述卡盘本体另一侧与液压推进装置连接，加长型卡爪深入钢管口内部。

所述卡盘本体上设置有用来扩张和回缩上述卡爪的小锥齿轮。

所述加长型卡爪上开长槽内装多个导向滚珠，在加长型卡爪顶端的长槽开口部设置有封堵挡头，所述导向钢珠两两之间留有0.1mm左右的间隙，所述导向钢珠上端露出长槽的高度为导向钢珠直径的三分之一或者四分之一。

所述卡盘本体上还设置有定位螺栓；所述卡盘本体在轴向方向开设直径50mm左右的孔，防止生产过程产生的水蒸气大量存于所述的钢管原材料内和从所述的快装卡具端溢出。

所述快装卡具包括卡具本体、辅助推拉油缸，所述卡具本体底部通过快装卡具滑座安装在旋转摇臂上，所述辅助推拉油缸底部通过油缸滑座安装在旋转摇臂上，所述辅助推拉油缸下端铰接在油缸滑座上的油缸下支座上，上端铰接在卡具本体上的油缸上支座上。

所述卡具本体为两个对扣的半圆形结构，两个半圆形结构在其中一端用快装卡具转轴相铰接，在另一端开口处设置有锁紧用的快装羊角螺栓，所述卡具本体内表面开设有螺纹。

所述卡具本体采用45度9点钟方向开口的结构形式。

为了达成上述另一目的，本发明采用了如下技术方案，一步法热煨弯管工艺，其步骤为：

一）、采用补偿原理计算出成型弯管的理论长度，采用等离子火焰自动切割机或锯床进行下料，使用机械坡口机进行破口，制作成弯管原材料短节；

二）、调整快装卡具的圆心和三爪定位式卡盘的中心在同一条线上，进行上料，将钢管原材料一端滑套在三爪定位顶头上，通过锥刺轮锁紧，另一端放进快装卡具中，通过辅助推拉油缸卡紧，再用快装羊角螺栓锁紧；

三）、通过中频加热装置加热，液压推进装置推进，同时旋转摇臂到规定角度，弯管煨制完成；

四）、下线，检验合格后入库。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

由于通过所述的三爪定位式顶头、快装卡具等结构部件组合，相对现有的作业线线上下料、煨制后切割、破口等线上线下工序较多，水平开口卡具开口慢等工艺顺序使弯管的整体生产效率低、安全性低、劳动强度大的情况。本发明的三爪定位式顶头使线下下料、整形、破口等成为了前期准备工作，有效提高了生产效率，降低了劳动强度和节省了作业空间。本发明的快装卡具有效降低了卡具开合的劳动强度，提高了工作效率和工作的安全性。通过本发明的三爪定位式顶头和快装卡具等结构了，将原有热煨工艺工序：上料    煨制-放线-切割-下线-整形-破口-成品检验改变为放线-切割-整形-破口   上料-煨制-下线-成品检验，实现了一步法煨制工艺，达到了煨制完成下线即为成品的较理想工艺流程。所以，本发明具有工作效率高、操作方便、使用方便可靠等优点。

附图说明

图1为本发明一步法热煨弯管装置示意图；

图2、图3、图4分别为本发明中三爪定位式顶头的主视图、左视图、俯视图；

图5、图6分别为本发明中快装卡具的主视图、俯视图。

图中：1是液压推进装置，2是三爪定位式顶头，3是钢管，4是中频加热装置，5是快装卡具，6是旋转摇臂；

2.1是小锥齿轮，2.2是卡盘本体，2.3是导向滚珠，2.4是加长型卡爪，2.5是封堵挡头，2.6是定位螺栓；

5.1是快装卡具滑座，5.2是快装羊角螺栓，5.3是卡具本体，5.4是油缸上支座，5.5是辅助推拉油缸，5.6是油缸下支座，5.7是油缸滑座，5.8是快装卡具转轴。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图1-6所示，一步法热煨弯管装置，包括连接在钢管3其中一端的液压推进装置1以及连接在钢管另一端的旋转摇臂6，所述液压推进装置通过三爪定位式顶头2与钢管连接，所述旋转摇臂通过快装卡具5与钢管连接，所述快装卡具附近设置有用来加热钢管的中频加热装置4。所述液压推进装置采用双液压缸结构形式或者四液压缸结构形式；所述钢管原材料的圆心、三爪定位式顶头的圆心及所述的快装卡具的圆心在同一条直线上。

所述三爪定位式顶头包括连接在一起的卡盘本体2.2、加长型卡爪2.4，所述卡盘本体另一侧与液压推进装置连接，加长型卡爪深入钢管口内部。所述卡盘本体上设置有用来扩张和回缩上述卡爪的小锥齿轮2.1。所述加长型卡爪上开长槽内装多个导向滚珠2.3，在加长型卡爪顶端的长槽开口部设置有封堵挡头2.5，所述导向钢珠两两之间留有0.1mm左右的间隙，所述导向钢珠上端露出长槽的高度为导向钢珠直径的三分之一或者四分之一。所述卡盘本体上还设置有定位螺栓2.6；所述卡盘本体在轴向方向开设直径50mm左右的孔，防止生产过程产生的水蒸气大量存于所述的钢管原材料内和从所述的快装卡具端溢出。

所述快装卡具包括卡具本体5.3、辅助推拉油缸5.5，所述卡具本体底部通过快装卡具滑座5.1安装在旋转摇臂上，所述辅助推拉油缸底部通过油缸滑座5.7安装在旋转摇臂上，所述辅助推拉油缸下端铰接在油缸滑座上的油缸下支座5.6上，上端铰接在卡具本体上的油缸上支座5.4上。所述卡具本体为两个对扣的半圆形结构，两个半圆形结构在其中一端用快装卡具转轴5.8相铰接，在另一端开口处设置有锁紧用的快装羊角螺栓5.2，所述卡具本体内表面开设有螺纹。

所述的推进装置最好使用双液压缸结构形式用来保证弯管推进速度的匀速性和稳定性，也可采用四液压缸结构形式来保证弯管推进速度的匀速性和稳定性。所述的三爪定位式顶头由卡盘本体、加长型卡爪、导向滚珠和封堵挡板构成。

所属的三爪定位式顶头最好采用三爪卡盘，有利于保证所述钢管原材料的圆心、三爪定位式顶头的圆心及所述的快装卡具的圆心在同一条直线上，减小成品弯管的形状偏差。所述的三爪卡盘本体中心开一个直径50mm左右的孔，其作用是防止生产过程产生的水蒸气大量存于所述的钢管原材料内和从所述的快装卡具端溢出，有效避免水蒸气影响现场清晰度和减少对所述钢管原材料冷却效果的影响。所述的三爪卡盘的卡爪最好采用加长型卡爪，加长型卡爪上最好安装有导向滚珠，加长型卡爪的有效长度最好大于150mm，所述的这种加长型卡爪有保证弯管端部150mm内直管段的几何尺寸和质量，较好满足标准要的优点。所述的导向滚珠安装在加长型卡爪上，端部用所述的封堵挡头封闭，导向滚珠最好采用直径大于16mm的高强度钢珠，同时钢珠露出部分最好为钢珠整体的三分之一或四分之一。所述的导向钢珠的作用是避免卡爪表面对所述钢管原材料端部的圆度、内表面质量的影响，还有减小直管上线和弯管下线的摩擦力，提高弯管上下线的速度，减少劳动强度的优点。所述的钢珠的露出部分的作用保证所述钢管原材料与钢珠的有效接触面积，有效防止钢珠滑落，有利于所述钢管原材料的安装和受力。所述的导向钢珠之间最好留有0.1mm左右的间隙，方便进行加注润滑脂，其作用是有利于钢珠滚动。所述封堵挡板的作用是为了所述导向钢珠的安装和防止钢珠滑落。所述的中频加热器给所述的钢管原材料加热。

所述的快装卡具安装在所述的旋转摇臂上，所述的快装卡具由快装卡具本体、滑座、推拉液压缸、快装螺栓等构成。所述快装卡具本体和推拉液压缸通过所述滑座安装在所述的旋转摇臂上。所述的快装卡具的本体的作用是卡紧所述的钢管原材料。所述的快装卡具本体采用45度9点钟方向开口的结构形式，所述结构形式的作用是提高卡具本体打开的速度和所述快装螺栓安装的便利性。所述快装卡具本体的内表面最好采用螺纹形式，其作用增加卡具内表面与所述的钢管原材料之间的摩擦力，提高夹紧的牢固性，防止所述的钢管原材料与卡具本体相对滑动。所述滑座的作用是用来调整弯管弯曲半径和推拉液压缸与快装卡具本体之间的相对位置，使推拉液压缸处在最佳的受力点，有保证快装卡具快装的优点。所述的推拉液压缸通过所述的油缸上支座与卡具本体相连，通过所述的油缸下支座和所述的旋转摇臂相连，所述的推拉液压缸的作用是快速匀速推拉卡具本体，使卡具快速开闭，提高快装卡具本体开闭的速度效率、降低了卡具开闭的劳动强度，同时降低了拆装快装螺栓的劳动强度，提高拆装快装螺栓劳动效率。所述的推拉液压油缸的另一个作用是提高了卡具打开安全性，防止卡具突然打开造成损害和无法打开的现象发生，具有安全稳妥、轻便的优点。所述的快装螺栓最好采用高强度螺栓，所述的快装螺栓最好采用合金材料并经过调质处理，提高螺栓的强度，所述的快装螺栓的作用是锁紧所述的卡具本体，采用高强度螺栓的作用是提高螺栓的使用寿命，有保证卡具本体能够始终锁紧的优点。所述的快装螺栓最好采用梯形大螺距螺栓，其螺距最好大于2mm，其作用有效提高螺栓的安装速度和增加螺栓的锁紧力量，具有安装速度快和锁紧力量大的优点。所述的快装螺栓的结构形式最好采用羊角螺栓，其作用提高安装速度，有便于安装和拆卸的优点。

一步法热煨弯管工艺是：一、首先采用补偿原理计算成型弯管的理论长度，对所有材料进行统一排料，采用等离子火焰自动切割机或锯床进行下料，整形，再使用机械坡口机进行坡口，弯管用钢管原材料3制造完成，至此下料准备阶段完毕。二、下一步调整快装卡具5的圆心和三爪定位式卡盘2的圆心在一条同轴线上，进行上料，一端滑套在三爪定位顶头2上，通过小锥齿轮2.1找正、卡紧；另一端放进快装卡具5中，通过辅助推拉油缸5.5卡紧和快装羊角螺栓5.2锁紧。三、然后通过中频加热装置4加热，液压推进装置1进行匀速推进，推进速度和中频加热装置4的加热功率相匹配，同时转动旋转摇臂6到规定角度，弯管煨制完成。四、最后，通过辅助推拉油缸5.5进一步推进，卸下快装羊角螺栓5.2，通过辅助推拉油缸5.5拉开快装卡具本体，成品弯管下线，检验合格出厂。

实施例：以Ф273mm×8.0mm-20#-5D-30°钢制弯管为例进行说明。第一步：理论计算其弯曲段弧长为715mm，加上两端直管段长度600mm,总下料长度为1315mm。根据该种材质、口径、壁厚、回弹性质得到经验公式θ=1.04θ^ˊ+0.5，θ是弯曲角，θ^ˊ成型角，经过计算其弯曲角为31.7°，理论弧长为755mm，总下料长度仍为1315mm。第二步：机械坡口，坡口角度30°±2.5°，钝边1.6±0.8mm。第三步：上料，通过三爪式卡盘和快装卡具固定。第四步：加热，液压缸推动，开始进行煨制。推制温度940-980℃、推进速度25mm/min、冷却速度600℃ /min、冷却水温≤ 40℃。每10分钟通过红外形测温仪进行测量一次温度。第五步：当摇臂旋转到31.7°立即停止推进，然后停止加热，煨制过程完成。通过安装在摇臂转轴上的角度仪观察角度。最后:下线，进行几何参数检查和表面检测，合格，存放到合格区。整个煨制过程完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一步法热煨弯管装置，其特征在于，包括连接在钢管其中一端的液压推进装置以及连接在钢管另一端的旋转摇臂，所述液压推进装置通过三爪定位式顶头与钢管连接，所述旋转摇臂通过快装卡具与钢管连接，所述快装卡具附近设置有用来加热钢管的中频加热装置。

2.根据权利要求1所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述液压推进装置采用双液压缸结构形式或者四液压缸结构形式；所述钢管原材料的圆心、三爪定位式顶头的圆心及所述的快装卡具的圆心在同一条直线上。

3.根据权利要求1所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述三爪定位式顶头包括连接在一起的卡盘本体、加长型卡爪，所述卡盘本体另一侧与液压推进装置连接，加长型卡爪深入钢管口内部。

4.根据权利要求3所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述卡盘本体上设置有用来扩张和回缩上述卡爪的小锥齿轮。

5.根据权利要求3所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述加长型卡爪上开长槽内装多个导向滚珠，在加长型卡爪顶端的长槽开口部设置有封堵挡头，所述导向钢珠两两之间留有0.1mm左右的间隙，所述导向钢珠上端露出长槽的高度为导向钢珠直径的三分之一或者四分之一。

6.根据权利要求3所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述卡盘本体上还设置有定位螺栓；所述卡盘本体在轴向方向开设直径50mm左右的孔，防止生产过程产生的水蒸气大量存于所述的钢管原材料内和从所述的快装卡具端溢出。

7.根据权利要求1所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述快装卡具包括卡具本体、辅助推拉油缸，所述卡具本体底部通过快装卡具滑座安装在旋转摇臂上，所述辅助推拉油缸底部通过油缸滑座安装在旋转摇臂上，所述辅助推拉油缸下端铰接在油缸滑座上的油缸下支座上，上端铰接在卡具本体上的油缸上支座上。

8.根据权利要求7所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述卡具本体为两个对扣的半圆形结构，两个半圆形结构在其中一端用快装卡具转轴相铰接，在另一端开口处设置有锁紧用的快装羊角螺栓，所述卡具本体内表面开设有螺纹。

9.根据权利要求8所述的一步法热煨弯管装置，其特征在于，所述卡具本体采用45度9点钟方向开口的结构形式。

10.一步法热煨弯管工艺，其步骤为：

一）、采用补偿原理计算出成型弯管的理论长度，采用等离子火焰自动切割机或锯床进行下料，使用机械坡口机进行破口，制作成弯管原材料短节；

二）、调整快装卡具的圆心和三爪定位式卡盘的中心在同一条线上，进行上料，将钢管原材料一端滑套在三爪定位顶头上，通过锥刺轮锁紧，另一端放进快装卡具中，通过辅助推拉油缸卡紧，再用快装羊角螺栓锁紧；

三）、通过中频加热装置加热，液压推进装置推进，同时旋转摇臂到规定角度，弯管煨制完成；

四）、下线，检验合格后入库。