CN104923995B - 一种直缝埋弧焊管坡口预热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，包括龙门框架、升降机构、悬挂装置、加热装置和旋转托辊装置，龙门框架的横梁上设有升降机构，升降机构包括多组同步运行的蜗轮升降机，悬挂装置沿龙门框架纵向设有长梁，长梁上部与蜗轮升降机中的升降丝杆连接并可随之升降，加热装置中的陶瓷加热器纵向设置在悬挂装置长梁下方；龙门框架下方的地面上设有多个旋转托辊装置。本发明能够在线对直缝埋弧焊管坡口进行预热，且调整方便，可实现加热区域和温度自动调节，适应不同管径、不同管长的钢管；采用履带式陶瓷加热器，具有加热速度快、热利用率高、节能显著的特点；本发明结构简单、操作方便、使用安全可靠、可降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及直缝埋弧焊管加工生产技术领域，尤其涉及一种能在线对直缝埋弧焊管坡口进行预热的装置。
背景技术
直缝埋弧焊管采用JCOE或者UOE方式将钢板成型，每根钢管在纵向有一条焊缝，采用埋弧焊接工艺焊接。直缝埋弧焊管的生产工艺灵活，可生产范围内的任何规格与壁厚。虽然生产效率较高频直缝焊钢管、螺旋焊钢管要低，但其最大优势就在于可以生产高频钢管、螺旋钢管、甚至无缝钢管都不能生产的规格型号。
近年来，直缝埋弧焊管生产线钢管产品随着应用领域的拓展不断有更高的要求，合金、大壁厚、高钢级逐渐成为发展方向。在低合金或合金钢管、管道、压力容器管焊接前，为降低焊接的残余应力，改善焊缝的组织与性能，焊缝坡口焊前应进行预热处理。高钢级钢管在冬季生产时，为了防止产生焊接缺陷，也要对焊缝坡口焊前进行预热处理。现有制管企业焊缝预热大多采用将钢管吊离生产线进行加热的方式，生产效率较低；另外加热装置不可调整，不能适应多种管径及长度变化；加热设备工装多，加热效率低，劳动强度大，浪费能源。
发明内容
本发明提供了一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，能够在线对直缝埋弧焊管坡口进行预热，且调整方便，由电控系统实现加热区域和温度自动调节，适应不同管径、不同管长的钢管；采用履带式陶瓷加热器，具有加热速度快、热利用率高、节能显著的特点；本发明结构简单、操作方便、使用安全可靠、可降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，包括龙门框架、升降机构、悬挂装置、加热装置和旋转托辊装置，所述龙门框架的横梁上设有升降机构，升降机构包括多组同步运行的蜗轮升降机，悬挂装置沿龙门框架纵向设有长梁，长梁上部与蜗轮升降机中的升降丝杆连接并可随之升降，加热装置中的陶瓷加热器纵向设置在悬挂装置长梁下方；龙门框架下方的地面上设有支撑、转动钢管用的多个旋转托辊装置，其安装轴线与加热装置纵向中心线在同一立面内。
所述升降机构包括电机、传动轴和蜗轮升降机，一台电机通过传动轴驱动多个蜗轮升降机同步运行；蜗轮升降机中的升降丝杆向下穿过龙门框架横梁与悬挂装置连接。
所述悬挂装置长梁两端分别设置2～4个导向轮，导向轮沿龙门框架的两侧立柱滚动，导向轮通过销轴固定在导向轮座中，导向轮的转轴上安装有轴承。
所述悬挂装置的长梁与升降丝杆之间通过锁紧装置固定连接，锁紧装置包括固定在升降丝杆底端的锁紧套和固定在长梁对应升降丝杆位置的固定套，锁紧套和固定套之间通过固定螺栓连接。
所述加热装置包括陶瓷加热器、弹性钢板和保温棉，弹性钢板两侧通过多个支杆吊设在悬挂装置长梁下部钢板下方，每个支杆两端分别与弹性钢板和悬挂装置长梁下部钢板铰接；弹性钢板上铺设陶瓷加热器，陶瓷加热器和悬挂装置长梁下部钢板之间设保温棉。
所述陶瓷加热器为履带式陶瓷加热器，由多个履带式连接的加热单元组成，每个加热单元的加热元件为柔性镍铬合金丝缆，表面覆盖有氧化铝陶瓷绝缘层，每个加热单元横截面为300～700×300～700mm的矩形。
所述加热单元分别通过线缆连接电控系统，可由电控系统控制单个、部分或全部加热单元通、断电。
所述旋转托辊装置为2个，分别设置在钢管运管车轨道两侧，每个旋转托辊装置由减速电机和旋转托辊组成，旋转托辊为包胶辊，由减速电机驱动转动。
采用所述直缝埋弧焊管坡口预热装置的直缝埋弧焊管坡口预热方法包括如下步骤：
1)龙门框架安装在预焊后的钢管储运台架末端，在V型辊道外侧；生产过程中，不需要焊缝坡口预热的钢管，直接由辊道输送到下一焊接工位；需要焊缝坡口预热的钢管，由钢管运管车运输放置在旋转托辊上，启动减速电机带动旋转托辊转动，旋转钢管使其焊缝一侧向上处于12点钟位置，停止钢管旋转；
2)焊缝坡口预热装置在待工作状态时，悬挂装置的升降丝杆始终处于最顶端；此时，启动升降机构电机，使升降丝杆带动悬挂装置与加热装置一起下降，直至加热装置中部即将覆盖到焊缝上停止下降；
3)观察加热装置与钢管焊缝间隙，继续点动下降；钢管外表面为圆柱形结构，焊缝处于最高点位置，其最先接触加热装置的弹性钢板，因为加热装置整体为柔性结构，而且陶瓷加热器上部衬有保温棉，都可以起到很好的缓冲作用，所以加热装置可以根据不同管径钢管圆弧度变化进行弹性调整；
4)继续点动升降机构电机带动加热装置下降，加热装置在两侧支杆支撑作用下最终全部与钢管上表面弧度契合覆盖，此时停止下降；启动加热装置对焊缝坡口预热；
5)根据所生产钢管的长度，事先在电控系统中设置好陶瓷加热器需工作的加热单元数量和位置，按需要进行加热；达到设定温度后，加热装置停止加热，启动升降机构电机带动加热装置上升，将悬挂装置抬起，直至升降丝杆上升到最高点；预热好的钢管由钢管运管车输送到下一工位进行焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)能够在线对直缝埋弧焊管坡口进行预热，不影响正常生产节奏；
2)操作调整方便，通用性强，由电控系统实现加热区域和温度自动调节，能够适应不同管径、不同管长的钢管进行焊缝预热，大大节省工装投入；
3)加热装置对焊缝坡口及钢管预热区可以完全契合覆盖，采用履带式陶瓷加热器，加热速度快、热利用率高、节能显著，使用安全可靠；
4)全过程可实现自动化操作，可降低工人劳动强度，大幅度提高生产效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中的A-A剖视图。
图3是本发明所述悬挂装置与升降机构连接结构示意图。
图4是图3中的A部放大图。
图5是本发明所述导向轮结构示意图。
图6是图5中的B部放大图。
图7是本发明所述悬挂装置下部钢板与弹性钢板连接结构示意图。
图8是本发明所述旋转托辊装置结构示意图。
图中：1.龙门框架 11.立柱 12.横梁 13.地脚螺栓一 14.加强斜筋 2.升降机构21.电机 22.联轴器 23.蜗轮升降机 24.传动轴 25.升降丝杆 26.锁紧套 27.固定螺栓 3.悬挂装置 31.长梁 32.下部钢板 33.导向轮 34.轴承 35.销轴 36.导向轮座 37.固定套 4.加热装置 41.陶瓷加热器 42.弹性钢板 43.支杆 44.保温棉5.旋转托辊装置 51.旋转托辊 52.减速电机 53.地脚螺栓二 6.钢管 7.钢管运管车
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1-图2，是本发明的结构示意图，本发明一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，包括龙门框架1、升降机构2、悬挂装置3、加热装置4和旋转托辊装置5，所述龙门框架1的横梁12上设有升降机构2，升降机构2包括多组同步运行的蜗轮升降机23，悬挂装置3沿龙门框架1纵向设有长梁31，长梁31上部与蜗轮升降机23中的升降丝杆25连接并可随之升降，加热装置4中的陶瓷加热器41纵向设置在悬挂装置长梁31下方；龙门框架1下方的地面上设有支撑、转动钢管6用的多个旋转托辊装置5，其安装轴线与加热装置4纵向中心线在同一立面内。
如图3所示，所述升降机构2包括电机21、传动轴24和蜗轮升降机23，一台电机21通过传动轴24驱动多个蜗轮升降机23同步运行；蜗轮升降机23中的升降丝杆25向下穿过龙门框架横梁12与悬挂装置3连接。
如图5-图6所示，所述悬挂装置长梁31两端分别设置2～4个导向轮33，导向轮33沿龙门框架1的两侧立柱11滚动，导向轮33通过销轴35固定在导向轮座36中，导向轮33的转轴上安装有轴承34。
如图4所示，所述悬挂装置3的长梁31与升降丝杆25之间通过锁紧装置固定连接，锁紧装置包括固定在升降丝杆25底端的锁紧套26和固定在长梁31对应升降丝杆25位置的固定套37，锁紧套26和固定套37之间通过固定螺栓27连接。
如图7所示，所述加热装置4包括陶瓷加热器41、弹性钢板42和保温棉44，弹性钢板42两侧通过多个支杆43吊设在悬挂装置长梁下部钢板32下方，每个支杆43两端分别与弹性钢板42和悬挂装置长梁下部钢板32铰接；弹性钢板42上铺设陶瓷加热器41，陶瓷加热器41和悬挂装置长梁下部钢板32之间设保温棉44。
所述陶瓷加热器41为履带式陶瓷加热器，由多个履带式连接的加热单元组成，每个加热单元的加热元件为柔性镍铬合金丝缆，表面覆盖有氧化铝陶瓷绝缘层，每个加热单元横截面为300～700×300～700mm的矩形。
所述加热单元分别通过线缆连接电控系统，可由电控系统控制单个、部分或全部加热单元通、断电。
如图8所示，所述旋转托辊装置5为2个，分别设置在钢管运管车7轨道两侧，每个旋转托辊装置5由减速电机52和旋转托辊51组成，旋转托辊51为包胶辊，由减速电机52驱动转动。
本发明一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，包括龙门框架1、升降机构2、悬挂装置3、加热装置4和旋转托辊装置5。
所述龙门框架1由两根立柱11和一根横梁12拼组、焊接而成，其中立柱11为型钢焊接的钢结构组件，横梁12为型钢焊接的钢结构组件，横梁12上面焊接有加强斜筋14，用于加强与提高框架的整体刚性及抗弯能力。龙门框架1的两个立柱11分别由地脚螺栓一13紧固在地面基础上。
所述升降机构2由电机21、联轴器22、蜗轮升降机23、传动轴24、升降丝杆25、锁紧套26、固定螺栓27组成。一台电机21通过五组联轴器22及两根传动轴24对三个蜗轮升降机23进行驱动，保证三组蜗轮升降机23的完全同步运行。三个蜗轮升降机23分别驱动三根升降丝杆25。每个升降丝杆25下端分别设有锁紧套26。升降机构2的电机21、蜗轮升降机23由螺栓固定在龙门框架1的横梁12上，龙门框架1的横梁12上开有通孔，升降丝杆25从通孔中向下穿出。
所述悬挂装置3由长梁31、下部钢板32、导向轮33、轴承34、销轴35、导向轮座36组成。其中长梁31为型钢焊接件，其下部水平焊接有下部钢板32，并设加强筋板。长梁31两端分别焊接有4组导向轮座36，导向轮33由销轴35固定在导向轮座36中，导向轮33内安装有轴承34，销轴35由卡板通过螺栓紧固在导向轮座36上。长梁31两端分别以龙门框架1的立柱11作为导向柱，以保证悬挂装置3上下运动时的稳定性。悬挂装置3的长梁31上设有多个固定套，分别与升降丝杆25底端的锁紧套26对应，并通过固定螺栓连接，实现悬挂装置3由升降机构2驱动完成升降动作。
所述加热装置4由陶瓷加热器41、弹性钢板42、支杆43、保温棉44组成，多组支杆43两端分别与悬挂装置长梁的下部钢板32和弹性钢板42铰接。保温棉44沿长梁31纵向填充在陶瓷加热器41和下部钢板32之间，两侧由多组支杆43约束。
陶瓷加热器41由镍铬合金丝缆外套高纯度氧化铝陶瓷绝缘层制成履带式结构，可以任意拼接、弯曲。在申请号201120470036.8，名称为“可包覆加热的履带式陶瓷加热器”的中国专利中对其结构有详细描述，在此不另赘述。本发明中，每块陶瓷加热器的加热单元横截面尺寸为300-700mm，多个加热单元沿悬挂装置长梁31方向拼接排列，其上部与保温棉44接触，下部由弹性钢板42支撑，弹性钢板42为拼接形式，沿悬挂装置3长梁31方向排布。陶瓷加热器41的多个加热单元分别通过线缆连接电控系统，可以进行单独、部分、全部通电及断电控制，实现对应区域的加热或停止加热操作。
所述旋转托辊装置5为一组2个布置在龙门框架1内横梁12的正下方，包括旋转托辊51、减速电机52和地脚螺栓二53。旋转托辊51为包胶辊，由减速电机52驱动，可以实现对钢管的旋转控制，保证焊缝旋转到正上方，通过加热装置进行焊缝预热。旋转托辊51通过地脚螺栓二53固定在地面上，两个旋转托辊51对称布置在钢管运管车7轨道两侧。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
如图1所示，是本实施例一种直缝埋弧焊管坡口预热装置的具体结构示意图，龙门框架1安装在预焊后的钢管储运台架末端，在V型辊道外侧。生产过程中，不需要焊缝坡口预热的钢管6，直接由辊道输送到下一焊接工位。需要焊缝坡口预热的钢管6，由钢管运管车7运输放置在旋转托辊51上，启动减速电机52带动旋转托辊51转动，旋转钢管6使其焊缝一侧向上处于12点钟位置，停止钢管6旋转。
焊缝坡口预热装置在待工作状态时，悬挂装置3的升降丝杆25始终处于最顶端(图2中初始位置)。此时，启动升降机构电机21，使升降丝杆25带动悬挂装置3与加热装置4一起下降，直至加热装置4中部即将覆盖到焊缝上停止下降。观察加热装置4与钢管焊缝间隙，继续点动下降。钢管6外表面为圆柱形结构，焊缝处于最高点位置，其最先接触加热装置4的弹性钢板42，因为加热装置4整体为柔性结构，而且陶瓷加热器41上部衬有保温棉，都可以起到很好的缓冲作用，所以加热装置4可以根据不同管径钢管圆弧度变化进行弹性调整。继续点动升降机构电机21带动加热装置4下降，加热装置4在两侧支杆43支撑作用下最终全部与钢管6上表面弧度契合覆盖，此时停止下降(图2中加热位置)。启动加热装置4对焊缝坡口预热。
本发明可以根据所生产钢管6的长度，事先在电控系统中设置好陶瓷加热器41需工作的加热单元数量和位置，按需要进行加热，最大限度节约能源。达到设定温度后，加热装置4停止加热，启动升降机构电机21带动加热装置4上升，将悬挂装置3抬起，直至升降丝杆25上升到最高点。预热好的钢管6由钢管运管车7输送到下一工位进行焊接。而后可以进行下一根钢管6的焊缝坡口预热工作。
Claims (6)
1.一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，其特征在于，包括龙门框架、升降机构、悬挂装置、加热装置和旋转托辊装置，所述龙门框架的横梁上设有升降机构，升降机构包括多组同步运行的蜗轮升降机，悬挂装置沿龙门框架纵向设有长梁，长梁上部与蜗轮升降机中的升降丝杆连接并可随之升降，加热装置中的陶瓷加热器纵向设置在悬挂装置长梁下方；龙门框架下方的地面上设有支撑、转动钢管用的多个旋转托辊装置，其安装轴线与加热装置纵向中心线在同一立面内；所述加热装置包括陶瓷加热器、弹性钢板和保温棉，弹性钢板两侧通过多个支杆吊设在悬挂装置长梁下部钢板下方，每个支杆两端分别与弹性钢板和悬挂装置长梁下部钢板铰接；弹性钢板上铺设陶瓷加热器，陶瓷加热器和悬挂装置长梁下部钢板之间设保温棉；陶瓷加热器为履带式陶瓷加热器，由多个履带式连接的加热单元组成；加热单元分别通过线缆连接电控系统，可由电控系统控制单个、部分或全部加热单元通、断电；
采用所述直缝埋弧焊管坡口预热装置的直缝埋弧焊管坡口预热方法包括如下步骤：
1)龙门框架安装在预焊后的钢管储运台架末端，在V型辊道外侧；生产过程中，不需要焊缝坡口预热的钢管，直接由辊道输送到下一焊接工位；需要焊缝坡口预热的钢管，由钢管运管车运输放置在旋转托辊上，启动减速电机带动旋转托辊转动，旋转钢管使其焊缝一侧向上处于12点钟位置，停止钢管旋转；
2)焊缝坡口预热装置在待工作状态时，蜗轮升降机中的升降丝杆始终处于最顶端；此时，启动升降机构电机，使升降丝杆带动悬挂装置与加热装置一起下降，直至加热装置中部即将覆盖到焊缝上停止下降；
3)观察加热装置与钢管焊缝间隙，继续点动下降；钢管外表面为圆柱形结构，焊缝处于最高点位置，其最先接触加热装置的弹性钢板，因为加热装置整体为柔性结构，而且陶瓷加热器上部衬有保温棉，都可以起到很好的缓冲作用，所以加热装置可以根据不同管径钢管圆弧度变化进行弹性调整；
4)继续点动升降机构电机带动加热装置下降，加热装置在两侧支杆支撑作用下最终全部与钢管上表面弧度契合覆盖，此时停止下降；启动加热装置对焊缝坡口预热；
5)根据所生产钢管的长度，事先在电控系统中设置好陶瓷加热器需工作的加热单元数量和位置，按需要进行加热；达到设定温度后，加热装置停止加热，启动升降机构电机带动加热装置上升，将悬挂装置抬起，直至升降丝杆上升到最高点；预热好的钢管由钢管运管车输送到下一工位进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，其特征在于，所述升降机构包括电机、传动轴和蜗轮升降机，一台电机通过传动轴驱动多个蜗轮升降机同步运行；蜗轮升降机中的升降丝杆向下穿过龙门框架横梁与悬挂装置连接。
3.根据权利要求1所述的一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，其特征在于，所述悬挂装置长梁两端分别设置2～4个导向轮，导向轮沿龙门框架的两侧立柱滚动，导向轮通过销轴固定在导向轮座中，导向轮的转轴上安装有轴承。
4.根据权利要求1所述的一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，其特征在于，所述悬挂装置的长梁与升降丝杆之间通过锁紧装置固定连接，锁紧装置包括固定在升降丝杆底端的锁紧套和固定在长梁对应升降丝杆位置的固定套，锁紧套和固定套之间通过固定螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，其特征在于，所述陶瓷加热器加热单元的加热元件为柔性镍铬合金丝缆，表面覆盖有氧化铝陶瓷绝缘层，每个加热单元横截面为300～700×300～700mm的矩形。
6.根据权利要求1所述的一种直缝埋弧焊管坡口预热装置，其特征在于，所述旋转托辊装置为2个，分别设置在钢管运管车轨道两侧，每个旋转托辊装置由减速电机和旋转托辊组成，旋转托辊为包胶辊，由减速电机驱动转动。
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