CN105268780A - 用于校正金属管的端部的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于校正金属管的端部的方法和装置，金属管尤其是纵向焊缝焊接的管，其中，设置有作用在管端部的外周缘和内周缘处的且共同作用的外工具和内工具，其中的至少一个工具可以以矫正力对管壁加载。应提供一种这样的方法和这样的校正装置，利用其可以以简单的方式消除尤其局部的圆度偏差以及在整个生产范围的管端部处的椭圆度，也就是说尤其对于直径较小的且厚壁的、在受限的结构空间中需要较高的力的管也如此。对此，外工具和内工具在靠向管外壁或管内壁之后共同地由在管内部中对管壁施加的矫正力加载，其中，内部施加的矫正力被导引经过管壁、通过与外部框架结构的相互作用被转引并且被引回以作用到管壁上。

Description

用于校正金属管的端部的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于校正金属的、尤其纵向焊缝焊接的管的端部的方法和装置，其中，设置有作用在管端部的外周缘和内周缘处的且共同作用的外工具和内工具，其中的至少一个工具能够以矫正力(Richtkraft)对管壁加载。

背景技术

在由板材制造管或大型管(其根据U-O-E方法、模压法、3-轧制弯曲法等被成型成圆形的槽管(Schlitzrohr)并且然后被焊接)时，起初仅可实现受限的尤其圆度和直线度公差。为了获得所需的圆度和直线度，这样制造的管(其在成型时不足够圆且尤其由于在焊接过程中的扭曲通常不直地(香蕉形地)来构造)允许事后的校正和矫正。如在大型管制造中所示，在直径较小(在大约610mm以下)和/或壁较厚(在25mm以上)的管和/或高强度的管(在635MPa以上)中特别容易出现过度的圆度和直线度偏差的问题。

因此通常借助于扩张过程来校正和矫正尤其用于用作“线管(Linepipe)”的管，如由文件DE-PS2264207已知的那样。

实际的扩张器工具(Expanderwerkzeug)通常由金字塔形的多边形构成，在其侧面上布置有各个部段。通过使多边形相对于这些部段移动，使这些部段径向运动，从而在此扩张器头的直径增大并且扩开管。例如直至18m长的管以该方式被逐步地扩开、校正和矫正。

在制造具有越来越大的壁厚(例如超过25mm)和更高的材料强度(如其日益增加地被要求的那样)的管时，常见的制造过程、例如前述扩张或减小的校正和3/4-轧制校正弯曲(Walzenkalibrierbiegen)碰到瓶颈。根据设备构造，其不再能完全满足对所有产品的要求，以确保有效的、灵活的(小批量和大批量的)且因此成本有利的管制造过程。在此，尤其在管端部处的圆度特性特别重要，因为局部的圆度偏差(例如在纵缝的区域中出现的隆起(Aufdachung)或者在至原始板棱边的过渡区域处的扁平部位)以及椭圆度(其在稍后将各个管焊接在一起以制造管道时)在圆形焊缝处导致缺陷。

为了改善管端部(也就是说相应大约管的最后100mm)的圆度，由文件DE202009001348U1已知一种这种类型的校正装置。作用在管端部的外周缘和内周缘处的且共同作用的工具是柱状的、可旋转地支承的、彼此可固定地定位的、布置在管周向上的且仅作用到管端部上的滚动体。内工具可包括一个或两个滚子，其与作为外工具的两个或三个滚子共同工作，其中，内工具滚子被对外工具滚子加载并且通过滚圆(Rollrunden)使管端部遭受一个或多个三点弯曲变形。但是，待由内工具施加的矫正力由于滚子的支承仅非常受限并且不能实现过度弯曲以补偿回弹，因为必须滚子调整到弹回的理想半径上。此外，需要事先除去内和外焊缝过高部。

为了消除在管端部处的局部不圆性，由文件EP2380673A1已知一种钳式的校正装置。其具有布置在L形的、接合到管中的臂上的内工具和布置在搭接该臂的盖式的罩处的外工具。在该情况中，为了施加矫正力由液压设备加载的外工具被压向管壁并且管壁因此被压到内工具处。由于不利的杠杆作用和仅较小的刚性，该校正装置也仅能施加受限的矫正力。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种这种类型的方法和校正装置，利用其可以以简单的方式消除尤其局部的圆度偏差以及在整个产品范围的管端部处的椭圆度，也就是说尤其对于直径较小的且厚壁的管(其在受限的结构空间中需要较高的力)也如此。

该目的利用一方法根据本发明由此来实现，即在靠向管外壁或管内壁之后外工具和内工具共同地由在管内部中对管壁施加的矫正力来加载，其中，内部施加的矫正力被导引穿过管壁、通过与外部框架的相互作用被转引(umleiten)并且被引回以作用到管壁上。

通过导引力穿过管壁及其被外部框架(其吸收变形力)短接因此同时且共同加载内工具和外工具实现以非常高的矫正力、例如大约10000KN校正管端部。因此在厚壁的管中也可实现较高的必需的力。

本发明的一有利的建议设置成，管通过围绕其纵轴线旋转被预定位成使得待消除的局部圆度偏差位于在上部的外工具和上部的内工具的区域中的12点钟位置。在此，管可处于加工工位中、例如在横向运输中的旋转装置上、必要时在辊道上，从而可针对性地来应用工具。

应理解的是，但是当这在方法技术和结构上是有利的时也可将管旋转到任何其它位置中。

根据一优选的建议，待校正的管端部由可从下面带到贴靠向管外壁的器件来支撑。管支撑部同时可在待以不同的直径校正管时引起高度平衡。

有利地提出，矫正力由可临时驶入管端部中的张开器件(Spreizmittel)、尤其竖直张开器件来施加，其在施加矫正力之前使下部的内工具下降直至支承在管内壁处。不管待矫正的管的直径，由此至少下部的内工具从开始就与管内壁直接接触。

一种用于实现本发明的目的的装置的特征在于，校正装置构造有在运行中以空气包围管端部的、封闭的框架结构，在其中彼此相间隔地设置有相应能够靠向管外壁的第一以及另外的被支撑的外工具，其中，第一和另外的外工具与相对于其对齐地布置的第一和另外的内工具共同作用，其靠放向管内壁并且布置在至少间接地在框架结构的侧部(Seitenwange)处被引导的张开装置上。

不仅外工具而且内工具至少部分地径向于管纵向延伸地相对于管外壁或管内壁可调整或可移位。

优选地，第一外工具是上部的外工具，另外的外工具是下部的外工具，第一内工具是上部的内工具，另外的内工具是下部的内工具，从而这些工具全部可极其紧凑地被集成到该装置中。

就此而言该张开装置在结构上可特别简单地设计为竖直张开装置，从而内工具那么布置在可至少间接地在框架结构的侧部处可升降地被引导的竖直张开装置上。

校正装置必要时也可实施成移动的。

校正装置(其例如布置在借助于车轮可在冶炼道(Huettenflur)上行驶的下部结构上或者挂入吊车中)的可移动性有利地允许其在任意部位处集成到纵向焊缝焊接的管的必要时自动化的生产线(Fertigungsfluss)中，例如在扩张或减小的校正之后，管端部校正，接着然后例如可进行水压检查以及超声波验收。

封闭的框架结构或外部框架吸收由张开装置施加的矫正力或变形力并且通过短接将这些力同时转引到所有工具中。为了加工两个管端部，两个这样的装置可布置在一线中或者还彼此相继地布置。

在张开装置方面的可升降性以简单的方式一方面实现了与待校正的管的不同管直径的匹配；另一方面那么在施加矫正力之前实现了张开装置以下部的内工具下降到管内壁处。

根据本发明的优选的实施方案，张开装置具有可由缸、优选地液压缸加载的、前伸到管内部中的、使内工具提升或下降的楔块(Keilschieber)。由校正装置仅以上部的和下部的内工具接合到管内部中的楔块(其中，内工具在最小存在的管直径的情况下必要时可直接滑动地布置在楔块上)仅需要较小的结构空间并且尽管施加所要求的非常高的力，这可根据缸调整力通过所选择的楔角来确定。通过借助于缸在楔块处牵拉，下部的和上部的内工具为了引入管成形力或矫正力相应地被抬起或张开。为了校正直径较大的管的管端部，通过适配件实现长度匹配，适配件安放在楔块上并且在其另一端部处承载上部的内工具。

根据本发明的有利的建议，缸法兰连接到关于于管端部设置在封闭的框架结构后面的举升块(Hubblock)处，其中，举升块在校正装置朝向管端部的行驶方向上观察在左侧和右侧构造有用于被布置在框架结构的侧部处的引导部的伸出的竖直柱(Vertikalsaeule)。张开装置的所有部件(除了具有上部的和下部的内工具的楔块)由此布置成在空间上不妨碍管端部(其可无阻碍地被框架结构驶过)。通过引导部或类似的引导器件，举升块和因此张开装置可无翻倾地必要时同时有重量补偿地调整到所期望的与相应的管直径相符的高度尺寸上。

本发明的一设计方案设置管端部或下部的外工具的支撑，其构造为主轴驱动的、驶到管端部之下的平楔(Flachteil)。通过设计待由主轴举升元件调整的平楔的楔角，可实现高度平衡并且来平衡在小的与大的管之间的差，其中，有利地在优选地以被驱动的滚子的形式的器件上来提供管以使管旋转。

根据本发明的另一优选的设计方案，设置有将上部的外工具进行调整的且保持在管外壁处的贴靠位置中的主轴举升机构(Spindelhubgetriebe)。在此，举升机构的锯齿螺纹主轴尤其适合，其为上部的外工具保证与非常高的矫正力相应的保持力。

附图说明

本发明的另外的特征和细节由权利要求和在附图中示出的本发明的实施例的接下来的说明中得出。其中：

图1以示意图显示了用于消除金属管的管端部的在周缘上局部的圆度偏差的校正装置的侧视图；

图2以从右侧这里观察的前视图显示了图1的校正装置，

图3在此以具有力线和在对于屋顶形校正的变体中的矫正三角(Richtdreieck)的前视图显示了通过校正装置的外部的、封闭的框架结构短接的、从管内部施加的、被导引经过管壁的并且被转引至工具的矫正力的原理图；

图4显示了如之前在图3中的原理图，相对地在对于管端部的扁平部位校正的变体中；

图5以纵向剖开的侧视图显示了图3或图4的对象；

图6显示了用于消除管端部的整体的椭圆度的原理图；

图7作为校正装置的细节显示了用于校正直径较大的定位在滚子旋转装置上的管的工具组件；

图8显示了如在图7中的图示，相对地用于校正具有中等直径的管的管端部；以及

图9显示了如之前在图7和图8中的图示，相对地用于校正直径较小的管的管端部。

附图标记清单

1校正装置

2a,b,c金属管

3车底架/底盘

4车轮

5冶炼道

6封闭的框架结构/外框架

7举升块

8a,b竖直柱

9a,b驱动器

10a上部的引导部或上部的三滚子引导部

10b下部的引导部或下部的三滚子引导部

11a,b,c承载壁

12a,b侧部

13缸

14张开装置

15楔块

16活塞杆

17a下部的内工具

17b上部的内工具

18a上部的外工具

18b下部的外工具

19主轴

20主轴举升机构

21平楔

22主轴传动机构(Spindeltrieb)

23a,b滚子/旋转装置

24拉力箭头

25a,b定距插入件。

具体实施方式

在根据图1和2的实施例中显示了用于消除在金属管2a、2c的管端部处的局部不圆度的校正装置1，其至少在该实施例中利用车底架或底盘3和支承在其中的车轮4可在冶炼道5上行驶并且因此可移动。

校正装置1或在该实施例中特别还有车底架3具有构造为封闭的框架结构6的构造。

在框架结构6的背对管端部的、向后的侧面上布置有举升块7，其在左侧和右侧设有伸出的、横截面为矩形的竖直柱8a、8b(在图2中以虚线示出)。

举升块7由同步相联的驱动器9a、9b抬起或降下并且借助于在竖直柱8a、8b的平侧处行进的上部的和下部的引导部10a、10b来引导，其中，这些引导部10a、10b在该实施例中设计为三滚子引导部。

引导部10a、10b支承在承载壁11a、11b、11c中，其作为横截面为U形的单元分别以U形轮廓法兰作为承载壁11a固定在框架结构的侧部12a、12b处。

在举升块7处法兰连接有张开装置14的缸13，张开装置14此外具有向前被引导穿过框架窗的楔块15，其与缸13的伸过举升块7的通孔的活塞杆16相连接。

在楔块15上布置有下部的内工具17a和上部的内工具17b，其为了校正管端部与上部的外工具18a和下部的外工具18b共同作用。

上部的外工具18a被主轴举升机构20的主轴19靠放到管外壁处，而下部的外工具18b被平楔21支撑和保持，平楔21可由布置在车底架3上的主轴传动机构22加载。

为了校正管端部，管2a、b、c处于由滚子23a、23b布置的旋转装置中，如特别是在图2和7至9中良好所示。

使校正装置3行驶到管端部上，直到管端部位于封闭的框架结构6的工具的作用区域中。

可选地，校正装置1可被应用在任何管端部处，必要时通过在横向运输中错位地布置两个工位用于分开加工两个管端部。

现在使管旋转直到局部的不圆度(隆起或扁平部位)例如位于12点钟位置并且由此位于工具的作用区域中。就此而言在该实施例中鉴于张开装置14也可提及竖直张开装置，因为工具在竖直方向上取向地与管相互作用。

借助于主轴传动机构22为了支撑下部的外工具18b将平楔21调整到管之下。

根据待加工的管的直径使扩张工具14下降，直到下部的内工具17a贴靠管内壁。

如果然后缸13箭头方向24上施加在拉力，以非常高的力使下部的和上部的内工具17a、17b张开或尤其竖直上升或下降。

在此为了使不圆度变形所产生的非常大的矫正力从内被导引穿过管壁、被封闭的框架结构6吸收以及转引并且被引回以作用于外工具18a、18b。

上部的外工具18a在此被主轴举升机构20的主轴19而下部的外工具18b在此被平楔21逆着被引入的高的变形或矫正力保持在位置中。

在图3和4中示意性地清楚地绘出在从管内部这里施加成形或矫正力时前述的通过与外部的封闭的框架结构6相互作用被短接的力线。

原理图3显示了在管2的管端部处的(未示出的)屋顶形的校正，其中，在构造三点矫正三角形的情况下单鞍式的、上部的外工具18a将屋顶形向着那么双鞍式的、上部的外工具17b压到目标半径。

为了校正扁平部位(同样未示出)，扁平的部位通过那么单鞍式的、上部的内工具17b被压出到那么双鞍式的上部的外工具18a中，如示例性地在图4中所绘。

无论如何，所有工具通过楔块15的拉力加载被张开并且由外部的、封闭的框架结构6的力线支持以非常高的变形力被带到在内部和外部贴靠到该管壁或多个管壁处(见图5)。

张开装置14的移动的校正装置1也使能够消除椭圆度，如示例性地还在图6中所示，其中，必要时可使管多次偏移。

所有工具的轮廓在此被优化成使得不产生过度的表面压入。优选地以简单的方式手动地实现根据必需的单鞍或双鞍式的设计更换第一或上部的外工具和内工具。

在此局部的圆度偏差(图3和4)可在整体的椭圆度(图6)之前来修正，或者反之亦然。

在图7至9中显示了用于直径不一样大的管2a、2b、2c的管端部校正。

为了校正具有最小直径的管2c可将下部的和上部的内工具直接布置到楔块15上，而对于具有较大直径的管2b(见图8)或具有最大直径的管2a(见图7)通过相应长的定距插入件25a、25b来克服较大的距离，其中，定距插入件25a、25b在其远离楔块15的端部处配备有上部的内工具17b。

Claims (11)

1.一种用于校正金属的、尤其纵向焊缝焊接的管的端部的方法，其中，设置有作用在管端部的外周缘和内周缘处的且共同作用的外工具和内工具，其中的至少一个工具能够以矫正力对管壁加载，其特征在于，

所述外工具和内工具(18a,18b;17a,17b)在靠向管外壁或管内壁之后共同地由在管内部中对所述管壁施加的矫正力加载，其中，内部施加的矫正力被导引经过所述管壁、通过与外部框架结构(6)的相互作用被转引并且被引回以作用到所述管壁上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管(2a,2b,2c)通过围绕其纵轴线旋转被预定位成使得待消除的局部圆度偏差位于在上部的外工具和上部的内工具(18a,17b)的区域中的12点钟位置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，待校正的所述管端部通过能够从下面贴靠向管外壁的器件来支撑。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述矫正力由能够临时驶入所述管端部中的张开器件(14)来施加，所述张开器件在施加所述矫正力之前使下部的内工具(17a)下降直至支承在管内壁处。

5.一种用于校正金属的、尤其纵向焊缝焊接的管的端部的装置，其中，设置有作用在管端部的外周缘和内周缘处的且共同作用的外工具和内工具，其中的至少一个工具能够以矫正力对管壁加载，所述装置尤其用于执行根据权利要求1所述的方法，其特征在于，校正装置(1)构造有在运行中以空气包围所述管端部的、封闭的框架结构(6)，在所述框架结构中彼此相间隔地设置有分别能够靠向管外壁的第一以及另外的被支撑的外工具(18a,18b)，其中，第一和另外的外工具(18a,18b)与相对于其对齐地布置的第一和另外的内工具(17a,17b)共同作用，其靠放向管内壁并且布置在至少间接地在所述框架结构(6)的侧部(12a,12b)处被引导的张开装置(14)上。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述张开装置(14)具有能够由缸(13)加载的、前伸到管内部中的、使所述内工具(17a,17b)提升或下降的楔块(15)。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述缸(13)法兰连接到在关于所述管端部设置在封闭的所述框架结构(6)后面的举升块(7)处，其中，所述举升块(7)在所述校正装置(1)朝向所述管端部的行驶方向上观察在左侧和右侧构造有用于被布置在所述框架结构(6)的侧部(12a,12b)处的引导部(10a,10b)的伸出的竖直柱(8a,8b)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，下部的外工具(18b)的支撑部构造为能够驶到所述管端部之下的平楔(21)、尤其为主轴驱动的、驶到所述管端部之下的平楔(21)。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的装置，其特征在于将上部的外工具(18a)进行调整的且保持于在管外壁处的贴靠位置中的主轴举升机构(20)。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述校正装置(1)关联有用于使所述管(5)旋转的器件。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述校正装置(1)能够集成到纵向焊缝焊接的管的生产线中。