CN105382545A - 板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备及生产工艺 - Google Patents

Abstract

板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，属于直缝埋弧焊管的技术领域，包括依次连接的备料台、拆卷机、矫平机、剪板机、板边除锈机、铣边机、预弯装置、成型装置、合缝预焊设备、切断装置、内焊装置、外焊装置，剪板机的输入端与板边除锈机的输入端连接，在板边除锈机的输入端还包括借助传动机构连接的板材自动上料机，所述的成型装置为ODF成型机。本发明还公开了板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产工艺，本发明采用可连续运行的ODF成型技术，它相当于一台移动中的冲压机，将焊管成型过程变成了移动中的二维变形渐变成三维成型效果，达到圆的成型截面，具有效率高、成型质量好等优点。

Description

板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备及生产工艺

技术领域

本发明属于直缝埋弧焊管的技术领域，涉及到直缝埋弧焊管的加工，具体的为板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产工艺及生产设备，本发明应用于连续生产大、中直径直缝埋弧焊管，所采用的ODF生产技术可实现平板与卷板通用，既可以使用热轧或冷轧钢卷，也可使用热轧中厚板为原料的焊管成型。

背景技术

现在生产直缝埋弧焊管工艺有以下两种：

1、UOE生产工艺：UOE生产工艺是焊管成型过程中的三个重要工序的第一个字母(U-ingpress、O-ingpress、Expanding)，即是将预弯边的钢板先在U成型机内由压模压成U型，然后在O成型机内压成O型，待O型管筒焊接后再进行扩径加工的生产工艺。

主要工艺流程：钢板上料区—引弧板焊接区—铣边区—预弯区—U成型区—O成型区—钢管焊缝清洗装置—预焊机—预焊缝检查台—内焊区域—钢管内部清洗装置—外焊机区域—引弧板切除区—超声波检查—X光检查处—机械扩径区—管端焊缝磨平—管端平头—水压试验一焊缝及管端超声探伤—焊缝及管端X光检查—倒棱—管端分层及磁粉探伤—剩磁退磁—工厂检查—称重、测长—喷标记—上保护环—堆放、发货。

2、JCOE生产工艺：JCOE生产工艺是成型机通过上下模具对预弯边后的钢板一半进行多次步进压制，将钢板压成横卧的“J”形，再将钢板的另一半通过同样工序压成横卧的“C”形管坯，最后在“C”形管坯中间进行压制，形成开口的“O”形管筒，焊接后再进行扩径加工的生产工艺。

主要工艺流程：钢板上料区—引弧板焊接区—铣边区—预弯区—卷曲前半幅钢板(J成型)一送出—输入后半幅钢板—十卷曲后半幅钢板(C成型)—送出—预焊—预焊清理—内焊—內焊清渣—外焊—去引(熄)弧板—超声波检验—机械扩径—水压试验—机械倒棱—超声波检验—管端环向手探分层检验—X射线检验—成品检验—磁粉检验—称重与测长—喷标记—上保护环—堆放、发货。

上述UO和JCO成型工艺方式均采用冲压工艺。UO工艺采用大型压力机，如宝山钢铁股份有限公司UOE机组的O型机压力达到70000t(700MN)，另外模具配套费巨大，每种规格均需配套U成型的阴模、阳模和O成型的成套模具；JCO成型工艺采用重型压力机，如渤海装备巨龙公司成型机压力达到6500t(65MN)，通过模具将钢板逐段压成圆形，然后用埋弧焊机将钢管点焊，然后再进行内焊、外焊最终形成钢管。

现代化UOE机组的主要特点是O型机有压缩管体的功能，一般压缩率可达到0.4％D～0.6％D(其中D为管体外径)，因而O型机压力很大，如宝山钢铁股份有限公司UOE。机组的O型机压力达到70000t(700MN)，其压缩功能使管体残余应力的消除较彻底，应力分布较均匀，同时使管体的抗压溃性较好。国内其他UOE机组达不到这个水平，即不具备压缩功能。同样，JCOE机组虽经扩径但也不具备压缩功能，因而管体的残余应力比宝山钢铁股份有限公司UOE机组所生产钢管的大一些。

以UO和JCO为代表的冲压工艺具有成形质量上的优势。由于是简单的二维成形，材料变形量小，残余应力低，而且工具对材料的约束形态稳定，成形可靠，可应对的产品厚径比(t/D)的极限高于辊弯工艺。但该工艺只能以单板为原材料，无法进行连续生产，相对于较大的设备投资，其生产效率远远低于辊弯成形。另外，产品长度也常常受设备或模具尺寸的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供生产效率高、成型质量高、能够满足油、气管技术要求的板带两用连续生产中直缝埋弧焊管的生产方法及生产设备,以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，包括依次连接的备料台、拆卷机、矫平机、剪板机、板边除锈机、铣边机、预弯装置、成型装置、合缝预焊设备、切断装置、内焊装置、外焊装置，剪板机的输入端与板边除锈机的输入端连接，在板边除锈机的输入端还包括借助传动机构连接的板材自动上料机，所述的成型装置为ODF成型机，包括借助轨道与预弯装置连接的C成型机、与C成型机输出端连接的O成型机，O成型机的输出端与预焊机连接，所述的轨道为输入端与预弯装置输出端相匹配、输出端与C成型机输入端相匹配的环形挤压轨道，所述环形挤压轨道的输入端直径大于输出端直径，所述环形挤压轨道包括弯曲部和止挡部。

所述的轨道为角度连续可调的环形挤压轨道。

所述的切断装置为带有旋切据的定尺切断机，所述定旋切据上安装有PLC组成的定长切割系统模块。

所述板边除锈机的上方设置有板探设备。

在O型机与合缝预焊设备之间设置有定径机。

所述的传动机构为链式传动机。

板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产工艺，包括上料工序、板边除锈工序、探伤工序、铣边工序、预弯工序、成型工序、预焊工序、切断工序、内焊工序和外焊工序，本工艺采用钢卷、钢板为原料，在成型工序中采用ODF成型工艺，具体为：将预弯处理后的钢板通过环形挤压轨道挤压出粗C型结构，然后再通过C型机制成C型管坯，然后再将C型管坯通过O型机制成开口的O型管坯，然后再经过定径机将O型管坯进行定径处理，定径后的O型管坯进入预焊工序。

将O型管坯通过定径机进行0.4％D～0.6％D定径处理，所述D表示焊管管体外径。

所述上料工序包括板材上料和卷材上料，并采用连续供料方式上料，具体上料操作如下：

A、卷材上料：以钢卷为原料，采用多工位备卷台，通过上卷车提供钢卷，由拆卷机开卷，然后对所开的钢卷进行矫平、剪板处理得到钢板，然后将钢板传送到板边除锈工序区；

B、板材上料：直接采用钢板为原料，用板材自动上料机提供钢板，通过链式传动机将钢板传送到板边除锈工序区。

本发明的有益效果是：

1、本发明所采用的ODF生产技术可实现平板与卷板通用，既可以使用热轧或冷轧钢卷，也可使用热轧中厚板为原料的焊管成型。而传统的UOE、JCOE、ERW等生产技术，无法完成板、带材通用。

2、本发明ODF成型机的成型装置是环形挤压轨道、C型机、O型机的组合，将钢板与将成型的材料同步运行，达到连续运行的效果。

3、本发明所采用的ODF技术通过与钢板边缘同步移动/同步转动的无缝衔接的轨道模具机构，对板材边缘实施全方位过程的控制定位，使钢板始终只能完全地沿着规定的直线运行，这种约束却是非常柔和的，避免轨道模具对板材边缘造成任何损伤。该技术在双金属复合焊管成型中更显重要，板材在输送时易产生左右摆动，这种位移不稳定现象直接影响到焊接质量，甚至关系到焊接工艺能否顺利完成。但是到目前为止任何传统工艺设备，都难以有效实施对轧辊与材料之间的控制，只有ODF成型机具有这种技术优势。传统工艺以UO和JCO为例(如图4)，他们代表的冲压工艺具有成型质量上的优势，属于简单的二维成形，材料变形量小，残余应力低。但该工艺只能以单板为原料，无法进行连续生产，相对于较大的设备投资，其生产效率远远低于ODF机成型。ODF成型机凭借可以无限旋转的、无缝衔接的轨道模具机构，即角度连续可调的环形挤压轨道，可以达到UO和JCO的冲压成型工艺的效果。由此看来只有ODF成型机具有这种技术优势。

4、本发明之所以可以达到板带两用，主要是由于所采用的成型设备不只允许钢卷直接进入而且还允许3米以上的钢板进入，原因是此成型设备机构紧凑，轨道模具无缝衔接且集中传动，在结构上可以提供板材在成型的过程中所需要的驱动力。现有的其他成型设备比如冷弯机组，机组较长，且单辊驱动不能加载使钢板成型前进的驱动力，因此不能使用钢板为原料进行生产，仅能实现卷板的生产。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明的设备示意图。

图3是ODF成型机的结构示意图。

图4是传统工艺成型结构示意图。

图5是环形挤压轨道对板材进行挤压的示意图。

图6是环形挤压轨道的结构示意图。

附图中，1代表备料台，2代表拆卷机，3代表矫平机，4代表剪板机，5代表板材自动上料机，6代表板边除锈机，7代表铣边机，8代表C型机，9代表O型机，10代表定径机，11代表合缝预焊设备，12代表切断装置，13代表后处理装置，14代表弯曲部，15代表止挡部。

具体实施方式

本发明的目的在于提供生产效率高、成型质量高、能够满足油、气管技术要求的板带两用连续生产中直缝埋弧焊管的生产设备及生产工艺,以解决背景技术中提出的问题，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

如图1-6所示，板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，包括备料台1、拆卷机2、矫平机3、剪板机4、板材自动上料机5、板边除锈机6、铣边机7、C型机8、O型机9、定径机10、合缝预焊设备11、切断装置12、后处理装置13。

一种板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产工艺，如图1所示，在具体操作时，先通过备料台进行上料，上料时：

以钢卷上料时：首先进行钢卷尺寸及外观检查、然后采用多工位备卷台，通过上卷小车提供钢卷，由拆卷机2开卷，然后对所开的钢卷通过矫平机3进行矫平、通过剪板机4剪板处理得到钢板，然后将钢板传送到板边除锈工序区；

以钢板上料时：用板材自动上料机提供钢板，通过另外的板材传动机构将钢板传送到板边除锈工序区；

输送到板边除锈工序区的钢板通过板板除锈机6进行板边除锈，然后通过板边除锈机6上方的板探设备对工件进行板探，将经过板探后的工件通过铣边机7进行铣边处理，经过铣边处理的工件通过预弯区挤压出两个弯边，然后通过环形挤压轨道进行挤压，得到粗C型管坯，然后再经过C成型机挤压出C型，然后再O成型机挤压出开口的O型，然后将挤压后的工件通过定径机10进行定径处理，然后通过合缝预焊设备11(合缝预焊机)进行预焊处理，将经过预焊后的工件用铣切锯切断，然后再依次进行以下后处理：预焊清渣、预焊缝内检、焊引熄弧板、钢管内焊、内焊清渣、钢管外焊、取样、切引熄弧板、焊缝超探、X光实时监测、扩颈(缩颈)机、环切取样、管端外焊道磨削、管端内焊倒磨削、水压机、自动超探、超声手探、管端倒棱、管端拍片、管端外焊道磨削、管端磁粉探伤、成品检查、称重测长、喷标、交库。本工艺的关键是采用可连续运行的ODF成型技术，它相当于一台移动中的冲压机，将焊管成型过程变成了移动中的二维变形渐变成三维成型效果，达到圆的成型截面，具有效率高、成型质量好等优点。具体的成型过程如下：

直缝埋弧焊管生产成型的方法，采用上母线固定，上母线是指钢管的12点切线的位置，先通过挤压钢板边部的方式，先挤压出两个弯边，再通过环形挤压轨道进行挤压，得到粗C型管坯，然后在通过C型机8挤压成C型，再通过O型机9挤压成开口O型，最后通过定径机10定径处理，焊接成成封闭的O形，定径量0.4％D～0.6％D，其中D为管体外径。在通过环形挤压管道时，所述的环形挤压管道包括弧形的弯曲部和与弯曲部切线成80-100°夹角的止挡部，由于是挤压成型，板材与弯曲部相吻合，结合止挡部的阻力，使板材受力点均衡，在弯折时是缓慢、循循渐进的形变，不会出现应力弯折。

直缝埋弧焊管生产时，合缝预焊设备11的作业方式，采用全长预焊形式合缝，经O型机9处理后的管坯，其曲率半径已经达到成品管的半径，管坯经由预焊设备底座上的“V”型棍进入合缝预焊设备11，钢管合缝时合缝预焊设备11的两水平辊梁从钢管水平方向挤压合缝，上辊梁防止错边，并在推管力的推动下进行连续焊接。

钢管的生产是连续性的，因此，钢管的定长切割是在钢管连续运动的状态下进行的，经预焊后的管坯连续从合缝预焊设备11中输出，当达到预设钢管长度时，由旋切锯切断，旋切锯上有PLC组成的定长切割系统，可以保证钢管生产的定长精度，提高产品质量。

Claims (9)

1.板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，包括依次连接的备料台(1)、拆卷机(2)、矫平机(3)、剪板机(4)、板边除锈机(6)、铣边机(7)、预弯装置、成型装置、合缝预焊设备(11)、切断装置(12)、内焊装置、外焊装置，剪板机(4)的输入端与板边除锈机(6)的输入端连接，其特征在于：在板边除锈机(6)的输入端还包括借助传动机构连接的板材自动上料机(5)，所述的成型装置为ODF成型机，包括借助轨道与预弯装置连接的C成型机(8)、与C成型机(8)输出端连接的O成型机(9)，O成型机(9)的输出端与预焊机连接，所述的轨道为输入端与预弯装置输出端相匹配、输出端与C成型机(8)输入端相匹配的环形挤压轨道，所述环形挤压轨道的输入端直径大于输出端直径，所述环形挤压轨道包括弯曲部(14)和与弯曲部(14)连接的止挡部(15)。

2.根据权利要求1所述的板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，其特征在于：所述的轨道为角度连续可调的环形挤压轨道。

3.根据权利要求1所述的板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，其特征在于：所述的切断装置(12)为带有旋切据的定尺切断机，所述定旋切据上安装有PLC组成的定长切割系统模块。

4.根据权利要求1所述的板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，其特征在于：所述板边除锈机(6)的上方设置有板探设备。

5.根据权利要求1所述的板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，其特征在于：在O型机(9)与合缝预焊设备(11)之间设置有定径机(10)。

6.根据权利要求1所述的板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产设备，其特征在于：所述的传动机构为链式传动机。

7.板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产工艺，包括上料工序、板边除锈工序、探伤工序、铣边工序、预弯工序、成型工序、预焊工序、切断工序、内焊工序和外焊工序，其特征在于：本工艺采用钢卷、钢板为原料，在成型工序中采用ODF成型工艺，具体为：将预弯处理后的钢板通过环形挤压轨道挤压出粗C型结构，然后再通过C型机(8)制成C型管坯，然后再将C型管坯通过O型机(9)制成开口的O型管坯，然后再经过定径机(10)将O型管坯进行定径处理，定径后的O型管坯进入预焊工序。

8.根据权利要求7所述的板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产工艺，其特征在于：将O型管坯通过定径机(10)进行0.4％D～0.6％D定径处理，所述D表示焊管管体外径。

9.根据权利要求7所述的板带两用连续生产直缝埋弧焊管的生产工艺，其特征在于：所述上料工序包括板材上料和卷材上料，并采用连续供料方式上料，具体上料操作如下：

A、卷材上料：以钢卷为原料，采用多工位备卷台，通过上卷车提供钢卷，由拆卷机(2)开卷，然后对所开的钢卷进行矫平、剪板处理得到钢板，然后将钢板传送到板边除锈工序区；

B、板材上料：直接采用钢板为原料，用板材自动上料机(5)提供钢板，通过链式传动机将钢板传送到板边除锈工序区。