CN108188220B - 螺旋钢管调型辅助系统和辅助调型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋钢管调型辅助系统和调型方法，所述系统包括设置在管坯头部下方的管坯外支撑装置和限位管坯头端的合缝辊装置；所述管坯外支撑装置包括底座和设置在所述底座上的2个以上外撑辊机构，所述外撑辊机构的支撑点与管坯头部的外壁贴合，用于支撑所述管坯与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配；所述合缝辊装置包括挂座、滑动限位在所述挂座上的合缝辊机构以及驱动所述合缝辊机构在所述挂座上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移的合缝辊平移机构，所述合缝辊机构设有限位管坯头端的限位环槽。采用上述系统解决了螺旋钢管管坯头端低头和管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝错边、开缝的技术问题。

Description

螺旋钢管调型辅助系统和辅助调型方法

技术领域

本发明属于大管径螺旋钢管加工技术领域，更具体地说，是涉及一种螺旋钢管调型辅助系统和辅助调型方法。

背景技术

近年来市场需求的输水钢管的管径规格逐渐增大，传统的带外控辊三辊弯板式螺旋成型方式在生产普材大管径(Φ2032以上)钢管时，钢管调型难度较大；尤其在钢管径厚比≥120时，由于母材屈服强度普遍低，管坯在调型过程中钢带递送边和管坯自由边极易出现正反错边、管坯头端低头、管型几何尺寸超标等现象，这导致调型管坯无法进行后续的内外焊缝焊接工序，最后造成若干螺距的调型管段由于管径、椭圆度、错边、焊缝开漏等关键技术指标超标而降废；而钢管管径和壁厚较大时，数个螺距的管坯降废即造成数吨的材料成本损失。

带外控辊三辊弯板式螺旋成型系统的关键制管设备包括递送机、成型器、扶正器和其它辅助设备装置，所述成型器包括外控辊和内控辊，管坯成型后需要经过内焊、外焊两道工序。由于工序限制，外焊焊点通常在管坯回转中心一个半螺距之后，连接外焊的扶正器距管坯回转中心更远，通常在两个螺距以上。钢管调型过程中，钢带经过三辊弯板机螺旋成型超过一个螺距后，管坯自由边和钢带递送边啮合而形成螺旋钢管，此时管坯头端离最近的成型辊或扶正器支撑辊的距离均为一个螺距；管坯头端因无底部支撑而处于悬空状态，由于重力影响，造成管坯头端低头和管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝开缝，继而严重制约管坯成型和内外焊接工序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋钢管调型辅助系统和辅助调型方法，旨在解决管坯头端低头和管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝错边、开缝的技术问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种螺旋钢管管坯调型辅助系统，包括设置在管坯头部下方的管坯外支撑装置和设置在管坯头端的合缝辊装置；

所述管坯外支撑装置包括底座和设置在所述底座上的两个以上外撑辊机构，所述外撑辊机构的支撑点与所述管坯头部的外壁贴合，用于支撑管坯与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配；

所述合缝辊装置包括挂座、滑动限位在所述挂座上的合缝辊机构，以及驱动所述合缝辊机构在所述挂座上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移的合缝辊平移机构，所述合缝辊机构包括设有限位环槽的合缝辊。

进一步地，所述螺旋钢管调型辅助系统还包括支撑管坯顶壁的管坯内支撑装置，所述管坯内支撑装置包括：

机臂底座，用于与内控辊的机臂连接；

内撑辊组件，包括三组具有单独调节伸缩量的导向内撑辊机构，用于支撑管坯顶端内壁；

高度调节机构，设置在所述机臂底座与所述内撑辊组件之间，用于调节所述内撑辊组件的高度。

进一步地，所述管坯外支撑装置中：

所述底座包括水平支撑部和斜支撑部；

所述外撑辊机构包括设置在所述水平支撑部上的第一外撑辊机构和设置在所述斜支撑部上的第二外撑辊机构。

进一步地，所述第一外撑辊机构包括第一辊子和配套的第一辊架，以及驱动所述第一辊架升降的第一升降机构；和/或

所述第二外撑辊机构包括第二辊子和配套的第二辊架以及驱动所述第二辊架在所述斜支撑部平移的外撑辊平移机构。

进一步地，所述第一升降机构包括：

导向螺杆座，中上部设有螺纹及配套的调节圆螺母，下部设有导向平键，上端设有与所述第一辊架连接的安装盘；

导向法兰座，包括一体结构的法兰盘和套筒，所述套筒内设有与所述导向平键配合的导槽，通过所述法兰盘与所述水平支撑部或第一安装座固定，所述第一安装座与所述水平支撑部固定连接；

所述导向螺杆座装配在所述套筒内，并通过所述调节圆螺母在所述导向法兰座内具有升降自由度。

进一步地，所述第二外撑辊平移机构包括：

第二安装座，固定安装在所述斜支撑部上，所述第二安装座内设有凹槽；

第二丝杠丝母副，装配在所述第二安装座的凹槽内；

所述第二辊架与第二辊座体连接，且所述第二辊座体与第二丝母固定。

进一步地，所述合缝辊装置中：

所述挂座包括支撑臂，与拟加工的螺旋钢管的轴线平行；

所述合缝辊机构包括：滑动限位在所述支撑臂上的导向座，所述合缝辊装配在所述导向座的底端，所述合缝辊通过所述限位环槽限位管坯头端；

所述合缝辊平移机构包括第一丝杠丝母副，其中第一丝母固定在所述挂座上，第一丝杠的移动端与所述导向座接触、并推动所述导向座平移。

本发明实施例还提供了一种采用上述螺旋钢管管坯调型辅助系统进行辅助调型的方法，基于带外控辊三辊弯板式成型系统，包括以下步骤：

钢带头部在进入带外控辊三辊弯板式成型机，在外控辊导向辅助下螺旋扭转一周，形成螺旋钢管管坯；

调整所述外撑辊机构的支撑点与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配，并将管坯外支撑装置限位在管坯头部下方，使所述支撑点与所述管坯头部的外壁贴合；

将所述管坯内支撑装置通过机臂底座装配到三辊弯板式成型机的内控辊上，通过所述高度调节机构调节所述内撑辊组件与所述管坯顶端内壁接触，并调节所述导向内撑辊机构的伸缩量，使各导向内撑辊机构的支撑点与拟加工的螺旋钢管的顶臂贴合；

将所述合缝辊装置通过所述挂座装配到三辊弯板式成型机的内控辊的侧壁上，通过合缝辊平移机构推动所述合缝辊机构向管坯螺旋缝啮合中心方向平移，使管坯自由边与钢带递送边啮合，通过內焊机完成內焊；

管坯啮合并焊接完成一个螺距后，将所述合缝辊装置和所述管坯外支撑装置拆除。

本发明实施例提供的螺旋钢管调型辅助系统的有益效果在于：与现有技术相比，将本发明的管坯外支撑装置定位在螺旋钢管管坯的底面，使两个外撑辊机构的支撑点与拟加工的螺旋钢管外壁贴合，用于支撑管坯呈圆弧状并与设计管径匹配；同时借助管坯合缝辊装置驱动合缝辊机构向螺旋缝中心方向蠕动，使得管坯自由边与钢带递送边充分贴合，从而可较好地消除管坯螺旋缝啮合中心附近的钢带递送边和管坯自由边出现正反错边、开缝、管坯头端低头等现象，最大程度降低调型管坯降废量，同时尽可能地提高钢管管型的几何轮廓精度。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的螺旋钢管调型辅助系统的使用状态图；

图2为本发明实施例二提供的螺旋钢管调型辅助系统的使用状态图；

图3为管坯外支撑装置的结构示意图；

图4为图3的A向视图；

图5为图3中第一外撑辊机构的结构示意图；

图6为图5的B向视图；

图7为图6中去除第一辊子后的C-C线的剖视结构示意图；

图8为沿图7中D-D线的剖视结构示意图；

图9为管坯合缝辊装置的结构示意图；

图10为图9的主视结构示意图；

图11为图9导向座的结构示意图；

图12为管坯内撑装置的结构示意图；

图13为图12的E向视图；

图14为图12中内撑辊安装座的结构示意图。

附图标记：

111-水平支撑部 112-加强筋 113-竖支撑部

114-斜支撑部 121-第一辊子 122-第一辊架

123-导向螺杆座 124-调节圆螺母 125-导向法兰座

126-导向平键 127-第一安装座 131-第二辊子

132-第二辊架 133-第二辊座体 134-手轮

135-第二安装座 136-第二丝杠丝母副 137-导轨

100-管坯外支撑装置 200-管坯内支撑装置 210-机臂底座

221-下套管 222-上套管 230-内撑辊安装座

240-导向内撑辊机构 251-右旋调节丝杆 252-调节长螺母

253-左旋调节丝杆 100-管坯外撑辊装置 200-管坯内撑辊装置

311-座体 312-支撑臂

313-定位板 321-梁板

322-支撑立板 323-合缝辊 324-合缝辊装配板

325-加强立板 326-限位板 327-第二滑板

328-第一滑板 330-合缝辊平移机构 331-第一丝杠

332-第一丝母 340-导向杆 401-钢带递送边

402-管坯自由边 403-管坯头端 404-管坯头部

300-管坯合缝辊装置 400-管坯。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例基于现有大口径螺旋钢管管坯头端低头、管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝开缝而进行设计，在管坯头部的外壁设置了管坯外支撑机构，至少有两点支撑，形成对管坯头部的支撑。同时在管坯头端设置了合缝辊装置，用于限位管坯头端，并设置合缝辊平移机构驱动管坯头端向管坯螺旋缝啮合中心方向蠕动，最终实现管坯自由边和钢带递送边紧密啮合的目的，避免调型过程中的“开缝”缺陷。

实施例1

请参阅图1，现对本发明提供的螺旋钢管调型辅助系统进行说明。

所述螺旋钢管调型辅助系统包括设置在管坯头部404下方的管坯外支撑装置100和设置在管坯头端403的管坯合缝辊装置300。所述管坯外支撑装置100 包括底座和设置在所述底座上的两个以上外撑辊机构，所述外撑辊机构的支撑点与所述管坯头部404的外壁贴合，用于支撑所述管坯与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配。所述合缝辊装置300包括挂座、滑动限位在所述挂座上的合缝辊机构以及驱动所述合缝辊机构在所述挂座上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移的合缝辊平移机构330，所述合缝辊机构包括设有限位环槽的合缝辊323，所述合缝辊323用于限位管坯头端403。本实施例中，管坯外支撑装置100用于支撑管坯头部404外壁，使管坯与拟加工的螺旋钢管外壁贴合，防止管坯头端低头；所述合缝辊装置300与管坯外支撑装置100配合使用，利用合缝辊平移机构330驱动所述合缝辊机构在所述挂座上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移，从而驱动管坯自由边402与钢带递送边401充分贴合，较好消除管坯螺旋缝啮合中心附近的钢带递送边和管坯自由边出现正反错边、开缝等。有利于后续的焊接工艺，降低管坯降废几率，提高螺旋钢管的品质。

进一步地，参见图3和图4，所述管坯外支撑装置中，所述底座包括水平支撑部111和斜支撑部114；所述水平支撑部111和所述斜支撑部114可以分别由型材拼接或焊接而成，并在一端连接，且所述斜支撑部114与所述水平支撑部111之间具有夹角，所述夹角可以选取15-45°；所述斜支撑部114与所述水平支撑部111之间还设有竖向支撑部113，这样底座整体结构稳定。所述底座可以为由水平支撑部111、斜支撑部114和竖向支撑部113焊接成的一个整体，设置在成型器与扶正器之间。所述外撑辊机构包括设置在所述水平支撑部111上的第一外撑辊机构和设置在所述斜支撑部112上的第二外撑辊机构。这样第一外撑辊机构用于支撑管坯400的底部，第二外撑辊机构用于支撑管坯头部404的侧壁，以较少的支撑点即可形成稳定的支撑。

进一步地，参见图5-8，所述第一外撑辊机构包括第一辊子121和配套的第一辊架122，以及驱动所述第一辊架122升降的第一升降机构；所述第二外撑辊机构包括第二辊子131和配套的第二辊架132，及驱动所述第二辊架132 在所述斜支撑部114平移的第二外撑辊平移机构。对于不同管径的螺旋钢管，通过所述第一升降机构可对管坯底部支撑点的高低进行调整；通过第二外撑辊平移机构改变第二外撑辊机构的支撑点与第一外撑辊机构支撑点之间距离，以便用一个装置可以支撑不同管径大小的螺旋钢管管坯，实用性强。其结构简单、设计方便。

本实施例中所述第一升降机构包括第一安装座127、设置在所述第一安装座127上的导向法兰座125以及设置在所述导向法兰座125上的导向螺杆座 123。其中所述第一安装座127设有内腔，其通过螺纹连接或者焊接固定在所述水平支撑部111上。所述导向螺杆座123的中上部设有螺纹及配套的调节圆螺母124，下部设有导向平键126，上端设有安装盘，安装盘用于与所述第一辊架 122连接，这样第一辊架122带动第一辊子121与所述导向螺杆座123具有同步升降的自由度。所述导向法兰座125包括呈一体结构的法兰盘和套筒，将导向法兰座125的套筒设置在第一安装座127内腔中，并通过法兰盘与所述第一安装座127连接；所述套筒内设有与所述导向平键126配合的导槽。所述导向螺杆座123装配在所述导向法兰座125的套筒内，并使导向平键126限位在所述导槽内，通过调节所述调节圆螺母124，所述导向螺杆座123在所述导向法兰座125内具有升降自由度，从而带动第一辊架122升降。该结构简单，升降机构占用空间较小，而且调节方便。

在其他实施例中，由导向螺杆座123和导向法兰座125装配而成的第一升降机构还可以直接装配到与水平支撑部上，所述水平支撑部上设置与所述导向法兰座125的套筒配套的腔体。

进一步地，参见图3-图4，所述第二外撑辊平移机构包括第二辊座体133、第二安装座135、以及驱动第二辊座体133的平移驱动机构。其中所述第二辊座体133上端与所述第二辊架132连接；所述第二安装座135通过螺纹连接或焊接固定安装在所述斜支撑部114上，所述第二安装座135上设有凹槽，用于装配所述平移机构；所述平移驱动机构的移动端与所述第二辊座体133连接，用于驱动所述第二辊座体133沿所述斜支撑部114平移。这样，通过平移驱动机构可以方便调节第二辊子131对管坯的支撑点，以适应不同管径的螺旋钢管。

所述平移驱动机构可以采用多种结构，比如所述平移驱动机构可以采用液压机构。本实施例中，所述平移驱动机构采用第二丝杠丝母副136，其中第二丝杠穿过所述第二安装座135上的凹槽，两端与所述第二安装座135限位，第二丝母与所述第二辊座体133定位。通过旋转第二丝杠，带动第二丝母及固定在第二丝母上的第二辊座体133沿斜支撑部平移。

进一步地，所述第一辊架122和第二辊架132上分别设有圆弧状槽孔，通过调整螺钉在槽孔中紧固的位置，可以调整第一辊架122和第二辊架132的转角，以便使第一辊子121和第二辊子131的旋转方向与管坯移动的方向相同，减小管坯移动的摩擦力。

为了方便旋转丝杠，所述丝杠的一端还设有手轮134。

进一步地，所述第二外撑辊机构还包括固定在所述第二安装座135上的导轨137；所述第二辊座体133装配在所述导轨137上，并沿所述导轨137具有滑动或滚动自由度。该结构使第二辊座体133的平移更稳定，并减小第二辊座体133的平移阻力。

请一并参阅图9-图11，现对本发明提供的合缝辊装置300进行说明。

所述挂座连接在内控辊的机臂上，其包括支撑臂312，所述支撑臂312 与拟加工的螺旋钢管的轴线平行，用于限位合缝辊机构。所述合缝辊机构包括滑动限位在所述支撑臂312上的导向座，所述合缝辊323装配在所述导向座，所述合缝辊323上设有限位管坯头端403的限位环槽，所述限位环槽用于支撑限位管坯头端403。所述合缝辊平移机构330第一丝杠丝母副，其中第一丝母332为长丝母，固定在所述挂座上，所述第一丝杠331与所述第一丝母332螺纹装配，且所述第一丝杠331的移动端与所述导向座接触、并推动所述导向座平移。第一丝杠331包括旋转端和移动端，当通过旋转端将第一丝杠331向内旋转时，驱动所述导向座向螺旋钢管的螺旋缝中心移动，从而驱动管坯自由边402与钢带递送边401充分贴合，有利于后续的焊接工艺，也可防止已焊接的焊缝开缝，降低管坯降废几率，提高螺旋钢管的品质。第一丝杠丝母副对导向座还具有限位的作用。

进一步地，参见图9和图10，所述管坯合缝辊装置还包括导向杆340，所述导向杆340采用圆滑圆柱体，设置在所述挂座上，并与所述支撑臂312 平行，所述导向座设有套装所述导向杆的装配孔(参见图11中的通孔)，并在所述导向杆340上形成滑动导向。设置所述导向杆340，使所述导向座的平移更加稳定。

本实施例中所述挂座包括座体311、定位板313和支撑臂312。所述座体用于与螺旋钢管成型器内控辊连接，所述螺旋钢管成型器内压辊即现有技术中所说的2^#辊，所述支撑臂312一端通过焊接连接在所述座体311上；所述定位板313连接在所述支撑臂312的另一端。所述定位板313用于安装定位所述导向杆340，同时用于装配合缝辊平移机构330。

所述导向杆340穿过所述装配孔，两端分别与所述座体和所述定位板 313连接。参见图10，所述导向杆340一端插接在所述座体内，另一端通过穿过所述定位板313，并用导向杆压盖将所述导向杆340限位在定位板313 上。

进一步地，所述导向座的结构有多种，本实施例中所述导向座的结构参见图10和图11，其包括支撑立板322、连接在所述支撑立板322上部的梁板321 和设置在所述支撑立板322下部的合缝辊装配板324。所述支撑立板322向下延伸至与管坯头端的高度相当。所述梁板321用于将导向座限位在所述支撑板 312的上表面，所述合缝辊装配板324用于装配合缝辊323。

所述支撑臂312为矩形管，在座体上平行设有两个，所述导向座通过梁板 321以桥跨式连接在两支撑臂312之间。具体地，所述梁板321的两端搭放在所述支撑臂312的上表面，且梁板321下表面设有第一滑板328。所述支撑立板322上还设有限位在两个支撑臂312的侧壁之间的限位板326，所述限位板 326下端面连接有伸出所述限位板326、与所述支撑臂312的下表面滑动配合的第二滑板327。这样所述导向座通过所述第一滑板328和第二滑板327滑动限位在所述支撑臂312的上、下表面。所述第一滑板328和第二滑板327可选用石墨铜滑板，将所述石墨铜滑板通过螺纹连接或者焊接的方式固定在梁板321 或限位板326的下表面。

所述合缝辊装置300的工作原理为：导向座限位在所述支撑臂312的上、下表面，并通过导向杆导向，合缝辊323限位管坯头端，通过合缝辊平移机构推动管坯头部向螺旋缝啮合中心移动。

综上所述，将本发明实施例提供的管坯外支撑装置定位在螺旋钢管管坯的底面，使两个外撑辊机构的支撑点与拟加工的螺旋钢管外壁贴合，用于支撑管坯呈圆弧状并与设计管径匹配，同时借助管坯合缝辊装置驱动合缝辊机构向螺旋缝中心方向蠕动，使得管坯自由边与钢带递送边充分贴合，从而可较好地消除管坯螺旋缝啮合中心附近的钢带递送边和管坯自由边出现正反错边、开缝、管坯头端低头等现象，最大程度降低调型管坯降废量，同时尽可能地提高钢管管型的几何轮廓精度。

实施例2

参见图2，本实施例中，所述螺旋钢管调型辅助系统包括设置在管坯头部 404下方的管坯外支撑装置100、限位管坯头端403的管坯合缝辊装置300以及支撑管坯顶壁的管坯内支撑装置200。所述管坯外支撑装置100包括底座和设置在所述底座上的2个以上外撑辊机构，所述外撑辊机构的支撑点与管坯头部 404的外壁贴合，用于支撑所述管坯与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配。所述管坯合缝辊装置300包括挂座、滑动限位在所述挂座上的合缝辊机构以及驱动所述合缝辊机构在所述挂座上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移的合缝辊平移机构330，所述合缝辊机构设有限位管坯头端403 的限位环槽。所述管坯外支撑装置100和管坯合缝辊装置300与实施例1相同。在此不再赘述。

参见图12-图14，所述管坯内支撑装置200包括机臂底座210、内撑辊组件和高度调节机构。所述机臂底座210用于与内控辊的机臂连接，从而将整个装置定位在内控辊的机臂上；所述机臂底座210包括与所述内控辊的机臂匹配的安装板，通过螺纹连接，方便拆卸。所述内撑辊组件包括三组具有单独调节伸缩量的导向内撑辊机构240，与管坯顶部内壁环向贴合，用于支撑管坯顶端内壁；所述高度调节机构设置在所述机臂底座210与所述内撑辊组件之间，用于调节所述内撑辊组件的高度。通过高度调节机构将内撑辊组件与螺旋钢管管坯的顶部内壁接触，然后通过调节导向内撑辊机构的伸缩量，与拟加工的螺旋钢管管坯顶部贴合，避免薄壁钢管因自重或外控辊过量接触造成钢管几何尺寸超差，充分提高钢管合格率。

进一步地，所述内撑辊组件包括：底端与所述高度调节机构连接的内撑辊安装座230，和装配在所述内撑辊安装座230上的导向内撑辊机构240；所述安装座230包括三个辐射状分布的安装位。所述导向内撑辊机构240包括内撑辊及配套的内撑辊架，所述内撑辊架具有升降自由度，即内撑辊及配套的内撑辊架具有升降自由度，从而具有单独的调节伸缩量，与高度调节机构配合实现φ1820-φ3454之间的不同管径、不同螺旋角度的螺旋钢管啮合，并最终实现钢管内部支撑的目的。

内撑辊架实现升降自由度的方法有多种，如液压油缸。本实施例中，实现升降自由度的结构与第一外撑辊中的第一升降机构的结构相同，在此不再赘述。

进一步地，所述管坯内支撑装置200还包括设置在所述机臂底座210与所述内撑辊组件之间的导向机构，用于所述内撑辊组件升降导向，使内撑辊组件升降平稳。所述导向机构的结构有多种，作为其中一个实施例，如在所述内撑辊组件的下端面设有导杆，在所述机臂底座210与所述内撑辊组件之间设有限位环，所述导杆在所述限位环内限位导向。作为另一个实施例，参见图13，所述导向机构包括套装的上套管222和下套管221，所述下套管221的下端与所述机臂底座210通过螺纹连接或焊接，所述上套管222的下端滑动限位在所述下套管221内，上端与所述内撑辊组件螺纹连接或焊接，并与所述内撑辊组件同步升降。这样所述上套管222与所述下套管221形成滑动配合。滑动配合的套管结构，限位精密，导向平稳。

进一步地，所述上套管222和下套管221套管配套设置两个以上，均布在所述机臂底座210与所述内撑辊组件之间。参见图12，本实施例中所述上套管 222和下套管221套管配套设置四组，分别设置在高度调节机构的四周，形成稳定的导向。

进一步地，所述高度调节机构包括左旋调节丝杆253、右旋调节丝杆251 和调节长螺母252，所述左旋调节丝杆253的下端与所述机臂底座210连接，具体连接方式参见图12和图13，所述机臂底座210上设置连接座，左旋调节丝杆253的下端与连接座铰接。所述右旋调节丝杆251的上端与所述内撑辊组件通过一连接座铰接。所述调节长螺母252，螺纹连接在所述左旋调节丝杆253 与所述右旋调节丝杆251之间，通过调节长螺母252的左旋或右旋实现所述内撑辊组件的高度调节。

本实施例中，管坯外支撑装置100用于支撑管坯头部404外壁，使管坯与拟加工的螺旋钢管外壁贴合，防止管坯头部404低头；将所述管坯内支撑装置 200通过机臂底座210安装在内控辊的机臂上，通过高度调节机构和具有单独调节伸缩量的导向内撑辊机构240可适应不同管径和不同螺旋度的钢管管坯，辅助成型器避免薄壁钢管因自重或外控辊过量接触造成钢管几何尺寸超差，充分提高钢管合格率；所述合缝辊装置300与管坯外支撑装置100配合使用，利用合缝辊平移机构330驱动所述合缝辊机构在所述挂座上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移，从而驱动管坯自由边402与钢带递送边401充分贴合，较好消除管坯螺旋缝啮合中心附近的钢带递送边和管坯自由边出现正反错边、开缝等。有利于后续的焊接工艺，降低管坯降废几率，提高螺旋钢管的品质。

本实施例基于带外控辊三辊弯板式成型系统，采用本实施例进行辅助调型的方法，包括以下步骤：

钢带头部在进入三辊弯板式成型机，在外控辊导向辅助下螺旋扭转一周，形成螺旋钢管管坯400。此时管坯自由边402和钢带递送边401理论上应在在管坯螺旋缝中心开始连续啮合，在啮合点靠后的螺旋缝上使用焊接的方法将管坯紧密地连接，从而生成螺旋焊管；然而在大口径螺旋钢管调型、生产时，管坯自由边402和钢带递送边401往往因为管坯悬空低头和管型塌瘪等因素造成管坯螺旋缝啮合处出现正反错边、开缝现象。

调整所述外撑辊机构的支撑点与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配，并将管坯外支撑装置100限位在管坯头部404下方，使所述支撑点与所述管坯头部404的外壁贴合。具体地通过调节第一外撑辊机构的高度和第二外撑辊机构的位置以实现从底部和侧部支撑管坯400，避免管坯头部404悬空，从而为消除管坯开缝和正反错边创造良好的基础。

将所述管坯内支撑装置200通过机臂底座210装配到三辊弯板式成型机的内控辊上，通过所述高度调节机构调节所述内撑辊组件230与所述管坯顶端内壁接触，并调节所述导向内撑辊机构240的伸缩量，使各导向内撑辊机构240 的支撑点与拟加工的螺旋钢管的顶臂贴合。所述导向内撑辊机构240从管坯内部上端环向分布以分散支撑不同规格钢管的管壁，防止钢管因自重或成型器外控辊接触过量造成的管型塌瘪现象。

将所述合缝辊装置300通过所述挂座装配到三辊弯板式成型机的内控辊的侧壁上，通过合缝辊平移机构330推动所述合缝辊机构向管坯螺旋缝啮合中心方向平移，使管坯自由边402与钢带递送边401啮合，通过內焊机完成內焊。通过旋转第一丝母丝杆副驱动合缝辊向管坯啮合中心移动，合缝辊323 的辊子为槽形辊，防止管坯头侧脱出辊子；管坯啮合中心遇到开缝情况时，可通过合缝辊挤压管坯头端403使管坯头部404整体向啮合中心靠拢，从而消除管坯400开缝现象，为后续内焊工序创造良好的焊接工况。

管坯啮合并焊接完成一个螺距后，将所述合缝辊装置300和所述管坯外支撑装置100拆除。

综上所述，本发明实施例通过所述管坯外支撑装置100、合缝辊装置300 解决了管坯头端低头和管坯螺旋缝啮合中心附近的螺旋缝错边、开缝的技术问题，最大程度降低调型管坯降废量，同时尽可能地提高钢管管型的几何轮廓精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，包括设置在管坯头部下方的管坯外支撑装置和设置在管坯头端的合缝辊装置；

所述管坯外支撑装置包括底座和设置在所述底座上的两个以上外撑辊机构，所述外撑辊机构的支撑点与所述管坯头部的外壁贴合，用于支撑管坯与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配；

所述合缝辊装置包括设置在管坯内腔的挂座、滑动限位在所述挂座上的合缝辊机构，以及驱动所述合缝辊机构在所述挂座上向管坯螺旋缝啮合中心方向平移的合缝辊平移机构，所述合缝辊机构包括设有限位环槽的合缝辊。

2.如权利要求1所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，还包括支撑管坯顶壁的管坯内支撑装置，所述管坯内支撑装置包括：

机臂底座，用于与内控辊的机臂连接；

内撑辊组件，包括三组具有单独调节伸缩量的导向内撑辊机构，用于支撑管坯顶端内壁；

高度调节机构，设置在所述机臂底座与所述内撑辊组件之间，用于调节所述内撑辊组件的高度。

3.如权利要求1所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，所述管坯外支撑装置中：

所述底座包括水平支撑部和斜支撑部；

所述外撑辊机构包括设置在所述水平支撑部上的第一外撑辊机构和设置在所述斜支撑部上的第二外撑辊机构。

4.如权利要求3所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，所述第一外撑辊机构包括第一辊子和配套的第一辊架，以及驱动所述第一辊架升降的第一升降机构；和/或

所述第二外撑辊机构包括第二辊子和配套的第二辊架以及驱动所述第二辊架在所述斜支撑部平移的外撑辊平移机构。

5.如权利要求4所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，所述第一升降机构包括：

导向螺杆座，中上部设有螺纹及配套的调节圆螺母，下部设有导向平键，上端设有与所述第一辊架连接的安装盘；

导向法兰座，包括一体结构的法兰盘和套筒，所述套筒内设有与所述导向平键配合的导槽，通过所述法兰盘与所述水平支撑部或第一安装座固定，所述第一安装座与所述水平支撑部固定连接；

所述导向螺杆座装配在所述套筒内，并通过所述调节圆螺母在所述导向法兰座内具有升降自由度。

6.如权利要求4所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，所述第二外撑辊平移机构包括：

第二安装座，固定安装在所述斜支撑部上，所述第二安装座内设有凹槽；

第二丝杠丝母副，装配在所述第二安装座的凹槽内；

所述第二辊架与第二辊座体连接，且所述第二辊座体与第二丝杠丝母副的平移端固定。

7.如权利要求1所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，所述合缝辊装置中：

所述挂座包括支撑臂，与拟加工的螺旋钢管的轴线平行；

所述合缝辊机构包括：滑动限位在所述支撑臂上的导向座，所述合缝辊装配在所述导向座的底端，所述合缝辊通过所述限位环槽限位管坯头端；

所述合缝辊平移机构包括第一丝杠丝母副，其中第一丝母固定在所述挂座上，第一丝杠的移动端与所述导向座接触、并推动所述导向座平移。

8.如权利要求7所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，所述合缝辊装置还包括导向杆，设置在所述挂座上，并与所述支撑臂平行；

所述导向座设有套装所述导向杆的装配孔，并在所述导向杆上形成滑动导向。

9.如权利要求2所述的螺旋钢管管坯调型辅助系统，其特征在于，所述管坯内支撑装置还包括导向机构，所述导向机构包括套装的上、下套管；

所述下套管的下端与所述机臂底座连接；

所述上套管的下端滑动限位在所述下套管内，所述上套管的上端与所述内撑辊组件连接，并与所述内撑辊组件同步升降。

10.采用权利要求2所述螺旋钢管管坯调型辅助系统进行辅助调型的方法，基于带外控辊三辊弯板式成型系统，其特征在于，包括以下步骤：

钢带头部进入三辊弯板式成型机，在外控辊导向辅助下螺旋扭转一周，形成螺旋钢管管坯；

调整所述外撑辊机构的支撑点与拟加工的螺旋钢管的设计管径相匹配，并将管坯外支撑装置限位在管坯头部下方，使所述支撑点与所述管坯头部的外壁贴合；

将所述管坯内支撑装置通过机臂底座装配到三辊弯板式成型机的内控辊上，通过所述高度调节机构调节所述内撑辊组件与所述管坯顶端内壁接触，并调节所述导向内撑辊机构的伸缩量，使各导向内撑辊机构的支撑点与拟加工的螺旋钢管的顶臂贴合；

将所述合缝辊装置通过所述挂座装配到三辊弯板式成型机的内控辊的侧壁上，通过合缝辊平移机构推动所述合缝辊机构向管坯螺旋缝啮合中心方向平移，使管坯自由边与钢带递送边啮合，通过內焊机完成內焊；

管坯啮合并焊接完成一个螺距后，将所述合缝辊装置和所述管坯外支撑装置拆除。