CN109772950A - 一种具有公用辊的金属焊管成型装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有公用辊的金属焊管成型装置及其操作方法，该装置包括第1小辊组、第2小辊组和第3小辊组，管坯通过金属焊管生产线中的夹送辊、带传动的精成型辊和定径辊输送。该装置采用组合轧辊弯曲技术，在粗成型段用一组小辊代替现有的一套大直径水平辊和立辊，不需要使用立辊，在更换焊管规格时，只需调整小辊位置即可，从而，大幅降低设备投资，大大提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属焊管设备技术领域，特别涉及一种具有公用辊的金属焊管成型装置及其操作方法。
背景技术
焊管机组一般以带钢卷为原料，原料经开卷、经夹送辊10-1进入成型机的粗成型段10-2和精成型段10-3弯曲变形，经焊接辊10-4焊接、定径段10-5定径、切断，完成焊管生成，参见图1所示，这些过程在一条生产线上连续进行，粗成型段10-2、精成型段10-3和定径段10-5均设有动力传动系统。粗成型段10-2设有大直径水平辊10-2-1和立辊10-2-3，精成段10-3亦设有大直径水平辊和立辊。
现有的金属焊管设备中，一种规格的管要对应一套轧辊，对于中大口径（φ120-φ1120mm）管，轧辊的投资占总投资比例较大。而且换辊时间较长，从而影响生产产量的提高。排辊式成型机也采用了公用辊技术，但结构十分复杂，排辊数量甚多（光外排辊都需要60至100个），造价昂贵，且调整十分复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种具有公用辊的金属焊管成型装置及其操作方法，该装置采用组合轧辊弯曲技术，在粗成型段用一组小直径辊代替现有的一套大直径水平辊和立辊，在适当增加小直径辊的情况下，不需使用立辊，在更换一定范围内的焊管规格时，只需调整小直径辊（以下简称小辊）位置即可，大幅降低设备成本，大大提高生产效率。
本发明所提出的技术解决方案是这样的：
一种具有公用辊的金属焊管成型装置，该金属焊管成型装置位于金属焊管机组中的开卷机和成型机内的精成型段之间，所述金属焊管成型装置包括用于轧制变形角度θi≤180°的管坯的第1小辊组和用于轧制变形角度θi＞180°的管坯的第2小辊组，所述第1小辊组采用三个内小辊和三个外小辊布排结构，所述第2小辊组采用两个内小辊和三个外小辊布排结构，管坯通过金属焊管生产线中的夹送辊、带传动的精成型辊和定径辊输送。
所述第1小辊组由第1螺杆1-1、第1上横梁1-2、第1内承辊架1-13、第1左内小辊1-3、第1右内小辊1-4、第1中间内小辊1-7、第1左外小辊1-5、第1右外小辊1-6、第1中间外小辊1-10、第1左外承辊架1-8、第1右外承辊架1-9和第1机架1-11组成，在两个第1机架1-11之间中部设有第1上横梁1-2，该第1上横梁1-2固装有第1内承辊架1-13，所述两个第1机架1-11上部均装有第1螺杆1-1，所述第1螺杆1-1下部分别与所述第1上横梁1-2左、右端部作螺纹连接，所述第1内承辊架1-13下端左、右、中部分别设有向下倾斜的第1斜面1-13-1、第2斜面1-13-2和第1水平面1-13-3，所述第1左内小辊1-3通过设在第1斜面1-13-1的第1导槽1-13-4与所述第1斜面1-13-1作滑动连接，所述第1右内小辊1-4通过设在第2斜面1-13-2的第2导槽1-13-5与所述第2斜面1-13-2作滑动连接，所述第1中间内小辊1-7与所述第1水平面1-13-3作固定连接，在两个第1机架1-11之间下底部左、右侧分别固设有第1左外承辊架1-8和第1右外承辊架1-9，所述第1左外承辊架1-8上端部设有从左至右向下倾斜的第3斜面1-8-1，所述第1左外小辊1-5通过设在第3斜面1-8-1的第3导槽1-8-2与所述第3斜面1-8-1作滑动连接，所述第1右外承辊架1-9上端部设有从右至左向下倾斜的第4斜面1-9-1，所述第1右外小辊1-6通过设在第4斜面1-9-1的第4导槽1-9-2与所述第4斜面1-9-1作滑动连接，位于所述第1左外承辊架1-8与所述第1右外承辊架1-9之间且与所述第1水平面1-13-3对应处固设有第1中间外小辊1-10。
所述第2小辊组由第2螺杆2-1、第2上横梁2-2、第2内承辊架2-12、第2左外承辊架2-3、第2右外承辊架2-4、第2左外小辊2-5、第2右外小辊2-6、第2左内小辊2-7、第2右内小辊2-8、第2中间外小辊2-9和第2机架2-10组成，在两个第2机架2-10之间上部设有第2上横梁2-2，该第2上横梁2-2固装有第2内承辊架2-12，所述两个第2机架2-10上顶部均装有第2螺杆2-1，所述第2螺杆2-1下部分别与所述第2下横梁2-2左、右端部作螺纹连接，所述第2内承辊架2-2下端部左右两侧分别设有向下向中央倾斜的第5斜面2-12-1和第6斜面2-12-2，所述第2左内小辊2-7通过竖置的第1悬臂2-7-1和设在第5斜面2-12-1的第5导槽2-12-3与所述第5斜面2-12-1作滑动连接，所述第2右内小辊2-8通过竖置的第2悬臂2-8-1和设在第6斜面2-12-2的第6导槽2-12-4与所述第6斜面2-12-2作滑动连接，在两个第2机架2-10的中部两内侧分别固设有第2左外承辊架2-3和第2右外承辊架2-4，所述第2左外承辊架2-3右侧部设有向下倾斜的第7斜面2-3-1，所述第2左外小辊2-5通过设在第7斜面2-3-1的第7导槽2-3-2与所述第7斜面2-3-1作滑动连接，所述第2右外承辊架2-4左侧部设有向下倾斜的第8斜面2-4-1，所述第2右外小辊2-6通过设在第8斜面2-4-1的第8导槽2-4-2与所述第8斜面2-4-1作滑动连接，在两个第2机架2-10之间底部中央处固设有第2中间外小辊2-9。
在所述第2小辊组中的第2内承辊架2-12增设第3悬臂和第2中间内小辊，组成以三个内小辊和三个外小辊布排结构的第3内承辊架2-13，第3悬臂2-13-3竖置于第3内承辊架2-13中央下部，第3悬臂2-13-3下端部固装有第2中间内小辊2-14，第3内承辊架2-13下部左、右两侧分别设有向下向中央倾斜的第9斜面2-13-1和第10斜面2-13-2，所述第2左内小辊2-7通过竖置的第1悬臂2-7-1和设在第9斜面2-13-1的第9导槽与所述第9斜面2-13-1作滑动连接，所述第2右内小辊2-8通过竖置的第2悬臂2-8-1和设在第10斜面2-13-2的第10导槽与所述第10斜面2-13-2作滑动连接，构成第3小辊组。
采用具有公用辊的金属焊管成型装置轧制金属焊管粗成型段的方法，该方法步骤为：
（1）金属焊管成品管规格为φ127mm～φ219m；
（2）对金属焊管粗成型段采用公用组合轧辊孔型设计；
（3）粗成型机架数N1=6，管坯分六道轧制，即第一道至第六道；精成型机架数N2=3，管坯分三道轧制，即第七道至第九道；管坯在每一道对应有一个变形角θi，i=1～9；选取第一道变形角θ1=95°～97°，将第一道变形角θ1与第七道变形角θ7之间的角度差平均分配，以求得各道的孔型半径Ri；
选取θ7=323°～325°，则每道的变形角θi=θ1+（i+1）（θ7-θ1）/N1
计算轧制管坯的带钢带宽：Bw=π（Dt-t+△D）+Kt，
式中：Bw--管坯宽度，毫米；t--管坯厚度，毫米；Dt--成品管直径，毫米；△D--定径量，毫米；Kt--焊接余量，毫米，一般选取为1-3毫米。
计算各道孔型半径Ri=1弧度×Bw/θi=57.3×Bw/θi
（4）当管坯变形角θi≤180°，对应管坯轧制的第一道、第二道、第三道时，选用所述为第1小辊组，根据上面第（1）、（2）、（3）点所设定和计算获得的参数，调整固定第1左内小辊1-3、第1右内小辊1-4、第1左外小辊1-5和第1右外小辊1-6在相应位置上，并通过第1螺杆1-1调节第1上横梁1-2和第1内承辊架1-13的高度；
（5）当管坯变形角θi＞180°，对应管坯轧制的第四道、第五道、第六道时，选用所述第2小辊组，根据上面第（1）、（2）、（3）点所设定和计算获得的参数调整固定第2左外小辊2-5、第2右外小辊2-6、第2左内小辊2-7和第2右内小辊2-8在相应的位置上，并通过第2螺杆2-1调节第2上横梁2-2和第2内承辊架2-12的高度；
（6）管坯通过金属焊管生产线中的夹送辊、具有动力传动的精成型辊和定径辊输送。
当轧制成品管规格为φ220mm～φ508mm金属焊管时，在管坯变形角＞180°时的第四道、第五道、第六道采用所述第3小辊组，以取代第2小辊组；在管坯变形角≤180°时的第一道、第二道、第三道采用所述第1小辊组。
本发明一种具有公用辊的金属焊管成型装置及其操作方法的设计理论依据是：
（1）倾斜角不变理论当孔型设计原则保持不变时，对所有规格的管，其成型带钢边缘都处于一条直线k上，参见图2所示 ，即带钢边缘m点和m’点的切线l和l’相对水平位置的倾斜角保持不变。利用组合轧辊弯曲技术，利用上述倾斜角不变理论，在管规格变化（如图2中由s变到t)时，只要沿特定方向j'（与直线j平行的方向）调整轧辊b的位置从n点移动到n’点即可。这样就达到公用轧辊的目的。
对所有规格的管，其成型带钢相似点的倾斜角保持不变，即所有规格的管其成型带钢相似点都在同一条直线上。这一结论不仅适用于单半径孔型，而且适用于双半径孔型系统。同时，采用上山成型、下山成型或孔型底线保持水平不变的孔型系统时，倾斜角不变原理都是适用的。这一结论不仅适合带钢边缘，对于其他任何相应点即相似点的切线倾斜角同样能保持不变。如图3中曲线s和t分别为对应大直径管和小直径管的工件截面图。直线01-02为焊接辊底线（或成型完成时的管坯底线），此底线低于工件截面曲线s、t的底线，为下山成型法。图3中e-g、f-h为带钢边缘处相似点的连线，ee-gg、ff-hh为任意位置的相似点连线。且所有这些倾斜线都相交于01-02的o点。
图3 中p-m为某一位置的相似点的连线，pp-mm线平行于p-m线，轧辊b从p点沿pp-mm线移动到m点，即完成从一种规格到另一种规格的变化
（2）三点弯曲原理
三点弯曲原理示意如图4所示，当A点向下移动时，金属板在B、C两点的支撑下产生弧形弯曲，弯曲半径随A点下移而变小。在B、C两点间存着非约束的自由变形。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
（1）省去立辊，可节省投资。
（2）粗成型段可省去传动装置。
（3）焊管规格在一定范围内变化时（如焊管直径从φ127mm分级变至φ219mm或从φ220mm分级变至φ508mm），通过调整由几个小辊组成的辊组中的小辊位置即可，运用这一轧辊公用化技术，可大大减少轧辊数量和重量。
（4）由几个小辊（这里的小辊是指直径φ60mm～120mm的轧辊）组成的第1、2、3小辊组代替一套大直径（φ300～600mm）水平辊，能减少了因速度差而造成的摩擦，从而提高了钢管表面质量。
（5）实施本发明在一定范围内更换不同规格焊管时，调整简单方便，节省了换辊时间，较大地提高了焊管产量。
附图说明
图1是现有金属焊管生产线系统示意图。
图2是倾斜角不变原理示意图。
图3是双半径孔型系统倾斜角不变原理示意图。
图4是三点弯曲理论示意图。
图5是本发明生产φ219mm焊管时第一道孔型和轧辊组布置主视图。
图6是图5的左视图。
图7是图5的俯视图。
图8是本发明生产φ127mm焊管时第一道孔型和轧辊组布置主视图。
图9是本发明生产φ219mm焊管时第六道孔型和轧辊组布置主视图。
图10是图9的左视图。
图11是图9的俯视图。
图12是本发明生产φ127mm焊管时第六道孔型和轧辊组布置主视图。
图13是本发明生产φ508mm焊管时第六道孔型和轧辊组布置主视图。
图14是包含本发明具有公用辊的金属焊管成型装置的金属焊管生产线系统示意图。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述：
实施例1
参见图5～图12所示，一种具有公用辊的金属焊管成型装置，该金属焊管成型装置位于金属焊管机组中的开卷机和成型机内的精成型段之间，所述金属焊管成型装置包括用于轧制变形角度θi≤180°的管坯的第1小辊组和用于轧制变形角度θi＞180°的管坯的第2小辊组，所述第1小辊组采用三个内小辊和三个外小辊布排结构，所述第2小辊组采用两个内小辊和三个外小辊布排结构，管坯通过金属焊管生产线中的夹送辊、带传动的精成型辊和定径辊输送。
所述第1小辊组由第1螺杆1-1、第1上横梁1-2、第1内承辊架1-13、第1左内小辊1-3、第1右内小辊1-4、第1中间内小辊1-7、第1左外小辊1-5、第1右外小辊1-6、第1中间外小辊1-10、第1左外承辊架1-8、第1右外承辊架1-9和第1机架1-11组成，在两个第1机架1-11之间中部设有第1上横梁1-2，该第1上横梁1-2固装有第1内承辊架1-13，所述两个第1机架1-11上部均装有第1螺杆1-1，所述第1螺杆1-1下部分别与所述第1上横梁1-2左、右端部作螺纹连接，所述第1内承辊架1-13下端左、右、中部分别设有向下倾斜的第1斜面1-13-1、第2斜面1-13-2和第1水平面1-13-3，所述第1左内小辊1-3通过设在第1斜面1-13-1的第1导槽1-13-4与所述第1斜面1-13-1作滑动连接，所述第1右内小辊1-4通过设在第2斜面1-13-2的第2导槽1-13-5与所述第2斜面1-13-2作滑动连接，所述第1中间内小辊1-7与所述第1水平面1-13-3作固定连接，在两个第1机架1-11之间下底部左、右侧分别固设有第1左外承辊架1-8和第1右外承辊架1-9，所述第1左外承辊架1-8上端部设有从左至右向下倾斜的第3斜面1-8-1，所述第1左外小辊1-5通过设在第3斜面1-8-1的第3导槽1-8-2与所述第3斜面1-8-1作滑动连接，所述第1右外承辊架1-9上端部设有从右至左向下倾斜的第4斜面1-9-1，所述第1右外小辊1-6通过设在第4斜面1-9-1的第4导槽1-9-2与所述第4斜面1-9-1作滑动连接，位于所述第1左外承辊架1-8与所述第1右外承辊架1-9之间且与所述第1水平面1-13-3对应处固设有第1中间外小辊1-10。
所述第2小辊组由第2螺杆2-1、第2上横梁2-2、第2内承辊架2-12、第2左外承辊架2-3、第2右外承辊架2-4、第2左外小辊2-5、第2右外小辊2-6、第2左内小辊2-7、第2右内小辊2-8、第2中间外小辊2-9和第2机架2-10组成，在两个第2机架2-10之间上部设有第2上横梁2-2，该第2上横梁2-2固装有第2内承辊架2-12，所述两个第2机架2-10上顶部均装有第2螺杆2-1，所述第2螺杆2-1下部分别与所述第2下横梁2-2左、右端部作螺纹连接，所述第2内承辊架2-2下端部左右两侧分别设有向下向中央倾斜的第5斜面2-12-1和第6斜面2-12-2，所述第2左内小辊2-7通过竖置的第1悬臂2-7-1和设在第5斜面2-12-1的第5导槽2-12-3与所述第5斜面2-12-1作滑动连接，所述第2右内小辊2-8通过竖置的第2悬臂2-8-1和设在第6斜面2-12-2的第6导槽2-12-4与所述第6斜面2-12-2作滑动连接，在两个第2机架2-10的中部两内侧分别固设有第2左外承辊架2-3和第2右外承辊架2-4，所述第2左外承辊架2-3右侧部设有向下倾斜的第7斜面2-3-1，所述第2左外小辊2-5通过设在第7斜面2-3-1的第7导槽2-3-2与所述第7斜面2-3-1作滑动连接，所述第2右外承辊架2-4左侧部设有向下倾斜的第8斜面2-4-1，所述第2右外小辊2-6通过设在第8斜面2-4-1的第8导槽2-4-2与所述第8斜面2-4-1作滑动连接，在两个第2机架2-10之间底部中央处固设有第2中间外小辊2-9。
在所述第2小辊组中的第2内承辊架2-12增设第3悬臂和第2中间内小辊，组成以三个内小辊和三个外小辊布排结构的第3内承辊架2-13，第3悬臂2-13-3竖置于第3内承辊架2-13中央下部，第3悬臂2-13-3下端部固装有第2中间内小辊2-14，第3内承辊架2-13下部左、右两侧分别设有向下向中央倾斜的第9斜面2-13-1和第10斜面2-13-2，所述第2左内小辊2-7通过竖置的第1悬臂2-7-1和设在第9斜面2-13-1的第9导槽与所述第9斜面2-13-1作滑动连接，所述第2右内小辊2-8通过竖置的第2悬臂2-8-1和设在第10斜面2-13-2的第10导槽与所述第10斜面2-13-2作滑动连接，构成第3小辊组。
实施例2
参见图5～图12所示，本发明的一种具有公用辊的金属焊管成型装置用于金属焊管生产线中粗成型段，它适合于轧制直径φ127mm～φ219mm的金属焊管，为此，设计有φ219机组，该机组可以生产直径为φ127mm、φ133mm、φ141mm、φ159mm、φ168.3mm和φ219mm六种规格的焊管。本实施例以金属焊管成品管规格为φ127mm×1.5mm和φ219mm×2.0mm为例详细阐述φ219机组各项技术参数的设定、计算、设备的调整及其轧制操作方法。
（1）采用圆周成型法进行孔型设计。
（2）粗成型段采用公用组合轧辊孔型设计。
焊管成品管规格为：
φ127×1.5mm；
φ219×2.0mm；
粗成型机架数N=6；
第一道
在不影响第一架次管坯咬入的条件下，适当增加第一架次变形角，当焊管直径为φ219mm时，取变形角θ1=96°，然后将θ1与第一闭口孔型变形角θ7之间的角度差平均分配，由此求得各道的孔型半径。
取θ7=324°，θi=θ1+(i-1)(θ7-θ1)/N=θ1+(i-1)(324-96)/6=θ1+(i-1)38°
当焊管直径为φ127mm时，变形角θi’=θi。
对φ219mm×2mm焊管的带宽计算
Bw=3.14(Dt-t+∆D)+Kt
式中：Bw----管坯宽度，毫米；
t----管坯厚度；毫米；
Dt----成品管直径，毫米；
Kt----焊接余量，毫米；这里选为1.71毫米。
∆D---定径量，毫米，这里选为2.2毫米；
Bw=3.14(218-2+2.2)+1.71=690mm
孔型弯曲半径R1=1弧度×Bw/θ1=57.3×690/96=411.84mm
图5 为生产φ219mm焊管时第一道轧辊布置示意图，即采用第1小辊组，其内外辊系各由三个小辊（即直径为φ60mm～φ120mm的轧辊，以下简称小辊）组成。1-1为调整压下的第1螺杆，通过调整压下第1螺杆1-1可带动第1上横梁1-2上下移动，第1左内小辊（带辊架，下同）1-3、第1右内小辊1-4、第1中间内小辊1-7位置随之上下移动，以适应不同管坯厚度。1-8、1-9为第1左、右外承辊架，第1左、右外小辊1-5、1-6分别沿第3、4斜面1-8-1、1-9-1移动，以适应不同焊管规格直径要求。同时第1左、右内小辊1-3、1-4也要分别沿第1内承辊架1-13上的第1、2斜面1-13-1、1-13-2移动。1-10为第1中间外小辊，1-11为第1机架，1-12为φ219mm焊管第1管坯。
图6中，1-1为调整压下的第1螺杆，1-2为第1上横梁，1-8为第1左外承辊架，1-11为第1机架，1-13-1为第1斜面，1-8-1为第3斜面。
图7中，1-1为调整压下的第1螺杆，1-2为第1上横梁，1-8-1为第3斜面，1-9-1为第4斜面，1-11为第1机架，1-13-1为第1斜面，1-13-2为第2斜面，1-8-2、1-9-2分别为第3、第4导槽，1-13-4、1-13-5分别为第1导槽、第2导槽。更换焊管规格时，轧辊不用更换。
当焊管直径为φ127mm时，带宽B'w=400mm，弯曲半径R1'=238.75mm，变形角θ1' =96°。
图8 为生产焊管直径为φ127mm时第一道轧辊布置示意图，也是采用第1小辊组，其内外辊系各由三个小辊组成。1-1为调整压下的第1螺杆，通过调整压下第1螺杆1-1可带动第1上横梁1-2上下移动，第1左内小辊1-3、第1右内小辊1-4、第1中间内小辊1-7的位置随之移动，以适应不同管坯厚度。1-8、1-9分别为第1左、右外承辊架，第1左、右外小辊1-5、1-6分别沿第3、第4斜面1-8-1、1-9-1移动，以适应不同焊管规格直径要求。同时第1左、右内小辊1-3、1-4也要分别沿第1、2斜面1-13-1、1-13-2移动。1-13-3为第1水平面，1-7为第1中间内小辊，1-10为第1中间外小辊，1-11为第1机架。1-12'为φ127mm焊管第1管坯。
焊管直径从φ219mm变为φ127mm时，移动轧辊位置即可。
当变形角θi≤180°时，第二道，第三道轧辊布置图与第一道的轧辊布置图类似，都是采用第1小辊组，故不再重复画出。
第二道
变形角度θ2=96+38×(2-1)=134°。当焊管直径为φ219mm时，孔型弯曲半径R2=57.3×690/134=295.05mm。
当焊管直径为φ127mm时，弯曲半径R2'=57.3×400/134=171.04mm。
第三道
变形角度θ3=96+38×(3-1)=172°。
当焊管直径为φ219mm时，弯曲半径R3=57.3×690/172=229.87mm。
当焊管直径为φ127mm时，弯曲半径R3'=57.3×400/172=133.26mm。
第二道和第三道轧辊组均采用第1小水平辊组的布置，见图5所示。
第四道
变形角度θ4=96+38×(4-1)=210°。
当焊管直径为φ219mm时，弯曲半径R4=57.3×690/210=188.27mm。
当焊管直径为φ127mm时，弯曲半径R4'=57.3×400/210=109.14mm。
第五道
变形角度θ5=96+38×(5-1)=248°。
当焊管直径为φ219mm时，弯曲半径R5=57.3×690/248=159.42mm。
当焊管直径为φ127mm时，弯曲半径R5'=57.3×400/248=92.42mm。
第六道
变形角度θ6=96+38×(6-1)=286°。
当焊管直径为φ219mm时，弯曲半径R6=57.3×690/286=138.24mm。
当变形角θi≥180°，即第四道、第五道、第六道均采用第2小辊组。
焊管直径为φ219mm时，第六道轧辊组采用三个外小辊加二个内小辊的布置，即第2小辊组，参见图9所示。在图9中，内辊组由第2左、右内小辊2-7、2-8组成，外辊组由第2左、右外小辊2-5、2-6和第2中间外小辊2-9组成。第2上横梁2-2位置通过第2螺杆2-1可作上下调整，第2内承辊架2-12位置随之移动，以适应不同管坯厚度。2-3、2-4分别为第2左、右外承辊架，第2左、右外小辊2-5、2-6分别沿第7、第8斜面2-3-1、2-4-1移动，以适应不同焊管规格直径要求。第2左、右内小辊2-7、2-8的位置可分别通过第1悬臂2-7-1、第2悬臂2-8-1在第5斜面2-12-1、第6斜面2-12-2移动，第2左、右外小辊2-5、2-6分别在第7斜面2-3-1、第8斜面2-4-1移动，能适应焊管的不同规格直径。更换焊管直径时，轧辊不用更换。2-10为第2机架，2-11为φ219mm焊管第2管坯。
在图10中，2-1为调整压下的第2螺杆，2-2为第2上横梁，2-3为第2左外承辊架，2-10为第2机架。
在图11中，2-1为调整压下的第2螺杆，2-2为第2上横梁，2-3为第2左外承辊架，2-4为第2右外承辊架，2-10为第2机架，2-12-1为第5斜面，2-12-2为第6斜面，2-12-3、2-12-4分别为第5、第6导槽。2-3-2、2-4-2分别为第7、第8导槽。2-5、2-6分别为第2左、右外小辊。
当焊管直径为φ127mm时，弯曲半径R6'=57.3×400/248=80.14mm。
图12为直径φ127mm焊管第六道轧辊组配置示意图。在图12中，第2机架2-10、第2左、右外承辊架2-3、2-4、第2内承辊架2-12与图9所示完全相同。第2上横梁2-2的位置通过第2螺杆2-1可作上下调整，以适应不同管坯厚度。第2左、右内辊2-7、2-8的位置可通过第1悬臂2-7-1、第2悬臂2-8-1分别在第5斜面2-12-1、第6斜面2-12-2上移动，第2左、右外小辊2-5、2-6可分别沿第7斜面2-3-1、第8斜面2-4-1上移动，以适应焊管直径从φ127mm变到其他较大直径。更换焊管规格时，轧辊不用更换。第2中间外小辊2-9的位置不用动。2-11'为φ127mm焊管第2管坯。
第四道、第五道轧辊布置图与第六道的轧辊布置图类似，都是采用第2小辊组，故不再重复画出。
第七道到第九道采用带导向片的闭口孔型（又称精成型孔型）。机架与轧辊布置与现有的一样。
第七道
变形角度θ7=96+38×(7-1)=324°。
当焊管直径为φ219mm时，弯曲半径R7=57.3×690/324=324.03mm。
导向片宽度 B7=2×R7×sin((360-θ7)/2)=385.18mm。
当焊管直径为φ127mm时，弯曲半径R7'=57.3×400/324=70.74mm。
导向片宽度B7'=2×R7'×sin((360-θ7)/2)=43.72mm。
第八道
变形角度θ8=θ7+（360-θ7）/2=342°。
当焊管直径为φ219mm时，R8=57.3×690/342=115.61mm。
导向片宽度B8=2×R8×sin((360-θ8)/2)=2×115.61×sin((360-342)/2)=36.17mm。
当焊管直径为φ127m时，弯曲半径R8'=57.3×400/342=67.02mm。
导向片宽度B8'=2×R8'×sin((360-θ8)/2)=2×67.02×sin((360-342)/2)=20.97mm。
第九道
变形角度θ9=θ8+(360-θ8)/2=342+(360-342)/2=351°。
当焊管直径为φ219mm时，弯曲半径R9=57.3×690/351=112.64mm。
导向片宽度B9=2×R9×sin((360-θ9)/2)=2×112.64×sin(360-351)/2)=17.68mm。
当焊管直径为φ127mm时，弯曲半径R9'=57.3×400/351=65.30mm。
导向片宽度B9'=2×R9'×sin((360-θ9)/2)=2×65.30×sin(360-351)/2)=10.25mm。
闭口孔型段（精成型段）后面的定径段采用现有二辊方式。
φ219机组可以生产φ127mm、φ133mm、φ141mm、φ159mm、φ168.3mm和φ219mm等六种规格的管。如果采用现有技术和设备，在粗成型段，每一个规格需要配备一套大直径轧辊，共需六套轧辊。采用本发明，在粗成型段只需配备一套小直径水平轧辊组。改变孔型设计原则和方法时，更换内外承辊架改变承辊架上斜面倾斜角即可。
实施例3
本发明还适用于金属焊管生产线粗成型段中轧制直径φ220mm～φ508mm的金属焊管，为此，设计有φ508机组，该机组可以生产φ273mm、φ324mm、φ355mm、φ406mm、φ457mm和φ508mm六种规格的焊管。
对于轧制焊管直径在φ220mm～φ508mm金属焊管的φ508机组而言，当管坯的变形角θi≤180°时，内、外小辊的数量和布置与上例中φ219机组相同，即采用第1小辊组；当变形角θi＞180°时，φ508机组的内小辊的数量在φ219机组基础上从二个增至三个，即采用第3小辊组。
图13所示为成型φ508mm焊管时粗成型段的最后一道（第六道）轧辊组布置示意图，即采用第3小辊组。在图13中，第2上横梁2-2的位置通过第2螺杆2-1可作上下调整，以适应不用管坯厚度。第2左、右内小辊2-7、2-8的位置可分别通过第1悬臂2-7-1、第2悬臂2-8-1在第9斜面2-13-1、第10斜面2-13-2上移动，第2左、右外小辊2-5、2-6可分别在第7、8斜面2-3-1、2-4-1上移动，以适应焊管直径从φ508mm变到其他较小直径。更换焊管规格时，轧辊不用更换。第2中间外小辊2-9和第2中间内小辊2-14的位置不用动。2-15为φ508mm焊管管坯，2-10为第2机架。
包含本发明的焊管机组传动系统如图14所示。10-1为夹送辊，采用圆周成型法时，夹送辊为平辊，采用双半径成型法时，夹送辊为弯边辊。10-4为焊接辊。精成型段10-13和定径段10-5采用成组传动。本发明的粗成型装置10-12不带传动，10-12-1为小辊组，钢带由带传动的夹送辊、精成型辊和定径辊输送。精成型段10-13也省去立辊。10-6为主电机，10-7为主减速机，10-8为分配齿轮箱，10-9为联轴节。
Claims (6)
1.一种具有公用辊的金属焊管成型装置，该金属焊管成型装置位于金属焊管机组中的开卷机和成型机内的精成型段之间，其特征在于：所述金属焊管成型装置包括用于轧制变形角度θi≤180°的管坯的第1小辊组和用于轧制变形角度θi＞180°的管坯的第2小辊组，所述第1小辊组采用三个内小辊和三个外小辊布排结构，所述第2小辊组采用两个内小辊和三个外小辊布排结构，管坯通过金属焊管生产线中的夹送辊、带传动的精成型辊和定径辊输送。
2.根据权利要求1所述的具有公用辊的金属焊管成型装置，其特征在于：所述第1小辊组由第1螺杆（1-1）、第1上横梁（1-2）、第1内承辊架（1-13）、第1左内小辊（1-3）、第1右内小辊（1-4）、第1中间内小辊（1-7）、第1左外小辊（1-5）、第1右外小辊（1-6）、第1中间外小辊（1-10）、第1左外承辊架（1-8）、第1右外承辊架（1-9）和第1机架（1-11）组成，在两个第1机架（1-11）之间中部设有第1上横梁（1-2），该第1上横梁（1-2）固装有第1内承辊架（1-13），所述两个第1机架（1-11）上部均装有第1螺杆（1-1），所述第1螺杆（1-1）下部分别与所述第1上横梁（1-2）左、右端部作螺纹连接，所述第1内承辊架（1-13）下端左、右、中部分别设有向下倾斜的第1斜面（1-13-1）、第2斜面（1-13-2）和第1水平面（1-13-3），所述第1左内小辊（1-3）通过设在第1斜面（1-13-1）的第1导槽（1-13-4）与所述第1斜面（1-13-1）作滑动连接，所述第1右内小辊（1-4）通过设在第2斜面（1-13-2）的第2导槽（1-13-5）与所述第2斜面（1-13-2）作滑动连接，所述第1中间内小辊（1-7）与所述第1水平面（1-13-3）作固定连接，在两个第1机架（1-11）之间下底部左、右侧分别固设有第1左外承辊架（1-8）和第1右外承辊架（1-9），所述第1左外承辊架（1-8）上端部设有从左至右向下倾斜的第3斜面（1-8-1），所述第1左外小辊（1-5）通过设在第3斜面（1-8-1）的第3导槽（1-8-2）与所述第3斜面（1-8-1）作滑动连接，所述第1右外承辊架（1-9）上端部设有从右至左向下倾斜的第4斜面（1-9-1），所述第1右外小辊（1-6）通过设在第4斜面（1-9-1）的第4导槽（1-9-2）与所述第4斜面（1-9-1）作滑动连接，位于所述第1左外承辊架（1-8）与所述第1右外承辊架（1-9）之间且与所述第1水平面（1-13-3）对应处固设有第1中间外小辊（1-10）。
3.根据权利要求1所述的具有公用辊的金属焊管成型装置，其特征在于：所述第2小辊组由第2螺杆（2-1）、第2上横梁（2-2）、第2内承辊架（2-12）、第2左外承辊架（2-3）、第2右外承辊架（2-4）、第2左外小辊（2-5）、第2右外小辊（2-6）、第2左内小辊（2-7）、第2右内小辊（2-8）、第2中间外小辊（2-9）和第2机架（2-10）组成，在两个第2机架（2-10）之间上部设有第2上横梁（2-2），该第2上横梁（2-2）固装有第2内承辊架（2-12），所述两个第2机架（2-10）上顶部均装有第2螺杆（2-1），所述第2螺杆（2-1）下部分别与所述第2下横梁（2-2）左、右端部作螺纹连接，所述第2内承辊架（2-2）下端部左右两侧分别设有向下向中央倾斜的第5斜面（2-12-1）和第6斜面（2-12-2），所述第2左内小辊（2-7）通过竖置的第1悬臂（2-7-1）和设在第5斜面（2-12-1）的第5导槽（2-12-3）与所述第5斜面（2-12-1）作滑动连接，所述第2右内小辊（2-8）通过竖置的第2悬臂（2-8-1）和设在第6斜面（2-12-2）的第6导槽（2-12-4）与所述第6斜面（2-12-2）作滑动连接，在两个第2机架（2-10）的中部两内侧分别固设有第2左外承辊架（2-3）和第2右外承辊架（2-4），所述第2左外承辊架（2-3）右侧部设有向下倾斜的第7斜面（2-3-1），所述第2左外小辊（2-5）通过设在第7斜面（2-3-1）的第7导槽（2-3-2）与所述第7斜面（2-3-1）作滑动连接，所述第2右外承辊架（2-4）左侧部设有向下倾斜的第8斜面（2-4-1），所述第2右外小辊（2-6）通过设在第8斜面（2-4-1）的第8导槽（2-4-2）与所述第8斜面（2-4-1）作滑动连接，在两个第2机架（2-10）之间底部中央处固设有第2中间外小辊（2-9）。
4.根据权利要求3所述的具有公用辊的金属焊管成型装置，其特征在于：在所述第2小辊组中的第2内承辊架（2-12）增设第3悬臂和第2中间内小辊，组成以三个内小辊和三个外小辊布排结构的第3内承辊架（2-13），第3悬臂（2-13-3）竖置于第3内承辊架（2-13）中央下部，第3悬臂（2-13-3）下端部固装有第2中间内小辊（2-14），第3内承辊架（2-13）下部左、右两侧分别设有向下向中央倾斜的第9斜面（2-13-1）和第10斜面（2-13-2），所述第2左内小辊（2-7）通过竖置的第1悬臂（2-7-1）和设在第9斜面（2-13-1）的第9导槽与所述第9斜面（2-13-1）作滑动连接，所述第2右内小辊（2-8）通过竖置的第2悬臂（2-8-1）和设在第10斜面（2-13-2）的第10导槽与所述第10斜面（2-13-2）作滑动连接，构成第3小辊组。
5.采用具有公用辊的金属焊管成型装置轧制金属焊管粗成型段的方法，其特征在于：该方法步骤为：
（1）金属焊管成品管规格为φ127mm～φ219m；
（2）对金属焊管粗成型段采用公用组合轧辊孔型设计；
（3）粗成型机架数N1=6，管坯分六道轧制，即第一道至第六道；精成型机架数N2=3，管坯分三道轧制，即第七道至第九道；管坯在每一道对应有一个变形角θi，i=1～9；选取第一道变形角θ1=95°～97°，将第一道变形角θ1与第七道变形角θ7之间的角度差平均分配，以求得各道的孔型半径Ri；
选取θ7=323°～325°，则每道的变形角θi=θ1+（i+1）（θ7-θ1）/N1
计算轧制管坯的带钢带宽：Bw=π（Dt-t+△D）+Kt，
式中：Bw--管坯宽度，毫米；t--管坯厚度，毫米；Dt--成品管直径，毫米；△D--定径量，毫米；Kt--焊接余量，毫米，一般选取1-3毫米；
计算各道孔型半径Ri=1弧度×Bw/θi=57.3×Bw/θi
（4）当管坯变形角θi≤180°，对应管坯轧制的第一道、第二道、第三道时，选用所述第1小辊组，根据上面第（1）、（2）、（3）点所设定和计算获得的参数，调整固定第1左内小辊（1-3）、第1右内小辊（1-4）、第1左外小辊（1-5）和第1右外小辊（1-6）在相应位置上，并通过第1螺杆（1-1）调节第1上横梁（1-2）和第1内承辊架（1-13）的高度；
（5）当管坯变形角θi＞180°，对应管坯轧制的第四道、第五道、第六道时，选用所述第2小辊组，根据上面第（1）、（2）、（3）点所设定和计算获得的参数调整固定第2左外小辊（2-5）、第2右外小辊（2-6）、第2左内小辊（2-7）和第2右内小辊（2-8）在相应的位置上，并通过第2螺杆（2-1）调节第2上横梁（2-2）和第2内承辊架（2-12）的高度；
（6）管坯通过金属焊管生产线中的夹送辊、具有动力传动的精成型辊和定径辊输送。
6.根据权利要求5的采用具有公用辊的金属焊管成型装置轧制金属焊管粗成型段的方法，其特征在于：当轧制成品管规格为φ220mm～φ508mm金属焊管时，在管坯变形角＞180°时的第四道、第五道、第六道采用所述第3小辊组，以取代第2小辊组；在管坯变形角≤180°时的第一道、第二道、第三道采用所述第1小辊组。
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