CN111515251B - 一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，所述扩径装置应用于穿孔机，包括一对轧辊、钢管、顶杆、一对导板和矫正机构，所述矫正机构连接于顶杆的内部，所述顶杆置于一对轧辊和一对导板的正中央，且钢管置于一对轧辊和一对导板之间并与二者贴合，顶杆穿入钢管的内部；所述矫正机构包括矫正轮、梯形齿轮、调节轴和梯形齿盘。本发明能有效对穿孔后的钢管通孔进行归圆定型，避免了钢管穿孔后出现椭圆现象，保证了钢管穿孔后壁厚的均整性，提高了钢管成品合格率，能根据待加工的钢管所需穿孔孔径调节矫正轮伸入矫正间隙的高度，从而使得矫正机构满足不同钢管不同孔径的穿孔定型，提高了装置的适用性，适合推广。
Description
技术领域
本发明涉及钢管加工领域，具体的涉及一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置。
背景技术
无缝钢管是由整块金属制成的，表面上没有接缝的钢管，具有中空截面，被广泛应用于输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。无缝钢管在生产过程中需要进行热轧，而热轧工艺中最重要的一个步骤就是穿孔。现有的钢管穿孔工艺需要使用穿孔机，通过转动送料的方式将加热后的管胚送向顶杆，再通过顶头对管胚进行挤压穿孔，实现空心钢管的制备。
在申请公布号为CN 203886934 U的专利中公开了一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，扩径装置应用于穿孔机，包括轧辊，导板和顶头，轧辊为双轧辊，轧辊与穿孔机的主传动轴相连，导板与穿孔机的工作机架中的上下导板座通过螺栓紧固和楔铁打紧的方式固结于两轧辊中间，顶头通过丝头与顶杆连接。本实用新型公开的扩孔装置一方面解决了穿孔过程中的尾卡问题，提高了工序合格率，降低了生产成本；另一方面增大外扩径率。但其存在如下缺点：上述申请中仅通过调节轧制带的位置提高顶头的前伸量，来减少钢管的椭圆度，却不能对穿孔后的钢管内壁进行定型，仍存在穿孔后孔洞内壁随着钢管的旋转产生下压的现象，因此成型后的钢管仍会出现椭圆现象，易降低钢管穿孔成品率，而且因穿孔孔径的改变，下压的管壁会改变钢管壁厚，造成管壁部均匀，易使得钢管在抛出顶头时因不稳定产生的尾卡现象。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，能有效对穿孔后的钢管内壁进行定型，避免钢管出现椭圆现象，提高钢管穿孔成品率，能有效适用于不同穿孔孔径的钢管，能提高管壁的均匀性，避免钢管跑出时的卡尾现象。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，所述扩径装置应用于穿孔机，包括一对轧辊、钢管、顶杆、一对导板和矫正机构，所述轧辊均与穿孔机的主传动轴相连，且导板均固定于一对轧辊之间的穿孔机工作机架上，所述矫正机构连接于顶杆的内部，顶杆靠近轧辊的一端连接有顶头，且顶杆内部的中央横向贯穿有水管，所述顶杆置于一对轧辊和一对导板的正中央，且钢管置于一对轧辊和一对导板之间并与二者贴合，顶杆穿入钢管的内部；
所述矫正机构包括矫正轮、梯形齿轮、调节轴和梯形齿盘，且梯形齿盘通过空心轴转动连接于顶杆的内部，所述梯形齿盘一侧顶杆的内部均匀设有凹槽，凹槽的一端延伸至顶杆的外表面，且梯形齿盘靠近凹槽的一侧设有螺旋导轨，所述螺旋导轨上均匀滑动连接有固定架，且固定架的一端均延伸至相应的凹槽内部并固定有矫正轮，所述梯形齿盘远离凹槽一侧顶杆的内部通过调节轴转动连接有梯形齿轮，梯形齿轮与梯形齿盘相互啮合，且调节轴延伸至顶杆的外表面并设有调节槽。
具体地，所述顶杆穿入钢管内部后，顶杆和钢管之间产生矫正间隙，且矫正轮的一端延伸至矫正间隙内部与并与钢管的内壁相贴合。
具体地，所述固定架均设为“L”型结构，且梯形齿盘和凹槽之间设有供固定架横杆滑动的限位槽。
具体地，所述凹槽靠近限位槽一侧的固定架横杆上均连接有尺寸杆，且尺寸杆的一端均延伸至矫正间隙的内部，所述尺寸杆的最高点略低于矫正轮的最高点，且尺寸杆上皆均匀设有刻度线。
具体地，所述调节槽的截面设为正多边形。
具体地，所述水管的一端贯穿梯形齿盘中央并延伸至顶头的内部。
具体地，所述凹槽绕顶杆外表面呈倾斜状环形设置，且凹槽的倾斜角度为5～15°，凹槽的倾斜方向与钢管转动方向一致。
3.有益效果
(1)本发明通过在顶杆的内部设置矫正机构，能有效通过矫正轮对穿孔后的毛管内表面进行滚动接触，以便毛管旋转前进时压下量被矫正轮滚动顶起，进而通过矫正轮与钢管内壁产生滚动摩擦将下降的内壁抵向钢管通孔内壁，从而使得穿孔的通孔被归圆定型，避免了钢管穿孔后出现椭圆现象，保证了钢管穿孔后壁厚的均整性，提高了钢管成品合格率。
(2)本发明通过采用梯形齿轮、调节轴和梯形齿盘，能有效通过调节槽外接调节旋钮对调节轴进行转动，进而使得梯形齿轮随调节轴转动并咬合梯形齿盘转动，使得固定架在螺旋导轨上同步向圆周处移动，进而驱动固定架带动矫正轮以及尺寸杆从凹槽内伸出，便于通过尺寸杆上的刻度确定矫正轮的伸出量，以便矫正机构可以根据待加工的钢管所需穿孔孔径调节矫正轮伸入矫正间隙的高度，从而使得矫正机构满足不同钢管不同孔径的穿孔定型，操作便捷，适用性较广。
(3)本发明通过环状倾斜设置的矫正机构，能有效使得矫正轮顺着钢管的转动方向进行定型，有效避免钢管在转动送料过程中直接与矫正轮硬性接触产生孔径内壁破裂折损的现象，提高了毛管在穿孔后运动的稳定性，避免了毛管因抛出不稳定产生的尾卡现象。
综上，本发明所涉及的一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，能有效对穿孔后的钢管通孔进行归圆定型，避免了钢管穿孔后出现椭圆现象，保证了钢管穿孔后壁厚的均整性，提高了钢管成品合格率，能根据待加工的钢管所需穿孔孔径调节矫正轮伸入矫正间隙的高度，从而使得矫正机构满足不同钢管不同孔径的穿孔定型，提高了装置的适用性，能有效通过环状倾斜设置的矫正机构，使得矫正轮顺着钢管的转动方向进行定型，提高了毛管在穿孔后运动的稳定性，避免了毛管因抛出不稳定产生的尾卡现象，适合推广。
附图说明
图1为本发明的轧辊、钢管和顶杆装配局部剖面结构示意图；
图2为本发明的图1中A处放大结构示意图；
图3为本发明的轧辊、钢管、顶杆和导板装配局部侧视结构示意图；
图4为本发明的顶杆外部局部结构示意图；
图5为本发明的梯形齿盘和固定架装配局部侧视结构示意图。
附图标记：1、轧辊；2、钢管；3、顶杆；4、矫正轮；5、调节槽；6、梯形齿轮；7、调节轴；8、矫正间隙；9、梯形齿盘；10、固定架；11、空心轴；12、水管；13、导板；14、凹槽；15、螺旋导轨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，扩径装置应用于穿孔机，包括一对轧辊1、钢管2、顶杆3、一对导板13和矫正机构，轧辊1均与穿孔机的主传动轴相连，且导板13均固定于一对轧辊1之间的穿孔机工作机架上，矫正机构连接于顶杆3的内部，顶杆3靠近轧辊1的一端连接有顶头，且顶杆3内部的中央横向贯穿有水管12，顶杆3置于一对轧辊1和一对导板13的正中央，且钢管2置于一对轧辊1和一对导板13之间并与二者贴合，顶杆3穿入钢管2的内部；
矫正机构包括矫正轮4、梯形齿轮6、调节轴7和梯形齿盘9，且梯形齿盘9通过空心轴11转动连接于顶杆3的内部，梯形齿盘9一侧顶杆3的内部均匀设有凹槽14，凹槽14的一端延伸至顶杆3的外表面，且梯形齿盘9靠近凹槽14的一侧设有螺旋导轨15，螺旋导轨15上均匀滑动连接有固定架10，且固定架10的一端均延伸至相应的凹槽14内部并固定有矫正轮4，梯形齿盘9远离凹槽14一侧顶杆3的内部通过调节轴7转动连接有梯形齿轮6，梯形齿轮6与梯形齿盘9相互啮合，且调节轴7延伸至顶杆3的外表面并设有调节槽5。
本实施例中，顶杆3穿入钢管2内部后，顶杆3和钢管2之间产生矫正间隙8，且矫正轮4的一端延伸至矫正间隙8内部与并与钢管2的内壁相贴合，以便通过矫正轮4与穿孔后的钢管2内壁贴合对钢管2进行定型，并通过矫正轮4与钢管2内壁的滚动摩擦减少钢管2侧壁的变形，从而保证穿孔后钢管2的圆度，避免钢管2穿孔后出现椭圆现象。
本实施例中，固定架10均设为“L”型结构，且梯形齿盘9和凹槽14之间设有供固定架10横杆滑动的限位槽，以便梯形齿盘9转动时固定架10在螺旋导轨15上同步移动，便于固定架10沿着限位槽在凹槽14内部伸缩，从而调节矫正轮4的伸出量，以便装置对穿孔后不同孔径的钢管2进行矫正定型，提高了装置的适用性。
本实施例中，凹槽14靠近限位槽一侧的固定架10横杆上均连接有尺寸杆，且尺寸杆的一端均延伸至矫正间隙8的内部，尺寸杆的最高点略低于矫正轮4的最高点，且尺寸杆上皆均匀设有刻度线，以便通过尺寸杆伸出顶杆3外表面上的刻度线确定矫正轮4的伸出量，进而调节矫正轮4的矫正直径，便于矫正机构对不同孔径的钢管2进行矫正，而高度较低的尺寸杆能有效避免与钢管2接触，避免钢管2内部被尺寸杆划伤损坏。
本实施例中，调节槽5的截面设为正六边形，以便通过调节槽5外接调节旋钮对调节轴7进行转动，从而控制梯形齿轮6驱动梯形齿盘9转动以控制矫正轮4的伸缩，便于装置通过矫正轮4与钢管2内孔抵触定型。
本实施例中，水管12的一端贯穿梯形齿盘9中央并延伸至顶头的内部，以便通过水管12中的循环冷却水为顶头降温，并避免矫正机构对水管12的影响，从而提高顶头的使用寿命。
本实施例中，凹槽14绕顶杆3外表面呈倾斜状环形设置，且凹槽14的倾斜角度为10°，凹槽14的倾斜方向与钢管2转动方向一致，以便通过环状倾斜的凹槽14限定矫正轮4的位置，进而使得矫正轮4顺着钢管2的转动方向进行定型，有效避免钢管2在转动送料过程中直接与矫正轮4硬性接触产生孔径内壁破裂折损的现象。
工作原理：使用前，首先将外接调节旋钮插入调节槽5内部带动调节轴7转动，此时，梯形齿轮6随调节轴7转动并咬合梯形齿盘9转动，固定架10在螺旋导轨15上同步向圆周处移动，进而驱动固定架10带动矫正轮4以及尺寸杆从凹槽14内伸出，根据待加工的钢管2所需穿孔孔径观察尺寸杆上伸出的刻度确定矫正轮4所需伸出量，以便伸出的矫正轮4能满足所需穿孔后钢管2的定型，然后启动穿孔机，将加热好的待穿孔钢管2管胚通过穿孔机导向一对轧辊1和一对导板13之间，当钢管2与顶杆3顶头的鼻部相遇时，顶头穿入钢管2的管胚中，管坯被穿出一个内孔并且不断扩大，管壁被减薄辗平精整，当毛管内壁完全离开顶头后，毛管内表面与矫正轮4接触，毛管旋转前进时压下量被矫正轮4滚动顶起，这时，矫正轮4与钢管2内壁产生滚动摩擦，下降的内壁会被减小并抵向钢管2通孔内壁，从而使得穿孔的通孔被归圆，避免了钢管2穿孔后出现椭圆现象，保证了钢管2穿孔后壁厚的均整性，提高了钢管2成品合格率，环状倾斜设置的凹槽14能对矫正轮4的进行限定，能有效使得矫正轮4顺着钢管2的转动方向进行定型，避免了钢管2在转动送料过程中直接与矫正轮4硬性接触产生孔径内壁破裂折损的现象，提高了毛管在穿孔后运动的稳定性，避免了毛管因抛出不稳定产生的尾卡现象。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。
Claims (7)
1.一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，所述扩径装置应用于穿孔机，其特征在于：包括一对轧辊（1）、钢管（2）、顶杆（3）、一对导板（13）和矫正机构，所述轧辊（1）均与穿孔机的主传动轴相连，且导板（13）均固定于一对轧辊（1）之间的穿孔机工作机架上，所述矫正机构连接于顶杆（3）的内部，顶杆（3）靠近轧辊（1）的一端连接有顶头，且顶杆（3）内部的中央横向贯穿有水管（12），所述顶杆（3）置于一对轧辊（1）和一对导板（13）的正中央，且钢管（2）置于一对轧辊（1）和一对导板（13）之间并与二者贴合，顶杆（3）穿入钢管（2）的内部；
所述矫正机构包括矫正轮（4）、梯形齿轮（6）、调节轴（7）和梯形齿盘（9），且梯形齿盘（9）通过空心轴（11）转动连接于顶杆（3）的内部，所述梯形齿盘（9）一侧顶杆（3）的内部均匀设有凹槽（14），凹槽（14）的一端延伸至顶杆（3）的外表面，且梯形齿盘（9）靠近凹槽（14）的一侧设有螺旋导轨（15），所述螺旋导轨（15）上均匀滑动连接有固定架（10），且固定架（10）的一端均延伸至相应的凹槽（14）内部并固定有矫正轮（4），所述梯形齿盘（9）远离凹槽（14）一侧顶杆（3）的内部通过调节轴（7）转动连接有梯形齿轮（6），梯形齿轮（6）与梯形齿盘（9）相互啮合，且调节轴（7）延伸至顶杆（3）的外表面并设有调节槽（5）。
2.根据权利要求1所述的一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，其特征在于，所述顶杆（3）穿入钢管（2）内部后，顶杆（3）和钢管（2）之间产生矫正间隙（8），且矫正轮（4）的一端延伸至矫正间隙（8）内部与并与钢管（2）的内壁相贴合。
3.根据权利要求2所述的一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，其特征在于，所述固定架（10）均设为“L”型结构，且梯形齿盘（9）和凹槽（14）之间设有供固定架（10）横杆滑动的限位槽。
4.根据权利要求3所述的一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，其特征在于，所述凹槽（14）靠近限位槽一侧的固定架（10）横杆上均连接有尺寸杆，且尺寸杆的一端均延伸至矫正间隙（8）的内部，所述尺寸杆的最高点略低于矫正轮（4）的最高点，且尺寸杆上皆均匀设有刻度线。
5.根据权利要求1所述的一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，其特征在于，所述调节槽（5）的截面设为正多边形。
6.根据权利要求1所述的一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，其特征在于，所述水管（12）的一端贯穿梯形齿盘（9）中央并延伸至顶头的内部。
7.根据权利要求1所述的一种用于无缝钢管穿孔的扩径装置，其特征在于，所述凹槽（14）绕顶杆（3）外表面呈倾斜状环形设置，且凹槽（14）的倾斜角度为5～15°，凹槽（14）的倾斜方向与钢管（2）转动方向一致；以便通过倾斜环状的凹槽（14）限定矫正轮（4）的位置，进而使得矫正轮（4）顺着钢管（2）的转动方向进行定型。
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Denomination of invention: An Expanding Device for Piercing Seamless Steel Pipes Effective date of registration: 20230905 Granted publication date: 20220218 Pledgee: Bainuo Xinhe Small Loan Co.,Ltd. in Dongchangfu District Liaocheng City Pledgor: Xinpengyuan (Liaocheng) Intelligent Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980055208 |
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