CN111940510A - 一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置与方法，该拆卸装置包括：工作台，前挡板，后挡板，千斤顶，端部调整环垫，前支架、后支架，加热套筒，顶头固定器。本发明拆卸方法是通过饱和蒸汽的连续加热作用，利用顶头与无缝钢管不同材质、直径与受热后膨胀系数的差异，形成的微量间隙，实现滞涨嵌顿顶头在轴向正压力作用下的轴向位移的功能。本发明方法实现无损拆卸，作业方式便捷，安全可靠、实用高效。

Description

一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置与方法

技术领域

本发明涉及无缝钢管加工设备，尤其是一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置与方法，特别适用于顶头定径段介于25～110mm，且整体被经轧制变形的无缝钢管所包裹滞涨、嵌顿冷轧顶头的无损拆卸作业。

背景技术

无缝钢管是常见的冶金金属制品。无缝钢管冷轧技术因其轧制精度高、速度快、产能大、成材率高，易于生产组织与工艺技术调整等特点，目前已成为无缝钢管生产制备的主要方式。两辊周期式冷轧管机是目前常用的无缝钢管冷轧设备，冷轧顶头是主要的轧制变形工具。冷轧就是在常温工况下，采用顶头与孔型的组合形成的由大至小无数个连续的包容圆环，实现对无缝钢管的冷变形(金属挤压)加工。其中孔型是表面一带半圆槽的中孔圆柱体，安装在轧辊装置上，用于无缝钢管外圆形状的金属变形加工。顶头是一带曲线的圆锥形细长金属棒，材质通常选用工具钢或模具钢，安装在芯棒前端，用于无缝钢管内壁(内孔形状)金属变形加工。孔型与顶头均经过热处理淬火，共同组成了无缝钢管冷轧生产的变形工具，相互匹配，缺一不可。

无缝钢管冷轧用的顶头100是一带曲线的细长轴，按照使用功能通常分为连接段101、过渡段102、变形段103、定径段104、精整段105等五个部分，如图1所示。其中连接段表面加工细牙三角螺纹，用于将顶头连接并固定在芯棒上；过渡段呈倒圆锥形，用于连接段与变形段的均匀平滑过渡；变形段是由若干个(通常20个以上、最多40个)由大至小不同直径的点所构成的连续性曲线，长度较长，通常为顶头全长的2/3，用于管坯内壁的金属均匀变形；定径段是由两个由大至小不同直径的点所构成的连续性曲线，长度短于变形段，通常为顶头全长的1/6，用于钢管内壁的准确变形，确定壁厚，与孔型的定径段一起确保钢管的外径与内径符合技术要求；精整段处于顶头末端，是由两个由大至小不同直径的点所构成的连续性曲线，用于定径后管坯的圆度保证，精整段芯部通常加工螺纹孔，用于安装引棒。

根据不同的轧制规格，顶头有相应的加工尺寸与精度要求；由于顶头的工作性质决定了其表面曲线必须达到连续性、均匀性、光滑性，无凹凸坑洼，故顶头的加工质量(表面粗糙度、同轴度等形位精度、热处理等) 直接影响到无缝钢管的冷轧质量与效能。顶头的材质、加工工艺决定了其成本较高，有效的合理使用顶头，延长其使用寿命，对滞涨顶头进行无损拆卸、重复使用，可有效的降低生产成本。

生产实践中，由于顶头承担着无缝钢管内壁变形功能，使用频率极高。由于冲击载荷、轧辊装置异常、进给与转角动作不同步、人为操作失误等因素，经常造成顶头逃逸、断裂或滞涨、嵌顿故障，引发设备故障停机或工模具处置。顶头的滞涨、嵌顿故障就是顶头被轧制过程中的无缝钢管所包裹，同时轧制中的无缝钢管发生破损，多见于重新更换轧制参数(规格) 后首支无缝钢管前端垂体轧制，以及前后两支无缝钢管接缝段轧制中。一旦出现顶头滞涨、嵌顿现象，就必须立刻停机处置，否则就会引发整根芯棒连同顶头的破损，甚至引发轧辊装置和孔型的故障失效。

滞涨、嵌顿的冷轧顶头通常是旋拧松动顶头尾部连接段的螺纹与芯棒脱离，连同包裹在外侧的无缝钢管一同拆除离机，再行更换同一规格的顶头连接并固定在芯棒前端，校正调试后恢复现场冷轧生产。而拆卸后的顶头连同包裹在外圆周表面的无缝钢管需要另行处置。通常的处置方式是切割车削法。

切割车削法其加工工艺是：测量→定距→切割→车削，就是测量滞涨、嵌顿的顶头长度，确定顶头尾部(连接段端面)所处在无缝钢管内孔的长度位置，采用砂轮切割机或带式锯床将无缝钢管纵向切割，随后将切割后的顶头连同包裹的无缝钢管安置在车床上，采用切削刀具将包裹在顶头外圆周表面的无缝钢管车削去除。该方法是目前无缝钢管冷轧滞涨、嵌顿顶头无损拆卸的主要方式，能够满足无损拆卸的要求，但是存在着一定的不足：

1)作业效能低：由于滞涨、嵌顿顶头所包裹无缝钢管是经过轧制变形加工，因冷作硬化现象导致表面硬度较高，因此在车削加工中，切削速度和切削量较低，通常车削坯料段直径63mm的无缝钢管需要4个小时以上，车削坯料段直径100mm以上的无缝钢管耗时7小时。

2)刀具消耗大：根据不同材质的无缝钢管采用不同材质的车削刀具，对于高合金或铁素体无缝钢管采用陶瓷成型车刀，低合金或奥氏体无缝钢管采用硬质合金车刀。由于车削的无缝钢管表面硬度高，因此对车削所用的硬质合金或陶瓷刀具消耗量大，通常车削一支坯料段直径63mm的低合金无缝钢管需要硬质合金车刀2副，车削坯料段直径100mm以上的高合金无缝钢管耗需要陶瓷成型车刀3副，故增加了车削加工的成本。

3)存在安全隐患：由于车床加工时，滞涨、嵌顿的顶头连同外侧包裹的无缝钢管固定在车床上做高速旋转运动，表面硬化的无缝钢管与车刀接触时容易产生跳刀现象，造成碎片四溅，对作业人员易造成职业风险隐患。同时顶头是经过整体热处理淬火，到车刀削除包裹的无缝钢管后需要及时退刀，否则车刀与顶头表面在高速旋转切削状态下触碰，就会导致顶头表面损伤或车刀断裂、破损。

综上所述，目前采用的无缝钢管滞涨、嵌顿顶头的切割车削法，虽然能够满足生产技术要求，但是存在着安全、效能、成本等方面等不足，亟需通过对现有的滞涨、嵌顿顶头无损拆卸方法方法进行技术改进，在确保作业安全的基础上，提升作业效能，降低生产成本，满足无缝钢管冷轧有序生产的目标。

发明内容

本发明的目的在于设计一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置与方法，实现无损拆卸，作业方式便捷，安全可靠、实用高效。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置，其包括：工作台；前挡板、后挡板，竖直设置于所述工作台台面上两端；所述后挡板中央设安装孔；千斤顶，竖直设置于所述前挡板中央；端部调整环垫，设置于所述后挡板中央，其中央设通孔，通孔两侧的端部调整环垫凸设环形圆台，其中一侧环形圆台嵌设固定于所述后挡板中央的安装孔内；前支架、后支架，间隔设置于所述工作台台面中心线上；前支架、后支架的上端面呈V形，V形角度为90度；加热套筒，设置于所述工作台台面上的前支架、后支架上；其包括金属筒体、前端盖、后端盖；所述金属筒体外壁包裹保温层；所述前端盖的中央设安装通孔，安装通孔内近外端面侧设环形凹槽，环形凹槽内设置前密封片及位于前密封片前后的前夹片；所述后端盖的中央设安装通孔，安装通孔内近外端面侧设环形凹槽，环形凹槽内设置后密封片及位于后密封片前后的后夹片；所述前密封片、前夹片、后密封片、后夹片中央分别设通孔；所述前端盖、后端盖中央的安装通孔旁分别设蒸汽进口和蒸汽出口，蒸汽出口设排气阀；顶头固定器，设置于所述加热套筒前端盖的安装通孔处。

优选的，所述前、后夹片材质为金属，所述前、后密封片材质为耐高温的高分子复合材料。

优选的，所述顶头固定器包括：

过渡定距套，其前端面四等分设凸台，过渡定距套中、后部外壁设螺纹；

定位套，为外六角结构，且设内螺纹，套设于所述过渡定距套中、后部外，并螺纹连接；

夹壳式轴向定距套，其圆柱体，沿轴线设通孔，且，过轴线设矩形槽，矩形槽贯通圆柱体全长，其深度小于圆柱体直径，对应矩形槽开口侧的圆柱体一侧上下壁设台阶，台阶中央设上下贯通的螺孔及相应的螺钉。

本发明使用所述的拆卸装置拆卸无缝钢管冷轧滞涨顶头的方法，其包括如下步骤：

1)拆卸准备

将蒸汽气源管路接所述加热套筒前端盖蒸汽进口；顶头清理；

2)顶头上工位安装定位

首先，将切割后的无缝钢管连同滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段从加热套筒后端盖处穿越，从前端盖处穿出；再将安装有冷轧顶头的加热套筒放置在前、后支架上；

随后，将顶头固定器定位套定向装配在包裹顶头的无缝钢管小径段部位；

启动千斤顶，千斤顶活塞端面顶住切割后暴露出的滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段端面，并带动整个顶头连同无缝钢管、加热套筒轴向位移，直至无缝钢管尾部端面顶靠住设置在后挡板的端部调整环垫，此时千斤顶输出压力预紧，初始的预紧力介于1～1.5MPa；

3)蒸汽加热：

将饱和蒸汽引入加热套筒中，饱和蒸汽经过套筒内部循环之后从后端盖的蒸汽出口排气阀处排出；

4)拆卸作业

根据不同材质、规格的无缝钢管和冷轧顶头的膨胀系数，确定加热时间和轴向正压力，即：加热时间以6分钟为宜，无缝钢管直径每增加12mm，加热时间增加1～1.5分钟；千斤顶轴向输出的基准压力5MPa，无缝钢管直径每增加15mm，轴向压力增加1～1.2MPa；

当无缝钢管200外径D与滞涨嵌顿顶头100外径d之间因受热产生膨胀，无缝钢管200膨胀量大于顶头100膨胀量，两者接触面之间产生微量间隙，该间隙是无缝钢管壁厚L值的0.5～1％；在千斤顶轴向正压力的作用下，顶头从包裹其的无缝钢管内孔轴向位移；

此时当发现千斤顶压力值瞬间下降时，就是表示顶头松动位移，连续手动操作千斤顶将顶头从包裹其的无缝钢管中顶出即可；

5)离线清理

关闭蒸汽，拆除蒸汽管路，将顶头连同无缝钢管、加热套筒整体移出工作台；松脱顶头固定器螺钉，拆除顶头固定器，将顶头、无缝钢管依次取出即可。

优选的，步骤2)中，所述千斤顶活塞伸出距离控制在100～250mm。

优选的，步骤2)中，根据不同顶头的规格制备相匹配的端部调整环垫，端部调整环垫内孔直径为顶头尾部连接段螺纹直径+5mm，端部调整环垫上端面中央圆台直径为顶头尾部包裹的无缝钢管外径D+5mm。

拆卸方法是通过饱和蒸汽的连续加热作用，利用顶头与无缝钢管不同材质、直径与受热后膨胀系数的差异，形成的微量间隙，实现滞涨嵌顿顶头在轴向正压力作用下的轴向位移的功能。

本发明的有益效果：

1.设计合理、工序流畅、工艺紧凑，可满足无缝钢管轧制中异常滞涨、嵌顿顶头的快速、精准、无损拆卸的作业技术要求；

2.高温热态轴向正压拆卸装置，结构紧凑，易于加工制备，定位准确、支承稳定性好；

3.作业方式便捷，安全可靠、实用高效，且改进投入少、费用低、易于现场实施应用，减少职业风险隐患，促进作业安全，降低生产成本；

4.工作台后挡板与端部调整环垫的组合，配置相应规格的前、后密封片，可满足不同规格滞涨、嵌顿顶头的拆卸需求；

5.通过顶头固定器，可将不同规格的滞涨、嵌顿顶头稳定锁固在加热套筒前端，避免在拆卸作业中的旋转、逃逸，同时对加热套筒的密封件起到轴向定位功能，一举两得；

6.通过蒸汽管路的输送，将饱和蒸汽连续输送到加热筒体中，对置于筒体内的滞涨、嵌顿顶头连同包裹的无缝钢管进行加热，饱和蒸汽连续加热后使得无缝钢管与顶头之间产生微量间隙；

7.通过千斤顶的轴向正压力与蒸汽加热后的顶头、无缝钢管不同膨胀系数间差异形的双重作用，实现滞涨、嵌顿顶头的快速、高效、精准的无损拆卸功能，提升作业效能；

8.通用性强，业内无缝钢管冷轧生产中的滞涨、嵌顿顶头无损拆卸方式改进，具有一定的借鉴、应用价值。

附图说明

图1为冷轧顶头的结构示意图；

图2为冷轧用顶头滞涨嵌顿工况结构示意图；

图3为图2的A部放大示意图；

图4为本发明拆卸装置实施例的结构示意图；

图5为本发明拆卸装置中端部调整环垫的结构剖视图；

图6为本发明拆卸装置中加热套筒的结构剖视图；

图7为本发明拆卸装置中顶头固定器的结构示意图；

图8为图7的左视图；

图9为图7的B-B剖视图；

图10为本发明拆卸装置中夹壳式轴向定距套的结构示意图；

图11为图10的C-C剖视图；

图12为图11的俯视图；

图13为本发明拆卸作业工况的结构示意图。

具体实施方式

参见图1～图13，本发明所述用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置，其包括：

工作台1；

前挡板2、后挡板3，竖直设置于所述工作台1台面上两端；所述后挡板3中央设安装孔；

千斤顶4，竖直设置于所述前挡板2中央；

端部调整环垫5，设置于所述后挡板3中央，其中央设通孔51，通孔两侧的端部调整环垫5凸设环形圆台52、52’，其中一侧环形圆台52’嵌设固定于所述后挡板3中央的安装孔内；

前支架6、后支架7，间隔设置于所述工作台1台面中心线上；前支架6、后支架7的上端面呈V形，V形角度为90度；

加热套筒8，设置于所述工作台1台面上的前支架6、后支架7上；其包括金属筒体81、前端盖82、后端盖83；所述金属筒体81外壁包裹保温层；所述前端盖82的中央设安装通孔，安装通孔内近外端面侧设环形凹槽，环形凹槽内设置前密封片84及位于前密封片84前后的前夹片85；所述后端盖83的中央设安装通孔，安装通孔内近外端面侧设环形凹槽，环形凹槽内设置后密封片86及位于后密封片86前后的后夹片87；所述前密封片、前夹片、后密封片、后夹片中央分别设通孔；所述前端盖82、后端盖83中央的安装通孔旁分别设蒸汽进口821 和蒸汽出口831，蒸汽出口831设排气阀88；

顶头固定器9，设置于所述加热套筒8前端盖82的安装通孔处。

优选的，所述前、后夹片材质为金属，所述前、后密封片材质为耐高温的高分子复合材料。

优选的，所述顶头固定器9包括：

过渡定距套91，其前端面四等分设凸台，过渡定距套中、后部外壁设螺纹；

定位套92，为外六角结构，且设内螺纹，套设于所述过渡定距套91 中、后部外，并螺纹连接；

夹壳式轴向定距套93，其圆柱体，沿轴线设通孔931，且，过轴线设矩形槽932，矩形槽932贯通圆柱体全长，其深度小于圆柱体直径，对应矩形槽开口侧的圆柱体一侧上下壁设台阶933，台阶933中央设上下贯通的螺孔934及相应的螺钉。

本发明使用所述拆卸装置拆卸无缝钢管冷轧滞涨顶头的方法，其包括如下步骤：

1)拆卸准备

将蒸汽气源管路接所述加热套筒前端盖蒸汽进口；顶头清理；

2)顶头上工位安装定位

首先，将切割后的无缝钢管连同滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段从加热套筒后端盖处穿越，从前端盖处穿出；再将安装有冷轧顶头的加热套筒放置在前、后支架上；

随后，将顶头固定器定位套定向装配在包裹顶头的无缝钢管小径段部位；

启动千斤顶，千斤顶活塞端面顶住切割后暴露出的滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段端面，并带动整个顶头连同无缝钢管、加热套筒轴向位移，直至无缝钢管尾部端面顶靠住设置在后挡板的端部调整环垫，此时千斤顶输出压力预紧，初始的预紧力介于1～1.5MPa；

3)蒸汽加热：

将饱和蒸汽引入加热套筒中，饱和蒸汽经过套筒内部循环之后从后端盖的蒸汽出口排气阀处排出；

4)拆卸作业

根据不同材质、规格的无缝钢管和冷轧顶头的膨胀系数，确定加热时间和轴向正压力，即：加热时间以6分钟为宜，无缝钢管直径每增加12mm，加热时间增加1～1.5分钟；千斤顶轴向输出的基准压力5MPa，无缝钢管直径每增加15mm，轴向压力增加1～1.2MPa；

当无缝钢管外径D与滞涨嵌顿顶头外径d之间因受热产生膨胀，无缝钢管膨胀量大于顶头膨胀量，两者接触面之间产生微量间隙，该间隙是无缝钢管壁厚L值的0.5～1％；在千斤顶轴向正压力的作用下，顶头从包裹其的无缝钢管内孔轴向位移；此时当发现千斤顶压力值瞬间下降时，就是表示顶头松动位移，连续手动操作千斤顶将顶头从包裹其的无缝钢管中顶出即可；

5)离线清理

关闭蒸汽，拆除蒸汽管路，将顶头连同无缝钢管、加热套筒整体移出工作台；松脱顶头固定器螺钉，拆除顶头固定器，将顶头、无缝钢管依次取出即可。

优选的，步骤2)中，所述千斤顶活塞伸出距离控制在100～250mm。

优选的，步骤2)中，根据不同顶头的规格制备相匹配的端部调整环垫，端部调整环垫内孔直径为顶头尾部连接段螺纹直径+5mm，端部调整环垫上端面中央圆台直径为顶头尾部包裹的无缝钢管外径D+5mm。

本发明提供的是一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置与方法，是现有的无缝钢管滞涨、嵌顿冷轧顶头无损拆卸作业方式的技术改进，其特征在于：由高温热态轴向正压拆卸装置和无损拆卸作业工艺两部分组成。

高温热态轴向正压拆卸装置由工作台、加热套筒、顶头固定器、千斤顶等构件组成，滞涨、嵌顿的顶头连同无缝钢管，定向穿越安置在加热套筒中，加热套筒设置在工作台，顶头固定器置于加热套筒前端，用于将顶头锁固对加热套筒的密封件起到轴向定位功能；千斤顶横卧置于工作台前端挡板与滞涨、嵌顿顶头前端之间并预紧；滞涨、嵌顿顶头及其包裹的无缝钢管尾部置于工作台后挡板；通过蒸汽管路的输送，将饱和蒸汽连续输送到加热筒体中，对置于筒体内的滞涨、嵌顿顶头连同包裹的无缝钢管进行加热。通过千斤顶的轴向正压力与蒸汽加热后的顶头、无缝钢管不同膨胀系数的双重作用，实现滞涨、嵌顿顶头的快速、高效、精准的无损拆卸作业。

工作台有一套，由台架、前挡板、后挡板、V型支架、加强筋、端部调整环垫等组成。其中：台架有1副，呈矩形框架结构，由材质为热轧钢板的台面与材质为热轧槽钢的立柱、横梁焊接成型。前挡板有1件，材质为Q-235A，呈带4处圆孔的矩形体结构；在矩形体平面上按照2行2列宽度方向居中垂直加工4个圆形通孔，圆孔中心连线与矩形体四边分别平行(或垂直)。后挡板有1件，材质为Q-235A，是芯部带圆孔的矩形体结构；在矩形体平面上芯部宽度方向居中垂直加工一个圆形通孔，圆孔轴心线与矩形体四边垂直。V型支架有2件，材质为Q-235A，呈V型体结构，就是在矩形体顶面按照90度直角，居中加工顶部开放式的V型槽， V型槽顶部两边加工45度倒角。加强筋有4件，材质为Q-235A，呈直角三角形结构。端部调整环垫有1组，材质为Q-235A，热处理调质，呈芯部带圆形通孔同心异径的台阶状圆柱体结构，芯部圆孔轴心线与台阶状圆柱体轴心线重合，环垫后侧小径圆柱体直径与后挡板芯部圆孔相等；根据不同顶头(无缝钢管)的规格(外径、内径)制备项匹配的环垫，环垫内孔直径以顶头尾部连接段螺纹直径+5mm为宜，环垫前侧小径段圆柱体直径以顶头尾部包裹的无缝钢管外径D+5mm为宜。

加热套筒有1套，由金属筒体(含保温覆层)、前端盖、后端盖、前夹片、后夹片、前密封片、后密封片、内六角螺钉等组成；其中：金属筒体有1件，材质为不锈钢，呈圆柱形套筒结构，圆柱体外侧制备高分子复合材料的保温覆层，覆层厚度不少于金属筒体的壁厚。金属套筒两端保留不少于5mm的环形部位不做保温覆层加工。前端盖有1件，材质为 Q-235A，呈带圆孔、环形槽的圆柱体结构；圆柱体芯部加工同心异径台阶状圆形通孔，台阶孔轴心线与圆柱体轴心线重合，小径段圆孔面与圆柱体带环形槽的端面平齐，大径段台阶孔与小径段台阶孔交汇的圆形平面上，按照4等分垂直加工4个圆形螺纹通孔，螺纹孔中心连线交汇点与圆柱体圆心重合；圆柱体一侧端面加工截面呈矩形体的环形槽，环形槽圆心与圆柱体圆心重合；圆柱体另一侧端面底部，在两螺纹孔中心连线延长线上，垂直加工一圆心螺纹通孔(蒸汽入口)。后端盖有1件，材质为Q-235A，呈带圆孔、环形槽的圆柱体结构；圆柱体芯部加工同心异径台阶状圆形通孔，台阶孔轴心线与圆柱体轴心线重合，小径段圆孔面与圆柱体带环形槽的端面平齐，大径段台阶孔与小径段台阶孔交汇的圆形平面上，按照4等分垂直加工4个圆形螺纹通孔，螺纹孔中心连线交汇点与圆柱体圆心重合；圆柱体一侧端面加工截面呈矩形体的环形槽，环形槽圆心与圆柱体圆心重合；圆柱体另一侧端面顶部，在两螺纹孔中心连线延长线上，垂直加工一圆心螺纹通孔(蒸汽出口)。前夹片有2件，材质为Q-235A，是带圆形通孔的圆柱体，圆柱体芯部加工圆形通孔，圆孔轴心线与圆柱体轴心线重合，在圆柱体端面上按照4等分垂直加工4处圆形通孔，圆孔中心连线交汇点与圆柱体圆心重合，且孔距与前端盖4处螺纹孔孔距相等。后夹片有 2件，材质为Q-235A，是带圆形通孔的圆柱体，圆柱体芯部加工圆形通孔，圆孔轴心线与圆柱体轴心线重合，在圆柱体端面上按照4等分垂直加工4 处圆形通孔，圆孔中心连线交汇点与圆柱体圆心重合，且孔距与后端盖4 处螺纹孔孔距相等。前密封片有2件，材质为耐高温的高分子复合材料，是带圆形通孔的圆柱体，圆柱体芯部加工圆形通孔，圆孔轴心线与圆柱体轴心线重合，在圆柱体端面上按照4等分垂直加工4处圆形通孔，圆孔中心连线交汇点与圆柱体圆心重合，且孔距与前端盖、前夹片4处螺纹孔孔距相等。后密封片有2件，材质为耐高温的高分子复合材料，是带圆形通孔的圆柱体，圆柱体芯部加工圆形通孔，圆孔轴心线与圆柱体轴心线重合，在圆柱体端面上按照4等分垂直加工4处圆形通孔，圆孔中心连线交汇点与圆柱体圆心重合，且孔距与后端盖、后夹片4处螺纹孔孔距相等。内六角螺钉有2组8件，均为标准件，螺纹参数分别与前端盖、后端盖螺纹孔参数一致。

顶头固定器有1套，由六角定位套、螺纹过渡定距套、夹壳式轴向定距套、内六角螺钉等组成；其中六角定位套有1件，材质为Q-235A，呈芯部带螺纹通孔的外六角形圆柱体结构，圆柱体外圆周表面一端呈六角形，六角形长度不少于圆柱体总长度的1/2，圆柱体芯部加工螺纹通孔，螺纹孔轴心线与圆柱体轴心线重合。螺纹过渡定距套有1件，材质为 Q-235A，呈芯部圆形通孔，端部四等分凸台的台阶状圆柱体结构；圆柱体芯部为圆心通孔，通孔轴心线与圆柱体轴心线重合；台阶圆柱体小径段圆柱体外圆周表面加工三角螺纹，且螺纹参数与六角定位套螺纹孔相等；台阶状圆柱体大径段端面，按照四等分等距加工4处凸台。夹壳式轴向定距套有1件，材质为Q-235A，呈芯部带通孔，外圆有圆孔的圆柱体结构，圆柱体芯部是一圆心通孔，通孔轴心线与圆柱体轴心线重合；圆柱体外圆周表面加工一同心异径的台阶状通孔，小径端通孔内圆周表面加工三角螺纹，台阶孔轴心线与圆柱体轴心线垂直；圆柱体一侧端面加工4处凹槽，凹槽参数与螺纹过渡定距套4处凸台相等；在圆柱体台阶孔一侧，加工贯通圆柱体全长的矩形槽，矩形槽槽孔平面与圆柱体轴心线平行，与台阶孔轴心线垂直，矩形槽深度以圆柱体直径—6mm为宜。内六角螺钉有1件，为标准件，螺纹参数与夹壳式轴向定距套台阶螺纹孔参数一致。

千斤顶有一套，为标准件，活塞伸出距离以100～250mm为宜。

高温热态轴向正压拆卸装置使用时，需先行装配成型，即：

1)工作台拼装：将焊接成型的工作台架平面向上置于工位上，将前挡板、2件V型支架、后挡板依次平置于工作台架平面上，校正中心线，保证前、后挡板的圆孔中心连线与2件V型支架的V型中心线处于同一水平线，误差值不超过0.10～0.25mm为宜，焊接固定；将千斤顶采用4件螺栓连接方式固定在前挡板的内侧，将符合滞涨、嵌顿顶头与无缝钢管规格相匹配的端部调整环垫定向装配在后挡板的圆孔中。

2)加热套筒拼装：首先将2件前夹片夹持住2件前密封件后，定向安装在前端盖的芯部台阶孔大径段，将前夹片、前密封片的4处圆孔与前端盖台阶孔底平面上4处螺纹孔对齐后，旋拧4件内六角螺钉预紧就位；其次将2件后夹片夹持住2件后密封件后，定向安装在后端盖的芯部台阶孔大径段，将后夹片、后密封片的4处圆孔与后端盖台阶孔底平面上4处螺纹孔对齐后，旋拧4件内六角螺钉预紧就位；随后分别将零件组装成型的前、后端盖定向装配在金属筒体两端(金属筒体未经保温覆层的环形部位插入前、后端盖端面的环形槽内)，其中前端盖蒸汽入口螺纹孔置于最低点，后端盖蒸汽出口螺纹孔置于最高点。

3)顶头固定器：首先将螺纹过渡定距套的螺纹段旋拧在六角定位套的螺纹孔中。随后将夹壳式轴向定距套的4处凹槽与螺纹过渡定距套的4 处凸台拼接，最后将内六角螺钉旋拧在夹克是轴向定距套的台阶孔中预紧即可。

这样就完成了高温热态轴向正压拆卸装置的装配，可实施滞涨、嵌顿顶头与包裹其的无缝钢管拆卸作业。

现场使用高温热态轴向正压拆卸装置拆卸被无缝钢管包裹的滞涨、嵌顿顶头时，按照设定的工艺方法进行，由拆卸准备→顶头上工位安装定位→蒸汽加热→拆卸作业→离线清理等五个工序组成。即：

1)拆卸准备：工装准备、蒸汽气源管路准备、顶头清理等。

2)顶头上工位安装定位：首先将切割后的无缝钢管连同滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段从加热套筒后端盖处穿越，从前端盖处穿出；此时将安装有顶头(无缝钢管)的加热套筒，后端盖贴近安装有端部环垫的后挡板定向安装在2件V型支架上；随后将顶头固定器六角头定位套朝内(贴近前端盖)定向装配在包裹顶头的无缝钢管小径段部位，旋拧螺纹副调整轴向距离后，拧紧内六角螺钉，通过矩形槽的弹性变形起到紧固功能；手动启动千斤顶，千斤顶活塞端面轴向为宜倚靠并顶住切割后暴露出的滞涨、嵌顿顶头小径段端面，并带动整个顶头连同无缝钢管、加热套筒轴向位移，直至无缝钢管尾部端面倚靠并顶住设置在后挡板的端部调整环垫，此时千斤顶预紧输出压力，初始的预紧力介于1～1.5Mpa为宜。

3)蒸汽加热：首先在蒸汽出口处安装疏水排气阀，随后连接安装固定蒸汽管路(螺纹连接加热套筒的蒸汽入口孔洞)，确定固定到位后，手动启动蒸汽控制阀，按照设定的流速将饱和蒸汽引入加热套筒中，饱和蒸汽经过套筒内部循环之后从后端盖顶部的蒸汽出口疏水排气阀处安全排出。

4)拆卸作业：根据不同材质、规格的无缝钢管和冷轧顶头的膨胀系数，采用相匹配的计算模型确定加热时间和轴向正压力，即：加热时间以 6分钟为宜，无缝钢管直径每增加12mm，加热时间增加1～1.5分钟；千斤顶轴向输出的基准压力5Mpa，无缝钢管直径每增加15mm，轴向压力增加 1～1.2Mpa。当无缝钢管外径D与滞涨嵌顿顶头外径d之间因受热产生膨胀现象，由于无缝钢管壁厚L与顶头直径d之间的大小因素，以及材质因素等，无缝钢管膨胀量略大于顶头膨胀量，两者接触面之间产生微量间隙，通常是壁厚L值的0.5～1％；在千斤顶轴向正压力的作用下，顶头从包裹其的无缝钢管内孔轴向位移；此时当发现千斤顶压力值瞬间下降时，就是表示顶头松动位移，连续手动操作千斤顶将顶头从包裹其的无缝钢管中顶出即可。

5)离线清理：关闭蒸汽控制阀，拆除蒸汽管路，在做好防烫措施情况下，将顶头连同无缝钢管、加热套筒整体移出工作台；松脱顶头固定器内六角螺钉，拆除顶头固定器，将顶头、无缝钢管依次取出即可。

综上所述，就完成了整体被经轧制变形的无缝钢管所包裹滞涨、嵌顿冷轧顶头的无损拆卸作业，通过更换端部调整环垫和前、后密封片，可对定径段介于25～110mm之间的滞涨、嵌顿顶头的快速、高效、无损拆卸作业。

一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置与方法，是现有的无缝钢管滞涨、嵌顿冷轧顶头无损拆卸作业方式的技术改进，设计合理、工序流畅、工艺紧凑，可满足不同规格的滞涨、嵌顿顶头的无损拆卸作业要求。拆卸方法是通过饱和蒸汽的连续加热作用，利用顶头与无缝钢管不同材质、直径与受热后膨胀系数的差异，形成的微量间隙，实现滞涨嵌顿顶头在轴向正压力作用下的轴向位移的功能。高温热态轴向正压拆卸装置，结构紧凑，易于制备加工，定位准确、支承稳定性好；通过蒸汽管路的输送，将饱和蒸汽连续输送到加热筒体中，对置于筒体内的滞涨、嵌顿顶头连同包裹的无缝钢管进行加热；作业方式便捷，安全可靠、实用高效，且改进投入少、费用低、易于现场实施应用，减少职业风险隐患，促进作业安全，降低生产成本，每年创造经济效益30万元以上；对业内无缝钢管冷轧生产中的滞涨、嵌顿顶头无损拆卸方式改进，具有一定的借鉴、应用价值。

实施例(一)

KPW-50无缝钢管高速冷轧机，成品管直径25mm，壁厚2mm，材质为双相不锈钢的滞涨顶头无损拆卸作业：

采用高温热态轴向正压拆卸装置，实施本发明所提供的装置与工艺方式，按照设定的工艺方法进行，由拆卸准备→顶头上工位安装定位→蒸汽加热→拆卸作业→离线清理等五个工序组成。即：

1)拆卸准备：工装准备、蒸汽气源管路准备、顶头清理等。

2)顶头上工位安装定位：首先将切割后的无缝钢管连同滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段从加热套筒后端盖处穿越，从前端盖处穿出；此时将安装有顶头(无缝钢管)的加热套筒，后端盖贴近安装有端部环垫的后挡板定向安装在2件V型支架上；随后将顶头固定器六角头定位套朝内(贴近前端盖)定向装配在包裹顶头的无缝钢管小径段部位，旋拧螺纹副调整轴向距离后，拧紧内六角螺钉，通过矩形槽的弹性变形起到紧固功能；手动启动千斤顶，千斤顶活塞端面轴向为宜倚靠并顶住切割后暴露出的滞涨、嵌顿顶头小径段端面，并带动整个顶头连同无缝钢管、加热套筒轴向位移，直至无缝钢管尾部端面倚靠并顶住设置在后挡板的端部调整环垫，此时千斤顶预紧输出压力，初始的预紧力介于1～1.5Mpa为宜。

3)蒸汽加热：首先在蒸汽出口处安装疏水排气阀，随后连接安装固定蒸汽管路(螺纹连接加热套筒的蒸汽入口孔洞)，确定固定到位后，手动启动蒸汽控制阀，按照设定的流速将饱和蒸汽引入加热套筒中，饱和蒸汽经过套筒内部循环之后从后端盖顶部的蒸汽出口疏水排气阀处安全排出。

4)拆卸作业：根据不同材质、规格的无缝钢管和冷轧顶头的膨胀系数，采用相匹配的计算模型确定加热时间和轴向正压力，即：加热时间以 6分钟为宜，千斤顶轴向输出的基准压力5Mpa。当无缝钢管外径D(25mm) 与滞涨嵌顿顶头外径d(21mm)之间因受热产生膨胀现象，由于无缝钢管壁厚L与顶头直径d之间的大小因素，以及材质因素等，无缝钢管膨胀量略大于顶头膨胀量，两者接触面之间产生微量间隙，通常是壁厚L(2mm) 值的0.5～1％，即0.01～0.02mm之间；在千斤顶轴向正压力的作用下，顶头从包裹其的无缝钢管内孔轴向位移；此时当发现千斤顶压力值瞬间下降时，就是表示顶头松动位移，连续手动操作千斤顶将顶头从包裹其的无缝钢管中顶出即可。

5)离线清理：关闭蒸汽控制阀，拆除蒸汽管路，在做好防烫措施情况下，将顶头连同无缝钢管、加热套筒整体移出工作台；松脱顶头固定器内六角螺钉，拆除顶头固定器，将顶头、无缝钢管依次取出即可。

实施例(二)

LG-110H无缝钢管冷轧机，成品管直径110mm，壁厚8mm，材质为镍基合金不锈钢的滞涨顶头无损拆卸作业：

采用高温热态轴向正压拆卸装置，实施本发明所提供的装置与工艺方式，按照设定的工艺方法进行，由拆卸准备→顶头上工位安装定位→蒸汽加热→拆卸作业→离线清理等五个工序组成。即：

1)拆卸准备：工装准备、蒸汽气源管路准备、顶头清理等。

2)顶头上工位安装定位：首先将切割后的无缝钢管连同滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段从加热套筒后端盖处穿越，从前端盖处穿出；此时将安装有顶头(无缝钢管)的加热套筒，后端盖贴近安装有端部环垫的后挡板定向安装在2件V型支架上；随后将顶头固定器六角头定位套朝内(贴近前端盖)定向装配在包裹顶头的无缝钢管小径段部位，旋拧螺纹副调整轴向距离后，拧紧内六角螺钉，通过矩形槽的弹性变形起到紧固功能；手动启动千斤顶，千斤顶活塞端面轴向为宜倚靠并顶住切割后暴露出的滞涨、嵌顿顶头小径段端面，并带动整个顶头连同无缝钢管、加热套筒轴向位移，直至无缝钢管尾部端面倚靠并顶住设置在后挡板的端部调整环垫，此时千斤顶预紧输出压力，初始的预紧力介于1～1.5Mpa为宜。

3)蒸汽加热：首先在蒸汽出口处安装疏水排气阀，随后连接安装固定蒸汽管路(螺纹连接加热套筒的蒸汽入口孔洞)，确定固定到位后，手动启动蒸汽控制阀，按照设定的流速将饱和蒸汽引入加热套筒中，饱和蒸汽经过套筒内部循环之后从后端盖顶部的蒸汽出口疏水排气阀处安全排出。

4)拆卸作业：根据不同材质、规格的无缝钢管和冷轧顶头的膨胀系数，采用相匹配的计算模型确定加热时间和轴向正压力，即：加热时间以 6分钟为宜，无缝钢管直径每增加12mm，加热时间增加1～1.5分钟；无缝钢管直径110mm加热时间＝6分钟+(110mm-25mm)/12×1～1.5分钟＝13～16.5分钟；千斤顶轴向输出的基准压力5Mpa，无缝钢管直径每增加15mm，轴向压力增加1～1.2Mpa；轴向正压力＝5Mpa+(110mm-25mm)/15 ×1～1.2Mpa＝10.6～11.8Mpa，即。当无缝钢管外径D与滞涨嵌顿顶头外径d之间因受热产生膨胀现象，由于无缝钢管壁厚L与顶头直径d之间的大小因素，以及材质因素等，无缝钢管膨胀量略大于顶头膨胀量，两者接触面之间产生微量间隙，通常是壁厚L(8mm)值的0.5～1％，即0.04～0.08mm；在千斤顶轴向正压力的作用下，顶头从包裹其的无缝钢管内孔轴向位移；此时当发现千斤顶压力值瞬间下降时，就是表示顶头松动位移，连续手动操作千斤顶将顶头从包裹其的无缝钢管中顶出即可。

5)离线清理：关闭蒸汽控制阀，拆除蒸汽管路，在做好防烫措施情况下，将顶头连同无缝钢管、加热套筒整体移出工作台；松脱顶头固定器内六角螺钉，拆除顶头固定器，将顶头、无缝钢管依次取出即可。

实施例(三)

LG-110H无缝钢管冷轧机，成品管直径76mm，壁厚4.5mm，牌号为 NS3105(即美国牌号UNS N06690)核电管的滞涨顶头无损拆卸作业：

采用高温热态轴向正压拆卸装置，实施本发明所提供的装置与工艺方式，按照设定的工艺方法进行，由拆卸准备→顶头上工位安装定位→蒸汽加热→拆卸作业→离线清理等五个工序组成。即：

1)拆卸准备：工装准备、蒸汽气源管路准备、顶头清理等。

2)顶头上工位安装定位：首先将切割后的无缝钢管连同滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段从加热套筒后端盖处穿越，从前端盖处穿出；此时将安装有顶头(无缝钢管)的加热套筒，后端盖贴近安装有端部环垫的后挡板定向安装在2件V型支架上；随后将顶头固定器六角头定位套朝内(贴近前端盖)定向装配在包裹顶头的无缝钢管小径段部位，旋拧螺纹副调整轴向距离后，拧紧内六角螺钉，通过矩形槽的弹性变形起到紧固功能；手动启动千斤顶，千斤顶活塞端面轴向为宜倚靠并顶住切割后暴露出的滞涨、嵌顿顶头小径段端面，并带动整个顶头连同无缝钢管、加热套筒轴向位移，直至无缝钢管尾部端面倚靠并顶住设置在后挡板的端部调整环垫，此时千斤顶预紧输出压力，初始的预紧力介于1～1.5Mpa为宜。

3)蒸汽加热：首先在蒸汽出口处安装疏水排气阀，随后连接安装固定蒸汽管路(螺纹连接加热套筒的蒸汽入口孔洞)，确定固定到位后，手动启动蒸汽控制阀，按照设定的流速将饱和蒸汽引入加热套筒中，饱和蒸汽经过套筒内部循环之后从后端盖顶部的蒸汽出口疏水排气阀处安全排出。

4)拆卸作业：根据不同材质、规格的无缝钢管和冷轧顶头的膨胀系数，采用相匹配的计算模型确定加热时间和轴向正压力，即：加热时间以6分钟为宜，无缝钢管直径每增加12mm，加热时间增加1～1.5分钟；无缝钢管直径76mm加热时间＝6分钟+(76mm-25mm)/12×1～1.5分钟＝10.25～12.375分钟＝10.5～12.5分钟；千斤顶轴向输出的基准压力5Mpa，无缝钢管直径每增加15mm，轴向压力增加1～1.2Mpa；轴向正压力＝5Mpa+ (76mm-25mm)/15×1～1.2Mpa＝8.4～9.08Mpa，即。当无缝钢管外径D与滞涨嵌顿顶头外径d之间因受热产生膨胀现象，由于无缝钢管壁厚L与顶头直径d之间的大小因素，以及材质因素等，无缝钢管膨胀量略大于顶头膨胀量，两者接触面之间产生微量间隙，通常是壁厚L(4.5mm)值的 0.5～1％，即0.0225～0.045mm；在千斤顶轴向正压力的作用下，顶头从包裹其的无缝钢管内孔轴向位移；此时当发现千斤顶压力值瞬间下降时，就是表示顶头松动位移，连续手动操作千斤顶将顶头从包裹其的无缝钢管中顶出即可。

5)离线清理：关闭蒸汽控制阀，拆除蒸汽管路，在做好防烫措施情况下，将顶头连同无缝钢管、加热套筒整体移出工作台；松脱顶头固定器内六角螺钉，拆除顶头固定器，将顶头、无缝钢管依次取出即可。

Claims (6)

1.一种用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置，其特征在于：包括：

工作台；

前挡板、后挡板，竖直设置于所述工作台台面上两端；所述后挡板中央设安装孔；

千斤顶，竖直设置于所述前挡板中央；

端部调整环垫，设置于所述后挡板中央，其中央设通孔，通孔两侧的端部调整环垫凸设环形圆台，其中一侧环形圆台嵌设固定于所述后挡板中央的安装孔内；

前支架、后支架，间隔设置于所述工作台台面中心线上；前支架、后支架的上端面呈V形，V形角度为90度；

加热套筒，设置于所述工作台台面上的前支架、后支架上；其包括金属筒体、前端盖、后端盖；所述金属筒体外壁包裹保温层；所述前端盖的中央设安装通孔，安装通孔内近外端面侧设环形凹槽，环形凹槽内设置前密封片及位于前密封片前后的前夹片；所述后端盖的中央设安装通孔，安装通孔内近外端面侧设环形凹槽，环形凹槽内设置后密封片及位于后密封片前后的后夹片；所述前密封片、前夹片、后密封片、后夹片中央分别设通孔；所述前端盖、后端盖中央的安装通孔旁分别设蒸汽进口和蒸汽出口，蒸汽出口设排气阀；

顶头固定器，设置于所述加热套筒前端盖的安装通孔处。

2.如权利要求1所述的用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置，其特征在于：所述前、后夹片材质为金属，所述前、后密封片材质为耐高温的高分子复合材料。

3.如权利要求1所述的用于无缝钢管冷轧滞涨顶头的拆卸装置，其特征在于：所述顶头固定器包括：

过渡定距套，其前端面四等分设凸台，过渡定距套中、后部外壁设螺纹；

定位套，为外六角结构，且设内螺纹，套设于所述过渡定距套中、后部外，并螺纹连接；

夹壳式轴向定距套，其圆柱体，沿轴线设通孔，且，过轴线设矩形槽，矩形槽贯通圆柱体全长，其深度小于圆柱体直径，对应矩形槽开口侧的圆柱体一侧上下壁设台阶，台阶中央设上下贯通的螺孔及相应的螺钉。

4.使用如权利要求1所述的拆卸装置拆卸无缝钢管冷轧滞涨顶头的方法，其特征是，包括如下步骤：

1)拆卸准备

将蒸汽气源管路接所述加热套筒前端盖蒸汽进口；顶头清理；

2)顶头上工位安装定位

首先，将切割后的无缝钢管连同滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段从加热套筒后端盖处穿越，从前端盖处穿出；再将安装有冷轧顶头的加热套筒放置在前、后支架上；

随后，将顶头固定器定位套定向装配在包裹顶头的无缝钢管小径段部位；

启动千斤顶，千斤顶活塞端面顶住切割后暴露出的滞涨、嵌顿的冷轧顶头小径段端面，并带动整个顶头连同无缝钢管、加热套筒轴向位移，直至无缝钢管尾部端面顶靠住设置在后挡板的端部调整环垫，此时千斤顶输出压力预紧，初始的预紧力介于1～1.5MPa；

3)蒸汽加热：

将饱和蒸汽引入加热套筒中，饱和蒸汽经过套筒内部循环之后从后端盖的蒸汽出口排气阀处排出；

4)拆卸作业

根据不同材质、规格的无缝钢管和冷轧顶头的膨胀系数，确定加热时间和轴向正压力，即：加热时间以6分钟为宜，无缝钢管直径每增加12mm，加热时间增加1～1.5分钟；千斤顶轴向输出的基准压力5MPa，无缝钢管直径每增加15mm，轴向压力增加1～1.2MPa；

当无缝钢管外径D与滞涨嵌顿顶头外径d之间因受热产生膨胀，无缝钢管膨胀量大于顶头膨胀量，两者接触面之间产生微量间隙，该间隙是无缝钢管壁厚L值的0.5～1％；在千斤顶轴向正压力的作用下，顶头从包裹其的无缝钢管内孔轴向位移；此时当发现千斤顶压力值瞬间下降时，就是表示顶头松动位移，连续手动操作千斤顶将顶头从包裹其的无缝钢管中顶出即可；

5)离线清理

关闭蒸汽，拆除蒸汽管路，将顶头连同无缝钢管、加热套筒整体移出工作台；松脱顶头固定器螺钉，拆除顶头固定器，将顶头、无缝钢管依次取出即可。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是，步骤2)中，所述千斤顶活塞伸出距离控制在100～250mm。

6.如权利要求4所述的方法，其特征是，步骤2)中，根据不同顶头的规格制备相匹配的端部调整环垫，端部调整环垫内孔直径为顶头尾部连接段螺纹直径+5mm，端部调整环垫上端面中央圆台直径为顶头尾部包裹的无缝钢管外径D+5mm。

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