CN111940511B - 脱管结构及脱管机 - Google Patents

Abstract

本发明的主要目的在于提供一种脱管结构及脱管机，其中，脱管结构包括多个轧辊，轧辊包括辊体，辊体包括：外周面，外周面由第一曲线围绕辊体的轴线旋转360度而成；两个侧面，两个侧面位于外周面的相对两侧；过渡面，各个侧面与外周面之间均通过一个过渡面连接；其中，各个过渡面分别由两条第二曲线围绕辊体的轴线旋转360度而成，第一曲线为椭圆曲线的部分曲线段，第二曲线为弧形曲线，第二曲线的半径的取值范围为第一曲线所在椭圆曲线的长轴半径和短轴半径之和的0.05至0.15倍；椭圆曲线的长轴半径的取值范围为94mm至100mm，所述椭圆曲线的短轴半径的取值范围为94mm至96mm。通过上述技术方案，解决了现有技术中经脱管机脱出后的钢管容易出现各种质量缺欠的问题。

Description

脱管结构及脱管机

技术领域

本发明涉及钢管生产领域，具体而言，涉及一种脱管结构及脱管机。

背景技术

在挂车车轴所用的无缝钢管的生产过程中，连轧管机组是钢管生产的主体机型，脱管机是连轧管机组的一种在线设备，其目的是将经连轧管机组连轧后的荒管从芯棒上脱出。

挂车车轴按成型方法，可分为“一体轴”和“三段轴”。“一体轴”以热轧圆管为原料，经挤压收口和推方等工序成型。热轧工艺生产方形车轴用管，主要利用现有的连轧管机组生产线，在圆形断面热轧无缝钢管工序，从连轧管机组出来的钢管要先经过脱管机从芯棒上脱出，这时钢管外径为近似圆形，之后再增加三辊或四辊定径机架将钢管由近似圆形轧制为方形。

现有技术中的脱管机由三个机架组成，这三个机架串联布置，每一个机架都包括一个脱管机结构，每一个脱管结构由三个互成120°的开槽形状一样的轧辊组成，轧辊通过接手与驱动电机连接。连轧后的钢管进入脱管机孔槽后，径向尺寸受到脱管结构的孔型的制约，钢管的外径会有一定的减小，由此在轧辊与钢管之间产生了一种平行于轧制线方向的力，即平行于钢管轴线方向的力，这种力克服了钢管与芯棒之间的摩擦力，能够最终完成钢管的脱棒。

在现有技术中，沿钢管脱管方向，脱管机的第一脱管结构为椭圆孔型，承担相对一定的减径量；第二脱管结构也为椭圆孔型，承担大部分减径量；第三脱管结构则为圆孔型，对钢管起归圆作用，承担极小量的减径量。

首先，若钢管经连轧机组连轧后弯曲，会对脱管机产生大的冲击，现有技术中的脱管机轧辊受力较大，辊边易被撞伤，轧辊易受损产生质量问题，还有可能失效，而脱管机轧辊表面的质量和辊边的质量直接决定脱管后钢管的表面质量，这样就对连轧后的钢管质量提出了较高要求，或对连轧机中心线的校正有较高要求。

其次，脱管机轧辊会对钢管施加沿钢管径向方向的压力，以使钢管产生平行于钢管轴向方向的脱棒力而减径，同时，钢管也会对轧辊产生沿钢管径向方向的反作用力，该反作用力对于轧辊来说，既包含沿轧辊径向方向的力，也包含沿轧辊轴向方向的力。这些力会使轧辊发生弯曲变形或产生轴向窜动，不论轧辊变形还是轴向窜动，都会使轧辊组成的脱管结构的实际孔型达不到预设要求，从而导致经脱管机脱出的钢管产生质量缺陷。

最后，在生产中，脱管结构的孔的尺寸和形状(即孔型)，以及各个机架的三个孔型之间的配合，三个孔的减径量的分配，会对脱管机的脱管过程会产生关键影响，也就会对脱棒后的钢管质量产生直接的影响。

综上，轧辊受损变形，会在钢管表面产生轧痕，划伤钢管表面，出现拉丝、青线等现象；轧辊窜动，会使辊缝不均，实际脱管结构的孔型达不到设计要求，辊出的钢管形状不符合预期；轧辊辊边碰伤后，局部突出，在过钢时，突出的辊边与钢管接触，会使钢管产生凹痕。

因此，经脱管机脱出的钢管容易出现各种质量缺欠，且脱管机的使用寿命低，更换次数频繁，生产效率低下。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种脱管结构及脱管机，以解决现有技术中经脱管机脱出后的钢管容易出现各种质量缺欠的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种轧辊，包括辊体，辊体包括：外周面，外周面由第一曲线围绕辊体的轴线旋转360度而成；两个侧面，两个侧面位于外周面的相对两侧；过渡面，各个侧面与外周面之间均通过一个过渡面连接；其中，各个过渡面分别由两条第二曲线围绕辊体的轴线旋转360度而成，第一曲线为椭圆曲线的部分曲线段，第二曲线为弧形曲线，第二曲线的半径的取值范围为第一曲线所在椭圆曲线的长轴半径和短轴半径之和的0.05至0.15倍；椭圆曲线的长轴半径的取值范围为94mm至100mm，椭圆曲线的短轴半径的取值范围为94mm至96mm。

进一步地，第一曲线的长轴半径为99.15mm，第一曲线的对应的短轴半径为95.15mm；或者第一曲线的长轴半径为95.70mm，第一曲线的对应的短轴半径为94.00mm；或者第一曲线的长轴半径为94.45mm，第一曲线的对应的短轴半径为94.00mm。

进一步地，第二曲线的半径为17.04mm；或者第二曲线的半径为21.26mm；或者第二曲线的半径为21.59mm。

进一步地，两个侧面分别由两条第一直线段围绕辊体的轴线旋转360度而成，两条第一直线段分别设置于第一曲线的两端，两条第一直线段之间的第二夹角为120度。

进一步地，第二曲线的圆心与第一曲线的圆心形成一条连心线，连心线所在的直线和与相应的第二曲线连接的第一直线段所在的直线之间的第一夹角为锐角。

进一步地，两个第二曲线分别对应的两个第一夹角的大小相同。

进一步地，各个过渡面均包括第一外周边和第二外周边，第一个过渡面的第一外周边与外周面连接，第一个过渡面的第二外周边与一个侧面连接；第二个过渡面的第一外周边与外周面连接，第二个过渡面的第二外周边与另一个侧面连接。

进一步地，辊体还包括两个端面，两个端面相对设置并分别与两个侧面连接，外周面、两个侧面、两个端面以及两个过渡面共同围成辊体的外表面。

进一步地，辊体还包括中心孔，中心孔由第三直线段围绕辊体的轴线旋转360度而成；中心孔具有花键部，辊体通过花键部与驱动组件连接，以通过驱动组件驱动辊体运动。

根据本发明的第二个方面，提供了一种脱管结构，脱管结构包括多个轧辊，轧辊为上述的轧辊，多个轧辊中的任意两个轧辊均相邻设置，多个轧辊的外周面共同围成一个脱管结构的脱管空间；其中，相邻两个轧辊的相邻设置的两个侧面相互平行，一个脱管结构中的各个轧辊的形状和大小相同。

进一步地，相邻两个轧辊的相邻设置的两个平行侧面之间形成辊缝；其中，各个轧辊的第二曲线的圆心与第一曲线的圆心之间形成一条连心线，连心线所在的直线与靠近该第二曲线的辊缝的中心线之间的第三夹角为锐角。

进一步地，脱管结构具有三个轧辊，三个轧辊中的相邻两个辊缝的中心线之间的第四夹角均为120度。

根据本发明的第三个方面，提供了一种脱管机，脱管机包括脱管结构，多个脱管结构为多个上述的脱管结构，多个脱管结构的中心轴线重合设置，以沿钢管脱管方向依次布置，多个脱管结构的第一曲线所在椭圆曲线的长轴半径与短轴半径之和沿钢管脱管方向依次减小。

进一步地，沿钢管脱管方向，在多个脱管结构的其中两个相邻的脱管结构中，靠近脱管机的入口的脱管结构的第一曲线所在椭圆曲线的短轴半径小于靠近脱管机的出口的脱管结构的第一曲线所在椭圆曲线的长轴半径。

进一步地，脱管机具有三个脱管结构，沿钢管脱管方向，三个脱管结构的减径率依次为1.87％、2.37％、以及0.66％。

进一步地，脱管机具有三个脱管结构，沿钢管脱管方向，三个脱管结构中的第一曲线对应的长轴半径分别为99.15mm、95.70mm以及94.45mm，三个脱管结构中的第一曲线对应的短轴半径分别为95.15mm、94.00mm以及94.00mm。

进一步地，脱管机具有三个脱管结构，沿钢管脱管方向，三个脱管结构中的第二曲线的半径依次为17.04mm、21.26mm以及21.59mm。

进一步地，脱管机具有三个脱管结构，三个脱管结构的各个轧辊中的相邻两个轧辊的相邻设置的两个平行侧面之间形成辊缝，第二曲线的圆心与第一曲线的圆心之间形成一条连心线，连心线所在的直线与靠近第二曲线的辊缝的中心线之间形成第三夹角，三个脱管结构中的第三夹角沿钢管脱管方向依次为10度、12度以及12度。

本发明中的脱管机和脱管结构包括一种轧辊，轧辊包括具有外周面、两个侧面和两个过渡面的辊体，其中，由预定椭圆曲线的部分曲线段围绕辊体的轴线旋转360度而成的外周面，以作为轧制钢管时轧辊与钢管的主要接触和受力的面；位于外周面的相对两侧的两个侧面与外周面之间均通过一个由弧形曲线围绕辊体的轴线旋转360度而成的过渡面连接；优选地，弧形曲线的半径的取值范围为预定椭圆曲线的长轴半径和短轴半径之和的0.05至0.15倍；椭圆曲线的长轴半径的取值范围为94mm至100mm，椭圆曲线的短轴半径的取值范围为94mm至96mm。通过上述技术方案，实现了减小轧辊的轴向窜动或轧辊弯曲变形对钢管质量的不利影响的技术效果，解决了现有技术中经脱管机脱出后的钢管容易出现各种质量缺欠，同时脱管机的使用寿命低，更换次数频繁，生产效率低下的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明所提供的轧辊的结构示意图；

图2示出了图1所示的轧辊的在一个方向上的正视图；

图3示出了图2所示的轧辊沿A-A方向的剖视图；

图4示出了根据本发明所提供的轧辊所组成的脱管机孔型的结构示意图；

图5示出了图4所示的轧辊在B处的局部放大图；

图6示出了在脱管机中第一脱管结构的结构示意图；

图7示出了在脱管机中第二脱管结构的结构示意图；

图8示出了在脱管机中第三脱管结构的结构示意图；以及

图9示出了根据本发明所提供的脱管结构的受力变形图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一曲线；10、外周面；2、第二曲线；20、过渡面；3、第一直线段；30、侧面；4、第二直线段；40、端面；5、第三直线段；50、中心孔；6、轴线；7、连心线；8、第一夹角；9、第二夹角；100、轧辊；110、辊缝；120、第三夹角；130、第四夹角；140、长半轴；150、短半轴；200、脱管结构；210、第一脱管结构；220、第二脱管结构；230、第三脱管结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图9所示，本申请提供了一种轧辊，包括辊体，辊体包括：外周面10，外周面10由第一曲线1围绕辊体的轴线6旋转360度而成；两个侧面30，两个侧面30位于外周面10的相对两侧；过渡面20，各个侧面30与外周面10之间均通过一个过渡面20连接；其中，各个过渡面20分别由两条第二曲线2围绕辊体的轴线6旋转360度而成，第一曲线1为椭圆曲线的部分曲线段，第二曲线2为弧形曲线，第二曲线2的半径的取值范围为第一曲线1所在椭圆曲线的长轴半径和短轴半径之和的0.05至0.15倍；椭圆曲线的长轴半径的取值范围为94mm至100mm，椭圆曲线的短轴半径的取值范围为94mm至96mm。

本发明中的脱管机和脱管结构包括一种轧辊，轧辊包括具有外周面10、两个侧面30和两个过渡面20的辊体。其中，由椭圆曲线的部分曲线段围绕辊体的轴线6旋转360度而成的外周面10，以作为轧制钢管时轧辊与钢管的主要接触和受力的面；位于外周面10的相对两侧的两个侧面30与外周面10之间均通过一个由弧形曲线围绕辊体的轴线6旋转360度而成的过渡面20连接；优选地，弧形曲线的半径的取值范围为椭圆曲线的长轴半径和短轴半径之和的0.05至0.15倍；椭圆曲线的长轴半径的取值范围为94mm至100mm，椭圆曲线的短轴半径的取值范围为94mm至96mm。通过上述技术方案，实现了减小轧辊的轴向窜动或轧辊弯曲变形对钢管质量的不利影响的技术效果，解决了现有技术中经脱管机脱出后的钢管容易出现各种质量缺欠，同时脱管机的使用寿命低，更换次数频繁，生产效率低下的问题。

其中，如图4所示，椭圆曲线具有长半轴140和短半轴150，侧面30与长半轴140平行，两个第一曲线1关于短半轴150对称。

脱管机：将经过连轧管机组连轧后的钢管从芯棒上脱出的钢管生产设备。

可选地，第一曲线1的长轴半径为99.15mm，第一曲线1的对应的短轴半径为95.15mm；或者第一曲线1的长轴半径为95.70mm，第一曲线1的对应的短轴半径为94.00mm；或者第一曲线1的长轴半径为94.45mm，第一曲线1的对应的短轴半径为94.00mm。

可选地，与上述第一曲线1的值所对应的第二曲线2的取值为：第二曲线2的半径为17.04mm；或者第二曲线2的半径为21.26mm；或者第二曲线2的半径为21.59mm。

具体地，本发明所提供的轧辊中的第二曲线2的设置方式，能够在一定程度上抵消轧辊窜动和轧辊轴受力弯曲对钢管质量的不利影响，并对钢管在脱管机中的运动起到一定的导向作用。与现有技术中的脱管机相比，使用本发明所提供的轧辊的脱管机具有以下优点：对脱管机与连轧机中心线的重合度要求比较低，对脱管机中轧辊的安装精度要求比较低，且对脱管机机架的轴承质量、拉杆质量等要求也比较低。

一方面，脱管机通过脱管结构对钢管的轧制，使钢管外径减小，从而使钢管产生从芯棒上脱出的脱棒力。因为脱管结构的孔型对钢管外径的限制，轧辊会对钢管产生沿钢管径向的压力，钢管也因此会产生沿钢管轴向的脱棒力((即平行于轧制线方向的力/平行于钢管轴向方向的力)，从而从芯棒上脱出；同时，钢管受力时会对轧辊产生沿钢管径向的反作用力，这个力对轧辊来说，既包含沿轧辊轴向的力，也包含沿轧辊径向的力，轧辊受力实际上不可能完全左右对称，这些力作用于轧辊及其驱动组件等，使轧辊有了轴向窜动或轧辊变形的倾向。

如图9所示，为轧辊受力图，在轧制力的作用下，轴线6的形状由直线C-C向中心点M(即第一曲线的圆心)处弯曲，变成了曲线D-D。这时轧辊会发生变形，原设计的与钢管接触的曲面也会产生类似于轴线6的变形，中间向上凸出，而靠近辊缝的两端向中心点M弯曲，使轧辊的实际外周面10与预设的椭圆曲面发生偏离，多个轧辊组成的脱管结构的孔型更加接近于圆形，从而使轧制的钢管的外形与预设钢管外形发生偏离，导致从脱管机出口脱出的钢管达不到预定外形，或者钢管产生的脱棒力不足而使钢管无法从芯棒上脱出。

现有技术中的轧辊如果发生轴向窜动或轧辊变形，则会使由多个轧辊组成的脱管结构的孔型发生变化，导致脱出的钢管外表面出现质量缺陷。而本发明对第二曲线2的较大圆弧尺寸的设置方式，在轧辊轴向窜动或轧辊受力中间上凸且靠近辊缝处的两端向圆心弯曲，从而导致轧辊轴发生变形时，轧辊靠近辊缝处的两端的过渡面20也不会与钢管外径发生接触，也就不会对钢管外形造成不利影响。因此，第二曲线2的弧形曲线的特殊设置方式，可以减轻轧辊窜动或轧辊变形对钢管表面的不利影响，所以说第二曲线2能减小轧辊的轴向窜动或轧辊的弯曲变形，使钢管不易出现质量缺陷，对连轧管机组的安装和加工质量的要求没有现有技术中那么高。

另一方面，由于现有技术中具有普通曲线的轧辊若遇到钢管连轧后发生弯曲的情况，轧辊会受到钢管的冲击而使辊边(即外周面10与侧面30的过渡边处，过渡较为尖锐)受损变形，轧辊容易产生质量问题，还有可能失去对钢管的轧制作用。而具有本申请所提供的第二曲线2的轧辊的辊边处为过渡面20，过渡面20为曲面，较为圆滑可以承受一定的钢管冲击而不像锐边一样容易变形，因此能够减小对钢管的外径产生的不利影响。同样的脱管机机架中的轧辊，一个具有普通曲线，另一个具有本申请所提供的第二曲线2，钢管连轧后如果外形与预设外形发生偏离，具有普通曲线的轧辊更易被钢管的偏离处撞伤，这样，为了使连轧后的钢管不易发生偏离，就对连轧后的钢管质量有较高的要求，或对连轧机中心线的校正有较高要求。而具有本申请所提供的第二曲线2的轧辊因不容易出现辊边受损，对连轧后钢管偏离预定形状的情况有一定的承受能力，钢管出连轧机后若钢管轴线和外形与预定值发生偏差，经脱管机轧制后能使其校正，回到轧制线上来，与轧制线平行，更有利于钢管的运动，可以说是对钢管的运动起到导向作用。

如图2和图3所示，两个侧面30分别由两条第一直线段3围绕辊体的轴线6旋转360度而成，两条第一直线段3分别设置于第一曲线1的两端，两条第一直线段3之间的第二夹角9为120度。

如图3所示，第二曲线2的圆心与第一曲线1的圆心形成一条连心线7，连心线7所在的直线和与相应的第二曲线2连接的第一直线段3所在的直线之间的第一夹角8为锐角。

具体地，第二曲线2即弧形曲线的圆心为N，第一曲线1即椭圆曲线的圆心为M，连心线7即为线段MN，第一夹角8为线段MN所在直线和与圆心N所在的第二曲线2连接的第一直线段3所在的直线之间的夹角。

其中，两个第二曲线2分别对应的两个第一夹角8的大小相同。

如图1至图3所示，各个过渡面20均包括第一外周边和第二外周边，第一个过渡面20的第一外周边与外周面10连接，第一个过渡面20的第二外周边与一个侧面30连接；第二个过渡面20的第一外周边与外周面10连接，第二个过渡面20的第二外周边与另一个侧面30连接。

如图1所示，辊体还包括两个端面40，两个端面40相对设置并分别与两个侧面30连接，外周面10、两个侧面30、两个端面40以及两个过渡面20共同围成辊体的外表面。

如图1所示，辊体还包括中心孔50，中心孔50由第三直线段5围绕辊体的轴线6旋转360度而成；中心孔50具有花键部，辊体通过花键部与驱动组件连接，以通过驱动组件驱动辊体运动。

可选地，驱动组件包括电机，电机通过传动轴与轧辊的中心孔50之间花键配合，以使电机输出动力并带动轧辊转动。

如图4所示，本申请提供了一种脱管结构，脱管结构包括多个轧辊100，轧辊100为上述的轧辊，多个轧辊100中的任意两个轧辊100均相邻设置，多个轧辊100的外周面10共同围成一个脱管结构的脱管空间；其中，相邻两个轧辊100的相邻设置的两个侧面30相互平行，一个脱管结构中的各个轧辊100的形状和大小相同。

如图4和图5所示，相邻两个轧辊100的相邻设置的两个平行侧面30之间形成辊缝110；其中，各个轧辊100的第二曲线2的圆心与第一曲线1的圆心之间形成一条连心线7，连心线7所在的直线与靠近该第二曲线2的辊缝110的中心线之间的第三夹角120为锐角。由于形成辊缝110的两侧面30相互平行，因此，第一夹角8与第三夹角120大小相等。

优选地，如图4所示，脱管结构具有三个轧辊100，三个轧辊100中的相邻两个辊缝110的中心线之间的第四夹角130均为120度。三个轧辊100的第一曲线1的圆心M沿圆周方向均匀布置。

本申请提供了一种脱管机，脱管机包括多个脱管结构200，多个脱管结构200为上述的脱管结构，多个脱管结构200中心轴线重合设置，以沿钢管脱管方向依次布置，多个脱管结构200的第一曲线1所在椭圆曲线的长轴半径与短轴半径之和沿钢管脱管方向依次减小。多个脱管结构200的脱管空间近似于圆孔形状，脱管结构200的第一曲线1所在椭圆的长轴半径与短轴半径之和即为相应的脱管空间的孔型直径。这样，可以达到使钢管外径沿钢管脱管方向依次减小的目的。

其中，钢管脱管方向为钢管在脱管机中的前进方向，钢管首先从脱管机入口进入脱管机中，经过多个脱管结构200后，最终在脱管机出口从芯棒上脱出，钢管脱管方向由脱管机入口方向指向脱管机出口方向。

脱管结构：多个轧辊的外周面10绕同一轴线的360度均匀布置，且多个轧辊中每相邻两个轧辊的相邻侧面30之间相互平行，以组成一个脱管结构，通过多个轧辊的外周面10围成一个近似于圆孔形的脱管空间，该脱管空间用于使钢管通过。

脱管空间的孔型：组成一个脱管结构的多个轧辊之间形成的孔槽的大小和形状。

沿钢管脱管方向，在多个脱管结构200的其中两个相邻的脱管结构200中，靠近脱管机的入口的脱管结构200的第一曲线1所在椭圆曲线的短轴半径小于靠近脱管机的出口的脱管结构200的第一曲线1所在椭圆曲线的长轴半径。这样，可以减小钢管进入脱管结构200时对轧辊产生的冲击，且当钢管外形与预设外形发生偏离时，其对轧辊轴向窜动和轧辊轴变形的不利影响也可通过该设置方式来减小，以降低轧辊损坏的概率，提高轧辊的使用寿命，并降低钢管出现质量缺陷的概率。

其中，脱管机的入口就是钢管进入脱管机的第一道门，套在芯棒上的钢管及芯棒从脱管机的入口进入脱管机中，经脱管机的多个机架的脱管结构轧制后，钢管从芯棒上脱出，并从脱管机的出口离开脱管机中，脱管机的出口就是钢管脱管完成后从脱管机出来的最后一道门。

在生产过程中，脱管机的脱管结构200的孔型，以及各个机架的脱管结构200孔型之间的配合，会对脱管机的脱管过程会产生关键性影响，也会对脱棒后的钢管质量产生直接的影响。

由于脱管机是连轧管机组的在线设备，经过连轧后的钢管会快速冲击脱管机，脱管机受力较大，可能会对轧辊的质量产生影响，而脱管机轧辊表面的质量和辊边(外周面10和侧面30的过渡连接处)的质量直接决定了脱管后的钢管的表面质量。

如下表1，为现有的198孔型脱管机(即进入脱管机之前的钢管外径为198mm)，该脱管机的第一孔为椭圆孔型，承担相对一定的减径量；第二孔也为椭圆孔型，承担大部分减径量；第三孔则为圆孔型，第三孔只承担极小量的减径量，主要对钢管起归圆作用，以使钢管外径更接近正圆形，但是这样做三个机架的孔型设计不够合理。

表1现有的198孔型的脱管机

孔型号	长轴半径mm	短轴半径mm	椭圆度mm	孔型直径mm	减径率
						第一孔	98.90	95.53	1.035	194.43	1.80％
第二孔	95.37	94.50	1.009	189.87	2.35％
						第三孔	94.50	94.50	1.000	189	0.46％

如下表2，为本发明所提供的其中一个实施例：本申请的198孔型脱管机(即进入脱管机之前的钢管外径为198mm)：

表2本申请的198孔型脱管机

脱管结构	长半轴mm	短半轴mm	椭圆度mm	孔型直径mm	减径率	第三夹角(°)	R(mm)
								210	99.15	95.15	1.042	194.30	1.87％	10	17.04
220	95.70	94.00	1.018	189.70	2.37％	12	21.26
								230	94.45	94.00	1.005	188.45	0.66％	12	21.59

其中，

脱管结构的椭圆度：脱管结构的第一曲线1所在椭圆的长轴半径与短轴半径之比。

脱管空间的孔型直径：脱管结构的第一曲线1所在椭圆的长轴半径与短轴半径之和。

单个脱管结构的减径量：钢管进该脱管结构前(即脱管前)的钢管外径和该脱管结构的孔型直径之差。

单个脱管结构的减径率：单个脱管结构的减径量与进该脱管结构前的钢管外径的比值。

脱管机总减径量：钢管进脱管机前的外径和脱管机最后一个脱管结构的孔型直径的差值。

脱管机总减径率：脱管机总减径量与进脱管机前的钢管外径的比值。

优选地，如图6至图8以及表2所示，脱管机具有三个脱管结构200，沿钢管脱管方向，三个脱管结构200的减径率依次为1.87％、2.37％、以及0.66％。

具体地，脱管机包括三个机架，三个机架分别具有一个脱管结构200，沿钢管脱管方向，三个脱管结构200依次为第一脱管结构210、第二脱管结构220以及第三脱管结构230。其中，三个脱管结构200均为椭圆孔型，即组成三个脱管结构200的多个轧辊的第一曲线1均为椭圆曲线的部分曲线段，第一脱管结构210、第二脱管结构220以及第三脱管结构230的中心轴线重合，且三个脱管结构200沿钢管脱管方向依次串联布置。

脱管机要保证足够的总减径量，否则会使钢管产生的脱棒力不足，但是单个脱管结构200若承担的减径量太大，就会超出脱管结构200及机架的设计承受能力，容易导致脱管机的质量出现问题。三个脱管结构200中的减径量由大到小依次排列为第二脱管结构220、第一脱管结构210以及第三脱管结构230。

在一方面，第一脱管结构210的减径量不能太大，它具有一定合理的椭圆度，主要用来适应钢管进入脱管机时对脱管机形成的来料冲击；在另一方面，第一脱管结构210的减径量也不能太小，减径量太小则后面的第二脱管结构220和第三脱管结构230所承担的减径量就会过大，容易导致脱管结构损坏。本方案中第一脱管结构210的减径量适中，合理的椭圆度，对来料的适应性广，即使连轧后的钢管外周面不规整或跑偏，也不易撞伤轧辊表面和辊边。同时，第一脱管结构210减径量适中，使轧辊受力适中，不易产生大的轴向窜动或弯曲变形，因此，第一脱管结构210的孔型也就不易发生失真，从而此减少了在第一脱管结构210下钢管的外周面出现质量缺欠的机率，提高了第一脱管结构210的使用寿命。

第二脱管结构220在总减径量足够，且减径量适中、轧制时的负荷也适中的条件下，需要承担大部分减径量，以在钢管脱管时起到主要作用。

在一方面，第三脱管结构230具有一定的椭圆度，该椭圆度使轧辊对钢管的冲击具有更好的承受能力，且在一定程度上补偿了轧辊受力时产生的弯曲变形，使实际生产的钢管外径更加符合设计要求，椭圆度良好，质量缺欠出现的概率较低；在另一方面，第三脱管结构230的椭圆度是比较小的，第三脱管结构230只需承担较小的减径量，其目的是对钢管起归圆作用，使从脱管机出口出来的钢管的外径更接近圆形。

优选地，第一脱管结构210中第一曲线1所在椭圆的短轴半径小于第二脱管结构220中第一曲线1所在椭圆的长轴半径；第二脱管结构220中第一曲线1所在椭圆的短轴半径小于第三脱管结构230中第一曲线1所在椭圆的长轴半径。

如图6至图8以及表2所示，脱管机具有三个脱管结构200，沿钢管脱管方向，三个脱管结构200中的第一曲线1对应的长轴半径分别为99.15mm、95.70mm以及94.45mm，三个脱管结构200中的第一曲线1对应的短轴半径分别为95.15mm、94.00mm以及94.00mm。

具体地，第一脱管结构210中的第一曲线1所在椭圆的长轴半径为99.15mm，短轴半径为95.15mm；第二脱管结构220中第一曲线1所在椭圆的长轴半径为95.70mm，短轴半径为94.00mm；第三脱管结构230中的第一曲线1所在椭圆的长轴半径为94.45mm，短轴半径为94.00mm。

如图6至图8以及表2所示，脱管机具有三个脱管结构200，沿钢管脱管方向，三个脱管结构200中的第二曲线2的半径依次为17.04mm、21.26mm以及21.59mm。

具体地，第一脱管结构210中的第二曲线2所在圆的半径R为17.04mm；第二脱管结构220中的第二曲线2所在圆的半径R为21.26mm；第三脱管结构230中的第二曲线2所在圆的半径R为21.59mm。

如图6至图8以及表2所示，脱管机具有三个脱管结构200，三个脱管结构200的各个轧辊100中的相邻两个轧辊100的相邻设置的两个平行侧面30之间形成辊缝110，第二曲线2的圆心与第一曲线1的圆心之间形成一条连心线7，连心线7所在的直线与靠近第二曲线2的辊缝110的中心线之间形成第三夹角120，三个脱管结构200中的第三夹角120沿钢管脱管方向依次为10度、12度以及12度。

具体地，组成第一脱管结构210的各个轧辊100所形成的第三夹角120为10°；组成第二脱管结构220的各个轧辊100所形成的第三夹角120为12°；组成第三脱管结构230的各个轧辊100所形成的第三夹角120为12°。

本申请的198孔型脱管机用于使挂车车轴所用的无缝钢管从芯棒上脱出。

在本发明所提供的实施例中：三个脱管结构200均承担一定量的减径量，其减径量的分配方法与普通孔型的脱管结构有一定的差别；三个脱管结构的孔型均为椭圆孔型，具有一定的椭圆度，每个孔型的椭圆度均适应现场的实际情况。本实施例的三个机架的单个脱管结构200的减径率和椭圆度互相配合，合为一体，使各个机架受力均匀，提高了轧辊的使用寿命，减少了轧辊的质量问题的产生，降低了钢管的生产成本，且提高了钢管的生产效率和生产质量。

另外，本发明还设计了一段特别的弧形曲线(即第二曲线2)，其圆心与椭圆曲线(即第一曲线1)圆心的连线和辊缝形成的第三夹角120为锐角，以减小轧辊的轴向窜动或轧辊轴的弯曲变形对钢管质量产生的不利影响。

采用现有技术中普通孔型的脱管机单次过钢一般在3000次左右，甚至上线过钢几百次就会出问题，而使用本发明所提供的实施例中的脱管机，其单次过钢可达6000次以上，且轧辊在更换周期内基本不产生轧辊表面粘钢的现象，由此脱管机脱出的钢管基本不会出现掉肉、青线、拉丝等质量缺欠。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明中的脱管机和脱管结构包括一种轧辊，包括具有外周面10、两个侧面30和两个过渡面20的辊体，其中，由预定椭圆曲线的部分曲线段围绕辊体的轴线6旋转360度而成的外周面10，以作为轧制钢管时轧辊与钢管的主要接触和受力的面；位于外周面10的相对两侧的两个侧面30与外周面10之间均通过一个由弧形曲线围绕辊体的轴线6旋转360度而成的过渡面20连接；优选地，弧形曲线的半径的取值范围为预定椭圆曲线的长轴半径和短轴半径之和的0.05至0.15倍；椭圆曲线的长轴半径的取值范围为94mm至100mm，椭圆曲线的短轴半径的取值范围为94mm至96mm。通过上述技术方案，实现了减小轧辊的轴向窜动或径向变形对钢管质量的不利影响的技术效果，解决了现有技术中经脱管机脱管后的钢管容易出现各种质量缺欠，同时脱管机的使用寿命低，更换次数频繁，生产效率低下的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种脱管结构，所述脱管结构包括多个轧辊(100)，所述轧辊(100)包括辊体，其特征在于，

所述辊体包括：

外周面(10)，所述外周面(10)由第一曲线(1)围绕所述辊体的轴线(6)旋转360度而成；

两个侧面(30)，两个所述侧面(30)位于所述外周面(10)的相对两侧；

过渡面(20)，各个所述侧面(30)与所述外周面(10)之间均通过一个所述过渡面(20)连接；

其中，各个所述过渡面(20)分别由两条第二曲线(2)围绕所述辊体的轴线(6)旋转360度而成，所述第一曲线(1)为椭圆曲线的部分曲线段，所述第二曲线(2)为弧形曲线，所述第二曲线(2)的半径的取值范围为所述第一曲线(1)所在椭圆曲线的长轴半径和短轴半径之和的0.05至0.15倍；所述椭圆曲线的长轴半径的取值范围为94mm至100mm，所述椭圆曲线的短轴半径的取值范围为94mm至96mm；

所述第二曲线(2)的圆心与所述第一曲线(1)的圆心形成一条连心线(7)，所述连心线(7)所在的直线和与相应的所述第二曲线(2)连接的第一直线段(3)所在的直线之间的第一夹角(8)为锐角；

多个所述轧辊(100)中的任意两个所述轧辊(100)均相邻设置，多个所述轧辊(100)的所述外周面(10)共同围成一个所述脱管结构的脱管空间；其中，相邻两个所述轧辊(100)的相邻设置的两个所述侧面(30)相互平行，一个所述脱管结构中的各个所述轧辊(100)的形状和大小相同；

相邻两个所述轧辊(100)的相邻设置的两个平行侧面(30)之间形成辊缝(110)；

其中，各个所述轧辊(100)的第二曲线(2)的圆心与所述第一曲线(1)的圆心之间形成一条连心线(7)，所述连心线(7)所在的直线与靠近该第二曲线(2)的所述辊缝(110)的中心线之间的第三夹角(120)为锐角。

2.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，

所述第一曲线(1)的长轴半径为99.15mm，所述第一曲线(1)的短轴半径为95.15mm；或者

所述第一曲线(1)的长轴半径为95.70mm，所述第一曲线(1)的短轴半径为94.00mm；或者

所述第一曲线(1)的长轴半径为94.45mm，所述第一曲线(1)的短轴半径为94.00mm。

3.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，

第二曲线(2)的半径为17.04mm；或者

第二曲线(2)的半径为21.26mm；或者

第二曲线(2)的半径为21.59mm。

4.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，两个所述侧面(30)分别由两条第一直线段(3)围绕所述辊体的所述轴线(6)旋转360度而成，所述两条第一直线段(3)分别设置于所述第一曲线(1)的两端，所述两条第一直线段(3)之间的第二夹角(9)为120度。

5.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，两个所述第二曲线(2)分别对应的两个第一夹角(8)的大小相同。

6.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，各个所述过渡面(20)均包括第一外周边和第二外周边，第一个所述过渡面(20)的第一外周边与所述外周面(10)连接，第一个所述过渡面(20)的第二外周边与一个所述侧面(30)连接；第二个所述过渡面(20)的第一外周边与所述外周面(10)连接，第二个所述过渡面(20)的第二外周边与另一个所述侧面(30)连接。

7.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，所述辊体还包括两个端面(40)，所述两个端面(40)相对设置并分别与所述两个侧面(30)连接，所述外周面(10)、所述两个侧面(30)、所述两个端面(40)以及两个所述过渡面(20)共同围成所述辊体的外表面。

8.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，所述辊体还包括中心孔(50)，所述中心孔(50)由第三直线段(5)围绕所述辊体的轴线(6)旋转360度而成；所述中心孔(50)具有花键部，所述辊体通过所述花键部与驱动组件连接，以通过所述驱动组件驱动所述辊体运动。

9.根据权利要求1所述的脱管结构，其特征在于，所述脱管结构具有三个所述轧辊(100)，三个所述轧辊(100)中的相邻两个辊缝(110)的中心线之间的第四夹角(130)均为120度。

10.一种脱管机，其特征在于，所述脱管机包括多个脱管结构(200)，多个所述脱管结构(200)为权利要求1至9中任一项所述的脱管结构(200)，多个所述脱管结构(200)的中心轴线重合设置，以沿钢管脱管方向依次布置，多个所述脱管结构(200)的所述第一曲线(1)所在椭圆曲线的长轴半径与短轴半径之和沿钢管脱管方向依次减小。

11.根据权利要求10所述的脱管机，其特征在于，沿钢管脱管方向，在多个所述脱管结构(200)的其中两个相邻的所述脱管结构(200)中，靠近所述脱管机的入口的所述脱管结构(200)的所述第一曲线(1)所在椭圆曲线的短轴半径小于靠近所述脱管机的出口的所述脱管结构(200)的所述第一曲线(1)所在椭圆曲线的长轴半径。

12.根据权利要求10所述的脱管机，其特征在于，所述脱管机具有三个所述脱管结构(200)，沿所述钢管脱管方向，三个所述脱管结构(200)的减径率依次为1.87％、2.37％、以及0.66％。

13.根据权利要求10所述的脱管机，其特征在于，所述脱管机具有三个所述脱管结构(200)，沿所述钢管脱管方向，三个所述脱管结构(200)中的所述第一曲线(1)的长轴半径分别为99.15mm、95.70mm以及94.45mm，三个所述脱管结构(200)中的所述第一曲线(1)的对应的短轴半径依次为95.15mm、94.00mm以及94.00mm。

14.根据权利要求10所述的脱管机，其特征在于，所述脱管机具有三个所述脱管结构(200)，沿所述钢管脱管方向，三个所述脱管结构(200)中的所述第二曲线(2)的半径依次为17.04mm、21.26mm以及21.59mm。

15.根据权利要求10所述的脱管机，其特征在于，所述脱管机具有三个所述脱管结构(200)，三个所述脱管结构(200)的各个所述轧辊(100)中的相邻两个所述轧辊(100)的相邻设置的两个平行侧面(30)之间形成辊缝(110)，所述第二曲线(2)的圆心与所述第一曲线(1)的圆心之间形成一条连心线(7)，所述连心线(7)所在的直线与靠近所述第二曲线(2)的所述辊缝(110)的中心线之间形成第三夹角(120)，三个所述脱管结构(200)中的第三夹角(120)沿所述钢管脱管方向依次为10度、12度以及12度。

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